Bienvenidos a un nuevo curso de Bioquímica.
Un nuevo semestre implica nuevos retos y nuevos conocimientos.
Ante todo les recomiendo para efectos de trabajo en el blog y comunicación con el profesor, tener activa y revisar con frecuencia su cuenta de correo electrónico de la Universidad
Este semestre el curso tendrá el horario de 6 a 8:30 los dias lunes en la mañana y el laboratorio será los jueves en la tarde de 2 a 4 un grupo y de 4 a 6 el otro en el laboratorio de química (tercer piso del bloque de laboratorios) . Eso implica que los estudiantes ven teoría juntos pero se dividen en dos grupos de aproximadamente 20 estudiantes cada uno para efectos de las prácticas, internamente en cada grupo se forman subgrupos de 4 estudiantes para efectos del trabajo de laboratorio y de presentación de preinformes e informes.
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 "Archivos del Curso de Bioquímica", al margen derecho 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 registrarlos el sistema, 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, 29 de diciembre de 2010
miércoles, 12 de mayo de 2010
Ultimo tema del semestre a/2010
BIOTECNOLOGIA
La biotecnología consiste simplemente en la utilización de microorganismos así como de células vegetales y animales para producir materiales tales como alimentos, medicamentos y productos químicos útiles a la humanidad.
En el momento que los primeros hombres se dieron cuenta de que podían cultivar sus propias plantas y criar a sus propios animales, ellos aprendieron a usar la biotecnología. El descubrimiento de que el jugo de fruta fermentado se convierte en vino, o que la leche puede convertirse en queso o yogurt, o que la cerveza puede ser hecha fermentando soluciones de malta y lúpulo fue el comienzo del estudio de la biotecnología.
En la antigüedad el hombre descubrió, casi por casualidad, cómo utilizar los procesos biológicos que ocurren permanentemente con las células vivas. Aunque no entendían los procesos, podían observar los resultados.
Los científicos actualmente comprenden qué son muchos de estos procesos biológicos y cómo ocurren, lo que les ha permitido desarrollar nuevas técnicas a fin de modificar o copiar algunos de dichos procesos naturales para poder así lograr una variedad mucho más amplia de productos. Algunos, como el queso, son los mismos que se obtenían utilizando la biotecnología tradicional, pero los nuevos métodos son más rápidos, menos costosos y más confiables. Otros, como algunos de los nuevos productos farmacéuticos, ni siquiera se podrían hacer por medio de los métodos más antiguos.
Cuando se habla de biotecnología algunos piensan en el mejoramiento del ganado, otros sueñan con ilimitados recursos terapéuticos para los humanos. Y hay quienes piensan en la posibilidad de cultivos más nutritivos y con una resistencia natural a las pestes que alimenten a una población en crecimiento. Todo esto es posible. Las promesas de la biotecnología agrícola residen en aumentar la productividad y reducir costos, generar innovaciones y mejoras en los alimentos y conducir a prácticas agrícolas más "ecológicas"; contribuir, en suma, a la agricultura sustentable, que utiliza los recursos con respeto al medio ambiente y sin hipotecar a las generaciones futuras.Las plantas que hoy cultivamos son, en muchos casos, radicalmente distintas de sus antepasados silvestres, ya que el hombre ha modificado y seleccionado sus propiedades a la largo de más de diez mil años en función de sus necesidades. Las variedades que utiliza el agricultor en la actualidad han sido generadas, en su mayor parte, por ingenieros agrónomos, en centros públicos o privados dedicados a la producción de nuevas variedades por los métodos convencionales. Esta tecnología se basa en la repetición de varios procesos de hibridación y selección de las plantas. La hibridación de dos variedades o especies de plantas combina miles de genes en un proceso al azar, y son necesarias repeticiones sucesivas de selección e hibridación para obtener una nueva variedad que incorpore todas las características (genes) deseadas y que evite, en la medida de lo posible, la incorporación de los genes no deseados.
Este proceso de generación de nuevas variedades ha sido muy útil y ha dado lugar a la generación de nuevas variedades que se cultivan hoy en día."Ahora y en un futuro cercano, los alimentos derivados de la biotecnología proveen mejoras de calidad que, además, incluyen mejor sabor y son más sanos. Las particularidades agronómicas que le fueron insertadas crean valor. El hecho más notable es que las plantas incrementan la producción y reducen la necesidad de otros agregados como pesticidas y herbicidas químicos. La soja, el maíz y el algodón son algunos de nuestros actuales productos enmarcados en los programas de biotecnología que, además de generar mayores rindes, implican menores costos de inversión gracias al control de pestes y malezas. Existen tres ventajas fundamentales respecto de las técnicas convencionales de mejora genética basadas en la hibridación.
Primero, los genes que se van a incorporar pueden ser de cualquier procedencia.Segundo, en la planta mejorada genéticamente se puede introducir un único gen nuevo con lo que se preservan en su descendencia el resto de los genes de la planta original.
Tercero, este proceso de modificación se realiza en mucho menos tiempo. Podemos así modificar propiedades de las plantas de manera más amplia, precisa y rápida que mediante las técnicas clásicas basadas en la hibridación y selección.Los genes que se introducen en una planta transgénica pueden proceder de cualquier ser vivo, del que se copian mediante técnicas de biología molecular. Su origen puede ser una planta relacionada u organismos tan distantes como bacterias o animales. También es posible construir genes sintéticos en el laboratorio e introducirlos en plantas transgénicas. Es muy importante conocer la función de los genes para poderlos utilizar en el diseño de una nueva planta transgénica, y por ello, su uso se utiliza a los genes de función conocida. En la actualidad, proyectos de investigación de la secuencia del genoma de diversos organismos, como el proyecto del genoma humano, están contribuyendo a la identificación de nuevos genes y al conocimiento de su función.Actualmente, existen distintas técnicas de modificación genética en los cultivos. A modo de ejemplo pueden citarse:
Caracteres de Protección· Resistencia a Insectos · Tolerancia a Herbicidas · Resistencia a Hongos · Resistencia a Virus · Resistencia a Bacterias · Resistencia a Nematodes Caracteres de Calidad· Demora de la maduración · Aceites modificados · Alto contenido de sólidos
¿Qué es la Biotecnología?
A nivel básico la biotecnología se puede definir como una técnica que utiliza células vivas, cultivo de tejidos o moléculas derivadas de un organismo como las enzimas para obtener o modificar un producto, mejorar una planta o animal o desarrollar un microorganismo para utilizarlo con un propósito específico.
Según esta definición, la fabricación, entre otros, de pan y cerveza que se basa en el empleo de células de levadura es un proceso biotecnológico.
La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades. La biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los años 50 con el descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura de la molécula de ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la información genética (la herencia) en todos los seres vivos.
En contra de lo que pueda parecer, la Biotecnología no es un campo nuevo de actividad empresarial, su desarrollo puede remontarse a varios miles de años atrás cuando el hombre aprendió a producir pan y otros productos como el queso, la cerveza y el vino.
El hombre lleva varios miles de años modificando los vegetales que utiliza como alimento. Por ejemplo, las repollitos de Bruselas, la coliflor y el brócoli son variedades artificiales de la misma planta (aunque no lo parezcan). Lo mismo se puede decir de las decenas de variedades de manzanas, maíz, papas, trigo, entre otros. Los antecedentes salvajes de muchas de estas plantas, cuando existen, son tan poco parecidas que no serían reconocidos como tales por alguien que no fuera experto.
En cuanto a la "mezcla de especies", el triticale, un híbrido de trigo y centeno, lleva décadas prosperando en terrenos de mala calidad (útiles para centeno, pero no para trigo), pero con algunas buenas propiedades del trigo, lo que lo hace mucho más valioso para alimentación humana.
Sin embargo, la ingeniería genética permite ahora llevar a cabo, en pocos años y de forma controlada, lo que antes podía costar décadas o siglos, o conseguir efectos que sólo estaban en los sueños de los agricultores, pero que eran imposibles con las viejas técnicas de cruce y selección.
La ingeniería genética se utilizó inicialmente (por su alto coste) para producir sustancias de usos farmacéutico, como la insulina, modificando genéticamente microorganismos. Con los posteriores desarrollos, se obtuvieron también enzimas para uso industrial, como la quimosina recombinante, utilizada, al igual que la obtenida de estómagos de terneros jóvenes (su fuente original, el "cuajo"), para elaborar el queso. Posteriormente se han obtenido vegetales (y animales) modificados genéticamente para mejorar sus propiedades.Los productos de la biotecnología están alrededor nuestro. El yogurt, la cerveza, el vino y el queso de nuestra heladera son productos de la biotecnología. Los pickles, el pan, y el vinagre de nuestra cocina también lo son.Cientos de años atrás, la gente fue descubriendo, casi por accidente, cómo hacer uso de los procesos biológicos que ocurren dentro de las células vivientes. Sin entender los procesos, podían ver los resultados. Descubrieron, por ejemplo, que ciertos microorganismos, como las bacterias y los hongos podían producir vinagre, cerveza o vino cuando crecían en grandes tinas. Estos procesos fueron llamados fermentación. A través de prueba y error, aprendieron el control de estos procesos y a producir grandes cantidades de un amplio rango de productos.
Los científicos actualmente comprenden muchos de estos procesos biológicos y cómo estos ocurren. Esto les ha permitido desarrollar nuevas técnicas para alterar o copiar algunos de estos procesos naturales y por lo tanto lograr una amplia variedad de productos. Algunos, como el queso, son los mismos productos hechos utilizando la biotecnología tradicional, pero con los nuevos métodos son más rápidos, económicos y más confiables. Otros, como algunos de los nuevos productos farmacéuticos no pueden ser fabricados con los métodos antiguos.
Muchas definiciones de biotecnología han sido discutidas a lo largo de estos años. Algunas de las que se han mantenido a través de los años son:"Biotecnología significa la aplicación de principios científicos y de ingeniería para el proceso de materiales a través de agentes biológicos para obtener bienes y servicios. Estos principios cubren una amplia variedad de disciplinas pero se basa principalmente en microbiología, bioquímica, genética e ingeniería genética". OECD 1982, "Biotecnología, Perspectivas y Tendencias Internacionales"."Biotecnología significa la aplicación de la ciencia y de la ingeniería con el uso directo o indirecto de organismos vivos o partes o productos de organismos vivos en su forma natural o modificada". Canadian Environmental Protection Act, 1985.
¿Cuáles son los beneficios de la Biotecnología?
La biotecnología ofrece los medios para producir alimentos de mejor calidad, en forma más eficiente y segura para la salud y el medio ambiente. Desde el punto de vista productivo, el uso de estas nuevas tecnologías, permite aumentar la competitividad de países agroexportadores como la Argentina, aumentando los rendimientos, disminuyendo los costos y aumentando la seguridad de la cosecha. Una de las promesas de la biotecnología es generar innovaciones y mejoras en los alimentos conduciendo a prácticas agrícolas más ecológicas, contribuyendo a una agricultura sustentable, que utiliza con respeto los recursos del medio ambiente y sin hipotecar generaciones futuras.
¿Cómo se diferencia la Biotecnología de las Técnicas tradicionales de cruzamiento?
La biotecnología es un método científico de mejoramiento de las cosechas. Durante siglos, los agricultores, panaderos, vinicultores, cerveceros, productores de quesos, etc., han producido híbridos (es decir, mezclado los genes) de diferentes plantas, intentando producir más y mejores alimentos. Mediante la utilización de métodos científicos avanzados, la biotecnología moderna, representa una mejora eficiente de esta práctica de larga data.Las técnicas tradicionales de hibridación mezclaron durante varios años miles y miles de genes y muchas generaciones de plantas con el fin de obtener una característica deseada. La biotecnología acelera este largo proceso permitiendo a los científicos tomar solamente los genes deseados de una planta, logrando de ese modo los resultados deseados en tan sólo una generación.
La biotecnología es una herramienta más segura y eficiente para el mejoramiento de especies respecto de las técnicas tradicionales, puesto que elimina gran parte del azar presente en el mejoramiento tradicional. Por otro lado, la biotecnología moderna es una nueva tecnología, en la medida que puede modificar los atributos de los organismos vivientes mediante la introducción de material genético que ha sido trabajado "in vitro" (fuera del organismo).
¿Qué es la ingeniería Genética?
Una vez que los científicos entendieron el código del ADN, comenzaron a buscar formas de cambiar las instrucciones en los genes y de aislarlos para entender su funcionamiento, o introducir cambios que lograran que las células produjeran más o mejores compuestos químicos necesarios, o llevaran a cabo procesos útiles, o dieran a un organismo características deseables. El resultado fue la moderna ingeniería genética la ciencia de manipular y transferir "instrucciones químicas" de un organismo a otro.Una de las metas primarias de la biotecnología moderna es hacer que una célula viviente actúe de una forma útil y específica de una forma predecible y controlable. La tarea de estas células puede ser fermentar el azúcar para hacer alcohol, o producir una sustancia que logre obtener flores rojas, u obtener un compuesto que permita luchar contra una infección.Cómo una célula viva desarrollará estas tareas está determinado por su estructura genética – las instrucciones contenidas en una colección de mensajes químicos que denominamos "genes". Estos genes son heredados de una generación en otra, por lo tanto la descendencia hereda un rango de atributos individuales de sus padres. Los científicos ahora comprenden el sistema de códigos químicos subyacentes en estos genes, que están basados en una sustancia denominada ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Un gen es, en realidad, un segmento de este ADN y su mensaje está codificado en su estructura molecularMuchas veces se identifica una característica deseable para una planta en algún otro organismo o en otro vegetal con el cual no puede cruzarse sexualmente. Esta característica no puede ser introducida por métodos de mejoramiento tradicionales. En este caso, la ingeniería genética permite identificar el gen que otorga la característica deseada, cortarlo e introducirlo en el genoma de la planta".
¿Qué es un Genoma?
Los genes son las instrucciones que le proveen a los organismos sus características particulares. Dichas instrucciones son almacenadas en cada célula de cada organismo vivo en una molécula con aspecto de cordón alargado y cuyo nombre es ADN. El conjunto total de instrucciones es lo que se denomina genoma. Todos los organismos tienen genomas de dimensiones variadas; por ejemplo el genoma humano tiene una cantidad estimada de 100.000 genes. Los nematodos (gusanos en su mayoría parásitos) tienen aproximadamente 19.000 genes, Arabidopsis (una planta) unos 40000 y Escherichia coli (una bacteria encontrada en el tracto digestivo del hombre) tiene algo más de 4000.
El conocimiento sobre los genomas permitirá la identificación un gran número de genes individuales y la comprensión de sus propiedades específicas. La técnica de ingeniería genética permite que esos genes funcionales sean integrados al genoma de otro organismo.
¿Es necesaria la Biotecnología para alimentar al mundo?
Sí, porque puede y debe ayudar a cultivar más en medios ambientes que ya no pueden sostener una mayor carga de producción. Se dice que hoy en día hay suficiente alimento pero, sin embargo, todavía un octavo de la población mundial (2.000 millones de seres humanos) vive crónicamente desnutrida.
El escenario de los próximos 20 años será sumamente complicado: la demografía pronostica para este período la duplicación de la actual población mundial, lo que supone que para mantener constante la producción de alimentos, ésta no debería duplicarse sino "triplicarse" mientras la tierra cultivable, su capacidad de producción y los recursos hídricos están ya en el límite; es decir que las actuales prácticas agrícolas sólo están contribuyendo a destruir la fertilidad de los suelos. Es por eso que, en los últimos años, el fenómeno de la desertificación se convirtió en uno de los temas centrales de las agendas gubernamentales.
La biotecnología puede y debe jugar un rol importante en el desarrollo de nuevos productos agrícolas, pero otros factores, incluyendo tecnologías tradicionales de reproducción y el mejoramiento de las infraestructuras agrícolo-ganaderas no serán menos importantes.Una vez más, Norman Borlaug, el padre de la Revolución Verde y Premio Nóbel de la Paz, lo explica de este modo: "Cada año, 90 millones de personas se suman a la demanda de alimentos del planeta. Para hacer frente a estos requerimientos, necesitamos rápidamente aplicar la mayor tecnología posible a la agricultura. Y la biotecnología resulta la menos ofensiva. A diferencia de la naturaleza, es tremendamente rápida y precisa en la incorporación de genes que interesan para el mejoramiento de los cultivos. No estoy interesado en distribuir equitativamente el hambre. A pesar de las reservas existentes, según la FAO hay 800 millones de personas en el planeta que no reciben el alimento suficiente. La resolución de esta situación debe ser prioritaria".
La biotecnología consiste simplemente en la utilización de microorganismos así como de células vegetales y animales para producir materiales tales como alimentos, medicamentos y productos químicos útiles a la humanidad.
En el momento que los primeros hombres se dieron cuenta de que podían cultivar sus propias plantas y criar a sus propios animales, ellos aprendieron a usar la biotecnología. El descubrimiento de que el jugo de fruta fermentado se convierte en vino, o que la leche puede convertirse en queso o yogurt, o que la cerveza puede ser hecha fermentando soluciones de malta y lúpulo fue el comienzo del estudio de la biotecnología.
En la antigüedad el hombre descubrió, casi por casualidad, cómo utilizar los procesos biológicos que ocurren permanentemente con las células vivas. Aunque no entendían los procesos, podían observar los resultados.
Los científicos actualmente comprenden qué son muchos de estos procesos biológicos y cómo ocurren, lo que les ha permitido desarrollar nuevas técnicas a fin de modificar o copiar algunos de dichos procesos naturales para poder así lograr una variedad mucho más amplia de productos. Algunos, como el queso, son los mismos que se obtenían utilizando la biotecnología tradicional, pero los nuevos métodos son más rápidos, menos costosos y más confiables. Otros, como algunos de los nuevos productos farmacéuticos, ni siquiera se podrían hacer por medio de los métodos más antiguos.
