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Archivos Mensuales: junio 2011

Qué es el átomo: la mejor explicación que hemos encontrado


Cuando el alumno está listo
aparece el maestro indicado

El Dr. Mario Moreno (honoris gratia causa), conocido por sus envidiosos colegas con el seudónimo “Cantinflas”, nos brinda aquí una explicación maravillosa acerca de qué es el átomo.
Tal vez resulte algo dificultosa para quienes son legos en el tema y hasta para quienes se suponen expertos en él, pero si la repiten suficientes veces quizá puedan lograr captar algunos conceptos y almacenarlos en los lugares adecuados de su corteza cerebral para no andar por la vida ignorando la esencia de los átomos, uno de los mejores inventos de un grupo de científicos aztecas que según la leyenda participaron de la construcción del Universo hace muchos años, más de doscientos, según aseguran.
Disfrútenlo y aprovéchenlo.
Y gracias al Dr. José Rubén Rodríguez Fuentes que nos envió esta joya de hace algún tiempo que nos enriquece la vida cada vez que la vemos.

http://www.youtube-nocookie.com/v/FedCC2mWe_o?version=3&hl=es_ES

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Publicado por en 29 junio, 2011 en Qué es el átomo: la mejor explicación que hemos encontrado

 

De la genética a la epigenética – algunos conceptos interesantes


El estudio de la epigenética aporta un visión diferente al proceso de salud-enfermedad y permite corroborar, sobre bases solidas de la biología molecular, no solamente la hipótesis de Barker sino sus derivaciones y otras asociaciones entre la experiencia prenatal y el desarrollo de enfermedades del adulto, así como su “transmisión” a las sucesivas generaciones (epigenética transgeneracional).

Sin embargo, a pesar que su aplicación es contemporánea por los rapidísimos avances de la biología celular y molecular y de la secuenciación del genoma humano y de otras especies, debe recordarse que (como ocurre habitualmente) ya hace mucho tiempo, investigadores clínicos desprovistos de los conocimientos actuales, intuyeron que “algo” pasaba que requería de explicaciones más profundas hasta entonces desconocidas. Por ejemplo, Waddington16 denominó, ya en 1939, epigenética al “estudio de todo evento que lleva al desenvolvimiento del programa genético del desarrollo”.

El paradigma imperante antes del siglo XX hablaba del “determinismo genético”. Surge después la idea que desarrollo y fenotipo eran determinados exclusivamente por los genes. Al iniciarse el siglo XX, se consideraba a la genética como una ciencia de los problemas hereditarios, distinta de la embriología, o ciencia del desarrollo. Waddington fue el primero en tratar de unificar ambos conceptos, aunque con poco éxito en su época. Hoy, sin embargo se aceptan bajo una nueva perspectiva: reconociendo el papel fundamental que juegan los ambientes extra nuclear, extracelular y social en la modulación de toda actividad genética. El modelo aditivo simple: fenotipo = genes + ambiente ya se extingue porque no alcanza a dar respuesta a la realidad. Se propone hoy que los sistemas genéticos son sistemas, pero dinámicos o cibernéticos.

Se ha demostrado que el nivel socioeconómico modifica la herencia del coeficiente intelectual (CI) de manera no lineal. En familias pobres, 60% de la variación del CI depende de factores ambientales; al contrario en familias de mayor nivel socioeconómico, 60% de esa variación se explica por el potencial genético.

Al descubrirse las bases moleculares epigenéticas que controlan la activación- inactivación de los genes, Holliday pudo proponer por primera vez un papel definido de la epigenética en la transmisión hereditaria de las enfermedades.19

Para este autor, las funciones de los genes se cumplen en dos niveles: transmisión de material genético en generaciones sucesivas (área de la genética), y funcionamiento de los mismos desde la fertilización hasta la vida adulta (área de la epigenética). En base a esto, se define actualmente a la epigenética “como el estudio de los cambios en la función de los genes que son heredables por mitosis/meiosis, que no importan una modificación en la secuencia del ADN y que pueden ser reversibles”.

