La importancia de Carbono

La importancia de Carbono
Es
conocido ya por todos dentro del mundo científico que la vida, depende
exclusivamente de la existencia de moléculas de carbono. Sin embargo, los
organismos están formados en su mayoría por agua, que es hidrógeno y oxígeno.
El carbono por tanto se combina con el hidrógeno y el oxígeno del agua, y junto a
otros átomos como el nitrógeno, fósforo, calcio y azufre, acaba por formar la
mayor parte de compuestos que se encuentran en los tejidos vivos.
Cuanto más complejo es el ser vivo, mayor cantidad de elementos químicos
necesitará, aunque el resto de los que no hemos citado aquí, los necesitará en
menor cantidad, apenas unas trazas serán suficientes. Por ejemplo, para un ser
humano, se necesitan en total 27 elementos químicos diferentes, mientras que
una simple bacteria se conforma con 17 y algunos virus les basta aún menos
elementos para vivir.
Importancia del carbono para la vida
Por lo general podemos decir que la composición química de los seres vivos es
muy similar a los elementos que podemos encontrar en el mar, y en cierto modo
es lógico pensarlo si sabemos que la vida se originó en el propio mar, pero por
otra parte muchos seres vivos están formados, aunque sea en muy pequeña
cantidad, por silicio, que es un elemento que se encuentra en las rocas, lo que da
pie a los científicos a pensar que la vida se adapta a las condiciones que están en
su medio y por ello no se descarta que la vida también pueda estar basada en
otros elementos como el silicio y no como el carbono. A partir de ahí, la mente
puede divagar y podemos llegar a pensar en planetas alejados con alienígenas en
su interior cuyas vidas están basadas en el silicio.
El elemento más universal y que tiene el 10% de todos los elementos conocidos
es el helio. Los estudios de radiación que emiten las estrellas y las galaxias
muestran que existen concentraciones de agua y grandes nubes formadas por
moléculas orgánicas. Lo que nos ofrece de nuevo credibilidad ante la idea de que
la vida puede desarrollarse fuera de nuestro planeta y originarse incluso en lo más
profundo del espacio.
Aparte de los elementos como el carbono, uno de los criterios más importantes en
los que se basa la vida y que resulta fundamental, es la capacidad de organización
que tienen las moléculas para juntarse en estructuras repetitivas. Por ejemplo el
carbono forma cadenas de polímeros, que hoy sabemos que son clave para la
replicación y conservación de nuestro ADN. Por tanto, he aquí una de las mayores
importancias del carbono respecto a la vida, tal y como la conocemos.
Para formarse una cadena de polímeros tal y como la forma el carbono,
necesitamos que el elemento base pueda enlazar átomos tanto a la derecha como
a la izquierda, formando así una especie de columna vertebral, teniendo en los
laterales la capacidad de unirse a más átomos, pero por cuestión de espacio, no a
más de cuatro, y para ello el carbono es perfecto porque tiene cuatro enlaces. En
la tabla periódica, lo podemos encontrar en la zona de valencia 4, junto a otros
candidatos a formar cadenas, como son el silicio, el boro o el azufre, pero se sabe
que estas cadenas suelen ser más inconsistentes que el carbono y terminan
deshaciéndose.
Un enlace entre un carbono y otro carbono es dos veces más fuerte que un enlace
entre dos silicios y también es más fuerte el enlace del carbono con sus
secundarios en la cadena del grupo lateral, lo que mantiene la estructura
fuertemente unida incluso en entornos con variación de condiciones sometidas a
temperaturas extremas, al mismo tiempo que permite otro tipo de reacciones
químicas que puedan suceder con normalidad en sus reacciones secundarias,
cosa que con otros elementos de valencia 4 no sucede.
Otra importancia del carbono es su capacidad de formar tanto enlaces simples
como enlaces dobles. Cuando los átomos están muy juntos, se sabe que
pueden compartir electrones en un proceso que se llama resonancia. Estas
moléculas tienen la capacidad de absorber la energía lumínica, desde el espectro
ultravioleta hasta el infrarrojo, y consecuencia de ello es la formación de las dos
sustancias químicas esenciales para la fotosíntesis de las plantas, como es el
retinol y la clorofila. Por lo tanto, de nuevo el carbono resulta esencial en las
funciones vitales, ya sea en la estructura, reproducción y obtención de energía de
los seres vivos de este planeta.
Importancia del carbono en el ADN:
Una cadena de carbono es capaz de unirse a una gran cantidad de moléculas y de
elementos químicos. Únicamente con el carbono y el hidrogeno se pueden formar
multitud de diferentes combinaciones de cadenas, unas con más o con menos
eslabones, hasta el punto de convertirse en el metabolismo ideal que constituye la
síntesis de todo tipo de moléculas orgánicas. Si además, a esta diversidad de
estructuras se les añade otras combinaciones con elementos como el oxígeno, el
nitrógeno, el calcio, fósforo y azufre, las combinaciones de cadenas y de
estructuras se elevan a millones de combinaciones posibles.
La importancia del ADN, desde el punto de vista de la conservación de la vida, es
que se trata de moléculas cuya composición química les permite replicarse y servir
como catalizadores en reacciones con otras moléculas.
Las moléculas pueden seguir uniéndose y formar a su vez estructuras aún más
complejas. La rama de la química que le da importancia a estas estructuras es la
“química orgánica”, que no solo es esencial para la vida en la Tierra, sino que
además forma parte de la industria y del tejido económico actual, ya que
desempeña su papel más activo en la fabricación de productos químicos
industriales y productos farmacéuticos, productos medicinales y productos
orientados al consumo y a la alimentación.
La propia geometría de las moléculas formadas por cadenas de carbono establece
una orientación de derecha a izquierda, que se denomina “quiralidad”. No todas
las moléculas son quirales, existen moléculas, que por su aspecto simétrico, no
importa su orientación, ya que resultan iguales tanto de derecha a izquierda como
de izquierda a derecha, sin embargo, son las moléculas quirales las más
importantes a la hora de formar la química esencial de la vida.
Un ejemplo de quiralidad lo encontramos en el famoso juego “Tetris”, cuyas piezas
necesitaban ser orientadas unas veces hacia la derecha y otras a la izquierda, y
que en función de su quiralidad podíamos formar estructuras cuadradas. Sin este
tipo e piezas, de izquierda o de derecha, el juego seguramente habría sido muy
aburrido y no habría tenido el éxito que tuvo.
Las moléculas son estructuras tridimensionales y deben vincularse con otras
moléculas en el entorno y espacio adecuados, formando un rompecabezas que
debe armarse manera correcta de modo que se obtengan las propiedades
químicas esperadas. Cualquier variación de la cadena puede dar como resultado
una molécula casi idéntica a otra, pero con propiedades químicas muy distintas.
Conclusiones:
Las características del carbono respecto a la versatilidad y funcionalidad hacen
que este elemento sea inigualable dentro de la tabla periódica. Se trata sin duda
del elemento esencial para la vida, aquí y fuera de este planeta también. En el
universo existe diez veces más carbono que silicio, y un millón de veces más
carbono que boro.
Los astrónomos que captan la radiación espacial has sido capaces de detectar
hasta más de ochenta compuestos moleculares distintos, de los cuales más de
setenta contienen carbono, mientras que únicamente ocho contienen silicio. Por
tanto podemos decir que la importancia del carbono es universal y que se
convierte en el mejor candidato para construir la vida en todas partes. Por todo
ello, podemos atrevernos a decir que el carbono es el “ladrillo de Dios”.