concepto de quimica organica, Fondo de plantas con estructura bioquimica.

El concepto de química orgánica: la base de la vida

El concepto de química orgánica: la base de la vida

Última actualización: 06-02-2019. Equipo Nutricioni

La química se ocupa de la materia: lo que podemos tocar, la sustancia de la que están hechos nuestros cuerpos y los objetos que nos rodean… La química intenta desvelar su naturaleza.

¿Qué diferencia existe entre la materia que componen plantas y animales y la que dá lugar a los objetos inanimados?

En principio, toda la materia está compuesta de átomos y moléculas, sin embargo, la materia orgánica se fundamenta en un solo elemento: el carbono. El gran Lavoisier lo hizo notar en 1798.

formula quimica, Tubo químico con fórmula de reacción a la luz.

El carbono ocupa el puesto 6 en la tabla periódica, siendo por lo tanto un elemento liviano. No es tóxico y tiene propiedades fisicoquímicas interesantes.

Liviano y versátil, el carbono es capaz de dar lugar a grandes, complejas y multifuncionales moléculas, para que la vida pueda manifestarse de muchas formas, aunque es necesario destacar que la vida hace uso de la materia inorgánica también.

Se estima que hasta la fecha se conocen 10 millones de compuestos de carbono de todo tipo, incluyendo los que son necesarios para la vida.

Tantos y tan variados compuestos han dado lugar a la creación de una rama de la química especialmente dedicada a su estudio. Es la química orgánica, la cual se centra en el carbono.

El carbono en las moléculas orgánicas puede estar acompañado de otros elementos usualmente livianos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y halógenos.

Aunque los elementos más pesados, como hierro, manganeso, cobre y más, no están excluidos de participar. Recordemos la hemoglobina de la sangre, que contiene hierro.

Son tantos los compuestos que puede formar el carbono, que existe una rama de la ciencia dedicada exclusivamente a su estudio: la química orgánica.

Por eso a la química orgánica se la conoce también como la química del carbono.

¿Por qué el carbono es tan especial para la vida?

El carbono es un elemento liviano y además versátil, pues tal como dijimos, es capaz de formar una variedad asombrosa de compuestos. Muchos más compuestos de los que los demás elementos de la tabla periódica son capaces de formar.

¿Qué lo hace tan especial? El carbono tiene una propiedad que se ha denominado concatenación.

La concatenación permite al átomo de carbono formar enlaces (un máximo de 4) que dan lugar a cadenas o anillos muy estables químicamente, sobre todo cuando se unen el hidrógeno y el oxígeno.

La energía en el enlace carbono-carbono es alta, esto significa que el enlace no es fácil de romper y por lo tanto los compuestos en los que participa son estables.

Otra ventaja que tiene el carbono para la vida es su abundancia, ya que está ampliamente distribuido en la Tierra. No siempre formando compuestos orgánicos, ya que el carbono también es elemento constituyente de las rocas terrestres, en forma de compuestos denominados carbonatos.

Además forma parte de la atmósfera, esta vez en forma de dióxido de carbono. Las plantas toman este dióxido de carbono y lo procesan mediante la fotosíntesis para crear compuestos orgánicos y enviar oxígeno a la atmósfera.

De esta forma la vida tiene mucho carbono a su disposición para desplegar toda su creatividad en millones de formas de vida asombrosas que pueblan el planeta.

En su forma elemental, es decir, cuando no está formando compuestos orgánicos o inorgánicos, el carbono sigue demostrando su versatilidad. Lo encontramos en la naturaleza como sólido en forma de:

  • Grafito
  • Carbono amorfo
  • Diamante

Desde diamante a carbono amorfo hay un mundo de diferencias, y éstas radican en el enlace.

Por ejemplo en el diamante, la sustancia más dura conocida hasta ahora y reconocido por su extraordinaria belleza al ser tallado, cada átomo de carbono se une a cuatro más, formando una estructura cristalina en forma de red.

El grafito en cambio, está conformado en capas que deslizan unas sobre otras, confiriéndole una consistencia blanda y aceitosa, muy buen conductor de calor y electricidad.

