La permanente: Química hasta en las peluquerías

Cuando decimos que la Química está presente en casi todos los fenómenos que nos rodean, no lo decimos por ser pretenciosos, sino porque, viendo la cantidad de procesos de la vida cotidiana donde la Química juega un papel importante podemos llegar a tal conclusión. Por ejemplo, hasta en las peluquerías nos podemos encontrar con procesos químicos responsables de técnicas estilísticas como la ondulación permanente.

Nos resultaría extraño decir que nuestro organismo es la combinación de muchos polímeros. Sin embargo, no debemos pensar en polímeros como los que estamos muy habituados a utilizar en nuestra vida diaria, como el PVC (PoliCloruro de Vinilo). Los polímeros a los que nos referimos son de origen bioquímico, y se llaman proteínas. Las proteínas, casi con total seguridad, resultan ser una de las macromoléculas  que más funciones son capaces de desempeñar en el organismo, entre las que podemos citar:

 -  Estructural:  el colágeno de la piel

         -  Protección:  el caso de los anticuerpos.  

            -  Transporte:   la hemoglobina, responsable del transporte del oxígeno en sangre.

Por definición, un polímero, es una macroestructura formada por la unión de varias unidades fundamentales a las que llamamos monómeros. En el caso del PVC, el monómero es el cloruro de vinilo.

En el caso de las proteínas, el monómero se llama aminoácido. Los aminoácidos que forman parte de una proteína (llamados aminoácidos proteicos) se caracterizan por tener una estructura homogénea, constituida por un carbono central, llamado carbono alfa, cuyas cuatro valencias están saturadas por sustituyentes diferentes:

Un hidrógeno

                                  Un grupo carboxilo (COOH)

Un grupo amino (NH₂)

Una cadena lateral (R), que es distinta en cada aminoácido y permite diferenciar uno de otro.

Estructura genérica de un aminoácido

Para formar el polímero biológico que es la proteína, los aminoácidos se unen por medio de un enlace característico llamado enlace peptídico, que se forma entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente aminoácido

A diferencia de lo que ocurre con los polímeros  como el PVC, que se distribuyen por el espacio de una forma desordenada, en el caso de las proteínas podemos observar una distribución ordenada (por ejemplo, en forma de hélice o de láminas)

Dentro de las proteínas que tienen una función estructural muy importante debemos destacar la  α-queratina, que es el componente principal de la lana y el pelo. Estructuralmente es el resultado del enrollamiento de dos hélices, que dan lugar a lo que se conoce con el nombre de superhélice.

Representación esquemática de un superhélice proteica

El aminoácido que nos va permitir justificar el proceso de la ondulación del cabello es la cisteina. El rasgo diferenciador de este aminoácido se encuentra en la composición de la cadena lateral. Como puede verse en la figura situada a continuación, este aminoácido posee un grupo –SH, que dentro de la nomenclatura de Química Orgánica recibe el nombre de tiol (en realidad es muy parecido al grupo –OH, el grupo alcohol).

Aminoácido cisteina

 Este grupo tiol presenta la particularidad de que puede perder los H a los que se encuentra unido el S, y en su lugar formar un enlace S-S entre los dos azufres. A este enlace S-S se le conoce con el nombre de puente disulfuro, y la unión de dos cisteinas pasa a denominarse cistina. En este proceso, donde las cisteinas han perdido H⁺, lo que realmente ha tenido lugar es un proceso de oxidación. Sin embargo, la formación de puentes disulfuro es reversible, de modo que si añadimos H⁺ al medio podemos ir en dirección contraria y producir la reducción del puente disulfuro, quedando nuevamente las cisteinas libres.

Proceso de formación y ruptura de puentes disulfuro

Dentro de la estructura de las proteínas, la formación de puentes disulfuro es uno de los principales factores que determinan su ordenamiento espacial.

Debido a que la queratina está presente en el cabello, la mayor o menor presencia de este tipo de puentes y la correcta disposición de los mismos implicará que el cabello sea más o menos rizado.

El proceso de la ondulación permanente aprovecha precisamente que el equilibrio entre las cisteinas y la cistina es reversible. Para modificar la ondulación del cabello, lo que se hace es:

1. Romper los puentes disulfuro gracias al uso de un reactivo que reduzca el enlace S-S
2. Posteriormente, cuando las cisteinas han quedado libres y se pueden mover, se procede a darle la forma que se desee al cabello.
3. Al adoptar el cabello una nueva forma, se producirá un nuevo enfrentamiento entre cisteinas que antes quedaban alejadas. Finalmente, para afianzar esa posición, se añade un reactivo que permita formar nuevamente los puentes disulfuro entre las cisteinas que queden enfrentadas en esta nueva configuración.

   

   Procesos redox involucrados en la generación de puestes disulfuro en la queratina del pelo

   Nota: Este artículo fue elaborado incialmente por el autor del blog en el marco de los actos conmemorativos del Año Internacional de la Química 2011 que se celebraron en el Colegio Virgen de Atocha. Este material, junto con otros proyectos elaborados pueden consultarse en el siguiente enlace