sábado, 6 de enero de 2018

De cocos va la cosa


¿Alguna vez has oído hablar de los estreptococos? Si nunca has oído hablar de ellos, lamento decirte por adelantado que no, no son los frutos del estreptococotero. Fuera chistes, los estreptococos o Streptococcus son un género de bacterias conocidas por producir diversas enfermedades. Pero antes de hablar de ellos, tenemos que hablar de los tipos de bacterias principales según su morfología.

La clasificación de las bacterias es muy compleja, debido al gran número de especies existentes y a la dificultad de identificar y clasificar a las bacterias, pues la existencia de cepas y la transmisión de genes entre bacterias, que permite que bacterias de especies diferentes puedan compartir genes entre sí, hacen que bacterias de una misma especie puedan mostrar morfologías e incluso metabolismos diferentes.

Sin embargo, un método clásico para clasificar las bacterias es a partir de su morfología, esto es, de su forma. Así, tenemos:

Morfologías bacterianas. Mariana Ruiz. Dominio público
  • Bacilos. Son bacterias alargadas, con forma de vara. Posiblemente el bacilo patógeno más famoso sea el bacilo de Koch, causante de la tuberculosis, pero hay enfermedades, como la peste, el tétanos y la difteria, que también son causadas por bacilos.
Escherichia coli, la bacteria más icónica, es un bacilo. NIAID Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)
  • Vibrios. Son bacterias con forma de coma (,). Entre estos se encuentra el Vibrio cholerae, causante del cólera.
Vibrio cholerae.  AJC1 Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)
  • Espirilos. Presentan forma helicoidal rígida alargada.
  • Espiroquetas. Presentan forma helicoidal flexible alargada. El Treponema pallidum, causante de la sífilis, es una espiroqueta, al igual que las bacterias del género Leptospira, causantes de la leptospirosis.
Treponema pallidum. NIAID Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)
  • Cocos. Son bacterias caracterizadas por su forma esférica.
Vistos los principales grupos de bacterias según la morfología, ahora nos centraremos en los cocos.

Los cocos tienden a agruparse de diferentes formas. Pueden ir solos, pero también por parejas (diplococos), en grupos de 4 (tétradas) o de 8 (sarcinas), en línea (estreptococos) o en racimo (estafilococos). Esto no quiere decir que formen organismos pluricelulares, sino que simplemente se presentan formando grupos. Por otro lado, los bacilos también se pueden presentar como diplobacilos (dos bacilos juntos) y estreptobacilos (bacilos que se presentan en línea)

Infección de Neisseria gonorrhoeae, donde se pueden ver cómo se agrupan en parejas. CDC. Dominio público

Así, como hemos visto, en los diplococos los cocos se presentan por parejas. Entre los diplococos más conocidos, encontramos el Neisseria gonorrhoeae, causante de la gonorrea, y el Neisseria meningitidis, uno de los patógenos causantes de la meningitis

Micrografía de Streptococcus gordonii  ZEISS Microscopy Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.0 Generic (CC BY-NC-ND 2.0)

Los estreptococos (Streptococcus), que aparecen humorísticamente en la primera imagen, son un género de bacterias que se caracterizan por presentarse formando cadenas lineales. Posiblemente los estreptococos más conocidos son el Streptococcus pyogenes, uno de los patógenos humanos más comunes, causante de diversos tipos de infecciones, y el Streptococcus pneumoniae, causante de la neumonía, que paradójicamente normalmente se presenta como un diplococo, si bien es capaz de formar cadenas.

Micrografía de Staphylococcus aureusNIAID Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

Por último tenemos los estafilococos, que forman el género Staphylococcus, cuyo miembro más conocido es el Staphylococcus aureus, un habitante común de nuestras mucosas y de nuestra piel. El S. aureus puede originar diversas infecciones y es uno de los principales causantes de enfermedades nosocomiales, aquellas que se contraen al ingresar en un centro sanitario. Los estafilococos se caracterizan por presentarse en agrupaciones con un número indeterminado de bacterias formando un racimo.


Finalmente, para terminar con una curiosidad más, podemos mencionar la existencia de la placa de Cocos, placa tectónica situada en la costa occidental de Centroamérica y que es causante de terremotos en la zona.

Eso es todo. ¡Nos vemos en el siguiente post!

domingo, 31 de diciembre de 2017

El teorema que afirma que multiplicar materia es ''posible'' | Banach-Tarski




El teorema de Banach-Tarski es un teorema que me llamó la atención desde el primer momento que escuché hablar de él. Los adjetivos mágico o sorprendente se quedan cortos para definirlo. ¿Por qué? Veamos qué nos dice este teorema y decidid por vosotros mismos:
Si tomamos la esfera S2 (es decir, una esfera en el espacio) de radio 1 maciza es posible dividirla en 8 partes tal que aplicando movimientos rígidos oportunos a 5 de ellas por un lado y las otras 3 por otro podemos construir dos esferas de radio 1 iguales a la de partida.

