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Publicaciones de la categoría: Premios ciencia

Cajal y la imagen

15 Viernes Ene 2021

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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.

 

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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”.

 

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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.

 

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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

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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.

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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

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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

Premios Príncipe De Asturias 2014 y la zeolita

22 Miércoles Oct 2014

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Premios ciencia

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Etiquetas

Avelino Corma, Axel Fredrik, chabasita, clinoptilolita, Galen D. Stucky, intercambio iónico, Mark E. Davis, porosidad

premios principe de asturias

El próximo 24 de octubre tendrá lugar en la ceremonia del Teatro Campoamor de Oviedo, la entrega de los premios de “Investigación Científica y Técnica”. Este año se han premiado tres investigadores que han contribuido con el avance de la química de los materiales inorgánicos.

Concretamente desarrollando aplicaciones de la “Zeolita”.

 

  • Avelino Corma Canós (Moncófar, Castellón, 1951), se licenció en Química en la Universidad de Valencia. Autoridad internacional en el campo de la catálisis heterogénea. Autor de más de 100 patentes de invención.

 

  • Mark E. Davis (Elwood City, Pensilvania, EE.UU., 1955) estudió Ingeniería Química en la Universidad de Kentucky. Inició programas de síntesis de materiales y creó nuevas clases de catalizadores y tamices moleculares. Creó la técnica de catálisis en fase acuosa soportada.

 

  • Galen D. Stucky (McPherson, Kansas, 1936) se licenció en Química y Física en el McPherson College. Diseña y sintetiza nuevos materiales, y crea sistemas 3-D multifuncionales a través de ensamblaje molecular cooperativo.

 

El término “zeolita” fue acuñado en 1756 por el mineralogista sueco Axel Fredrik  Cronstedt,le dio el nombre, tomado del griego “piedra que hierve”, debido a que pierde el agua al ser calentada.  Están compuestas por tetraedros formados por un catión y cuatro átomos de oxígenos, TO4.El catión puede ser silicio, aluminio o germanio. Se asemejan en estructura y química a los feldespatos, tienen cavidades más grandes y albergan agua generalmente. Una estructura cristalina formando parte de los minerales tectosilicatos.El agua y muchos otros compuestos pasan a través de los poros. Para su rotura se necesitan temperaturas superiores a los 1300 grados centígrados.

Es una categoría de minerales de origen volcánico. Son aluminosilicatos que proceden de la vitrificación de cenizas volcánicas durante millones de años. Con una alta porosidad y una elevada capacidad de intercambio iónico.

Hay unos cincuenta tipos de zeolita natural y más de cien tipos de zeolita sintética, el tamaño del poro y la capacidad de intercambio iónico son diferentes.

Las zeolitas tienen varios usos:

  • Agricultura: se utilizan como fertilizante, retienen nutrientes para las plantas (potasio, calcio, magnesio y nitrógeno en forma de amonio).
  • Acuicultura: para ablandar las aguas, debido a la capacidad del intercambio de iones. También como un suplemento alimenticio de los peces, engordando más rápido.
  • Alimentación del ganado: suplemento alimenticio, los animales engordan más ya que los nutrientes ingeridos quedan retenidos en ella, aprovechando más los alimentos. En piensos de cerdos, pollos, pavos, ganado bovino, conejos y salmón.
  • Intercambio iónico: se generan “sitios activos” en la superficie de la zeolita, así al pasar el líquido a través de ella se logra atrapar los iones que se encuentran en la solución por otros que disminuyen las propiedades de dureza.
  • Catalizador en la industria química: en muchos procesos en petroquímica. Se considera como un tamiz molecular. Filtración de aire, deshumidificación, separación de gases, absorción, residuos nucleares, descontaminación.
  • Tratamientos de agua: para la filtración del agua, su porosidad y superficie específica combinada con su capacidad de intercambio catiónico natural elimina partículas contaminantes de 10micras e inferiores. También se usa en depuradoras industriales para eliminar altos niveles de amonio de las aguas residuales.
  • Construcción: en la producción de materiales de construcción. Para hacer hormigón ligero y de alta calidad.

 

El tipo de zeolita más comercializado se llama clinoptilolita, otra  bien conocida es la chabasita con una capacidad e intercambio y poros más grandes. El costo en el mercado es de 700.000 $ la tonelada.

 

 

 

 

 

PREMIO PRINCIPE DE ASTURIAS de Investigación Científica y Técnica 2012: ANTICUERPOS TERAPEÚTICOS

30 Martes Oct 2012

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Premios ciencia

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Es el premio más importante que se entrega en España, yo tuve la suerte de conocer y hacer un estudio para Alberto Sols uno de los primeros bioquímicos premiados de la Autónoma en 1981. Son entregados en la Ciudad de Oviedo.