Aquí debe tenerse en cuenta la imprevisible oportunidad que se nos presenta como médicos prácticos y que no puede pasar desapercibida. La herencia de las modificaciones epigenéticas opera en dos niveles diferentes: el primero es la transmisión de estos cambios durante la mitosis propia de la diferenciación celular. Pero el segundo incluye los cambios epigenéticos ya instalados en el genoma que pueden transmitirse, a través de la meiosis, de una generación a la siguiente. Esta inquietante posibilidad que los cambios adquiridos epigenéticamente se transmitan a la descendencia adquiere una importancia elemental y tiene consecuencias imposibles de prever todavía, tanto en la comprensión de la herencia de la enfermedad, como de los patrones de comportamiento, y asimismo de la evolución lisa y llana. Es más, de esta forma nos acercamos a una cosmovisión integradora de transmisión de patrones de salud, no solo de enfermedad. Lo que antes considerábamos una “resistencia natural” a enfermar, a contraer infecciones, etc., podría no ser otra cosa que una larga transmisión epigenética de cambios adaptativos exitosos logrados durante muchas generaciones. ¿Por qué la alarmante importancia de este nuevo concepto? Porque impacta de lleno en el proceso de salud-enfermedad tal como lo conocemos hoy. Y porque en el equipo de atención primaria de la salud (APS) se contará desde ahora con un menú selecto de opciones de intervención basado en estos nuevos conocimientos. 

La prevención adquiere ya un valor diferente. 
Llamamos “mutación” a la modificación de la secuencia de un gen. “Epimutación” traslada ese concepto a las modificaciones epigenéticas. La programación epigenética define el estado de expresión de los genes (“estado epigenético”). Dicho estado puede alterarse por diferentes estímulos ambientales capaces de influir en el fenotipo de la persona y en su comportamiento. Luego, si las epimutaciones son influidas por el ambiente, y a su vez pueden ser reversibles, el campo de la prevención y tratamiento primario (APS) se dibuja, desde hora y para siempre en un contexto muy diferente al actual.

Un ejemplo en el tema que nos ocupa hoy: el diagnostico precoz y la detección anticipada de la intolerancia la glucosa en la gestante garantiza que el embarazo sea lo más normal posible y que la paciente no desarrolle después un estado diabético permanente (prevención primaria). Además, evitaría los cambios metabólicos fetales y las consecuencias que ellos tienen en la vida postnatal (prevención secundaria). Pero también, si ese feto es femenino se garantizaría así que su futuro embarazo no se complique con otra diabetes gestacional (prevención terciaria) que podría, a su vez, generar idénticos efectos sobre su descendencia (prevención cuaternaria).

Las modificaciones epigenéticas se cumplen a través de tres mecanismos básicos. La metilación de la citosina en los pares de nucleótidos citosina-guanina del ADN. La metilación 5″ de la citosina en residuos CpG de los dinucleótidos de ADN ocurre en la mitosis como parte de la diferenciación celular. Un ejemplo en mamíferos femeninos es el caso del cromosoma X. Uno de los dos se inactiva apenas iniciado el desarrollo, mientras que el otro continúa activo. Este fenómeno responde a un proceso de metilación-demetilación. Se sabe hoy que la metilación se cumple en etapas posteriores a la mitosis también. De esa manera, se afirma que un cambio epigenético por metilación, puede ocurrir en células que no se están dividiendo, pero también en aquellas que no se dividen (neuronas).

La acetilación de las histonas (proteínas que “empaquetan” la cromatina) genera una modificación sobre la cromatina, la cual puede cambiar su densidad y permitir, mediante este proceso, el acceso a los genes y su expresión. Metilación y acetilación son mecanismos que se suceden coordinadamente como sucede durante la descondensación de la cromatina y la demetilación del pronúcleo masculino en el cigoto fecundado.

El tercer mecanismo tiene lugar a través de los recientemente descubiertos micro ARNs que son pequeños fragmentos de ARN no codificadores pero de mucha importancia en la activación y desactivación de los genes y en la organización de la cromatina. Este mecanismo también parece ser sinérgico con los dos anteriores. En conjunto, estos procedimientos epigenéticos permiten al organismo en desarrollo producir fenotipos celulares diferentes yestables a partir del mismo genotipo.

Actualmente sabemos que los cambios epigenéticos participan en diferentes procesos como por ejemplo:

Memoria inmunológica de linfocitos T, bases neurobiológicas de la memoria y aprendizaje, y en respuestas al estrés mediadas por el eje hipotálamo-hipófisis-adrenal.

