Todos hemos oído alguna vez que el cuerpo humano funciona de manera óptima cuando se encuentra a una temperatura de entre 36,1ºC y 37,2ºC (o
algo parecido). ¿Por qué precisamente ese rango de temperaturas y por
qué nuestra vida empieza a peligrar cuando nos alejamos de estos
valores?
Pues
resulta que los seres vivos estamos hechos de materia (notición). Pero,
al contrario que la materia inerte en general, nuestros cuerpos cuentan
con una variedad tremenda de moléculas distintas y muy complejas.
Esto se debe a que, al contrario que la materia inerte, los seres vivos nos pasamos el día dando vueltas por ahí, buscando comida, procesando esa comida para asimilarla, orientándonos por el mundo, renovando constantemente los distintos tejidos que nos componen, reaccionando a los estímulos que ocurren a nuestro alrededor o codificando nuestra información genética en nuestro ADN, por poner unos pocos ejemplos.Cada uno de estos procesos distintos necesita moléculas diferentes para llevarse a cabo que, además, sean compatibles entre sí.
De ahí que el carbono, un elemento capaz de formar una mayor variedad de moléculas que el resto de la tabla periódica junta, sea el elemento básico para la vida. Y no sólo eso, sino que además el carbono también permite la formación de moléculas tremendamente grandes y complejas.
Esto se debe a que, al contrario que la materia inerte, los seres vivos nos pasamos el día dando vueltas por ahí, buscando comida, procesando esa comida para asimilarla, orientándonos por el mundo, renovando constantemente los distintos tejidos que nos componen, reaccionando a los estímulos que ocurren a nuestro alrededor o codificando nuestra información genética en nuestro ADN, por poner unos pocos ejemplos.Cada uno de estos procesos distintos necesita moléculas diferentes para llevarse a cabo que, además, sean compatibles entre sí.
De ahí que el carbono, un elemento capaz de formar una mayor variedad de moléculas que el resto de la tabla periódica junta, sea el elemento básico para la vida. Y no sólo eso, sino que además el carbono también permite la formación de moléculas tremendamente grandes y complejas.
Un proteasoma: una proteína grande encargada de degradar otras proteínas dañadas o no necesarias. Una obra del carbono.
Total que, para para mantener todas estas funciones vitales activas, las moléculas que contienen nuestros cuerpos necesitan reaccionar químicamente entre sí: el oxígeno debe pasar de los glóbulos rojos a las células, la glucosa tiene que descomponerse para liberar energía, las distintas hormonas que envían señales químicas por el cuerpo tienen que reaccionar con sus receptores correspondientes, los impulsos tienen que pasar de un extremo a otro del sistema nervioso…
Total, que nuestra existencia depende por completo de que todas estas reacciones químicas se produzcan con normalidad, en resumidas cuentas. El ritmo con el que se produce una reacción química depende muchísimo de la temperatura. Por un lado, las reacciones se sucederán a un ritmo mayor a medida que aumente la temperatura y, por otro lado, su ritmo disminuirá cuando se enfríen hasta prácticamente detenerse (aunque nunca se detienen por completo). Un exceso de calor también afecta a la estabilidad de las moléculas. A medida que la temperatura aumenta, una molécula tendrá más energía cinética o, lo que es más o menos lo mismo, “vibrará” más deprisa. Si la temperatura aumenta lo suficiente, entonces los propios enlaces químicos que mantienen una molécula unida se romperán y ésta se separará formando otros compuestos más simples.
En el caso de las proteínas que nos componen a los seres vivos, las moléculas complejas tienden más a desnaturalizarse que a descomponerse. Esto significa que pierden su forma al ser expuestas al calor, lo que cambia también sus propiedades químicas y las vuelve totalmente inservibles para los procesos metabólicos.
