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Publicaciones de la categoría: Premios ciencia

Descubrimiento de la insulina

14 domingo Nov 2021

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Bioquímica, CIENCIA, DIABETES, Premios ciencia

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Best, DIABETES, insulina, Premio Nobel

Frederick Banting, (1891, Alliston, Ontario) es considerado el padre de la insulina, marcó un antes y un después en la calidad de vida de los pacientes diabéticos.


En 1889, dos investigadores alemanes, Oskar Minkowski y Joseph von Mering, encontraron que cuando se extraía la glándula del páncreas, los animales desarrollaban síntomas de diabetes y morían poco después. Esto llevó a la idea de que el páncreas era el sitio donde se producían las «sustancias pancreáticas» (insulina).
En los experimentos limitaron esta búsqueda a los «islotes de Langerhans» (células especializadas en el páncreas).

En 1910, Sir Edward Albert Sharpey-Shafer sugirió que solo faltaba una sustancia química en el páncreas en personas con diabetes. Llamó a este producto químico insulina, que proviene de la palabra latina ínsula, que significa «isla«.


Frederick Banting tras obtener el título de medicina en la Universidad de Toronto se unió al cuerpo médico del ejército de Canadá y sirvió en Francia durante la Primera Guerra Mundial, donde recibió la Cruz Militar.
En 1919 finalizada la guerra, empezó a ejercer como médico en Ontario y Toronto. Empezando a interesarte por el estudio de la diabetes y su relación con el páncreas. Bantíng sabía que la diabetes era producida por la deficiencia de una hormona segregada por el páncreas.

En 1921, Banting y su asistente Best empezaron a investigar en un laboratorio universitario con 10 perros; descubrieron cómo eliminar la insulina del páncreas de un perro: mezclaban el páncreas con aguas y sales para después congelarlo y filtrarlo. Los colegas escépticos dijeron que el material se veía como «una porquería marrón espesa», no sabían que esto conduciría a la vida y la esperanza de millones de personas con diabetes. Aislaron la hormona pancreática a la que en un principio denominó «isletin«. Inyectó la sustancia en el perro diabético y comprobó que los niveles de glucosa en la sangre se redujeron notablemente y el animal recuperaba el vigor y la fuerza.


Banting comenzó los experimentos extirpando el páncreas de algunos perros y pudo comprobar que los animales incrementaban su nivel de azúcar en la sangre y comenzaban a beber mucha agua y debilitarse, los perros habían desarrollado la diabetes. Observaron como con diabetes severa el perro vivía durante 70 días: el perro murió solo cuando no hubo más extracto.

Con este éxito, las investigaciones, junto con la ayuda de los colegas J.B. Collip y John Macleod, dieron un paso más. Se desarrolló una forma de insulina más refinada y pura, esta vez a partir del páncreas del ganado.


Antes de que se descubriera la insulina en 1921, las personas con diabetes no vivían mucho tiempo; no había mucho que los médicos pudieran hacer por ellos. El tratamiento más eficaz fue someter a los pacientes con diabetes a dietas muy estrictas con una ingesta mínima de carbohidratos. Esto podría comprarles a los pacientes algunos años más, pero no los salvaría. Las dietas duras (algunas prescribían tan solo 450 calorías al día) A veces incluso provocaban que los pacientes murieran de hambre.


En 1922, Banting y Best tuvieron la oportunidad de experimentar sus estudios en humanos. El primer paciente fue un niño de 14 años, Leonard Thompson, que estaba a punto de morir por la diabetes, en el Hospital de Toronto. Tras recibir las inyecciones de insulina recuperó las fuerzas y el apetito.
Las noticias sobre la insulina se expandieron por todo el mundo.


En 1922, un año después, el comité otorgó el premio Nobel a Frederick Banting y a John Macleod.
La insulina de ganado vacuno y porcino se utilizó durante muchos años para tratar la diabetes y salvó millones de vidas, pero no fue perfecta, ya que provocó reacciones alérgicas en muchos pacientes. La primera insulina «humana» sintética modificada genéticamente se produjo en 1978 utilizando la bacteria E. coli para producir insulina.

La insulina es un hormona formada por 51 aminoácidos. Su principal función es que el nivel de glucosa en la sangre se mantenga por debajo de unos límites. Actualmente existen 3 tipos de insulina según su actuación: acción rápida, acción intermedia y acción prolongada.


En 1941 Sir Frederick Banting y su colega fallecieron durante un accidente aéreo cuando se dirigían hacia Inglaterra.


“The Discovery of Insulin” (University of Chicago Press, 2007,) cuyo autor, Michael Bliss,(1941-2017) fue un historiador y autor canadiense, relata en el libro los acontecimientos que llevaron al descubrimiento de la insulina.

Bibliografía:

OMS: «Día mundial de la diabetes»
https://www.who.int/es/campaigns/world-diabetes-day/2021

IDF: International Diabetes Federation
https://www.idf.org/

ADA (American Diabetes Association.); «The History of a Wonderful Thing We Call Insulin», 2019
https://www.diabetes.org/blog/history-wonderful-thing-we-call-insulin

FSED (Fundación de la Sociedad Española de diabetes)
https://fundacion.sediabetes.org/

Universtiy of Toronto: «Celebrating a Century of Health»
Innovation at the University of Toronto
https://insulin100.utoronto.ca/

Nobel Prize: «Frederick G. Banting the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1923″
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1923/banting/

Bliss, Michael; «The Discovery of Insulin»; University of Chicago Press, 2007

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Ciclinas: las proteínas de la división celular

09 jueves Sep 2021

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Bioquímica, cáncer, Célula, CIENCIA, Premios ciencia

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cáncer, Cdk, ciclinas, ciclo celular, gen p53, Premio Nobel, Tim Hunt

«El ciclo celular» es el conjunto de procesos que permiten a una célula dividirse para dar lugar a dos células hijas, es el proceso mediante el cual los humanos pasan de una única célula el zigoto a millones de células en la fase adulta. «La división celular» también es importante para reparar tejidos «dañados» o «reponer» células muertas.