El carbono amorfo carece de cristalinidad, es decir, de una disposición bien ordenada de sus átomos en el espacio.

Basta con ver sus características para convencerse de la versatilidad de este elemento y las razones por las cuales es tan apropiado para que la vida se manifieste con toda su diversidad.diamante de grafito, Las estructuras cristalinas de diamante y grafito, dos de polimorfos de carbono.

Compuestos orgánicos e inorgánicos: las diferencias

De lo antes dicho, ya conocemos la diferencia significativa entre la química orgánica y la inorgánica. En la primera el carbono siempre está presente, en la segunda puede que no.

Por supuesto existen compuesto de carbono inorgánicos, pero la mayoría pertenecen al dominio de la química orgánica. Existen otras diferencias significativas que apreciamos en la siguiente tabla comparativa de propiedades:

Compuestos orgánicos Compuestos inorgánicos
Tipo de enlace predominante: covalente Tipo de enlace predominante: iónico
Siempre contienen carbono La mayoría no contiene carbono
Arden con facilidad, son buenos combustibles Normalmente no arden

Suelen ser aislantes

Aquí se encuentran buenos conductores de la electricidad
Constan de pocos elementos aparte del carbono: O, N, H, P, S, halógenos y metales. Cualquier elemento de la tabla periódica puede estar presente
El calor los afecta fácilmente Son más resistentes a las altas temperaturas

De preferencia se disuelven en solventes orgánicos

Con frecuencia son solubles en agua

Se conocen unos 10 millones de compuestos

Existen unos 500.000 compuestos inorgánicos

Son de reacción lenta

Reaccionan más rápidamente

Moléculas de gran complejidad

Moléculas menos complejas

Tienen isomería*

Carecen de isomería

Gases, líquidos y sólidos con bajo punto de fusión.

Generalmente son sólidos con alto punto de fusión

*La isomería es una propiedad que hace a los compuestos orgánicos aún más fascinantes, porque les añade más diversidad.

El hecho de que un compuesto tenga isómeros significa que aunque su fórmula química sea la misma, las respectivas moléculas tienen ciertas variaciones estructurales.

Estas variaciones le brindan a los isómeros propiedades fisicoquímicas diferentes.

He aquí un ejemplo: los aminoácidos son la base de las proteínas. Muchas veces en los suplementos nutricionales se incluyen aminoácidos como por ejemplo L-lisina o L-tirosina.

Los aminoácidos contribuyen significativamente a la vida, pero ¿qué significado tiene la letra L ?

Los aminoácidos pueden dividirse en dos grandes grupos: L (left) y R (right) en inglés.

Esto se debe a sus efectos sobre la luz polarizada. Cuando esta incide sobre moléculas de uno u otro grupo, ellas son capaces de desviar el plano de polarización de la luz, bien sea a la izquierda o a la derecha.

Los aminoácidos con estructura L son los más relevantes para la vida, y por eso están presentes en los suplementos, pero hasta el momento se desconoce el por qué de ello.

El carbono en el cuerpo humano

Los seres vivos son capaces de hacer uso de todos los elementos presentes en la tabla periódica, pero no todos tienen funciones esenciales para la vida.

Los elementos indispensables para la vida se denominan biogenéticos, y el carbono forma parte de ellos, junto con el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y alrededor de 20 elementos más.

El resto de los elementos no son necesarios para la vida por diversas razones: algunos son poco reactivos (gases nobles por ejemplo), otros son tóxicos o radiactivos y la radiación altera el ADN y las moléculas orgánicas.

Algunos elementos son incompatibles con los procesos biológicos y los que se han sintetizado en el laboratorio tampoco son útiles para formar parte de los organismos vivientes.

Ahora bien, el carbono no es el elemento más abundante del cuerpo, sino el oxígeno, otro elemento clave para la vida y la energía. Estos son los  porcentajes que representan:

  • Oxígeno 65%
  • Carbono 18.5%
  • Hidrógeno 10%
  • Nitrógeno 3%
  • Calcio 1.5%
  • Fósforo 1%
  • Azufre 0.25 %

Estos elementos conforman buena parte de las moléculas básicas de la vida, como lo son:

  • Aminoácidos
  • Acidos grasos
  • Carbohidratos
  • Proteínas
  • Lípidos
  • Acidos nucleicos
  • Polisacáridos
  • Vitaminas
  • Purinas
  • Pirimidinas

Estas moléculas son muy estables. Además, las moléculas con carbono e hidrógeno son muy útiles para almacenar energía y liberarla luego fácilmente mediante procesos de oxidación.