Ahora analicémoslo paso por paso. Supongamos que tomamos una esfera cuyo radio es de un metro y maciza, esto es, completamente rellena. Según este teorema, si la dividiésemos en 8 partes cada una con una forma concreta, sería posible unir 5 de estas partes para formar una esfera de 1 metro maciza, y unir las 3 partes restantes para otra más. Es decir, a partir de una única esfera de 1 metro y maciza, podríamos obtener... ¡2 esferas de un metro de radio, también macizas! ¿Acaso no es increíble? Es más, en 1994 el matemático estadounidense R.M. Robinson demostró que se podría hacer con solamente cinco piezas. En ese momento, se pensó que con cuatro ya sería imposible, pero no pasó mucho tiempo hasta que se demostró que en realidad con cuatro también se podría.

Para rizar aún más el rizo, una vez obtenidas estas esferas, sería posible volver a dividirlas para obtener cuatro esferas y así consecutivamente, de tal manera que con un simple guisante podríamos construir una esfera del tamaño del Sol. ¿Magia? No, matemáticas.

Realmente, todo esto tiene una pega: que sea matemáticamente posible no quiere decir que sea físicamente posible, pues de ser posible, no seguiría el principio de conservación de la masa, propuesto por Lomonósov (1784) y Lavoisier (1785). La cuestión reside en que, pese a que físicamente sea imposible, desde el punto de vista matemático es posible.

Este teorema fue propuesto por los matemáticos polacos Stefan Banach y Alfred Tarski en 1924, basándose en los trabajos de Felix Hausdorff y Giuseppe Vitali. La demostración del teorema, compleja para cualquier curioso alejado del mundo matemático, no contiene ningún fallo o incoherencia: es correcta, si bien es cierto que emplea una herramienta matemática, el axioma de elección, que suscita cierta polémica, aunque es de gran utilidad en la elaboración de diversas demostraciones matemáticas. Este teorema también se puede demostrar mediante el teorema de Hahn-Banach. 

Por último, me gustaría decir que este teorema la conocí en la conferencia de Encuentros con la ciencia “Magia matemática y matemáticas mágicas”, del Dr. Nancho Álvarez, cuyo vídeo os dejo aquí abajo (el teorema aparece en la segunda parte, a partir del minuto 15).


Y por supuesto, si vives en Málaga, no dudes en pasarte por alguna de las conferencias que se impartirán en 2018.

Eso es todo. ¡Espero que os haya gustado y feliz año nuevo!

Fuentes:
El libro de las matemáticas. Clifford A. Pickover. Librero
https://www.gaussianos.com/la-paradoja-de-banach-tarski/
https://tiopetrus.blogia.com/2003/091801-la-paradoja-de-tarski-banach.php
http://francis.naukas.com/2010/11/19/la-paradoja-de-banach-tarski-y-el-axioma-de-eleccion/
https://www.wikiwand.com/es/Paradoja_de_Banach-Tarski
https://www.uv.es/ivorra/Libros/Banach_Tarski.pdf

miércoles, 27 de diciembre de 2017

¿Es un alga? ¿Es un gusano? NO, es...

http://www.marinespecies.org/aphia.php?p=image&pic=123274 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 License

Muy buenas a todos. Hacía tiempo que no escribía por aquí, debido a que he estado ocupado y no he podido escribir. Sin embargo, hoy volvemos con un nuevo post. Empezamos.

Por regla general, tendemos a pensar que los animales se alimentan o bien de plantas o bien de otros animales, es decir, pensamos que son heterótrofos. Sin embargo, la naturaleza siempre nos guarda sorpresas, y el Symsagittifera roscoffensis (anteriormente llamado Convoluta roscoffensis) es una de ellas. Este platelminto (gusano plano) mide apenas 15 milímetros de largo, habita las aguas poco profundas de las costas atlánticas europeas y posee un 'superpoder': Es capaz de realizar la fotosíntesis aunque, hay que decirlo, tiene truco.

Stevie Smith Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0) 

El verdadero 'superpoder' de este gusano es que es capaz de asociarse con algas, de la especie Tetraselmis convolutae de manera que estas, dentro del cuerpo del gusano, realizan la fotosíntesis y ceden parte de los nutrientes obtenidos por este proceso al gusano. Esta relación entre el gusano y el alga recibe el nombre de 'fotosimbiosis', pues es una relación estrecha entre ambos organismos sin la cual el gusano no puede sobrevivir, aunque el alga sí puede vivir independientemente del gusano, cuyo pilar fundamental es la fotosíntesis.