Cuando se habla de biotecnología algunos piensan en el mejoramiento del ganado, otros sueñan con ilimitados recursos terapéuticos para los humanos. Y hay quienes piensan en la posibilidad de cultivos más nutritivos y con una resistencia natural a las pestes que alimenten a una población en crecimiento. Todo esto es posible. Las promesas de la biotecnología agrícola residen en aumentar la productividad y reducir costos, generar innovaciones y mejoras en los alimentos y conducir a prácticas agrícolas más "ecológicas"; contribuir, en suma, a la agricultura sustentable, que utiliza los recursos con respeto al medio ambiente y sin hipotecar a las generaciones futuras.Las plantas que hoy cultivamos son, en muchos casos, radicalmente distintas de sus antepasados silvestres, ya que el hombre ha modificado y seleccionado sus propiedades a la largo de más de diez mil años en función de sus necesidades. Las variedades que utiliza el agricultor en la actualidad han sido generadas, en su mayor parte, por ingenieros agrónomos, en centros públicos o privados dedicados a la producción de nuevas variedades por los métodos convencionales. Esta tecnología se basa en la repetición de varios procesos de hibridación y selección de las plantas. La hibridación de dos variedades o especies de plantas combina miles de genes en un proceso al azar, y son necesarias repeticiones sucesivas de selección e hibridación para obtener una nueva variedad que incorpore todas las características (genes) deseadas y que evite, en la medida de lo posible, la incorporación de los genes no deseados.
Este proceso de generación de nuevas variedades ha sido muy útil y ha dado lugar a la generación de nuevas variedades que se cultivan hoy en día."Ahora y en un futuro cercano, los alimentos derivados de la biotecnología proveen mejoras de calidad que, además, incluyen mejor sabor y son más sanos. Las particularidades agronómicas que le fueron insertadas crean valor. El hecho más notable es que las plantas incrementan la producción y reducen la necesidad de otros agregados como pesticidas y herbicidas químicos. La soja, el maíz y el algodón son algunos de nuestros actuales productos enmarcados en los programas de biotecnología que, además de generar mayores rindes, implican menores costos de inversión gracias al control de pestes y malezas. Existen tres ventajas fundamentales respecto de las técnicas convencionales de mejora genética basadas en la hibridación.
Primero, los genes que se van a incorporar pueden ser de cualquier procedencia.Segundo, en la planta mejorada genéticamente se puede introducir un único gen nuevo con lo que se preservan en su descendencia el resto de los genes de la planta original.
Tercero, este proceso de modificación se realiza en mucho menos tiempo. Podemos así modificar propiedades de las plantas de manera más amplia, precisa y rápida que mediante las técnicas clásicas basadas en la hibridación y selección.Los genes que se introducen en una planta transgénica pueden proceder de cualquier ser vivo, del que se copian mediante técnicas de biología molecular. Su origen puede ser una planta relacionada u organismos tan distantes como bacterias o animales. También es posible construir genes sintéticos en el laboratorio e introducirlos en plantas transgénicas. Es muy importante conocer la función de los genes para poderlos utilizar en el diseño de una nueva planta transgénica, y por ello, su uso se utiliza a los genes de función conocida. En la actualidad, proyectos de investigación de la secuencia del genoma de diversos organismos, como el proyecto del genoma humano, están contribuyendo a la identificación de nuevos genes y al conocimiento de su función.Actualmente, existen distintas técnicas de modificación genética en los cultivos. A modo de ejemplo pueden citarse:
Caracteres de Protección· Resistencia a Insectos · Tolerancia a Herbicidas · Resistencia a Hongos · Resistencia a Virus · Resistencia a Bacterias · Resistencia a Nematodes Caracteres de Calidad· Demora de la maduración · Aceites modificados · Alto contenido de sólidos
¿Qué es la Biotecnología?
A nivel básico la biotecnología se puede definir como una técnica que utiliza células vivas, cultivo de tejidos o moléculas derivadas de un organismo como las enzimas para obtener o modificar un producto, mejorar una planta o animal o desarrollar un microorganismo para utilizarlo con un propósito específico.
Según esta definición, la fabricación, entre otros, de pan y cerveza que se basa en el empleo de células de levadura es un proceso biotecnológico.
La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades. La biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los años 50 con el descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura de la molécula de ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la información genética (la herencia) en todos los seres vivos.
En contra de lo que pueda parecer, la Biotecnología no es un campo nuevo de actividad empresarial, su desarrollo puede remontarse a varios miles de años atrás cuando el hombre aprendió a producir pan y otros productos como el queso, la cerveza y el vino.
El hombre lleva varios miles de años modificando los vegetales que utiliza como alimento. Por ejemplo, las repollitos de Bruselas, la coliflor y el brócoli son variedades artificiales de la misma planta (aunque no lo parezcan). Lo mismo se puede decir de las decenas de variedades de manzanas, maíz, papas, trigo, entre otros. Los antecedentes salvajes de muchas de estas plantas, cuando existen, son tan poco parecidas que no serían reconocidos como tales por alguien que no fuera experto.
En cuanto a la "mezcla de especies", el triticale, un híbrido de trigo y centeno, lleva décadas prosperando en terrenos de mala calidad (útiles para centeno, pero no para trigo), pero con algunas buenas propiedades del trigo, lo que lo hace mucho más valioso para alimentación humana.
Sin embargo, la ingeniería genética permite ahora llevar a cabo, en pocos años y de forma controlada, lo que antes podía costar décadas o siglos, o conseguir efectos que sólo estaban en los sueños de los agricultores, pero que eran imposibles con las viejas técnicas de cruce y selección.
La ingeniería genética se utilizó inicialmente (por su alto coste) para producir sustancias de usos farmacéutico, como la insulina, modificando genéticamente microorganismos. Con los posteriores desarrollos, se obtuvieron también enzimas para uso industrial, como la quimosina recombinante, utilizada, al igual que la obtenida de estómagos de terneros jóvenes (su fuente original, el "cuajo"), para elaborar el queso. Posteriormente se han obtenido vegetales (y animales) modificados genéticamente para mejorar sus propiedades.Los productos de la biotecnología están alrededor nuestro. El yogurt, la cerveza, el vino y el queso de nuestra heladera son productos de la biotecnología. Los pickles, el pan, y el vinagre de nuestra cocina también lo son.Cientos de años atrás, la gente fue descubriendo, casi por accidente, cómo hacer uso de los procesos biológicos que ocurren dentro de las células vivientes. Sin entender los procesos, podían ver los resultados. Descubrieron, por ejemplo, que ciertos microorganismos, como las bacterias y los hongos podían producir vinagre, cerveza o vino cuando crecían en grandes tinas. Estos procesos fueron llamados fermentación. A través de prueba y error, aprendieron el control de estos procesos y a producir grandes cantidades de un amplio rango de productos.
Los científicos actualmente comprenden muchos de estos procesos biológicos y cómo estos ocurren. Esto les ha permitido desarrollar nuevas técnicas para alterar o copiar algunos de estos procesos naturales y por lo tanto lograr una amplia variedad de productos. Algunos, como el queso, son los mismos productos hechos utilizando la biotecnología tradicional, pero con los nuevos métodos son más rápidos, económicos y más confiables. Otros, como algunos de los nuevos productos farmacéuticos no pueden ser fabricados con los métodos antiguos.
Muchas definiciones de biotecnología han sido discutidas a lo largo de estos años. Algunas de las que se han mantenido a través de los años son:"Biotecnología significa la aplicación de principios científicos y de ingeniería para el proceso de materiales a través de agentes biológicos para obtener bienes y servicios. Estos principios cubren una amplia variedad de disciplinas pero se basa principalmente en microbiología, bioquímica, genética e ingeniería genética". OECD 1982, "Biotecnología, Perspectivas y Tendencias Internacionales"."Biotecnología significa la aplicación de la ciencia y de la ingeniería con el uso directo o indirecto de organismos vivos o partes o productos de organismos vivos en su forma natural o modificada". Canadian Environmental Protection Act, 1985.
¿Cuáles son los beneficios de la Biotecnología?
La biotecnología ofrece los medios para producir alimentos de mejor calidad, en forma más eficiente y segura para la salud y el medio ambiente. Desde el punto de vista productivo, el uso de estas nuevas tecnologías, permite aumentar la competitividad de países agroexportadores como la Argentina, aumentando los rendimientos, disminuyendo los costos y aumentando la seguridad de la cosecha. Una de las promesas de la biotecnología es generar innovaciones y mejoras en los alimentos conduciendo a prácticas agrícolas más ecológicas, contribuyendo a una agricultura sustentable, que utiliza con respeto los recursos del medio ambiente y sin hipotecar generaciones futuras.
¿Cómo se diferencia la Biotecnología de las Técnicas tradicionales de cruzamiento?
La biotecnología es un método científico de mejoramiento de las cosechas. Durante siglos, los agricultores, panaderos, vinicultores, cerveceros, productores de quesos, etc., han producido híbridos (es decir, mezclado los genes) de diferentes plantas, intentando producir más y mejores alimentos. Mediante la utilización de métodos científicos avanzados, la biotecnología moderna, representa una mejora eficiente de esta práctica de larga data.Las técnicas tradicionales de hibridación mezclaron durante varios años miles y miles de genes y muchas generaciones de plantas con el fin de obtener una característica deseada. La biotecnología acelera este largo proceso permitiendo a los científicos tomar solamente los genes deseados de una planta, logrando de ese modo los resultados deseados en tan sólo una generación.
La biotecnología es una herramienta más segura y eficiente para el mejoramiento de especies respecto de las técnicas tradicionales, puesto que elimina gran parte del azar presente en el mejoramiento tradicional. Por otro lado, la biotecnología moderna es una nueva tecnología, en la medida que puede modificar los atributos de los organismos vivientes mediante la introducción de material genético que ha sido trabajado "in vitro" (fuera del organismo).
¿Qué es la ingeniería Genética?
Una vez que los científicos entendieron el código del ADN, comenzaron a buscar formas de cambiar las instrucciones en los genes y de aislarlos para entender su funcionamiento, o introducir cambios que lograran que las células produjeran más o mejores compuestos químicos necesarios, o llevaran a cabo procesos útiles, o dieran a un organismo características deseables. El resultado fue la moderna ingeniería genética la ciencia de manipular y transferir "instrucciones químicas" de un organismo a otro.Una de las metas primarias de la biotecnología moderna es hacer que una célula viviente actúe de una forma útil y específica de una forma predecible y controlable. La tarea de estas células puede ser fermentar el azúcar para hacer alcohol, o producir una sustancia que logre obtener flores rojas, u obtener un compuesto que permita luchar contra una infección.Cómo una célula viva desarrollará estas tareas está determinado por su estructura genética – las instrucciones contenidas en una colección de mensajes químicos que denominamos "genes". Estos genes son heredados de una generación en otra, por lo tanto la descendencia hereda un rango de atributos individuales de sus padres. Los científicos ahora comprenden el sistema de códigos químicos subyacentes en estos genes, que están basados en una sustancia denominada ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Un gen es, en realidad, un segmento de este ADN y su mensaje está codificado en su estructura molecularMuchas veces se identifica una característica deseable para una planta en algún otro organismo o en otro vegetal con el cual no puede cruzarse sexualmente. Esta característica no puede ser introducida por métodos de mejoramiento tradicionales. En este caso, la ingeniería genética permite identificar el gen que otorga la característica deseada, cortarlo e introducirlo en el genoma de la planta".
¿Qué es un Genoma?
Los genes son las instrucciones que le proveen a los organismos sus características particulares. Dichas instrucciones son almacenadas en cada célula de cada organismo vivo en una molécula con aspecto de cordón alargado y cuyo nombre es ADN. El conjunto total de instrucciones es lo que se denomina genoma. Todos los organismos tienen genomas de dimensiones variadas; por ejemplo el genoma humano tiene una cantidad estimada de 100.000 genes. Los nematodos (gusanos en su mayoría parásitos) tienen aproximadamente 19.000 genes, Arabidopsis (una planta) unos 40000 y Escherichia coli (una bacteria encontrada en el tracto digestivo del hombre) tiene algo más de 4000.
El conocimiento sobre los genomas permitirá la identificación un gran número de genes individuales y la comprensión de sus propiedades específicas. La técnica de ingeniería genética permite que esos genes funcionales sean integrados al genoma de otro organismo.
¿Es necesaria la Biotecnología para alimentar al mundo?
Sí, porque puede y debe ayudar a cultivar más en medios ambientes que ya no pueden sostener una mayor carga de producción. Se dice que hoy en día hay suficiente alimento pero, sin embargo, todavía un octavo de la población mundial (2.000 millones de seres humanos) vive crónicamente desnutrida.
El escenario de los próximos 20 años será sumamente complicado: la demografía pronostica para este período la duplicación de la actual población mundial, lo que supone que para mantener constante la producción de alimentos, ésta no debería duplicarse sino "triplicarse" mientras la tierra cultivable, su capacidad de producción y los recursos hídricos están ya en el límite; es decir que las actuales prácticas agrícolas sólo están contribuyendo a destruir la fertilidad de los suelos. Es por eso que, en los últimos años, el fenómeno de la desertificación se convirtió en uno de los temas centrales de las agendas gubernamentales.
La biotecnología puede y debe jugar un rol importante en el desarrollo de nuevos productos agrícolas, pero otros factores, incluyendo tecnologías tradicionales de reproducción y el mejoramiento de las infraestructuras agrícolo-ganaderas no serán menos importantes.Una vez más, Norman Borlaug, el padre de la Revolución Verde y Premio Nóbel de la Paz, lo explica de este modo: "Cada año, 90 millones de personas se suman a la demanda de alimentos del planeta. Para hacer frente a estos requerimientos, necesitamos rápidamente aplicar la mayor tecnología posible a la agricultura. Y la biotecnología resulta la menos ofensiva. A diferencia de la naturaleza, es tremendamente rápida y precisa en la incorporación de genes que interesan para el mejoramiento de los cultivos. No estoy interesado en distribuir equitativamente el hambre. A pesar de las reservas existentes, según la FAO hay 800 millones de personas en el planeta que no reciben el alimento suficiente. La resolución de esta situación debe ser prioritaria".
miércoles, 28 de abril de 2010
tema para el 5 de mayo
La respiración celular
INTRODUCCIÓN
La respiración celular constituye el proceso más importante dentro de la célula, el cual abordaremos en pequeña medida pero de manera significativa.
Hablar de respiración celular es referirnos a un proceso bioquímico del cual nos ramificaremos a dos tipos de respiración celular: aeróbica y anaeróbica.
En este proceso interfieren factores químicos capaces de ser procesados dentro de las células, y que en gran medida constituyen las bases para que la respiración celular se lleve a cabo.
RESPIRACIÓN CELULAR
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la mayoría de las células. También es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales se obtiene energía a partir de la degradación de sustancias orgánicas, como los azúcares y los ácidos principalmente.
Comprende dos fases:
* PRIMERA FASE:
Se oxida la glucosa (azúcar) y no depende del oxígeno, por lo que recibe el nombre de respiración anaeróbica y glucolisis, reacción que se lleva a cabo en el citoplasma de la celula.
* SEGUNDA FASE:
Se realiza con la intervención del oxígeno y recibe el nombre de respiración aeróbica o el ciclo de krebs y se realiza en estructurasespeciales de las células llamadas mitocondrias.
Tanto que es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en el cual la energía contenida en distintas biomoléculas, como los glúcidos (azúcares, carbohidratos), es liberado de manera controlada.
IMPORTANCIA:
- Crecimiento
- Transporte activo de sustancias energéticas
- Movimiento, ciclosis
- Regeneración de células
- Síntesis de proteínas
- División de células
TIPOS DE RESPIRACIÓN CELULAR
RESPIRACIÓN ANAERÓBICA:
La respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de azúcares y otros compuestos. Lo realizan exclusivamente algunos grupos de bacterias.
En la respiración anaeróbica no se usa oxígeno sino para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato.No hay que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, aunque estos dos tipos de metabolismo tienen en común el no ser dependiente del oxigeno.
Todos los posibles aceptores en la respiración anaeróbica tienen un potencial de reducción menor que el O2, por lo que se genera menor energía en el proceso.
ETAPAS:
* Glucólisis
* Fermentación
GLUCÓLISIS .- También denominado glicólisis, es la secuencia metabólica en la que se oxida en la glucólisis, cuando hay ausencia de oxígeno, la glucólisis es la única vía que produce ATP en los animales.
Está presente en todas las formas de vías actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas en donde ocurre el citoplasma.
Por lo tanto es una secuencia compleja de reacciones que se efectuan en el citosol de una celula mediante las cuales una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de acido piruvico. De manera que la glucolisis consta de dos pasos principales:
*Activacion de la glucosa.
* Producción de energía.
INTRODUCCIÓN
La respiración celular constituye el proceso más importante dentro de la célula, el cual abordaremos en pequeña medida pero de manera significativa.
Hablar de respiración celular es referirnos a un proceso bioquímico del cual nos ramificaremos a dos tipos de respiración celular: aeróbica y anaeróbica.
En este proceso interfieren factores químicos capaces de ser procesados dentro de las células, y que en gran medida constituyen las bases para que la respiración celular se lleve a cabo.
RESPIRACIÓN CELULAR
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la mayoría de las células. También es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales se obtiene energía a partir de la degradación de sustancias orgánicas, como los azúcares y los ácidos principalmente.
Comprende dos fases:
* PRIMERA FASE:
Se oxida la glucosa (azúcar) y no depende del oxígeno, por lo que recibe el nombre de respiración anaeróbica y glucolisis, reacción que se lleva a cabo en el citoplasma de la celula.
