lunes, 14 de diciembre de 2009
martes, 1 de diciembre de 2009
Sobre el parcial
Estimados estudiantes:
El parcial 3 del curso, tal y cual lo acordamos se realizará el miercoles 2 de diciembre. Yo tengo que viajar asi que no estaré para el examen, pero el profesor Nelson Gutierrez será quien lo cuide.
Deben llevar una hoja de examen, solo se permitirá la presentacion del examen en ese tipo de hoja.
Tengan en cuenta que no es permitido ningún tipo de copia y el profesor Nelson está facultado para anular o recoger anticipadamente el examen de quien sea detectado haciendo fraude.
El parcial 3 del curso, tal y cual lo acordamos se realizará el miercoles 2 de diciembre. Yo tengo que viajar asi que no estaré para el examen, pero el profesor Nelson Gutierrez será quien lo cuide.
Deben llevar una hoja de examen, solo se permitirá la presentacion del examen en ese tipo de hoja.
Tengan en cuenta que no es permitido ningún tipo de copia y el profesor Nelson está facultado para anular o recoger anticipadamente el examen de quien sea detectado haciendo fraude.
jueves, 19 de noviembre de 2009
Tema para el 25 de noviembre
METABOLISMO CELULAR
El metabolismo es un conjunto de reacciones físicas y químicas, por las cuales, el organismo conserva su homeostasis (equilibrio). Para que una célula tenga metabolismo, es necesario que ingrese productos para su degradación y de esta forma obtener energía y materia prima para poder realizar sus funciones.
El metabolismo se divide en anabolismo y catabolismo.
Concepto de anabolismo y catabolismo.
• Anabolismo. Es un conjunto de reacciones por las que la célula sintetiza todos los materiales que requiere para hacer sus funciones. Sintetiza proteínas, carbohidratos, lípidos, etc. En resumen, es sintetizar moléculas más complejas a partir de moléculas más simples.
• Catabolismo. Es el conjunto de reacciones por las que la célula degrada moléculas complejas en moléculas simples para obtener energía necesaria para realizar sus funciones. En el ser humano la fuente principal de energía es el catabolismo de la glucosa, sin embargo en condiciones de ayuno, cuando no existe un suministro suficiente de glucosa para las células, los lípidos pasan a ser la principal fuente de energía.
--------------------------------------------------------------------------------
1. Respiración Anaerobia.
Es el tipo de respiración que no necesita oxígeno. Es llevada a cabo por células procariontes y algunas levaduras y en el ser humano puede realizarse en el músculo cuando tiene una demanda elevada de energía.
La principal vía de la respiración anaerobia es la Glucólisis.
Es la vía con la que se degrada la glucosa para obtener energía, y se compone de una serie de reacciones bioquímicas llevadas a cabo en el citoplasma.
Antes de empezar a explicar esa vía es necesario tener presente que: El ATP (Trifosfato de Adenosina) es la "moneda energética" de la célula ya que suministra la energía para el metabolismo.
La glucólisis tiene dos modalidades:
1. Glucólisis anaerobia. No necesita oxígeno y es llevada a cabo en el músculo en condiciones de alta demanda energética y en los organismos anaerobios.
Glucólisis anaerobia.
Una vez que entra la glucosa a las células, mediante una serie de reacciones catalizadas por enzimas, se convierte en piruvato, al no haber oxígeno, el piruvato se convierte en lactato mediante una enzima llamada lactato deshidrogenasa y aquí termina el metabolismo anaerobio.
2. Glucólisis aerobia. Necesita de oxígeno y es llevada a cabo en todos los organismos aerobios.
Glucólisis aerobia.
La glucosa entra a las células, por medio de una serie de reacciones se convierte en piruvato y debido a la presencia de oxígeno, el piruvato se descarboxila (se le quita C02) para formar Acetil Coenzima A que entra a la vía del Ciclo del Ácido Cítrico, por lo que la glucólisis es alimentadora del Ciclo del ácido cítrico, y con este se continúa el metabolismo aerobio. Productos y Balance energético de la glucólisis.
Productos. En sus reacciones, la glucólisis produce:
- En total 4 moléculas de ATP.
- Piruvato (en condiciones aerobias) o lactato (en condiciones anaerobias).
130
Balance energético.
ATP producido = 4. ATP gastado = 2. ATP neto = 2.
--------------------------------------------------------------------------------
2. Proceso fotosintético.
Es la utilización de la energía luminosa para formar moléculas orgánicas ricas en energía química.
Importancia de la fotosíntesis.
Si no existiera la constante conversión de energía lumínica en energía química desaparecería toda la vida en la Tierra, ya que directa o indirectamente la mayor parte de los organismos no fotosintetizadores dependen de los que efectúan esta función para obtener el combustible que los mantiene vivos.
Ultraestructura del cloroplasto.
Son orgánulos característicos de las plantas superiores, tienen forma de disco de entre 4 y 6 micrómetros de diámetro y están rodeados de membrana doble.
El cloroplasto contiene en su interior una sustancia básica denominada estroma, la cual está atravesada por una red compleja de discos conectados entre sí y apilados en forma de platillo llamados lámelas a las cuales se encuentran adheridos los granulos de clorofila (pigmento fotosintético).
Los cloroplastos también contienen granulos de almidón, donde se almacenan productos de la fotosíntesis de forma temporal.
Productos finales.
enzimas
6C02 + 6H20 + Energía de luz ^> C6H1206 + 602
3. Respiración aerobia.
Este tipo de respiración requiere la presencia de oxígeno y se inicia con la glucólisis aerobia.
Ultraestructura de las mitocondrias.
La mitocondria, que tiene una longitud comprendida entre 0,5 y 1 micrómetro, está envuelta en una membrana doble. La membrana exterior lisa está separada de la interior por una película líquida. La membrana interior, replegada en unas estructuras llamadas crestas, rodea una matriz líquida que contiene gran cantidad de enzimas
0 catalizadores biológicos. Dentro de esta matriz líquida hay ácido desoxirribonucleico mitocondrial (ADNm), que contiene información sobre síntesis directa de proteínas.
Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria.
Ciclo de Krebs.
Constituye una serie de reacciones realizadas en la mitocondria, que terminan en.el mismo producto inicial por eso es un ciclo.
Sus reacciones se inician con la condensación de la Acetil Coenzima A (producida a partir del piruvato de la glucólisis) con Oxaloacetato para formar Citrato de ahí que también se llama ciclo del ácido cítrico.
Después de una serie de reacciones se vuelve a formar Oxaloacetato para cerrar el ciclo. En las reacciones se produce:
> Una molécula de ATP
> 3 Moléculas de NADH que acarrean hidrógenos hacia la cadena respiratoria.
> Una molécula de FADH que acarrea hidrógenos hacia la cadena respiratoria.
> Los NADH rinden 3 ATPs en cadena respiratoria.
> El FADH rinde 2 ATPs en cadena respiratoria.
Balance energético.
1 ATP en el ciclo + 9 ATPs de los NADH + 2 ATPs del FADH = 12 ATP formados mediante el ciclo del Ácido cítrico.
El metabolismo es un conjunto de reacciones físicas y químicas, por las cuales, el organismo conserva su homeostasis (equilibrio). Para que una célula tenga metabolismo, es necesario que ingrese productos para su degradación y de esta forma obtener energía y materia prima para poder realizar sus funciones.
El metabolismo se divide en anabolismo y catabolismo.
Concepto de anabolismo y catabolismo.
• Anabolismo. Es un conjunto de reacciones por las que la célula sintetiza todos los materiales que requiere para hacer sus funciones. Sintetiza proteínas, carbohidratos, lípidos, etc. En resumen, es sintetizar moléculas más complejas a partir de moléculas más simples.
• Catabolismo. Es el conjunto de reacciones por las que la célula degrada moléculas complejas en moléculas simples para obtener energía necesaria para realizar sus funciones. En el ser humano la fuente principal de energía es el catabolismo de la glucosa, sin embargo en condiciones de ayuno, cuando no existe un suministro suficiente de glucosa para las células, los lípidos pasan a ser la principal fuente de energía.
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1. Respiración Anaerobia.
Es el tipo de respiración que no necesita oxígeno. Es llevada a cabo por células procariontes y algunas levaduras y en el ser humano puede realizarse en el músculo cuando tiene una demanda elevada de energía.
La principal vía de la respiración anaerobia es la Glucólisis.
Es la vía con la que se degrada la glucosa para obtener energía, y se compone de una serie de reacciones bioquímicas llevadas a cabo en el citoplasma.
Antes de empezar a explicar esa vía es necesario tener presente que: El ATP (Trifosfato de Adenosina) es la "moneda energética" de la célula ya que suministra la energía para el metabolismo.
La glucólisis tiene dos modalidades:
1. Glucólisis anaerobia. No necesita oxígeno y es llevada a cabo en el músculo en condiciones de alta demanda energética y en los organismos anaerobios.
Glucólisis anaerobia.
Una vez que entra la glucosa a las células, mediante una serie de reacciones catalizadas por enzimas, se convierte en piruvato, al no haber oxígeno, el piruvato se convierte en lactato mediante una enzima llamada lactato deshidrogenasa y aquí termina el metabolismo anaerobio.
2. Glucólisis aerobia. Necesita de oxígeno y es llevada a cabo en todos los organismos aerobios.
Glucólisis aerobia.
La glucosa entra a las células, por medio de una serie de reacciones se convierte en piruvato y debido a la presencia de oxígeno, el piruvato se descarboxila (se le quita C02) para formar Acetil Coenzima A que entra a la vía del Ciclo del Ácido Cítrico, por lo que la glucólisis es alimentadora del Ciclo del ácido cítrico, y con este se continúa el metabolismo aerobio. Productos y Balance energético de la glucólisis.
Productos. En sus reacciones, la glucólisis produce:
- En total 4 moléculas de ATP.
- Piruvato (en condiciones aerobias) o lactato (en condiciones anaerobias).
130
Balance energético.
ATP producido = 4. ATP gastado = 2. ATP neto = 2.
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2. Proceso fotosintético.
Es la utilización de la energía luminosa para formar moléculas orgánicas ricas en energía química.
Importancia de la fotosíntesis.
Si no existiera la constante conversión de energía lumínica en energía química desaparecería toda la vida en la Tierra, ya que directa o indirectamente la mayor parte de los organismos no fotosintetizadores dependen de los que efectúan esta función para obtener el combustible que los mantiene vivos.
Ultraestructura del cloroplasto.
Son orgánulos característicos de las plantas superiores, tienen forma de disco de entre 4 y 6 micrómetros de diámetro y están rodeados de membrana doble.
El cloroplasto contiene en su interior una sustancia básica denominada estroma, la cual está atravesada por una red compleja de discos conectados entre sí y apilados en forma de platillo llamados lámelas a las cuales se encuentran adheridos los granulos de clorofila (pigmento fotosintético).
Los cloroplastos también contienen granulos de almidón, donde se almacenan productos de la fotosíntesis de forma temporal.
Productos finales.
enzimas
6C02 + 6H20 + Energía de luz ^> C6H1206 + 602
3. Respiración aerobia.
Este tipo de respiración requiere la presencia de oxígeno y se inicia con la glucólisis aerobia.
Ultraestructura de las mitocondrias.
La mitocondria, que tiene una longitud comprendida entre 0,5 y 1 micrómetro, está envuelta en una membrana doble. La membrana exterior lisa está separada de la interior por una película líquida. La membrana interior, replegada en unas estructuras llamadas crestas, rodea una matriz líquida que contiene gran cantidad de enzimas
0 catalizadores biológicos. Dentro de esta matriz líquida hay ácido desoxirribonucleico mitocondrial (ADNm), que contiene información sobre síntesis directa de proteínas.
Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria.
Ciclo de Krebs.
Constituye una serie de reacciones realizadas en la mitocondria, que terminan en.el mismo producto inicial por eso es un ciclo.
Sus reacciones se inician con la condensación de la Acetil Coenzima A (producida a partir del piruvato de la glucólisis) con Oxaloacetato para formar Citrato de ahí que también se llama ciclo del ácido cítrico.
Después de una serie de reacciones se vuelve a formar Oxaloacetato para cerrar el ciclo. En las reacciones se produce:
> Una molécula de ATP
> 3 Moléculas de NADH que acarrean hidrógenos hacia la cadena respiratoria.
> Una molécula de FADH que acarrea hidrógenos hacia la cadena respiratoria.
> Los NADH rinden 3 ATPs en cadena respiratoria.
> El FADH rinde 2 ATPs en cadena respiratoria.
Balance energético.
1 ATP en el ciclo + 9 ATPs de los NADH + 2 ATPs del FADH = 12 ATP formados mediante el ciclo del Ácido cítrico.
jueves, 5 de noviembre de 2009
Tema para el 11 de noviembre
Clonación
Hay que diferenciar el uso de la palabra clonación en distintos contextos de la biología:
Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética. En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula somática o de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original.
En los animales superiores, la única forma de reproducción es la sexual, por la que dos células germinales o gametos (óvulo y espermatozoide) se unen, formando un zigoto (o huevo), que se desarrollará hasta dar el individuo adulto. La reproducción sexual fue un invento evolutivo (del que quedaron excluidas las bacteriasy muchos organismos unicelulares), que garantiza que en cada generación de una especie van a aparecer nuevas combinaciones de genes en la descendencia, que posteriormente será sometida a la dura prueba de la selección y otros mecanismos evolutivos. Las células de un animal proceden en última instancia de la división repetida y diferenciación del zigoto.
Las células somáticas, que constituyen los tejidos del animal adulto, han recorrido un largo camino "sin retorno", de modo que, a diferencia de las células de las primeras fases del embrión, han perdido la capacidad de generar nuevos individuos y cada tipo se ha especializado en una función distinta (a pesar de que, salvo excepciones, contienen el mismo material genético).
El primer experimento de clonaciónen vertebrados fue el de Briggs y King (1952), en ranas. En los años 70, Gurdon logró colecciones de sapos de espuelas ( Xenopus laevis) idénticos a base de insertar núcleos de células de fases larvarias tempranas en ovocitos (óvulos) a los que se había despojado de sus correspondientes núcleos. Pero el experimento fracasa si se usan como donadoras células de ranas adultas.
Desde hace unos años se vienen obteniendo mamíferos clónicos, pero sólo a partir de células embrionarias muy tempranas, debido a que aún no han entrado en diferenciación (y por lo tanto poseen la propiedadde pluripotencia). No es extraño pues el revuelo científico cuando el equipo de Ian Wilmut, del Instituto Roslin de Edimburgo comunicó que habían logrado una oveja por clonación a partir de una célula diferenciada de un adulto. Esencialmente el método (que aún presenta una alta tasa de fracasos) consiste en obtener un óvulo de oveja, eliminarle su núcleo, sustituirlo por un núcleo de célula de oveja adulta (en este caso, de las mamas), e implantarlo en una tercera oveja que sirve como "madre de alquiler" para llevar el embarazo. Así pues, Dolly carece de padre y es el producto de tres "madres": la donadora del óvulo contribuye con el citoplasma (que contiene, además mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donadora del núcleo (que es la que aporta la inmensa mayoría del ADN), y la que parió, que genéticamente no aporta nada.
Científicamente se trata de un logro muy interesante, ya que demuestra que, al menos bajo determinadas circunstancias es posible "reprogramar" el material genético nuclear de una célula diferenciada (algo así como volver a poner a cero su reloj, de modo que se comporta como el de un zigoto). De este modo, este núcleo comienza a "dialogar" adecuadamente con el citoplasma del óvulo y desencadena todo el complejo proceso del desarrollo intrauterino.
Genoma humano
El Genoma Humano es el número total de cromosomas del cuerpo. Los cromosomas contienen aproximadamente 80.000 genes, los responsables de la herencia. La información contenida en los genes ha sido decodificada y permite a la ciencia conocer mediante tests genéticos, qué enfermedades podrá sufrir una persona en su vida. También con ese conocimiento se podrán tratar enfermedades hasta ahora incurables. Pero el conocimiento del codigo de un genoma abre las puertas para nuevos conflictos ético-morales, por ejemplo, seleccionar que bebes van a nacer, o clonar seres por su perfección.
Esto atentaría contra la diversidad biológica y reinstalaría entre otras la cultura de una raza superior, dejando marginados a los demás. Quienes tengan desventaja genética quedarían excluidos de los trabajos, compañías de seguro, seguro social, etc. similar a la discriminación que existe en los trabajos con las mujeres respecto del embarazo y los hijos.
Un genoma es el número total de cromosomas, o sea todo el D.N.A. (ácido desoxirribonucleico) de un organismo, incluido sus genes, los cuales llevan la información para la elaboración de todas las proteínas requeridas por el organismo, y las que determinan el aspecto, el funcionamiento, el metabolismo, la resistencia a infecciones y otras enfermedades, y también algunos de sus procederes.
En otras palabras, es el código que hace que seamos como somos. Un gen es la unidad física, funcional y fundamental de la herencia. Es una secuencia de nucleótidos ordenada y ubicada en una posición especial de un cromosoma. Un gen contiene el código específico de un producto funcional.
El DNA es la molécula que contiene el código de la información genética. Es una molécula con una doble hebra que se mantienen juntas por unioneslábiles entre pares de bases de nucleótidos. Los nucleótidos contienen las bases Adenina(A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).
La importancia de conocer acabadamente el genoma es que todas las enfermedades tienen un componente genético, tanto las hereditarias como las resultantes de respuestas corporales al medio ambiente.
Se llama genoma a la totalidad del material genético de un organismo. El genoma humano tiene entre 50.000 y 100.000 genes distribuidos entre los 23 pares de cromosomas de la célula. Cada cromosoma puede contener más de 250 millones de pares de bases de ADN y se estima que la totalidad del genoma tiene aproximadamente 3.000 millones de pares de bases.
El ADN analizado en el Proyectogenoma humano procede por lo general de pequeñas muestras de sangre o de tejidos obtenidas de personas diferentes. Aunque los genes del genoma de cada individuo están formados por secuencias de ADN exclusivas, se estima que la variación media de los genomas de dos personas distintas es muy inferior al 1%. Por tanto, las muestras de ADN humano de distintas fuentes presentan muchas más similitudes que diferencias.
Hay que diferenciar el uso de la palabra clonación en distintos contextos de la biología:
Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética. En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula somática o de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original.
En los animales superiores, la única forma de reproducción es la sexual, por la que dos células germinales o gametos (óvulo y espermatozoide) se unen, formando un zigoto (o huevo), que se desarrollará hasta dar el individuo adulto. La reproducción sexual fue un invento evolutivo (del que quedaron excluidas las bacteriasy muchos organismos unicelulares), que garantiza que en cada generación de una especie van a aparecer nuevas combinaciones de genes en la descendencia, que posteriormente será sometida a la dura prueba de la selección y otros mecanismos evolutivos. Las células de un animal proceden en última instancia de la división repetida y diferenciación del zigoto.
Las células somáticas, que constituyen los tejidos del animal adulto, han recorrido un largo camino "sin retorno", de modo que, a diferencia de las células de las primeras fases del embrión, han perdido la capacidad de generar nuevos individuos y cada tipo se ha especializado en una función distinta (a pesar de que, salvo excepciones, contienen el mismo material genético).
El primer experimento de clonaciónen vertebrados fue el de Briggs y King (1952), en ranas. En los años 70, Gurdon logró colecciones de sapos de espuelas ( Xenopus laevis) idénticos a base de insertar núcleos de células de fases larvarias tempranas en ovocitos (óvulos) a los que se había despojado de sus correspondientes núcleos. Pero el experimento fracasa si se usan como donadoras células de ranas adultas.
Desde hace unos años se vienen obteniendo mamíferos clónicos, pero sólo a partir de células embrionarias muy tempranas, debido a que aún no han entrado en diferenciación (y por lo tanto poseen la propiedadde pluripotencia). No es extraño pues el revuelo científico cuando el equipo de Ian Wilmut, del Instituto Roslin de Edimburgo comunicó que habían logrado una oveja por clonación a partir de una célula diferenciada de un adulto. Esencialmente el método (que aún presenta una alta tasa de fracasos) consiste en obtener un óvulo de oveja, eliminarle su núcleo, sustituirlo por un núcleo de célula de oveja adulta (en este caso, de las mamas), e implantarlo en una tercera oveja que sirve como "madre de alquiler" para llevar el embarazo. Así pues, Dolly carece de padre y es el producto de tres "madres": la donadora del óvulo contribuye con el citoplasma (que contiene, además mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donadora del núcleo (que es la que aporta la inmensa mayoría del ADN), y la que parió, que genéticamente no aporta nada.
Científicamente se trata de un logro muy interesante, ya que demuestra que, al menos bajo determinadas circunstancias es posible "reprogramar" el material genético nuclear de una célula diferenciada (algo así como volver a poner a cero su reloj, de modo que se comporta como el de un zigoto). De este modo, este núcleo comienza a "dialogar" adecuadamente con el citoplasma del óvulo y desencadena todo el complejo proceso del desarrollo intrauterino.
Genoma humano
El Genoma Humano es el número total de cromosomas del cuerpo. Los cromosomas contienen aproximadamente 80.000 genes, los responsables de la herencia. La información contenida en los genes ha sido decodificada y permite a la ciencia conocer mediante tests genéticos, qué enfermedades podrá sufrir una persona en su vida. También con ese conocimiento se podrán tratar enfermedades hasta ahora incurables. Pero el conocimiento del codigo de un genoma abre las puertas para nuevos conflictos ético-morales, por ejemplo, seleccionar que bebes van a nacer, o clonar seres por su perfección.
Esto atentaría contra la diversidad biológica y reinstalaría entre otras la cultura de una raza superior, dejando marginados a los demás. Quienes tengan desventaja genética quedarían excluidos de los trabajos, compañías de seguro, seguro social, etc. similar a la discriminación que existe en los trabajos con las mujeres respecto del embarazo y los hijos.
Un genoma es el número total de cromosomas, o sea todo el D.N.A. (ácido desoxirribonucleico) de un organismo, incluido sus genes, los cuales llevan la información para la elaboración de todas las proteínas requeridas por el organismo, y las que determinan el aspecto, el funcionamiento, el metabolismo, la resistencia a infecciones y otras enfermedades, y también algunos de sus procederes.
En otras palabras, es el código que hace que seamos como somos. Un gen es la unidad física, funcional y fundamental de la herencia. Es una secuencia de nucleótidos ordenada y ubicada en una posición especial de un cromosoma. Un gen contiene el código específico de un producto funcional.