Fases del ciclo celular:
Fase S: es la fase de replicación del ADN
Fase M: periodo en el que se produce la segregación cromosómica
Fase G1 y G2: (gap o intervalo) G1 entre la M y la S, G2 entre la S y la M. Las transiciones G1/S y G2/M son importantes para el crecimiento celular.


Los principales «Checkpoint» en células de mamíferos:
Checpoint de daño al ADN
Checpoint de huso mitótico
Checkpoint de antefase

El ciclo está dirigido por:

  • una subunidad enzimática: CDK, que modifica las proteínas celulares activándolas o desactivándolas
  • una subunidad reguladora: ciclina, necesaria para que funcione CDK.

Las ciclinas se asocian a las CdKs, una Cdk sola es inactiva, asociada se activa: es un enzima funcional y se modifican las «proteínas blanco».


Reguladores positivos de las «Cdks«:
Los pincipales reguladores positivos de las Cdks son las «ciclinas»: proteínas sintetizadas durante la interfase y destruidas al final de la mitosis de cada ciclo. Se han descrito diversos tipos: A, B1, B2, B3,C, D1, D2, D3, E, F, G, H, I, K, L1, L2, T1 y T2.

Se dividen en: ciclinas G1/S, ciclinas S, ciclinas G2 y ciclinas M

Los niveles de las diferentes ciclinas varían a lo largo del «ciclo celular»: el incremento de la concentración de las ciclinas permite que la célula se divida.

Ciclinas + quinasas (p34 (cdc2))……….MPF (factor promotor de maduración)
MPF (fosforilación)……………………….CICLO CELULAR:

Formación de microtúbulos
Remodelación de cromatina

Las Cdk son cinasas, enzimas que fosforilan (unen a grupos fosfatos) proteínas blanco específicas. Cuando una ciclina se une a una Cdk:
activa la Cdk com una «cinasa»
dirige la Cdk un conjunto de «proteínas blanco»

El MPF (factor promotor de maduración) fue descubierto en la década de 1970, en las ranas, al encontrarse un «factor» que forzaba a los óvulos a dividirse: pasando de la fase G2 a la fase M (era una Cdk) unida a su ciclina M.


También se han encontrado «genes supresores tumorales» que cuando se encuentran inactivados en la célula tumoral facilitan la progresión del ciclo celular y el desarrollo del cáncer. Caso de genes conocidos como el p53 y retinoblastoma.


El gen p53 actúa para evitar que el ADN «dañado» se transmita a través de la división celular a las células hijas:
a) detiene el ciclo celular en el «punto de control G1»
b) activa las enzimas de reparación del ADN
c) si no es reparable el «ADN dañado» activa la muerte celular programada.

Bibliografía:

Nobelprize: «Tim Hunt Nobel lecture» 2001
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2001/hunt/lecture/

Morgan, D «The Cell Cycle: Principles of Control». Oxford University Press. 2007

Alberts et al. «Biología molecular de la célula». Barcelona. Omega. ISBN 54-282-1351-8. 2004

García Velazquez, Daniel et al.; CSIC. La Laguna ; «Luces y sombras en el uso de quinasas dependientes de ciclinas como dianas terapeúticas en cáncer», 2006
https://www.researchgate.net/publication/279914772_LUCES_Y_SOMBRAS_EN_EL_USO_DE_QUINASAS_DEPENDIENTES_DE_CICLINAS_COMO_DIANAS_TERAPEUTICAS_EN_CANCER

Henar Valdivieso, María; «Ciclo celular. Regulación de las ciclinas de G1″. Investigación y Ciencia. Octubre 2006.

Schrödinger y la mecánica cuántica

13 sábado Mar 2021

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA, Premios ciencia

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Ecuación de Schrödinger, Gato de Schrödinger, Mecánica cuántica, Premio Nobel, Schrödinger

Erwin Schrödinger (Viena, 1887-1961) entró en la Universidad de Viena en 1906 y se doctoró en 1910. Se trasladó a la Universidad de Zürich en 1922.

En enero de 1926 publicó en la revista «Annalen der Physik» un artículo científico titulado «Quantisierung als Eigenwertproblem» (Cuantización como problema de autovalores), donde desarrolló la ecuación de Schrödinger. En esa ecuación a la edad de 39 años relaciona la mecánica cuántica con las ecuaciones de Newton de la astronomía planetaria. Adoptando el enunciado hecho por Louis de Broglie en 1924 sobre la dualidad onda-corpúsculo.

En 1933 abandona Alemania y se traslada a Oxford donde se convierte en fellow del Magdalen College y recibe el premio Nobel de Física con Dirac.
En 1934 es asociado en la Universidad de Princeton.
En 1935 ideó el experimento conocido como «el gato de Schrödinger» como intento de interpretar la mecánica cuántica: un gato está encerrado en una caja de acero con una pequeña cantidad de sustancia radioactiva así después de una hora hay igual probabilidad de que esté vivo o muerto, estado conocido como «superposición cuántica«, esta vinculado a un evento subatómico aleatorio que puede ocurrir o no.

La vida o la muerte del gato dependía del estado de un átomo radiactivo, si se había descompuesto y emitido radiación o no. El gato permanece vivo y muerto hasta que se observa el estado. Si el átomo decae, un vial con gas venenoso se libera matando al gato hasta que la caja se abre no se sabe hay una superposición de los dos estados.

En 1940 es director de la Escuela de Física Teórica en Dublín, estando en Irlanda durante los próximos 15 años, haciendo investigaciones de física y filosofía e historia de la ciencia.

En 1944 publicó su libro «¿Qué es la vida?» que tuvo una gran influencia en el desarrollo posterior de la biología. Aportó dos ideas:
a) la vida no se opone a la termodinámica: los sistemas biológicos amplían la entropía en sus procesos
b) habla del «cristal aperiódico» como la química de la herencia biológica, fue el primero en sugerir la existencia de un código genético, como sugirieron James Watson y Francis Crick, los descubridores de la estructura del ADN en 1953.