De esta manera el carbono suministra a la vida importantes herramientas para su desarrollo y mantenimiento:

  • Energía (molécula de ATP)
  • Almacenamiento de información (ácidos nucleicos)
  • Protección para las células (membranas lipídicas)
  • Funcionalidad y transporte (hormonas, enzimas)
  • Estructura (proteínas)
  • Nutrientes (vitaminas y más)

Seguidamente hablaremos un poco más de lo que hacen estos compuestos en el organismo.

Compuestos orgánicos esenciales para el organismo

Entre los millones de compuestos orgánicos, mencionaremos 4 tipos que son esenciales para la vida como la conocemos:

Carbohidratos: como azúcares y almidones, proveen energía a los seres vivos en forma rápida y limpia. El término “energía limpia” hace referencia al hecho de que el metabolismo de los carbohidratos produce compuestos que no son tóxicos y fácilmente desechables.

En el porcentaje adecuado, deben formar parte de toda dieta equilibrada.

Se trata, como su nombre indica, de moléculas a base de carbono, oxígeno y nitrógeno. Los alimentos que los contienen son cereales, frutas, legumbre y verduras.

Proteínas: son moléculas multifuncionales, conforman estructuras como músculos y tejidos, se encargan de llevar mensajes y aceleran reacciones químicas. Se encuentran principalmente en alimentos de origen animal.

También brindan energía al organismo, pero en menor medida que los carbohidratos y además el procesamiento es más complicado.

Las dietas restrictivas en cuanto a carbohidratos se refiere, producen una acumulación en el cuerpo de unas sustancias llamadas cetonas, que el cuerpo usará como fuente de energía en vez de la glucosa. Hay mucha controversia al respecto de este tipo de dietas predominantemente proteicas.

Las proteínas constan de carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, azufre y tal vez metales como hierro, magnesio, cobre y otros.

Lípidos: tienen muchas funciones importante en el organismo, y en la proporción adecuada, no deben faltar en la dieta: almacenan energía, transmiten información y le brindan estructura a la membrana celular.

Se encuentran en alimentos de origen animal y vegetal. Sin embargo son preferibles aquellos con alto contenido de ácidos grasos omega 3, pues su consumo trae muchos beneficios, entre ellos mejorar las funciones cognitivas y prevenir las enfermedades cardiovasculares.

Ácidos nucleicos: el ADN y el ARN, guardan información e instrucciones para conformar proteínas. Están compuestos de carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y fósforo.

Un ejemplo: en el ADN están contenidas las instrucciones para sintetizar los pigmentos que le dan color a la piel, el cabello y los ojos.

También contiene instrucciones para sintetizar proteínas que hacen muchas funciones, aún cuando se trate de un organismo sencillo como una bacteria.

Un pequeño cambio en el ADN bacteriano, hace que se expresen ciertas proteínas que convierten a un cultivo de bacterias en una fábrica de sustancias químicas como insulina, vitaminas o vacunas por ejemplo.

La importancia de la química orgánica en la industria de los alimentos

Dada la asombrosa cantidad de compuestos que el carbono es capaz de formar, es posible crear a partir de ellos innumerables derivados con aplicaciones de todo tipo. En el campo de la alimentación su alcance es extenso y algunas veces controvertido.

Mediante síntesis es posible crear todo tipo de nutrientes y mejorar las propiedades de los alimentos de muchas formas: color, textura y sabor.