* SEGUNDA FASE:
Se realiza con la intervención del oxígeno y recibe el nombre de respiración aeróbica o el ciclo de krebs y se realiza en estructurasespeciales de las células llamadas mitocondrias.
Tanto que es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en el cual la energía contenida en distintas biomoléculas, como los glúcidos (azúcares, carbohidratos), es liberado de manera controlada.
IMPORTANCIA:
- Crecimiento
- Transporte activo de sustancias energéticas
- Movimiento, ciclosis
- Regeneración de células
- Síntesis de proteínas
- División de células
TIPOS DE RESPIRACIÓN CELULAR
RESPIRACIÓN ANAERÓBICA:
La respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de azúcares y otros compuestos. Lo realizan exclusivamente algunos grupos de bacterias.
En la respiración anaeróbica no se usa oxígeno sino para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato.No hay que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, aunque estos dos tipos de metabolismo tienen en común el no ser dependiente del oxigeno.
Todos los posibles aceptores en la respiración anaeróbica tienen un potencial de reducción menor que el O2, por lo que se genera menor energía en el proceso.
ETAPAS:
* Glucólisis
* Fermentación
GLUCÓLISIS .- También denominado glicólisis, es la secuencia metabólica en la que se oxida en la glucólisis, cuando hay ausencia de oxígeno, la glucólisis es la única vía que produce ATP en los animales.
Está presente en todas las formas de vías actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas en donde ocurre el citoplasma.
Por lo tanto es una secuencia compleja de reacciones que se efectuan en el citosol de una celula mediante las cuales una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de acido piruvico. De manera que la glucolisis consta de dos pasos principales:
*Activacion de la glucosa.
* Producción de energía.
martes, 20 de abril de 2010
Tema para el 28 de abril
Telaraña en la leche de cabra
En el MIT se ha llevado a cabo una investigación a cargo de Gareth H. McKinley, profesor de ingeniería mecánica, acerca de la producción del hilo de seda de la araña con la esperanza de reproducir el proceso artificialmente, según revela la revista científica The Journal of Experimental Biology, de noviembre pasado. La idea subyacente para conocer cómo se produce la seda de la araña no es para armar una continuación de El Hombre Araña, sino para multitud de propósitos. Para tales efectos fue elegida la araña de seda dorada (Nephila clavipes) que es capaz de producir una telaraña tan fuerte que incluso algunos pescadores del Pacífico Sur usan para hacer redes.
El objetivo no es nuevo. Los científicos tratan desde hace varias décadas de imitar las propiedades de esta sustancia natural, un prodigio de flexibilidad y dureza.
Hammond y su equipo del MIT, sin embargo, pretenden hacerlo sin utilizar técnicas de ADN, para garantizar un suministro barato y en grandes cantidades.
En el trabajo de McKinley, los investigadores extrajeron directamente de las glándulas abdominales de las arañas ciertas cantidades de seda, la cual es similar en consistencia al gel, para hacerle diferentes pruebas físicas y químicas. Con un microrreómetro manipularon cantidades diminutas de la seda y estudiaron el comportamiento del material bajo diferentes fuerzas para saber qué tan pegajosas y resistentes eran.
Se observó que la seda se alarga y va secando a medida que sale de las glándulas.
El hilo, al pasar por diferentes estados irreversibles, va de un origen similar a un gel acuoso, hasta convertirse en un material sólido elástico.
La ciencia tras la seda
Se cree que los polímeros de aminoácidos son la clave de la seda de las arañas. Inclusive, algunos plásticos utilizados en la Estación Espacial Internacional, y el Kevlar (Poliparafenileno tereftalamida), están compuestos de polímeros de aminoácidos que pueden ser flexibles o rígidos, solubles al agua o impermeables, y resistentes al calor y a diversos químicos. Estos materiales han sido empleados en la aeronáutica y en la fabricación de ropa tan resistente como chalecos antibalas y equipo para deportes extremos.
La seda de las arañas sería ideal para estas aplicaciones, pero, a diferencia de las ovejas y los gusanos, las arañas son animales solitarios que no pueden criarse en grupo, y su domesticación no es fácil ya que son territoriales y caníbales, de modo que los científicos preferirían encontrar una alternativa artificial a su seda, un material con propiedades similares y, si es posible, mejores.
En estudios previos, se detectó que la seda de araña es un polímero con dos regiones alternantes muy claras. Una región es suave y elástica, la otra forma pequeños y duros cristalitos. Se supone que esta estructura inusual es la responsable de sus extraordinarias propiedades.
Los investigadores del MIT buscan una serie de polímeros sintéticos diferentes y determinar cómo los cambios en sus estructuras químicas afectan a sus propiedades físicas. Este trabajo se realiza en paralelo con otro que se centra en las técnicas de procesamiento que mantendrán estas propiedades inusuales.
De hecho, una compañía llamada Nexia ha conseguido seda de araña a partir de la leche de cabras la cual ha sido alterada genéticamente. Sin embargo, esta solución no resuelve el problema del todo, ya que las técnicas genéticas son caras y además nadie ha averiguado aún cómo lo consigue la naturaleza ni porqué funciona.
En el MIT están intentando entender las relaciones estructura característica, para ello han creado un material equipado con un mecanismo que proporciona dureza, y cotejando si las unidades estructurales producen esta propiedad de la misma manera que lo hacen los aminoácidos de la seda de araña.
Una labor paralela se enfoca en otro aspecto, la suavidad de la seda. Podría poseer también dos regiones distintas, una algo más dura que la otra debido a que las fibras de polímero estarían parcialmente alineadas. Si esto es así, la seda de araña tendría realmente tres fases distintas: dura, suave e intermedia. Ya se está intentando producir materiales con tal estructura para probar la hipótesis.
La tela que todos quieren
La seda de las arañas estudiada por McKinley está compuesta por polímeros de aminoácidos en un 30 a 40%, el resto es agua. Esto significa que las glándulas de esos arácnidos pueden sintetizar proteínas dando lugar a una fibra insoluble, es decir que una solución basada en agua se transforma en un material impermeable al agua.
Un chorro de la seda en forma de gel es secretado, y luego las arañas usan sus patas traseras, junto con el peso de su cuerpo y la gravedad, para estirar la seda formando un hilo muy fino. Las largas moléculas de las proteínas son parecidas a fideos que forman una telaraña muy resistente al irse enredando. Los investigadores sostienen que la sorprendente fuerza de las telarañas se basa en la exquisita forma con la que las arañas atan las fibras de proteínas.
Ahora se intenta reproducir artificialmente, mediante la nanotecnología, lo que las arañas hacen con naturalidad. Según McKinley, con esta solución se pueden generar pequeñas estructuras similares a las que se forman al alargar, enredar y secar la seda, con lo que se podría brindar una mayor resistencia a las telarañas artificiales. De esa manera se podrían sintetizar polímeros para fabricar materiales similares a las telarañas.
Una seda artificial que imite a la natural de las arañas podría servir para diversos propósitos, dado que su manipulación permitiría fabricar ligamentos y tendones artificiales, paracaídas y chalecos antibalas.
En el MIT se ha llevado a cabo una investigación a cargo de Gareth H. McKinley, profesor de ingeniería mecánica, acerca de la producción del hilo de seda de la araña con la esperanza de reproducir el proceso artificialmente, según revela la revista científica The Journal of Experimental Biology, de noviembre pasado. La idea subyacente para conocer cómo se produce la seda de la araña no es para armar una continuación de El Hombre Araña, sino para multitud de propósitos. Para tales efectos fue elegida la araña de seda dorada (Nephila clavipes) que es capaz de producir una telaraña tan fuerte que incluso algunos pescadores del Pacífico Sur usan para hacer redes.
El objetivo no es nuevo. Los científicos tratan desde hace varias décadas de imitar las propiedades de esta sustancia natural, un prodigio de flexibilidad y dureza.
Hammond y su equipo del MIT, sin embargo, pretenden hacerlo sin utilizar técnicas de ADN, para garantizar un suministro barato y en grandes cantidades.
En el trabajo de McKinley, los investigadores extrajeron directamente de las glándulas abdominales de las arañas ciertas cantidades de seda, la cual es similar en consistencia al gel, para hacerle diferentes pruebas físicas y químicas. Con un microrreómetro manipularon cantidades diminutas de la seda y estudiaron el comportamiento del material bajo diferentes fuerzas para saber qué tan pegajosas y resistentes eran.
Se observó que la seda se alarga y va secando a medida que sale de las glándulas.
El hilo, al pasar por diferentes estados irreversibles, va de un origen similar a un gel acuoso, hasta convertirse en un material sólido elástico.
La ciencia tras la seda
Se cree que los polímeros de aminoácidos son la clave de la seda de las arañas. Inclusive, algunos plásticos utilizados en la Estación Espacial Internacional, y el Kevlar (Poliparafenileno tereftalamida), están compuestos de polímeros de aminoácidos que pueden ser flexibles o rígidos, solubles al agua o impermeables, y resistentes al calor y a diversos químicos. Estos materiales han sido empleados en la aeronáutica y en la fabricación de ropa tan resistente como chalecos antibalas y equipo para deportes extremos.
La seda de las arañas sería ideal para estas aplicaciones, pero, a diferencia de las ovejas y los gusanos, las arañas son animales solitarios que no pueden criarse en grupo, y su domesticación no es fácil ya que son territoriales y caníbales, de modo que los científicos preferirían encontrar una alternativa artificial a su seda, un material con propiedades similares y, si es posible, mejores.
En estudios previos, se detectó que la seda de araña es un polímero con dos regiones alternantes muy claras. Una región es suave y elástica, la otra forma pequeños y duros cristalitos. Se supone que esta estructura inusual es la responsable de sus extraordinarias propiedades.
Los investigadores del MIT buscan una serie de polímeros sintéticos diferentes y determinar cómo los cambios en sus estructuras químicas afectan a sus propiedades físicas. Este trabajo se realiza en paralelo con otro que se centra en las técnicas de procesamiento que mantendrán estas propiedades inusuales.
De hecho, una compañía llamada Nexia ha conseguido seda de araña a partir de la leche de cabras la cual ha sido alterada genéticamente. Sin embargo, esta solución no resuelve el problema del todo, ya que las técnicas genéticas son caras y además nadie ha averiguado aún cómo lo consigue la naturaleza ni porqué funciona.
En el MIT están intentando entender las relaciones estructura característica, para ello han creado un material equipado con un mecanismo que proporciona dureza, y cotejando si las unidades estructurales producen esta propiedad de la misma manera que lo hacen los aminoácidos de la seda de araña.
Una labor paralela se enfoca en otro aspecto, la suavidad de la seda. Podría poseer también dos regiones distintas, una algo más dura que la otra debido a que las fibras de polímero estarían parcialmente alineadas. Si esto es así, la seda de araña tendría realmente tres fases distintas: dura, suave e intermedia. Ya se está intentando producir materiales con tal estructura para probar la hipótesis.
La tela que todos quieren
La seda de las arañas estudiada por McKinley está compuesta por polímeros de aminoácidos en un 30 a 40%, el resto es agua. Esto significa que las glándulas de esos arácnidos pueden sintetizar proteínas dando lugar a una fibra insoluble, es decir que una solución basada en agua se transforma en un material impermeable al agua.
Un chorro de la seda en forma de gel es secretado, y luego las arañas usan sus patas traseras, junto con el peso de su cuerpo y la gravedad, para estirar la seda formando un hilo muy fino. Las largas moléculas de las proteínas son parecidas a fideos que forman una telaraña muy resistente al irse enredando. Los investigadores sostienen que la sorprendente fuerza de las telarañas se basa en la exquisita forma con la que las arañas atan las fibras de proteínas.
Ahora se intenta reproducir artificialmente, mediante la nanotecnología, lo que las arañas hacen con naturalidad. Según McKinley, con esta solución se pueden generar pequeñas estructuras similares a las que se forman al alargar, enredar y secar la seda, con lo que se podría brindar una mayor resistencia a las telarañas artificiales. De esa manera se podrían sintetizar polímeros para fabricar materiales similares a las telarañas.
Una seda artificial que imite a la natural de las arañas podría servir para diversos propósitos, dado que su manipulación permitiría fabricar ligamentos y tendones artificiales, paracaídas y chalecos antibalas.
miércoles, 7 de abril de 2010
Los Acidos Nucleicos, tema para el 14 de abril
En la década de 1860 Miescher aisló de los núcleos una sustancia ácida a la que denomino nucleína, a la cual hoy en día se le conoce como ácido nucleico”. En este trabajo se exponen las generalidades tanto en características, función y propósitos u objetivos de los ácidos nucleicos como componentes de suma importancia en los seres vivos.
Estructura Generalizada de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos se encuentran en todas la células vivas y están combinados en casi todos los casos con ciertas proteínas. Químicamente, los ácidos nucleicos (así llamados porque dan una reacción ácida al suspenderse en agua), son enormes compuestos en forma de cintas de gran longitud, con peso molecular de millones; en estas cintas se repite (a intervalos regulares) la misma estructura aunque no idéntica, representando los enlaces o unidades de la cadena.
Cada uno de los cientos de cientos de unidades que componen un ácido nucleico se llama nucleótido y esta constituido de un grupo fosfato y una pentosa (azúcar simple con 5 carbonos) a la cual se fija una estructura orgánica cíclica llamada base, perteneciente a los compuestos conocidos como purina y pirimidinas ( bases púricas y primídicas). Un ácido nucleico simple puede llevar varios o muchos nucleótidos y entonces recibe el nombre de polinucleótidos. Esto podría compararse a las unidades de aminoácidos que constituyen al cadena péptida de una proteína.
La hidrólisis de ácidos nucleicos por ácidos o por cierta enzima origina una mezcla de varios nucleótidos; tal como la hidrólisis de las proteínas produce una mezcla de aminoácidos. El azúcar y grupo fosfato pueden considerarse como la columna vertebral de los ácidos nucleicos; mientras las bases pueden ser importantes ramificaciones laterales.
Función biológica de los ácidos nucleicos
La función biológica de los ácidos nucleicos, específicamente el DNA es la de contener la información hereditaria. En 1953 Watson y Crick resolvieron su estructura molecular, dando comienzo a una nueva era en la bioquímica y la biología.
Existen dos clases de ácidos nucleicos en todo organismo viviente:
Ácido ribonucleico o RNA
Ácido desoxirribonucleico o DNA
Por otra parte los virus contienen uno solo ya sea RNA o DNA.
Otras de las funciones biológicas de los ácidos nucleicos son las de almacenamiento, replicación, recombinación, y transmisión de la información genética ( son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas)
Clases y origen de los ácidos nucleicos
DNA nuclear Núcleo de los eucariontes
DNA celular Procariotes
DNA plasmidal Procariotes
DNA mitocondrial Mitocondria de los eucariontes
DNA de los cloroplastos Cloroplastos
DNA viral Virus animales, vegetales y bacterianos
RNA mensajero Procariotes y eucariontes
RNA ribosomal Procariotes y eucariontes
RNA de transferencia Procariotes y eucariontes
RNA nuclear pequeño Eucariontes
RNA viral Virus animales, vegetales y bacterianos
RNA subviral Moléculas de RNA libres
Componentes monoméricos (nucleótidos)
El RNA y DNA son polímeros integrados por unidades monoméricas llamadas nucleótidos. De ahí su nombre de poli nucleótidos. Cada nucleótido tiene fosfato, azúcar, y una purina o pirimidina, a las cuales se les conoce como bases nitrogenadas. En los nucleótidos las tres partes están unidas en el orden, P – S – B.
En los poli nucleótidos podemos encontrar enlaces éster, en el cual se unen el fosfato y el azúcar , y a estos a lo largo del esqueleto se les denomina enlaces fosfodiéster. La secuencia de estas bases nitrogenadas azúcar – fosfato a lo largo del esqueleto es el que determina la estructura única de DNA y RNA.
Ribosa y desoxirribosa
Los nucleótidos RNA B – D – ribosa, y el DNA B – D – 2 – desoxirribosa. Los dos son pentosas ( 5 carbonos). Solo se diferencian en el nivel estructural, en el carbono 2. Ya que el RNA tiene OH como radical y el DNA radical H. Entonces la ribosa es la forma reducida de la desoxirribosa.
Purinas y Pirimidinas
Las bases observadas comúnmente son las purinas adenina y guanina y las dirimidas citosina, timina y uracilo. Su presencia es:
DNA: A,G,C,T
RNA: A, G, C, U
Purimidinas y Purinas
Las bases de ácidos nucleicos se llaman así por dar reacción alcalina en solución acuosa; son moléculas orgánicas cíclicas de complejidad diversa, las cuales tienen átomos de nitrógeno formando parte de su estructura anular. Dos clases particulares de estos compuestos, conocidos como pirimidinas y purinas, son componentes esenciales de los ácidos nucleicos. Varios de estos mismos compuestos forman parte de un número de coenzimas.
Las purinas y pirimidinas se presentan en la naturaleza en diferentes formas químicas. Las principales estructuras pirimidínicas en los sistemas biológicos son citosina, uracilo y timina.
Bases modificadas de origen natural
El drihidrouracilo y el 4- tiouracilo son componentes menores del RNA de transferencia. Otro ejemplo podría ser en el DNA de los procariotes las bases metiladas que se encargan de una función especifica, dar protección al DNA celular contra la acción de enzimas restrictivas de la célula. En las bacterias, estas enzimas se encargan de degradar el DNA de algún virus bacteriano.
