La química de la vida es cómo se unen y se separan las piezas diminutas de un ser vivo, las mismas de una piedra, casi siempre dentro de agua. Esa química explica dos cosas que se ven a diario, que el hielo flote en un vaso y que el sudor refresque.
La vida usa pocas clases de átomos, casi siempre dentro de agua, y arma sus moléculas más grandes sobre carbono, con las mismas leyes de la materia sin vida.
Esquema · proceso
Un cuerpo vivo está hecho de la misma materia que una piedra o que el aire. Si esa materia se divide una y otra vez, se llega a unas piezas diminutas, los átomos. Hay muchas clases de átomos, y cuatro de ellas están en todos los seres vivos. Son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno.
Los átomos se enganchan unos a otros y forman grupos, las moléculas. El agua es una molécula con átomos de oxígeno y de hidrógeno. Ocurre como en un juego de construcción, donde con pocos tipos de pieza se montan figuras muy distintas.
Una reacción química es un cambio en el que los átomos se reorganizan. En el juego de construcción equivale a desmontar una figura y montar otra con las mismas piezas. Al acabar hay los mismos átomos que al empezar, porque ninguno se crea ni se destruye. Dentro de un ser vivo las reacciones van encadenadas, y lo que sale de una suele ser el material de partida de la siguiente.
Casi todas esas reacciones ocurren en agua, la que llena el interior de las células, los compartimentos diminutos que forman el cuerpo. El agua supone entre el 60 y el 70 % del cuerpo humano.
La carga eléctrica es lo que hace que un globo frotado contra el pelo se quede pegado a él. Hay carga positiva y carga negativa, y las de signo contrario se atraen. En los átomos, la carga negativa está en unas partículas diminutas que los rodean, los electrones.
En la molécula de agua, el oxígeno y el hidrógeno comparten electrones, pero el oxígeno tira de ellos con más fuerza. El lado del oxígeno queda algo negativo y el del hidrógeno, algo positivo. La molécula tiene así dos polos, como un imán pequeño. Lo positivo de un lado compensa lo negativo del otro, y a la molécula entera no le sobra ni le falta carga.
El lado positivo de una molécula de agua atrae al lado negativo de la vecina. Es una atracción floja, que se rompe con facilidad, y se llama enlace de hidrógeno. Hay tantas a la vez que juntas suman una fuerza grande, y por eso el agua se mantiene unida.
Los dos polos sirven además para disolver, que es deshacer una sustancia en partículas tan pequeñas que dejan de verse. Las moléculas de agua rodean a las partículas que tienen carga o polos. Con los aceites y las grasas el agua no se mezcla, y por eso una sartén grasienta no queda limpia solo con agua.
El carbono es la pieza con más enganches del juego. Las moléculas enormes de las células tienen un armazón de carbono. Cada átomo de carbono puede unirse hasta a cuatro átomos distintos a la vez, y eso permite armar cadenas, con ramas o sin ellas, y anillos. La forma que adopta cada molécula decide para qué sirve.
Dos de esas moléculas enormes son las proteínas y el ADN. En las dos trabajan también los enlaces de hidrógeno. Ayudan a cada proteína a conservar su forma y mantienen unidas las dos hebras que forman el ADN.
Esquema · de fuera a dentro
Cuerpo vivo
Hecho de la misma materia que una piedra o el aire, divisible una y otra vez en piezas más pequeñas.
Célula
Compartimento diminuto lleno de agua, que supone entre el 60 y el 70 % del cuerpo humano.
Molécula de agua
Grupo de átomos de oxígeno e hidrógeno unidos, con un polo positivo y otro negativo.
Átomo
Pieza diminuta como el oxígeno, el carbono, el hidrógeno o el nitrógeno, común a todos los seres vivos.
Electrón
Partícula diminuta con carga negativa que rodea al átomo y decide cómo se reparte la carga.