El DNA es la molécula que contiene el código de la información genética. Es una molécula con una doble hebra que se mantienen juntas por unioneslábiles entre pares de bases de nucleótidos. Los nucleótidos contienen las bases Adenina(A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).
La importancia de conocer acabadamente el genoma es que todas las enfermedades tienen un componente genético, tanto las hereditarias como las resultantes de respuestas corporales al medio ambiente.
Se llama genoma a la totalidad del material genético de un organismo. El genoma humano tiene entre 50.000 y 100.000 genes distribuidos entre los 23 pares de cromosomas de la célula. Cada cromosoma puede contener más de 250 millones de pares de bases de ADN y se estima que la totalidad del genoma tiene aproximadamente 3.000 millones de pares de bases.
El ADN analizado en el Proyectogenoma humano procede por lo general de pequeñas muestras de sangre o de tejidos obtenidas de personas diferentes. Aunque los genes del genoma de cada individuo están formados por secuencias de ADN exclusivas, se estima que la variación media de los genomas de dos personas distintas es muy inferior al 1%. Por tanto, las muestras de ADN humano de distintas fuentes presentan muchas más similitudes que diferencias.
jueves, 29 de octubre de 2009
Tema para el 4 de Noviembre
Todas las reacciones biológicas dentro de las células humanas dependen de las enzimas. Su poder como catalizadoras permite que las reacciones biológicas se produzcan normalmente en milisegundos. ¿Pero cuán lentamente se desarrollarían estas reacciones si se ejecutaran de manera espontánea, en ausencia de las enzimas? ¿Tardarían minutos? ¿Horas? ¿Días?
Un científico que estudia estas cuestiones es Richard Wolfenden, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.
En 1995, Wolfenden llegó a la conclusión de que sin una enzima en particular, una transformación biológica, absolutamente esencial para crear los bloques de ADN y ARN, tardaría 78 millones de años en producirse.
Ahora Wolfenden y Charles A. Lewis han encontrado una reacción que en la ausencia de una enzima que la acelere es casi 30 veces más lenta que aquella. El tiempo que debe transcurrir para que la mitad de la sustancia llegue a ser consumida es de 2.300 millones de años, alrededor de la mitad de la edad de la Tierra. Las enzimas pueden hacer que esa reacción se produzca en milisegundos.
La reacción en cuestión es esencial para la biosíntesis de la hemoglobina y la clorofila.
Saber cuánto tiempo tardarían en producirse las reacciones químicas sin las enzimas permite a los biólogos apreciar la evolución de las enzimas como catalizadoras. También ayuda a realizar mejores comparaciones entre ellas y los catalizadores artificiales producidos en el laboratorio.
"Sin los catalizadores, no habría ninguna forma de vida, incluyendo desde los microbios hasta los humanos", recalca Wolfenden. "Esto nos hace preguntarnos cómo la selección natural logró producir una proteína capaz de ejercer de catalizadora para una reacción tan extremadamente lenta".
Los métodos experimentales para observar las reacciones muy lentas también pueden generar importante información para el diseño de medicamentos.
"Las enzimas que hacen un trabajo prodigioso de catálisis son, fácilmente, los blancos más susceptibles de conducir al desarrollo de medicamentos", explica Wolfenden. "Las enzimas que estudiamos son fascinantes porque superan a todas las otras enzimas conocidas en su poder como catalizadoras".
Un científico que estudia estas cuestiones es Richard Wolfenden, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.
En 1995, Wolfenden llegó a la conclusión de que sin una enzima en particular, una transformación biológica, absolutamente esencial para crear los bloques de ADN y ARN, tardaría 78 millones de años en producirse.
Ahora Wolfenden y Charles A. Lewis han encontrado una reacción que en la ausencia de una enzima que la acelere es casi 30 veces más lenta que aquella. El tiempo que debe transcurrir para que la mitad de la sustancia llegue a ser consumida es de 2.300 millones de años, alrededor de la mitad de la edad de la Tierra. Las enzimas pueden hacer que esa reacción se produzca en milisegundos.
La reacción en cuestión es esencial para la biosíntesis de la hemoglobina y la clorofila.
Saber cuánto tiempo tardarían en producirse las reacciones químicas sin las enzimas permite a los biólogos apreciar la evolución de las enzimas como catalizadoras. También ayuda a realizar mejores comparaciones entre ellas y los catalizadores artificiales producidos en el laboratorio.
"Sin los catalizadores, no habría ninguna forma de vida, incluyendo desde los microbios hasta los humanos", recalca Wolfenden. "Esto nos hace preguntarnos cómo la selección natural logró producir una proteína capaz de ejercer de catalizadora para una reacción tan extremadamente lenta".
Los métodos experimentales para observar las reacciones muy lentas también pueden generar importante información para el diseño de medicamentos.
"Las enzimas que hacen un trabajo prodigioso de catálisis son, fácilmente, los blancos más susceptibles de conducir al desarrollo de medicamentos", explica Wolfenden. "Las enzimas que estudiamos son fascinantes porque superan a todas las otras enzimas conocidas en su poder como catalizadoras".
miércoles, 21 de octubre de 2009
Tema para el 28 de octubre
Aminoácidos extraños ayudan en la adaptación de las bacterias
Los interiores de las células están inundados con aminoácidos, que son los ladrillos de construcción químicos esenciales de la vida. Pero si se invierte una de estas moléculas, de modo que se transforme en una imagen especular de su forma anterior, la célula lo notará. Nueva investigación de científicos del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) indica que en el mundo de los aminoácidos que en su mayoría es “izquierdo”, las versiones “derechas” de algunas de estas moléculas actúan como señales que pueden estimular la adaptación de las bacterias a cambios en las condiciones ambientales.
Los aminoácidos son más conocidos como los ladrillos de construcción de las proteínas, que a su vez forman la maquinaria biológica de todas las células. Los 20 aminoácidos que componen las proteínas consisten en cuatro racimos de átomos que se ramifican desde un átomo de carbono central, como los dedos de una palma. Estas cadenas laterales químicas pueden estar ordenadas en sentido horario o antihorario –orientaciones que los químicos llaman “D” y “L” –. Al igual que las manos izquierda y derecha, un D-aminoácido tiene exactamente los mismos “dedos” que su contraparte L, pero es una imagen especular.
Esta diferencia es biológicamente crucial, dado que los aminoácidos actúan recíprocamente con moléculas que son muy sensibles y sólo pueden reconocer una de las dos orientaciones. En el mundo biológico, casi siempre es la forma L. Nadie sabe bien porqué los D-aminoácidos son escasos, pero una posibilidad es que un evento aleatorio estableció la tendencia hacia esta orientación hace mil millones de años, en el antepasado común de la vida moderna.
El investigador del HHMI, Matthew Waldor, y sus colegas encontraron que ciertas bacterias convierten aminoácidos específicos en formas D cuando deben enlentecer el crecimiento. Cuando estos D-aminoácidos se liberan en el ambiente, cambian la manera en que las bacterias cercanas construyen sus membranas celulares. Waldor y sus colegas publicaron sus resultados en el número del 18 de septiembre de 2009, de la revista Science.
El laboratorio de Waldor en el Hospital Brigham and Women’s estudia microorganismos que causan enfermedades en el aparato gastrointestinal humano. Casi todas esas bacterias, entre las que se encuentran las que causan el cólera, Vibrio cholerae, tienen forma de bastones doblados. El equipo de Waldor había estado tratando de saciar su curiosidad sobre si esta forma común tiene alguna relación con la virulencia de los microbios, buscando mutaciones génicas que harían que estas bacterias asuman formas distintas. Eventualmente, encontraron que las bacterias que llevaban una mutación en un gen llamado mrcA tenían forma de bastón y de esferas.
El Vibrio cholerae comienza la vida con un período de crecimiento exponencial, después deja de crecer y se hace estacionario antes de comenzar a dividirse otra vez. La cepa mutante de cólera con la que el grupo se había tropezado parecía ser cólera bastón doblado normal durante su fase de crecimiento exponencial, pero se hacía esférica en la fase estacionaria. Waldor y sus colegas se sorprendieron al descubrir que las bacterias parecían liberar alguna substancia en su propio ambiente que activaba este cambio de forma.
Las bacterias están protegidas por una pared celular hecha de un polímero fuerte y elástico llamado peptidoglicano que determina la forma de una bacteria. La inserción de elementos adicionales del polímero permite que una célula se amplíe, e inversamente, cuando una célula deja de crecer, puede enlentecer la síntesis de peptidoglicano para conservar recursos. Waldor dice que los investigadores han estado intrigados por mucho tiempo por la regulación de la producción y el ensamblaje de peptidoglicano, porque estos procesos ocurren en el exterior de las membranas internas, lejos del compartimiento principal de la célula –el citoplasma– donde residen casi todos los factores reguladores.
Cuando el equipo se dio cuenta de que su cambiante mutante del cólera podría ofrecer pistas sobre cómo se regula la síntesis de peptidoglicano, reenfocaron su investigación y se propusieron identificar el factor que activaba el cambio de forma. Comenzaron observando detenidamente el tipo de moléculas que flotaban en el medio de cultivo de las células, y descubrieron la presencia de algunos aminoácidos inusuales: las formas D de los aminoácidos metionina y leucina.
Encontraron que las bacterias del cólera utilizan una enzima llamada racemasa para crear grandes cantidades de D-metionina y de D-leucina a partir de sus contrapartes L. El equipo encontró que la racemasa habita el espacio periplásmico de la célula, que es el espacio entre las membranas internas y externas. La racemasa comienza a sintetizar D-aminoácidos cuando la célula para de crecer. Los D-aminoácidos entonces alertan a las proteínas de construcción de la pared celular para que disminuyan la producción de peptidoglicano, dado que la demanda ha disminuido.
El equipo construyó una mutante que no produce la racemasa, y por lo tanto no podía fabricar los D-aminoácidos. Así que cuando dejaron de crecer, sus paredes continuaron expandiéndose. Tienen más cadenas de peptidoglicano –pero más débiles–, lo que hace que las células sean unas 20 veces más frágiles que las células normales con forma de bastones. Waldor dice que esto indica que los D-aminoácidos sirven como control de la producción de peptidoglicano. “Nuestro trabajo sugiere que esto es un nuevo mecanismo [regulador] fundamental”, dice.
La importancia de los D-aminoácidos no termina allí, agrega Hubert Lam, quien es co-autor e investigador postdoctoral en el laboratorio de Waldor. Después de examinar las bacterias del cólera, el equipo buscó los efectos de los D-aminoácidos en otras especies. Utilizaron Bacillus subtilis, que es una bacteria comúnmente estudiada que está lejos de V. cholerae en el árbol evolutivo. Encontraron evidencia de que la presencia de D-aminoácidos también redujo la producción peptidoglicano en B. subtilis. Especulan que los D-aminoácidos pueden actuar como moléculas de señalización entre las células individuales de B. subtilis en una población.
“Los D-aminoácidos parecen ser producidos cuando las bacterias están con otras bacterias”, dice Lam. La adición de D-aminoácidos a los cultivos B. subtilis en crecimiento parece detener el crecimiento de sus paredes celulares, lo que sugiere que las moléculas pueden servir como una clase de freno para el crecimiento de la población. A medida que una población se amplía, las bacterias pueden liberar D-aminoácidos esencialmente para comunicarse su presencia y para que la población en su conjunto disminuya el crecimiento para evitar consumir demasiado rápidamente los limitados recursos.
El equipo dice que todavía queda mucho por aprender. Si bien está claro que los D-aminoácidos afectan la estructura de la pared celular, los mecanismos moleculares involucrados todavía tienen que ser resueltos. Además, hay mucho por aprender sobre la posible función de los aminoácidos en la señalización entre individuos –o incluso entre distintas especies–. Según Lam, “la cantidad desmedida de D-aminoácidos que son producidos es muy inesperada”. Dice que el producir tanto de cualquier cosa toma mucha energía, así que deber ser evolutivamente importante.
Los interiores de las células están inundados con aminoácidos, que son los ladrillos de construcción químicos esenciales de la vida. Pero si se invierte una de estas moléculas, de modo que se transforme en una imagen especular de su forma anterior, la célula lo notará. Nueva investigación de científicos del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) indica que en el mundo de los aminoácidos que en su mayoría es “izquierdo”, las versiones “derechas” de algunas de estas moléculas actúan como señales que pueden estimular la adaptación de las bacterias a cambios en las condiciones ambientales.
Los aminoácidos son más conocidos como los ladrillos de construcción de las proteínas, que a su vez forman la maquinaria biológica de todas las células. Los 20 aminoácidos que componen las proteínas consisten en cuatro racimos de átomos que se ramifican desde un átomo de carbono central, como los dedos de una palma. Estas cadenas laterales químicas pueden estar ordenadas en sentido horario o antihorario –orientaciones que los químicos llaman “D” y “L” –. Al igual que las manos izquierda y derecha, un D-aminoácido tiene exactamente los mismos “dedos” que su contraparte L, pero es una imagen especular.
Esta diferencia es biológicamente crucial, dado que los aminoácidos actúan recíprocamente con moléculas que son muy sensibles y sólo pueden reconocer una de las dos orientaciones. En el mundo biológico, casi siempre es la forma L. Nadie sabe bien porqué los D-aminoácidos son escasos, pero una posibilidad es que un evento aleatorio estableció la tendencia hacia esta orientación hace mil millones de años, en el antepasado común de la vida moderna.
El investigador del HHMI, Matthew Waldor, y sus colegas encontraron que ciertas bacterias convierten aminoácidos específicos en formas D cuando deben enlentecer el crecimiento. Cuando estos D-aminoácidos se liberan en el ambiente, cambian la manera en que las bacterias cercanas construyen sus membranas celulares. Waldor y sus colegas publicaron sus resultados en el número del 18 de septiembre de 2009, de la revista Science.
El laboratorio de Waldor en el Hospital Brigham and Women’s estudia microorganismos que causan enfermedades en el aparato gastrointestinal humano. Casi todas esas bacterias, entre las que se encuentran las que causan el cólera, Vibrio cholerae, tienen forma de bastones doblados. El equipo de Waldor había estado tratando de saciar su curiosidad sobre si esta forma común tiene alguna relación con la virulencia de los microbios, buscando mutaciones génicas que harían que estas bacterias asuman formas distintas. Eventualmente, encontraron que las bacterias que llevaban una mutación en un gen llamado mrcA tenían forma de bastón y de esferas.
El Vibrio cholerae comienza la vida con un período de crecimiento exponencial, después deja de crecer y se hace estacionario antes de comenzar a dividirse otra vez. La cepa mutante de cólera con la que el grupo se había tropezado parecía ser cólera bastón doblado normal durante su fase de crecimiento exponencial, pero se hacía esférica en la fase estacionaria. Waldor y sus colegas se sorprendieron al descubrir que las bacterias parecían liberar alguna substancia en su propio ambiente que activaba este cambio de forma.
Las bacterias están protegidas por una pared celular hecha de un polímero fuerte y elástico llamado peptidoglicano que determina la forma de una bacteria. La inserción de elementos adicionales del polímero permite que una célula se amplíe, e inversamente, cuando una célula deja de crecer, puede enlentecer la síntesis de peptidoglicano para conservar recursos. Waldor dice que los investigadores han estado intrigados por mucho tiempo por la regulación de la producción y el ensamblaje de peptidoglicano, porque estos procesos ocurren en el exterior de las membranas internas, lejos del compartimiento principal de la célula –el citoplasma– donde residen casi todos los factores reguladores.
Cuando el equipo se dio cuenta de que su cambiante mutante del cólera podría ofrecer pistas sobre cómo se regula la síntesis de peptidoglicano, reenfocaron su investigación y se propusieron identificar el factor que activaba el cambio de forma. Comenzaron observando detenidamente el tipo de moléculas que flotaban en el medio de cultivo de las células, y descubrieron la presencia de algunos aminoácidos inusuales: las formas D de los aminoácidos metionina y leucina.
Encontraron que las bacterias del cólera utilizan una enzima llamada racemasa para crear grandes cantidades de D-metionina y de D-leucina a partir de sus contrapartes L. El equipo encontró que la racemasa habita el espacio periplásmico de la célula, que es el espacio entre las membranas internas y externas. La racemasa comienza a sintetizar D-aminoácidos cuando la célula para de crecer. Los D-aminoácidos entonces alertan a las proteínas de construcción de la pared celular para que disminuyan la producción de peptidoglicano, dado que la demanda ha disminuido.
El equipo construyó una mutante que no produce la racemasa, y por lo tanto no podía fabricar los D-aminoácidos. Así que cuando dejaron de crecer, sus paredes continuaron expandiéndose. Tienen más cadenas de peptidoglicano –pero más débiles–, lo que hace que las células sean unas 20 veces más frágiles que las células normales con forma de bastones. Waldor dice que esto indica que los D-aminoácidos sirven como control de la producción de peptidoglicano. “Nuestro trabajo sugiere que esto es un nuevo mecanismo [regulador] fundamental”, dice.
La importancia de los D-aminoácidos no termina allí, agrega Hubert Lam, quien es co-autor e investigador postdoctoral en el laboratorio de Waldor. Después de examinar las bacterias del cólera, el equipo buscó los efectos de los D-aminoácidos en otras especies. Utilizaron Bacillus subtilis, que es una bacteria comúnmente estudiada que está lejos de V. cholerae en el árbol evolutivo. Encontraron evidencia de que la presencia de D-aminoácidos también redujo la producción peptidoglicano en B. subtilis. Especulan que los D-aminoácidos pueden actuar como moléculas de señalización entre las células individuales de B. subtilis en una población.
“Los D-aminoácidos parecen ser producidos cuando las bacterias están con otras bacterias”, dice Lam. La adición de D-aminoácidos a los cultivos B. subtilis en crecimiento parece detener el crecimiento de sus paredes celulares, lo que sugiere que las moléculas pueden servir como una clase de freno para el crecimiento de la población. A medida que una población se amplía, las bacterias pueden liberar D-aminoácidos esencialmente para comunicarse su presencia y para que la población en su conjunto disminuya el crecimiento para evitar consumir demasiado rápidamente los limitados recursos.
El equipo dice que todavía queda mucho por aprender. Si bien está claro que los D-aminoácidos afectan la estructura de la pared celular, los mecanismos moleculares involucrados todavía tienen que ser resueltos. Además, hay mucho por aprender sobre la posible función de los aminoácidos en la señalización entre individuos –o incluso entre distintas especies–. Según Lam, “la cantidad desmedida de D-aminoácidos que son producidos es muy inesperada”. Dice que el producir tanto de cualquier cosa toma mucha energía, así que deber ser evolutivamente importante.
miércoles, 7 de octubre de 2009
TEMA PARA EL 21 DE OCTUBRE
Sobre los Priones
Enfermedades priónicas o EETs
Las enfermedades priónicas, también llamadas EETs (Encefalopatías Espongiformes Transmisbles) constituyen un enigma biológico y el único ejemplo de una enfermedad transmisible cuyo origen todavía se desconoce.
Cabe destacar los siguientes estudios que han permitido avanzar en el conocimiento de las enfermedades priónicas:
* En primer lugar, dos veterinarios franceses (Paul-Luis Chelle y Jean Cuillé) demostraron en 1936 que la enfermedad del scrapie se transmitía mediante la inoculación de tejido del sistema nervioso central procedente de una oveja enferma a una oveja sana.
* En segundo lugar, D. Carleton Gajdusek (Premio Nobel en 1976) demostró que el Kuru (enfermedad asociada al canibalismo en determinadas poblaciones de Nueva- Guinea) y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob se podían transmitir a chimpancés y monos mediante la inoculación de tejido cerebral procedente de personas enfermas.
* En tercer lugar, Stanley B. Prusiner (Premio Nobel en 1997) y sus colaboradores demostraron que una proteína codificada por el hospedador, denominada proteína Prión o PrP, se acumula en una forma anormal en el cerebro de animales y personas afectadas y está estrechamente asociada (y posiblemente es la única causa) con la infectividad.
Los agentes causales de las EETs se han llamado, sucesivamente, agentes transmisibles no convencionales, virus lentos no convencionales, virinos y agentes causales de las EETs o priones. Estos agentes se multiplican en el tejido linfoide (ganglios linfáticos, bazo, amígdalas, apéndice…) y especialmente en el sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal).
No se han desarrollado todavía tratamientos efectivos y el curso clínico es inevitablemente fatal.
Vuelta al principio
Priones: ni virus ni bacterias, una nueva forma de agente infeccioso
La naturaleza exacta de los agentes causales de las EETs aún no se ha aclarado y se han postulado varias hipótesis, incluyendo la del prion. Esta última hipótesis, que indica que el agente infeccioso es una proteína, era totalmente opuesta al conocimiento existente hasta el momento sobre los agentes infecciosos (en los cuales la información genética se encuentra en los ácidos nucleicos) y ha sido muy discutida entre la comunidad científica.
En 1966, el biólogo Tikvah Alper en Londres descubrió que la radiación ultravioleta, la cual destruye los ácidos nucleicos y por lo tanto las formas más básicas de vida, incluyendo los virus, no tenía efecto sobre el agente responsable del scrapie. Esto sugería que el agente infeccioso no contenía ácidos nucleicos (ADN o ARN) y por tanto podría ser una proteína.
El siguiente año, de nuevo en Londres, un matemático, John S. Griffith, desarrolló un modelo que sugería que el agente infeccioso del scrapie es una proteína cuya estructura tridimensional está alterada y la cual se multiplica por autoasociación.
En 1970, Raymond Latarget del Instituto de Radium (ahora el Instituto Curie) en Francia, confirmó por medio de tests de inactivación la aparentemente naturaleza puramente proteica de este extraño agente celular infeccioso.
Numerosos grupos de investigación observaron la extraordinaria resistencia de los agentes causales de las EETs a la descontaminación en diferentes modelos, como el scrapie en ovejas y ratones (particularmente el equipo de A. Dickinson en Edimburgo) y el Kuru y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en primates (el grupo de DC Gajdusek y CJ Gibbs en EEUU).
El neurobiólogo californiano Stanley Prusiner revisó todos estos datos y demostró que los agentes causales de las EETs, que eran insensibles a agentes físicos (calor, radiación ionizante…) y químicos ( ácidos fuertes, aldehídos como formol), en la práctica resistían todos los procesos que degradan ácidos nucleicos, mientras que eran sensibles a aquellos que destruyen proteínas. Desde este trabajo fundamental (1982) Prusiner ha defendido la hipótesis de que el agente infeccioso de las EETs es una proteína infecciosa, por lo cual acuñó el término de “prion” procedente de PROteinaceous INfectious particle” (partícula proteica infecciosa).