Absorción de radiación ultravioleta
La purina y pirimidina absorben radiación ultravioleta es por ello que los nucleótidos y ácidos nucleicos la absorben también. Esto tiene varias aplicaciones:
1) En los métodos de laboratorio para detección y cuantificación de ácidos nucleicos y sus componentes
2) Observación de muestras biológicas por microscopia
3) El efecto mutágeno de la radiación ultra violeta
4) La esterilización con rayos UV
Extracción y aislamiento de los ácidos nucleicos
Es posible extraer RNA y DNA de las células, y las fracciones subcelulares de los virus, utilizando algunas de las propiedades mencionadas a continuación. También por las propiedades de solubilidad del RNA y DNA en soluciones salinas.
Propiedades del DNA
Insolubles en soluciones diluidas de NaCl
Soluble en soluciones concentradas de NaCl
Insoluble en alcohol
Puede ser disociado de la proteína por tratamiento con un detergente o un fenol
Propiedades del RNA
Soluble en soluciones diluidas de NaCl
Insoluble en alcohol
Puede ser disociado de las proteínas por tratamiento con un detergente o un fenol
Composición Bases y Secuencias de bases de los ácidos nucleicos
Composición de bases del RNA
El porcentaje de A,G,C y U de un RNA se determina por dos pasos .
1) Degradación hidrolítica completa del RNA para formar una mezcla de sus nucleótidos constituyentes
2) Un análisis cromatográfico de la mezcla (por lo regular con un método de intercambio iónico en columna)
La hidrólisis completa del RNA se puede lograr calentándolo con NaOH o mediante el uso de enzimas llamadas ribonucleasas.
A diferencia de la composición de bases del DNA, la del RNA, excepto ciertos RNA virales, no exhiben patrones comunes, excepto en que las 4 bases nitrogenadas siempre están presentes. Casa RNA tiene diferente composición se bases, tanto en purinas y pirimidinas como en cada base especifica.
Composición de bases de DNA
Existen algunas generalizaciones importantes, en los patrones de composición de bases nitrogenadas en el DNA independientemente de su origen (excepto DNA virales). Estas generalidades son:
1) El número de bases purínicas (A +G) está en equilibrio con el numero de bases pirimidínicas (T + C)
2) El número de residuos de adenina esta equilibrado con el número de residuos de timina
3) El número de residuos de guanina esta en equilibrio con el número de residuos de citosina.
Estructura de doble hélice de DNA
La molécula de DNA tiene una estructura de doble hélice integrada por dos cadenas alineadas con polaridad opuesta y retorcidas con giro hacia la derecha. Las bases purinicas y purimídicas están dentro de esta estructura, en la que las bases opuestas que se encuentran sobre las dos cadenas forman puentes de hidrógeno a todo lo largo de la doble cadena.
Apareamiento de bases
Siempre hay una purina unida por puentes de hidrógeno a una pirimida (purinas /
pirimidas), la adenina siempre esta unida por puentes de hidrógeno a la timina A = T y la guanina por puentes de hidrógeno a la Citosina G = C.
Secuencias Repetitivas
En las descripciones del DNA suele hacerse hincapié en la existencia de una sola copia de cada gen, cada uno con una sola secuencia de bases que codifica la síntesis de una RNA mensajero, un RNA de transferencia o un RNA ribosomal. Una excepción notable de mucho cromosomas es la existencia se copias múltiples de los genes de RNA ribosomal.
Sin embargo, en el DNA nuclear de los eucariontes, según la especie las secuencias genéticas únicas equivalen a solo del 10 a 50% de la información del DNA. Hasta hoy en día no se conoce ni el número de secuencias repetitivas ni su importancia biológica.
Virus (con relación a ácidos nucleicos)
La mayoría de los virus son partículas núcleo proteínicas que consisten en una molécula de ácido nucleico- el cromosoma viral (genoma) empacada en una vaina de proteínas. Los virus no se consideran una verdadera forma de vida puesto que solo se replican desde la infección a la célula.
También podemos encontrar caso de viroides o priones. Los viroides son un RNA viral “desnudo” y los priones son sustancias proteínicas libres o “desnudas” o partícula proteínica infecciosa.
Una característica única de los viroides es que la estructura original parece ser la de un RNA circular de cadena sencilla. Los estudios de la secuencia de bases del tiroides indican que hay una gran homología secuencial y también apoyan la posibilidad de apareamiento intramolecular de bases para generar cierto carácter de doble cadena en la estructura celular. Cuatro de los viroides cuyas secuencias se conocen hasta ahora tienen homología secuencial idéntica en uno de estos segmentos de doble cadena.
Conclusión
Como conclusión podemos decir que con este trabajo tenemos una vista mas amplia de lo que son los ácidos nucleicos, al igual que una información mas profunda de lo que son como por ejemplo en su forma molecular y sus componentes mas pequeños lo cual podemos definirlo como la bioquímica de los ácidos nucleicos, puesto que los estamos estudiando en su nivel molecular, o en su manera mas sencilla de cómo están compuestos o se encuentran organizados.
Estructura Generalizada de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos se encuentran en todas la células vivas y están combinados en casi todos los casos con ciertas proteínas. Químicamente, los ácidos nucleicos (así llamados porque dan una reacción ácida al suspenderse en agua), son enormes compuestos en forma de cintas de gran longitud, con peso molecular de millones; en estas cintas se repite (a intervalos regulares) la misma estructura aunque no idéntica, representando los enlaces o unidades de la cadena.
Cada uno de los cientos de cientos de unidades que componen un ácido nucleico se llama nucleótido y esta constituido de un grupo fosfato y una pentosa (azúcar simple con 5 carbonos) a la cual se fija una estructura orgánica cíclica llamada base, perteneciente a los compuestos conocidos como purina y pirimidinas ( bases púricas y primídicas). Un ácido nucleico simple puede llevar varios o muchos nucleótidos y entonces recibe el nombre de polinucleótidos. Esto podría compararse a las unidades de aminoácidos que constituyen al cadena péptida de una proteína.
La hidrólisis de ácidos nucleicos por ácidos o por cierta enzima origina una mezcla de varios nucleótidos; tal como la hidrólisis de las proteínas produce una mezcla de aminoácidos. El azúcar y grupo fosfato pueden considerarse como la columna vertebral de los ácidos nucleicos; mientras las bases pueden ser importantes ramificaciones laterales.
Función biológica de los ácidos nucleicos
La función biológica de los ácidos nucleicos, específicamente el DNA es la de contener la información hereditaria. En 1953 Watson y Crick resolvieron su estructura molecular, dando comienzo a una nueva era en la bioquímica y la biología.
Existen dos clases de ácidos nucleicos en todo organismo viviente:
Ácido ribonucleico o RNA
Ácido desoxirribonucleico o DNA
Por otra parte los virus contienen uno solo ya sea RNA o DNA.
Otras de las funciones biológicas de los ácidos nucleicos son las de almacenamiento, replicación, recombinación, y transmisión de la información genética ( son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas)
Clases y origen de los ácidos nucleicos
DNA nuclear Núcleo de los eucariontes
DNA celular Procariotes
DNA plasmidal Procariotes
DNA mitocondrial Mitocondria de los eucariontes
DNA de los cloroplastos Cloroplastos
DNA viral Virus animales, vegetales y bacterianos
RNA mensajero Procariotes y eucariontes
RNA ribosomal Procariotes y eucariontes
RNA de transferencia Procariotes y eucariontes
RNA nuclear pequeño Eucariontes
RNA viral Virus animales, vegetales y bacterianos
RNA subviral Moléculas de RNA libres
Componentes monoméricos (nucleótidos)
El RNA y DNA son polímeros integrados por unidades monoméricas llamadas nucleótidos. De ahí su nombre de poli nucleótidos. Cada nucleótido tiene fosfato, azúcar, y una purina o pirimidina, a las cuales se les conoce como bases nitrogenadas. En los nucleótidos las tres partes están unidas en el orden, P – S – B.
En los poli nucleótidos podemos encontrar enlaces éster, en el cual se unen el fosfato y el azúcar , y a estos a lo largo del esqueleto se les denomina enlaces fosfodiéster. La secuencia de estas bases nitrogenadas azúcar – fosfato a lo largo del esqueleto es el que determina la estructura única de DNA y RNA.
Ribosa y desoxirribosa
Los nucleótidos RNA B – D – ribosa, y el DNA B – D – 2 – desoxirribosa. Los dos son pentosas ( 5 carbonos). Solo se diferencian en el nivel estructural, en el carbono 2. Ya que el RNA tiene OH como radical y el DNA radical H. Entonces la ribosa es la forma reducida de la desoxirribosa.
Purinas y Pirimidinas
Las bases observadas comúnmente son las purinas adenina y guanina y las dirimidas citosina, timina y uracilo. Su presencia es:
DNA: A,G,C,T
RNA: A, G, C, U
Purimidinas y Purinas
Las bases de ácidos nucleicos se llaman así por dar reacción alcalina en solución acuosa; son moléculas orgánicas cíclicas de complejidad diversa, las cuales tienen átomos de nitrógeno formando parte de su estructura anular. Dos clases particulares de estos compuestos, conocidos como pirimidinas y purinas, son componentes esenciales de los ácidos nucleicos. Varios de estos mismos compuestos forman parte de un número de coenzimas.
Las purinas y pirimidinas se presentan en la naturaleza en diferentes formas químicas. Las principales estructuras pirimidínicas en los sistemas biológicos son citosina, uracilo y timina.
Bases modificadas de origen natural
El drihidrouracilo y el 4- tiouracilo son componentes menores del RNA de transferencia. Otro ejemplo podría ser en el DNA de los procariotes las bases metiladas que se encargan de una función especifica, dar protección al DNA celular contra la acción de enzimas restrictivas de la célula. En las bacterias, estas enzimas se encargan de degradar el DNA de algún virus bacteriano.
Absorción de radiación ultravioleta
La purina y pirimidina absorben radiación ultravioleta es por ello que los nucleótidos y ácidos nucleicos la absorben también. Esto tiene varias aplicaciones:
1) En los métodos de laboratorio para detección y cuantificación de ácidos nucleicos y sus componentes
2) Observación de muestras biológicas por microscopia
3) El efecto mutágeno de la radiación ultra violeta
4) La esterilización con rayos UV
Extracción y aislamiento de los ácidos nucleicos
Es posible extraer RNA y DNA de las células, y las fracciones subcelulares de los virus, utilizando algunas de las propiedades mencionadas a continuación. También por las propiedades de solubilidad del RNA y DNA en soluciones salinas.
Propiedades del DNA
Insolubles en soluciones diluidas de NaCl
Soluble en soluciones concentradas de NaCl
Insoluble en alcohol
Puede ser disociado de la proteína por tratamiento con un detergente o un fenol
Propiedades del RNA
Soluble en soluciones diluidas de NaCl
Insoluble en alcohol
Puede ser disociado de las proteínas por tratamiento con un detergente o un fenol
Composición Bases y Secuencias de bases de los ácidos nucleicos
Composición de bases del RNA
El porcentaje de A,G,C y U de un RNA se determina por dos pasos .
1) Degradación hidrolítica completa del RNA para formar una mezcla de sus nucleótidos constituyentes
2) Un análisis cromatográfico de la mezcla (por lo regular con un método de intercambio iónico en columna)
La hidrólisis completa del RNA se puede lograr calentándolo con NaOH o mediante el uso de enzimas llamadas ribonucleasas.
A diferencia de la composición de bases del DNA, la del RNA, excepto ciertos RNA virales, no exhiben patrones comunes, excepto en que las 4 bases nitrogenadas siempre están presentes. Casa RNA tiene diferente composición se bases, tanto en purinas y pirimidinas como en cada base especifica.
Composición de bases de DNA
Existen algunas generalizaciones importantes, en los patrones de composición de bases nitrogenadas en el DNA independientemente de su origen (excepto DNA virales). Estas generalidades son:
1) El número de bases purínicas (A +G) está en equilibrio con el numero de bases pirimidínicas (T + C)
2) El número de residuos de adenina esta equilibrado con el número de residuos de timina
3) El número de residuos de guanina esta en equilibrio con el número de residuos de citosina.
Estructura de doble hélice de DNA
La molécula de DNA tiene una estructura de doble hélice integrada por dos cadenas alineadas con polaridad opuesta y retorcidas con giro hacia la derecha. Las bases purinicas y purimídicas están dentro de esta estructura, en la que las bases opuestas que se encuentran sobre las dos cadenas forman puentes de hidrógeno a todo lo largo de la doble cadena.
Apareamiento de bases
Siempre hay una purina unida por puentes de hidrógeno a una pirimida (purinas /
pirimidas), la adenina siempre esta unida por puentes de hidrógeno a la timina A = T y la guanina por puentes de hidrógeno a la Citosina G = C.
Secuencias Repetitivas
En las descripciones del DNA suele hacerse hincapié en la existencia de una sola copia de cada gen, cada uno con una sola secuencia de bases que codifica la síntesis de una RNA mensajero, un RNA de transferencia o un RNA ribosomal. Una excepción notable de mucho cromosomas es la existencia se copias múltiples de los genes de RNA ribosomal.
Sin embargo, en el DNA nuclear de los eucariontes, según la especie las secuencias genéticas únicas equivalen a solo del 10 a 50% de la información del DNA. Hasta hoy en día no se conoce ni el número de secuencias repetitivas ni su importancia biológica.
Virus (con relación a ácidos nucleicos)
La mayoría de los virus son partículas núcleo proteínicas que consisten en una molécula de ácido nucleico- el cromosoma viral (genoma) empacada en una vaina de proteínas. Los virus no se consideran una verdadera forma de vida puesto que solo se replican desde la infección a la célula.
También podemos encontrar caso de viroides o priones. Los viroides son un RNA viral “desnudo” y los priones son sustancias proteínicas libres o “desnudas” o partícula proteínica infecciosa.
Una característica única de los viroides es que la estructura original parece ser la de un RNA circular de cadena sencilla. Los estudios de la secuencia de bases del tiroides indican que hay una gran homología secuencial y también apoyan la posibilidad de apareamiento intramolecular de bases para generar cierto carácter de doble cadena en la estructura celular. Cuatro de los viroides cuyas secuencias se conocen hasta ahora tienen homología secuencial idéntica en uno de estos segmentos de doble cadena.
Conclusión
Como conclusión podemos decir que con este trabajo tenemos una vista mas amplia de lo que son los ácidos nucleicos, al igual que una información mas profunda de lo que son como por ejemplo en su forma molecular y sus componentes mas pequeños lo cual podemos definirlo como la bioquímica de los ácidos nucleicos, puesto que los estamos estudiando en su nivel molecular, o en su manera mas sencilla de cómo están compuestos o se encuentran organizados.
jueves, 11 de marzo de 2010
LIPIDOS
LOS LIPIDOS EN LA NUTRICIÓN ARTIFICIAL
Los Lípidos son un grupo heterogéneo de sustancias que tienen en común la falta de solubilidad en agua, siendo solubles en disolventes orgánicos como el éter o el benzeno. La característica bioquímica que los une es la naturaleza hidrocarbonada de la porción principal de su estructura.
La clasificación de los lípidos se puede realizar atendiendo a su estructura química o según sus funciones:
1. Atendiendo a su estructura química:
Complejos o saponificables (Grasas, Ceras, Fosfolípidos y Esfingolípidos)
Simples o insaponificables (Terpenos, Esteroides, Eicosanoides).
2. Según su función biológica:
Componentes estructurales (fosfolípidos, esfingolípidos)
Combustible circulante (ácidos grasos libres)
Combustible de reserva (triglicéridos)
Funciones hormonales y reguladores fisiológicos (colesterol, esteroides sexuales, esteroides suprarrenales, vitamina D, eicosanoides).
En esta exposición nos referiremos exclusivamente al papel de combustible de los lípidos y fundamentalmente al de almacén de energía. Los lípidos constituyen la principal reserva energética del organismo, aproximadamente unas 160.000 kcal, muy superior a las 30.000 kcal de almacén proteico o las 1.500 kcal de HC.
Los triglicéridos son empleados por el organismo como fuente de energía. El ácido graso es la molécula clave en la función energética, se trata de un hidrocarbono con un grupo carboxilo al final de la cadena. Los ácidos grasos se pueden clasificar utilizando una nomenclatura según 4 criterios:
La presencia de dobles enlaces: saturados o insaturados
El número de átomos de carbono de la cadena hidrocarbonada: de cadena corta si tiene menos de 6 carbonos (C), de cadena media si tiene entre 6-12 C y de cadena larga si tiene mas de 12 C.
La posición de los dobles enlaces en relación con el grupo carboxílico, marcado con la letra delta: tiene en cuenta los átomos de carbono, el número y la posición de los dobles enlaces; por ejemplo: 18:2: delta9,12 se trata del ácido linoleico que tiene 18 átomos de carbono en la cadena, 2 dobles enlaces en los carbonos señalados con los superíndices.
La posición del primer enlace no saturado en relación con el carbono metílico. Este carbono se denomina omega y dependiendo de la situación del primer doble enlace será omega-3, omega-6, etc.
En los años 50 comienzan a utilizarse las grasas en nutrición artificial obtenidas del aceite de algodón, teniéndose que suspender por sus complicaciones. Es en los años 60 cuando su utilización se generaliza progresivamente hasta nuestros días. Las ventajas de la utilización de grasas en los preparados de NPT son aportar AG esenciales, disminuir la osmolaridad de la mezcla, aumentar la relación calorías/volumen y disminuir el aporte de HC. Además los lípidos son el substrato preferente en las situaciones de agresión severa.
