fasciculo38 el mundo de la quimica

8/14/2019 Fasciculo38 El Mundo de La Quimica

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Fundacin Polar ltimas No t ic ia s El mundo de la qumica Captulo XII. La qumica de la vida fascculo 38

La constancia corporal

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Las reacciones metablicas deben ser reguladas paramantener el medio interno de una clula y de un organismotan constante como sea posible. Esto es una necesidaddado que la actividad enzimtica es ptima en unascondiciones determinadas, por ejemplo, un estrecho intervalode temperatura y pH. El medio externo cambia y el ser vivodebe responder a estos cambios, de forma tal que le permitamantener las condiciones ptimas para que sus enzimascontinen trabajando. Incluso, cualquier desajuste internodebe ser prontamente controlado para restablecer lacondicin de equilibrio (o, ms formalmente, la condicinde estado estacionario, dado que los seres vivos sonsistemas abiertos). En las formas ms evolucionadas, laregulacin y tendencia a la constancia requiere de hormonas,la presencia de sistemas de transporte y de un ajusteorgnico. Esto garantiza que las clulas reciban lassustancias qumicas necesarias para su funcionamiento,se deshagan rpidamente de sus productos de desecho ytengan una temperatura y un pH adecuados.

La sangre transporta los suministros y desechos y, adems, protege a las clulas decambios nocivos en las condiciones fsicas y qumicas como las que provocan las bacteriasinvasoras. En condiciones normales, en tu cuerpo coexisten ecosistemas bacterianos bienequilibrados. A pesar de que siempre hay bacterias nocivas a nuestro alrededor, por logeneral no consiguen provocar enfermedades, debido, en parte, a que tienen que competircon bacterias inofensivas. Con frecuencia se produce una enfermedad cuando se destruyenlas bacterias inofensivas y aumenta el nmero de las bacterias que producen enfermedades.

37,2 CTemperatura corporal

24 CTemperatura del agua

32 CTemperatura delambiente

Sabas que?El mantenimiento del equilibrio en el cuerpo se llamahomeostasis . Este proceso garantiza, que aunque lascondiciones externas varen, los efectos de estos cambiossobre el organismo sean mnimos. Si el equilibrio sealtera y los mecanismos homeostticos no puedenrecuperarlo, entonces el organismo puede enfermar y,con el tiempo, morir.

InteresanteSi la cantidad de lquidos en tu cuerpo es insuficiente, elcerebro se comunica con los riones envindoles unahormona que hace que stos retengan ciertos lquidos.Se tiene as que la sensacin de sed no es ms que unarespuesta del cerebro, indicativa de que el organismo

necesita lquidos para mantener el equilibrio. Una vezque bebes agua, el nivel de hormonas baja y los rionesliberan ms lquidos, que son expulsados, junto con otrosmateriales, a travs de la orina.


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Qu tan importantes son los cidos y las basesen nuestro organismo?

Del cidoagregado

In bicarbonatoactuando como

base

cidocarbnico

De la baseagregada

cidocarbnico

In bicarbonato Agua

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Para pensarEn el interior de la clula existe un sistema amortiguador muy importanteformado por el par H2PO4 /HPO42 . Cul in piensas que es el cidoy cul in su base conjugada? Si tienes duda consulta con tu profesor.

Recuerdas que antes viste que el pH de la sangre est entre7,35 y 7,45? Este valor proviene de la reaccin del agua conel CO2 que, como ya sabes, es desprendido por las clulasen la reaccin primordial de liberacin de energa del cuerpo,que es la oxidacin de la glucosa:

CO2(g) + H2O(l) H2CO3(ac) H+(ac) + HCO3-(ac)Existen otros cidos que se producen en el organismo, talescomo el cido lctico (CH3CHOHCOOH) y el cido fosfrico(H3PO4), los cuales se originan como parte de la digestin dealimentos, y el cido clorhdrico, que forma parte del jugogstrico.En este punto surge una pregunta de manera natural: cmohace el cuerpo para mantener un pH constante? La respuestaes que utiliza amortiguadores qumicos, que son disolucionesque contienen un cido dbil y su base conjugada, o una basedbil y su cido conjugado, y que tienen la capacidad deresistir los cambios de pH que pudieran ocurrir por la adicinde pequeas cantidades tanto de cidos como de base.En la sangre el sistema amortiguador ms importante es elformado por cido carbnico (H2CO3) y bicarbonato de sodio(NaHCO3). Si se agrega un cido, los iones H+ sernconsumidos por la base del amortiguador (que son los ionesHCO3 provenientes de la disociacin del bicarbonato desodio), de acuerdo con la ecuacin:

