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Archivos mensuales: marzo 2015

¿Origen geológico de la vida?

28 sábado Mar 2015

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Bioquímica, CIENCIA

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A.I. Oparin, Bravesh H. Patel, Freeman J. Dyson, Jack Szostak, John von Neumann, Miller y Urey, Nature Chemistry, Origen de la vida

quimica vida

Jack Szostak, biólogo molecular e investigador del origen de la vida en el Hospital General de Massachusetts en Bostón, propone un nuevo marco, ya que todos los elementos esenciales hace 4 mil millones de años, según publica en la revista “Nature Chemistry” el 16 de marzo, la genética y el metabolismo pueden haber surgido de forma simultánea a través de una reacción que implica:

  • cianuro de hidrógeno (HCN)
  • sulfuro de hidrógeno (H2S)
  • impulsado por ultravioleta (UV).

Mezcla de dos gases venenosos, que crearían los cimientos de la vida en el planeta:

  • ADN
  • proteínas
  • lípidos

Los compuestos pudieron mezclarse en el agua de estanques y arroyos, generando una “sopa” venenosa que dio como resultado las primeras células.

El cianuro de hidrógeno se habría formado debido a los cometas que impactaron en la Tierra, y el sulfato de hidrógeno por las erupciones volcánicas, a esto hay que sumar la luz ultravioleta proveniente del sol.

Bravesh H. Patel del Campus Biomédico de Cambridge (Reino Unido) ha encontrado que a través del cianuro y del sulfuro se pueden producir:

  • Azúcares de dos o tres átomos de carbono (combustible para el organismo)
  • Aminoácidos (las unidades con las que se construyen las proteínas)
  • Ribonucleótidos (elementos básicos del ARN, que transporta la información genética)
  • Glicerol (unidad de los lípidos)

H2S y HCN en la Tierra Primitiva, pueden dar lugar a más de 50 moléculas distintas. El glicerol y 11 aminoácidos, se unen a las biomoléculas que se habían sintetizado, incluyendo los ribonucleótidos de citidina y uridina, y azúcares pequeños. Estas reacciones tienen rendimientos que oscilan entre el 40% y el 70%, el experimento de Miller y Urey en 1953, sobre el origen de la vida y las reacciones que tuvieron lugar a partir de la “sopa”, dando aminoácidos fue menor del 1%,donde una chispa eléctrica atraviesa una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua.

 

John von Neumann aclaró las relaciones entre replicación y metabolismo (von Neumann, 1948):

  • Hardware: procesa la información, ARN ribosómico, ARN de transferencia—Metabolismo
  • Software: incorpora la información, ARN genómico, ADN———————Replicación

¿Qué entendemos por vida? Según Von Neumann, la vida es el metabolismo y la replicación.

El origen de la vida (1957), de A.I. Oparin,, el orden de los acontecimientos del origen de la vida fue en primer lugar las células, en segundo las enzimas y en tercero los genes. Cuando un determinado líquido oleoso se mezclaba con agua, los dos líquidos formaban una mezcla estable denominada coacervado. Propuso que la vida comenzó mediante la acumulación de poblaciones moleculares en el interior de las gotitas de coacervado. Las enzimas surgieron en segundo lugar, organizando las poblaciones moléculas . Los genes aparecieron en tercer lugar.

Tres paleontólogos californianos (Davidson et al. 1995) han recogido pruebas de que la gran mayoría de los diseños corporales actuales surgieron del desarrollo indirecto: el sistema mediante el cual un embrión separa un conjunto de células que están destinadas a producir un adulto, sin que el diseño corporal del adulto tenga conexión con el diseño corporal del embrión. Los organismos multicelulares evolucionaron mediante un proceso de dos etapas.

Primera etapa: la evolución de las formas embrionarias de complejidad limitada que carecían de la maquinaria genética para programar estructuras especializadas, incapaces de evolucionar más allá de un nivel primitivo.

Segunda etapa: evolución de las formas adultas con el equipo de controles genéticos, etapa adulta  que permite la evolución de vías metabólicas ajustadas con mucha más precisión.

Hay tres revoluciones en el origen de la vida, siguiendo estas etapas:

  1. el periodo de origen: el metabolismo y la replicación.
  2. la evolución de las células eucarioticas con la simbiosis  la invasión parasitaria
  3. la evolución de los organismos superiores: el embrión y el conjunto de células que producen el adulto.