PARTICULAS EXOGENAS DE GRASA:
Gracias a la evolución de la tecnología se han conseguido fórmulas lipídicas muy estables por el efecto de los fosfolípidos (FL) añadidos en su elaboración. La cantidad de fosfolípidos depende de la concentración de la emulsión; en las fórmulas al 10% la relación triglicérido/fosfolípidos es de 0,12, en las formulaciones al 20% de 0,06 y en las formulaciones al 30% de 0,04, que es precisamente la de los quilomicrones. Aunque la referencia de la industria farmacéutica han sido los quilomicrones al diseñar el objetivo de PGE,
DIFERENCIAS QUILOMICRON/PARTICULA GRASA
Mayor contenido de fosfolípidos
Ausencia de apoproteinas
Ausencia de colesterol esterificado
Poco colesterol libre
Distinto patrón de ácidos grasos
Las emulsiones lipídicas son sistemas heterogéneos estabilizados mediante un agente emulsionante, el más utilizado es la lecititina de huevo que forma una película alrededor de cada partícula oleosa orientándose la fracción lipófila hacia el aceite y la hidrófila hacia el agua, evitando así la coalescencia
También los radicales del grupo fosfato y de la base nitrogenada se ionizan dependiendo del Pka y pH del medio, dotando de una carga negativa a las partículas, provocando repulsión y aumento de la estabilidad. La inestabilidad se puede realizar mediante la floculación o agrupamiento de las partículas grasas y por coalescencia, que es la fusión de partículas para formar otras de mayor tamaño.
METABOLISMO DE LAS PARTICULAS DE GRASA EXOGENA
Al ingresar en el torrente sanguíneo las partículas de grasa exógena (PGE) necesitan incorporar a su estructura las lipoproteinas. La amplia disposición endógena de lipoproteinas, suficientes incluso en estados graves de desnutrición, hace posible incorporar las partículas al metabolismo, ya que éstas son necesarias para la acción de la lipoproteinlipasa (LPL).
Una vez incorporadas las PGE al organismo son hidrolizadas por las LPL, liberándose por una parte glicerol y por otra ácidos grasos libres (AGL), tomando cada uno una vía metabólica distinta. El glicerol sirve como substrato de la neoglucogénesis, y los AGL por una parte pueden ser oxidados mediante la Beta-oxidación en varios órganos como hígado, corazón y músculo, y por otra podrán reesterificarse y depositarse en las vacuolas de los adipocitos.
En el proceso de la Beta-oxidación se produce acetil-CoA, que posteriormente se oxida en el ciclo de Krebs. Dos moléculas de acetil-CoA pueden, a nivel mitocondria, iniciar la cetogénesis formando Acetoacético y posteriormente ß-OH butírico y acetona. Estos cuerpos cetónicos van a tener una gran importancia como combustible para determinados órganos como músculo, riñón, corazón y cerebro, sobre todo en estado de ayuno
BENEFICIOS DE LAS GRASAS EN NUTRICIÓN:
Se recomienda un aporte de lípidos del 30-50% de los requerimientos calóricos no proteicos calculados, no sobrepasando la dosis de 2 g/kg/día. La introducción de las grasas ha representado la ventaja de disminuir la osmolaridad de las preparaciones de nutrición y a la vez reducir el aporte de hidratos de carbono.
El ácido linoleico no es sintetizable por el organismo, por lo que se considera esencial. Depende del aporte realizado en la dieta, siendo necesario aproximadamente el 0,5% de los AG en forma de ácido linoleico. El ácido linoleico interviene en la inmunocompetencia, función plaquetaria y síntesis de la hormonas esteroideas. Su carencia produce el síndrome de deficiencia de ácidos grasos esenciales que cursa con: descamación de la piel, pérdida del tono muscular, hepatoesplenomegalia, trombocitopenia y alopecia.
COMPLICACIONES DEL EMPLEO DE LAS GRASAS
El aumento de relación TG/FL que existe en los preparados de grasa exógena condiciona alteraciones de las lipoproteinas e hiperlipemia. Además, su empleo se relaciona con las siguientes alteraciones orgánicas:
Alteraciones hepáticas: esteatosis, proliferación ductal biliar, inflamación periportal e ictericia colestática
Alteraciones del complemento
Alteraciones pulmonares debidas por una parte al acúmulo de grasa a nivel alveolar e intersticial, y por otra a la acción de los eicosanoides derivados del aporte de lípidos, que alterarían el tono vascular pulmonar.
Afectación de la actividad granulocitaria y del sistema retículo endotelial que condiciona alteraciones inmunitarias: fagocitosis, inmunidad celular, síntesis del complemento, función bactericida y función proliferativa.
Reacciones alérgicas al fosfolípido de huevo.
LIPIDOS E INMUNIDAD:
El Acido Linoleico (AL) interviene en el crecimiento de linfocitos, macrófagos y neutrófilos, pero su aporte en exceso tiene múltiples inconvenientes. Se recomienda el 3% del aporte calórico de la dieta pero en la práctica representa del 10 al 20% de dicho aporte, ya sea parenteral o enteral. El AL es el precursor del ácido araquidónico que por la acción de la ciclooxigenasa sintetiza prostaglandinas(PG2), y por el efecto de la lipooxigenasa leucotrienos (LTB4) (figura 4). La PG2 tiene un efecto inmunosupresor a dosis superior 10-9 M y su síntesis depende de los niveles de ácido araquidónico.
Para evitar este efecto inmunosupresor se utilizan los AG omega 3 derivados del aceite de pescado, que metabólicamente a través del ácido eicopentanoico produce PGE3, TXA3, LTB5. Se ha demostrado eficaz en la supresión de la producción de PGE2 pero no en la supresión TXA2 y LTB4. Este último es el principal mediador de la inflamación leucocitaria, estando implicado en la agregación leucocitaria, liberación de enzimas lisosomiales y quimiotaxis
LIPIDOS Y ALTERACIÓN PULMONAR:
Al infundir lípidos i.v. se incrementan los niveles de triglicéridos a la vez que disminuye la capacidad de difusión de las gases (O2 y CO2). Se ha pensado que los lípidos podrían acumularse tanto en el capilar como en el intersticio , incluso alterando la membrana de los hematíes e impedir la difusión de los gases . La administración de heparina previene el incremento de TG pero no las alteraciones gasométricas.
Se ha detectado hipertensión pulmonar (HTP) acompañando a la hipoxia y al aumento de lípidos. Esta HTP no se modifica con la heparina pero sí con la indometacina, un potente inhibidor de las prostaglandinas. Administrando indometacina a los pacientes con perfusión de lípidos se previene la HTP, la hipoxia, pero no el aumento de TG. La justificación de estas alteraciones se encuentra en el papel de los eicosanoides producidos por el metabolismo de los AG poliinsaturados.
Las alteraciones de los lípidos sobre el pulmón dependen de la patología pulmonar previa, de la velocidad de infusión y del tipo de lípido perfundido. Cuando un paciente sufre una enfermedad pulmonar con daño alveolar existe una vasoconstricción compensadora que disminuye el shunt y dirige el flujo pulmonar hacia áreas mejor ventiladas, manteniendo la PO2. Las PGs vasodilatadoras producidas por el metabolismo de los AG poliinsaturados desbloquean la vasoconstricción local de las zona pulmonar lesionada, aumentando el shunt y la hipoxia. Estos cambios no se observan en pacientes con pulmones sanos, lo que refuerza el argumento de que las alteraciones de la ventilación/perfusión son derivadas del efecto de los eicosanoides, de acción predominantemente vasodilatadora, producidos por el metabolismo de los lípidos infundidos.
Dependiendo de la velocidad de infusión de los lípidos se producirá ácido araquidónico y según sus niveles se sintetizará PGs de efectos vasodilatador y antiinflamatorio o TXA2 de efecto vasoconstrictor y proinflamatorio. Así la infusión lenta de lípidos tiene efectos vasodilatadores, incrementando el shunt en los pulmones dañados. La administración de mayor cantidad o más rápida agota la capacidad enzimática para la vía de la PGE2 y PGI2, aumentando la ruta del TXA2 de efectos vasoconstrictor y proinflamatorio.
Estos efectos también están relacionados con la composición de AG de los lípidos infundidos. Dependen de la cantidad total de ácido linoleico (omega 6), de ácido linolénico (omega 3), que compite enzimaticamente con él, y de AG de cadena media que no producen alteraciones pulmonares.
EMULSIONES DE TRIGLICERIDOS DE CADENA LARGA:
En 1961 se desarrolla en Suecia la formulación Intralipid® , utilizándose de forma ininterrumpida hasta la actualidad. Esta formulación de lípidos se presenta al 10%, al 20% y recientemente se ha incorporado la presentación del 30%.
Se fabrica a partir del aceite de soja, utilizándose como emulsionante los fosfolípidos de la yema de huevo, siendo alto el contenido de ácido linoleico. Su metabolismo es lento y necesitan carnitina para el paso a la mitocondria
Existen diversos preparados comerciales de triglicéridos de cadena larga (TCL), que se diferencian en 3 aspectos:
Fuente de lípidos: aceites de soja y/o cártamo.
Solvente: glicerol, sorbitol y xilitol.
Emulsionante: fosfolípidos de soja o de huevo.
De estos aspectos el más importante es la diferencia en la fuente de lípidos, ya que de ella dependerá el patrón de ácidos grasos.
TRIGLICERIDOS DE CADENA LARGA AL 30%:
Recientemente se ha introducido la presentación de TCL al 30% que utiliza la menor relación fosfolípido/ TG (0,04) para su estabilidad, semejante a la de los quilomicrones. Las altas concentraciones de fosfolípidos de las presentaciones al 10% y al 20%, derivadas de la necesidad de estabilidad, superan a la de los quilomicrones y produce hipertrigliceridemia y alteración de las lipoproteinas. En situaciones de estrés severo, existe una actividad LPL reducida por el efecto del TNF, pudiéndose beneficiar los pacientes en esa situación de los TCL al 30%. Otra ventaja de los TCL al 30% es el ahorro de volumen por la alta concentración calórica.
TRIGLICERIDOS DE CADENA MEDIA:
Son TG que contienen AG saturados de 6 a 12 átomos de carbono. Metabólicamente tienen diferencias importantes con los TCL. Su absorción es rápida sin necesidad de enzimas pancreáticas ni bilis, son transportados vía portal, su aclaramiento plasmático es rápido, se oxidan rápidamente por lo que no se almacenan, considerándose cetogénicos. Son introducidos en la clínica en los años 70 en nutrición enteral y a mediados de los 80 se inicia la utilización parenteral. Las formulaciones de ácidos grasos de cadena media (TCM) se utilizan junto a TCL al 50%, teniendo como base la mezcla de aceites de soja y de coco.
Metabólicamente los TCM tienen menor dependencia del aporte conjunto de hidratos de carbono, no precisan de carnitina para su paso a la mitocondria, no se almacenan y se utilizan rápidamente como energía. La mezcla TCM/TCL tiene una excelente tolerancia, se aporta suficiente cantidad de linoleico y no se producen efectos indeseables inmunosupresores ni alteraciones pulmonares.
ACIDOS GRASOS OMEGA 3:
Las clásicas emulsiones lipídicas utilizadas tienen una alta concentración de linoleico (omega-6) y baja o prácticamente nula de linolénico (omega-3). Los aceites de pescado son ricos en AG omega-3. En su metabolismo, ambos tipos de AG comparten sistemas enzimáticos, por lo que existe competitividad. Los derivados eicosanoides del metabolismo de los omega-3 son de menor potencia biológica por lo que el efecto inmunosupresor y sobre la ventilación/perfusión pulmonar sería menor. Actualmente se indican en nutrición enteral, junto con otros nutrientes considerados inmunomoduladores (arginina, glutamina, ácidos nucleicos), en pacientes potencialmente inmunocomprometidos.
Un inconveniente de este tipo de AG es la capacidad de autooxidarse y formar radicales libres de O2 que pueden resultar citotóxicos.
ACIDOS GRASOS DE CADENA CORTA:
En estudios experimentales se ha demostrado que el aporte de triglicéridos de cadena corta (TCC) por vía intracecal o parenteral disminuye la atrofia intestinal. Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) se producen a nivel del colon por la fermentación de la fibra, al actuar sobre ella las bacterias de la flora colónica. El principal sustrato nutricional para los colonocitos es el butirato por vía luminal, pero cuando se administra enteralmente se absorbe prácticamente todo a nivel yeyunal y no llega al colon.
En la década de los 50 se utilizaron como fuente de energía, descartándose por sus efectos tóxicos. Actualmente vuelve a retomarse su utilización por la importancia dada a la administración de substratos específicos a las células intestinales. Durante los últimos años se ha utilizado la fibra como fuente de AGCC con excelentes resultados de tolerancia en las UCIs. En los pacientes sin posibilidad de utilización de la vía enteral o de intolerancia a la fibra la administración de AGCC en los TG de la nutrición parenteral teóricamente resulta atractiva. Estudios experimentales han demostrado aumento del trofismo intestinal y mejoría de algunos aspectos de la respuesta inmunológica añadiendo AGCC a la NP.
ACIDO OLEICO:
Es el ácido graso insaturado más frecuente en nuestra dieta y sus ventajas en el control de los niveles de colesterol y LDL-colesterol son conocidas. Recientemente se ha incorporado al arsenal de emulsiones lipídicas como mezcla de 80% de aceite de oliva y 20% de aceite de soja.
Se ha observado mayor estabilidad de la mezcla con aceite de oliva. Su contenido en vitamina E, que superan los requerimientos exigidos, protege frente a los procesos de peroxidación de los ácidos grasos poliinsaturados, ya que éstos pueden ocasionar daño tisular a través de los radicales libres de O2.
El aporte de AG de esta emulsión es muy parecida al del aceite de oliva de la dieta, con un 15% de AG saturados, un 65% de AG monoinsaturados y un 20% de AG poliinsaturados. Estos últimos se encuentran balanceados con un 17,5% de omega-6 y un 2,5% de omega-3, por lo que la producción de eicosanoides resulta equilibrada, atenuándose los efectos indeseables que a nivel inmunológico han sido vistos con la administración de formulaciones a base de aceite de soja.
LIPIDOS ESTRUCTURADOS, "LIPIDOS A MEDIDA":
Son un tipo de emulsión en los que, por el sistema de transesterificación, se pueden unir ácidos grasos de distintos aceites de origen a una molécula de glicerol; así por ejemplo, una molécula de triglicérido puede incluir un ácido graso de cadena media, otro de cadena larga omega-6 y otro omega-3. Sería como fabricar un lípido a medida de la situación del paciente. Actualmente se emplean en nutrición enteral con buena tolerancia, menores alteraciones inmunosupresoras e inflamatorias, aunque con aumento importante del coste.
CONCLUSIONES:
Los lípidos deben formar parte de la dieta artificial de los pacientes graves, representando del 30-50% del aporte calórico no proteico
Son superiores sus ventajas a sus inconvenientes
La mayoría de las complicaciones de la utilización de los lípidos se solucionan, actualmente, utilizando dosis por debajo de 2 mg/kg/día en perfusión continua de 24 horas y utilizando mezclas MCT/LCT.
Los lípidos estructurados con la incorporación equilibrada de AG omega-3, AG monoinsaturados, AGCM y AGCC, así como el aumento de su estabilidad con disminución de fosfolípidos y aporte de vitamina E, representan la formulación del futuro.
Los Lípidos son un grupo heterogéneo de sustancias que tienen en común la falta de solubilidad en agua, siendo solubles en disolventes orgánicos como el éter o el benzeno. La característica bioquímica que los une es la naturaleza hidrocarbonada de la porción principal de su estructura.
La clasificación de los lípidos se puede realizar atendiendo a su estructura química o según sus funciones:
1. Atendiendo a su estructura química:
Complejos o saponificables (Grasas, Ceras, Fosfolípidos y Esfingolípidos)
Simples o insaponificables (Terpenos, Esteroides, Eicosanoides).
2. Según su función biológica:
Componentes estructurales (fosfolípidos, esfingolípidos)
Combustible circulante (ácidos grasos libres)
Combustible de reserva (triglicéridos)
Funciones hormonales y reguladores fisiológicos (colesterol, esteroides sexuales, esteroides suprarrenales, vitamina D, eicosanoides).
En esta exposición nos referiremos exclusivamente al papel de combustible de los lípidos y fundamentalmente al de almacén de energía. Los lípidos constituyen la principal reserva energética del organismo, aproximadamente unas 160.000 kcal, muy superior a las 30.000 kcal de almacén proteico o las 1.500 kcal de HC.
Los triglicéridos son empleados por el organismo como fuente de energía. El ácido graso es la molécula clave en la función energética, se trata de un hidrocarbono con un grupo carboxilo al final de la cadena. Los ácidos grasos se pueden clasificar utilizando una nomenclatura según 4 criterios:
La presencia de dobles enlaces: saturados o insaturados
El número de átomos de carbono de la cadena hidrocarbonada: de cadena corta si tiene menos de 6 carbonos (C), de cadena media si tiene entre 6-12 C y de cadena larga si tiene mas de 12 C.
La posición de los dobles enlaces en relación con el grupo carboxílico, marcado con la letra delta: tiene en cuenta los átomos de carbono, el número y la posición de los dobles enlaces; por ejemplo: 18:2: delta9,12 se trata del ácido linoleico que tiene 18 átomos de carbono en la cadena, 2 dobles enlaces en los carbonos señalados con los superíndices.
La posición del primer enlace no saturado en relación con el carbono metílico. Este carbono se denomina omega y dependiendo de la situación del primer doble enlace será omega-3, omega-6, etc.
En los años 50 comienzan a utilizarse las grasas en nutrición artificial obtenidas del aceite de algodón, teniéndose que suspender por sus complicaciones. Es en los años 60 cuando su utilización se generaliza progresivamente hasta nuestros días. Las ventajas de la utilización de grasas en los preparados de NPT son aportar AG esenciales, disminuir la osmolaridad de la mezcla, aumentar la relación calorías/volumen y disminuir el aporte de HC. Además los lípidos son el substrato preferente en las situaciones de agresión severa.