Se admite que las proteínas no portan información genética, sino que son el resultado de su expresión. Debido a esto, Prusiner propuso en su hipótesis inicial que el prion patógeno es una proteína ajena al hospedador, la cual utiliza la maquinaria celular del mismo con el objetivo de multiplicarse. Como era de esperar, esta polémica hipótesis fue recibida por los microbiólogos con un gran escepticismo aunque no pudieron demostrar su inexactitud.
En 1984, una proteína encontrada en extractos de cerebro semi-purificados procedentes de hámsteres infectados con una cepa experimental de scrapie fue parcialmente purificada, se bautizó con el nombre de “proteína prion”, siendo posteriormente secuenciada (es decir se determinó el orden o secuencia de sus aminoácidos). Esta corta secuencia hizo posible la construcción de sondas y la búsqueda del gen responsable de la síntesis de la proteína prion. De forma sorprendente, dos equipos (Charles Weismann en Suiza y Bruce Chesebro en EEUU) identificaron rápidamente en 1985 la secuencia génica correspondiente a una proteína celular normal (PrPc) que se localiza en la superficie de células nerviosas sanas. En los animales enfermos esta proteína se presenta tanto en su forma normal, PrPc (que está presente en todos los animales sanos), como en su forma anormal o patológica llamada PrPsc (por scrapie) o PrPres (por resistente), la cual no se degrada por proteasas (enzimas que destruyen proteínas) y se acumula en el cerebro dando lugar a una encefalopatía espongiforme. Este enfoque, lejos de rechazar la hipótesis del prion, la reforzó. Así, el concepto de una proteína ajena al hospedador se reemplazó por un modelo basado en la transformación de la estructura normal de la proteína prion, que se sintetiza en las neuronas.
Las dos formas de PrP difieren sólo por un cambio en la conformación, es decir por una estructura tridimensional diferente. Este cambio estructural altera sus respectivas propiedades. La PrPc es soluble en agua mientras que PrPres es insoluble, incluso en presencia de detergentes que solubilizan muchos productos. A diferencia de las proteínas convencionales (por ejemplo, la albúmina) la estructura particular de la PrPres le confiere una excepcional resistencia a la mayoría de métodos que se utilizan generalmente para destruir estas macromoléculas: tratamientos térmicos, químicos y enzimáticos. Esto diferencia a los priones de agentes infecciosos convencionales como las bacterias y los virus. Durante el período de incubación (fase preclínica) de las enfermedades priónicas, la PrPres normalmente se acumula en zonas del encéfalo donde posteriormente se desarrollan las lesiones histológicas responsables de la sintomatología clínica. La mayor parte de la comunidad científica considera que la acumulación de la PrP anormal (PrPres) es la responsable de la destrucción del sistema nervioso en estas enfermedades.
Actualmente las evidencias acumuladas han convencido a la mayoría de los científicos de que la hipótesis de “solo proteína” es probablemente la correcta, aunque quedan algunas cuestiones sin aclarar y faltan pruebas definitivas que la respalden. Para evitar confusiones semánticas, sería adecuado distinguir la proteína prion (la proteína normal presente en todos los mamíferos) de los “priones”, los cuales han llegado a ser considerados los agentes infecciosos responsables de las EET
ESTE TEMA POR EFECTOS DE LA SEMANA CULTURAL ESTARA ABIERTO DOS SEMANAS, HASTA EL 21 DE OCTUBRE
Enfermedades priónicas o EETs
Las enfermedades priónicas, también llamadas EETs (Encefalopatías Espongiformes Transmisbles) constituyen un enigma biológico y el único ejemplo de una enfermedad transmisible cuyo origen todavía se desconoce.
Cabe destacar los siguientes estudios que han permitido avanzar en el conocimiento de las enfermedades priónicas:
* En primer lugar, dos veterinarios franceses (Paul-Luis Chelle y Jean Cuillé) demostraron en 1936 que la enfermedad del scrapie se transmitía mediante la inoculación de tejido del sistema nervioso central procedente de una oveja enferma a una oveja sana.
* En segundo lugar, D. Carleton Gajdusek (Premio Nobel en 1976) demostró que el Kuru (enfermedad asociada al canibalismo en determinadas poblaciones de Nueva- Guinea) y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob se podían transmitir a chimpancés y monos mediante la inoculación de tejido cerebral procedente de personas enfermas.
* En tercer lugar, Stanley B. Prusiner (Premio Nobel en 1997) y sus colaboradores demostraron que una proteína codificada por el hospedador, denominada proteína Prión o PrP, se acumula en una forma anormal en el cerebro de animales y personas afectadas y está estrechamente asociada (y posiblemente es la única causa) con la infectividad.
Los agentes causales de las EETs se han llamado, sucesivamente, agentes transmisibles no convencionales, virus lentos no convencionales, virinos y agentes causales de las EETs o priones. Estos agentes se multiplican en el tejido linfoide (ganglios linfáticos, bazo, amígdalas, apéndice…) y especialmente en el sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal).
No se han desarrollado todavía tratamientos efectivos y el curso clínico es inevitablemente fatal.
Vuelta al principio
Priones: ni virus ni bacterias, una nueva forma de agente infeccioso
La naturaleza exacta de los agentes causales de las EETs aún no se ha aclarado y se han postulado varias hipótesis, incluyendo la del prion. Esta última hipótesis, que indica que el agente infeccioso es una proteína, era totalmente opuesta al conocimiento existente hasta el momento sobre los agentes infecciosos (en los cuales la información genética se encuentra en los ácidos nucleicos) y ha sido muy discutida entre la comunidad científica.
En 1966, el biólogo Tikvah Alper en Londres descubrió que la radiación ultravioleta, la cual destruye los ácidos nucleicos y por lo tanto las formas más básicas de vida, incluyendo los virus, no tenía efecto sobre el agente responsable del scrapie. Esto sugería que el agente infeccioso no contenía ácidos nucleicos (ADN o ARN) y por tanto podría ser una proteína.
El siguiente año, de nuevo en Londres, un matemático, John S. Griffith, desarrolló un modelo que sugería que el agente infeccioso del scrapie es una proteína cuya estructura tridimensional está alterada y la cual se multiplica por autoasociación.
En 1970, Raymond Latarget del Instituto de Radium (ahora el Instituto Curie) en Francia, confirmó por medio de tests de inactivación la aparentemente naturaleza puramente proteica de este extraño agente celular infeccioso.
Numerosos grupos de investigación observaron la extraordinaria resistencia de los agentes causales de las EETs a la descontaminación en diferentes modelos, como el scrapie en ovejas y ratones (particularmente el equipo de A. Dickinson en Edimburgo) y el Kuru y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en primates (el grupo de DC Gajdusek y CJ Gibbs en EEUU).
El neurobiólogo californiano Stanley Prusiner revisó todos estos datos y demostró que los agentes causales de las EETs, que eran insensibles a agentes físicos (calor, radiación ionizante…) y químicos ( ácidos fuertes, aldehídos como formol), en la práctica resistían todos los procesos que degradan ácidos nucleicos, mientras que eran sensibles a aquellos que destruyen proteínas. Desde este trabajo fundamental (1982) Prusiner ha defendido la hipótesis de que el agente infeccioso de las EETs es una proteína infecciosa, por lo cual acuñó el término de “prion” procedente de PROteinaceous INfectious particle” (partícula proteica infecciosa).
Se admite que las proteínas no portan información genética, sino que son el resultado de su expresión. Debido a esto, Prusiner propuso en su hipótesis inicial que el prion patógeno es una proteína ajena al hospedador, la cual utiliza la maquinaria celular del mismo con el objetivo de multiplicarse. Como era de esperar, esta polémica hipótesis fue recibida por los microbiólogos con un gran escepticismo aunque no pudieron demostrar su inexactitud.
En 1984, una proteína encontrada en extractos de cerebro semi-purificados procedentes de hámsteres infectados con una cepa experimental de scrapie fue parcialmente purificada, se bautizó con el nombre de “proteína prion”, siendo posteriormente secuenciada (es decir se determinó el orden o secuencia de sus aminoácidos). Esta corta secuencia hizo posible la construcción de sondas y la búsqueda del gen responsable de la síntesis de la proteína prion. De forma sorprendente, dos equipos (Charles Weismann en Suiza y Bruce Chesebro en EEUU) identificaron rápidamente en 1985 la secuencia génica correspondiente a una proteína celular normal (PrPc) que se localiza en la superficie de células nerviosas sanas. En los animales enfermos esta proteína se presenta tanto en su forma normal, PrPc (que está presente en todos los animales sanos), como en su forma anormal o patológica llamada PrPsc (por scrapie) o PrPres (por resistente), la cual no se degrada por proteasas (enzimas que destruyen proteínas) y se acumula en el cerebro dando lugar a una encefalopatía espongiforme. Este enfoque, lejos de rechazar la hipótesis del prion, la reforzó. Así, el concepto de una proteína ajena al hospedador se reemplazó por un modelo basado en la transformación de la estructura normal de la proteína prion, que se sintetiza en las neuronas.
Las dos formas de PrP difieren sólo por un cambio en la conformación, es decir por una estructura tridimensional diferente. Este cambio estructural altera sus respectivas propiedades. La PrPc es soluble en agua mientras que PrPres es insoluble, incluso en presencia de detergentes que solubilizan muchos productos. A diferencia de las proteínas convencionales (por ejemplo, la albúmina) la estructura particular de la PrPres le confiere una excepcional resistencia a la mayoría de métodos que se utilizan generalmente para destruir estas macromoléculas: tratamientos térmicos, químicos y enzimáticos. Esto diferencia a los priones de agentes infecciosos convencionales como las bacterias y los virus. Durante el período de incubación (fase preclínica) de las enfermedades priónicas, la PrPres normalmente se acumula en zonas del encéfalo donde posteriormente se desarrollan las lesiones histológicas responsables de la sintomatología clínica. La mayor parte de la comunidad científica considera que la acumulación de la PrP anormal (PrPres) es la responsable de la destrucción del sistema nervioso en estas enfermedades.
Actualmente las evidencias acumuladas han convencido a la mayoría de los científicos de que la hipótesis de “solo proteína” es probablemente la correcta, aunque quedan algunas cuestiones sin aclarar y faltan pruebas definitivas que la respalden. Para evitar confusiones semánticas, sería adecuado distinguir la proteína prion (la proteína normal presente en todos los mamíferos) de los “priones”, los cuales han llegado a ser considerados los agentes infecciosos responsables de las EET
ESTE TEMA POR EFECTOS DE LA SEMANA CULTURAL ESTARA ABIERTO DOS SEMANAS, HASTA EL 21 DE OCTUBRE
miércoles, 30 de septiembre de 2009
Tema para el 7 de Octubre
Grasas saludables para que nuestro organismo funcione correctamente
Normalmente asociamos las grasas a una mala salud o un tipo de nutriente nocivo para nuestro organismo, y no es así. Las grasas junto a los hidratos de carbono son una de las principales fuentes de energía de nuestro cuerpo, lo que las hace esenciales en nuestra dieta y las debemos consumir de forma moderada.
Las grasas se dividen en dos tipos, las grasas saturadas principalmente de origen animal, y las grasas insaturadas que encontramos en vegetales, pescado… El consumo de éstas es totalmente necesario para el buen funcionamiento de nuestro organismo, aunque debe ser moderado, sobre todo en el caso de las grasas saturadas, ya que un exceso traerá graves consecuencias para nuestro cuerpo. Por el contrario la ingesta de grasas insaturadas puede hacernos mucho bien.
Vamos a diferenciar entre las grasas beneficiosas o saludables y las nocivas o perjudiciales para el organismo. Controlando los alimentos que contienen un tipo u otro de grasa podremos mejorar nuestra salud en gran medida. Y es que nuestro equilibrio corporal y el buen funcionamiento de nuestro organismo dependen de un conocimiento de los alimentos que debemos o no comer.
Para comenzar empezaremos con las grasas saludables. Son las que pertenecen al grupo de las insaturadas. Son grasas en estado puro, es decir, ningún otro organismo las ha transformado anteriormente, por lo que están a disposición de nuestro cuerpo para ser transformadas a su antojo y aprovechadas al máximo. Este tipo de grasas se encuentran en alimentos de origen vegetal como el aceite de oliva virgen o en el pescado en el que se encuentran en forma de omega 3. Su consumo regular es indispensable para un buen funcionamiento de nuestro organismo.
Una alimentación rica en este tipo de ácidos grasos insaturados nos ayudará a evitar enfermedades como las cardiovasculares, pues debido a sus propiedades depurativas de la sangre tienen la función de reducir el nivel de colesterol y de triglicéridos en la sangre, con lo que nuestra presión arterial se reducirá, y con ella el riesgo de sufrir infartos. Además, ayudan a regular nuestro organismo evitando trastornos como la obesidad…
Por otro lado tenemos las grasas saturadas, las cuales también son indispensables para el buen funcionamiento de nuestro organismo, pero su consumo debe ser muy limitado. Este tipo de grasas se encuentra en la carne, aceites de coco y de palma, muy utilizados en la pastelería industrial y alimentos preparados industrialmente. Una ingesta habitual de este tipo de alimentos desembocará en aumento del colesterol, reducción de la capacidad del organismo para reducirlo, lo que conlleva un aumento de las enfermedades cardiovasculares así como un desequilibrio de nuestro organismo.
Por todos estos motivos debemos consumir principalmente grasas insaturadas que nos aportarán la salud y el bienestar necesario para nuestro organismo, así como la energía que requerimos para el buen funcionamiento del organismo.
Normalmente asociamos las grasas a una mala salud o un tipo de nutriente nocivo para nuestro organismo, y no es así. Las grasas junto a los hidratos de carbono son una de las principales fuentes de energía de nuestro cuerpo, lo que las hace esenciales en nuestra dieta y las debemos consumir de forma moderada.
Las grasas se dividen en dos tipos, las grasas saturadas principalmente de origen animal, y las grasas insaturadas que encontramos en vegetales, pescado… El consumo de éstas es totalmente necesario para el buen funcionamiento de nuestro organismo, aunque debe ser moderado, sobre todo en el caso de las grasas saturadas, ya que un exceso traerá graves consecuencias para nuestro cuerpo. Por el contrario la ingesta de grasas insaturadas puede hacernos mucho bien.
Vamos a diferenciar entre las grasas beneficiosas o saludables y las nocivas o perjudiciales para el organismo. Controlando los alimentos que contienen un tipo u otro de grasa podremos mejorar nuestra salud en gran medida. Y es que nuestro equilibrio corporal y el buen funcionamiento de nuestro organismo dependen de un conocimiento de los alimentos que debemos o no comer.
Para comenzar empezaremos con las grasas saludables. Son las que pertenecen al grupo de las insaturadas. Son grasas en estado puro, es decir, ningún otro organismo las ha transformado anteriormente, por lo que están a disposición de nuestro cuerpo para ser transformadas a su antojo y aprovechadas al máximo. Este tipo de grasas se encuentran en alimentos de origen vegetal como el aceite de oliva virgen o en el pescado en el que se encuentran en forma de omega 3. Su consumo regular es indispensable para un buen funcionamiento de nuestro organismo.
Una alimentación rica en este tipo de ácidos grasos insaturados nos ayudará a evitar enfermedades como las cardiovasculares, pues debido a sus propiedades depurativas de la sangre tienen la función de reducir el nivel de colesterol y de triglicéridos en la sangre, con lo que nuestra presión arterial se reducirá, y con ella el riesgo de sufrir infartos. Además, ayudan a regular nuestro organismo evitando trastornos como la obesidad…
Por otro lado tenemos las grasas saturadas, las cuales también son indispensables para el buen funcionamiento de nuestro organismo, pero su consumo debe ser muy limitado. Este tipo de grasas se encuentra en la carne, aceites de coco y de palma, muy utilizados en la pastelería industrial y alimentos preparados industrialmente. Una ingesta habitual de este tipo de alimentos desembocará en aumento del colesterol, reducción de la capacidad del organismo para reducirlo, lo que conlleva un aumento de las enfermedades cardiovasculares así como un desequilibrio de nuestro organismo.
Por todos estos motivos debemos consumir principalmente grasas insaturadas que nos aportarán la salud y el bienestar necesario para nuestro organismo, así como la energía que requerimos para el buen funcionamiento del organismo.
miércoles, 23 de septiembre de 2009
Tema para el 30 de Septiembre
La importancia de los azucares reductores en el proceso de la papa frita y sus efectos en la salud.
Investigadores del Instituto de Biotecnología del INTA-Castelar y la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (FCEyN) desentrañaron uno de los mecanismos por los cuales la planta de papa acumula glucosa en sus tubérculos. El hallazgo, publicado en la última edición de Plant Molecular Biology , permitiría obtener variedades con menor contenido de azúcares reductores, responsables del oscurecimiento que sufre la papa durante la fritura o el horneado, un proceso en el que se forman grandes cantidades de poliacrilamida, un compuesto potencialmente cancerígeno. Los científicos fabricaron plantas de papa transgénicas: les incorporaron un fragmento de ADN que contiene el gen Asr1 -la familia de genes Asr se activa bajo estrés y durante la maduración de los frutos- del tomate unido a elementos regulatorios. De esta manera, pudieron aumentar o disminuir la actividad de ese gen y estudiar los efectos de los cambios. "Demostramos que si alteramos la expresión del gen Asr1 se modifica la cantidad de glucosa en el tubérculo", dijo Fernando Carrari, investigador del Conicet y uno de los autores. En efecto, el trabajo muestra que en las plantas donde la actividad del gen es mayor hay menos azúcar en sus tubérculos. Según Carrari, ese efecto se debería a una menor producción de la proteína que transporta glucosa hacia y desde el interior de las células. Pero el estudio muestra también que las variaciones del Asr1 también alteran el contenido de otras sustancias celulares, como ácidos orgánicos y aminoácidos. "Estamos tratando de obtener los permisos para hacer experimentos en campo y validar estos resultados -agregó-, porque el ambiente puede cambiar lo que observamos en el invernáculo." Si los ensayos pueden reproducirse fuera del laboratorio, el paso siguiente es obtener papas transgénicas con la cantidad de azúcares reductores adecuada, de manera de reducir al mínimo el oscurecimiento y sin perder el sabor. La importancia de lograr un transgénico que alcance el "justo equilibrio" en la cantidad de esas sustancias está en que la industria mundial de papas fritas mide la calidad del producto por su contenido en azúcares reductores. De hecho, la Unión Europea elaboró una clasificación a partir de ello y prohibió la venta de papas para consumo humano cuando superan cierto valor máximo de esos compuestos. En el laboratorio, en tanto, los resultados obtenidos generan entusiasmo y nuevas hipótesis: "Este es un nuevo punto de partida para estudiar la relación entre el estrés y el transporte de azúcares porque esto nos puede estar diciendo que, como mecanismo de defensa ante el estrés, la planta redistribuye los azúcares en todos sus órganos", especuló otro de los autores, doctor Norberto Iusem, director del Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular de la FCEyN. Y Carrari anunció: "Tratamos de reproducir esto en el tomate por su relevancia para la industria de conservas".
Investigadores del Instituto de Biotecnología del INTA-Castelar y la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (FCEyN) desentrañaron uno de los mecanismos por los cuales la planta de papa acumula glucosa en sus tubérculos. El hallazgo, publicado en la última edición de Plant Molecular Biology , permitiría obtener variedades con menor contenido de azúcares reductores, responsables del oscurecimiento que sufre la papa durante la fritura o el horneado, un proceso en el que se forman grandes cantidades de poliacrilamida, un compuesto potencialmente cancerígeno. Los científicos fabricaron plantas de papa transgénicas: les incorporaron un fragmento de ADN que contiene el gen Asr1 -la familia de genes Asr se activa bajo estrés y durante la maduración de los frutos- del tomate unido a elementos regulatorios. De esta manera, pudieron aumentar o disminuir la actividad de ese gen y estudiar los efectos de los cambios. "Demostramos que si alteramos la expresión del gen Asr1 se modifica la cantidad de glucosa en el tubérculo", dijo Fernando Carrari, investigador del Conicet y uno de los autores. En efecto, el trabajo muestra que en las plantas donde la actividad del gen es mayor hay menos azúcar en sus tubérculos. Según Carrari, ese efecto se debería a una menor producción de la proteína que transporta glucosa hacia y desde el interior de las células. Pero el estudio muestra también que las variaciones del Asr1 también alteran el contenido de otras sustancias celulares, como ácidos orgánicos y aminoácidos. "Estamos tratando de obtener los permisos para hacer experimentos en campo y validar estos resultados -agregó-, porque el ambiente puede cambiar lo que observamos en el invernáculo." Si los ensayos pueden reproducirse fuera del laboratorio, el paso siguiente es obtener papas transgénicas con la cantidad de azúcares reductores adecuada, de manera de reducir al mínimo el oscurecimiento y sin perder el sabor. La importancia de lograr un transgénico que alcance el "justo equilibrio" en la cantidad de esas sustancias está en que la industria mundial de papas fritas mide la calidad del producto por su contenido en azúcares reductores. De hecho, la Unión Europea elaboró una clasificación a partir de ello y prohibió la venta de papas para consumo humano cuando superan cierto valor máximo de esos compuestos. En el laboratorio, en tanto, los resultados obtenidos generan entusiasmo y nuevas hipótesis: "Este es un nuevo punto de partida para estudiar la relación entre el estrés y el transporte de azúcares porque esto nos puede estar diciendo que, como mecanismo de defensa ante el estrés, la planta redistribuye los azúcares en todos sus órganos", especuló otro de los autores, doctor Norberto Iusem, director del Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular de la FCEyN. Y Carrari anunció: "Tratamos de reproducir esto en el tomate por su relevancia para la industria de conservas".
jueves, 10 de septiembre de 2009
Tema para el 9 de septiembre
La bioquímica del amor... ¿sólo eso?
De acuerdo con el estudio que cita Larry J. Young, los científicos podrían reducir el amor a una cadena de sucesos bioquímicos
El amor, irremediable sentimiento que nos posee sin que nuestra voluntad pueda hacer nada al respecto, ha sido y será fuente de inspiración de poemas, novelas, películas, pinturas, canciones y también de experimentos científicos. La curiosidad por descubrir los intrincados secretos bioquímicos del amor motiva muchas investigaciones. En este caso, una de las revistas científicas más importantes a nivel mundial, la revista Nature en su número de enero publicó un polémico ensayo donde Larry J. Young, del Centro de Investigaciones sobre Primates Yerkes, en Atlanta, Estados Unidos, señala que los investigadores ahora intentan aislar e identificar los componentes neuronales y genéticos de esta “exclusiva” emoción humana. El ensayo argumenta que es posible que pronto los biólogos sean capaces de reducir a una cadena de sucesos bioquímicos ciertos estados mentales relacionados con el amor.