También se los ha vinculado con esquizofrenia y depresión. En algunas enfermedades neurológicas y oncológicas se están profundizando los estudios sobre posibles mecanismos epigeneticos. Aunque estos cambios se producen a lo largo de la vida útil de las personas, la labilidad del estado epigenéticos especialmente en la etapa prenatal o postnatl inmediata, favorece el desarrollo de enfermedades en la vida adulta. Veamos algunos ejemplos:

1. La nutrición inadecuada en la gestación puede favorecer la presencia de RCIU. En estos casos se han descubierto ya cambios de metilación y acetilación en el genoma fetal capaces de explicar la propensión de estos niños a desarrollar hipertensión, obesidad y diabetes tipo 2 en su vida adulta.

2. El estrés materno (de cualquier origen) es una causa adicional de RCIU. Se ha demostrado clínica, y molecularmente que estos niños mantienen una respuesta autonómica alterada de por vida frente al estrés debida a fallas en la regulación del eje hipotálamo-hipófisis-adrenal, vinculadas a la metilación del gen NR3C1 (receptor de glucocorticoides) que es sensible al estado anímico materno.

3. Las técnicas de fertilización in vitro (FIV) tanto en animales como en humanos han permitido la detección de cambios epigeneticos de metilación del ADN. En humanos estos hallazgos explican el riesgo aumentado (3-5 veces) de desarrollar síndromes de Beckwith-Wiedemann (macrosomía y onfalocele) y de Angelman (retraso mental) en concepciones mediante técnicas de FIV.

4. Durante la etapa postnatal inmediata y hasta los primeros tres años de vida, los cambios afectivos, en especial del vínculo materno, generan cambios epigenéticos en las respuestas autonómicas y endocrinas de la adultez como también en la respuesta a estímulos amenazantes, cuyo resultado final es el desarrollo de enfermedades como la obesidad visceral, la hipertensión arterial, intolerancia a los hidratos de carbono, ansiedad, adicciones, y enfermedad coronaria.

En la extensa revisión realizada por Peter Gluckmann, desatacado investigador en perinatología, y sucesor de Liggins en Nueva Zelanda, se analiza el hecho que las alteraciones nutricionales en el útero, pueden ser insuficientes para impactar siempre sobre el peso al nacer, pero sí lo suficientemente complejas como para elevar el riesgo de enfermedades del adulto como los accidentes coronarios. Basándose en data de la “hambruna holandesa de invierno (1944-1945)” impuesta por el embargo alimenticio nazi sobre ese país, se observa que los nacidos entonces, con pesos en el rango normal desarrollaron alteraciones metabólicas en su vida adulta, y también accidentes coronarios. Estudios experimentales recientes permiten encontrar el porqué de esa situación ya que se conoce hoy que las alteraciones metabólicas intrauterinas, la adiposidad neonatal, las concentraciones de leptina en sangre de cordón umbilical y la nutrición materna, son mejores correlatos para el futuro adulto de ese neonato que el peso de nacimiento aislado. De esta forma se justifican los datos disponibles sobre progenies de madres diabéticas y obesas y el riesgo subsiguiente de desarrollar diabetes tipo 2, y obesidad.

Para este autor, genoma-desarrollo-ambiente son tres variables de máximo interés. Estudios sobre el genoma entero han demostrado algunos locus que influyen sobre la variabilidad interindividual en la susceptibilidad a contraer estados patológicos. Sin embargo, el efecto de la mayoría de alelos es pequeño. Grupos étnicos diferentes que viven en una misma área geográfica compartiendo riesgos ambientales idénticos desarrollan perfiles diferentes de enfermedad y prevalencias que invitan a considerar influencias genéticas. Lamentablemente, y aunque hay algunas pocas excepciones, no se han podido identificar alelos ancestrales específicos que expliquen ciertas enfermedades. Por ende, se deben considerar otras explicaciones alternativas. Es notable el hecho que las mayores incidencias de alteraciones metabólicas del adulto ocurran en etnias donde se registran a su vez, altas incidencias de bajo peso al nacer, o en las que las tasas de diabetes gestacional o de obesidad materna son particularmente elevadas.