PARTICULAS EXOGENAS DE GRASA:
Gracias a la evolución de la tecnología se han conseguido fórmulas lipídicas muy estables por el efecto de los fosfolípidos (FL) añadidos en su elaboración. La cantidad de fosfolípidos depende de la concentración de la emulsión; en las fórmulas al 10% la relación triglicérido/fosfolípidos es de 0,12, en las formulaciones al 20% de 0,06 y en las formulaciones al 30% de 0,04, que es precisamente la de los quilomicrones. Aunque la referencia de la industria farmacéutica han sido los quilomicrones al diseñar el objetivo de PGE,
DIFERENCIAS QUILOMICRON/PARTICULA GRASA
Mayor contenido de fosfolípidos
Ausencia de apoproteinas
Ausencia de colesterol esterificado
Poco colesterol libre
Distinto patrón de ácidos grasos
Las emulsiones lipídicas son sistemas heterogéneos estabilizados mediante un agente emulsionante, el más utilizado es la lecititina de huevo que forma una película alrededor de cada partícula oleosa orientándose la fracción lipófila hacia el aceite y la hidrófila hacia el agua, evitando así la coalescencia
También los radicales del grupo fosfato y de la base nitrogenada se ionizan dependiendo del Pka y pH del medio, dotando de una carga negativa a las partículas, provocando repulsión y aumento de la estabilidad. La inestabilidad se puede realizar mediante la floculación o agrupamiento de las partículas grasas y por coalescencia, que es la fusión de partículas para formar otras de mayor tamaño.
METABOLISMO DE LAS PARTICULAS DE GRASA EXOGENA
Al ingresar en el torrente sanguíneo las partículas de grasa exógena (PGE) necesitan incorporar a su estructura las lipoproteinas. La amplia disposición endógena de lipoproteinas, suficientes incluso en estados graves de desnutrición, hace posible incorporar las partículas al metabolismo, ya que éstas son necesarias para la acción de la lipoproteinlipasa (LPL).
Una vez incorporadas las PGE al organismo son hidrolizadas por las LPL, liberándose por una parte glicerol y por otra ácidos grasos libres (AGL), tomando cada uno una vía metabólica distinta. El glicerol sirve como substrato de la neoglucogénesis, y los AGL por una parte pueden ser oxidados mediante la Beta-oxidación en varios órganos como hígado, corazón y músculo, y por otra podrán reesterificarse y depositarse en las vacuolas de los adipocitos.
En el proceso de la Beta-oxidación se produce acetil-CoA, que posteriormente se oxida en el ciclo de Krebs. Dos moléculas de acetil-CoA pueden, a nivel mitocondria, iniciar la cetogénesis formando Acetoacético y posteriormente ß-OH butírico y acetona. Estos cuerpos cetónicos van a tener una gran importancia como combustible para determinados órganos como músculo, riñón, corazón y cerebro, sobre todo en estado de ayuno
BENEFICIOS DE LAS GRASAS EN NUTRICIÓN:
Se recomienda un aporte de lípidos del 30-50% de los requerimientos calóricos no proteicos calculados, no sobrepasando la dosis de 2 g/kg/día. La introducción de las grasas ha representado la ventaja de disminuir la osmolaridad de las preparaciones de nutrición y a la vez reducir el aporte de hidratos de carbono.
El ácido linoleico no es sintetizable por el organismo, por lo que se considera esencial. Depende del aporte realizado en la dieta, siendo necesario aproximadamente el 0,5% de los AG en forma de ácido linoleico. El ácido linoleico interviene en la inmunocompetencia, función plaquetaria y síntesis de la hormonas esteroideas. Su carencia produce el síndrome de deficiencia de ácidos grasos esenciales que cursa con: descamación de la piel, pérdida del tono muscular, hepatoesplenomegalia, trombocitopenia y alopecia.
COMPLICACIONES DEL EMPLEO DE LAS GRASAS
El aumento de relación TG/FL que existe en los preparados de grasa exógena condiciona alteraciones de las lipoproteinas e hiperlipemia. Además, su empleo se relaciona con las siguientes alteraciones orgánicas:
Alteraciones hepáticas: esteatosis, proliferación ductal biliar, inflamación periportal e ictericia colestática
Alteraciones del complemento
Alteraciones pulmonares debidas por una parte al acúmulo de grasa a nivel alveolar e intersticial, y por otra a la acción de los eicosanoides derivados del aporte de lípidos, que alterarían el tono vascular pulmonar.
Afectación de la actividad granulocitaria y del sistema retículo endotelial que condiciona alteraciones inmunitarias: fagocitosis, inmunidad celular, síntesis del complemento, función bactericida y función proliferativa.
Reacciones alérgicas al fosfolípido de huevo.
LIPIDOS E INMUNIDAD:
El Acido Linoleico (AL) interviene en el crecimiento de linfocitos, macrófagos y neutrófilos, pero su aporte en exceso tiene múltiples inconvenientes. Se recomienda el 3% del aporte calórico de la dieta pero en la práctica representa del 10 al 20% de dicho aporte, ya sea parenteral o enteral. El AL es el precursor del ácido araquidónico que por la acción de la ciclooxigenasa sintetiza prostaglandinas(PG2), y por el efecto de la lipooxigenasa leucotrienos (LTB4) (figura 4). La PG2 tiene un efecto inmunosupresor a dosis superior 10-9 M y su síntesis depende de los niveles de ácido araquidónico.
Para evitar este efecto inmunosupresor se utilizan los AG omega 3 derivados del aceite de pescado, que metabólicamente a través del ácido eicopentanoico produce PGE3, TXA3, LTB5. Se ha demostrado eficaz en la supresión de la producción de PGE2 pero no en la supresión TXA2 y LTB4. Este último es el principal mediador de la inflamación leucocitaria, estando implicado en la agregación leucocitaria, liberación de enzimas lisosomiales y quimiotaxis
LIPIDOS Y ALTERACIÓN PULMONAR:
Al infundir lípidos i.v. se incrementan los niveles de triglicéridos a la vez que disminuye la capacidad de difusión de las gases (O2 y CO2). Se ha pensado que los lípidos podrían acumularse tanto en el capilar como en el intersticio , incluso alterando la membrana de los hematíes e impedir la difusión de los gases . La administración de heparina previene el incremento de TG pero no las alteraciones gasométricas.
Se ha detectado hipertensión pulmonar (HTP) acompañando a la hipoxia y al aumento de lípidos. Esta HTP no se modifica con la heparina pero sí con la indometacina, un potente inhibidor de las prostaglandinas. Administrando indometacina a los pacientes con perfusión de lípidos se previene la HTP, la hipoxia, pero no el aumento de TG. La justificación de estas alteraciones se encuentra en el papel de los eicosanoides producidos por el metabolismo de los AG poliinsaturados.
Las alteraciones de los lípidos sobre el pulmón dependen de la patología pulmonar previa, de la velocidad de infusión y del tipo de lípido perfundido. Cuando un paciente sufre una enfermedad pulmonar con daño alveolar existe una vasoconstricción compensadora que disminuye el shunt y dirige el flujo pulmonar hacia áreas mejor ventiladas, manteniendo la PO2. Las PGs vasodilatadoras producidas por el metabolismo de los AG poliinsaturados desbloquean la vasoconstricción local de las zona pulmonar lesionada, aumentando el shunt y la hipoxia. Estos cambios no se observan en pacientes con pulmones sanos, lo que refuerza el argumento de que las alteraciones de la ventilación/perfusión son derivadas del efecto de los eicosanoides, de acción predominantemente vasodilatadora, producidos por el metabolismo de los lípidos infundidos.
Dependiendo de la velocidad de infusión de los lípidos se producirá ácido araquidónico y según sus niveles se sintetizará PGs de efectos vasodilatador y antiinflamatorio o TXA2 de efecto vasoconstrictor y proinflamatorio. Así la infusión lenta de lípidos tiene efectos vasodilatadores, incrementando el shunt en los pulmones dañados. La administración de mayor cantidad o más rápida agota la capacidad enzimática para la vía de la PGE2 y PGI2, aumentando la ruta del TXA2 de efectos vasoconstrictor y proinflamatorio.
Estos efectos también están relacionados con la composición de AG de los lípidos infundidos. Dependen de la cantidad total de ácido linoleico (omega 6), de ácido linolénico (omega 3), que compite enzimaticamente con él, y de AG de cadena media que no producen alteraciones pulmonares.
EMULSIONES DE TRIGLICERIDOS DE CADENA LARGA:
En 1961 se desarrolla en Suecia la formulación Intralipid® , utilizándose de forma ininterrumpida hasta la actualidad. Esta formulación de lípidos se presenta al 10%, al 20% y recientemente se ha incorporado la presentación del 30%.
Se fabrica a partir del aceite de soja, utilizándose como emulsionante los fosfolípidos de la yema de huevo, siendo alto el contenido de ácido linoleico. Su metabolismo es lento y necesitan carnitina para el paso a la mitocondria
Existen diversos preparados comerciales de triglicéridos de cadena larga (TCL), que se diferencian en 3 aspectos:
Fuente de lípidos: aceites de soja y/o cártamo.
Solvente: glicerol, sorbitol y xilitol.
Emulsionante: fosfolípidos de soja o de huevo.
De estos aspectos el más importante es la diferencia en la fuente de lípidos, ya que de ella dependerá el patrón de ácidos grasos.
TRIGLICERIDOS DE CADENA LARGA AL 30%:
Recientemente se ha introducido la presentación de TCL al 30% que utiliza la menor relación fosfolípido/ TG (0,04) para su estabilidad, semejante a la de los quilomicrones. Las altas concentraciones de fosfolípidos de las presentaciones al 10% y al 20%, derivadas de la necesidad de estabilidad, superan a la de los quilomicrones y produce hipertrigliceridemia y alteración de las lipoproteinas. En situaciones de estrés severo, existe una actividad LPL reducida por el efecto del TNF, pudiéndose beneficiar los pacientes en esa situación de los TCL al 30%. Otra ventaja de los TCL al 30% es el ahorro de volumen por la alta concentración calórica.
TRIGLICERIDOS DE CADENA MEDIA:
Son TG que contienen AG saturados de 6 a 12 átomos de carbono. Metabólicamente tienen diferencias importantes con los TCL. Su absorción es rápida sin necesidad de enzimas pancreáticas ni bilis, son transportados vía portal, su aclaramiento plasmático es rápido, se oxidan rápidamente por lo que no se almacenan, considerándose cetogénicos. Son introducidos en la clínica en los años 70 en nutrición enteral y a mediados de los 80 se inicia la utilización parenteral. Las formulaciones de ácidos grasos de cadena media (TCM) se utilizan junto a TCL al 50%, teniendo como base la mezcla de aceites de soja y de coco.
Metabólicamente los TCM tienen menor dependencia del aporte conjunto de hidratos de carbono, no precisan de carnitina para su paso a la mitocondria, no se almacenan y se utilizan rápidamente como energía. La mezcla TCM/TCL tiene una excelente tolerancia, se aporta suficiente cantidad de linoleico y no se producen efectos indeseables inmunosupresores ni alteraciones pulmonares.
ACIDOS GRASOS OMEGA 3:
Las clásicas emulsiones lipídicas utilizadas tienen una alta concentración de linoleico (omega-6) y baja o prácticamente nula de linolénico (omega-3). Los aceites de pescado son ricos en AG omega-3. En su metabolismo, ambos tipos de AG comparten sistemas enzimáticos, por lo que existe competitividad. Los derivados eicosanoides del metabolismo de los omega-3 son de menor potencia biológica por lo que el efecto inmunosupresor y sobre la ventilación/perfusión pulmonar sería menor. Actualmente se indican en nutrición enteral, junto con otros nutrientes considerados inmunomoduladores (arginina, glutamina, ácidos nucleicos), en pacientes potencialmente inmunocomprometidos.
Un inconveniente de este tipo de AG es la capacidad de autooxidarse y formar radicales libres de O2 que pueden resultar citotóxicos.
ACIDOS GRASOS DE CADENA CORTA:
En estudios experimentales se ha demostrado que el aporte de triglicéridos de cadena corta (TCC) por vía intracecal o parenteral disminuye la atrofia intestinal. Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) se producen a nivel del colon por la fermentación de la fibra, al actuar sobre ella las bacterias de la flora colónica. El principal sustrato nutricional para los colonocitos es el butirato por vía luminal, pero cuando se administra enteralmente se absorbe prácticamente todo a nivel yeyunal y no llega al colon.
En la década de los 50 se utilizaron como fuente de energía, descartándose por sus efectos tóxicos. Actualmente vuelve a retomarse su utilización por la importancia dada a la administración de substratos específicos a las células intestinales. Durante los últimos años se ha utilizado la fibra como fuente de AGCC con excelentes resultados de tolerancia en las UCIs. En los pacientes sin posibilidad de utilización de la vía enteral o de intolerancia a la fibra la administración de AGCC en los TG de la nutrición parenteral teóricamente resulta atractiva. Estudios experimentales han demostrado aumento del trofismo intestinal y mejoría de algunos aspectos de la respuesta inmunológica añadiendo AGCC a la NP.
ACIDO OLEICO:
Es el ácido graso insaturado más frecuente en nuestra dieta y sus ventajas en el control de los niveles de colesterol y LDL-colesterol son conocidas. Recientemente se ha incorporado al arsenal de emulsiones lipídicas como mezcla de 80% de aceite de oliva y 20% de aceite de soja.
Se ha observado mayor estabilidad de la mezcla con aceite de oliva. Su contenido en vitamina E, que superan los requerimientos exigidos, protege frente a los procesos de peroxidación de los ácidos grasos poliinsaturados, ya que éstos pueden ocasionar daño tisular a través de los radicales libres de O2.
El aporte de AG de esta emulsión es muy parecida al del aceite de oliva de la dieta, con un 15% de AG saturados, un 65% de AG monoinsaturados y un 20% de AG poliinsaturados. Estos últimos se encuentran balanceados con un 17,5% de omega-6 y un 2,5% de omega-3, por lo que la producción de eicosanoides resulta equilibrada, atenuándose los efectos indeseables que a nivel inmunológico han sido vistos con la administración de formulaciones a base de aceite de soja.
LIPIDOS ESTRUCTURADOS, "LIPIDOS A MEDIDA":
Son un tipo de emulsión en los que, por el sistema de transesterificación, se pueden unir ácidos grasos de distintos aceites de origen a una molécula de glicerol; así por ejemplo, una molécula de triglicérido puede incluir un ácido graso de cadena media, otro de cadena larga omega-6 y otro omega-3. Sería como fabricar un lípido a medida de la situación del paciente. Actualmente se emplean en nutrición enteral con buena tolerancia, menores alteraciones inmunosupresoras e inflamatorias, aunque con aumento importante del coste.
CONCLUSIONES:
Los lípidos deben formar parte de la dieta artificial de los pacientes graves, representando del 30-50% del aporte calórico no proteico
Son superiores sus ventajas a sus inconvenientes
La mayoría de las complicaciones de la utilización de los lípidos se solucionan, actualmente, utilizando dosis por debajo de 2 mg/kg/día en perfusión continua de 24 horas y utilizando mezclas MCT/LCT.
Los lípidos estructurados con la incorporación equilibrada de AG omega-3, AG monoinsaturados, AGCM y AGCC, así como el aumento de su estabilidad con disminución de fosfolípidos y aporte de vitamina E, representan la formulación del futuro.
miércoles, 24 de febrero de 2010
Importancia Industrial de la Quitina
La actividad industrial de procesado de los productos de la pesca, especialmente de crustáceos (langosta, centolla, cigala, langostino, camarones y nécora entre otros) y cefalópodos (calamar), genera en la actualidad una gran cantidad de residuos que suponen un grave problema medioambiental. Los residuos del procesado del marisco contienen en general un 14-35% de quitina asociada con proteínas (30-40%), lípidos, pigmentos y depósitos de calcio (30-50%), estimándose por tanto una producción mundial anual de quitina en los residuos de unas 120.000 toneladas. Este gran volumen, unido a su lenta capacidad de degradación, estimuló una gran actividad investigadora centrada en la determinación de los posibles usos de esta sustancia con una doble finalidad; por un lado la búsqueda de una explotación económica beneficiosa, y por otro la eliminación del problema medioambiental. Como resultado de estas investigaciones, actualmente la quitina y el quitosano (molécula derivada de la anterior), son empleados con éxito en campos tan diversos como el farmacéutico, médico, la industria alimentaria y procesadora de efluentes y la agricultura, entre otros muchos.
¿Qué son la Quitina y el Quitosano?
La quitina y el quitosano son materiales orgánicos producidos por invertebrados de agua dulce (artrópodos, briozoos y zooplancton). En el medio salado son producidos fundamentalmente por crustáceos haloplanctónicos (copepodos, cladecera, euphasiaceae) y por especies marinas pelágicas y bénticas (incluyendo crustáceos, hidrozoos y briozoos). Algunos animales terrestres también poseen tegumentos quitinosos (insectos, crustáceos, anélidos y moluscos) mientras que hongos, levaduras y mohos igualmente tienen paredes celulares quitinosas.
La quitina fue encontrada por primera vez en 1811 por el profesor Henri Braconnot en hongos. En 1830 se aisló en insectos y se le dio el nombre de quitina. El descubrimiento del quitosano en 1859 por C. Rouget supuso el inicio de una investigación intensiva sobre estos compuestos.