Lejano a todo romanticismo, el autor del artículo considera que el análisis de varios mecanismos cerebrales que han servido para contar con terapias farmacológicas contra la ansiedad y las fobias ahora podrían aportar en los terrenos del amor. Reduciendo al amor como una serie de reacciones químicas y eléctricas que ocurren en el cerebro.
Young basa su hipótesis en los exitosos resultados de experimentos con animales dedicados a conocer los mecanismos que regulan emociones como el amor. En estos experimentos, el elemento estrella es la “oxitocina”. Esta hormona, segregada de forma natural por el hipotálamo, ha mostrado su capacidad para crear fuertes vínculos entre animales y mejorar la confianza en las relaciones entre humanos.
Con una lógica evolutiva Young señala que los mecanismos cerebrales y hormonales que se encuentran en este fenómeno humano que llamamos “amor” son únicamente parte de un fenómeno cerebral ya que nuestras emociones se albergan en este órgano y deben haber evolucionado a partir de mecanismos existentes en nuestros ancestros mamíferos. Así, la forma en que una madre ama a su bebé no debe ser muy diferente al amor de una madre de chimpancé u otro primate, incluso de una rata.
El artículo postula que algunos mecanismos hormonales que contribuyen a formar vínculos entre progenitores y crías pudieron haberse aprovechado en la evolución para formar vínculos entre parejas. Freud seguramente estaría feliz de escuchar esto confirmando el complejo de Edipo.
Diferentes investigaciones han comprobado que la conexión entre progenitores y crías de ratas, de ganado y de seres humanos, se debe a una descarga de la hormona oxitocina que favorece los comportamientos maternales. Y en perritos de las praderas y humanos se ha visto que esta hormona participa en la formación de relaciones monógamas que duran mucho tiempo.
Pero, como había señalado en artículos anteriores, Young también sostiene que la oxitocina necesita de otro neurotransmisor: la dopamina, que es el de la recompensa y la motivación hacia un comportamiento. Esta es la hormona que aumenta con la cocaína, la heroína o la nicotina y favorece la euforia y la adicción a un producto.
En el caso masculino, existen otros caminos neuroquímicos: en los machos de ratones de la pradera, la vasopresina es la hormona que potencia la unión a la pareja, la agresión a los rivales y los instintos paternales.
En su artículo, Young afirma que existe “un solapamiento intrigante entre las áreas del cerebro involucradas en el establecimiento de los vínculos de pareja en los perritos de la pradera y aquellas asociadas al amor en humanos”. En su opinión, gracias a los modelos con animales se está empezando a deconstruir el fenómeno amoroso y la posibilidad de que un “pretendiente sin escrúpulos pueda deslizar una poción amorosa farmacéutica en nuestra bebida” no está lejos.
De alguna forma el artículo de Young saca conclusiones pretenciosas simplificando los resultados de los experimentos sin considerar que una vez que existe la cultura, el funcionamiento de los seres humanos se vuelve mucho más complejo que el de los animales. Pero eso no impide que ya hoy en día existan productos a base de feromonas y oxitocina que prometen mejorar la vida sexual y amorosa de quienes los apliquen. Obviamente la posibilidad de generar una “píldora del amor” con oxitocina son inquietantes, aunque algunos científicos proponen que más que generar un fármaco del amor, se podría utilizar la sustancia de modo cosmético, este simple hecho plantea que quizá en un futuro cercano tengamos que tomar decisiones como sociedad hacia este tipo de productos.
Lo definitivo es que simplificar este sentimiento humano a reacciones químicas o a simples señales eléctricas es reducir una obra maestra en pintura a un conjunto de colores, a un delicioso pastel solamente en sus ingredientes, cuando efectivamente las reacciones químicas y las señales eléctricas son elementos de la más grande experiencia humana.
De acuerdo con el estudio que cita Larry J. Young, los científicos podrían reducir el amor a una cadena de sucesos bioquímicos
El amor, irremediable sentimiento que nos posee sin que nuestra voluntad pueda hacer nada al respecto, ha sido y será fuente de inspiración de poemas, novelas, películas, pinturas, canciones y también de experimentos científicos. La curiosidad por descubrir los intrincados secretos bioquímicos del amor motiva muchas investigaciones. En este caso, una de las revistas científicas más importantes a nivel mundial, la revista Nature en su número de enero publicó un polémico ensayo donde Larry J. Young, del Centro de Investigaciones sobre Primates Yerkes, en Atlanta, Estados Unidos, señala que los investigadores ahora intentan aislar e identificar los componentes neuronales y genéticos de esta “exclusiva” emoción humana. El ensayo argumenta que es posible que pronto los biólogos sean capaces de reducir a una cadena de sucesos bioquímicos ciertos estados mentales relacionados con el amor.
Lejano a todo romanticismo, el autor del artículo considera que el análisis de varios mecanismos cerebrales que han servido para contar con terapias farmacológicas contra la ansiedad y las fobias ahora podrían aportar en los terrenos del amor. Reduciendo al amor como una serie de reacciones químicas y eléctricas que ocurren en el cerebro.
Young basa su hipótesis en los exitosos resultados de experimentos con animales dedicados a conocer los mecanismos que regulan emociones como el amor. En estos experimentos, el elemento estrella es la “oxitocina”. Esta hormona, segregada de forma natural por el hipotálamo, ha mostrado su capacidad para crear fuertes vínculos entre animales y mejorar la confianza en las relaciones entre humanos.
Con una lógica evolutiva Young señala que los mecanismos cerebrales y hormonales que se encuentran en este fenómeno humano que llamamos “amor” son únicamente parte de un fenómeno cerebral ya que nuestras emociones se albergan en este órgano y deben haber evolucionado a partir de mecanismos existentes en nuestros ancestros mamíferos. Así, la forma en que una madre ama a su bebé no debe ser muy diferente al amor de una madre de chimpancé u otro primate, incluso de una rata.
El artículo postula que algunos mecanismos hormonales que contribuyen a formar vínculos entre progenitores y crías pudieron haberse aprovechado en la evolución para formar vínculos entre parejas. Freud seguramente estaría feliz de escuchar esto confirmando el complejo de Edipo.
Diferentes investigaciones han comprobado que la conexión entre progenitores y crías de ratas, de ganado y de seres humanos, se debe a una descarga de la hormona oxitocina que favorece los comportamientos maternales. Y en perritos de las praderas y humanos se ha visto que esta hormona participa en la formación de relaciones monógamas que duran mucho tiempo.
Pero, como había señalado en artículos anteriores, Young también sostiene que la oxitocina necesita de otro neurotransmisor: la dopamina, que es el de la recompensa y la motivación hacia un comportamiento. Esta es la hormona que aumenta con la cocaína, la heroína o la nicotina y favorece la euforia y la adicción a un producto.
En el caso masculino, existen otros caminos neuroquímicos: en los machos de ratones de la pradera, la vasopresina es la hormona que potencia la unión a la pareja, la agresión a los rivales y los instintos paternales.
En su artículo, Young afirma que existe “un solapamiento intrigante entre las áreas del cerebro involucradas en el establecimiento de los vínculos de pareja en los perritos de la pradera y aquellas asociadas al amor en humanos”. En su opinión, gracias a los modelos con animales se está empezando a deconstruir el fenómeno amoroso y la posibilidad de que un “pretendiente sin escrúpulos pueda deslizar una poción amorosa farmacéutica en nuestra bebida” no está lejos.
De alguna forma el artículo de Young saca conclusiones pretenciosas simplificando los resultados de los experimentos sin considerar que una vez que existe la cultura, el funcionamiento de los seres humanos se vuelve mucho más complejo que el de los animales. Pero eso no impide que ya hoy en día existan productos a base de feromonas y oxitocina que prometen mejorar la vida sexual y amorosa de quienes los apliquen. Obviamente la posibilidad de generar una “píldora del amor” con oxitocina son inquietantes, aunque algunos científicos proponen que más que generar un fármaco del amor, se podría utilizar la sustancia de modo cosmético, este simple hecho plantea que quizá en un futuro cercano tengamos que tomar decisiones como sociedad hacia este tipo de productos.
Lo definitivo es que simplificar este sentimiento humano a reacciones químicas o a simples señales eléctricas es reducir una obra maestra en pintura a un conjunto de colores, a un delicioso pastel solamente en sus ingredientes, cuando efectivamente las reacciones químicas y las señales eléctricas son elementos de la más grande experiencia humana.
miércoles, 2 de septiembre de 2009
Tema para el 9 de septiembre
La cara oculta de los endulzantes artificiales: Sus consecuencias sobre la salud
(Aspartame, sucralosa, sacarina y taumatina no son los nombres de fármacos sino de algunos edulcorantes (endulzantes artificiales) que se emplean en infinidad de productos ligeros con bajo contenido energético.
Los usan para hacer desde caramelos sin azúcar y chicles hasta mazapanes, turrones, gaseosas, yogures y productos para diabéticos.
Pero ¿son seguros? Al igual que otros alimentos, todo es cuestión de medida, porque hasta el agua puede ser perjudicial si se toma en exceso.
Los edulcorantes son muy bajos en calorías, aportan poco o ningún nutriente al organismo y tienen una capacidad de endulzar potente, hasta cientos de veces la del azúcar.
Pero difieren en cuanto a su aporte de calorías y poder endulzante, la sensación que dejan en la boca, la duración del sabor, la solubilidad y la estabilidad, y ninguno es ideal para todos los usos.
Brindan beneficios muy puntuales para la salud, sobre todo en los casos de diabetes y caries. Pero, expertos opinan que no conviene usarlos siempre en lugar del azúcar, porque si bien disparan los mecanismos de liberación de la hormona insulina al igual que el azúcar, los sistemas que controlan la glucosa en la sangre están preparados para funcionar mejor con esta última.
En un artículo publicado recientemente en www.minutouno.com, la doctora Elba Albertinazzi, presidenta de la Asociación Argentina de Médicos Naturistas, hace el siguiente recorrido por los distintos tipos de edulcorantes, sus orígenes y sus efectos sobre la salud.
• La sacarina (1878) es el edulcorante sintético más antiguo y popular, debe evitarse durante el embarazo, pues atraviesa la placenta, y se ha observado un efecto indeseable sobre el feto en los animales. Es un derivado de las sulfamidas y puede causar alergia en algunas personas, su eliminación por orina produce una irritación crónica.
• El ciclamato (1937) es un edulcorante industrial, no muy estudiado hasta ahora: se lo relacionó con cáncer de vejiga, y con posibles efectos dañinos sobre el embrión o el feto, pero no se han detectado problemas en las cantidades utilizadas habitualmente; a pesar de ello, por las dudas y por el desconocimiento que se tiene, su uso no es demasiado recomendable, sobre todo en niños, ya que se usa en bebidas y postres.
• El aspartamo o aspartame (1965) tiene un poder edulcorante muy alto (200 veces superior al del azúcar de mesa), su consumo debe limitarse en las personas que padecen fenilcetonuria. No soporta temperaturas altas, por lo que no se usa para cocciones al horno.
• El acesulfamo K (1967) es 200 veces más dulce que la sacarosa, y presenta gran estabilidad en las aplicaciones alimenticias. No se metaboliza: se excreta sin cambios.
• La sucralosa -Splenda(R) o aditivo E955-. Es 320 a 1000 veces más dulce que la sacarosa, casi el doble de la sacarina y cuatro veces más dulce que el aspartamo. La sucralosa se extrae del azúcar a través de un proceso patentado de varios pasos que sustituye selectivamente tres átomos de grupos hidróxilo por tres átomos de cloro en la molécula de sacarosa. Los átomos de cloro crean una estructura molecular que es excepcionalmente estable y unas 600 veces más dulce que el azúcar, aunque el exceso de cloro es tóxico para el organismo.
• El Jarabe de Maíz de Alta Fructosa, que está presente en muchísimos alimentos, puede producir lesiones hepáticas. Además, como estimula la secreción de insulina, aumenta el apetito.
• El jarabe de maíz de alta fructosa (JMAF) se fabrica mediante la isomerización de la dextrosa en el almidón de maíz. Ha reemplazado al azúcar en muchos alimentos y bebidas, por su mayor poder edulcorante y solubilidad que le permite incorporarse fácilmente a los productos, por sus propiedades funcionales que realzan el sabor, el color y la estabilidad del producto y por su bajo precio. Además sinergiza el potencial edulcorante de la sacarosa y de otros edulcorantes no nutritivos y por eso se usa industrialmente.
El jarabe de maíz de alta fructosa está presente en numerosos productos: Gaseosas, bebidas de fruta, bebidas deportivas, productos horneados, caramelos, mermeladas, yogures, condimentos, alimentos enlatados y envasados y otros alimentos endulzados.
Sin embargo, el JMAF produce graves daños en la salud: La sobrecarga del hígado con fructuosa aumenta el ácido úrico, por lo que puede producir lesiones hepáticas. Secundariamente, estimula la secreción de Insulina, lo que aumenta el apetito.
(Aspartame, sucralosa, sacarina y taumatina no son los nombres de fármacos sino de algunos edulcorantes (endulzantes artificiales) que se emplean en infinidad de productos ligeros con bajo contenido energético.
Los usan para hacer desde caramelos sin azúcar y chicles hasta mazapanes, turrones, gaseosas, yogures y productos para diabéticos.
Pero ¿son seguros? Al igual que otros alimentos, todo es cuestión de medida, porque hasta el agua puede ser perjudicial si se toma en exceso.
Los edulcorantes son muy bajos en calorías, aportan poco o ningún nutriente al organismo y tienen una capacidad de endulzar potente, hasta cientos de veces la del azúcar.
Pero difieren en cuanto a su aporte de calorías y poder endulzante, la sensación que dejan en la boca, la duración del sabor, la solubilidad y la estabilidad, y ninguno es ideal para todos los usos.
Brindan beneficios muy puntuales para la salud, sobre todo en los casos de diabetes y caries. Pero, expertos opinan que no conviene usarlos siempre en lugar del azúcar, porque si bien disparan los mecanismos de liberación de la hormona insulina al igual que el azúcar, los sistemas que controlan la glucosa en la sangre están preparados para funcionar mejor con esta última.
En un artículo publicado recientemente en www.minutouno.com, la doctora Elba Albertinazzi, presidenta de la Asociación Argentina de Médicos Naturistas, hace el siguiente recorrido por los distintos tipos de edulcorantes, sus orígenes y sus efectos sobre la salud.
• La sacarina (1878) es el edulcorante sintético más antiguo y popular, debe evitarse durante el embarazo, pues atraviesa la placenta, y se ha observado un efecto indeseable sobre el feto en los animales. Es un derivado de las sulfamidas y puede causar alergia en algunas personas, su eliminación por orina produce una irritación crónica.
• El ciclamato (1937) es un edulcorante industrial, no muy estudiado hasta ahora: se lo relacionó con cáncer de vejiga, y con posibles efectos dañinos sobre el embrión o el feto, pero no se han detectado problemas en las cantidades utilizadas habitualmente; a pesar de ello, por las dudas y por el desconocimiento que se tiene, su uso no es demasiado recomendable, sobre todo en niños, ya que se usa en bebidas y postres.
• El aspartamo o aspartame (1965) tiene un poder edulcorante muy alto (200 veces superior al del azúcar de mesa), su consumo debe limitarse en las personas que padecen fenilcetonuria. No soporta temperaturas altas, por lo que no se usa para cocciones al horno.
• El acesulfamo K (1967) es 200 veces más dulce que la sacarosa, y presenta gran estabilidad en las aplicaciones alimenticias. No se metaboliza: se excreta sin cambios.
• La sucralosa -Splenda(R) o aditivo E955-. Es 320 a 1000 veces más dulce que la sacarosa, casi el doble de la sacarina y cuatro veces más dulce que el aspartamo. La sucralosa se extrae del azúcar a través de un proceso patentado de varios pasos que sustituye selectivamente tres átomos de grupos hidróxilo por tres átomos de cloro en la molécula de sacarosa. Los átomos de cloro crean una estructura molecular que es excepcionalmente estable y unas 600 veces más dulce que el azúcar, aunque el exceso de cloro es tóxico para el organismo.
• El Jarabe de Maíz de Alta Fructosa, que está presente en muchísimos alimentos, puede producir lesiones hepáticas. Además, como estimula la secreción de insulina, aumenta el apetito.
• El jarabe de maíz de alta fructosa (JMAF) se fabrica mediante la isomerización de la dextrosa en el almidón de maíz. Ha reemplazado al azúcar en muchos alimentos y bebidas, por su mayor poder edulcorante y solubilidad que le permite incorporarse fácilmente a los productos, por sus propiedades funcionales que realzan el sabor, el color y la estabilidad del producto y por su bajo precio. Además sinergiza el potencial edulcorante de la sacarosa y de otros edulcorantes no nutritivos y por eso se usa industrialmente.
El jarabe de maíz de alta fructosa está presente en numerosos productos: Gaseosas, bebidas de fruta, bebidas deportivas, productos horneados, caramelos, mermeladas, yogures, condimentos, alimentos enlatados y envasados y otros alimentos endulzados.
Sin embargo, el JMAF produce graves daños en la salud: La sobrecarga del hígado con fructuosa aumenta el ácido úrico, por lo que puede producir lesiones hepáticas. Secundariamente, estimula la secreción de Insulina, lo que aumenta el apetito.
jueves, 27 de agosto de 2009
TEMA PARA EL 2 DE SEPTIEMBRE
Crean bacteria que elimina desechos tóxicos
Con la modificación del genoma de un tipo de bacteria, científicos estadounidenses avanzan hacia la creación de microorganismos que podrían usarse para producir biocombustibles y limpiar desechos tóxicos
Según los investigadores de la Organización para la Industria de la Biotecnología, el procedimiento consiste en la transferencia del genoma de un tipo de bacteria a la levadura, donde es modificado y posteriormente trasplantado a un segundo tipo de bacteria, que se convierte en un nuevo tipo de microorganismo.
"Esta investigación ha superado uno de los obstáculos hacia la meta máxima de crear nuevos microorganismos", señaló el informe sobre el estudio encabezado por la microbióloga Carole Lartique.
Creando un nuevo organismo
La investigación se inició después de que los científicos concibieron una forma de trasplantar el genoma de la bacteria micoplasma mycoides a la micoplasma capricolum.
En ese proceso descubrieron que al trasplantar el genoma de la primera bacteria a la levadura se había modificado.
Sin embargo, al implantarse el genoma a la segunda bacteria, el procedimiento afrontó un problema de rechazo similar al que ocurre en los trasplantes de órganos en seres humanos y tuvieron que buscar la forma de que la bacteria aceptara el nuevo material genético.
Según el informe, hay bacterias que utilizan los llamados "sistemas de restricción de modificación" para protegerse contra un ADN extraño, mediante el cual "las enzimas de restricción" destruyen el material genético invasor.
Las bacterias protegen su propio ADN contra estas enzimas mediante la adhesión de compuestos químicos llamados grupos metil en puntos clave a lo largo de sus genomas.
Después de trasplantar el genoma de micoplasma mycoides a la levadura y eliminar un gen no esencial, los científicos evitaron el rechazo.
Posteriormente, agregaron grupos metil al genoma modificado mientras éste se encontraba aún en la levadura y trasplantaron el genoma a la bacteria micoplasma capricolum, la cual, tras múltiples divisiones celulares, produjo una nueva cepa del microbio donante, el mycoides.
Con este procedimiento ahora es posible generar cepas de la mycoides con eliminaciones múltiples de genes, inserciones y modificaciones, señaló el informe sobre el estudio, en el que se señalan las posibilidades que se abren para crear microorganismos que produzcan biocombustibles o ayuden a limpiar desechos tóxicos.
Según los científicos, también sería posible diseñar genomas bacterianos en la levadura utilizando métodos aleatorios con el objetivo de generar poblaciones de bacterias alteradas.
Muchos microbios, tanto en el terreno médico como en el industrial, son difíciles de manipular genéticamente, lo que ha limitado el conocimiento de la patogénesis y la capacidad de explotar la microbiología de forma práctica.
Los investigadores indicaron que esperan que su procedimiento se pueda aplicar para resolver esos problemas.
El informe fue divulgado por la revista Science.
Con la modificación del genoma de un tipo de bacteria, científicos estadounidenses avanzan hacia la creación de microorganismos que podrían usarse para producir biocombustibles y limpiar desechos tóxicos
Según los investigadores de la Organización para la Industria de la Biotecnología, el procedimiento consiste en la transferencia del genoma de un tipo de bacteria a la levadura, donde es modificado y posteriormente trasplantado a un segundo tipo de bacteria, que se convierte en un nuevo tipo de microorganismo.
"Esta investigación ha superado uno de los obstáculos hacia la meta máxima de crear nuevos microorganismos", señaló el informe sobre el estudio encabezado por la microbióloga Carole Lartique.
Creando un nuevo organismo
La investigación se inició después de que los científicos concibieron una forma de trasplantar el genoma de la bacteria micoplasma mycoides a la micoplasma capricolum.
En ese proceso descubrieron que al trasplantar el genoma de la primera bacteria a la levadura se había modificado.
Sin embargo, al implantarse el genoma a la segunda bacteria, el procedimiento afrontó un problema de rechazo similar al que ocurre en los trasplantes de órganos en seres humanos y tuvieron que buscar la forma de que la bacteria aceptara el nuevo material genético.
Según el informe, hay bacterias que utilizan los llamados "sistemas de restricción de modificación" para protegerse contra un ADN extraño, mediante el cual "las enzimas de restricción" destruyen el material genético invasor.
Las bacterias protegen su propio ADN contra estas enzimas mediante la adhesión de compuestos químicos llamados grupos metil en puntos clave a lo largo de sus genomas.
Después de trasplantar el genoma de micoplasma mycoides a la levadura y eliminar un gen no esencial, los científicos evitaron el rechazo.
Posteriormente, agregaron grupos metil al genoma modificado mientras éste se encontraba aún en la levadura y trasplantaron el genoma a la bacteria micoplasma capricolum, la cual, tras múltiples divisiones celulares, produjo una nueva cepa del microbio donante, el mycoides.