H+(ac) + HCO3(ac) H2CO3(ac)

Si se aade una base, los iones -OH sern neutralizados porel cido del amortiguador:

OH-(ac) + H2CO3(ac) HCO3-(ac) + H2O(l)

Los productos se convierten en parte del sistema amortiguadory as el pH se mantiene constante.


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El estmago es otro sitio del cuerpo donde ocurre lainteresante qumica de los cidos y las bases.Seguramente has odo hablar del jugo gstrico, que esun fluido digestivo cido secretado por las glndulas de

la mucosa que envuelve internamente al estmago y queen un adulto promedio es producido diariamente encantidades de 2 a 3 dm3. Entre otras sustancias, el jugogstrico contiene cido clorhdrico y tiene un pH deaproximadamente 1,5: un medio tan cido que seracapaz de disolver zinc metlico. Cul es la finalidad deeste medio tan cido? Convertir el alimento en sustanciaque puedan ser asimilidas por el organismo y activardeterminadas enzimas digestivas.


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Qu tan importantes son los cidos y las basesen nuestro organismo?

InteresanteHas sentido alguna vez una sensacin de ardor en el

estmago o zona media del pecho? Conoces a alguienque lo haya sentido? Estos sntomas corresponden a lallamada "acidez estomacal", cuyo origen qumico es unexceso de cido clorhdrico.Cuando comes se estimula la secrecin de los iones H+y una pequea fraccin de ellos se reabsorbe por lamucosa, lo que provoca pequeas hemorragias. Esteproceso es normal y aproximadamente medio milln declulas se renueva cada minuto, por lo que un estmagosano se recubre en forma completa en un lapso de tresdas, ms o menos.Pero si la cantidad de cido es demasiado grande, laafluencia constante de los iones H+ a travs de lamembrana de regreso al plasma sanguneo puede causardolor, hinchazn, contraccin muscular, inflamacin ysangrado.

Una manera de reducir temporalmente la concentracin de iones H+ en el estmago es tomando un anticido,cuya funcin principal es neutralizar el exceso de cido clorhdrico en el jugo gstrico. Cules son los ingredientesactivos de algunos anticidos comerciales? Observa la siguiente tabla:

Nombre comercial Ingredientes activos

Alka-Seltzer Aspirina, bicarbonato de sodio, cido ctrico

Leche de magnesia Hidrxido de magnesio

Tums Carbonato de calcio

Mtodo para la determinacinde la secrecin gstrica decido

pH acidez titulable


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Sustancias extraas en el organismo:Qu hace la qumica corporal para ayudarte?Cuando sustancias txicas o microorganismos causantes deenfermedades como virus, bacterias, protozoos, hongos, parsitoso las molculas producidas por ellos penetran en el cuerpo, seactivan los mecanismos de defensa que ayudan a protegerte. Por

ejemplo, el cido del jugo gstrico ayuda a destruir muchosmicroorganismos en el estmago antes de que stos puedanentrar en la corriente sangunea. Igualmente, las membranas querecubren la parte interna del tracto digestivo y de los pulmonesresisten la infeccin de casi todos los organismos infecciosos.Sin embargo, estas defensas externas no son las nicas con lasque cuenta el cuerpo. Tambin se encuentran las defensas internas.Una de ellas es la desintoxicacin de la sangre a travs del hgado,el cual separa las sustancias tiles de las que son dainas oindeseables y descompone las sustancias txicas absorbidas porel intestino o producidas en cualquier parte del organismo,eliminndolas por la bilis o la sangre como subproductos inocuos.