En 1955 vuelve a Viena.
Fallece en Viena en 1961, a los 73 años, de tuberculosis.

Bibliografía:


Domenéch, Francisco; «Schrödinger, un cuántico tras el secreto de la vida», OpenmindBBVA Ventana del Conocimiento: Schrödinger
Schrödinger, un cuántico tras el secreto de la vida | OpenMind (bbvaopenmind.com)

Facts. Nobel Prize.org. Nobel Media AB : «Schrödinger«
The Nobel Prize in Physics 1933 – NobelPrize.org

Bernstein, Jeremy; «Erwin Schrödinger» , Encyclopedia Britannica.2017
Erwin Schrodinger | Biography, Atomic Model, Cat, & Facts | Britannica

Cajal y la imagen

15 viernes Ene 2021

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA, Premios ciencia

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Dibujo, Fotografía, Nobel, Santiago Ramón y Cajal

Santiago Ramón y Cajal (Petilla de Aragón, 1852- Madrid, 1934) se dedicó dentro de la ciencia al estudio del sistema nervioso del cerebro y recibió el premio Nobel de Medicina en 1906 por la “doctrina de la neurona” (el tejido nervioso compuesto por unidades discretas responsables de actividad cerebral).

Tenía dos pasiones: la fotografía y el dibujo, donde muestra células cerebrales y circuitos neuronales dibujados con gran precisión.

 Mantuvo su pasión por el dibujo y durante cinco décadas realizó más de 2.900 bocetos y diseños detallando la arquitectura del sistema nervioso. El dibujo era la herramienta principal en los tiempos de Cajal para ilustrar las imágenes microscópicas al no haberse desarrollado la microfotografía todavía.

En la fotografía encontró la técnica para ver hacia afuera y experimentar cuestiones técnicas de aplicación científica, ampliando el sistema visual, convirtiéndose en una biblioteca de imágenes.

Dibujaba las imágenes que observaba, incluía aquellos elementos que según su criterio eran importantes para la observación de lo que quería describir, sus observaciones eran veraces aportando como única prueba sus dibujos.

En 1868 se quedó impresionado en Huesca con el revelado de fotógrafos ambulantes. En 1870 hizo sus primeras fotografías, en 1874 estando de médico militar en Cuba dedicó tiempo a investigar la fotografía al estar convaleciente de una afección pulmonar.

En 1887 comienza con las microfotografías al conseguir la cátedra de Histología Normal y Patología de la Universidad de Barcelona y representaciones tridimensionales con cámaras estereoscópicas; las cuales ilustran “Manual de Histología Normal y Técnica Micrográfica” (1889) y “Manual de Anatomía Patológica General” (1890).

En 1900 es nombrado presidente de honor de la Real Sociedad Fotográfica, entre 1901 y 1926 escribe 16 artículos y una monografía de emulsiones donde explica cómo reducir el tiempo de exposición, fundamentos y mejoras de diversos procedimientos, procesos de reproducción del color.

En 1906 se refiere al proceso de retículo policromático y en 1912 cuando aparece su obra “La fotografía de los colores”, fue pionero de la fotografía de color en España, explica las bases científicas y reglas prácticas con los principios teóricos y reglas prácticas de la fotografía en color.

Sus investigaciones sobre fotografía y color se publican en ensayos como: “La microfotografía estereoscópica y biplanar del tejido nervioso” (1918) y “Démonstrations photographiques de quelques phénomènes de la régénération des nerfs” (1926).

La mayoría de sus retratos están hechos por él: “la vida pasa, pero la imagen queda”. Muchas fotografías son también de su familia: gran interés por la visión estereoscópica tridimensional con registro fotográfico de paisajes, escenas familiares, excursiones y viajes de Italia, Suiza y Estados Unidos.

Bibliografía:

CSIC Museo Ciencias Naturales: «Ramón y Cajal»

https://www.mncn.csic.es/es/visita-el-mncn/exposiciones/santiago-ramon-y-cajal

SEN Museo Histórico: «Cajal y la fotografía de los colores»

https://mah.sen.es/index.php/descubre/fotografia/item/72-cajal-y-la-fotografia-de-los-colores

Ministerio de Cultura: «Ramón y Cajal»

https://www.culturaydeporte.gob.es/cultura/areas/archivos/mc/registro-memoria-unesco/2017/archivo-cajal.html

De Felipe, Javier; “Arte y neurología”, Ed. Saned, 2005

Cajal_Art.pdf (csic.es)

López Piñero; “Cajal”; Ed. Salvat, 1985

Legado Cajal / Instituto Cajal – CSIC

Hepatitis C: premio Nobel de Medicina 2020

09 viernes Oct 2020

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA, Premios ciencia

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Alter, Houghton, Premio Nobel, Rice, Virus hepatitis C

¿Podría un virus causar la enfermedad? Charles M. Rice investigador de la Universidad de Washington y otros grupos de investigadores trabajando con virus de ARN e ingeniería genética han generado ARN del virus de la Hepatitis C, lo han inyectado en el hígado de chimpancés, y observaron una patología similar a la patología de la hepatitis C en humanos.

En el mundo hay 71 millones de personas con infección crónica por el virus (VHC), la OMS declaró que en 2016 murieron unas 399.000 personas por cirrosis y carcinoma hepatocelular, se transmite a través de la sangre.

Los descubridores del virus: Charles M. Rice, Michael Houghton y Harvey J. Alter; han recibido este año el “Premio Nobel de Medicina”, al descubrir el virus han facilitado análisis de sangre sensibles y nuevos medicamentos que han salvado millones de vidas.