Con este procedimiento ahora es posible generar cepas de la mycoides con eliminaciones múltiples de genes, inserciones y modificaciones, señaló el informe sobre el estudio, en el que se señalan las posibilidades que se abren para crear microorganismos que produzcan biocombustibles o ayuden a limpiar desechos tóxicos.
Según los científicos, también sería posible diseñar genomas bacterianos en la levadura utilizando métodos aleatorios con el objetivo de generar poblaciones de bacterias alteradas.
Muchos microbios, tanto en el terreno médico como en el industrial, son difíciles de manipular genéticamente, lo que ha limitado el conocimiento de la patogénesis y la capacidad de explotar la microbiología de forma práctica.
Los investigadores indicaron que esperan que su procedimiento se pueda aplicar para resolver esos problemas.
El informe fue divulgado por la revista Science.
jueves, 13 de agosto de 2009
SEMESTRE B/2009
Bienvenidos a un nuevo curso de Bioquímica.
Este semestre el curso tendrá el horario de 4 a 6:30 los dias miercoles en la tarde y el laboratorio será los jueves también en la tarde de 2 a 4 en el laboratorio de química (tercer piso del bloque de laboratorios)- Este semestre tendremos tres examenes parciales escritos, los informes de laboratorio y la participación en el blog, para un total de 5 notas.
En cualquier caso cada aspecto tiene un valor del 20% de la nota final, para un total de 100%.
Pero si el promedio de notas de los parciales es menor a 2.5, la nota definitiva se calculará sin tener en cuenta la participación en el blog, o sea 25% cada parcial y 25% los informes de laboratorio, para un total de 100%.
El microdiseño y el material del curso lo pueden encontrar en esta misma página en el enlace Material curso, al margen izquierdo de esta página.
Tengan en cuenta que la participación en el blog es de caracter obligatorio y sus comentarios deben ser registrados a mas tardar el dia miercoles siguiente al dia de publicación del tema. Esto es, regularmente tienen 7 dias para registrar sus comentarios. Una vez concluido el tiempo para registrar comentarios el sistema no los aceptará. La experiencia de semestres pasados es que muchos estudiantes intentan hacer sus comentarios luego de vencido y el plazo y por no registrarse en el sistema el comentario la nota en dicho tema es de cero. Igual que cuando no se participa, asi que evitese problemas y dificultades al final del semestre.
Finalmente, los comentarios en el blog deben ser originales (no copias de textos encontrados en internet o libros) se hará control de eso, y además pertinentes, serios y en la medida de lo posible argumentativos, y es valido controvertir con otros compañeros.
Buena suerte y buenas notas
Eduardo
Este semestre el curso tendrá el horario de 4 a 6:30 los dias miercoles en la tarde y el laboratorio será los jueves también en la tarde de 2 a 4 en el laboratorio de química (tercer piso del bloque de laboratorios)- Este semestre tendremos tres examenes parciales escritos, los informes de laboratorio y la participación en el blog, para un total de 5 notas.
En cualquier caso cada aspecto tiene un valor del 20% de la nota final, para un total de 100%.
Pero si el promedio de notas de los parciales es menor a 2.5, la nota definitiva se calculará sin tener en cuenta la participación en el blog, o sea 25% cada parcial y 25% los informes de laboratorio, para un total de 100%.
El microdiseño y el material del curso lo pueden encontrar en esta misma página en el enlace Material curso, al margen izquierdo de esta página.
Tengan en cuenta que la participación en el blog es de caracter obligatorio y sus comentarios deben ser registrados a mas tardar el dia miercoles siguiente al dia de publicación del tema. Esto es, regularmente tienen 7 dias para registrar sus comentarios. Una vez concluido el tiempo para registrar comentarios el sistema no los aceptará. La experiencia de semestres pasados es que muchos estudiantes intentan hacer sus comentarios luego de vencido y el plazo y por no registrarse en el sistema el comentario la nota en dicho tema es de cero. Igual que cuando no se participa, asi que evitese problemas y dificultades al final del semestre.
Finalmente, los comentarios en el blog deben ser originales (no copias de textos encontrados en internet o libros) se hará control de eso, y además pertinentes, serios y en la medida de lo posible argumentativos, y es valido controvertir con otros compañeros.
Buena suerte y buenas notas
Eduardo
miércoles, 3 de junio de 2009
Tema para el 10 de Junio
PRINCIPIOS DE BIOENERGÉTICA
El Concepto de Energía
Es muy importante comenzar definiendo del concepto de energía. Tradicionalmente, energía ha sido definido como la capacidad para realizar trabajo. La energía presente en el universo, particularmente en el planeta tierra, puede adoptar múltiples formas. Tenemos, entonces, que la energía puede ser de tipo química, mecánica, térmica (o calorífica), luminosa (radiante, solar o electromagnética), electrica y nuclear. Estos estados de la energía pueden intercambiarse entre si.
La energía puede encontrarse en otras formas o estados, a saber, la enegía potencial y cinética. La energia potencial es aquella almacenada dentro de un sistema que posee la capacidad para realizar trabajo. Por ejemplo, la energía química (aquella almacenada químicamente en ciertas moléculas) que contiene la glucosa posee el potencial de generar trabajo si se cataboliza a través de la vía glucolítica. La activación de dicha energía química potencial se le llama energía cinética, i.e., energía en proceso/acción de realización de trabajo.
Origen de la Energía - El Ciclo Energético Biológico
La energía que requieren las actividades biológicos del organismo humano provienen en última instancia del sol (energía luminosa, radiante o solar). La energía luminosa, a su vez, se origina de la energía nuclear. Esta energía que se deriva del sol la capturan las plantas verdes en forma de energía química a través de la fotosíntesis. Esto se debe a que las células de las plantas son transductoras de energía luminosa, la cual es absorbida por sus pigmentos clorofílicos y transformada en energía química (reacción sintética de fotosíntesis). Por consiguiente, junto con la energía radiante, la clorofila de las plantas, el agua y bióxido de carbono, las células vegetales producen moléculas de alimentos (hidratos de carbono, grasas y proteínas) que poseen energía potencial química. Esta energía se almacena en un estado molecular fosforilado de alta energía, conocido como adenosina de trifosfato o adenosina trifosfatada (ATP). Dicho compuesto se encuentra en todas las células de origen animal y en las plantas. El ATP posee la función importante de reservorio de energía. Cada uno de los enlaces energetógenos de sus fosfatos es capaz de liberar gran cantidad de energía (aproximadamente 8,000 por molecula-gramo en condiciones normales). Al desdoblarse una molécula de trifosfato de adenosina, se libera suficiente energía para los procesos bioquímicos del cuerpo. A nivel vegetal, la energía derivada de la hidrólisis (degradamiento o desdoblamiento) del ATP se utilizará eventualmente para reducir el bióxido de carbono a glucosa, la cual se almacena en la forma de almidon (un hidrato de carbono complejo o polisacárido) y celulosa (o fibra).
Los animales (y seres humanos) dependen de las plantas y otros animales para poder producir su propia energía, la cual se forma mediante la degradación de los nutrimentos (hidratos de carbono, proteínas y grasas) en la célula con la presencia de oxígeno; dicho proceso se conoce como respiración celular (o metabolismo), y tiene el objetivo de proveer energía para el crecimiento, contracción del músculo, transporte de compuestos y líquidos y para otras funciones del organismo.
A diferencia de las células vegetales, las células del cuerpo humano dependerá del consumo de los alimentos de origen vegetal o animal para poder sintetizar el ATP. En otras palabras, el ser humano necesita ingerir alimentos que posean nutrimentos energéticos (e.g., hidratos de carbono, grasas y proteínas) para la producción de energía química (potencial) en la forma de ATP. Este proceso se lleva a cabo mediante reacciones oxidativas-enzimáticas de dichos combustibles metabólicos. Al desdoblarse una molécula de trisfosfato de adenosina, se libera energía util canalizada hacia la generación de las reacciones químicas a nivel celular. No obstante, el combustible energético preferido del organismo es el hidrato de carbono (particularmente la glucosa). Los hidratos de carbono son también muy importantes para los deportistas o personas activas físicamente.
Como resultado de estas reacciones, el ATP se halla disponible para las células del cuerpo, de manera que se pueda sumisnistrar la energía que se necesita para el trabajo biológico del individuo. En el proceso, el ATP es hidrolizado a difosfato de adenosina (ADP). La refosforilación del ADP (síntesis del ATP a partir de una molécula de fosfato, ADP y energía) se puede efectuar a través de la energía liberada por la oxidación de las sustancias nutricias dispuestas en los alimentos que se ingieren. Durante dicha reacción, el ADP se convierte en un aceptor de fosfato y el ATP en un donador que, junto a una fuente de energía, se sintetiza la molécula de ATP.
Transformaciones Biológicas de la Energía
El constante flujo de energía que ocurre dentro de las células de los seres vivos se conoce como transformaciones biolgicas de la energía. Los cambios entre las diferentes formas de energía se fundamentan en los principios (o leyes) de termodinamica. La primera ley de termodinamica (ley de la conservación de energia) postula que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra. Esto quiere decir que la enregía no se pierde, pero si se puede transformar de una estado a otro. La segunda ley de termodinámica nos indica que como resultado de las transformaciones/conversiones de energía, el universo y sus componente (i.e., los sistemas vivientes) se encuentran en un alto estado de alteración/disturbio (llamado entropía). Esto implica que los cambios energéticos en los sistemas vivientes tienden a ir desde un estado alto de energía a un estado bajo de energía.
Reacciones Químicas Celulares
La función o propósito de estos procesos bioquímicos que se llevan acabo en cada célula animal es la de transformar la energía de las sustancias nutricias a una forma biologicamente utilizable. Como fue mencionado previamente, durante los procesos metabólicos se libera energía para el trabajo biológico de las células corporales. En adición, en estas reaciones, se untiliza o absorbe energía para finalidades plásticas (de construcción). Podemos, entonces, clasificar las reacciones bioquímicas en dos tipos, a saber, endergónicas y exergónicas. Las reacciones endergónicas se manifiestan durante los procesos anabólicos; de manera que, requieren que se le añada energía a los reactivos (sustratos o combustibles metabólicos), i.e., se le suma energía (contiene más energía libre que los reactivos). Por otro lado, durante las recciones exergónicas se libera energía como resultado de los procesos químicos (e.g., el catabolismo de macromoléculas). La energía libre se encuentra en un estado organizado, disponible para trabajo biológico útil. También se encuentra disponible para encausar las reacciones endergónicas. Esto quiere decir que ambos tipos de reacciones (endergónica y exergónicas) trabajan en forma acoplada, i.e., una libera energía, mientras que la otra utiliza esa energía para otros tipos de reacciones (de tipo anabólica). Los productos finales de las reacciones exergónicas sirven de precursores para resintetizar los reactivos (junto con la energía libre) mediante las reacciones endergónicas.
A base de lo previamente discutido, decimos que ocurren reacciones acopladas cuando la energía libre de una reacción (exergónica) es utilizada para conducir/dirigir una segunda reacción (endergónica). Fraseado de otra forma, las reacciones acopladas representan reacciones liberadoras de energía acopladas a reacciones que requieren energía..
Principios de reacciones acopladas. La energía emitida durante la descomposición de los alimentos y la fosfocreatina (PC), o creatina de fosfato (CP), se unen funcionalmente o se acoplan con las necesidades energéticas de la reacción que resintetiza el ATP de ADP y Pi. Se ha comprobado que ese acoplamiento es el principio fundamental en la producción metabólica del ATP.
El Concepto de Energía
Es muy importante comenzar definiendo del concepto de energía. Tradicionalmente, energía ha sido definido como la capacidad para realizar trabajo. La energía presente en el universo, particularmente en el planeta tierra, puede adoptar múltiples formas. Tenemos, entonces, que la energía puede ser de tipo química, mecánica, térmica (o calorífica), luminosa (radiante, solar o electromagnética), electrica y nuclear. Estos estados de la energía pueden intercambiarse entre si.
La energía puede encontrarse en otras formas o estados, a saber, la enegía potencial y cinética. La energia potencial es aquella almacenada dentro de un sistema que posee la capacidad para realizar trabajo. Por ejemplo, la energía química (aquella almacenada químicamente en ciertas moléculas) que contiene la glucosa posee el potencial de generar trabajo si se cataboliza a través de la vía glucolítica. La activación de dicha energía química potencial se le llama energía cinética, i.e., energía en proceso/acción de realización de trabajo.
Origen de la Energía - El Ciclo Energético Biológico
La energía que requieren las actividades biológicos del organismo humano provienen en última instancia del sol (energía luminosa, radiante o solar). La energía luminosa, a su vez, se origina de la energía nuclear. Esta energía que se deriva del sol la capturan las plantas verdes en forma de energía química a través de la fotosíntesis. Esto se debe a que las células de las plantas son transductoras de energía luminosa, la cual es absorbida por sus pigmentos clorofílicos y transformada en energía química (reacción sintética de fotosíntesis). Por consiguiente, junto con la energía radiante, la clorofila de las plantas, el agua y bióxido de carbono, las células vegetales producen moléculas de alimentos (hidratos de carbono, grasas y proteínas) que poseen energía potencial química. Esta energía se almacena en un estado molecular fosforilado de alta energía, conocido como adenosina de trifosfato o adenosina trifosfatada (ATP). Dicho compuesto se encuentra en todas las células de origen animal y en las plantas. El ATP posee la función importante de reservorio de energía. Cada uno de los enlaces energetógenos de sus fosfatos es capaz de liberar gran cantidad de energía (aproximadamente 8,000 por molecula-gramo en condiciones normales). Al desdoblarse una molécula de trifosfato de adenosina, se libera suficiente energía para los procesos bioquímicos del cuerpo. A nivel vegetal, la energía derivada de la hidrólisis (degradamiento o desdoblamiento) del ATP se utilizará eventualmente para reducir el bióxido de carbono a glucosa, la cual se almacena en la forma de almidon (un hidrato de carbono complejo o polisacárido) y celulosa (o fibra).
Los animales (y seres humanos) dependen de las plantas y otros animales para poder producir su propia energía, la cual se forma mediante la degradación de los nutrimentos (hidratos de carbono, proteínas y grasas) en la célula con la presencia de oxígeno; dicho proceso se conoce como respiración celular (o metabolismo), y tiene el objetivo de proveer energía para el crecimiento, contracción del músculo, transporte de compuestos y líquidos y para otras funciones del organismo.
A diferencia de las células vegetales, las células del cuerpo humano dependerá del consumo de los alimentos de origen vegetal o animal para poder sintetizar el ATP. En otras palabras, el ser humano necesita ingerir alimentos que posean nutrimentos energéticos (e.g., hidratos de carbono, grasas y proteínas) para la producción de energía química (potencial) en la forma de ATP. Este proceso se lleva a cabo mediante reacciones oxidativas-enzimáticas de dichos combustibles metabólicos. Al desdoblarse una molécula de trisfosfato de adenosina, se libera energía util canalizada hacia la generación de las reacciones químicas a nivel celular. No obstante, el combustible energético preferido del organismo es el hidrato de carbono (particularmente la glucosa). Los hidratos de carbono son también muy importantes para los deportistas o personas activas físicamente.
Como resultado de estas reacciones, el ATP se halla disponible para las células del cuerpo, de manera que se pueda sumisnistrar la energía que se necesita para el trabajo biológico del individuo. En el proceso, el ATP es hidrolizado a difosfato de adenosina (ADP). La refosforilación del ADP (síntesis del ATP a partir de una molécula de fosfato, ADP y energía) se puede efectuar a través de la energía liberada por la oxidación de las sustancias nutricias dispuestas en los alimentos que se ingieren. Durante dicha reacción, el ADP se convierte en un aceptor de fosfato y el ATP en un donador que, junto a una fuente de energía, se sintetiza la molécula de ATP.
Transformaciones Biológicas de la Energía
El constante flujo de energía que ocurre dentro de las células de los seres vivos se conoce como transformaciones biolgicas de la energía. Los cambios entre las diferentes formas de energía se fundamentan en los principios (o leyes) de termodinamica. La primera ley de termodinamica (ley de la conservación de energia) postula que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra. Esto quiere decir que la enregía no se pierde, pero si se puede transformar de una estado a otro. La segunda ley de termodinámica nos indica que como resultado de las transformaciones/conversiones de energía, el universo y sus componente (i.e., los sistemas vivientes) se encuentran en un alto estado de alteración/disturbio (llamado entropía). Esto implica que los cambios energéticos en los sistemas vivientes tienden a ir desde un estado alto de energía a un estado bajo de energía.
Reacciones Químicas Celulares
La función o propósito de estos procesos bioquímicos que se llevan acabo en cada célula animal es la de transformar la energía de las sustancias nutricias a una forma biologicamente utilizable. Como fue mencionado previamente, durante los procesos metabólicos se libera energía para el trabajo biológico de las células corporales. En adición, en estas reaciones, se untiliza o absorbe energía para finalidades plásticas (de construcción). Podemos, entonces, clasificar las reacciones bioquímicas en dos tipos, a saber, endergónicas y exergónicas. Las reacciones endergónicas se manifiestan durante los procesos anabólicos; de manera que, requieren que se le añada energía a los reactivos (sustratos o combustibles metabólicos), i.e., se le suma energía (contiene más energía libre que los reactivos). Por otro lado, durante las recciones exergónicas se libera energía como resultado de los procesos químicos (e.g., el catabolismo de macromoléculas). La energía libre se encuentra en un estado organizado, disponible para trabajo biológico útil. También se encuentra disponible para encausar las reacciones endergónicas. Esto quiere decir que ambos tipos de reacciones (endergónica y exergónicas) trabajan en forma acoplada, i.e., una libera energía, mientras que la otra utiliza esa energía para otros tipos de reacciones (de tipo anabólica). Los productos finales de las reacciones exergónicas sirven de precursores para resintetizar los reactivos (junto con la energía libre) mediante las reacciones endergónicas.
A base de lo previamente discutido, decimos que ocurren reacciones acopladas cuando la energía libre de una reacción (exergónica) es utilizada para conducir/dirigir una segunda reacción (endergónica). Fraseado de otra forma, las reacciones acopladas representan reacciones liberadoras de energía acopladas a reacciones que requieren energía..
Principios de reacciones acopladas. La energía emitida durante la descomposición de los alimentos y la fosfocreatina (PC), o creatina de fosfato (CP), se unen funcionalmente o se acoplan con las necesidades energéticas de la reacción que resintetiza el ATP de ADP y Pi. Se ha comprobado que ese acoplamiento es el principio fundamental en la producción metabólica del ATP.
jueves, 21 de mayo de 2009
Tema para el 3 de junio
El genoma humano
El Genoma debe ser entendido como la totalidad de la información genética almacenada en el ADN de las células. Cada persona tiene su propio genoma, el cual guarda una gran similitud (99,8%) con todos los de su propia especie y tan solo se diferencia de la del chimpancé en algo más del 1%. Esa información, que se encuentra almacenada en todas y cada una de sus células y que le define e identifica como ser único e independiente, es lo que conocemos como su patrimonio genético o genoma.
El genoma humano, ese gran libro de la vida que contiene las instrucciones que determinan las características físicas y en parte psicológicas e intelectuales del individuo, ha sido recientemente descifrado en más del 99% de su totalidad, gracias al esfuerzo de un consorcio público internacional (Proyecto Genoma Humano) y una empresa privada (Celera). Pero, habrá que esperar algunos años más, hasta disponer de la información completa del genoma.
Una vez conocida la secuencia de letras contenidas en el ADN que simbólicamente podemos considerar que forman las palabras y frases de este gran libro de la vida, queda todavía un importante camino que recorrer, y es conseguir interpretar y comprender dicha información, saber la localización y relevancia de cada uno de los genes así como sus implicaciones en el diagnóstico de las enfermedades y en la terapéutica personalizada de cada individuo. En este sentido, la secuenciación del genoma abre una nueva avenida en el conocimiento y fundadas expectativas de interés en el área socio-sanitaria. Pero quedan todavía importantes cuestiones por resolver antes de que estas expectativas sean una realidad.
ORGANIZACIÓN DEL GENOMA
Las personas estamos formadas por un ingente número de células y, aunque las que constituyen la piel, el hígado, el músculo, la sangre, el sistema nervioso, etc., muestran características morfológicas y funcionales diferentes, todas ellas encierran, en compartimentos específicos, una información genética idéntica, la cual no se expresa de forma simultánea en una misma célula sino que a lo largo del desarrollo se seleccionan grupos de genes que determinan su futuro estructural y funcional. En este sentido, todas las células de nuestro organismo proceden, por divisiones sucesivas, de una célula precursora común que comparte una información materna y paterna para constituir su propio genoma, y las características morfo-funcionales propias de cada tipo celular dependen básicamente del particular grupo de genes que han sido seleccionados para manifestarse.
El ADN es la molécula responsable del soporte de la información genética, la cual está basada en una secuencia específica de otras moléculas muchísimo menores denominadas nucleótidos. El orden de estos nucleótidos en el ADN es de cruciaI importancia porque define la secuencia específica de aminoácidos que tendrá la futura proteína. Sólo participan 4 nucleótidos diferentes que, combinados en grupos de tres, establecen un código específico que define el significado de esta información. Cada nucleótido dispone de tres elementos: una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. La base es la verdaderamente responsable de la especificidad de la información y existen cuatro diferentes, que se identifican con las letras A (Adenina), G (Guanina), C (Citosina) y T (Timina) y representan las cuatro letras con las que se escribirá el libro de la vida; los otros componentes del nucleótido (el azúcar y el grupo fosfato) desempeñan una función estructural y facilitadora de la polimerización mediante el engarce consecutivo de los diferentes nucleótidos.
Estructuralmente, el ADN es una molécula de doble cadena, cada una de las cuales está dirigida en sentido antiparalelo (considerando la dirección de su polimerización o crecimiento) y ambas cadenas forman una estructura en espiral (a modo de escalera de caracol) en donde los grupos azúcar-fosfato constituyen el esqueleto o armazón que representan los laterales paralelos de la escalera de caracol, mientras que las bases nitrogenadas están orientadas hacia el eje central de la espiral y representan los peldaños de la escalera. El apareamiento de las bases entre ambas cadenas se realiza con una extraordinaria selectividad, de acuerdo con la siguiente regla: Adenina con Timina (A-T) y Citosina con Guanina (C-G) y cada 10 pares de bases (peldaños) da lugar a una vuelta completa de la hélice.
