Aspectos biológicos del fósforo

A pesar de que la exposición continuada a los vapores de fósforo provoca la fosfonecrosis de la mandíbula y una muerte lenta y dolorosa, todos los organismos vivos dependen totalmente de los fosfatos. El material genético de la vida, ADN, consiste en unidades de azúcar, unidas mediante unidades fosfato para formar la cadena en hélice. En el DNA y en el RNA las unidades fosfatos juegan un papel estrictamente estructural, pero tambien son esenciales en el metabolismo de las células. La formación y ruptura (hidrólisis) de los enlaces P-O sirve como almacén de energía en el trifosfato de adenosina (ATP). La energía liberada en esta hidrólisis se utiliza para realizar el trabajo mecánico en la contracción muscular y en muchas reacciones bioquímicas:

ATP ADP + Energía (~33 kJ)

En el tema de los silicatos veremos como el enlace Si-O es bastante estable frente a la hidrólisis. El enlace P-O tiene una mayor sensibilidad frente a la hidrólisis y esto podría explicar la razón de la elección de las cadenas de pirofosfato como almacén de energía biológica:

Los fosfatos se utilizan abundantemente como fertilizantes porque el fósforo es un nutriente indispensable para el crecimiento de las plantas. Esta utilización masiva de fertilizantes y también de detergentes puede conducir a la contaminación por fosfatos de lagos y ríos, provocando una explosión del crecimiento de las algas. Las algas consumen el oxígeno del agua, llegando a morir los peces. A este fenómeno se le denomina eutrofización.

El As es un elemento esencial para la vida; su exceso sin embargo la mayor parte de sus compuestos son causa de envenenamiento. Eficaz remedio contra la sífilis (P. Erhlich, 1863)

Venenos nerviosos

Reciben este nombre los venenos que actúan sobre el sistema nerviosos central. Son varias las sustancias químicas que puede alterar el ciclo de la acetilcolina en diferentes puntos: Botulina: toxina generada por el Clostridium Boulinum bloquea la síntesis de la acetilcolina. Sin mensajero, no llegan mensajes y el impulso nervioso no atraviesa la sinapsis, produciendo parálisis y muerte por imposibilidad de respirar.

Otro tipo de venenos que bloquean la acción de la colinesterasa son los Organofosforados. Provocan una sobreestimulación de los músculos, glándulas y órganos. La víctima entra en convulsiones violentas y muere rápidamente. El organofosforado fosforila la colinesterasa:

Durante la II Guerra Mundial, científicos alemanes que buscaban insecticidas descubrieron algunos compuestos extremadamente tóxicos con un potencial uso en la guerra química (el final de la guerra impidió que finalmente fueran utilizados; las tropas rusas desmantelaron una factoría para la fabricación del Tabum y la trasladaron a Rusia). Posteriormente se desarrollaron otros venenos nerviosos importantes. Matan por inhalación o por absorción a través de la piel: Sarin (4 veces más tóxico que el Tabum pero con la ventaja de ser inodoro), Soman (moderadamente persistente, los otros no), Agente VX y otros que siguen bajo el secreto militar. En cualquier caso ninguno de ellos es tan tóxico como es la Botulina.

Dosis letales de agentes nerviosos

El Sarin es un líquido incoloro que hierve a 147ºC. Su presión de vapor a 20ºC es de 2 mmHg, suficiente dosis para incapacitar a un hombre en solo unos minutos. Puede ser obtenido tratando PCl₃ con clorometano (se sustituye uno de los Cl por CH₃) y después con fluoruro de hidrógeno (que remplaza el segundo cloro por flúor) y finalmente con 2-propanal (C₃H₇OH) que remplaza al tercer cloro. Las reacciones químicas son un poco más complejas que las reseñadas y el fósforo también acepta un oxígeno adicional. Es por tanto bastante sencillo obtener este peligroso compuesto. Una cucharilla de cafe sería suficiente para acabar con una ciudad de 25.000 habitantes. En al menos dos ocasiones ha sido deliberadamente utilizado: en 1998 por el gobierno iraquí contra poblaciones kurdas y en 1995 un ataque en el metro de Tokio.

Insecticidas como el malatión o el paratión guardan semejanzas estructurales con estos agentes tóxicos, aunque su toxicidad para los mamíferos es mas limitada que la de los gases nerviosos . En 1944 Shrader sintetizó el paration:

Desde ese momento miles de compuestos organofosforados han sido obtenidos, pero no todos se distinguen por una mayor selectividad en su acción, en una menor toxicidad respecto de los mamíferos o menor persistencia en el medio.

El malatión fue obtenido en 1955 constituyó un gran avance pues presenta una escasa toxicidad respecto de los mamíferos:

La ventaja de los organofosforados frente a los organoclorados estriba en que aquellos son biodegradables mientras que los organoclorados no los son. La desventaja es su alto coste (triplican el de los organoclorados).