También así se logra extender su durabilidad. He aquí algunos de los aportes de la química orgánica a este respecto:

  • Realzar el sabor con sabores y aromas artificiales y edulcorantes.
  • Extender la durabilidad de los alimentos con conservantes como el benzoato de sodio y antioxidantes diversos (ácido cítrico y más).
  • Realzar la textura con espesantes, gelificantes y estabilizadores, presentes en salsas con consistencia, como mayonesa, así como postres, helados y yogures: pectinas, goma guar, goma xantan y almidones diversos.
  • Emulsionantes, son aquellos que permiten la mezcla cohesionada de dos sustancias diferentes. Se emplean en alimentación y en farmacia. Glicéridos y polisorbatos son los más utilizados.
  • Añadir color mediante colorantes artificiales, recordemos por ejemplo el amarillo número 5.
  • Antiaglutinantes, se usan para evitar que los alimentos u otras sustancias en polvo formen grumos y mantengan su condición. Los silicatos evitan que la humedad del ambiente cause este efecto.
  • Sintetizar vitaminas de todo tipo, para mejorar el contenido nutricional y también para impedir la oxidación de los alimentos, proceso que los torna rancios.
  • Crear alimentos como margarinas, compuestos proteicos y más.
  • Carbonatar bebidas como refrescos y vinos.

¿Son saludables todos estos aditivos químicos? Existe mucha controversia al respecto. Es un hecho que algunos aditivos alimenticios han demostrado ser nocivos para la salud de alguna manera y por eso algunos países han prohibido el uso de algunos de ellos.

Y cuando no se los ha prohibido, igualmente la industria de los alimentos ha buscado y encontrado alternativas más naturales y con menor potencial para responder ante la demanda de alimentos saludables, sabrosos y duraderos.

Los alimentos orgánicos e inorgánicos

Como hemos visto, los macronutrientes que forman la base de la alimentación, son todos compuestos orgánicos, ya que cumplen con la definición dada al comienzo.

Carbohidratos, lípidos y proteínas están conformados por moléculas orgánicas. ¿Existen alimentos inorgánicos? Por supuesto. Y muy importantes: agua y minerales son inorgánicos e imprescindibles para la salud.

Por ejemplo el sodio, el potasio, el calcio y muchos minerales más, son requeridos tanto para formar parte de tejidos como para regular funciones.

El concepto de “alimentos orgánicos” está muy de moda. Aunque en este caso, el término “orgánico” hace referencia al modo en que estos alimentos son obtenidos, en vez de su contenido.

Los alimentos orgánicos se obtienen aplicando una serie de normativas para hacerlos menos tóxicos, menos procesados y más amigables con el ambiente.

Tengamos presente que los cultivos a gran escala utilizan tierras en las que los ecosistemas existentes son desplazados o eliminados, y pesticidas potencialmente tóxicos para el medio ambiente y las personas.

Los cultivos denominados orgánicos, quieren prescindir de todo eso y se llevan a cabo mediante técnicas “naturales”, por así decirlo: sin utilizar pesticidas y fertilizantes inorgánicos, ni ningún ingrediente sintético.

La ganadería y otras actividades también pueden ser orgánicas, en cuyo caso no se emplean antibióticos ni hormonas, y los animales teóricamente tienen libertad de vivir una vida en condiciones más naturales.

La manipulación genética para mejorar cualidades en plantas y animales también está vetada, así como el uso de radiación ionizante para eliminar contaminantes, conservantes y todo tipo de procesamiento digamos “artificial”.

formula de quimica organica, profesor de química escribiendo ecuación de fórmula científica

¿Tiene ventajas este tipo de cultivo? Al parecer son más saludables, las personas con alergia reportan mejorar su condición, son amigables con el medio ambiente, su sabor es mejor y el contenido nutricional es mayor que en los cultivos convencionales.

A veces no es sencillo acceder a ellos y son más costosos que los productos convencionales. Hay que tener presente que los productos orgánicos no contienen conservantes y suelen comercializarse cerca de sus lugares de origen.

Por eso Verde Salud es el suplemento ideal para aprovechar estos beneficios, porque está hecho a base de vegetales orgánicos, siempre a la mano, sin importar la época del año.

Los fitonutrientes, como antioxidantes, contenidos en  Verde Salud son muy efectivos para reforzar el sistema inmune, evitando la aparición de alergias y previniendo las infecciones de todo tipo.

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