Las Regiones de la OMS más afectadas son: Mediterráneo Oriental y Europa. El virus se transmite a través de la sangre, las infecciones pueden producirse por:

  • Consumo de drogas inyectables
  • Transfusión de sangre y productos sanguíneos sin analizar
  • Inyecciones no seguras
  • Prácticas sexuales

El virus de la hepatitis C pertenece al género Hepacivirus. Familia Flaviviridae, es una familia de virus que tiene como vector los artrópodos (garrapatas y mosquitos).

Dominio: Riboviria, Grupo IV (Virus ARN monocatenario positivo), Reino: Orthornavirae, Filo: Kitrinoviricota, Familia: Flaviviridae  

            Géneros: Flavivirus, Pestivirus, Hepacivirus, Pegivirus

Harvey J. Alter: nació en Nueva York, estudió en la Universidad de Rochester. Estuvo en los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y en la Universidad de Georgetown.

Houghton: nació en el Reino Unido, estudió en el King´s College London. Está en la Cátedra de Investigación de Excelencia de Canadá en Virología y es Profesor de Virología Li Ka Shing en la Universidad de Alberta.

Charles M. Rice: nació en Sacramento, estudió en el Instituto de Tecnología de California. Creó un grupo de investigación en la Universidad de Washington, está en el Centro para el Estudio de la Hepatitis C en la Universidad de Rockefeller.

Bibliografía:

Nobel Prize: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2020, “for the discovery of Hepatitis C virus”

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2020/summary/

OMS: Hepatitis C

https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/hepatitis-c

The Rockefeller University: virologist Charles M. Rice

https://www.rockefeller.edu/news/29292-rockefeller-university-molecular-biologist-charles-m-rice-honored-nobel-prize-pioneering-studies-hepatitis-c-virus/

https://www.rockefeller.edu/our-scientists/heads-of-laboratories/893-charles-m-rice/

Charles M. Rice at el.; “Efficient replication of genotype 3a and 4a hepatitis C virus replicons in human hepatoma cells”, Antimicrob Agents Chemother; 19892012 Oct;56(10):5365-73. doi: 10.1128/AAC.01256-12.Epub 2012 Aug 6.

“El Efecto Edison” sin premio nobel

06 sábado Jun 2020

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA, Premios ciencia, Química

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Efecto Edison, electricidad, Thomas Edison

El “Efecto Edison” 1880 (flujo de iones en un metal causado por el paso de energía eléctrica desde un filamento a una placa metálica de un globo de lámpara incandescente) fue observado por un ingeniero: William Hammer (ingeniero jefe de la English Electric Light Company, asistente de laboratorio de Thomas Edison desde 1879), patentado en 1883.

No les dieron el premio Nobel porque no tenía para ellos relevancia, permaneció como un misterio durante 15 años, descubrieron la causa, pero les faltó la aplicación social (no vieron el uso para esas propiedades), como sería después: en la industria electrónica de la radio y la televisión.

Así en 1904 el ingeniero John Ambrose Fleming (1849-1945) supo desarrollar el “Efecto Edison” creando la “válvula” después llamado tubo en Estados Unidos (recipiente de vidrio donde circulaba la corriente para un filamento).

Más que el azar fue el no encontrar aplicaciones a lo que habían descubierto con el “Efecto Edison” lo que le alejo del premio Nobel en este caso.

También es verdad que le dieron el Premio Nobel a Edison con Tesla por sus aportaciones a la generación y suministro de la electricidad en 1912, pero lo rechazaron por enemistad.

Más que el azar fue el no encontrar aplicaciones a lo que habían descubierto con el “Efecto Edison” lo que le alejo del premio Nobel en este caso.

Las patentes de Thomas Edison (1847-1931) no se debió al azar:

-1. Autodidacta: comenzó a realizar experimentos basándose en lo que leía en los libros de Ciencia

–2. En 1876 su visión comercial de la investigación le llevó a abrir el laboratorio Merlo Park: “la fábrica de inventos”

–3. En 1880 se asocia con J.P. Morgan crea la compañía “Electric Light Company” donde estudia las lámparas de carbón diseñadas por Wallam y Farmer como base de sus experimentos.

–4. En 1882 crea e instala la primera gran central eléctrica del mundo en Nueva York.

En la compañía suya se agrupaban ingenieros que llegaron a registrar 1.093 patentes.

Thomas Alva Edison Milan, Ohio (1847-1931): fue inventor, científico y empresario estadounidense. Sus invenciones fueron una continuación de su primer trabajo como radiotelegrafista contribuyeron ampliamente a las telecomunicaciones y a los avances de la ingeniería eléctrica:

  • Bombilla incandescente
  • Luz Eléctrica
  • Suministro público de electricidad
  • Grabación del sonido y cinematografía
  • Batería para automóvil eléctrico

A mediados del siglo XIX se producen grandes avances en la aplicación de la electricidad a las comunicaciones, se celebran en 1881: “La exposición Internacional de Electricidad “en Paris donde se presentó la lámpara de Edison y “El Congreso Internacional de Electricistas”.

Los inventores o técnicos tienen una superioridad sobre los “científicos puros”, así la teoría de Maxwell sobre electromagnetismo es ignorada, en la década de los 90 las nuevas generaciones de ingenieros incorporan las nuevas tecnologías eléctricas: electromagnetismo y la corriente alterna.

La vida urbana se ve revolucionada en los desplazamientos horizontales de kilómetros (aplicación del motor eléctrico a los vehículos) y verticales (los rascacielos) permitiendo el crecimiento de “megaciudades”.