Freeman J. Dyson (Princeton 1.999) “Los orígenes de la vida” intenta comprender de forma teórica el origen de la vida de Oparin, demostrando que la vida comienza con el metabolismo, en lugar de con la replicación exacta. Reduce la teoría de Oparin de una forma matemática en dos fases: la primera es una descripción formal de las poblaciones moleculares, como un sistema dinámico clásico y dando precisión a las ecuaciones dinámicas. La segunda fase consiste en la reducción de la teoría general a un modelo elemental con la probabilidad de interacciones moleculares.

L a población de moléculas en el interior de la gotita puede cambiar de un momento a otro por reacciones químicas dentro de las poblaciones, por reacciones que incorporan pequeñas moléculas desde el entorno, o por reacciones que expulsan pequeñas moléculas hacia el entorno. Dada una población en el estado A, tras la siguiente reacción química pasa al estado B, con determinada probabilidad, que es el elemento de la matriz M entre los estados A y B.

Así la población evoluciona a través del espacio de los estados posibles de una forma discontinua y estocástica, mediante una sencilla ecuación lineal

 

P (K+1)= M P(K)

P(k) es la distribución de la probabilidad de la población después de k etapas.

P(k+1) es la distribución de la probabilidad después de k etapas.

Los acontecimientos decisivos en una teoría del origen del metabolismo son los escasos saltos estadísticos, cuando una población molecular en un estado cuasi-estacionario experimenta una sucesión de reacciones químicas que la empuja por encima de una barrera, en contra del gradiente de probabilidad, y hacia otro estado cuasi-estacionario. Si el estado inicial es desordenado y el final ordenado, el salto puede considerarse un modelo para el origen del metabolismo.

 

 

Links relacionados:

 

  • Investigación de vida en el Universo NASA

https://astrobiology.nasa.gov/

  • Investigación de vida en el Universo CSIC España

http://www.cab.inta.es/es/inicio

 

 

 

Buscando los restos de Cervantes

21 sábado Mar 2015

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA

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aterioesclerosis, Convento Trinitarias Descalzas, Diabetes mellitus, Francisco Etxebarria, proyecto Cervantes, Quijote, turismo cultural

cervantes

  • Cervantes junto con Shakespeare son dos figuras cumbre de la literatura mundial. El interés de buscar los restos del escritor no solo es como admiración y reconocimiento de su contribución a nuestra lengua, sino también como nuevo tipo de turismo: el cultural. Madrid recibe 8 millones de turistas todos los años, gastando 20 euros (transporte, entrada, refresco) sube a 160 millones.  También la  búsqueda de los restos es equivalente a una campaña de publicidad.

 

  • Cervantes, novelista, poeta y dramaturgo español, nació el 29 de septiembre de 1547 en Alcalá de Henares y murió el 22 de abril de 1616 en Madrid, a la edad de 68 años. Es considerado la máxima figura de la literatura española. Conocido por haber escrito “El ingenioso hidalgo Don Quijote de la Mancha”, la primera novela moderna. Se alistó como soldado y participó en la batalla de Lepanto, en 1571; donde fue herido. En 1575 fue apresado con su hermano Rodrigo, y llevados cautivos a Argel, cinco años estuvo prisionero, hasta que en 1580 pudo ser liberado. En 1587 se casó y, entre 1587 y 1600, residió en Sevilla como comisario de abastecimientos, requisando alimentos por Andalucía para las expediciones de Felipe II. En 1604 se transladó a Valladolid en busca de un mecenas de la corte, debido a las dificultades económicas. En 1605 publica la primera parte del “Quijote”. La muerte le sorprendió en su casa, situada en la esquina entre la calle León y la calle Francos, en pleno barrio de las Letras madrileño. Dos semanas antes, el escritor había profesado en la Orden Tercera de los Franciscanos, y había anunciado su deseo de ser enterrado en la Iglesia del Convento de las Trinitarias Descalzas, en el barrio donde vivía. Esta orden religiosa recaudó los fondos para la liberación de Cervantes y su hermano de Rodrigo tras su cautiverio en Argel.

 

  • Murió debido a las complicaciones de su Diabetes mellitus y por una insuficiencia cardiaca congestiva de origen hipertensivo. En la historia clínica de Cervantes, se menciona como posible causa de la muerte “una enfermedad del corazón”, que tiene que ver con la arterioesclerosis.