Total que, para para mantener todas estas funciones vitales activas, las moléculas que contienen nuestros cuerpos necesitan reaccionar químicamente entre sí: el oxígeno debe pasar de los glóbulos rojos a las células, la glucosa tiene que descomponerse para liberar energía, las distintas hormonas que envían señales químicas por el cuerpo tienen que reaccionar con sus receptores correspondientes, los impulsos tienen que pasar de un extremo a otro del sistema nervioso…
Total, que nuestra existencia depende por completo de que todas estas reacciones químicas se produzcan con normalidad, en resumidas cuentas. El ritmo con el que se produce una reacción química depende muchísimo de la temperatura. Por un lado, las reacciones se sucederán a un ritmo mayor a medida que aumente la temperatura y, por otro lado, su ritmo disminuirá cuando se enfríen hasta prácticamente detenerse (aunque nunca se detienen por completo). Un exceso de calor también afecta a la estabilidad de las moléculas. A medida que la temperatura aumenta, una molécula tendrá más energía cinética o, lo que es más o menos lo mismo, “vibrará” más deprisa. Si la temperatura aumenta lo suficiente, entonces los propios enlaces químicos que mantienen una molécula unida se romperán y ésta se separará formando otros compuestos más simples.
En el caso de las proteínas que nos componen a los seres vivos, las moléculas complejas tienden más a desnaturalizarse que a descomponerse. Esto significa que pierden su forma al ser expuestas al calor, lo que cambia también sus propiedades químicas y las vuelve totalmente inservibles para los procesos metabólicos.
Sí, lo sé, parece una chorrada, pero este cambio de forma puede tener un gran cambio en el comportamiento químico de un compuesto. Si ayuda en algo a visualizar los efectos que tiene sobre la materia a escala macroscópica, esta es la pinta que tiene la desnaturalización de las proteínas que componen distintos alimentos:
Desnaturalización por calor (la gamba y el
huevo), mecánica (la clara de huevo batida) y la por la acción de la sal
(la mantequilla).
Y estos son los factores que obligan al cuerpo humano a que se encuentre en un rango concreto de temperaturas: las reacciones químicas que tienen lugar en nuestro interior deben producirse al ritmo adecuado y las moléculas que nos dan forma no pueden estar tan calientes que empiecen a desnaturalizarse.
Curiosamente, un sobrecalentamiento del cuerpo puede resultar peligroso más rápidamente que un enfriamiento por el hecho de que, al aumentar la temperatura, muchas de las moléculas que nos componen pierden su forma y se convierten en otras que a nuestras células no les sirven para nada. La temperatura corporal más alta a la que alguien ha sobrevividoson los 47ºC que alcanzó el cuerpo de Willie Jones, un tipo de Atlanta, en 1980 tras un golpe de calor. Pero este es un caso muy extremo: como referencia, la mayoría de veces una temperatura de entre 40,6ºC y 41,7ºC (ni siquiera 5ºC por encima de la temperatura corporal media) puede resultar letal.En comparación, el récord de supervivencia a una temperatura corporal más baja está en 13,7ºC, casi 23ºC por debajo de la temperatura normal. Esto significa que, dentro de lo que cabe, nuestro cuerpo puede tolerar que las reacciones químicas que nos mantienen vivos se ralenticen con más facilidad que el hecho de que las moléculas que lo componen se desnaturalicen, como es de esperar.Todo esto es muy interesante, de verdad, pero yo quiero saber de dónde sale todo ese calor que me mantiene con vida. Te interesará saber que esta pregunta ya la intentaron responder en la antigüedad, llegando a unas conclusiones bastante curiosas.