Bibliografía:

Este libro explica muy detenidamente toda la época del desarrollo de la electricidad y la relación entre la ingeniería y la ciencia: “De la técnica a la modernidad” Valencia Giraldo, Asdruval, Ed. Univ. De Antioquía, 2004

Sproule, Anna; «Thomas A. Edison: the world’s greatest inventor», Ed. Exley Publications; Ed. Exley Publications, 2000

Biography; “Thomas Edison”

https://www.biography.com/inventor/thomas-edison

Asimov, Isaac; “Nueva Guía de la Ciencia, ciencias físicas”, Ed. RBA; 1993

David Baltimore el premio nobel que lucha contra los virus

21 sábado Mar 2020

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA, Premios ciencia, SANIDAD

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coronavirus, David Baltimore, Premio Nobel, Retrotranscriptasa, retrovirus, Virus ARN

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Los coronavirus de Wuhan son genéticamente “retrovirus”, tienen como material genético ARN.
David Baltimore es un biólogo estadounidense Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1975, su trabajo consistió en el hallazgo de que el ARN puede ser transcrito por una retrotranscriptasa a ADN, una enzima que se utiliza para replicarse en las células humanas. Importante en el desarrollo de antivirales, clave en las infecciones virales.
Ha revolucionado el campo de la biología molecular, con aplicaciones diversas: detección de enfermedades, terapias de fármacos y en la identificación de perfiles de genes celulares cuya expresión es modulada en respuesta a una infección producida por patógenos.

 
Baltimore también ha hecho una clasificación de los virus agrupados en grupos dependiendo su tipo de genoma ADN o ARN, monocatenario o bicatenario y su método de replicación, clasificar los virus según su genoma implica que los que quedan encuadrados en la misma categoría se comportarán básicamente de la misma manera, facilitando las investigaciones.

 

Clasificación de Baltimore ok

Existen dos clasificaciones de los virus que están autorizadas, por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (estos dos métodos de clasificación no son antagónicas, pueden integrarse entre sí, pues la clasificación del ICTV incluye algunos criterios de la clasificación de Baltimore):

 
a) La Clasificación de Baltimore, basada en el tipo de ácido nucleico de los virus (ADN o ARN) y su modo de expresión génica.
b) La clasificación del Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV), similar al sistema de clasificación de los seres vivos: orden, familia, subfamilia, género y especie:

 
GRUPO I: Virus ADN bicatenario (Virus ADNbc o Virus dsDNA)
GRUPO II: Virus ADN monocatenario (Virus ADNmc o Virus SSDNA)
GRUPO III: Virus ARN bicatenario (Virus ARNbc o Virus dsRNA)
GRUPO IV: Virus ARN monocatenario positivo (Virus ARNmc+ o Virus (+) ssRNA)
GRUPO V: Virus ARN monocatenario negativo (Virus ARNmc- o Virus (-) ssRNA)
GRUPO VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito (Virus ARNmcRT o Virus ssRNA-RT)
GRUPO VII: Virus ADN bicatenario retrotranscrito (Virus ADNbcRT o Virus deDNA-RT)

 

 

 

En su concepción original, la clasificación de Baltimore incluía seis clases de genoma vírico, más adelante se han descubierto el genoma de los hepadnavirus (virus de la hepatitis B) para los que se añadió una séptima clase.

 
El “dogma central de la biología” es que el que código genético se encuentra en el DNA, se transcribe a un RNA mensajero cuya información se traduce a proteínas, los ladrillos de la vida. El estudio de la reproducción de los “retrovirus” poseen la capacidad de transformar células normales sintetizando DNA viral a partir de su genoma RNA mediante una reacción catalizada por la enzima viral “Transcriptasa reversa”, una polimerasa de DNA dependiente de RNA
Revolucionando el campo de la biología molecular, la replicación de los retrovirus es incompatible con el dogma central.

 
La clasificación de los virus es el proceso de nombrar los virus y colocarlos en un sistema taxonómico, la clasificación de Baltimore de los virus, se basa en el método de síntesis viral del ARN mensajero (ARNm), no supone que es filogenética, ya que los virus no comparten un origen común.

 
El interés por la virología se inició para controlar las infecciones virales que afectaban a la agricultura, ganadería y la salud humana desde épocas antiguas, el interés por entender en los tiempos actuales los procesos celulares y moleculares.

 
Los coronavirus es un ejemplo de lo que se denomina zoonosis: enfermedades de los animales que pueden pasar al ser humano, los análisis los relacionan con el grupo 2B de los coronavirus, dentro de la misma familia que el SARS. Más del 60% de las nuevas infecciones emergentes o reemergentes, como son estos casos de los coronavirus son de origen animal, su extensión quizá se deba a nuestra capacidad de movernos por el planeta que a las características de los propios virus. Accidentalmente “han saltado” al ser humano causando un síndrome respiratorio.

 
Son un grupo de virus de la clase IV (según la clasificación de Baltimore) con genoma compuesto por una sola hebra de ARN sentido positivo. Rodeados por una envoltura con proteínas que se proyectan hacia el exterior. Se han aislado en gran cantidad de animales: perros, gatos, cerdos, vacas, aves, roedores, murciélagos, camellos. En humanos la infección por coronavirus es frecuente y causan enfermedades leves o moderadas del tracto respiratorio superior, conjuntivitis o trastornos gastrointestinales. Desde 2003 se han descrito otros coronavirus de origen animal que han infectado al ser humano causando síndromes respiratorios, son los virus SARS y MERS.

 

 

Bibliografía:

David Baltimore Nobel Prize
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1975/baltimore/facts/

 
David Baltimore “Viruses, Polymerases and Cancer”, Nobel Lecture. NobelPrize.org. Nobel Media AB, 2020

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1975/baltimore/lecture/

 

David Baltimore iBiology

David Baltimore

 

David Baltimore, «Presentación introducción a los virus Transcriptasa inversa» iBiology

Discovering Reverse Transcriptase

 

Baltimore D, “Expression of animal virus genomes”, Bacteriol Rev, 1971
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC378387/

 

Baltimore´s Home Rockefeller University
http://biology.caltech.edu/Members/Baltimore

 

Arrhenius: electroquímica

10 domingo Jun 2018

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA, Premios ciencia, Química

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anión, ácido, base, catión, disociación electrolítica, ecuación Arrhenius, efecto invernadero, energía activación, Premio Nobel

arrhenius

Las teorías de Arrhenius son el primer paso para dar una interpretación molecular de los procesos que ocurren en una reacción química.

