José Manuel López Nicolás - Reacciones cotidianas

Por su presencia en los medios de comunicación y en la publicidad de muchos productos, hay compuestos químicos que están en boca de todos. Me refiero al grafeno, al siliceno, a los ácidos grasos omega 3, a la taurina, etcétera. Desvelaremos cuáles de las propiedades que se les atribuyen son ciertas y cuáles son fruto de mitos y leyendas.

Hablaremos también de la quimiofobia, una absurda tendencia basada en el miedo irracional a los productos químicos empleados en diferentes sectores como la alimentación o la cosmética. El auge de las pseudociencias tendrá, por supuesto, un hueco en estas páginas. ¿Es la química una pseudociencia? Todo lo contrario… pero sí que sirve para desmontar una de las pseudociencias más famosas.

Tampoco podemos olvidar que la química desempeña un papel fundamental en la medicina moderna: premios Nobel, grandes batallas, las más innovadoras técnicas químicas y muchas enfermedades que, desgraciadamente, están muy presentes en nuestras vidas aparecerán en el libro para explicarnos el papel de la química en la salud.

Además, este libro contiene una sorpresa. Por primera vez, un investigador, quien suscribe, explica en una obra de divulgación científica un proyecto de investigación que aún está dando sus primeros pasos y que tiene como objetivo, ni más ni menos, que ayudar a combatir la pandemia provocada por el SARS-CoV-2 que está asolando a todo el planeta.

«Todo es química». Esta afirmación, muy popular en los últimos tiempos, no es del todo cierta. La ciencia actual no se basa en disciplinas científicas compartimentadas, sino en la asociación entre todas ellas. Los avances científicos no se entienden sin estrechas colaboraciones entre la química y otras ramas tradicionales de la ciencia como la física, la biología o las matemáticas, entre otras. Además, en esta primera parte del siglo xxi han nacido y se han consolidado nuevas disciplinas como la nanotecnología, la biotecnología o la cronobiología, que están suponiendo una gran revolución científica. Sin duda, la fuerte vinculación existente entre las «nuevas» ramas de la ciencia y la química tradicional, demuestra que la interdisciplinariedad es la base no solo de la química del futuro sino del futuro de la ciencia.

Comencemos.

En este capítulo hablaremos de aromas eternos, de sujetadores revolucionarios, de desodorantes que no te abandonan, de pastillas que se supone que nos embellecen, de agentes químicos presuntamente peligrosos, y conoceremos el papel que desempeñan en todos ellos moléculas tan de moda como las ciclodextrinas o las maltodextrinas. Sabremos qué son y qué función desempeñan las enzimas, qué compuestos químicos son los que forman la licra o el spandex, por qué tienen mala fama los parabenos químicos, qué moléculas forman parte de la piel y de las cremas hidratantes, en qué consisten procesos tan vanguardistas como la encapsulación molecular o la polimerización interfacial, qué relación hay entre la famosa nutricosmética y la vitamina C o qué microorganismos hacen posible que olamos mejor.

A diario se producen en la naturaleza infinidad de procesos que, independientemente de la utilidad que los humanos podamos obtener de ellos, son de gran importancia para muchos otros seres vivos. Un fascinante ejemplo es el que vamos a descubrir a continuación: a través de un paseo por la química, la microbiología, la enzimología, la biotecnología y la nanotecnología analizaremos cómo una lucha a muerte entre dos microorganismos por obtener una fuente de alimentación puede dar lugar a un revolucionario perfume.

Imagínense un ring de boxeo. En una esquina del cuadrilátero se encuentra Lactobacillus helveticus , un tipo de bacteria empleada para hacer derivados lácteos. En la otra esquina está su eterno rival, Thermococcus sp. strain B1001, una arqueobacteria hipertermofílica que vive en ambientes extremadamente calientes. Se enfrentan para adueñarse del almidón presente en una patata situada en el centro del ring . Ambas quieren utilizarlo como fuente de energía.

Persiguen el mismo fin, pero emplean estrategias diferentes. Lactobacillus expulsa al medio de reacción extracelular en el que se encuentra el almidón, un sistema catalítico formado por las enzimas (proteínas que actúan como catalizadores que aceleran las reacciones) β-amilasa, α-amilasa, pululanasa e isoamilasa. Quiere que dichas enzimas degraden el almidón presente en la patata para convertirlo en otras sustancias químicas como las maltodextrinas y la maltosa. A continuación, y gracias a una proteína presente en la pared celular, las maltodextrinas y la maltosa entrarían en el interior de la célula donde servirían como fuente de carbono.

Thermococcus sp. strain B1001 y Lactobacillus helveticus .

La arqueobacteria Thermococcus es mucho más inteligente y usa una táctica totalmente distinta. En vez de utilizar el sistema de enzimas amilasas/pulanasas que despliega en el ring su adversario, Thermococcus excreta al medio extracelular una enzima llamada ciclodextrina-glicosil-transferasa (CGT-asa). Esta emplea el mismo sustrato que las amilasas, el almidón, pero el producto de la reacción no son ni maltodextrinas ni maltosas, sino unas moléculas denominadas ciclodextrinas. ¿Por qué las ciclodextrinas producidas por Thermococcus a partir del almidón de la patata le dan la victoria a este microorganismo? En primer lugar porque inactivan el centro activo de las enzimas empleadas por su gran rival, Lactobacillus , para degradar el almidón. En segundo lugar el sistema de amilasas/pulanasas que tiene Lactobacillus no es capaz de degradar la ciclodextrina generada por Thermococcus . Estas dos razones provocan que Lactobacillus se quede sin fuente de carbono tras el combate en el ring . Thermococcus ha ganado el combate, o eso cree él.

Enzimas, las proteínas catalizadoras

Las enzimas se clasifican en seis grandes categorías según la reacción química orgánica que es catalizada. Estas seis categorías son: oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas y ligasas.

Las oxidorreductasas catalizan las reacciones de oxidación-reducción, es decir, la transferencia de electrones desde una molécula donante (el agente reductor) a otra aceptora (el agente oxidante). Un ejemplo es la enzima lipoxigenasa, responsable de la oxidación de ácidos grasos poliinsaturados como el ácido linoleico o araquidónico a sus correspondientes hidroperóxidos.

Las transferasas catalizan las reacciones de transferencia de un grupo de una molécula a otra. Un ejemplo es la enzima glucoquinasa que cataliza la reacción de la glucosa con el ATP para formar glucosa-6-fosfato y ADP. El grupo transferido es un grupo fosforilo del ATP a la glucosa.

Las hidrolasas son enzimas que catalizan la ruptura de diferentes tipos de enlaces químicos por hidrólisis, es decir, por una reacción entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la primera se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química.

Las liasas son las enzimas encargadas de catalizar la ruptura de enlaces químicos en compuestos orgánicos por un mecanismo distinto a la hidrólisis y a la oxidación. También pueden catalizar la adición de un sustrato a un doble enlace de un segundo sustrato. La piruvato descarboxilasa pertenece a esta clase de enzimas, ya que descompone al piruvato en acetaldehído y dióxido de carbono.