Claro que separar los efectos de los genes de los del ambiente no es siempre sencillo. Los organismos poseen capacidades evolutivas para ajustarse a señales externas, acomodando su fenotipo durante el desarrollo para equilibrarse con su ambiente. A este efecto se lo denomina ahora “plasticidad del desarrollo” pero, si los cambios ambientales anticipados no se cumplen según las predicciones, se producirá un desequilibrio (mismatch) entre cambios y ambiente que servirán como disparadores no ya de adaptación, sino de enfermedad. Importante es el hecho que la nutrición fetal no es ya igual a nutrición materna, sino a: metabolismo materno, función cardiovascular, y sobre todo, función placentaria.

Los cambios epigenéticos parecen haber surgido, originariamente, para silenciar la invasión retroviral del genoma; luego fueron cooptados para regular la diferenciación celular a medida que se desarrollaban los metazoos. La plasticidad del desarrollo (demostrable en diferentes clases de metazoos) y el fenómeno de impronta, evolutivamente mucho mas nuevo y restringido solamente a los mamíferos y plantas de floración, representarían extensiones más lejanas del proceso original. Como estos cambios regulatorios tienen filogenias diferentes, con efectores epigenéticos comunes, se debe tener cuidado al pretender extrapolar resultados de un conjunto de fenómenos a otros.

El periodo postconcepcional inmediato es una ventana crítica para establecer patrones de metilación. En mamíferos, el perfil de metilación del genoma es reprogramado en dos periodos:

Gametogénesis;

Embriogénesis temprana.

Después de la fertilización, ocurrirá una rápida demetilación del genoma paterno entero, excepto en genes paternos con impronta, y en la heterocromatina que rodea los centrómeros. De las tres metiltransferasas de ADN (Dnmts), la Dnmt 1, mantiene patrones de metilación, mientras que las Dnmt 3a y 3b, se requieren para la metilación de novo. En contraste, el genoma materno transita una muy lenta demetilación, siendo casi ínfima en el estadio de mórula, antes que comience la metilación linaje-especifica en el estadio de blastocisto. La metilación es más pronunciada en el macizo celular interno (origen de los tejidos somáticos) que en el trofoectodermo (origen de la futura placenta).

En la gametogénesis las células germinales primordiales pierden la metilación del ADN, antes de su migración hacia la cresta genital, después se establecerán nuevos patrones de metilación: antes del nacimiento en la línea germinal masculina, y postnatal en la femenina. Esta diferencia en los tiempos de remetilación durante la gametogénesis tendría implicancias para el estudio de la transmisión transgeneracional de caracteres epigenéticos en lo que hace a periodos críticos del desarrollo durante los cuales los gametos de la progenie en desarrollo (F1) son vulnerables a influencias nutricionales o de otro tipo que fueron impuestas sobre la generación materna (F2).

Fragmento de un excelente trabajo
del Dr Eduardo Halac

Epigenética de la diabetes perinatal.
Orígenes de las enfermedades del adulto.
http://www.monografias.com/cgi-bin/jump.cgi?ID=162245

 
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Publicado por en 23 junio, 2011 en De la genética a la epigenética - algunos conceptos interesantes

 

Programa de Fotosíntesis Artificial


Hojas de árbol artificiales para crear combustible del sol.
Valeria Perasso
BBC Mundo, Los Ángeles
Última actualización: Martes, 7 de junio de 2011
Enviado por Julio Victorio Puzzillo

No tienen nervaduras, ni se sacuden en el viento ni caen en otoño. Y aunque son creadas en un laboratorio, son hojas que cumplen la misma función que las que la naturaleza hace crecer en los árboles: almacenar energía del sol.

Las hojas artificiales son capaces de hacer fotosíntesis -es decir, transformar la energía luminosa en energía química- y generar “combustible” a partir de los rayos del sol, el agua y el dióxido de carbono de la atmósfera.

La gran novedad, dicen los expertos, radica en que la energía almacenada en forma de “combustible solar” tiene mucha mayor densidad que la que se guarda en baterías o compresores, por ejemplo, y puede convertirse en una respuesta ante la crisis energética que enfrenta el planeta por el agotamiento inexorable de los combustibles fósiles.