 

En su época se reconocían como  bases cuando en una disolución acuosa tenían determinadas características: si la base está bien disuelta la mezcla tiene un sabor amargo; al poner en contacto el papel tornasol con la disolución éste cambia su color de rojo a azul; al tacto éstas sustancias son resbaladizas y jabonosas; y cuando reaccionan con los ácidos dan como productos agua y sales.

 
Svante August Arrhenius nace en Wijk (1859) Suecia. Estudia en la Universidad de Upsala, donde estudió matemáticas, química y física. Se doctoró en 1884, en su tesis de Licenciatura sienta las bases de la “teoría de la disociación electrolítica”, que más tarde confirmó experimentalmente. De cómo los electrolitos se disociaban en sus iones cuando se encontraban en disolución y la fuerza relativa e dichos iones según fuesen ácidos o bases.
Amplia estudios en Riga, Würxburg, Graz, Amsterdam, Leipzig… Su labor docente se desarrolla en Uppsalla y Estocolmo. Ocupa cargos como profesor de física en la Universidad donde cursó estudios universitarios, alcanzando el grado de catedrático y convirtiéndose en rector. Trabajó en el Real Instituto de Tecnología de Estocolmo y fue director del Instituto Nobel de fisicoquímica.

 
Recibe el Premio Nobel de Química en 1903 el mismo año que los esposos Curie reciben el Premio Nobel de Física. Muere en el año 1927.
En 1889 publica su trabajo: “sobe la disociación de sustancias en soluciones acuosas”. Sus trabajos fueron sobre diversos campos de la ciencia: poder de difusión de las soluciones, conductividad eléctrica, influencia de la Luna en el estado eléctrico de la Tierra, influencia de los iones y electricidad atmosférica en la salud, el efecto invernadero producido por la contaminación de gases nocivos como en dióxido de carbono, desarrolla la teoría cosmogónica o de la panspermia que explica el nacimiento de la vida en la Tierra, gracias a las bacterias. Desarrolló “la ecuación de Arrhenius”, que explica la relación de la temperatura con la velocidad de las reacciones. También escribió un “Tratado de electroquímica” (1901) y “Tratado de física cósmica” (1903). Murió en 1927 en Estocolmo.

 

Teoría de la disolución electrolítica
En la segunda parte de sus tesis, “Théorie chimique des electrolytes”, más teórica que la primera, Arrhenius argumentaba que se consideraba una solución de sal como una mezcla de partes “activas” (electrólitos) e “inactivas” (no electrólitos). Al diluir, el número de partes activas se incrementaba. La disolución electrolítica aumentaba con la dilución:
“Todas las sales existen en solución como moléculas complejas, las cuales se descomponen parcialmente al diluirse. Con ayuda de esta representación se explican las propiedades de las sales en todas las diluciones, así como también las propiedades de todos los electrólitos en concentraciones suficientemente elevadas”.

 

experiment-ea30b60e2d_1920
Arrhenius proponía que los electrolitos, sustancias que en disolución permiten el paso de la corriente eléctrica, se disociaban al entrar en disolución, formando iones, en tal proporción, que el número de cargas totales de los aniones (iones con carga negativa) era igual que el número de cargas totales de los cationes (iones con carga positiva), formaban disoluciones eléctricamente neutras.
La concentración es la magnitud química y elemental en electroquímica que expresa la cantidad de un elemento o de un compuesto por unidad de volumen. En el sistema Internacional se emplea el mol/m3. A cada sustancia le corresponde un valor de solubilidad, que es la cantidad máxima de ella (soluto) que puede haber en una disolución, y depende de condiciones como la temperatura, la presión, otras sustancias disueltas o en suspensión y cuál sea la cantidad y la concentración de ellas. En química para expresar cuantitativamente la proporción entre un soluto y el disolvente en una disolución se emplean: molaridad, normalidad, molalidad, formalidad, porcentaje en peso, porcentaje en volumen, fracción molar, partes por millón, partes por billón, partes por trillón, etc.

 

 

Teoría de ácidos y bases
Definió las sustancias ácidas como sustancias químicas que contienen hidrógeno y al ser disueltas en agua se producía una concentración de iones de hidrógeno o protones, mayor que la del agua pura. Y definió a la base como una sustancia química que al ser disuelta en agua produce iones hidroxilo OH-.

 

Teoría del efecto invernadero
Calculó por primera vez como el CO2 atmosférico retiene en la atmósfera la radiación infrarroja proveniente del Sol. Mediante la “Ley de Stefan-Boltzmann” formuló su Ley de efecto invernadero: si la cantidad de ácido carbónico (CO2) aumenta en progresión geométrica, el aumento de la temperatura aumentará casi en progresión aritmética.
Una duplicación del CO2 provocaría un aumento de temperatura de 5-6º.

 

Teoría del ion electrón
Arrhenius definió a los ácidos como sustancias del tipo HX que en solución se disocian produciendo H+ y X-, definiendo a las bases MOH, como sustancias que en solución producen M+ y OH-, y a la neutralización como el resultado de la combinación de esos iones.
La reacción de neutralización para su definición sería:
H+ + OH- —— H20 + sales
Representando por AH la fórmula de un ácido genérico, la reacción de disociación del ácido se puede escribir, de acuerdo a las ideas de Arrhenius, en la forma:
AH << A- (aq) + H+ (aq)
En los ácidos fuertes la reacción estaría desplazada hacia la derecha de modo que abundarían más los iones H+ (aq).
Generalizando los resultados de las anteriores reacciones, Arrhenius concluyó que eran bases todas aquellas sustancias capaces de dar en disolución acuosa iones OH-.

 

Teoría de la panspermia
Popularizó este término al desarrollar la hipótesis cosmogónica en los libros “Escritos de la física cósmica” y “El devenir de los mundos”. El Universo es una inmensa máquina térmica funcionando entre manantiales calientes (las estrellas) a los fríos (las nebulosas). Se traslada la vida o las moléculas necesarias para formar la vida de un astro a otro.