 

  • El Proyecto Cervantes, lleva a cabo la fase forense y antropológica en el convento de las Trinitarias. Un ambicioso proyecto de investigación patrocinado por el Ayuntamiento de Madrid, con el apoyo de la Comunidad de Madrid, el Arzobispo y la Comunidad Religiosa del Convento de las Trinitarias, han encontrado el nicho donde se hayan los restos sin cotejar con la prueba del ADN, que comparte con otras 16 personas.

Un equipo de especialistas multidisciplinar, encabezado por el profesor Francisco Etxebarria, realiza con Falcon High Tech la prospección geofísica:

  • mediante georadar (GPR)
  • antena de alta resolución de 400 Mhz en el suelo del habitáculo
  • termografía infrarroja (TIR)
  • fotografía infrarroja (IR) en los parámetros verticales y horizontales

 

 

Cuatro equipos de trabajo simultaneo:

Expertos en arqueología, antropología y medicina inspeccionan, analizando en los restos:

  • morfología
  • edad
  • estatura
  • patología

 

  • EQUIPO DE INVESTIGACIÓN

 

  1. Intervención arqueológica

 

  • Almudena García Rubio (osteoargueóloga, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Lourdes Herrasti (osteoarqueóloga, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Carme Koch (licenciada en historia especialista en Arqueología)
  • Tito Aguirre (técnico en arqueología, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Asier Izaguirre (técnico en arqueología, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Sebastián Lasa (técnico en arqueología, Sociedad de Ciencias Aranzadi)

 

  1. Fotografía infrarroja y termografía

 

  • Luis Avial (técnico en georadar, Falcon High Tech)
  • Santiago Cubas (técnico Falcon High Tech)
  • Alvar Povo (técnico Falcon High Tech)
  • Juan Plaza (asesor técnico Falcon High Tech)
  • Gonzalo Tapia Sánchez (ingeniero topográfo, modelado 3D, Ubícalo Ingeniería Inversa)

 

 

  1. Análisis antropológico de los restos

 

  • Francisco Etxebarria (especialista en Medicina Forense, Universidad del País Vasco, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • José Antonio Sánchez (especialista en Medicina Forense, Universidad Complutense de Madrid)
  • José Luis Prieto (especialista en Medicina Forense, odontólogo, médico forense en Madrid)
  • Bernardo Perea (especialista en Medicina Forense, Universidad Complutense de Madrid)
  • Javier Dorado (especialista en Medicina Forense, Universidad Complutense de Madrid)
  • Fernando Serrulla (especialista en Medicina Forense, Instituto de Medicina Legal de Galicia, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Miguel Botella (especialista en Antropología Forense, Universidad de Granada)
  • Ignasi Galtés (especialista en Medicina Forense, Instituto de Medicina Legal de Catalunya)
  • Luis Ríos (doctor en Antropología Física, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Almudena García Rubio (osteoarqueóloga, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Lourdes Herrasti (osteoarqueóloga, Sociedad de Ciencias Aranzadi)
  • Mari Paz de Miguel (osteoarqueóloga, Instituto Universitario de Investigación en Arqueología y Patrimonio Histórico, Universidad de Alicante)
  • Javier Iglesias (antropólogo, Universidad Complutense de Madrid)
  • María Benito (antropóloga, Universidad Complutense de Madrid)
  • Alexandra Muñoz (antropóloga, Universidad Complutense de Madrid)
  • Marian Martínez de Pancorbo (ADN, Universidad del País Vasco)
  • Carles Lalueza (ADN, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Barcelona)
  • Antonio Alonso (ADN, Instituto Nacional de Toxicología y Ciencias Forenses, Madrid)
  • Julio Montes (médico internista e historiador, Hospital Universitario de Vigo)
  • Mercedes González (Instituto de Estudios Científicos en Momias)
  • Margarita Sanin Matías (artista forense, Licenciada en Bellas Artes)

 

 

  1. Estudio de textiles:

 

  • Irene Seco (conservadora del Museo del Traje de Madrid)
  • Elena Vázquez (conservadora del Museo del Traje de Madrid)
  • Lucina Llorente (especialista en Tejidos del Museo del Traje de Madrid)
  • Elvira González (conservadora del Museo del Traje de Madrid)

 

Links interesantes:

  • Biblioteca virtual Miguel de Cervantes

http://www.cervantesvirtual.com/

 

  • Centro virtual Cervantes

http://cvc.cervantes.es/

 

 

 

 

 

 

Run del LHC

19 jueves Mar 2015

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA

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acelerador de partículas, bosón de Higgs, CERN, LHC, materia oscura, supersimetría

acelerador

 

 

El Gran Colisionador de Hadrones, o LHC, en la frontera entre Francia y Suiza, el acelerador de partículas que descubrió el bosón de Higgs en julio de 2012 vuelve a funcionar este mes. Capaz de reproducir lo que pasó en el universo poco después del Big Ban. Estará el LHC encendido durante tres años. Funcionará a doble potencia para cruzar una nueva frontera de la física.