Alga del género Tetraselmis  https://ncma.bigelow.org/ccmp908#.WkN2uXlG2Uk

La Tetraselmis convolutae es un alga microscópica que forma parte del fitoplacton marino caracterizada por su intenso color verde y por poseer flagelos que le permiten el desplazamiento.

La relación alga-gusano comienza cuando el gusano, tras salir del huevo, empieza ingerir las algas que posteriormente le producirán el alimento. Dentro del cuerpo del gusano, el alga pierde algunas estructuras celulares, como la pared celular o los flagelos. Es imprescindible que el gusano en su etapa juvenil adquiera las algas para establecer la simbiosis, de lo contrario, no llega a vivir más de 20 días.

Tras 10-15 días consumiendo algas, el gusano adquiere por completo su característico color verde. Un solo gusano puede albergar hasta 25.000 algas en su interior. Llegado este momento, el Symsagittifera ya no necesita alimentarse de otros organismos, pues las algas que posee suplen con sus necesidades nutricionales y a los 40-60 días el gusano alcanza la fase de madurez, al desarrollarse completamente sus gónadas.

En esta relación, el alga fabrica los nutrientes y oxígeno, necesarios para la supervivencia del gusano, y este a cambio, la protege en su interior y busca condiciones óptimas para que esta pueda realizar la fotosíntesis, además de que las sustancias de desecho que produce el gusano contienen nitrógeno, que es reaprovechado por el alga. Sin embargo, se cree que esta relación en realidad podría no ser tan beneficiosa para el alga, pues se desconoce si en la naturaleza el alga es capaz de reproducirse una vez que ha sido introducida en el cuerpo del gusano.

Este gusano, debido a sus características, es usado como organismo modelo para estudiar la fotosimbiosis, pero también para estudiar el desarrollo de los animales, la regeneración de tejidos y el impacto del cambio climático sobre la fauna marina.

Coral.  Mathias Appel, Dominio Público

Si el Symsagittifera te ha parecido una rareza, tenemos una sorpresa más: se estima que el 50% de la fotosíntesis oceánica es realizada por organismos fotosimbiontes. Entre ellos, los más importantes son los corales, que en sus tejidos pueden albergar algas microscópicas denominadas zooxantelas. La mayoría de los corales obtienen gran parte de sus nutrientes gracias a estas, aunque también alimentarse de plancton y pequeños peces mediante células urticantes presentes en sus tentáculos. Como vemos, nada es único en Biología y siempre habrá algún ser vivo que nos soprenderá con sus increíbles cualidades.

Eso es todo. Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post

Fuentes:
https://www.wikiwand.com/en/Symsagittifera_roscoffensis
https://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~bu6/Convoluta.html
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4183113/#B6
http://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=484585
http://jeb.biologists.org/content/218/11/1693
https://www.wikiwand.com/es/Coral
https://www.wikiwand.com/es/Zooxantela

sábado, 7 de octubre de 2017

Breve recorrido por las líneas celulares y el cáncer


Muy buenas a todos. Hoy os traigo un proyecto que llevaba preparando desde mediados de agosto y uno de los motivos por los que, en parte, no he podido escribir tanto estos meses.

Este proyecto es un vídeo al que he titulado ''Breve recorrido por las líneas celulares y el cáncer''.

Las líneas celulares son una serie de poblaciones de células extraídas de organismos pluricelulares que han conseguido la capacidad de dividirse ilimitadamente. El hecho de que se puedan cultivar durante largos períodos de tiempo las hace muy útiles en investigación.

Normalmente, las células extraídas de organismos pluricelulares, las nuestras por ejemplo, cuando son cultivadas no son capaces de dividirse ilimitadamente. Pueden proliferar durante un tiempo, pero siempre terminan muriendo. Es por ello que hasta mediados del siglo pasado, se buscaba desesperadamente un método con el que cultivar células humanas durante un tiempo indefinido... Y se encontró.

En 1951, el Dr. Otto Gey descubrió unas células humanas que sí eran capaces de dividirse indefinidamente. Estas eran capaces de proliferar sin problemas en cultivos debido a que eran células cancerosas, procedentes de un tumor de una paciente del hospital Johns Hopkins llamada Henrietta Lacks, a la que extrajeron sus células en una biopsia. Así, se creó la línea celular HeLa. Cabe decir, que esta línea se creó sin el consentimiento de Henrietta y su familia no supo nada de las investigaciones derivadas de la creación de esta línea hasta 1975.

