La química del cerebro

La química del cerebro

 

 

19 abril 2021, Jesús Díaz

 

 

Inroducción

 

La neurona o célula nerviosa:  centro celular (diámetro <0,1 mm, longitud 50 cm y 1 m)

Centros nerviosos

• Sustancia gris, fibras nerviosas
• Nueve mil millones de neuronas
• Puntos de contacto llamados sinapsis
• Materia blanca (mielina), haces de miles de fibras nerviosas

 

La materia viviente de las neuronas y otras células

Se llama protoplasma (gliodo). No es posible extraerla sin matar la célula.

De las células se pueden sacar tres series de productos orgánicos:

• Carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, minerales (hierro, etc).
• Prótidos nitrogenados, lípidos, azúcares (glúcidos)

 

 El agua celular

• Sales: cloruros, fosfatos, sulfatos.
• Sales de sodio, de potasio, de calcio, de magnesio.

No conocemos la estructura exacta del protoplasma; Policard, sólo se conoce químicamente la materia viviente matándola.

M. Javillier; Gérard.

 

Las proteínas y el estado coloidal

Las proteínas son el elemento esencial del protoplasma.

Proteínas: 

1. agua: 18, azúcar: 342
2. aminoácidos, 28 tipos que poseen el grupo de átomos: COOH – CH – NH₂, forma red.

COOH: función ácido.

NH₂:  función amina, base orgánica.

R:  resto de la molécula

Estas sustancias pueden formar masas viscosas generando falsas soluciones llamadas soluciones coloidales. Hay que distinguir el tamaño de las partículas.

En función de la proporción de agua presente en la solución.

 

Soluciones coloidales (falsas soluciones), en mm:

• Diezmilésimo (máximo)
• Millonésimo (mínimo)

Soluciones verdaderas

• < millonésimo de mm

 

Las proteínas del protoplasma se encuentran en solución coloidal.

Cardot y Chevallier, “molécuas-esponjas”. Metáfora:  ciudad-casas-agua-circulación-calles-[agrupación activa-fijación].

Siendo el protoplasma una solución coloidal, su intensa actividad está vinculada a su estado.

Funcionamiento celular del protoplasma: Oscila entre cierta riqueza de agua y cierta deshidratación compatible con la conservación del estado coloidal.

El dinamismo del protoplasma depende de las propiedades eléctricas.

Solución coloidal proteínica  =  protoplasma

 

Ácido clorhídrico:  da iones  H+  e  iones  Cl-

Sosa:  da iones  Na+  y  OH-         (ionización)

 

Moléculas proteínicas

Son a la vez ácidos y bases. Emiten iones H+  y  OH-. El resto de la molécula se convierte en un enorme ión, depende también de la carga del medio exterior.

 

Solución estable:  Exceso de cargas positivas o negativas. Se repelen y las moléculas se separan y aíslan.

Solución menos estable:  Misma cantidad de cargas positivas y negativas, se atraen, y las moléculas se aglomeran (coagulación).

 

Actividad protoplásmica ligada a la expansión de las moléculas, depende: 

• De variaciones de carga del medio
• Del valor de la acidez y de los iones de ese medio.

 

Carga eléctrica de las proteínas

Para determinada carga del medio p, una proteína tiene  una carga total nula y una afinidad mínima por el agua.

 

Caracteres propios de las proteínas del sistema nervioso:

• Globulinas: son sustancias de peso molecular elevado.
• En la envoltura de mielina. La neuroKeratina, materia córnea resistente, rica en azufre.

 

Moléculas más complejas

• Nucleoproteínas
• Molécula complementaria (ácido nucleico), compuesta por la unión de cuatro agrupaciones triples:

Ácido fosfórico-azúcar de cinco átomos de carbono (pentosa)

 

Cromosomas

Están formados por moléculas de nucleoproteínas, cada una de las cuales sirve de vehículo a un carácter hereditario.

 

Diastasas

Sustancias que dirigen el quimismo de las células. Algunas están formadas por la unión de vitaminas con prótidos.

 

Estamos considerando de qué manera en el protoplasma pueden unirse sustancias tan diferentes como las proteínas, las grasas y los azúcares.

 

Las grasas nerviosas

Comprenden las grasas simples y los lipoides.

• Grasas simples:  constituidas por glicerina (trialcohol de tres átomos de carbono) unida a tres largas moléculas de ácidos orgánicos especiales (ácidos grasos).
• Lipoides:  son un elemento esencial del protoplasma, comprenden:

1º Derivados esterólicos. El alcohol que sustituye a la glicerina es un esterol.

2º Lecitinas. Contiene un átomo de nitrógeno y uno de fósforo.

3º Esfingomielinas. Principal elemento de la envoltura de mielina y comprenden ácido fosfórico, ácidos grasos especiales y dos bases orgánicas nitrogenadas, la colina y la esfingosina. (N₂P)

4º Cerebrósidos. Un átomo de nitrógeno. Contiene esfingosina, ácidos grasos y un azúcar de 6 átomos de carbono, la galactosa (derivado del azúcar de leche).

5º Grasas azufradas o sulfótidos. Las lecitinas, a la vez ácido y base, tienen las mismas propiedades eléctricas que las proteínas. El colesterol es lo que permite a las grasas que absorban agua.

 

No se puede comprender las propiedades de la materia viviente partiendo solamente de las proteínas, pues las grasas desempeñan un papel importante. Además de los azúcares ya señalados, hay un azúcar capaz de formar soluciones coloidales, el glicógeno.

 

El complejo protoplásmico

La composición de la sustancia viviente no es homogénea; en el seno del protoplasma hay partes especializadas que forman soluciones coloidales distintas y que constituyen verdaderos órganos celulares.

 

Célula nerviosa viva

• Núcleo y la envoltura de mielina
• Gránulos finos
• Filamentos ricos en grasas (mitocondrios)

 

Los cuerpos de Nissl disminuyen y desaparecen en las células en mal estado. Se los considera como sustancias de reserva indispensables.

 

La vida celular

Intercambios materiales entre:

• Elementos estructurales de la sustancia viviente
• Protoplasma amorfo
• Totalidad de la célula y el medio exterior

 

No es posible decir que determinado elemento es viviente y tal otro no. Son indispensables elementos como el núcleo o una cantidad mínima de protoplasma.

M. Prenant, composición química de la materia viviente.

 

El metabolismo quiere decir transformación.

En el seno del protoplasma se destruyen sustancias, se liberan pequeñas moléculas (aminoácidos, bases orgánicas, …). Otras sustancias son construidas, sintetizadas.

La célula toma del exterior alimentos y expele los desechos. El principal agente es el protoplasma con sus diastasas.

 

Ayuno:  reservas comienzan a desaparecer: los ácidos grasos disminuyen. Colesterol se mantiene (terroine)

 

 

Bibliografía

 

Cl. Bernard (tejido glandular); P. Termier

Bergson (espíritu y materia); Dionis (glándulas)

G. Duhamel; L. Binet; L. Lapicque; H. Roger

Mâcheboeuf (protoplasma)                                                

Mayer y Schaeffer (colesterol y ácido graso)

Pomada. Lanolina como fijadora de solución acuosa de medicamento.