El LHC, el gran colisionador de Hadrones se encuentra en el CERN, el laboratorio Europeo de Física de Partículas. Los datos se procesan en 11 instituciones de 1º nivel y 150 instituciones de 2º nivel, involucra a 7.000 físicos de 45 países.

Los protones recorren el anillo que mide 27 kilómetros unas 11.000 veces a velocidades cercanas a la de la luz. Se controla cuándo, cuántos protones y cuándo los dos haces opuestos comenzarán a chocar produciéndose nuevas partículas. En 20 minutos, el CERN acelera protones hasta rozar la velocidad de la luz. Al chocar, los protones se desintegran dejando al descubierto:

  • Quarks
  • Leptones
  • Resto de partículas elementales (bosón de Higgs)

 

Se han realizado:

  • Medidas precisas del top quark
  • Medidas precisas del ángulo de violación de la simetría CP
  • Se han descubierto nuevas resonancias en el “experimento LHCb”, es decir nuevos tipos de partículas.

Grandes retos:

  • Descubrir la supersimetría, entrar en una nueva dimensión. Es una teoría que complementa el Modelo Estándar de la física de partículas. La supersimetría o SUSY, supone que cada partícula elemental conocida tiene una hermana supersimétrica desconocida. A cada higgs le corresponde un higgisino, a cada neutrino su neutralino, etc. La supersimetría explicaría el origen de la materia oscura, alrededor del 23% de lo que hay en el Universo. En la actualidad el Universo está compuesto de materia ordinaria, en su origen, en el Big Bang, hubo una pequeña descompensación, por cada mil millones de partículas de antimateria, se crearon mil millones de partículas de materia y unas partículas de materia, la materia se destruyó con la antimateria menos esas partículas que son las que forman hoy nuestro Universo.

El aumento de energía en el LHC, dará lugar a una mayor producción de partículas de antimateria para explicar esta cuestión.

 

  • Desvelar el origen del bosón de Higgs.

 

  • Descubrir más dimensiones de las tres que existen, al detectarse movimientos de partículas que solo pueden existir, en otras dimensiones. Pudiendo así entenderse porque la gravedad es una fuerza débil, comparada con el resto de fuerzas de la naturaleza.

 

Se necesita para llevar a cabo este nuevo conjunto de experimentos:

  • Aumento considerable de la energía, pasando de 4 teraelectronvoltios (TeV) a los 6.5 TeV.

 

  • Haces de protones más pequeños en los puntos de colisión, incrementando el número de colisiones cuando los dos haces colisionan, enviando más información al detector.

 

 

Se ha modificado:

  1. Nuevos imanes.
  2. Conexiones reforzadas
  3. Protección para asegurar la superconductividad.
  4. Haces más energéticos.
  5. Haces más pequeños, para aumentar la probabilidad de que dos protones choquen en los puntos de interacción, consiguiéndose más colisiones.
  6. Menos protones pero más juntos.
  7. Mayor voltaje.
  8. Criogenia mejorada, mejor la superconducción de los imanes a -270º.
  9. Electrónica resistente a la radiación.
  10. Vacío más seguro.

 

 

Retorno a la industria española:

  • Hay una plantilla de 2.300 personas, de forma directa a través de contratos que tienen los estados miembros con el CERN.
  • De forma indirecta con la transferencia de tecnologías o procesos asociados con el acceso a áreas tecnológicas.
  • Colaboran 200 empresas con 900 españoles:
  • Ingeniería civil: Empresarios Agrupados, Dragados, IDOM
  • Ingeniería eléctrica: JEMA, ANTEC
  • Ingeniería mecánica: Felguera Construcciones Mecánicas, Asturfeito, Nortemecánica, Elay, EADS-CASA.
  • Tecnologías del vacío y baja temperatura: Telstar, Vacuum projects
  • Electrónica: GTD, CRISA, INSYTE, SAIFOR
  • Servicios: IBERINCO, SENER, INTESA-INARSA, TAM

 

 

  • Instituciones

 

  • Experimento LHCb:

Universidad de Santiago de Compostela (USC)

Universitat de Barcelona (UB)

Universitat Ramón Llull (URL)

 

  • Experimento ALICE:

Instituto Galego de Física de Altas Enerxias (IGFAE) de la USC.