El hgado no posee una capacidad ilimitada de desintoxicacindel organismo. Si ingieres muchas sustancias nocivas como alcoholy alimentos ricos en grasas saturadas, particularmente si estnfritos, el hgado se puede sobrecargar y la funcin heptica versedisminuida, lo que originara la acumulacin de molculas dainasen el organismo, problemas en la distribucin de molculasesenciales como glucosa y aminocidos, as como daos en lasntesis de protenas importantes.El otro mecanismo interno de defensa con el que cuentas es elsistema inmunolgico , el cual te ayuda a impedir los efectostxicos de agentes invasores.Cualquier sustancia extraa que introducida en el interior delorganismo provoque una respuesta inmunitaria, se denominaantgeno . Para destruir la actividad de los antgenos, el sistemainmunolgico crea losanticuerpos que son protenas de glbulosblancos. Cada anticuerpo en el organismo reconoce y se une aun determinado antgeno, es decir, la interaccin antgeno-anticuerpo es especfica.La construccin de anticuerpos que ataquen especficamente aun antgeno dado no es una actividad tan sencilla y slo ciertostipos de glbulos blancos estn en capacidad de producirlos.Una vez establecida la va de sntesis, el anticuerpo especficopueden, de ah en adelante, fabricarlo con facilidad y es as comose desarrolla la inmunidad ante ciertas infecciones bacterianasy virales.Desafortunadamente, el cuerpo no puede protegerse de maneraeficaz contra todos los agentes causantes de enfermedades. Tales el caso del virus de inmunodeficiencia humana (VIH), quepuede llevar al desarrollo del sndrome de inmunodeficiencia

Hgado

Vesculabiliar

Conductobiliar

Papiladuodenalprincipal

Trayecto de la bilis

Representacin en 3D del virus del SIDA


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Qumica para curar enfermedadesA pesar de la existencia de muchas enfermedades, da a da se vanperfilando numerosos avances cientficos y tecnolgicos que hanpermitido darle solucin a un gran nmero de problemas y mejorarla calidad de vida. La qumica se consagra as como una herramientamuy poderosa para alcanzar este objetivo.Un ejemplo clsico y sencillo de esto lo constituye la aspirina. Comoya se dijo en un fascculo previo, la aspirina est considerada como

uno de los cinco inventos ms importantes del siglo pasado, debidoa que ha facilitado la vida del hombre al permitirle combatir la fiebry el dolor. Este frmaco tuvo su origen en el conocimiento de quela salicina, una sustancia aislada de la corteza de ciertos sauces, esun potente analgsico y antipirtico y su estructura qumica sirvicomo patrn para la sntesis de la aspirina o cido acetilsaliclico.Este cido es fcilmente sintetizable. Aunque presenta buenaspropiedades analgsicas, produce irritaciones en las mucosas de laboca y de la parte superior del tracto digestivo. Para solucionar esteinconveniente se sustituy el H del fenol del cido saliclico por ungrupo acetilo. Esta sencilla modificacin, en donde se utilizaronconocimientos qumicos, permiti la obtencin de un frmaco muyverstil y es tambin recomendado por los mdicos para preveniraccidentes cardiovasculares.

Las alergiasLas alergias son causadas por unahipersensibilidad del sistema inmunolgico queproduce una respuesta inmune errnea. Sepresentan cuando nuestro sistema reacciona antesustancias (alergenos) que normalmente son

inocuas y que en la mayora de las personas nooriginan una respuesta inmune. En el momentoen que un alergeno entra en el organismo de unapersona que tenga el sistema inmunesensibilizado, se dispara la produccin deanticuerpos y los tejidos corporales liberanqumicos como parte del mecanismo de defensa,lo cual produce erupcin cutnea, urticaria, prurito,edema de los tejidos que se ven afectados,espasmos musculares y otros sntomas quepueden variar de persona a persona.

La aspirina o cido acetilsaliclicopuede daar la mucosa del estmago.La aspirina es un cidomoderadamente dbil, que se ionizasegn el siguiente equilibrio:

O C

O

CH3

C OH

O

cido acetilsaliclico

O C

O

CH3

C

O

In acetilsalicilato

O + H+

En presencia de una gran concentracin de iones H+ en el estmago, estos iones deben ser consumidos pararestablecer el equilibrio interno (recuerda lo dicho sobre homeostasis), para ello el equilibrio anterior debedesplazarse hacia la izquierda favoreciendo la presencia del cido casi sin ionizar. Debido a que el cido acetilsaliclies una molcula relativamente no polar, es posible que penetre las barreras membranales que tambin estn hechas

de molculas no polares. Sin embargo, dentro de las membranas hay pequeas cavidades en las que el cidoacetilsaliclico se ioniza en iones acetilsalicilato y H+ , tal como se indica en el equilibrio anterior. De esta manerestas especies inicas quedan atrapadas en regiones internas de las membranas y, cuando sus concentracionesson elevadas, pueden afectar sus estructuras y causar irritaciones que pueden llegar a producir prdida de sangre.