La quitina es un polímero de N-acetilglucosamina y residuos de glucosamina que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, tal es así que constituye el segundo polímero más abundante después de la celulosa. La misma es un polisacárido no tóxico y biodegradable que forma una sustancia córnea y es el principal constituyente de exoesqueleto de insectos, crustáceos y arácnidos. Se encuentra también en setas, levaduras, coral, zooplancton, mariposas, algas y hongos
La quitina es un producto ligero, en polvo o copos de color blanco o amarillento, que puede ser procesado en múltiples derivados.
El quitosano es la forma N-desacetilada de la quitina de la que se obtiene tras sustituir los grupos acetamido por grupos amino. Forma parte de la pared corporal de la mayoría de hongos, levaduras y mohos. Asimismo, se biodegrada en el hombre por la acción de la lisozima
¿En qué se utilizan?
Las aplicaciones de la quitina y quitosano son muy amplias, existiendo sectores en los que su utilización es habitual y conocida, y otros en los que constituye actualmente una interesante vía de investigación:
1- Tratamiento de aguas
Quitina-Quitosano y sus derivados actúan como quelantes de metales de transición y contaminantes ambientales (PCBs), como removedores de iones metálicos (Hg, Cd, Pb, Ag y Ni), como floculantes coagulantes y precipitantes de proteínas, aminoácidos, tintes, colorantes, algas, aceites, metales radioactivos (U y Co), partículas en suspensión y pesticidas. Por ello se emplean en el tratamiento de piscinas y estanques, efluentes de industrias de alimentación y residuos alimenticios (reduciendo la DQO hasta en un 80%), aguas residuales (refinerías de petróleo, plantas procesadoras de pescado, cerveceras, mataderos, etc.) y en el tratamiento de agua de bebida.
2- Industria alimentaria
- Como aditivos en los alimentos: Por sus propiedades como espesantes, gelificantes y emulsificantes se utilizan como mejoradores de la textura, ya que fijan agua y grasa (ej. Quitina cristalina). También se emplean como estabilizantes del color, como agente que previene la precipitación en el vinagre, como aditivos con características nutricionales (fibra dietética, ingrediente funcional), en galletas y pan (previene la disminución del volumen de la masa), como aditivo para alimentación animal (hasta el 10% en alimento para pollos) aumenta el crecimiento, el vigor y el incremento de bifidobacterias en el estomago que bloquean el desarrollo de otros microorganismos y generan lactasa. También son utilizadas en harinas de marisco (shellfish), que contienen proteína quitina y astaxantina y que se usan en alimentación del salmón.
- Envoltura y recubrimiento protector de alimentos: Los films con quitosano son resistentes, duraderos y flexibles con propiedades mecánicas similares a polímeros comerciales de fuerzas medias. Su uso en films comestibles puede favorecer la protección de la vida salvaje, ya que aunque sean ingeridos por algunos animales (el 30% de los peces marinos tienen plásticos en su estómago) pueden ser fácilmente degradados por enzimas existentes en el estómago de algunos de estos. También se emplean junto con otros elementos en recubrimientos para frutas (N,O-carboximetilquitina) retrasando el envejecimiento, disminuyendo la oxidación, las perdidas por transpiración y protegiendo frente al ataque de hongos.
Su acción como protector de alimentos frente a microorganismos (concentraciones =/>del 0,02% protegen frente a E. Coli) como bacterias, levaduras y hongos. Es interesante para la obtención de alimentos mínimamente procesados y para retrasar la aparición del off-flavor en la carne. En concreto, la acción antimicrobiana la realizan privando a los microorganismos de iones vitales (Cu), bloqueando o destruyendo la membrana, filtrando constituyentes intracelulares, y formando complejos polielectrolíticos con polímeros ácidos y células de superficie.
- En procesos industriales: En la recuperación de proteína de desechos de ovoproductos para alimentación animal, como agente purificador del azúcar, clarificador en industrias de bebida (agua, vino, zumo de manzana y zanahoria) sin afectar el color (0,7g/l), como finalizador en zumos (quitosano ácido soluble y soluble en agua), coagulación del queso (2-2,5% pH6, remueve el 90% de los sólidos), retardador del pardeamiento enzimático de jugos de manzana y pera.
3- Medicina.
El quitosano y sus formas derivadas son empleados con éxito en diversos ámbitos de la medicina y en otros su aplicación está en fase de estudio y desarrollo.
- Por sus propiedades antimicrobianas (activa quitanasa y b-gluconasa): Su histocompatibilidad y su capacidad de retención de humedad y de liberación controlada de sustancias así como por sus propiedades mecánicas (elasticidad), las moléculas de quitosano forman parte de vendajes, lentes de contacto, gotas oftalmológicas, cremas y recubrimientos para quemaduras, heridas y úlceras, suturas quirúrgicas reabsorbibles, implantes y cultivos de tejido (eliminando la contaminación por microorganismos).
- Control del colesterol sanguíneo: En los últimos años algunos estudios han demostrado la capacidad del quitosano para reducir de forma efectiva la absorción de grasa de la dieta, reducir la presión sanguínea y disminuir los niveles de colesterol sérico. Todo ello gracias a un mecanismo de formación de enlaces iónicos con los que se fija a diferentes tipos de aniones, tales como ácidos biliares y ácidos grasos libres, y a su capacidad de formar micelas con el colesterol, con lo que disminuye la absorción de ácido cólico y su aporte al hígado.
- Otros campos y acciones: Como la distribución controlada de medicamentos en el organismo (como diluyente de medicamentos y tabletas), transporte de células, acción antitumoral de los oligómeros de quitosano, materiales para ortopedia, estomatología (enfermedad periodontal, antiplaca aumentando el pH), antiácido (previene la gastritis), aumento de la biodisponibilidad del calcio y de la producción de bifidobacterias en el digestivo, estimulante inmunitario, en problemas de intolerancia a la lactosa, secuestrante de sales biliares, protector frente a la diarrea y la constipación y en membranas renales artificiales.
4- Biotecnología.
El quitosano actúa en la inmovilización de enzimas como la glucosa isomerasa, empleándose en lechos para biorreactores, en la separación de proteínas, en biosensores (monitorizando la oxidación de los lípidos en músculo de pescado y crustáceos), en recubrimientos celulares, cromatografía, inmovilización celular, reacción con aldehidos, captación de células y enzimas y en la producción de proteínas de única célula.
5- Agricultura.
En recubrimientos de semillas, como fertilizante y spray foliar, en la conservación de las frutas, como nematocida e insecticida, en la protección frente a plagas y ataque de hongos (induciendo la acción de las quitinasas frente a hongos), como virucida y estimulante del crecimiento (transporte de nutrientes).
6- Cosmética.
Son varias sus aplicaciones por sus propiedades humectantes (cremas de manos, lociones de baño), abrasivas (limpieza de la piel), su polaridad positiva (fijación de los productos a piel y pelo) y no alergenicidad. Se emplea con éxito como matriz apropiada para otros ingredientes, en el cuidado bucal (pasta de dientes y colutorios bucales) y en el tratamiento para la celulitis (patentado).
7- Industria papelera.
Empleo en la elaboración del papel, aumento del rendimiento de la pulpa y de la capacidad de retención de agua (pañuelo de papel), como adhesivo, tratamiento de superficie en el papel (mayor resistencia y mejor fijación de la tinta), papel fotográfico, separación de productos y recuperación de componentes.
8- Tecnologías de membrana.
Para la separación de componentes (filtros moleculares), en columnas cromatográficas, como absorbentes de encapsulación, para el control de permeabilidad, en osmosis inversa, electrodiálisis, quitina magnética y aislamiento de lisozima.
9- Alimentos Nutraceúticos.
En alimentos funcionales (bebidas, barras comestibles, etc.) por sus características de solubilidad y la posibilidad de obtención de múltiples compuestos derivados.
10- Industria textil.
El quitosano se utiliza como agente para evitar el encogimiento de los tejidos y como fijador del color.
Perspectivas
A pesar del gran número de aplicaciones potenciales existentes y el considerable progreso realizado en la investigación de quitina y quitosano, es necesario potenciar su utilización en diversos sectores industriales que, con excepción del campo de la salud humana, se han mostrado hasta ahora reticentes. Ello ha sido debido por un lado a la falta de confianza en la capacidad de las industrias proveedoras para suministrar materia prima, y por el otro al papel negativo que jugaron las patentes ralentizando el desarrollo del mercado. En la actualidad la tendencia del mercado de los productos de quitina y quitosano se dirige a su aplicación dietética y biomédica, pero en un futuro próximo se debería considerar la posibilidad de su utilización para el empaquetado de alimentos y otros productos, a fin de reducir de esta manera el volumen de desechos procedentes de envoltorios y favoreciendo la protección de la vida salvaje.
Asi mismo, dentro de la dinámica actual de reutilización y minimización de residuos, la obtención de compuestos de alto valor como la quitina y quitosano a partir de desechos de crustáceos, representa una interesante oportunidad para la industria.
¿Qué son la Quitina y el Quitosano?
La quitina y el quitosano son materiales orgánicos producidos por invertebrados de agua dulce (artrópodos, briozoos y zooplancton). En el medio salado son producidos fundamentalmente por crustáceos haloplanctónicos (copepodos, cladecera, euphasiaceae) y por especies marinas pelágicas y bénticas (incluyendo crustáceos, hidrozoos y briozoos). Algunos animales terrestres también poseen tegumentos quitinosos (insectos, crustáceos, anélidos y moluscos) mientras que hongos, levaduras y mohos igualmente tienen paredes celulares quitinosas.
La quitina fue encontrada por primera vez en 1811 por el profesor Henri Braconnot en hongos. En 1830 se aisló en insectos y se le dio el nombre de quitina. El descubrimiento del quitosano en 1859 por C. Rouget supuso el inicio de una investigación intensiva sobre estos compuestos.
La quitina es un polímero de N-acetilglucosamina y residuos de glucosamina que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, tal es así que constituye el segundo polímero más abundante después de la celulosa. La misma es un polisacárido no tóxico y biodegradable que forma una sustancia córnea y es el principal constituyente de exoesqueleto de insectos, crustáceos y arácnidos. Se encuentra también en setas, levaduras, coral, zooplancton, mariposas, algas y hongos
La quitina es un producto ligero, en polvo o copos de color blanco o amarillento, que puede ser procesado en múltiples derivados.
El quitosano es la forma N-desacetilada de la quitina de la que se obtiene tras sustituir los grupos acetamido por grupos amino. Forma parte de la pared corporal de la mayoría de hongos, levaduras y mohos. Asimismo, se biodegrada en el hombre por la acción de la lisozima
¿En qué se utilizan?
Las aplicaciones de la quitina y quitosano son muy amplias, existiendo sectores en los que su utilización es habitual y conocida, y otros en los que constituye actualmente una interesante vía de investigación:
1- Tratamiento de aguas
Quitina-Quitosano y sus derivados actúan como quelantes de metales de transición y contaminantes ambientales (PCBs), como removedores de iones metálicos (Hg, Cd, Pb, Ag y Ni), como floculantes coagulantes y precipitantes de proteínas, aminoácidos, tintes, colorantes, algas, aceites, metales radioactivos (U y Co), partículas en suspensión y pesticidas. Por ello se emplean en el tratamiento de piscinas y estanques, efluentes de industrias de alimentación y residuos alimenticios (reduciendo la DQO hasta en un 80%), aguas residuales (refinerías de petróleo, plantas procesadoras de pescado, cerveceras, mataderos, etc.) y en el tratamiento de agua de bebida.
2- Industria alimentaria
- Como aditivos en los alimentos: Por sus propiedades como espesantes, gelificantes y emulsificantes se utilizan como mejoradores de la textura, ya que fijan agua y grasa (ej. Quitina cristalina). También se emplean como estabilizantes del color, como agente que previene la precipitación en el vinagre, como aditivos con características nutricionales (fibra dietética, ingrediente funcional), en galletas y pan (previene la disminución del volumen de la masa), como aditivo para alimentación animal (hasta el 10% en alimento para pollos) aumenta el crecimiento, el vigor y el incremento de bifidobacterias en el estomago que bloquean el desarrollo de otros microorganismos y generan lactasa. También son utilizadas en harinas de marisco (shellfish), que contienen proteína quitina y astaxantina y que se usan en alimentación del salmón.
- Envoltura y recubrimiento protector de alimentos: Los films con quitosano son resistentes, duraderos y flexibles con propiedades mecánicas similares a polímeros comerciales de fuerzas medias. Su uso en films comestibles puede favorecer la protección de la vida salvaje, ya que aunque sean ingeridos por algunos animales (el 30% de los peces marinos tienen plásticos en su estómago) pueden ser fácilmente degradados por enzimas existentes en el estómago de algunos de estos. También se emplean junto con otros elementos en recubrimientos para frutas (N,O-carboximetilquitina) retrasando el envejecimiento, disminuyendo la oxidación, las perdidas por transpiración y protegiendo frente al ataque de hongos.
Su acción como protector de alimentos frente a microorganismos (concentraciones =/>del 0,02% protegen frente a E. Coli) como bacterias, levaduras y hongos. Es interesante para la obtención de alimentos mínimamente procesados y para retrasar la aparición del off-flavor en la carne. En concreto, la acción antimicrobiana la realizan privando a los microorganismos de iones vitales (Cu), bloqueando o destruyendo la membrana, filtrando constituyentes intracelulares, y formando complejos polielectrolíticos con polímeros ácidos y células de superficie.
- En procesos industriales: En la recuperación de proteína de desechos de ovoproductos para alimentación animal, como agente purificador del azúcar, clarificador en industrias de bebida (agua, vino, zumo de manzana y zanahoria) sin afectar el color (0,7g/l), como finalizador en zumos (quitosano ácido soluble y soluble en agua), coagulación del queso (2-2,5% pH6, remueve el 90% de los sólidos), retardador del pardeamiento enzimático de jugos de manzana y pera.
3- Medicina.
El quitosano y sus formas derivadas son empleados con éxito en diversos ámbitos de la medicina y en otros su aplicación está en fase de estudio y desarrollo.
- Por sus propiedades antimicrobianas (activa quitanasa y b-gluconasa): Su histocompatibilidad y su capacidad de retención de humedad y de liberación controlada de sustancias así como por sus propiedades mecánicas (elasticidad), las moléculas de quitosano forman parte de vendajes, lentes de contacto, gotas oftalmológicas, cremas y recubrimientos para quemaduras, heridas y úlceras, suturas quirúrgicas reabsorbibles, implantes y cultivos de tejido (eliminando la contaminación por microorganismos).
- Control del colesterol sanguíneo: En los últimos años algunos estudios han demostrado la capacidad del quitosano para reducir de forma efectiva la absorción de grasa de la dieta, reducir la presión sanguínea y disminuir los niveles de colesterol sérico. Todo ello gracias a un mecanismo de formación de enlaces iónicos con los que se fija a diferentes tipos de aniones, tales como ácidos biliares y ácidos grasos libres, y a su capacidad de formar micelas con el colesterol, con lo que disminuye la absorción de ácido cólico y su aporte al hígado.
- Otros campos y acciones: Como la distribución controlada de medicamentos en el organismo (como diluyente de medicamentos y tabletas), transporte de células, acción antitumoral de los oligómeros de quitosano, materiales para ortopedia, estomatología (enfermedad periodontal, antiplaca aumentando el pH), antiácido (previene la gastritis), aumento de la biodisponibilidad del calcio y de la producción de bifidobacterias en el digestivo, estimulante inmunitario, en problemas de intolerancia a la lactosa, secuestrante de sales biliares, protector frente a la diarrea y la constipación y en membranas renales artificiales.
4- Biotecnología.
El quitosano actúa en la inmovilización de enzimas como la glucosa isomerasa, empleándose en lechos para biorreactores, en la separación de proteínas, en biosensores (monitorizando la oxidación de los lípidos en músculo de pescado y crustáceos), en recubrimientos celulares, cromatografía, inmovilización celular, reacción con aldehidos, captación de células y enzimas y en la producción de proteínas de única célula.
5- Agricultura.
En recubrimientos de semillas, como fertilizante y spray foliar, en la conservación de las frutas, como nematocida e insecticida, en la protección frente a plagas y ataque de hongos (induciendo la acción de las quitinasas frente a hongos), como virucida y estimulante del crecimiento (transporte de nutrientes).
6- Cosmética.
Son varias sus aplicaciones por sus propiedades humectantes (cremas de manos, lociones de baño), abrasivas (limpieza de la piel), su polaridad positiva (fijación de los productos a piel y pelo) y no alergenicidad. Se emplea con éxito como matriz apropiada para otros ingredientes, en el cuidado bucal (pasta de dientes y colutorios bucales) y en el tratamiento para la celulitis (patentado).
7- Industria papelera.
Empleo en la elaboración del papel, aumento del rendimiento de la pulpa y de la capacidad de retención de agua (pañuelo de papel), como adhesivo, tratamiento de superficie en el papel (mayor resistencia y mejor fijación de la tinta), papel fotográfico, separación de productos y recuperación de componentes.
8- Tecnologías de membrana.
Para la separación de componentes (filtros moleculares), en columnas cromatográficas, como absorbentes de encapsulación, para el control de permeabilidad, en osmosis inversa, electrodiálisis, quitina magnética y aislamiento de lisozima.
9- Alimentos Nutraceúticos.
En alimentos funcionales (bebidas, barras comestibles, etc.) por sus características de solubilidad y la posibilidad de obtención de múltiples compuestos derivados.
10- Industria textil.
El quitosano se utiliza como agente para evitar el encogimiento de los tejidos y como fijador del color.