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).

 

 

Link del CERN:

http://home.web.cern.ch/

 

Criobiología: estirando la vida

15 domingo Mar 2015

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA

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Alcor, American Cryonics, criónica, criogenia, criopreservación, crioprotectores, Cryonics Institute, Iecrion, reperfusión, vitrificación

criogenesis

El hombre busca la inmortalidad a través de la ciencia, controlando los procesos fisiológicos, hay varias compañías que comercializan esto.

La Criobiología es la rama de la biología que estudia los efectos de bajas temperaturas en seres vivos, puede incluirse:

  • proteínas,
  • células,
  • tejidos
  • órganos,
  • organismos completos

Criogenia: rama de la física e ingeniería que estudia la producción y uso de temperaturas muy bajas.

Criónica: preservación de humanos y mamíferos a bajas temperaturas con la intención de revivirlo en el futuro.

Áreas de estudio en criobiología:

  1. Estudio de la adaptación al frío.
  2. Criopreservación de células, tejidos, gametos y embriones.
  3. Preservación de órganos bajo condiciones de hipotermia.
  4. Liofiliación
  5. Criocirugía.
  6. Física de la sobrefusión, la nucleación y crecimiento de hielo y aspectos de la transferencia de calor.

Criopreservación en la naturaleza

  1. Bacterias: tres especies de bacterias, Carnobacterium pleistocenium, Chryseobacterium greenlandensis y Hermininiimonas glaciei sobreviven a temperaturas congeladas en hielo durante miles de años.
  2. Plantas: con el proceso de endurecimiento, les permite vivir a temperaturas inferiores a 0ºC durante semanas o meses.
  3. Hongos: sobreviven después de ser congelados a -50ºC.
  4. Animales: invertebrados (nematodos, escarabajos, larvas) y vertebrados (ranas, tortugas, salamandra siberiana, ardilla de la tierra del ártico).

 

Técnicas de Preservación

Cada reducción de 10ºC en la temperatura va acompañado del 50% en consumo de oxígeno.

Los principales problemas que necesitan soluciones especiales son:

  • Contrarrestar la acidosis
  • Depresión de la actividad de la bomba de sodiopotasio
  • Aumento de la actividad celular del calcio
  • Reducir daños causados por: radicales libres
  • Impedir edema
  • Compensar la pérdida de ATP

La criopreservación de células, se guía por la “Hipótesis de dos factores” del americano criobiólogo Peter Mazur: “el enfriamiento demasiado rápido mata a las células por la formación de hielo intracelular y excisamente lento, ya sea por electrolito toxicidad o mecánico”.

Se usan crioprotectores, como el DMSO (dimetilsulfóxido) y glicerol, se utilizan para proteger las células. Los criobiólogos intentan mejorar la concentración de crioportector (reduciendo su toxicidad, la formación de hielo y velocidad de enfriamiento).

 

Criobiología en humanos

En 1773 Benjamín Franklin en una carta decía que se podría vivir en estado suspendido durante siglos.

La palabra criónica fue inventada por Karl Werner en 1965 junto con Curtis Henderson  y  Saul Kent cuando fundaron la Cryonics Society de Nueva York (CSNY).

La criopreservación de personas o grandes animales no es reversible con la tecnología actual, y por ley solo puede llevarse a cabo en humanos después de que se produzca la muerte legal, con la expectativa de que en un futuro los estados de muerte clínica sean reversibles.

El problema es:

  • como hacer que los tejidos soporten el estado criogénico sin que se deterioren, al estar los tejidos compuestos por agua, y todos sabemos que al enfriarse se expande formando cristales que rompen el tejido

 

  • como sacar del estado de la hibernación.

 

La proporción entre hombres y mujeres que eligen la criogénesis es de tres a uno. Principalmente ingenieros de software. Hay doscientas personas congeladas,y dos mil que han firmado los contratos. A los fallecidos y preservados a baja temperatura, las empresas de criogénesis no les llaman “clientes”, les llaman “pacientes”.