 

Teoría de Arrhenius

La velocidad de una reacción depende de la temperatura, de la composición. En la ecuación de Arrhenius:

 

Ecuación de Arrhenius

 

• K0 : representa el factor de frecuencia
• Ea : la energía de activación de la reacción

A temperatura constante cuanto mayor es la Ea, mas pequeña será la constante de velocidad y más lenta será la velocidad de reacción. Si las velocidades de reacción son rápidas, la Ea será pequeña.

 

Quasi-equilibrium1
Hay un nivel de energía del estado activado en la formación de los productos a partir de los reactantes, una barrera de energía que debe superarse: “Energía de Activación”.

 

 

Bibliografía:
• William H. Brock; “Historia de la Química”, Editorial Alianza; 1998

 

• Enciclopedia Británica. Svante Arrhenius.
https://www.britannica.com/biography/Svante-Arrhenius

 

 

Links relacionados:

 

• The Nobel Prize in Chemistry 1903. Nobelprize.org. Svante Arrhenius.
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/arrhenius-facts.html

 

• Uppsala University. Research
https://www.uu.se//en/research#__utma=1.1668933299.1528043798.1528043798.1528043798.1&__utmb=1.1.10.1528043798&__utmc=1&__utmx=-&__utmz=1.1528043798.1.1.utmcsr=google|utmccn=(organic)|utmcmd=organic|utmctr=(not%20provided)&__utmv=-&__utmk=85956505

 

 

 

 

 

 

Ritmos circadianos: Premio Nobel de Medicina 2017

08 domingo Oct 2017

Posted by José Félix Rodríguez Antón in CIENCIA, Premios ciencia

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Bmal1, Cry, Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash, Michael W. Young, núcleo supraquiasmático, Per, Premio Nobel, Rev-Erba, Ritmo biológico

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Los ritmos circadianos describen un fenómeno biológico que oscila en ciclos de 24 horas.

  • Estos ritmos incluyen:
    Presión sanguínea
    Temperatura del cuerpo
    Niveles hormonales
    El número de células inmunes en sangre
    Ciclo de dormir-despertar

En este papel intervienen genes entre especies que son responsables de determinar la conducta circadiana, especialmente algunos factores de transcripción que sirven para regular muchos genes del ritmo circadiano.
Perturbaciones de tales oscilaciones causadas por inhibidores de RNA o síntesis de proteínas sugieren que tales moléculas están relacionadas.
Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young han sido galardonados con el premio Nobel de Fisiología o Medicina 2017, por sus descubrimientos de mecanismos moleculares que controlan el ritmo circadiano: explican cómo las plantas, los animales y los seres humanos adaptan su ritmo biológico para que sincronice con las revoluciones de la Tierra.

Para los eucariotas depende de mecanismos de retroalimentación de transcripción/ traducción de ADN.
El reloj circadiano en los mamíferos se localiza en el núcleo supraquiasmático (NSQ), un grupo de neuronas del hipotálamo medial.
La actividad del NSQ es modulada por factores externos, fundamentalmente la variación de luz. El NSQ recibe información sobre la luz externa a través de los ojos. Las células ganglionares de la retina, tienen un pigmento llamado melanopsina, a través del tracto retinohipotalámico llevan información al NSQ. El NSQ toma esta información sobe el ciclo luz/oscuridad externo, y la envía a la epífisis o glándula pineal. Esta secreta la hormona melatonina en respuesta al estímulo proveniente de NSQ, así la melatonina es baja durante el día y aumenta durante la noche

Hormonas afectadas por el ciclo circadiano:

  • ACTH: hormona adenocorticotrópica
    Cortisol
    TSH: hormona estimulante del tiroides
    FSH: hormona folículo estimulante
    LH: hormona luteinizante
    Estradiol
    Renina
    Péptido natriurético: útil en determinación de infartos, hipertensión y fallo renal

El modelo que sostiene las oscilaciones de los ritmos circadianos está caracterizado por la relación entre los mRNAs de los genes Per/Cry/Rev-Erba y Bmal1. Los ciclos de luz inducen la expresión del gen Per.
Aunque la mayor parte de los organismos estudiados fueron originalmente Drosophila y Neurospora, estudios moleculares de los ritmos circadianos se han extendido a cianobacterias, plantas y mamíferos.

Circadino 1

Sistemas circadianos en el árbol Universal de la Vida.

 
Un número de genes y sus proteínas del mecanismo regulador se han identificado. En mamíferos la proteína cryptocromo (CRY) forma un complejo regulatorio con proteína periodo (PER). Existen varias formas de estas proteínas (PER1, PER2, PER3, CRY1 y CRY2). El complejo PER-CRY inhibe la expresión de los genes Per y Cry de manera indirecta, mandato del complejo CLOCK-BMAL1; el último, formado por los productos de los genes Clock y Bmal1 activados por la transcripción del gen Per y Cry.

Circadino

 

Elementos comunes a nivel molecular en el diseño de ciclos Oscilatorios Circadianos