Por
ejemplo, Aristóteles decía el corazón produce el calor que luego se
reparte por el resto del cuerpo a través de las venas. No parece una
teoría descabellada para los estándares de hoy en día, pero hay que
tener en cuenta que Aristóteles también pensaba que el corazón calentaba
tanto la sangre que la hacía hervir y que, si no fuera porque el aire
de los pulmones mantiene el pecho refrigerado, el corazón podía estallar
en llamas.Por romántica que pueda sonar esa idea, en la
actualidad sabemos que el cuerpo humano no funciona así.En realidad, el calor corporal proviene en su mayoría de los propios procesos metabólicos que tienen lugar en las células. Las reacciones químicas que ocurren en su interior son exotérmicas,
lo que significa que liberan calor mientras las moléculas interaccionan
entre sí para formar nuevos compuestos. O sea, que el calor
combinado de las reacciones químicas que tienen lugar en el interior de
los 37 billones de células que nos componen es lo que nos mantiene
calientes.En menor medida, el calor corporal también proviene de la fricción generada en el interior de los músculos al moverse,
dado que sólo el 20% de la energía invertida en el proceso se
transforma en movimiento y el resto se disipa en forma de calor. De
hecho, si alguna vez habéis tiritado de frío habréis experimentado cómo
vuestro cuerpo intenta generar algo de calor adicional contrayendo y
relajando los músculos. Espera, espera… Entonces, ¿el cuerpo
necesita encontrarse a una temperatura concreta para mantenerse en
funcionamiento, pero a su vez las células también liberan calor?Sí, en un proceso que se autoregula en este sentido:
las reacciones químicas liberan calor hasta que el cuerpo entero se calienta hasta una temperatura de equilibrio, que es la temperatura corporal media.
Cualquier desviación por encima o por debajo de la temperatura de equilibrio puede afectar al rendimiento de las reacciones químicas que nos mantienen vivos y, por tanto, si las condiciones externas son demasiado calientes o frías, entonces nuestro organismo puede deshacerse del exceso de calor devolviéndolo a la atmósfera mediante el sudor o, como comentaba, puede tiritar para combatir el frío, por ejemplo.Y ahora que estamos contextualizados, voy a responder a una pregunta que me mandó Álvaro Ortiz porque también es bastante interesante y está relacionada con este tema:
¿por qué notamos mucho más frío en el agua que en el aire, aunque se encuentren a la misma temperatura?
La respuesta se puede resumir en dos palabras: conductividad térmica, que es una manera de decir “la velocidad con la que una sustancia transfiere (o absorbe) el calor, en este caso de nuestros cuerpos”.Por ejemplo, a 25ºC el aire tiene una conductividad térmica de 0,024 watts por metro y grado (W/m K), mientras que el valor para el agua corresponde a 0,58 W/m K. Esto significa que el agua conduce el calor 24 veces mejor que el aire… Lo que también significa que el agua absorbe calor del cuerpo humano a un ritmo 24 superior que el aire. No veo por qué tendríamos que notar el agua más fría que el aire sólo por eso. Ah, pero es que aquí llega la revelación : los seres humanos no notamos la temperatura de las cosas, sino la velocidad a la que el objeto que tocamos nos transfiere calor o nos lo roba. En este vídeo del canal Veritasium se demuestra muy bien.
las reacciones químicas liberan calor hasta que el cuerpo entero se calienta hasta una temperatura de equilibrio, que es la temperatura corporal media.
Cualquier desviación por encima o por debajo de la temperatura de equilibrio puede afectar al rendimiento de las reacciones químicas que nos mantienen vivos y, por tanto, si las condiciones externas son demasiado calientes o frías, entonces nuestro organismo puede deshacerse del exceso de calor devolviéndolo a la atmósfera mediante el sudor o, como comentaba, puede tiritar para combatir el frío, por ejemplo.Y ahora que estamos contextualizados, voy a responder a una pregunta que me mandó Álvaro Ortiz porque también es bastante interesante y está relacionada con este tema:
¿por qué notamos mucho más frío en el agua que en el aire, aunque se encuentren a la misma temperatura?
La respuesta se puede resumir en dos palabras: conductividad térmica, que es una manera de decir “la velocidad con la que una sustancia transfiere (o absorbe) el calor, en este caso de nuestros cuerpos”.Por ejemplo, a 25ºC el aire tiene una conductividad térmica de 0,024 watts por metro y grado (W/m K), mientras que el valor para el agua corresponde a 0,58 W/m K. Esto significa que el agua conduce el calor 24 veces mejor que el aire… Lo que también significa que el agua absorbe calor del cuerpo humano a un ritmo 24 superior que el aire. No veo por qué tendríamos que notar el agua más fría que el aire sólo por eso. Ah, pero es que aquí llega la revelación : los seres humanos no notamos la temperatura de las cosas, sino la velocidad a la que el objeto que tocamos nos transfiere calor o nos lo roba. En este vídeo del canal Veritasium se demuestra muy bien.