La formación de hielo daña las células y estructuras celulares, como decíamos anteriormente se hace intento de perfusión del cuerpo con crioprotectores químicos (glicerol) que inhibe la formación de cristales de hielo.

Greg Fahy y Brian Wowk, del Twenty-First Century Medicine, desarrollaron mejoras en criopreservación, mejorando la viabilidad de vitrificación .  La vitrificación preserva los tejidos en estado vítreo en lugar de en estado congelado, en el vidrio, las moléculas no se reconfiguran en gruesos cristales cuando se enfrían, formando un “sólido líquido” mientras la temperatura cae por debajo de la temperatura de transición vítrea. Para la vitrificación el Cryonics Institute (CI) utiliza una solución desarrollada por el Dr. Yuri Pichugin. El CI ha desarrollado cápsulas de enfriamiento controladas por ordenador para asegurar que el enfriamiento es rápido por encima de la Temperatura de transición vítrea y lento por debajo de esa temperatura, para reducir fracturas debidas a tensión térmica.

La privación de oxígeno y nutrientes hace que las células, tejidos y órganos se deterioren, si pasa demasiado tiempo por ejemplo después de parar el corazón, se pueden producir más daños cuando vuelve el oxígeno por estrés oxidativo (reperfusión). Así los crionicistas tratan de minimizar el daño por isquemia y reperfusión con la ayuda de cardiopulmonar, enfriando tan pronto como sea posible tras la declaración de muerte. Se administran agentes anticoagulantes como heparina y antioxidantes.

Tecnologías clave son:

  • Bioingeniería avanzada
  • Nanotecnología molecular
  • Nanomedicina

La reanimación requiere la reparación de los daños producidos por:

  • Falta de oxígeno
  • Toxicidad de los crioprotectores
  • Fracturas en la tensión térmica
  • Congelación de tejidos que no se hayan vitrificado bien

Se dice que la reanimación criónica es un proceso “last-in-first.out” (los últimos serán los primeros), al mejorar los métodos de preservación con el paso del tiempo.

Compañías pioneras:

 

  • CRYONICS INSTITUTE    28.000 dolares              http://www.cryonics.org/
  • ALCOR                                     80.000 dolares              http://www.alcor.org/
  • AMERICAN CRYONICS    150.000 dolares            http://www.americancryonics.org/
  • ESPAÑOLA                                                                        http://iecrion.com/

 

 

 

¿Se puede pesar un gas? ¿El oxígeno es importante para la vida?

06 viernes Mar 2015

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA

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combustión, compuesto, cuantitativo, elemento, estequiometría, oxígeno, oxidación, principio conservación materia

Lavoisier

La persona que respondió a esto fue Antoine-Laurent de Lavoisier fue un químico, biólogo y economista francés, que nació en 1743 en París..  Y fue arrestado, juzgado por el Tribunal Revolucionario y guillotinado el 1794.

 

Fundador de la química moderna:

 

  • Demostró que una reacción, la cantidad de materia siempre es la misma al final y al comienzo de la reacción. “ley de la conservación de la materia”: la masa se conserva, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos.

 

  • Investigó la composición del agua y denominó a sus componentes: oxígeno e hidrógeno.

 

  • Examinó la naturaleza de la combustión: combinación de una sustancia con oxígeno, refutando la teoría del flogisto. La calcinación de un material no era la pérdida del misterioso flogisto, sino la ganancia de algo muy material: una parte del aire. Despertó el interés de Lavoisier por la combustión, porque trabajaba en un ensayo sobre la mejora de las técnicas del alumbrado público en París.

 

  • Revelando el papel del oxígeno en la respiración de los animales y las plantas.

Explicó el intercambio de gases en los pulmones. El aire inhalado se transformaba en el interior y era expulsado del mismo modo que el “aire fijo” de Black, o, lo que era lo mismo, el dióxido de carbono según la nueva nomenclatura del químico francés. La respiración en el organismo vivo era un proceso análogo a la combustión en el mundo externo: ambos atrapaban el oxígeno y ambos expulsaban dióxido de carbono y agua. Fue Lavoisier quien estableció que el oxígeno es indispensable para la vida.