 
Se ha incorporado la expresión de REV-ERBalfa en el modelo de los mamíferos, en el efecto ejercido por BMAIL1 , el cual está ahora gobernado por 19 en vez de 16 ecuaciones cinéticas. Sostenido por oscilaciones en el periodo circadiano DD (parte superior de la curva), basado en la inhibición directa de la expresión de Bmal1. Los mRNAs de Per, Cry, y Rev-Erba oscilan en la fase, y fuera de la fase respecto al Bmail1. Los modelos predicen una antifase relación entre las oscilaciones de los mRNAs de Per y Cry por un lado y el mRNA de Bmail1 por el otro. Así se han incorporado también al modelo oscilaciones de Rev-Erbalfa en fase con mRNAs de Per y Cry.
Aunque el regulador central localizado en el núcleo supraquiasmático (SCN) produce sustancias relacionadas con el ritmo circadiano de manera autónoma, tejidos periféricos tales como hígado, riñón o músculo esquelético pueden también dar un aumento de los ritmos circadianos, con una fase en LD (ciclos luz-oscuridad) que difiere de lo observado para ritmos de SCN.
Efectos de la luz produce un aumento de la expresión del mRNA de la expresión del gen Per, en los ciclos de LD, que caen cuando no hay fase de luz.
El modelo puede ser usado para explorar síndromes o condiciones patológicas resultado de desordenes de ritmos circadianos. De particular importancia es la observación que disrupciones severas de los ritmos circadianos pueden guiar a acelerar por crecimiento de tumores malignos.
Recientes trabajos en mamíferos y moscas sugieren que las proteínas de CLOCK también se han conservado en la evolución nombrados BMAL. CLOCK-BMAL fueron mostrados, más lejos PERIOD-TIMELESS (PER-TIM) expresión represión de CLOCK-BMAL mediado por inducción.
La periodicidad de algunos tratamientos, en coordinación con el reloj corporal, podría aumentar la eficacia y disminuir las reacciones adversas en forma significativa. Por ejemplo el tratamiento coordinado con inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECAs) reduce, en forma más marcada que el tratamiento no coordinado con el mismo fármaco, los parámetros de presión arterial nocturna.

 

Bibliografía:

  • Jean-Christophe Leloup & Albert Goldbeter, “Toward a detailed computational model for the mammalian circadian clock”, University of Brussels, Belgium, 2003
  • Norio Ishida, Maki Kaneko & Ravi Allada, “Biological clocks”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999

 

Links relacionados:

  • “Los ritmos circadianos” NIH
    https://www.nigms.nih.gov/education/Pages/los-ritmos-circadianos.aspx
  • “Los ritmos circadianos” Redes

    https://www.youtube.com/watch?v=wl6jucdQ2cQ

 

Premio Nobel de Química 2015

10 sábado Oct 2015

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Premios ciencia

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ADN, Aziz Sancar, Paul Modrich, reparación ADN, Tomas Lindahl

Premio nobel quimica

Los científicos solían creer que las moléculas de ADN eran estables, al transmitir la información genética de generación en generación. Pero todas las formas de cáncer comienzan con daño en el ADN.

  1. El ADN sufre daños por radiación ultravioleta, radicales libres y sustancias cancerígenas.
  2. El genoma celular sufre cambios espontáneos, en la división celular, que ocurre varios millones de veces cada día en nuestro cuerpo.

 

El Nobel de química este año ha sido concedido a tres científicos que han determinado como funcionan los sistemas de reparación del ADN.

 

  • Tomas Lindahl (Estocolmo, 1938), trabaja en el Instituto Francis Crick del Reino Unido. Ha demostrado que la molécula de ADN se desintegra, descubriendo la maquinaria molecular, la reparación por escisión de bases, que evita el colapso del ADN.

 

  • Aziz Sancar investigador en la Universidad de Carolina del Norte. Ha descrito la reparación por escisión de nucleótidos, mecanismo que usan las células para reparar el daño del ADN por rayos UV.

 

  • Paul Modrich (1946), investigador de la Universidad de Duke (EE.UU). Ha demostrado como la célula corrige los errores que sufre el ADN cuando se divide la célula, reparación de apareamientos erróneos, reduce mil veces la frecuencia de errores.

 

Mecanismos que han desarrollado las células para reparar el ADN dañado:

  1. Inversión directa del ADN dañado

La mayoría de los daños son reparados mediante la eliminación de bases dañadas y la síntesis de la región escindida. Se pueden reparar mediante inversión directa del daño. Los dímeros de pirimidina que resultan de la exposición a la luz ultravioleta (UV) y los residuos de guanina alquilada que se han modificado por la adición de grupos metilos y etilos en la posición O6 del anillo de purina. Otra forma de reparación directa corresponde al daño producido por la reacción entre agentes alquilantes y el ADN. Se elimina la modificación química mutagénica potencial, y se restaura la guanina original. Las enzimas que catalizan esta reacción directa de reparación se encuentran en abundancia en procariotas y eucariotas, incluidos los humanos.

 

  1. Reparación por escisión

La reparación por escisión comprende la reparación de gran cantidad de alteraciones químicas del ADN. Son los mecanismos importantes de reparación del ADN en las células procariotas y eucariotas. El ADN dañado es reconocido y eliminado, como bases independientes o como nucleótidos. El espacio vacío generado se rellena con la síntesis de una nueva hebra de ADN, utilizando la hebra complementaria no dañada como molde. Los tres tipos de reparación por escisión- reparación por escisión de base, reparación por escisión de nucleótido y reparación por desapareamiento- resuelven en la célula el ADN dañado.

 

  1. Reparación propensa al error

Las células poseen ADN polimerasas especializadas para replicar a través de un punto de ADN dañado. La replicación del ADN dañado por estas polimerasas especializadas puede llevar a la incorporación de bases incorrectas, de modo que esta forma de hacer frente al ADN dañado se denomina reparación propensa al error.

 

  1. Reparación recombinatoria

Se basa en sustitución del ADN dañado mediante la recombinación de una molécula sana. Este mecanismo es utilizado para reparar lesiones encontradas durante la replicación del ADN, donde la presencia de dímeros de timina u otras lesiones que no pueden ser copiadas por las ADN polimerasas replicativas normales bloquean el avance de la horquilla de replicación. La replicación recombinatoria proporciona un mecanismo principal para la reparación de las roturas de doble hebra, que pueden ser introducidas en el ADN por la radiación ionizante (rayos X) y algunos agentes químicos.

 

Links relacionados:

 

https://www.youtube.com/watch?v=pGJa97rAZWo

  • Reparación por escisión de nucleótidos

https://www.youtube.com/watch?v=9DRnoi8gfMU

  • Reparación radiaciones solares

https://www.youtube.com/watch?v=ke3WFStNjPY

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