El estanque en invierno. Un estanque se hiela de arriba abajo, y lo que vive en el fondo pasa el invierno en agua líquida. El hielo flota porque pesa menos que el mismo volumen de agua, ya que al congelarse las moléculas se ordenan en una red sostenida por enlaces de hidrógeno. La capa de arriba hace de manta para el agua de debajo. Si el fondo se congelara, los cristales de hielo romperían la envoltura de las células, un daño sin vuelta atrás.
El sudor. El fresco que se nota al salir mojado de la piscina es el mismo que da el sudor. El agua de la piel necesita mucha energía para pasar de líquido a gas, porque hay que romper sus enlaces de hidrógeno, y la toma de la piel, que se enfría. El sudor, que es casi todo agua, refresca cuando se evapora, no mientras solo moja.
El insecto que camina sobre el agua. El zapatero de agua es un insecto que se sostiene sobre la superficie del agua sin hundirse. Las moléculas de agua se atraen entre sí, y en la superficie esa atracción las mantiene juntas como los hilos de una tela tensa. La tela aguanta el peso del insecto.
Esquema · bifurcación
La materia viva tiene una química aparte. Los átomos y las reacciones de un ser vivo obedecen las mismas leyes físicas y químicas que los de la materia sin vida.
El agua del cuerpo es solo relleno. El agua es el medio donde ocurre casi toda la química de la célula. De sus dos polos sale que disuelva sustancias, que el hielo flote y que el sudor enfríe.
Una molécula con dos polos tiene carga de más. La molécula de agua tiene un lado algo positivo y otro algo negativo, pero las dos cosas se compensan.
¿Por qué se puede afirmar que un ser vivo y una roca obedecen a la misma química?
Porque los dos están hechos de átomos, y en un ser vivo esos átomos siguen las mismas leyes físicas y químicas que en la materia sin vida.
Después de una reacción química, ¿hay más átomos, menos o los mismos que antes?
Los mismos. En una reacción los átomos se reorganizan, se unen o se separan, pero ninguno se crea ni se destruye.
¿Qué pasaría en un estanque si el hielo pesara más que el mismo volumen de agua líquida?
El hielo se hundiría en lugar de formar una capa en la superficie. El agua de debajo perdería su aislante y el estanque podría congelarse entero, con daño para las células de sus seres vivos.
¿Por qué el sudor enfría al evaporarse y no por el simple hecho de mojar la piel?
Porque lo que gasta energía es romper los enlaces de hidrógeno para que el agua pase a gas. Esa energía sale de la piel, y por eso baja su temperatura.
¿Cómo puede una atracción tan floja entre moléculas de agua sostener a un insecto?
Porque actúan muchísimas a la vez. Cada una se rompe con facilidad, pero sumadas dan una fuerza grande que mantiene juntas las moléculas de la superficie.
Universitario · En inglés
Lubert Stryer, Jeremy Mark Berg
W H Freeman & Co (Sd), 1995
Manual de referencia de bioquímica humana. Parte de la descripción básica de las biomoléculas y el metabolismo para avanzar hacia temas más complejos como los factores de transcripción. Requiere conocimientos previos de química.
Introducción · En inglés
Neil Allison Campbell, Lawrence G. Mitchell y otros
Pearson Education Canada, 2014
Manual universitario de introducción a la biología, organizado por temas y apoyado en esquemas, que recorre los fundamentos de las ciencias biológicas.
Universitario · En inglés
Peter L. Privalov
Wiley, 2012
Manual sobre microcalorimetría aplicada a moléculas biológicas. Explica los fundamentos de termodinámica necesarios, la evolución de la técnica calorimétrica y cómo analizar los datos obtenidos, con ejemplos para estudiar estructuras y reacciones moleculares.
Universitario · En inglés
R. Hobkirk
Taylor & Francis Group, 2017
Manual universitario de bioquímica centrado en las hormonas esteroides, su metabolismo y su estudio en mamíferos.
Base de datos · Universitario · En inglés
lipidmaps.org
Base de datos y recursos sobre lipidómica de acceso abierto, con herramientas de análisis de lípidos, estructuras químicas, espectros de masas y materiales educativos sobre clasificación y nomenclatura de lípidos.