 

  • En el “Tratado elemental de química” (1789), aclaró el concepto de elemento como sustancia simple que no se puede dividir por ningún análisis químico conocido, y elaboró la teoría de la formación de los elementos a través de los elementos.

 

  • Destacó por sus estudios de los procesos vegetales que se relacionaban con los intercambios gaseosos cuando los animales respiran.

 

  • Presentó junto con B. Guyton de Moreveau, Claude Louis Bertholiet, y Antoine-Francois de Fourcroy, la nomenclatura a la Academia en 1787.

 

Los alquimistas de la Edad Media pensaban que el aire es la única sustancia invisible,  Jan Baptista van Helmont, era médico y alquimista, estudiando como los gases que emanaban al echar caliza sobre vinagre apagaban la llama de una vela, se dio cuenta que el aire era sólo un ejemplo de un grupo de sustancias similares. Van Helmont conocía el mito griego de que la materia tenue en su origen llenaba todo el espacio y llamaban a esta materia: “caos”. Y se dio cuenta que el aire era sólo uno de tantos gases, el gas que apagaba la llama era el dióxido de carbono. El inglés Stephen Hales ideó un método para atrapar ese gas: las burbujas se formaban en un matraz que salían por un tubo acodado que se conducía hasta la boca de otro matraz en posición invertida y lleno de agua. Las burbujas subían por el segundo matraz desplazando al agua, tenía un matraz así lleno de un gas determinado. Joseph Priestley, en 1770 sustituyó el agua por mercurio, como los gases no se disuelven en mercurio recogió el dióxido de carbono, recogió también amoníaco, cloruro de hidrógeno , dióxido de azufre y descubrió el oxígeno.

 

El estudio de la respiración, combustión y oxidación, no lleva a comprender como el aire está formado por  una mezcla de elementos como descubrió Lavoisier. El oxígeno es fundamental para la vida, si se interrumpe más de cuatro minutos el cerebro sufre un daño irreparable. El oxígeno pasa a través de las paredes celulares de los pulmones a la sangre, donde se combina con la hemoglobina en los glóbulos rojos y se transporta por todo el cuerpo con el bombeo del corazón.

 

Biografía de Lavoisier

BIOGRAFÍA DE ANTONIO LAVOISIER from Ana Ayllon

Historia de la química de los gases por Asimov

http://www.librosmaravillosos.com/brevehistoriaquimica/capitulo04.html

 

¿Regeneración nerviosa?

01 domingo Mar 2015

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA

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4-sulfatado de condroitina, astrocitos, axones, células gliales, John Nicholls, KSPGs, mielina, neuroregeneración, NG2, NI-35, Nogo, Roger Sperry, Santiago Ramón y Cajal

regeneracion nerviosa

Las lesiones del sistema nervioso afectan a más de 90.000 personas al año, 10.000 de médula espinal.

Así dentro de la ingeniería del tejido neural: la regeneración del nervio y la reparación, es un campo de gran actualidad.

Las lesiones irreversibles:

  • Insuficiencia prolongada de oxígeno en el nacimiento
  • Fracturas cervicales provocadas por accidentes
  • Bloqueos o roturas de arterias cerebrales que producen muerte del tejido cerebral

Conducen a la pérdida del movimiento o a palabra.

El axón, además de transportar información en impulsos eléctricos, transporta proteínas y nutrientes entre el cuerpo celular y los terminales nerviosos. Si el axón es seccionado, la célula degenera hasta morir. Al morir no pueden ser reemplazadas.

La neuroregeneración  se refiere a la regeneración o la reparación de los tejidos nerviosos, células o productos de células, puede incluir generación de:

  • Nuevas neuronas
  • Células gliales
  • Axones
  • Mielina
  • Sinapsis

El sistema nervioso se divide en dos partes:

  1. SNC sistema nervioso central: cerebro y médula espinal
  2. SNP sistema nervioso periférico: nervios craneales y médula con ganglios asociados.

La neurogeneración es diferente en el SNC y SNP, por la funcionalidad, grado y velocidad. Cuando un axón está dañado, el segmento distal sufre una degeneración, perdiendo la vaina de mielina. El segmento proximal, puede morir por apoptosis o someterse a una reacción chromatolítica, en un intento de reparación.

El SNC es incapaz de reparación y regeneración.

El SNP, cuando se produce una lesión, un corte de un axón, hay una migración de fagocitos, células de Schwann y macrófagos al lugar de la lesión, eliminando los restos de tejido así como el tejido dañado.