La información contenida en el ADN es decodificada en dos etapas consecutivas denominadas transcripción y traducción. La transcripción supone la síntesis de ARN (ácido ribonucleico) constituido por una secuencia de cuatro nucleótidos (ribonucleótidos) conteniendo las mismas bases que los nucleótidos que forman parte del ADN (desoxirribonucleótidos) con la salvedad que la Timina es sustituida por Uracilo. El orden de los nucleótidos en el ARN viene definido por la secuencia de los mismos en una de las cadenas del ADN que sirve de molde. Por último, la traducción supone el cambio del código basado en una secuencia de nucleótidos en otro basado en una secuencia de aminoácidos (proteína), merced a unas moléculas de ARN especiales denominadas ARNt (ARN de transferencia).
ESTABILIDAD DEL GENOMA
Dada la importante función que tiene asignada la molécula de ADN, tanto en el propio individuo como en la preservación de la información genética a través de la evolución, el ADN debe garantizar la estabilidad de esta información, que será transmitida a sus propias células y a la descendencia. Para garantizar la estabilidad del genoma, éste no sólo se encuentra protegido y localizado en compartimentos específicos dentro de la célula, sino que además se establecen mecanismos de control que garantizan la ausencia de errores al realizar las copias del mismo. En la actualidad se asume que durante la duplicación del material genético se comete sólo un error cada mil millones de pares de bases, lo cual permite apreciar la gran fidelidad de las copias y el elevado grado de estabilidad de la información en el proceso de la herencia. Pero, el genoma humano no es una entidad absolutamente estable, sino que puede ser objeto de diferentes tipos de cambios denominados mutaciones, las cuales pueden llegar a ser transmisibles a la descendencia si estos cambios afectan a las células germinales. Las mutaciones surgen como resultado de la actividad normal de la célula (mutaciones espontáneas) o de su interacción con agentes químicos o físicos del entorno (mutaciones inducidas) y pueden ser de diferentes tipos, oscilando entre la alteración de un simple par de bases (mutaciones puntuales) hasta las anomalías cromosómicas a gran escala. Las mutaciones de genes y cromosomas han contribuido tanto a la biodiversidad genética de los individuos como a la aparición de patologías de origen genético.
El ADN no se encuentra en la célula como molécula desplegada y desnuda sino que habitualmente se repliega sobre sí mismo y se asocia con otras moléculas, fundamentalmente proteínas, para generar una estructura más estable y compleja denominada cromosoma. Cualquier cromosoma esta constituido básicamente por un centrómero (región central), dos telómeros (uno en cada extremo) y un número variable de orígenes de replicación, distribuidos a lo largo del mismo, que son los puntos en donde se inicia, de forma asincrónica, la duplicación del material genético. Para que el cromosoma sea realmente operativo, éste ha de ser capaz de replicarse (realizar una copia exacta de sí mismo), segregarse en dos copias durante el proceso de la mitosis y autoconservarse en la célula durante generaciones, ya que el número de copias necesarias desde la primera célula hasta el individuo adulto, rebasa la cifra de la unidad seguida de catorce ceros (1014). Durante la división celular, las células hijas reciben una dotación genética idéntica a la célula progenitora mediante un proceso de replicación o duplicación del ADN durante el cual, las dos hebras de la doble hélice de ADN se separan y cada una de ellas sirve de molde para generar una nueva hebra complementaria, de acuerdo con la regla de apareamiento de bases anteriormente mencionada (A-T y C-G). La transmisión o herencia de esta información en el ADN es de tipo semiconservativa de forma que cada una de las células hija recibe una hebra de nueva síntesis y su complementaria antigua, que ha servido de molde para generar la nueva.
LOCALIZACIÓN DEL GENOMA
El genoma humano está constituido por un genoma nuclear y otro mitocondrial. La parte más importante del genoma se localiza en el núcleo de la célula (genoma nuclear) el cual está separado del resto por una envoltura nuclear que limita y regula el intercambio que se establece entre el interior del núcleo (en donde se encuentra el ADN) y el exterior del mismo (citoplasma celular) donde se encuentra la maquinaria relacionada con la decodificación de la información genética, responsable en última instancia de la síntesis de proteínas. El genoma nuclear, que está dispuesto en forma lineal y representa el genoma al que habitualmente nos referimos al hablar del genoma humano, está constituido por algo más de tres mil millones de pares de bases (o nucleótidos) conteniendo aproximadamente unos mil genes. Cada cromosoma nuclear está constituido por una sola hebra de doble cadena de ADN (lógicamente asociada a proteínas) con una longitud de 1,7 a 8,5 cm, conteniendo entre 50 y 250 millones de pares de bases de nucleótidos. Sin embargo, esta molécula habitualmente se encuentra en grados de mayor o menor empaquetamiento y esta especial forma de replegamiento de los cromosomas permite que todo el genoma pueda ser almacenado en el espacio nuclear de la célula, que viene a representar una esfera con un diámetro de unas cinco milésimas de milímetro, en donde se almacena una información equivalente al contenido de 800 Biblias. El otro genoma es el genoma mitocondrial, ubicado en la matriz de un orgánulo celular (mitocondria). La organización del genoma mitocondrial humano es radicalmente diferente del genoma nuclear, pero tiene grandes similitudes con la mayoría de los genomas de las bacterias (células procariotas): es más simple, está constituido por unos dieciséis mil seiscientos pares de bases, conteniendo 37 genes y con una disposición circular. Se cree que la célula eucariótica actual, conteniendo ambos genomas nuclear y mitocondrial, procede de la simbiosis entre dos células diferentes, una nucleada (eucariota) y otra sin núcleo diferenciado (procariota). Esta simbiosis debe ser entendida en los orígenes de la vida. Ésta surgió en un ambiente con una atmósfera reductora y las células liberaban oxígeno al medio como residuo de su metabolismo. En esta época, el oxígeno resultaba ser altamente tóxico para la inmensa mayoría de células eucariotas, aunque surgieron algunas células procariotas con capacidad para utilizar el oxígeno con fines metabólicos. La masiva liberación de oxígeno al medio (hace unos 1500 millones de años), provocó un enriquecimiento de oxígeno en la atmósfera de la tierra, incompatible con la vida. Sin embargo, gracias a la simbiosis de algunas células eucariotas primitivas con las células procariotas (con capacidad para consumir el oxígeno), las primeras pudieron adaptarse y sobrevivir en las nuevas condiciones oxidantes de la atmósfera.
HERENCIA DEL GENOMA
En nuestro organismo podemos diferenciar dos grandes grupos celulares, en función de la carga genómica disponible. Unas son las células somáticas las cuales participan estructural y funcionalmente en la actividad de nuestro organismo y son la mayoría de las que forman parte de nuestro ser. Se caracterizan por disponer de una información genética nuclear duplicada (numero diploide de cromosomas) dispuesta en 22 pares de cromosomas homólogos (autosomas) y dos tipos de cromosomas sexuales X e Y, de cuya combinación depende el sexo femenino (XX) o masculino (XY) de la persona. Las otras células, presentes en menor proporción, son aquellas cuya función está relacionada con la fecundación y son las células germinales o gametos, denominadas óvulo (en el caso de la mujer) o espermatozoide (en el hombre). Todas ellas disponen de una dotación simple de cromosomas (número haploide) constituido por 22 autosomas más un cromosoma sexual. Durante la fecundación, cada una de las células germinales, aportará una dotación haploide de cromosomas, de cuya combinación dependerá el sexo masculino o femenino del nuevo ser, con una dotación final diploide de cromosomas. De ahí que el genoma nuclear del nuevo ser esté constituido al 50% por la información genética derivada del padre y el otro 50% derivado de la madre. Esta información paterna y materna permanecerá almacenada en las células somáticas siempre de forma físicamente independiente (son cromosomas homólogos pero diferentes) mientras que en las células germinales se produce una recombinación entre cromosomas homólogos, generando cromosomas singulares basados en la recombinación del ADN materno y paterno. Además, cada célula germinal esta constituida por una de las 223 posibles combinaciones haploides de cromosomas matemos y paternos. En este sentido, el mecanismo de reproducción sexual garantiza la diversidad evolutiva de la especie, ya que asegura que el genoma nuclear del nuevo individuo es el resultado de una recombinación particular (en las células germinales) de los respectivos genomas de sus progenitores. Sin embargo, debemos destacar que la herencia mitocondrial es exclusivamente materna puesto que durante la fecundación el espermatozoide sólo aporta su núcleo al óvulo, mientras que en el óvulo se encuentran ambos genomas, el nuclear y el mitocondrial, ubicado este último en los orgánulos mitocondriales citoplasmáticos. En este sentido, el genoma mitocondrial es un instrumento de gran utilidad para seguir el linaje materno en el proceso de la herencia.
TECNOLOGÍA Y AVANCES SOBRE EL GENOMA
Los conocimientos requeridos para el avance del conocimiento sobre el genoma humano requieren al menos tres etapas consecutivas: i) completar la secuenciación de bases del ADN para obtener la información genética común a partir de un número suficiente de personas; ii) conocer qué genes o grupos de genes participan en cada tipo celular y en qué enfermedades podrían estar implicados; iii) adquirir datos referentes a todas las que se producen en la célula y su presencia relativa en los distintos tipos celulares y en las distintas enfermedades. Hasta la actualidad el conocimiento sobre la expresión de los genes se lleva a cabo de una forma muy reducida y selectiva, analizando o estudiando gen a gen su comportamiento e implicaciones en la salud y la enfermedad y a lo sumo estudiando simultáneamente un número reducido de genes. Los nuevos procedimientos basados en análisis sobre micromatrices (microarrays) de ADN permitirán analizar de forma simultánea la práctica totalidad de los genes, utilizando un soporte (chip) con una superficie aproximada de un centímetro cuadrado. Esta nueva capacidad de identificación simultánea y rápida de los genes, permitirá conocer el grado de interrelación entre genes o grupos de genes y su influencia en relación con la actividad funcional normal de la célula y por tanto, también de sus alteraciones e implicaciones en la patología. De igual modo, facilitará conocer la influencia de sustancias químicas exógenas sobre la expresión o alteración de los genes en los individuos. En un sentido amplio, nos permitirá comprender mejor que el genoma es el soporte de un potencial desarrollo físico del individuo y que su manifestación definitiva viene también definida por los factores ambientales que modulan la expresión del genoma de cada persona. En la actualidad los expertos están de acuerdo en que más de 6.000 enfermedades tiene un origen claramente hereditario y de ellas, tan solo en un 3% de los casos se ha podido llegar a identificar el gen responsable de la misma. Enfermedades como el Parkinson, Alzheimer, hemofilia, Síndrome de Down, multitud de patologías cardiacas, etc. podrían beneficiarse directamente de los avances en el conocimiento del genoma pero, las aplicaciones diagnósticas y terapéuticas podrían incrementarse por un factor importante, considerando que la manipulación genética de células puede ser utilizada también de forma indirecta con fines terapéuticos, modificando o modulando la expresión génica de células normales, por ejemplo con el fin de potenciar la respuestas del sistema inmunitario, como es el caso de las vacunas. Esto abre también nuevas expectativas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades adquiridas, como son el cáncer, las enfermedades infecciosas, etc. En este contexto, surge la terapia génica como una parte especializada de este conocimiento que pretende estudiar y evaluar la posibilidad de reparar, sustituir o silenciar parte del repertorio genético de las células, con fines terapéuticos. Pero destacar que detrás de estos descubrimientos hay importantes intereses económicos, con un gran potencial de suculentos beneficios, lo cual abre un amplio debate sobre la posibilidad de patentar los genes o las aplicaciones médicas de estos nuevos hallazgos. El desarrollo de nuevos fármacos basados en la información derivada de nuestro conocimiento sobre el genoma abre, pues, un nuevo espacio en donde los conceptos bioéticos deberán aportar luz o límites a la hora de regular el posible conflicto de intereses que pudiera presentarse entre los beneficios a la humanidad y los intereses privados de empresas o grupos comerciales. En este sentido, no debe resultar baldío insistir en que el genoma humano es uno de los más valiosos patrimonios del ser humano y, por tanto, su información genética debe ser considerada como un patrimonio indiscutible de la humanidad.
PERSPECTIVAS DEL GENOMA
Con el fin de apreciar el insospechado potencial que tiene el conocimiento del genoma desde el punto de vista socio-sanitario, diremos que todo lo mencionado en relación con las enfermedades deriva del conocimiento que en la actualidad disponemos respecto de los genes, los cuales son aquellas regiones del ADN que se manifiestan en forma de proteína después de ser decodificada su información genética. Los genes son la parte más importante del genoma porque es la región que define las características estructurales y funcionales de nuestro organismo. Sin embargo, debemos señalar que las regiones génicas representan solo el 3% del genoma, mientras que el resto de este gran libro de la vida, es decir, el 97% restante de las secuencias de nucleótidos presentes en el ADN, no tiene una función claramente codificante y desempeña funciones reguladoras, estructurales y, en gran medida, su función es desconocida. Algunos autores se refieren a estas regiones como ADN basura, lo cual no deja de ser una interpretación reduccionista. En cualquier caso, el mayor conocimiento sobre el significado y función de cada una de las partes del genoma y la posibilidad de modular o regular las funciones de los genes, actuando no sólo directamente sobre los mismos, sino también sobre las regiones no codificantes, abrirá, sin lugar a dudas, un potencial de aplicación socio-sanitario con insospechadas ventajas. En este sentido, es razonable pensar que un conocimiento completo desde el punto de vista estructural y funcional del genoma humano no se alcanzará antes de varias décadas. Sin embargo, los conocimientos actualmente disponibles son muy alentadores y ponen de manifiesto que constituyen los cimientos de la medicina molecular del siglo XXI. Mientras tanto, debemos señalar que el conocimiento adquirido en los últimos años sobre el genoma nos ha de permitir comprender mejor la normalidad y la enfermedad, las limitaciones y expectativa de vida de un individuo, las bases moleculares de la enfermedad, los mecanismos de la diferenciación celular, la regulación de la expresión de los genes, la biodiversidad de los individuos y las especies en la naturaleza y de cómo en la actualidad los avances en la tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética, sumados a los conocimientos derivados del Proyecto Genoma Humano, tendrán una repercusión directa en las nuevas terapias basadas en la utilización elementos genéticos (terapia génica), así como ofrecernos un marco de comprensión del significado potencial de la clonación humana y su potencial aplicación en el transplante, como fuente inagotable de tejidos y órganos.
El Genoma debe ser entendido como la totalidad de la información genética almacenada en el ADN de las células. Cada persona tiene su propio genoma, el cual guarda una gran similitud (99,8%) con todos los de su propia especie y tan solo se diferencia de la del chimpancé en algo más del 1%. Esa información, que se encuentra almacenada en todas y cada una de sus células y que le define e identifica como ser único e independiente, es lo que conocemos como su patrimonio genético o genoma.
El genoma humano, ese gran libro de la vida que contiene las instrucciones que determinan las características físicas y en parte psicológicas e intelectuales del individuo, ha sido recientemente descifrado en más del 99% de su totalidad, gracias al esfuerzo de un consorcio público internacional (Proyecto Genoma Humano) y una empresa privada (Celera). Pero, habrá que esperar algunos años más, hasta disponer de la información completa del genoma.
Una vez conocida la secuencia de letras contenidas en el ADN que simbólicamente podemos considerar que forman las palabras y frases de este gran libro de la vida, queda todavía un importante camino que recorrer, y es conseguir interpretar y comprender dicha información, saber la localización y relevancia de cada uno de los genes así como sus implicaciones en el diagnóstico de las enfermedades y en la terapéutica personalizada de cada individuo. En este sentido, la secuenciación del genoma abre una nueva avenida en el conocimiento y fundadas expectativas de interés en el área socio-sanitaria. Pero quedan todavía importantes cuestiones por resolver antes de que estas expectativas sean una realidad.
ORGANIZACIÓN DEL GENOMA
Las personas estamos formadas por un ingente número de células y, aunque las que constituyen la piel, el hígado, el músculo, la sangre, el sistema nervioso, etc., muestran características morfológicas y funcionales diferentes, todas ellas encierran, en compartimentos específicos, una información genética idéntica, la cual no se expresa de forma simultánea en una misma célula sino que a lo largo del desarrollo se seleccionan grupos de genes que determinan su futuro estructural y funcional. En este sentido, todas las células de nuestro organismo proceden, por divisiones sucesivas, de una célula precursora común que comparte una información materna y paterna para constituir su propio genoma, y las características morfo-funcionales propias de cada tipo celular dependen básicamente del particular grupo de genes que han sido seleccionados para manifestarse.
El ADN es la molécula responsable del soporte de la información genética, la cual está basada en una secuencia específica de otras moléculas muchísimo menores denominadas nucleótidos. El orden de estos nucleótidos en el ADN es de cruciaI importancia porque define la secuencia específica de aminoácidos que tendrá la futura proteína. Sólo participan 4 nucleótidos diferentes que, combinados en grupos de tres, establecen un código específico que define el significado de esta información. Cada nucleótido dispone de tres elementos: una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. La base es la verdaderamente responsable de la especificidad de la información y existen cuatro diferentes, que se identifican con las letras A (Adenina), G (Guanina), C (Citosina) y T (Timina) y representan las cuatro letras con las que se escribirá el libro de la vida; los otros componentes del nucleótido (el azúcar y el grupo fosfato) desempeñan una función estructural y facilitadora de la polimerización mediante el engarce consecutivo de los diferentes nucleótidos.
Estructuralmente, el ADN es una molécula de doble cadena, cada una de las cuales está dirigida en sentido antiparalelo (considerando la dirección de su polimerización o crecimiento) y ambas cadenas forman una estructura en espiral (a modo de escalera de caracol) en donde los grupos azúcar-fosfato constituyen el esqueleto o armazón que representan los laterales paralelos de la escalera de caracol, mientras que las bases nitrogenadas están orientadas hacia el eje central de la espiral y representan los peldaños de la escalera. El apareamiento de las bases entre ambas cadenas se realiza con una extraordinaria selectividad, de acuerdo con la siguiente regla: Adenina con Timina (A-T) y Citosina con Guanina (C-G) y cada 10 pares de bases (peldaños) da lugar a una vuelta completa de la hélice.
La información contenida en el ADN es decodificada en dos etapas consecutivas denominadas transcripción y traducción. La transcripción supone la síntesis de ARN (ácido ribonucleico) constituido por una secuencia de cuatro nucleótidos (ribonucleótidos) conteniendo las mismas bases que los nucleótidos que forman parte del ADN (desoxirribonucleótidos) con la salvedad que la Timina es sustituida por Uracilo. El orden de los nucleótidos en el ARN viene definido por la secuencia de los mismos en una de las cadenas del ADN que sirve de molde. Por último, la traducción supone el cambio del código basado en una secuencia de nucleótidos en otro basado en una secuencia de aminoácidos (proteína), merced a unas moléculas de ARN especiales denominadas ARNt (ARN de transferencia).
ESTABILIDAD DEL GENOMA
Dada la importante función que tiene asignada la molécula de ADN, tanto en el propio individuo como en la preservación de la información genética a través de la evolución, el ADN debe garantizar la estabilidad de esta información, que será transmitida a sus propias células y a la descendencia. Para garantizar la estabilidad del genoma, éste no sólo se encuentra protegido y localizado en compartimentos específicos dentro de la célula, sino que además se establecen mecanismos de control que garantizan la ausencia de errores al realizar las copias del mismo. En la actualidad se asume que durante la duplicación del material genético se comete sólo un error cada mil millones de pares de bases, lo cual permite apreciar la gran fidelidad de las copias y el elevado grado de estabilidad de la información en el proceso de la herencia. Pero, el genoma humano no es una entidad absolutamente estable, sino que puede ser objeto de diferentes tipos de cambios denominados mutaciones, las cuales pueden llegar a ser transmisibles a la descendencia si estos cambios afectan a las células germinales. Las mutaciones surgen como resultado de la actividad normal de la célula (mutaciones espontáneas) o de su interacción con agentes químicos o físicos del entorno (mutaciones inducidas) y pueden ser de diferentes tipos, oscilando entre la alteración de un simple par de bases (mutaciones puntuales) hasta las anomalías cromosómicas a gran escala. Las mutaciones de genes y cromosomas han contribuido tanto a la biodiversidad genética de los individuos como a la aparición de patologías de origen genético.
El ADN no se encuentra en la célula como molécula desplegada y desnuda sino que habitualmente se repliega sobre sí mismo y se asocia con otras moléculas, fundamentalmente proteínas, para generar una estructura más estable y compleja denominada cromosoma. Cualquier cromosoma esta constituido básicamente por un centrómero (región central), dos telómeros (uno en cada extremo) y un número variable de orígenes de replicación, distribuidos a lo largo del mismo, que son los puntos en donde se inicia, de forma asincrónica, la duplicación del material genético. Para que el cromosoma sea realmente operativo, éste ha de ser capaz de replicarse (realizar una copia exacta de sí mismo), segregarse en dos copias durante el proceso de la mitosis y autoconservarse en la célula durante generaciones, ya que el número de copias necesarias desde la primera célula hasta el individuo adulto, rebasa la cifra de la unidad seguida de catorce ceros (1014). Durante la división celular, las células hijas reciben una dotación genética idéntica a la célula progenitora mediante un proceso de replicación o duplicación del ADN durante el cual, las dos hebras de la doble hélice de ADN se separan y cada una de ellas sirve de molde para generar una nueva hebra complementaria, de acuerdo con la regla de apareamiento de bases anteriormente mencionada (A-T y C-G). La transmisión o herencia de esta información en el ADN es de tipo semiconservativa de forma que cada una de las células hija recibe una hebra de nueva síntesis y su complementaria antigua, que ha servido de molde para generar la nueva.
