Quimica2

PARA SABER, EXPERIMENTAR Y SIMULAR

La química y el tiempo.
Reacciones reloj

Coordinación:
Andoni Garritz
Glinda lrazoque
Vicente Talanquer

Fernando Corttfr*

...

PARA SABER
2Podemos los químicos explicar por qué algunas plantas abren
sus flores, en preparación para el día, una hora antes de la salida
del Sol cuando todavía reina la oscuridad? ¿O por qué animales
que viven enla costa, como los cangrejos, moluscos y gusanos,
acostumbran a seguir el ritmo de las mareas? Se ha observado
que apenas se retira la marea y queda al descubierto el terreno
donde habitan, estos animales salen y se apresuran a alimentarse.
Pocos minutos antes del regreso de las olas desaparecen todos a
la vez, enterrándose en la arena. Su reloj biológico es muy exacto
y, más aún, resultaque viviendo en ambientes donde las mareas
no los afectan, como los tanques de un acuario, continúan con
ritmos de actividad sincronizados con ellas.
En otras palabras, ¿podemos los químicos contribuir en algo
en la explicación del funcionamiento de estos relojes biológicos?
Intentando responder, tomemos el ejemplo de la síntesis de
melatonina, la hormona producida en la glándula pineal queregula el inicio y el fin de la estación de apareamiento. La
melatonina desempeña un papel fundamental en la sincronización de la reproducción con las condiciones más favorables para
la supervivencia de la cría (Calandra, 1980). La síntesis de esta
hormona se realiza durante la oscuridad, cuando la neurona
adrenergética inervada al pinealocito produce un neurotransmisor, la norepinefiina, quecuando alcanza cierta concentración da
inicio a la síntesis de melatonina. Durante el día la luz captada
por el ojo produce una señal que es conducida por el sistema
nervioso hasta la neurona adrenergética que inhibe la liberación
de la norepinefiina y por tanto también se detiene la síntesis de
melatonina. La actividad máxima se presenta entre las 2 am y las
4 am y disminuye casi en sutotalidad entre las 9 am y las 8 pm
(Devlin,1992; Takahashi, 1993; Stehle, 1993).
El comportamiento de este reloj biológico es muy similar al
de algunas reacciones químicas que muestran un cambio repentino en una propiedad de la mezc1a.de reacción como el p H o el
potencial de electrodo debido al aumento en la concentración de
uno de los productos; bajo ciertas condiciones de concentracioninicial y temperatura, el cambio de la propiedad se da siempre en
un mismo tiempo. Este tipo de reacciones puede compararse a
un reloj despertador sin manecillas y con alarma visual: el observador no aprecia ningún cambio en el reloj hasta que la alarma
se activa. Es por esto que se les llama REACCIONES RELOJ.
El que una reacción química funcione o no como un reloj

*Estudiante d e la Facultad deQuímica,
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UNAM.

químico depende de la velocidad con la que los reactivos son
consumidos en cada una de las etapas de la reacción (mecanismo
de reacción) y que alguna de estas etapas provoque el cambio de
la propiedad en el medio.
Al hablar de mecanismo de reacción, ingresamos naturalmente al campo de la cinética quimica, que estudia la variación
de las concentraciones de productos ode reactivos con respecto
al tiempo en las reacciones químicas. La velocidad de una reacción se define en términos del número de moles de un producto
formado o de un reactivo consumido por unidad de tiempo.
Conociendo la velocidad se puede predecir la rapidez con la que
la reacción se desplazará a su estado de equilibrio (Levin, 1981).
En ingeniería química se utilizan las velocidades dereacción,
junto con las operaciones físicas del proceso, para el diseño de
reactores de los que saldrán productos que utilizamos en la vida
diaria como plásticos, telas, medicinas, etcétera. En un proceso
bioquímico, las velocidades de las reacciones enzimáticas se
ajustan con precisión para satisfacer las necesidades energéticas
de las células o de un sustrato.
La posibilidad de controlar...