domingo, 28 de julio de 2013

El tamaño no importa

La siguiente entrada publicada en mi blog personal ha sido creada con el objetivo de participar en el XXVII Carnaval de Química organizado por Bernardo Herradón, y también en el XXIV Carnaval de Biología acogido en Pero eso es otra historia... Espero que sea de vuestro agrado, he tratado de emplear un vocabulario general, así mismo, he decidido evitar descripciones tediosas con el fin de que esta entrada resulte sencilla y amena.
 
Figura 1. Estructura de la
cianocobalamina.
En esta entrada trataré de justificar que “el tamaño no importa” partiendo del elemento estrella de este XXVII Carnaval de Química –el cobalto (Co)–. Su número atómico (Z) es de 27, una cifra bastante discreta si se compara con la de los elementos más pesados dentro de la tabla periódica.

No obstante, a pesar de su pequeño tamaño, el cobalto es el núcleo clave de una molécula muy compleja: la cianocobalamina (figura 1), conocida más comúnmente bajo el nombre de vitamina B12. La vitamina B12 tiene un peso molecular de 1355,38 g/mol, es una molécula imprescindible para el ser humano y su estructura es la más compleja de todas las vitaminas descritas hasta el momento.


En nuestro organismo, el cobalto es sumamente escaso comparado con otros metales de transición, aun así, se estima que necesitamos del orden de 0,003 mg/día de vitamina B12 para la formación de glóbulos rojos (hematíes). Así pues, un déficit de cobalto, o mejor dicho, de vitamina B12, produce anemia perniciosa.

En este sentido, cabe decir que la naturaleza nos demuestra que el tamaño no importa, puesto que pequeños átomos pueden formar estructuras enormemente complejas y pueden desempeñar funciones cruciales en el desarrollo. A mi juicio, una de las principales extrapolaciones que podemos sacar a partir del conocimiento de diversos procesos químicos, es que toda entidad tiene una importancia crítica para el desarrollo de nuestro planeta, y que evidentemente el tamaño no importa, por tanto, no hay que descartar la importancia de cualquier ente por su tamaño, puesto que probablemente nos sorprenda lo que puede llegar a esconder.

Hay que tener en cuenta que los seres humanos no podemos sintetizar “in vivo” esta vitamina. Uno de los grandes avances en el campo de la química orgánica relacionado con esta molécula se encuentra en los años 70, cuando los grupos de investigación dirigidos por A. Eschenmoser y R. Woodward propusieron una ruta sintética constituida por 70 reacciones para obtener esta vitamina. Sin embargo, los humanos nos habíamos adentrado en una batalla que se había perdido hace años, dado que una gran cantidad de microorganismos son capaces de producir la vitamina B12, por ejemplo, algunas especies de bacterias pertenecientes a los géneros Pseudomonas y Propionibacterium. De hecho, la producción industrial mediante la ruta sintética propuesta por los químicos resulta inviable, en su lugar, empleamos microorganismos (bacterias) con este fin.

Figura 2. Estructura del grupo hemo.
Para finalizar, cabe preguntarse ¿es el cobalto el único elemento capaz de formar estructuras tan sumamente complejas? Como os habréis imaginado: no. Existen moléculas con una estructura similar a la de la vitamina B12 que tienen un átomo metálico como núcleo central. A este tipo de moléculas se les denomina complejos de coordinación. Por ejemplo, el hierro (Fe), cuyo número atómico es muy cercano al del cobalto, forma parte del grupo hemo, una estructura presente en numerosas proteínas, como por ejemplo, en la hemoglobina (proteína encargada del transporte de oxígeno en los hematíes), o en los citocromos (proteínas encargadas del metabolismo en nuestro organismo).

Si bien, es cierto que tanto la cianocobalamina como su derivado metilcobalamina son los únicos derivados bioorganometálicos con funciones fisiológicas descritos hasta el momento actual, la naturaleza ha preferido enlazar átomos metálicos (por ejemplo, el cobalto) con átomos más electronegativos que el carbono (oxígeno, nitrógeno y azufre principalmente). Por ejemplo, en la hemoglobina (figura 2) el átomo de hierro (Fe) se encuentra coordinado por 4 átomos de nitrógeno.

Existe abundante bibliografía acerca de los compuestos de coordinación, especialmente interesantes son los ejemplos que he descrito en esta entrada: cianocobalamina y hemoglobina. Os animo a obtener más información acerca de estas estructuras, y de los anillos que están unidos al átomo metálico: corrina en el caso de la vitamina B12, y protoporfirina IX en el caso de la hemoglobina (tabla 1).

Tabla 1. Principales diferencias entre los anillos de corrina y de porfirina.