LOCALIZACIÓN DEL GENOMA
El genoma humano está constituido por un genoma nuclear y otro mitocondrial. La parte más importante del genoma se localiza en el núcleo de la célula (genoma nuclear) el cual está separado del resto por una envoltura nuclear que limita y regula el intercambio que se establece entre el interior del núcleo (en donde se encuentra el ADN) y el exterior del mismo (citoplasma celular) donde se encuentra la maquinaria relacionada con la decodificación de la información genética, responsable en última instancia de la síntesis de proteínas. El genoma nuclear, que está dispuesto en forma lineal y representa el genoma al que habitualmente nos referimos al hablar del genoma humano, está constituido por algo más de tres mil millones de pares de bases (o nucleótidos) conteniendo aproximadamente unos mil genes. Cada cromosoma nuclear está constituido por una sola hebra de doble cadena de ADN (lógicamente asociada a proteínas) con una longitud de 1,7 a 8,5 cm, conteniendo entre 50 y 250 millones de pares de bases de nucleótidos. Sin embargo, esta molécula habitualmente se encuentra en grados de mayor o menor empaquetamiento y esta especial forma de replegamiento de los cromosomas permite que todo el genoma pueda ser almacenado en el espacio nuclear de la célula, que viene a representar una esfera con un diámetro de unas cinco milésimas de milímetro, en donde se almacena una información equivalente al contenido de 800 Biblias. El otro genoma es el genoma mitocondrial, ubicado en la matriz de un orgánulo celular (mitocondria). La organización del genoma mitocondrial humano es radicalmente diferente del genoma nuclear, pero tiene grandes similitudes con la mayoría de los genomas de las bacterias (células procariotas): es más simple, está constituido por unos dieciséis mil seiscientos pares de bases, conteniendo 37 genes y con una disposición circular. Se cree que la célula eucariótica actual, conteniendo ambos genomas nuclear y mitocondrial, procede de la simbiosis entre dos células diferentes, una nucleada (eucariota) y otra sin núcleo diferenciado (procariota). Esta simbiosis debe ser entendida en los orígenes de la vida. Ésta surgió en un ambiente con una atmósfera reductora y las células liberaban oxígeno al medio como residuo de su metabolismo. En esta época, el oxígeno resultaba ser altamente tóxico para la inmensa mayoría de células eucariotas, aunque surgieron algunas células procariotas con capacidad para utilizar el oxígeno con fines metabólicos. La masiva liberación de oxígeno al medio (hace unos 1500 millones de años), provocó un enriquecimiento de oxígeno en la atmósfera de la tierra, incompatible con la vida. Sin embargo, gracias a la simbiosis de algunas células eucariotas primitivas con las células procariotas (con capacidad para consumir el oxígeno), las primeras pudieron adaptarse y sobrevivir en las nuevas condiciones oxidantes de la atmósfera.
HERENCIA DEL GENOMA
En nuestro organismo podemos diferenciar dos grandes grupos celulares, en función de la carga genómica disponible. Unas son las células somáticas las cuales participan estructural y funcionalmente en la actividad de nuestro organismo y son la mayoría de las que forman parte de nuestro ser. Se caracterizan por disponer de una información genética nuclear duplicada (numero diploide de cromosomas) dispuesta en 22 pares de cromosomas homólogos (autosomas) y dos tipos de cromosomas sexuales X e Y, de cuya combinación depende el sexo femenino (XX) o masculino (XY) de la persona. Las otras células, presentes en menor proporción, son aquellas cuya función está relacionada con la fecundación y son las células germinales o gametos, denominadas óvulo (en el caso de la mujer) o espermatozoide (en el hombre). Todas ellas disponen de una dotación simple de cromosomas (número haploide) constituido por 22 autosomas más un cromosoma sexual. Durante la fecundación, cada una de las células germinales, aportará una dotación haploide de cromosomas, de cuya combinación dependerá el sexo masculino o femenino del nuevo ser, con una dotación final diploide de cromosomas. De ahí que el genoma nuclear del nuevo ser esté constituido al 50% por la información genética derivada del padre y el otro 50% derivado de la madre. Esta información paterna y materna permanecerá almacenada en las células somáticas siempre de forma físicamente independiente (son cromosomas homólogos pero diferentes) mientras que en las células germinales se produce una recombinación entre cromosomas homólogos, generando cromosomas singulares basados en la recombinación del ADN materno y paterno. Además, cada célula germinal esta constituida por una de las 223 posibles combinaciones haploides de cromosomas matemos y paternos. En este sentido, el mecanismo de reproducción sexual garantiza la diversidad evolutiva de la especie, ya que asegura que el genoma nuclear del nuevo individuo es el resultado de una recombinación particular (en las células germinales) de los respectivos genomas de sus progenitores. Sin embargo, debemos destacar que la herencia mitocondrial es exclusivamente materna puesto que durante la fecundación el espermatozoide sólo aporta su núcleo al óvulo, mientras que en el óvulo se encuentran ambos genomas, el nuclear y el mitocondrial, ubicado este último en los orgánulos mitocondriales citoplasmáticos. En este sentido, el genoma mitocondrial es un instrumento de gran utilidad para seguir el linaje materno en el proceso de la herencia.
TECNOLOGÍA Y AVANCES SOBRE EL GENOMA
Los conocimientos requeridos para el avance del conocimiento sobre el genoma humano requieren al menos tres etapas consecutivas: i) completar la secuenciación de bases del ADN para obtener la información genética común a partir de un número suficiente de personas; ii) conocer qué genes o grupos de genes participan en cada tipo celular y en qué enfermedades podrían estar implicados; iii) adquirir datos referentes a todas las que se producen en la célula y su presencia relativa en los distintos tipos celulares y en las distintas enfermedades. Hasta la actualidad el conocimiento sobre la expresión de los genes se lleva a cabo de una forma muy reducida y selectiva, analizando o estudiando gen a gen su comportamiento e implicaciones en la salud y la enfermedad y a lo sumo estudiando simultáneamente un número reducido de genes. Los nuevos procedimientos basados en análisis sobre micromatrices (microarrays) de ADN permitirán analizar de forma simultánea la práctica totalidad de los genes, utilizando un soporte (chip) con una superficie aproximada de un centímetro cuadrado. Esta nueva capacidad de identificación simultánea y rápida de los genes, permitirá conocer el grado de interrelación entre genes o grupos de genes y su influencia en relación con la actividad funcional normal de la célula y por tanto, también de sus alteraciones e implicaciones en la patología. De igual modo, facilitará conocer la influencia de sustancias químicas exógenas sobre la expresión o alteración de los genes en los individuos. En un sentido amplio, nos permitirá comprender mejor que el genoma es el soporte de un potencial desarrollo físico del individuo y que su manifestación definitiva viene también definida por los factores ambientales que modulan la expresión del genoma de cada persona. En la actualidad los expertos están de acuerdo en que más de 6.000 enfermedades tiene un origen claramente hereditario y de ellas, tan solo en un 3% de los casos se ha podido llegar a identificar el gen responsable de la misma. Enfermedades como el Parkinson, Alzheimer, hemofilia, Síndrome de Down, multitud de patologías cardiacas, etc. podrían beneficiarse directamente de los avances en el conocimiento del genoma pero, las aplicaciones diagnósticas y terapéuticas podrían incrementarse por un factor importante, considerando que la manipulación genética de células puede ser utilizada también de forma indirecta con fines terapéuticos, modificando o modulando la expresión génica de células normales, por ejemplo con el fin de potenciar la respuestas del sistema inmunitario, como es el caso de las vacunas. Esto abre también nuevas expectativas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades adquiridas, como son el cáncer, las enfermedades infecciosas, etc. En este contexto, surge la terapia génica como una parte especializada de este conocimiento que pretende estudiar y evaluar la posibilidad de reparar, sustituir o silenciar parte del repertorio genético de las células, con fines terapéuticos. Pero destacar que detrás de estos descubrimientos hay importantes intereses económicos, con un gran potencial de suculentos beneficios, lo cual abre un amplio debate sobre la posibilidad de patentar los genes o las aplicaciones médicas de estos nuevos hallazgos. El desarrollo de nuevos fármacos basados en la información derivada de nuestro conocimiento sobre el genoma abre, pues, un nuevo espacio en donde los conceptos bioéticos deberán aportar luz o límites a la hora de regular el posible conflicto de intereses que pudiera presentarse entre los beneficios a la humanidad y los intereses privados de empresas o grupos comerciales. En este sentido, no debe resultar baldío insistir en que el genoma humano es uno de los más valiosos patrimonios del ser humano y, por tanto, su información genética debe ser considerada como un patrimonio indiscutible de la humanidad.
PERSPECTIVAS DEL GENOMA
Con el fin de apreciar el insospechado potencial que tiene el conocimiento del genoma desde el punto de vista socio-sanitario, diremos que todo lo mencionado en relación con las enfermedades deriva del conocimiento que en la actualidad disponemos respecto de los genes, los cuales son aquellas regiones del ADN que se manifiestan en forma de proteína después de ser decodificada su información genética. Los genes son la parte más importante del genoma porque es la región que define las características estructurales y funcionales de nuestro organismo. Sin embargo, debemos señalar que las regiones génicas representan solo el 3% del genoma, mientras que el resto de este gran libro de la vida, es decir, el 97% restante de las secuencias de nucleótidos presentes en el ADN, no tiene una función claramente codificante y desempeña funciones reguladoras, estructurales y, en gran medida, su función es desconocida. Algunos autores se refieren a estas regiones como ADN basura, lo cual no deja de ser una interpretación reduccionista. En cualquier caso, el mayor conocimiento sobre el significado y función de cada una de las partes del genoma y la posibilidad de modular o regular las funciones de los genes, actuando no sólo directamente sobre los mismos, sino también sobre las regiones no codificantes, abrirá, sin lugar a dudas, un potencial de aplicación socio-sanitario con insospechadas ventajas. En este sentido, es razonable pensar que un conocimiento completo desde el punto de vista estructural y funcional del genoma humano no se alcanzará antes de varias décadas. Sin embargo, los conocimientos actualmente disponibles son muy alentadores y ponen de manifiesto que constituyen los cimientos de la medicina molecular del siglo XXI. Mientras tanto, debemos señalar que el conocimiento adquirido en los últimos años sobre el genoma nos ha de permitir comprender mejor la normalidad y la enfermedad, las limitaciones y expectativa de vida de un individuo, las bases moleculares de la enfermedad, los mecanismos de la diferenciación celular, la regulación de la expresión de los genes, la biodiversidad de los individuos y las especies en la naturaleza y de cómo en la actualidad los avances en la tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética, sumados a los conocimientos derivados del Proyecto Genoma Humano, tendrán una repercusión directa en las nuevas terapias basadas en la utilización elementos genéticos (terapia génica), así como ofrecernos un marco de comprensión del significado potencial de la clonación humana y su potencial aplicación en el transplante, como fuente inagotable de tejidos y órganos.
miércoles, 13 de mayo de 2009
Tema para el 20 de Mayo
GEMELOS DE PADRES DIFERENTES
La ciencia se ha encargado de desvelar su infidelidad. Una prueba de paternidad, solicitada por un marido que sospechaba de la promiscuidad de su esposa, la ha delatado. Y así es como esta mujer española -su marido, su amante y ahora el mundo entero- ha sabido que sus dos hijas mellizas son cada una de un padre. Este caso singular -tan sólo hay descritos seis en todo el planeta- ha saltado a las páginas de los diarios a raíz de su publicación en la revista médica Fertility and Sterility.
Todo se descubrió en 1995. El lugar: el departamento de medicina legal de la Universidad de Medicina de Granada. Un padre tenía dudas sobre la paternidad de sus hijas mellizas y decidió realizarse la prueba de DNA. Con el resultado, la doble sorpresa. Primero, sus sospechas eran fundadas: su mujer le era infiel. Segundo: sí era el padre, aunque sólo de una de las dos niñas.
José A. Lorente, miembro del equipo de Granada autor del estudio singular que recoge la revista Fertility and Sterility, asegura que todos quedaron boquiabiertos con los datos de esta prueba. «Al principio se planteaba como un caso normal de paternidad. Un padre que quiere averiguar si sus hijas son o no de él. Pero cuando obtuvimos las conclusiones, vimos que sólo una de ellas era hija suya. Nunca se había producido un caso así. Era tan infrecuente que volvimos a repetir las pruebas creyendo que había un error».
El equipo de Granada no quiso dar ningún paso en falso. No sólo repitió las pruebas, sino que decidió consultar con especialistas estadounidenses. «Yo, personalmente, envié las muestras al laboratorio de identificación del DNA de la Universidad de Medicina del Norte Texas, en Forth Worth. Es el segundo laboratorio de ese país que más pruebas de paternidad realiza. Mientras que en toda España se ejecutan alrededor de 1.000 pruebas de paternidad anuales, sólo en ese centro se hacen 30.000 cada año. Les comenté que les enviaba un padre, una madre y dos mellizas y a ver qué obtenían». La confirmación llegó desde el otro lado del Atlántico. Arthur J. Eisenberg, del laboratorio de Texas, constató los datos: dos mellizas de padres diferentes.
«Para realizar la prueba se necesita el consentimiento del padre y de la madre», declaró a EL MUNDO el doctor Eloy Girela, coordinador del trabajo. «Normalmente, muchos padres la solicitan cuando están en trámites de divorcio, pero éste no era el caso. A priori no había, en ese momento, ningún procedimiento legal en marcha. Tan sólo se realizaban la prueba por las sospechas del padre. No sé qué ha pasado después con la familia».
Por aquel entonces, las dos niñas tenían, según este experto, unos tres años. «Con una muestra de sangre de ambas niñas, otra del padre y otra de la madre se realiza la prueba. Se extraen células sanguíneas, luego el núcleo de las mismas, y posteriormente se obtiene el DNA. Se hacen hasta cuatro estudios distintos y así puede saberse con una certeza del 99,9% si las hijas son o no de ese padre», explica Carmen Cabrero, bióloga molecular de Pharma Gen, una empresa privada que realiza pruebas de paternidad en España.
Superfecundación heteropaterna es el rocambolesco nombre con el que se describe un caso como el detectado en Granada. Los embarazos dobles pueden originarse de un óvulo fertilizado (idénticos, monocigóticos o gemelos) o de dos óvulos distintos producidos en el mismo ciclo menstrual (fraternos o dicigóticos o mellizos). El primer caso es menos frecuente (sólo un 0,4% de los embarazos). En cambio, los mellizos fraternos son mucho más comunes y pueden dar lugar a sorpresas como la que se llevaron los padres protagonistas de esta historia.
De acuerdo con los autores del trabajo que publica Fertility and Sterility, si una mujer tiene relaciones sexuales con dos hombres (por lo menos) durante una poliovulación, puede ocurrir que cada hijo sea de un padre diferente.
El séptimo caso
«Es muy raro que ocurra esto», escribe el equipo del doctor Eloy Girela. «Sin embargo, recientemente se ha detectado un aumento del número de casos». Girela y sus colegas de Granada creen que la frecuencia de mellizos de distinto padre está infraestimada. «Esta es una de las primeras conclusiones que se derivan de nuestro estudio. Hay más casos de mellizos de padres diferentes de lo que se cree. Nosotros hemos revisado toda la literatura científica de los últimos 10 a 15 años y sólo hay descritos seis, pero también es cierto que las pruebas de paternidad son muy recientes», insiste el doctor Eloy Girela. Aproximadamente, uno de cada 12 embarazos de mellizos es el resultado de la fertilización de dos ovarios en dos coitos distintos. Se ha estimado que casos como el de Granada, de mellizos de distinto padre, ocurren en uno de cada 400 embarazos en EEUU.
El coordinador del trabajo cree que otra de las conclusiones importantes que se deriva del estudio es que «existe la posibilidad de que se esté convencido de que dos mellizos poseen las mismas enfermedades genéticas y luego no sea así, porque los padres sean distintos. O, simplemente, que en casos de leucemia se recurra a la médula de uno de los dos mellizos y no sean compatibles».
La introducción de técnicas de reproducción asistida ha incrementado el número de embarazos múltiples en todo el mundo. Todos se acuerdan del caso de los septillizos de Huelva que acaparó la atención de los medios hace unos meses. Sin embargo, el caso que recoge Fertility and Sterility, también español, no se produjo tras una ovulación estimulada por un tratamiento para el embarazo, sino que la madre produjo dos óvulos en lugar de uno, como sucede en un ciclo menstrual normal.
El proceso del caso de Granada fue el siguiente: la española mantuvo relaciones sexuales con su marido y con otro hombre entre 24 y 72 horas de diferencia, y la providencia quiso que los espermatozoides de ambos hombres fecundaran dos óvulos distintos producidos, ese mismo mes, por los ovarios de la protagonista de esta historia. Un óvulo para cada espermatozoide. Como resultado, ambos óvulos fecundados compartieron el espacio en el útero y dieron lugar a dos niñas no idénticas. «El uso de técnicas genéticas para detectar marcadores del DNA es un método informativo que debería resolver de una forma más efectiva las dudas de paternidad», afirman los autores españoles.
El origen de los embarazos dicigóticos (mellizos) se conoce poco, y sólo se produce en uno de cada 80 embarazos, aunque la frecuencia varía según los países. Los expertos creen que todo empieza por una sobreestimulación de las hormonas gonadotropinas (especialmente la hormona Foliculo estimulante y la luteinizante). El uso de medicamentos para aumentar la ovulación puede provocar embarazos múltiples. Aunque hay otras causas. Se ha visto que hay una relación entre el riesgo de tener mellizos y la edad de la madre (es más frecuente en mujeres mayores). También parece ser que hay una predisposición hereditaria a la poliovulación; y, por último, la probabilidad de tener mellizos es mayor tras haber consumido anticonceptivos orales.
La ciencia se ha encargado de desvelar su infidelidad. Una prueba de paternidad, solicitada por un marido que sospechaba de la promiscuidad de su esposa, la ha delatado. Y así es como esta mujer española -su marido, su amante y ahora el mundo entero- ha sabido que sus dos hijas mellizas son cada una de un padre. Este caso singular -tan sólo hay descritos seis en todo el planeta- ha saltado a las páginas de los diarios a raíz de su publicación en la revista médica Fertility and Sterility.
Todo se descubrió en 1995. El lugar: el departamento de medicina legal de la Universidad de Medicina de Granada. Un padre tenía dudas sobre la paternidad de sus hijas mellizas y decidió realizarse la prueba de DNA. Con el resultado, la doble sorpresa. Primero, sus sospechas eran fundadas: su mujer le era infiel. Segundo: sí era el padre, aunque sólo de una de las dos niñas.
José A. Lorente, miembro del equipo de Granada autor del estudio singular que recoge la revista Fertility and Sterility, asegura que todos quedaron boquiabiertos con los datos de esta prueba. «Al principio se planteaba como un caso normal de paternidad. Un padre que quiere averiguar si sus hijas son o no de él. Pero cuando obtuvimos las conclusiones, vimos que sólo una de ellas era hija suya. Nunca se había producido un caso así. Era tan infrecuente que volvimos a repetir las pruebas creyendo que había un error».
El equipo de Granada no quiso dar ningún paso en falso. No sólo repitió las pruebas, sino que decidió consultar con especialistas estadounidenses. «Yo, personalmente, envié las muestras al laboratorio de identificación del DNA de la Universidad de Medicina del Norte Texas, en Forth Worth. Es el segundo laboratorio de ese país que más pruebas de paternidad realiza. Mientras que en toda España se ejecutan alrededor de 1.000 pruebas de paternidad anuales, sólo en ese centro se hacen 30.000 cada año. Les comenté que les enviaba un padre, una madre y dos mellizas y a ver qué obtenían». La confirmación llegó desde el otro lado del Atlántico. Arthur J. Eisenberg, del laboratorio de Texas, constató los datos: dos mellizas de padres diferentes.
«Para realizar la prueba se necesita el consentimiento del padre y de la madre», declaró a EL MUNDO el doctor Eloy Girela, coordinador del trabajo. «Normalmente, muchos padres la solicitan cuando están en trámites de divorcio, pero éste no era el caso. A priori no había, en ese momento, ningún procedimiento legal en marcha. Tan sólo se realizaban la prueba por las sospechas del padre. No sé qué ha pasado después con la familia».
Por aquel entonces, las dos niñas tenían, según este experto, unos tres años. «Con una muestra de sangre de ambas niñas, otra del padre y otra de la madre se realiza la prueba. Se extraen células sanguíneas, luego el núcleo de las mismas, y posteriormente se obtiene el DNA. Se hacen hasta cuatro estudios distintos y así puede saberse con una certeza del 99,9% si las hijas son o no de ese padre», explica Carmen Cabrero, bióloga molecular de Pharma Gen, una empresa privada que realiza pruebas de paternidad en España.
Superfecundación heteropaterna es el rocambolesco nombre con el que se describe un caso como el detectado en Granada. Los embarazos dobles pueden originarse de un óvulo fertilizado (idénticos, monocigóticos o gemelos) o de dos óvulos distintos producidos en el mismo ciclo menstrual (fraternos o dicigóticos o mellizos). El primer caso es menos frecuente (sólo un 0,4% de los embarazos). En cambio, los mellizos fraternos son mucho más comunes y pueden dar lugar a sorpresas como la que se llevaron los padres protagonistas de esta historia.
De acuerdo con los autores del trabajo que publica Fertility and Sterility, si una mujer tiene relaciones sexuales con dos hombres (por lo menos) durante una poliovulación, puede ocurrir que cada hijo sea de un padre diferente.
El séptimo caso
«Es muy raro que ocurra esto», escribe el equipo del doctor Eloy Girela. «Sin embargo, recientemente se ha detectado un aumento del número de casos». Girela y sus colegas de Granada creen que la frecuencia de mellizos de distinto padre está infraestimada. «Esta es una de las primeras conclusiones que se derivan de nuestro estudio. Hay más casos de mellizos de padres diferentes de lo que se cree. Nosotros hemos revisado toda la literatura científica de los últimos 10 a 15 años y sólo hay descritos seis, pero también es cierto que las pruebas de paternidad son muy recientes», insiste el doctor Eloy Girela. Aproximadamente, uno de cada 12 embarazos de mellizos es el resultado de la fertilización de dos ovarios en dos coitos distintos. Se ha estimado que casos como el de Granada, de mellizos de distinto padre, ocurren en uno de cada 400 embarazos en EEUU.
El coordinador del trabajo cree que otra de las conclusiones importantes que se deriva del estudio es que «existe la posibilidad de que se esté convencido de que dos mellizos poseen las mismas enfermedades genéticas y luego no sea así, porque los padres sean distintos. O, simplemente, que en casos de leucemia se recurra a la médula de uno de los dos mellizos y no sean compatibles».
La introducción de técnicas de reproducción asistida ha incrementado el número de embarazos múltiples en todo el mundo. Todos se acuerdan del caso de los septillizos de Huelva que acaparó la atención de los medios hace unos meses. Sin embargo, el caso que recoge Fertility and Sterility, también español, no se produjo tras una ovulación estimulada por un tratamiento para el embarazo, sino que la madre produjo dos óvulos en lugar de uno, como sucede en un ciclo menstrual normal.