El Premio es concedido a “la persona, institución, grupo de personas o de instituciones cuyos descubrimientos o labor de investigación representan una contribución relevante para el progreso de la Humanidad en los campos de las Matemáticas, Física, Química, Biología, Medicina, Ciencias Ambientales, de la Tierra y del Espacio, así como técnicas y tecnologías relacionadas con ellas”.

Este año 2012, en su 32da edición, optan 45 candidaturas, procedentes de 19 países, la escultura es de Joan Miró, un diploma y una insignia con 50.000 euros.

Ha sido galardonada la candidatura del biólogo británico Sir Gregory Wintery el patólogo estadounidense Richard A. Lerner. Abren nuevas vías en la INMUNOLOGIA: medicina personalizada, medicina preventiva y catálisis química.

WINTER, de 61 años,un británico bioquímico, que dirige el laboratorio de Biología Molecular en el Trinity College, Cambridge; fundador de la compañía de biotecnología “Cambridge Antibody Technology” (fabricante del fármaco HUMIRA, adalimumab), fundó la compañía Domantis adquirida por Glaxo.

Ha estudiado la modificación de las células animales productoras de anticuerpos, para que puedan funcionar sin rechazo en el organismo humano.

LERNER, de 74 años, estadounidenese, fue presidente del Instituto de Investigación Scripps (TSRI), tiene 67 patentes y 403 artículos científicos publicados y ha escrito la novela “Epidemia 9”.

Ha diseñado bibliotecas combinatorias de anticuerpos, ampliando el rango de acción del sistema inmune.

Así han realizado Winter y Lerner anticuerpos monoclonales que se utilizan en el tratamiento de patologías como: artritis reumatoide, espondilitis anquilosante y enfermedad de Crohn. Estos anticuerpos “humanos” no producen rechazo frente a los producidos a partir de “ratón”.

Las enfermedades reumatoides (ER) afectan a muchas personas con gran dolencia, la degeneración es irreversible dandose la discapacidad. Actividades cotidianas para todos nosotros como peinarnos o vestirnos para millones de personas son un problema.

Haciendo un poco de HISTORIA, vemos que como siempre hay una continuidad en la investigación y en los éxitos. Ya a finales del siglo XIX, los microbiólogos, estudiaban como se defendía el organismo de los ataques de los microbios (toxinas bacterianas).

Von Behring y Kitasato vieron en los 90 del siglo XIX que en el suero había algo que bloqueaba las toxinas. Ehrlich, vió que las toxinas producían antitoxinas séricas según el sistema: “llave-cerradura”. En los años 30 del siglo XX Landsteiner, descubridor de los brupos sanguíneos ABO, vió que eso eran los anticuerpos y la toxina el antígeno.

Bernett y Talmage aportan el concepto de la “selección clonal”: la célula B produce un solo tipo anticuerpo. Y en 1975 Milstein y Köhler descubren los “ANTICUERPOS MONOCLONALES”, publicándolo en Nature y recibiendo el Premio Nobel en 1984: es posible obtener el mismo tipo de anticuerpo cultivando líneas clonales de linfocitos B de animales inmunizados (ratones). Pues cada linfocito está produciendo un único tipo de anticuerpo, una línea clonal o clon de linfocitos produce un anticuerpo monoclonal que reconoce solo un antígeno. Esto se hace mediante la técnica del HIBRIDOMA( un linfocito B de animal inmunizado con un antígeno se fusiona con una célula tumoral no secretora de anticuerpos), surge una célula inmortal con producción ilimitada de anticuerpos monoclonales.

Los anticuerpos monoclonales fueron desarrollados inicialmente de los ratones como una herramienta para el estudio del sistema inmune. Pero al proceder de ratón se inactivan por la respuesta inmune del organismo, lo que impide tener beneficios a largo plazo.

En 1986 se consigue “ANTICUERPOS MONOCLONALES HUMANIZADOS” mediante la técnica de Michael Neuberger en el laboratorio MRC de Winter. Gracias a las bibliotecas de bacteriófagos que tienen insertados dentro de su ADN genes que codifican la regiones variables de Ig.

El mercado del anticuerpo terapeútico se calcula que en el año 2010 alcanzará 16 mil millones de libras, con productos para: cáncer de mama, leucemia, asma, artritis, psoriasis, rechazo de transplantes, etc…

Bueno para acabar destacaré los años importantes en esta carrera por dominar la INMUNOLOGIA hasta llegar a los ANTICUERPOS MONOCLONALES HUMANIZADOS:

  • 1975: método para aislar y reproducir anticuerpos monoclonales
  • 1986: técnicas iniciales para humanizar anticuerpos monoclonales en ratón
  • 1990: estudios de producción en probeta de anticuerpos monoclonales específicos
  • 2003: se lanza HUMIRA en el Reino Unido
  • 2005: MRC vende los derechos de Humira a Abbott
  • 2006: MRC es vendido a AstraZeneca
  • 2006: MRC-Domantis es vendido a GSC

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