Molcula del cido saliclico.


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Aun una creacin tan maravillosa como el cuerpo humano noes infalible, infatigable o indestructible. Ante cambios del mediomuy violentos, los mecanismos de defensa del organismo puedenir hacindose ms lentos y menos eficientes, las respuestas nosiempre tan acertadas, se puede carecer o tener deficienciasde algo vital... Para tratar de buscar soluciones a estos problemasel hombre despliega el mximo de su inteligencia y creatividad.Restaurar la salud es, ms que un reto, una tarea necesaria.Los avances en qumica han permitido la obtencin de un grannmero de medicamentos tiles en el tratamiento de diversasdolencias. La extraccin de los principios activos de las medicinasen los productos naturales ha ido, poco a poco, acompandosede su sntesis en el laboratorio, a la par que se afinan los mtodosde anlisis e identificacin. Sin embargo, as como se han usadopara hacer el bien, lamentablemente tambin han sido empleadospor manos inescrupulosas para la obtencin de sustancias quesiembran el sufrimiento en un gran nmero de familias. En estefascculo encontrars informacin general interesante acercadel cuerpo humano en relacin con las drogas.

Drogas que curan y otras que pueden matar

Sabas que?Frmaco o droga son palabras sinnimas que designan aquellassustancias qumicas de origen natural o sinttico que influyen

sobre las funciones de los organismos vivos. En la Antigedadse usaba el trmino pharmacon para hacer referencia tanto alos medicamentos como a los venenos. Actualmente, se siguenutilizando estos trminos de manera indistinta dentro de laliteratura especializada, pero es comn que haya personasque crean que los frmacos son buenos porque alivian elsufrimiento, permiten combatir las enfermedades, etc., mientrasque las drogas son peligrosas, originan trastornos severos,pueden provocar la muerte y por eso deberan estar prohibidas.Ambos, frmacos y drogas, son sustancias de uso muy delicadoque slo deben consumirse bajo prescripcin mdica

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Mecanismos de accin general de los frmacosLos analgsicos, los antiinflamatorios, los antibiticos, lasanfetaminas, la cafena, la nicotina y la cocana son drogas,pero difieren grandemente en potencia y efecto.Todas ellas ejercen una influencia en el organismo alterandola qumica del cuerpo o del cerebro. Algunas alivian el dolorotras detienen infecciones, estimulan al cerebro o compensan

deficiencias qumicas. No obstante, un hecho que compartenes que actan a nivel molecular y, por lo comn, en un reaespecfica del cuerpo.El primer paso en el mecanismo de accin de una droga,es el transporte de su parte activa hacia al sitio del cuerpodonde acta. Una vez all, la gran mayora de estos productoscumple su mecanismo de accin a travs de la interaccincon estructuras llamadasreceptores , que son molculas,generalmente proteicas, que se encuentran ubicadas en lasclulas y que tienen la forma y las propiedades qumicasespecficas para interactuar con la molcula de la droga einiciar la respuesta biolgica deseada.

Un ejemplo que permite ilustrar este mecanismo de accinlo constituye el de la adrenalina, tambin conocida comoepinefrina, que es usada en muchas gotas y aerosoles

nasales con el fin de aliviar sntomas alrgicos graves. Lamolcula de adrenalina se acomoda en su receptor y seorigina un complejo frmaco-receptor por la formacin deenlaces inicos, puentes de hidrgeno y atracciones nopolares y, de esta forma, comienza una serie de reaccionesque permiten aliviar los sntomas.

N+

CH2CH3

HH

H

C

OH

H

OH

OH

Enlaceinico

Enlace dehidrgeno

Atracciones nopolares entrereas planas

Molcula de adrenalina

Receptor

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