Perspectivas
A pesar del gran número de aplicaciones potenciales existentes y el considerable progreso realizado en la investigación de quitina y quitosano, es necesario potenciar su utilización en diversos sectores industriales que, con excepción del campo de la salud humana, se han mostrado hasta ahora reticentes. Ello ha sido debido por un lado a la falta de confianza en la capacidad de las industrias proveedoras para suministrar materia prima, y por el otro al papel negativo que jugaron las patentes ralentizando el desarrollo del mercado. En la actualidad la tendencia del mercado de los productos de quitina y quitosano se dirige a su aplicación dietética y biomédica, pero en un futuro próximo se debería considerar la posibilidad de su utilización para el empaquetado de alimentos y otros productos, a fin de reducir de esta manera el volumen de desechos procedentes de envoltorios y favoreciendo la protección de la vida salvaje.
Asi mismo, dentro de la dinámica actual de reutilización y minimización de residuos, la obtención de compuestos de alto valor como la quitina y quitosano a partir de desechos de crustáceos, representa una interesante oportunidad para la industria.
miércoles, 17 de febrero de 2010
Carbohidratos "buenos" y carbohidratos "malos"
Cuidado con el tipo de carbohidratos que consume – No todos los carbohidratos son iguales. La forma más común de clasificar los carbohidratos es en carbohidratos simples (azúcares) y carbohidratos complejos también conocidos como almidones. Se señala que los carbohidratos complejos contenidos en los vegetales y las viandas se absorben más lentamente ayudando a mantener estables los niveles de glucosa en la sangre. Entre los alimentos compuestos mayormente por carbohidratos complejos se encuentran los granos tales como la avena, la cebada, el arroz y el trigo. También vegetales como las habas, lentejas, maíz, papas y habichuelas. Algunos de estos alimentos han sido procesados o refinados como por ejemplo el pan blanco y el arroz blanco. En este proceso se le remueve gran parte de los nutrientes y la fibra. Sin embargo los granos no refinados contienen estos nutrientes.
En el grupo de carbohidratos simples o azúcares se encuentran algunos azúcares que se encuentran naturalmente en los alimentos como por ejemplo la lactosa en la leche y la fructosa en las frutas. Un buen número de alimentos contiene azúcares añadidos. Por ejemplo, el jarabe que se le agrega a muchas frutas enlatadas durante su procesamiento o el azúcar que se utiliza en la elaboración de distintos tipos de galletas. El consumo de azúcar está asociado a un aumento en los niveles de colesterol y triglicéridos. Esto sucede tanto con el azúcar refinado como con la no refinada. Por esta razón es recomendable reducir o eliminar de la dieta el azúcar añadido. Recuerde que algunos alimentos no mencionan la palabra azúcar y sin embargo poseen un elevado nivel de esta. Cuando vea algún producto que en la etiqueta indique que contiene fructosa, sacarosa, maltosa o fructosa sepa que cada uno de estos es un tipo de azúcar. El concentrado de jugo de uva blanca y el jarabe de maíz que se emplean para endulzar alimentos son también una fuente de azúcar. El jarabe de maíz alto en fructosa que se emplea en mermeladas, jaleas, refrescos, salsa de tomate y hasta en algunos productos que se venden en las tiendas de productos naturales es especialmente problemático y dañino a la salud.
Un tercer tipo de carbohidrato es la fibra. Esta es la parte no digerible de los alimentos de origen vegetal. Cuando consumimos fibra esta mayormente pasa a través de los intestinos sin ser digerida. Sin embargo, aunque por lo general no proporciona calorías ni vitaminas o minerales provee una serie de beneficios importantes a la salud. La fibra provee una sensación de llenura de modo que es menos probable que la persona coma en demasía. La fibra también ayuda a que el sistema digestivo trabaje sin problemas. Se cree que la fibra también puede ayudar a reducir el nivel de colesterol. Se recomienda consumir entre 25 y 30 gramos de fibra diariamente. La mayor parte de las personas que consumen una dieta típica con abundancia de productos refinados consume menos de la mitad de esta cantidad. Algunas buenas fuentes de fibra son los vegetales y frutas, especialmente aquellos cuya cáscara es comestible como el maíz, las habichuelas la manzana, las peras y las uvas. Las frutas con semillas comestibles como por ejemplo, las fresas. Las pastas y el pan hechos con harina integral. La avena, la cebada, el salvado de trigo y otros cereales integrales. Las habichuelas, los frutos secos como las almendras y las nueces. Al comenzar a incrementar su consumo de fibra hágalo gradualmente y aumente su consumo de agua u otros líquidos para evitar el estreñimiento.
El índice glucémico
Otra forma de clasificar los carbohidratos es a base de lo que se conoce como el índice glucémico. Este es un concepto que se ha popularizado en años recientes. El índice glucémico es una medida numérica de cuan rápido los carbohidratos contenidos en un alimento se convierten en glucosa en la sangre. Mientras más bajo es el número más lentamente se convierte un alimento en glucosa. Los alimentos con un índice glucémico bajo ayudan a prevenir enfermedades como la diabetes y estados prediabéticos al igual que la obesidad. Al ayudar a prevenir dichas condiciones el consumo preferente de alimentos con un índice glucémico bajo ayuda a evitar problemas asociados a las mismas tales como enfermedades de las arterias, problemas de memoria e incluso cáncer del colon. Algunos alimentos con índice glucémico bajo son las habichuelas, lentejas, aceitunas, maní, nueces, avena, yogur, fresas y ciruelas. Algunos alimentos de índice glucémico alto son el arroz blanco, los dátiles, las bananas, las hojuelas de maíz (corn flakes), la crema de trigo, las papas y productos de galleteria. Un dato interesante de estos nuevos estudios es que hay algunos alimentos que contienen carbohidratos complejos y sin embargo poseen un índice glucémico elevado, como por ejemplo las papas. El índice glucémico de un alimento puede varias dependiendo de varios factores. Por ejemplo, mientras más maduro esté un banano mayor será su índice glucémico. También, mientras más tiempo dejemos cocer las pastas, mayor será su índice glucémico. Al combinar distintos alimentos en una misma comida el índice glucémico de esta será distinto al de los alimentos individuales. Por estas razones el índice glucémico puede ser utilizado como una guía general pero algunos investigadores consideran que resulta un tanto complejo para depender exclusivamente de éste para planificar las comidas
En el grupo de carbohidratos simples o azúcares se encuentran algunos azúcares que se encuentran naturalmente en los alimentos como por ejemplo la lactosa en la leche y la fructosa en las frutas. Un buen número de alimentos contiene azúcares añadidos. Por ejemplo, el jarabe que se le agrega a muchas frutas enlatadas durante su procesamiento o el azúcar que se utiliza en la elaboración de distintos tipos de galletas. El consumo de azúcar está asociado a un aumento en los niveles de colesterol y triglicéridos. Esto sucede tanto con el azúcar refinado como con la no refinada. Por esta razón es recomendable reducir o eliminar de la dieta el azúcar añadido. Recuerde que algunos alimentos no mencionan la palabra azúcar y sin embargo poseen un elevado nivel de esta. Cuando vea algún producto que en la etiqueta indique que contiene fructosa, sacarosa, maltosa o fructosa sepa que cada uno de estos es un tipo de azúcar. El concentrado de jugo de uva blanca y el jarabe de maíz que se emplean para endulzar alimentos son también una fuente de azúcar. El jarabe de maíz alto en fructosa que se emplea en mermeladas, jaleas, refrescos, salsa de tomate y hasta en algunos productos que se venden en las tiendas de productos naturales es especialmente problemático y dañino a la salud.
Un tercer tipo de carbohidrato es la fibra. Esta es la parte no digerible de los alimentos de origen vegetal. Cuando consumimos fibra esta mayormente pasa a través de los intestinos sin ser digerida. Sin embargo, aunque por lo general no proporciona calorías ni vitaminas o minerales provee una serie de beneficios importantes a la salud. La fibra provee una sensación de llenura de modo que es menos probable que la persona coma en demasía. La fibra también ayuda a que el sistema digestivo trabaje sin problemas. Se cree que la fibra también puede ayudar a reducir el nivel de colesterol. Se recomienda consumir entre 25 y 30 gramos de fibra diariamente. La mayor parte de las personas que consumen una dieta típica con abundancia de productos refinados consume menos de la mitad de esta cantidad. Algunas buenas fuentes de fibra son los vegetales y frutas, especialmente aquellos cuya cáscara es comestible como el maíz, las habichuelas la manzana, las peras y las uvas. Las frutas con semillas comestibles como por ejemplo, las fresas. Las pastas y el pan hechos con harina integral. La avena, la cebada, el salvado de trigo y otros cereales integrales. Las habichuelas, los frutos secos como las almendras y las nueces. Al comenzar a incrementar su consumo de fibra hágalo gradualmente y aumente su consumo de agua u otros líquidos para evitar el estreñimiento.
El índice glucémico
Otra forma de clasificar los carbohidratos es a base de lo que se conoce como el índice glucémico. Este es un concepto que se ha popularizado en años recientes. El índice glucémico es una medida numérica de cuan rápido los carbohidratos contenidos en un alimento se convierten en glucosa en la sangre. Mientras más bajo es el número más lentamente se convierte un alimento en glucosa. Los alimentos con un índice glucémico bajo ayudan a prevenir enfermedades como la diabetes y estados prediabéticos al igual que la obesidad. Al ayudar a prevenir dichas condiciones el consumo preferente de alimentos con un índice glucémico bajo ayuda a evitar problemas asociados a las mismas tales como enfermedades de las arterias, problemas de memoria e incluso cáncer del colon. Algunos alimentos con índice glucémico bajo son las habichuelas, lentejas, aceitunas, maní, nueces, avena, yogur, fresas y ciruelas. Algunos alimentos de índice glucémico alto son el arroz blanco, los dátiles, las bananas, las hojuelas de maíz (corn flakes), la crema de trigo, las papas y productos de galleteria. Un dato interesante de estos nuevos estudios es que hay algunos alimentos que contienen carbohidratos complejos y sin embargo poseen un índice glucémico elevado, como por ejemplo las papas. El índice glucémico de un alimento puede varias dependiendo de varios factores. Por ejemplo, mientras más maduro esté un banano mayor será su índice glucémico. También, mientras más tiempo dejemos cocer las pastas, mayor será su índice glucémico. Al combinar distintos alimentos en una misma comida el índice glucémico de esta será distinto al de los alimentos individuales. Por estas razones el índice glucémico puede ser utilizado como una guía general pero algunos investigadores consideran que resulta un tanto complejo para depender exclusivamente de éste para planificar las comidas
miércoles, 10 de febrero de 2010
¿Cuál es la Teoría del Diseño Inteligente?
La Teoría del Diseño Inteligente dice que “las causas inteligentes son necesarias para explicar la compleja información de las ricas estructuras de la biología y que estas causas son empíricamente detectables” Ciertas características biológicas desafían la explicación Darwiniana de “coincidencias fortuitas”. Ellas parecen haber sido diseñadas. Puesto que el diseño lógicamente necesita de un diseñador inteligente, la aparición del diseño es citado como evidencia para la existencia de un Diseñador. Hay tres argumentos primarios en la Teoría del Diseño Inteligente: (1) complejidad irreducible, (2) complejidad especifica, y (3) el principio antrópico.
(1) La complejidad irreducible es definida como “… un solo sistema, el cual está compuesto por varias partes interactivas bien integradas que contribuyen a la función básica, en donde el retiro de cualquiera de las partes causa que el sistema deje de funcionar con efectividad.” En otras palabras, la vida es comparada con partes interconectadas que descansan una en la otra a fin de resultar útil. La mutación fortuita puede contribuir al desarrollo de una parte nueva, pero no puede contribuir para el desarrollo concurrente de las múltiples partes necesarias para el funcionamiento del sistema. Por ejemplo, el ojo humano es obviamente un sistema muy útil. Sin el globo ocular (el cual es en sí mismo un complejo sistema irreducible), el nervio óptico, y la corteza visual; una mutación fortuita del ojo, sería en realidad contraproducente para la supervivencia de una especie, y por lo tanto sería eliminada a través del proceso de la selección natural. Un ojo no es un sistema útil, a menos que todas sus partes estén presentes y funcionando apropiadamente al mismo tiempo.
(2) La complejidad especifica es el concepto de que, puesto que patrones complejos específicos pueden ser encontrados en organismos, alguna forma de guía debe haber actuado para su aparición. El argumento de la complejidad especifica, establece que es imposible que a través de un proceso fortuito puedan desarrollarse estos complejos patrones. Por ejemplo, un cuarto lleno con 100 monos y 100 máquinas de escribir pueden eventual-mente producir algunas palabras, o quizá aún hasta una oración, pero jamás producirán una obra Shakesperiana. ¿Y qué tanto más compleja es la vida que una obra de Shakespeare?
(3) El principio antrópico establece que el mundo y el universo están “finamente ajustados” para hacer posible la vida en la tierra. Si la proporción de los elementos en el aire de la tierra fuera alterada en lo más mínimo, muchas especies dejarían de existir rápidamente. Si la tierra estuviera unas pocas millas más cerca o más lejos del sol, muchas especies dejarían de existir. La existencia y el desarrollo de la vida en la tierra requiere de que muchas variables estén perfectamente armonizadas, de manera que sería imposible que todas estas variables llegaran a existir a través de la casualidad o de eventos fortuitos no coordinados.
Mientras que la Teoría del Diseño Inteligente no pretende identificar la fuente de inteligencia (ya sea Dios o OVNIS, etc.) la gran mayoría de los teóricos del Diseño Inteligente, son teístas. Ellos ven la presencia del diseño que trasciende al mundo biológico, como una evidencia de la existencia de Dios. Sin embargo, hay algunos poco ateos que no pueden negar la fuerte evidencia de un diseño, pero que tampoco están dispuestos a reconocer a un Dios Creador. Ellos tienden a interpretar la información, como una evidencia de que la tierra fue sembrada por alguna clase de raza superior o criaturas extraterrestres (alienígenos).
La Teoría del Diseño Inteligente no es Creacionismo Bíblico. Hay una importante diferencia entre las dos posiciones. El Creacionismo Bíblico comienza con una conclusión: que el relato bíblico de la creación es confiable y correcto; que la vida en la Tierra fue diseñada por un Agente Inteligente (Dios). Entonces ellos buscan evidencias de una esfera natural para respaldar esta conclusión. Los teóricos del Diseño Inteligente comienzan con una esfera natural y alcanzan su conclusión subsecuentemente: que la vida en la Tierra fue diseñada por un Agente Inteligente (quienquiera que éste sea).
(1) La complejidad irreducible es definida como “… un solo sistema, el cual está compuesto por varias partes interactivas bien integradas que contribuyen a la función básica, en donde el retiro de cualquiera de las partes causa que el sistema deje de funcionar con efectividad.” En otras palabras, la vida es comparada con partes interconectadas que descansan una en la otra a fin de resultar útil. La mutación fortuita puede contribuir al desarrollo de una parte nueva, pero no puede contribuir para el desarrollo concurrente de las múltiples partes necesarias para el funcionamiento del sistema. Por ejemplo, el ojo humano es obviamente un sistema muy útil. Sin el globo ocular (el cual es en sí mismo un complejo sistema irreducible), el nervio óptico, y la corteza visual; una mutación fortuita del ojo, sería en realidad contraproducente para la supervivencia de una especie, y por lo tanto sería eliminada a través del proceso de la selección natural. Un ojo no es un sistema útil, a menos que todas sus partes estén presentes y funcionando apropiadamente al mismo tiempo.
(2) La complejidad especifica es el concepto de que, puesto que patrones complejos específicos pueden ser encontrados en organismos, alguna forma de guía debe haber actuado para su aparición. El argumento de la complejidad especifica, establece que es imposible que a través de un proceso fortuito puedan desarrollarse estos complejos patrones. Por ejemplo, un cuarto lleno con 100 monos y 100 máquinas de escribir pueden eventual-mente producir algunas palabras, o quizá aún hasta una oración, pero jamás producirán una obra Shakesperiana. ¿Y qué tanto más compleja es la vida que una obra de Shakespeare?
(3) El principio antrópico establece que el mundo y el universo están “finamente ajustados” para hacer posible la vida en la tierra. Si la proporción de los elementos en el aire de la tierra fuera alterada en lo más mínimo, muchas especies dejarían de existir rápidamente. Si la tierra estuviera unas pocas millas más cerca o más lejos del sol, muchas especies dejarían de existir. La existencia y el desarrollo de la vida en la tierra requiere de que muchas variables estén perfectamente armonizadas, de manera que sería imposible que todas estas variables llegaran a existir a través de la casualidad o de eventos fortuitos no coordinados.
Mientras que la Teoría del Diseño Inteligente no pretende identificar la fuente de inteligencia (ya sea Dios o OVNIS, etc.) la gran mayoría de los teóricos del Diseño Inteligente, son teístas. Ellos ven la presencia del diseño que trasciende al mundo biológico, como una evidencia de la existencia de Dios. Sin embargo, hay algunos poco ateos que no pueden negar la fuerte evidencia de un diseño, pero que tampoco están dispuestos a reconocer a un Dios Creador. Ellos tienden a interpretar la información, como una evidencia de que la tierra fue sembrada por alguna clase de raza superior o criaturas extraterrestres (alienígenos).
La Teoría del Diseño Inteligente no es Creacionismo Bíblico. Hay una importante diferencia entre las dos posiciones. El Creacionismo Bíblico comienza con una conclusión: que el relato bíblico de la creación es confiable y correcto; que la vida en la Tierra fue diseñada por un Agente Inteligente (Dios). Entonces ellos buscan evidencias de una esfera natural para respaldar esta conclusión. Los teóricos del Diseño Inteligente comienzan con una esfera natural y alcanzan su conclusión subsecuentemente: que la vida en la Tierra fue diseñada por un Agente Inteligente (quienquiera que éste sea).
miércoles, 3 de febrero de 2010
Bienvenidos a un nuevo semestre
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
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