¿Cómo se produce la regeneración de las fibras periféricas?

A principios de siglo Santiago Ramón y Cajal intuyó que los axones periféricos recibían apoyo y guía del medio ambiente, apoyo ausente en el SNC.

Trabajos del trienio 1905, 1906, 1907 “sobre la regeneración de los nervios y las vías centrales en conejo, gato , perro, etc…”

  1. Cortando el nervio aciático, se observa una “retoñamiento” fibra a fibra y ramas colaterales.
  2. Al principio las células en fases iniciales, carecen de células de Schwann , a los 2 o 3 días aparecen núcleos marginales.
  3. Las fibras nerviosas neoformadas se dividen repetidamente en la cicatriz.

Los axones proximales son capaces de volver a crecer en el SNP, siempre que el cuerpo celular está intacto, y se ponen en contacto las células de Schwann en el canal endoneural.

En el SNC, después de un trauma, contrarresta la reparación de mielina y las neuronas. Los axones también pierden potencial de crecimiento con la edad, debido a una disminución en la expresión de GAP-43. La “cicatriz glial” inhibe la regeneración del nervio, lo que conduce a una pérdida de función, resultado de la acumulación de astrocitos reactivos en el sitio de la lesión y la regulación de moléculas que son inhibidoras de crecimiento de neuritas de extensión.

Los astrocitos son células gliales del SNC que:

  • Mitigan el daño
  • Reparación
  • Formación de cicatriz glial

Después de una lesión hay un aumento de 4-sulfatado de condroitina que participa en el crecimiento y la cicatriz glial.

Inhibidores del crecimiento del nervio

  • NG2 proteoglicano sulfato de condroitina se expresa por las células precursoras de oligodendrocitos, NG2 inhibe el crecimiento de neuritas.
  • KSPGs queratán proteoglicano de sulfato inhibe extensión del crecimiento de neuritas.
  • Nogo inhibidor de la remielinización del SNC.
  • NI-35 factor de crecimiento no permisiva de la mielina.

 

Roger Sperry premio Nobel, en la década de los 50, realizó experimentos sobre regeneración del SNC en la rana: seccionó un nervio óptico y se reconectó.

John Nicholls, biólogo británico, trabaja en Suiza, cada vez que se cortan los axones en la cadena nerviosa de la sanguijuela, se regeneran.

 

Las terapias actuales destacan:

  • Un grupo de científicos dirigidos por Martin Schwab están estudiando las circunstancias para la regeneración de células del SNC. Vieron que nervios del SNP no podían crecer en el interior de un nervio central. Vieron que oligodendrocitos y mielina son “hostiles” para el crecimiento de las fibras. Identificaron una proteína de la mielina que ejerce este efecto “inhibidor”. Inactivando la proteína mediante un “anticuerpo monoclonal” se producen cambios regenerativos.
  • Albert de Aguayo en Montreal, Canadá, han venido investigando “puentes” del SNP usados en fibras dañadas del SNC: los muñones de los axones de las células centrales que se encuentran en las proximidades del injerto empiezan a regenerarse y crecen a lo largo del puente. Sin embargo existe un serio obstáculo, ya que estos puentes cuando se insertan en fibras del SNC por el otro extremo del injerto, no siguen creciendo y los axones no establecen conexiones apropiadas para transmitir información.
  • Actualmente se contempla transplantar células madre (SC-Stem Cells) para remplazar a células dañadas en enfermedades neurodegenerativas como Parkinson, Huntington y Alzheimer. Caracterizadas por pérdidas progresivas de neuronas del sistema nervioso. Las células madre neuronales (NSCs) pueden generar neuronas, glía o ambas. Hasta la actualidad no existe tratamiento médico para regenerar el cerebro. Solo ocurren en regiones específicas del cerebro de los mamíferos adultos. El potencial para formar neuronas dopaminérgicas (Parkinson) que tiene una célula madre embrionaria (ESC) no es suficiente para regenerar a las neuronas en el cerebro de los mamíferos.

 

 

CBMSO-Neurobiología

Centro Biología Molecular “Severo Ochoa” CSIC-UAM

http://web4.cbm.uam.es/joomla-rl/index.php/en/scientific-departments/molecular-neurobiology

 

Ciberned.es

Centro Investigaciones Biomédicas Enfermedades Neurodegenerativas

https://www.google.es/#q=ciberned.es

 

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