“El sol es la mayor fuente de energía que el hombre tiene disponible, pero debemos encontrar una manera de capturar, convertir y almacenar esa energía si queremos conseguir un sistema energético limpio. Generar combustibles directamente de la luz solar es una oportunidad única en este sentido”, señaló a BBC Mundo Nathan Lewis, profesor de química del Instituto Tecnológico de California (CalTech), a cargo del proyecto.

“Son verdaderos generadores de energía, capaces de tomar materias primas muy baratas como luz, carbono y agua, para convertirlas en energías durables”.

Nathan Lewis

Lewis es el principal investigador del programa de Fotosíntesis Artificial, un emprendimiento de laboratorio con un costado político: el Departamento de Estado de Estados Unidos lo ha considerado prioritario y ha otorgado un subsidio de US$122 millones para que, en los próximos 5 años, el CalTech y otras instituciones académicas logren una respuesta energética a partir de las lecciones que da la naturaleza.

Hojas negras

El principio de la investigación es la evidencia de que “por lejos, más energía del sol llega a la tierra en una hora que toda la energía que la tierra consume en un año, pero pese al potencial gigante del sol, no hay una manera eficiente de almacenar esa energía”, según resume Lewis.

En el Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial (J-Cap, por sus siglas en inglés) que el científico dirige, experimentaron con dispositivos capaces de cumplir esa misión: guardar la energía al tiempo que se crea.

Las hojas artificiales son el prototipo nacido de esta búsqueda. Aunque, a simple vista, éstas no se parecen en nada a sus pares naturales. Son membranas carnosas hechas de materiales como silicona, parecidas a las láminas de nylon con burbujas o a una tela fibrosa, donde el pigmento que hace las veces de clorofila no es verde sino negro.

“Son verdaderos generadores de energía, capaces de tomar materias primas muy baratas como luz, carbono y agua, para convertirlas en energías durables”, describió Lewis.

Aunque parezca mentira, esta hojas cumplen la misma función que las que crecen en los árboles.
A sus pares de la naturaleza las superan por lejos en desempeño. Según las mediciones, las hojas negras son capaces de realizar una fotosíntesis diez veces más eficiente que la que ocurre en las copas de los árboles.

Uso comercial

Aunque las hojas de laboratorio no son un invento nuevo, hasta ahora han sido demasiado frágiles o demasiado caras o poco duraderas para competir con los sistemas de combustibles fósiles a la hora de proveer energía para la “vida real”.

Los esfuerzos del J-Cap se orientan así a lograr, dentro de los próximos años, un diseño artificial capaz de cumplir con tareas como climatizar una casa o impulsar un automóvil.

No será extraño, anticipan los responsables del proyecto, ver techos cubiertos de membranas negras con hojas practicando una fotosíntesis a fuerza de dispositivos artificiales para absorber la luz solar y catalizadores para acelerar el proceso de convertir las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno, donde este último puede almacenarse directamente como combustible.

“No tenemos por el momento un sistema de fotosíntesis comercial que se pueda usar para competir con los combustibles fósiles”, agregó el experto.

Por eso, el objetivo del JCAP, que será evaluado de cerca por funcionarios de Washington, es llevar la conversión de energía solar en combustible químico desde la fase inicial de laboratorio, donde ha permanecido hasta ahora, a una escala en la que pueda ser comercializado de cara a una única meta: lograr una economía basada en recursos renovables.

http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2011/06/110606_fotosintesis_artificial_hojas_en.shtml

 
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Publicado por en 10 junio, 2011 en Programa de Fotosíntesis Artificial

 

Un estudio sobre la corrosión química y electroquímica


La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos.

La corrosión puede ser mediante una reacción química (oxidorreducción) en la que intervienen tres factores:
-La pieza manufacturada
-El ambiente
-El agua
o por medio de una reacción electroquímica.

Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).

Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).

Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.

La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física (físico-química).

Por ejemplo un metal muestra una tendencia inherente a reaccionar con el medio ambiente (atmósfera, agua, suelo, etc.) retornando a la forma combinada. El proceso de corrosión es natural y espontáneo.

Una monografía recomendada:

Corrosión de metales
Velocidades de corrosión, agentes, metales
http://www.monografias.com/cgi-bin/jump.cgi?ID=160086
 
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Publicado por en 9 junio, 2011 en Un estudio sobre la corrosión química y electroquímica

 
 
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