El proceso del caso de Granada fue el siguiente: la española mantuvo relaciones sexuales con su marido y con otro hombre entre 24 y 72 horas de diferencia, y la providencia quiso que los espermatozoides de ambos hombres fecundaran dos óvulos distintos producidos, ese mismo mes, por los ovarios de la protagonista de esta historia. Un óvulo para cada espermatozoide. Como resultado, ambos óvulos fecundados compartieron el espacio en el útero y dieron lugar a dos niñas no idénticas. «El uso de técnicas genéticas para detectar marcadores del DNA es un método informativo que debería resolver de una forma más efectiva las dudas de paternidad», afirman los autores españoles.
El origen de los embarazos dicigóticos (mellizos) se conoce poco, y sólo se produce en uno de cada 80 embarazos, aunque la frecuencia varía según los países. Los expertos creen que todo empieza por una sobreestimulación de las hormonas gonadotropinas (especialmente la hormona Foliculo estimulante y la luteinizante). El uso de medicamentos para aumentar la ovulación puede provocar embarazos múltiples. Aunque hay otras causas. Se ha visto que hay una relación entre el riesgo de tener mellizos y la edad de la madre (es más frecuente en mujeres mayores). También parece ser que hay una predisposición hereditaria a la poliovulación; y, por último, la probabilidad de tener mellizos es mayor tras haber consumido anticonceptivos orales.
miércoles, 6 de mayo de 2009
Tema para el 13 de Mayo
La química del pelo
Lo que hay detrás de la apariencia. La fabricación y venta de cosméticos es uno de los negocios más redituables a nivel mundial. Cada año se gastan alrededor de setenta mil millones de dólares en productos de belleza. De esta cifra casi la mitad está destinada a cambiar la apariencia del pelo.
Desde la antigüedad los seres humanos hemos experimentado con el cabello: los asirios y los romanos, por ejemplo, lo rizaban con fierros calientes. Los egipcios usaban pesadas pelucas negras, y se han encontrado vestigios de henna en
el cabello de algunas momias. Ese pigmento vegetal que se extrae de la planta de henna se sigue utilizando no sólo para teñir el pelo, sino también para estampar tatuajes temporales en la piel. Más allá de la raíz. El pelo es una característica distintiva de los mamíferos; aun los delfines poseen unos cuantos de ellos debajo del hocico; y en muchos funciona como aislante; permite conservar el calor del cuerpo y lo protege de las radiaciones ultravioletas del Sol.
En la mayoría de los mamíferos el pelo presenta mudas periódicas que se adaptan a los cambios climáticos; cada
pelo crece por la acumulación de células muertas y proteínas, tarde o temprano se cae y es reemplazado por uno nuevo. Aunque en el ser humano las funciones vitales del pelo son casi nulas y predominan las de carácter psicológico y social,
se conserva este ciclo. Al igual que las uñas, el pelo no tiene vida; está constituido por largas cadenas de proteínas, la más importante de las cuales es la queratina. Como todas las proteínas, la queratina está formada por la combinación
de aminoácidos. En la queratina en particular predomina el aminoácido llamado cisteína, que posee un átomo de
azufre. Las cadenas de queratina se acomodan de forma paralela, como los delgados hilos que forman un cable, y se mantienen unidas por medio de tres tipos de enlaces químicos; Puentes de hidrógeno, que se dan entre un átomo
de hidrógeno y otro átomo muy electronegativo (que atrae fuertemente a los electrones), como el oxígeno.
; Puentes salinos entre un ácido y una base, que se dan por la atracción de dos sustancias con cargas eléctricas opuestas.; Puentes disulfuro: enlaces covalentes entre los átomos de azufre de las cadenas vecinas. El pelo emerge de unos sacos microscópicos o folículos que se encuentran en la dermis o capa interna de la piel. Cada hebra de pelo está formada por dos secciones concéntricas: la cutícula es la capa externa, sirve como protección y está formada de células muertas que se sobreponen como las tejas en un techo; el córtex constituye la capa interna, ahí se encuentran los
pigmentos que dan color al pelo y la mayor parte de la queratina que le da forma. Los enlaces de hidrógeno y los puentes salinos son enlaces débiles y las moléculas de agua pueden romperlos de forma temporal; es por eso que para
acomodar una cabellera rebelde o probar un nuevo peinado, tenemos que humedecer el pelo. Con la humedad los
puentes de hidrógeno y salinos se separan, posteriormente, al eliminarse el agua por evaporación, dichos enlaces vuelven
a formarse, pero entre secciones diferentes de las fibras que forman el pelo, manteniéndolo tal y como deseamos. En cambio, los enlaces entre los átomos de azufre de la queratina son más fuertes y no se rompen por la sola presencia
del agua. De hecho, la ubicación de estos enlaces es lo que determina la forma natural de nuestro cabello. Si los enlaces
se dan de forma paralela y las cadenas proteínicas se mantienen alineadas, tendremos el cabello lacio; si la unión entre azufres se da de forma diagonal, las fibras de queratina forman una especie de espiral y el cabello será rizado. La
forma en que se enlazan los átomos de azufre en la queratina es determinada por la información contenida en nuestros genes. El mejor champú; El sebo que secretan las glándulas sebáceas del cuero cabelludo es una sustancia grasosa
que además de dar brillo a cada cabello, cubre su superficie o cutícula, evitando la pérdida de humedad interna. Sin embargo, el exceso de sebo atrae el polvo, lo que provoca que el pelo se vea sucio y opaco. El detergente de un buen champú, que actúa como agente limpiador, debe ser capaz de retirar el exceso de grasa dejando justo la necesaria
para que el cabello no se deshidrate. Muchos anuncios de champús también destacan la importancia del pH (medida del grado de acidez o alcalinidad de una solución), pero ¿puede realmente el pH en el champú hacer que nuestro cabello esté más limpio, brillante y saludable? Si usamos en el cabello un champú ácido, con un pH menor que siete, tanto los enlaces de hidrógeno como los puentes salinos se rompen temporalmente, pero los enlaces disulfuro
permanecen manteniendo la cutícula del pelo ordenada. Esto permite que la luz se refleje de manera uniforme y el pelo luzca brillante. Cuando el champú es ligeramente alcalino (pH de 8.5) los enlaces de azufre pueden romperse y la superficie externa del cabello se vuelve áspera. Esto impide que la luz se refleje uniformemente en ella; entonces el cabello se ve opaco. El uso frecuente de un champú alcalino causa daños por el continuo rompimiento de los puentes
disulfuro y es la causa de las puntas separadas u horquilla. Con un pH de 12 (sumamente alcalino) todo tipo de enlace se rompe y el cabello ¡se disuelve! Ésta es la base del funcionamiento de algunas cremas depiladoras que se encuentran en
el mercado. El cabello tiene su resistencia máxima y luce más brillante a un pH de entre 4 y 6; he ahí el truco de las abuelas, que recomendaban el uso de limón o tomate para acomodar el cabello y que éste se viera brillante, ya que ambos son un poco ácidos. El detergente contenido en la mayor parte de los champús deja el pelo ligeramente
alcalino, por lo que se recomienda el uso de enjuagues y acondicionadores, productos que contienen ácidos débiles que permiten restablecer el pH del pelo a su intervalo normal, además de aceites que evitan la deshidratación y proporcionan mayor brillo.¿Ondulado o lacio?Los enlaces de azufre entre las cadenas de queratina actúan como los
peldaños de una escalera, manteniendo fija la estructura del cabello. El funcionamiento de los permanentes para rizar o alaciar el pelo se basa en la ruptura, la reorganización y la formación de nuevos enlaces disulfuro. La mayoría de los permanentes consiste en una loción rizadora o alaciadora y un agente neutralizador. La loción rizadora contiene hidróxido
de amonio, que rompe la cutícula permitiendo que la solución penetre fácilmente, y tioglicolato de amonio, que rompe los enlaces disulfuro separando las cadenas de queratina. El desagradable y picante olor característico de los permanentes resulta de la combinación entre el olor del amoniaco y el olor a huevo podrido de los compuestos de azufre.
Una vez separadas las cadenas proteicas, el pelo está listo para ser modificado: si lo que se quiere es rizarlo, se enrolla en los tubos de plástico para permanente, o se cepilla intensamente para alaciarlo. Una vez que la estructura del cabello se ha reorganizado es tiempo de revertir la reacción y formar otra vez los enlaces de azufre pero ahora en su nueva posición. Primero se retira el tioglicolato de amonio con agua y se aplica la solución neutralizadora, que no es otra cosa que peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), el cual vuelve a formar los enlaces disulfuro entre las cadenas de queratina. Finalmente el cabello se enjuaga y al secarse se restablecen los enlaces de hidrógeno y los puentes salinos. El pelo vuelve a ser fuerte, pero ahora tiene una apariencia muy diferente gracias a la nueva posición de sus enlaces disulfuro.
De colores... El uso de extractos vegetales o de compuestos metálicos coloridos para teñir el pelo tiene su origen en
las etapas más remotas de la historia. Aunque algunos de estos productos se siguen usando, la mayoría de los tintes actuales funcionan a través de las reacciones de compuestos complejos orgánicos u organometálicos. El cabello contiene dos pigmentos: la melanina, que es un pigmento oscuro responsable también de la coloración de la piel, y la feomelanina, pigmento café rojizo o amarillento. La cantidad de ambos determina el color del pelo y su ausencia
produce cabellos grises o blancos. Para aclarar el cabello primero se degradan estos pigmentos, oxidándolos generalmente con peróxido de hidrógeno en solución acuosa y se les sustituye por uno sintético. Si lo que se desea es oscurecer el color del cabello entonces se aplica directamente el colorante, no hace falta decolorar primero. Los
productos que hoy en día se pueden encontrar en el mercado no sólo ofrecen una extensa gama de colores, también se puede elegir por cuánto tiempo se quiere esa nueva apariencia. Hay tintes que actúan lenta y gradualmente,
produciendo tonalidades que van desde el amarillo hasta llegar al negro. Estos productos contienen acetato de plomo, que reacciona con los azufres de la cisteína formando sulfuro de plomo, un compuesto de color negro que se acumula poco a poco oscureciendo el cabello y desapareciendo las canas.
¿El antidopaje del futuro?
Aunque actualmente el análisis más común para determinar si una persona ha consumido algún tipo de droga continúa siendo el de orina, el análisis de muestras de cabello es cada vez más popular. Mientras que en las muestras de orina sólo se pueden detectar rastros de cocaína si ésta ha sido consumida hasta tres días antes de que se realice la prueba, en un mechón de pelo es posible determinar si la persona ha consumido esta droga hasta tres meses atrás. No obstante, en los Estados Unidos existen reservas para el uso de estas pruebas, ya que algunos estudios sugieren que sus resultados son más confiables en el caso de personas de origen africano que en las de origen caucásico. La causa de esta diferencia aún no se determina y la controversia continúa. Los tintes temporales usan pigmentos cuyas moléculas son tan grandes que no pueden penetrar la corteza del pelo y quedan adheridas solamente a la cutícula, donde permanecen hasta que se lava el cabello. Los tintes semipermanentes usan moléculas más pequeñas que pueden cruzar la cutícula y llegar libremente hasta la corteza del pelo, quedándose ahí sólo algunos días; por movilidad, estas moléculas pueden salir de la corteza del pelo y desaparecer después de varias lavadas. Los tintes permanentes se incorporan al pelo en forma definitiva. En ellos se utilizan dos sustancias incoloras formadas por moléculas pequeñas; una vez que dichas sustancias penetran la corteza del pelo, reaccionan formando una sustancia colorida cuyas moléculas son suficientemente grandes como para quedar atrapadas en forma permanente. Aunque no se ha encontrado una relación directa entre el uso frecuente de tintes y productos de belleza con daños severos en el pelo o su caída, es importante revisar la reacción de nuestro organismo a los productos que se deseen aplicar. Cada persona reacciona de manera diferente; por eso en las etiquetas se recomienda observar la reacción del organismo y si ésta es adversa desechar el producto aunque se haya probado que es inocuo, pues siempre existe la posibilidad de que en algunas personas se presenten reacciones alérgicas o de otro tipo. Si la química nos permite mejorar nuestra imagen podemos probarlo, pero siempre con la información en la mano.
Lo que hay detrás de la apariencia. La fabricación y venta de cosméticos es uno de los negocios más redituables a nivel mundial. Cada año se gastan alrededor de setenta mil millones de dólares en productos de belleza. De esta cifra casi la mitad está destinada a cambiar la apariencia del pelo.
Desde la antigüedad los seres humanos hemos experimentado con el cabello: los asirios y los romanos, por ejemplo, lo rizaban con fierros calientes. Los egipcios usaban pesadas pelucas negras, y se han encontrado vestigios de henna en
el cabello de algunas momias. Ese pigmento vegetal que se extrae de la planta de henna se sigue utilizando no sólo para teñir el pelo, sino también para estampar tatuajes temporales en la piel. Más allá de la raíz. El pelo es una característica distintiva de los mamíferos; aun los delfines poseen unos cuantos de ellos debajo del hocico; y en muchos funciona como aislante; permite conservar el calor del cuerpo y lo protege de las radiaciones ultravioletas del Sol.
En la mayoría de los mamíferos el pelo presenta mudas periódicas que se adaptan a los cambios climáticos; cada
pelo crece por la acumulación de células muertas y proteínas, tarde o temprano se cae y es reemplazado por uno nuevo. Aunque en el ser humano las funciones vitales del pelo son casi nulas y predominan las de carácter psicológico y social,
se conserva este ciclo. Al igual que las uñas, el pelo no tiene vida; está constituido por largas cadenas de proteínas, la más importante de las cuales es la queratina. Como todas las proteínas, la queratina está formada por la combinación
de aminoácidos. En la queratina en particular predomina el aminoácido llamado cisteína, que posee un átomo de
azufre. Las cadenas de queratina se acomodan de forma paralela, como los delgados hilos que forman un cable, y se mantienen unidas por medio de tres tipos de enlaces químicos; Puentes de hidrógeno, que se dan entre un átomo
de hidrógeno y otro átomo muy electronegativo (que atrae fuertemente a los electrones), como el oxígeno.
; Puentes salinos entre un ácido y una base, que se dan por la atracción de dos sustancias con cargas eléctricas opuestas.; Puentes disulfuro: enlaces covalentes entre los átomos de azufre de las cadenas vecinas. El pelo emerge de unos sacos microscópicos o folículos que se encuentran en la dermis o capa interna de la piel. Cada hebra de pelo está formada por dos secciones concéntricas: la cutícula es la capa externa, sirve como protección y está formada de células muertas que se sobreponen como las tejas en un techo; el córtex constituye la capa interna, ahí se encuentran los
pigmentos que dan color al pelo y la mayor parte de la queratina que le da forma. Los enlaces de hidrógeno y los puentes salinos son enlaces débiles y las moléculas de agua pueden romperlos de forma temporal; es por eso que para
acomodar una cabellera rebelde o probar un nuevo peinado, tenemos que humedecer el pelo. Con la humedad los
puentes de hidrógeno y salinos se separan, posteriormente, al eliminarse el agua por evaporación, dichos enlaces vuelven
a formarse, pero entre secciones diferentes de las fibras que forman el pelo, manteniéndolo tal y como deseamos. En cambio, los enlaces entre los átomos de azufre de la queratina son más fuertes y no se rompen por la sola presencia
del agua. De hecho, la ubicación de estos enlaces es lo que determina la forma natural de nuestro cabello. Si los enlaces
se dan de forma paralela y las cadenas proteínicas se mantienen alineadas, tendremos el cabello lacio; si la unión entre azufres se da de forma diagonal, las fibras de queratina forman una especie de espiral y el cabello será rizado. La
forma en que se enlazan los átomos de azufre en la queratina es determinada por la información contenida en nuestros genes. El mejor champú; El sebo que secretan las glándulas sebáceas del cuero cabelludo es una sustancia grasosa
que además de dar brillo a cada cabello, cubre su superficie o cutícula, evitando la pérdida de humedad interna. Sin embargo, el exceso de sebo atrae el polvo, lo que provoca que el pelo se vea sucio y opaco. El detergente de un buen champú, que actúa como agente limpiador, debe ser capaz de retirar el exceso de grasa dejando justo la necesaria
para que el cabello no se deshidrate. Muchos anuncios de champús también destacan la importancia del pH (medida del grado de acidez o alcalinidad de una solución), pero ¿puede realmente el pH en el champú hacer que nuestro cabello esté más limpio, brillante y saludable? Si usamos en el cabello un champú ácido, con un pH menor que siete, tanto los enlaces de hidrógeno como los puentes salinos se rompen temporalmente, pero los enlaces disulfuro
permanecen manteniendo la cutícula del pelo ordenada. Esto permite que la luz se refleje de manera uniforme y el pelo luzca brillante. Cuando el champú es ligeramente alcalino (pH de 8.5) los enlaces de azufre pueden romperse y la superficie externa del cabello se vuelve áspera. Esto impide que la luz se refleje uniformemente en ella; entonces el cabello se ve opaco. El uso frecuente de un champú alcalino causa daños por el continuo rompimiento de los puentes
disulfuro y es la causa de las puntas separadas u horquilla. Con un pH de 12 (sumamente alcalino) todo tipo de enlace se rompe y el cabello ¡se disuelve! Ésta es la base del funcionamiento de algunas cremas depiladoras que se encuentran en
el mercado. El cabello tiene su resistencia máxima y luce más brillante a un pH de entre 4 y 6; he ahí el truco de las abuelas, que recomendaban el uso de limón o tomate para acomodar el cabello y que éste se viera brillante, ya que ambos son un poco ácidos. El detergente contenido en la mayor parte de los champús deja el pelo ligeramente
alcalino, por lo que se recomienda el uso de enjuagues y acondicionadores, productos que contienen ácidos débiles que permiten restablecer el pH del pelo a su intervalo normal, además de aceites que evitan la deshidratación y proporcionan mayor brillo.¿Ondulado o lacio?Los enlaces de azufre entre las cadenas de queratina actúan como los
peldaños de una escalera, manteniendo fija la estructura del cabello. El funcionamiento de los permanentes para rizar o alaciar el pelo se basa en la ruptura, la reorganización y la formación de nuevos enlaces disulfuro. La mayoría de los permanentes consiste en una loción rizadora o alaciadora y un agente neutralizador. La loción rizadora contiene hidróxido
de amonio, que rompe la cutícula permitiendo que la solución penetre fácilmente, y tioglicolato de amonio, que rompe los enlaces disulfuro separando las cadenas de queratina. El desagradable y picante olor característico de los permanentes resulta de la combinación entre el olor del amoniaco y el olor a huevo podrido de los compuestos de azufre.
Una vez separadas las cadenas proteicas, el pelo está listo para ser modificado: si lo que se quiere es rizarlo, se enrolla en los tubos de plástico para permanente, o se cepilla intensamente para alaciarlo. Una vez que la estructura del cabello se ha reorganizado es tiempo de revertir la reacción y formar otra vez los enlaces de azufre pero ahora en su nueva posición. Primero se retira el tioglicolato de amonio con agua y se aplica la solución neutralizadora, que no es otra cosa que peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), el cual vuelve a formar los enlaces disulfuro entre las cadenas de queratina. Finalmente el cabello se enjuaga y al secarse se restablecen los enlaces de hidrógeno y los puentes salinos. El pelo vuelve a ser fuerte, pero ahora tiene una apariencia muy diferente gracias a la nueva posición de sus enlaces disulfuro.
De colores... El uso de extractos vegetales o de compuestos metálicos coloridos para teñir el pelo tiene su origen en
las etapas más remotas de la historia. Aunque algunos de estos productos se siguen usando, la mayoría de los tintes actuales funcionan a través de las reacciones de compuestos complejos orgánicos u organometálicos. El cabello contiene dos pigmentos: la melanina, que es un pigmento oscuro responsable también de la coloración de la piel, y la feomelanina, pigmento café rojizo o amarillento. La cantidad de ambos determina el color del pelo y su ausencia
produce cabellos grises o blancos. Para aclarar el cabello primero se degradan estos pigmentos, oxidándolos generalmente con peróxido de hidrógeno en solución acuosa y se les sustituye por uno sintético. Si lo que se desea es oscurecer el color del cabello entonces se aplica directamente el colorante, no hace falta decolorar primero. Los
productos que hoy en día se pueden encontrar en el mercado no sólo ofrecen una extensa gama de colores, también se puede elegir por cuánto tiempo se quiere esa nueva apariencia. Hay tintes que actúan lenta y gradualmente,
produciendo tonalidades que van desde el amarillo hasta llegar al negro. Estos productos contienen acetato de plomo, que reacciona con los azufres de la cisteína formando sulfuro de plomo, un compuesto de color negro que se acumula poco a poco oscureciendo el cabello y desapareciendo las canas.
¿El antidopaje del futuro?
Aunque actualmente el análisis más común para determinar si una persona ha consumido algún tipo de droga continúa siendo el de orina, el análisis de muestras de cabello es cada vez más popular. Mientras que en las muestras de orina sólo se pueden detectar rastros de cocaína si ésta ha sido consumida hasta tres días antes de que se realice la prueba, en un mechón de pelo es posible determinar si la persona ha consumido esta droga hasta tres meses atrás. No obstante, en los Estados Unidos existen reservas para el uso de estas pruebas, ya que algunos estudios sugieren que sus resultados son más confiables en el caso de personas de origen africano que en las de origen caucásico. La causa de esta diferencia aún no se determina y la controversia continúa. Los tintes temporales usan pigmentos cuyas moléculas son tan grandes que no pueden penetrar la corteza del pelo y quedan adheridas solamente a la cutícula, donde permanecen hasta que se lava el cabello. Los tintes semipermanentes usan moléculas más pequeñas que pueden cruzar la cutícula y llegar libremente hasta la corteza del pelo, quedándose ahí sólo algunos días; por movilidad, estas moléculas pueden salir de la corteza del pelo y desaparecer después de varias lavadas. Los tintes permanentes se incorporan al pelo en forma definitiva. En ellos se utilizan dos sustancias incoloras formadas por moléculas pequeñas; una vez que dichas sustancias penetran la corteza del pelo, reaccionan formando una sustancia colorida cuyas moléculas son suficientemente grandes como para quedar atrapadas en forma permanente. Aunque no se ha encontrado una relación directa entre el uso frecuente de tintes y productos de belleza con daños severos en el pelo o su caída, es importante revisar la reacción de nuestro organismo a los productos que se deseen aplicar. Cada persona reacciona de manera diferente; por eso en las etiquetas se recomienda observar la reacción del organismo y si ésta es adversa desechar el producto aunque se haya probado que es inocuo, pues siempre existe la posibilidad de que en algunas personas se presenten reacciones alérgicas o de otro tipo. Si la química nos permite mejorar nuestra imagen podemos probarlo, pero siempre con la información en la mano.
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