Las células de Henrietta, supusieron una revolución de la medicina y la biología de la época. Gracias a la línea celular HeLa, el Dr. Salk pudo desarrollar su vacuna de la polio. Las HeLA también fueron las primeras células humanas en ser clonadas y se han empleado en investigaciones sobre el cáncer, el SIDA, etc.

Este vídeo es el proyecto que presenté en el Concurso de Proyectos Guíame-AC-UMA, en el que he tenido la suerte de quedar en el primer puesto. Antes de terminar el post, me gustaría felicitar a mis compañeros que también han participado en el concurso, por la calidad de sus trabajos. Espero veros proximamente ;)

jueves, 14 de septiembre de 2017

Breve guía de insectos


Foto de Kelli Matthews Creative Commons Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

Todos conocemos de sobra a los insectos. Las hormigas, las moscas, los mosquitos, las abejas... solemos verlos a menudo en nuestra vida diaria. Sin embargo, no es raro perdernos cuando oímos nombres como coleópteros, dípteros o lepidópteros. Posiblemente sepamos que son algún tipo de bicho, pero no seamos capaces de concretar. Después de leer este post, podremos reconocer los principales órdenes de insectos. Vamos allá.

Para empezar, los insectos (clase Insecta) es una clase de animales invertebrados perteneciente a un grupo de animales más grande, el filo Arthropoda. Este filo es el más grande de todo el reino animal y se caracteriza porque sus miembros poseen exoesqueletos y apéndices articulados. Dentro de los artrópodos, encontramos los quelicerados (arañas y escorpiones), los mirápodos (ciempiés y milpiés), los crustáceos (cangrejos, langostas...) y  los insectos.

Los insectos destacan entre los demás artrópodos por poseer un par de antenas, tres pares de patas y dos pares de alas. Estas alas, sin embargo pueden reducirse o faltar, como en las hormigas.

Los principales órdenes de insectos son los siguientes:
  • Thysanura/Zygentoma
Foto de Ryan Hodnett Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

El orden Zygentoma (también conocido por su nombre antiguo, Thysanura) incluye a insectos primitivos, siendo su miembro más conocido el pececillo de plata, la Lepisma saccharina. Este orden posee 370 especies por todo el mundo, caracterizadas por poseer un cuerpo alargado, de entre 2 y 20 mm, color amarillento, pardo o grisáceo y una cabeza con ojos compuestos, un par de antenas y boca masticadora. Poseen tres pares de patas y una serie de apéndices en el abdomen denominados cercos. No poseen alas.

Los tisanutos necesitan humedad para vivir y tienen alimentación omnívora. Son fáciles de ver en nuestros hogares, donde se alimentan de papel, cartón, cereales, telas...
  • Odonata
Foto de john_k Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

El orden Odonata incluye a los insectos conocidos como libélulas y caballitos de diablo. Las libélulas y los caballitos de diablo, pese a sus similaridades, tienen diferencias notables. Por ejemplo, las libélulas siempre mantienen las alas separadas horizontalmente mientras que los caballitos de diablo las pueden juntar al cuerpo. Además, las libélulas poseen alas robustas, mientras que las de los caballitos de diablo son más frágiles. Estos últimos también poseen un cuerpo más delgado, junto a unos ojos más pequeños que los de las libélulas.

Los odonatos presentan una etapa larvaria (fase de ninfa). Las ninfas de estos insectos se denominan náyades y son acúaticas, motivo por el que las libélulas y los caballitos de diablo suelen estar presentes en ambientes acuáticos. Tanto en la fase de ninfa como en la adulta, son depredadores que se alimentan de invertebrados y pequeños vertebrados acuáticos (fase de ninfa) o de otros insectos (fase adulta).
  •  Orthoptera
Fotografía de dasWebweib Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

El orden Orthoptera incluye insectos cuyo primer par de alas se caracteriza por cubrir al segundo, que es el que usan para volar. Hay 19.000 especies de ortópteros, entre los que destacan los saltamontes, los grillos y las langostas.

Los ortópteros suelen tener una cabeza grande, redonda o cónica, con una boca masticadora y un cuerpo alargado con el tercer par de patas muy musculoso, adaptado a la realización de saltos. Pueden ser herbívoros o depredadores de otros insectos.

Son insectos hemimetábolos, como los odonatos y otros órdenes de insectos, es decir, presentan una metamorfosis incompleta: tras eclosionar del huevo, atraviesan un estado de ninfa y se desarrollan lentamente hasta, tras varias mudas, convertirse en adultos, sin pasar por una fase de pupa.
  •  Hemiptera
Una chinche (heteróptero). Foto de Mick Talbot Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

El orden Hemiptera incluye dos subórdenes: el suborden Homoptera (cigarras y pulgones) y Heteroptera (chinches), aunque la clasificación de estos subórdenes depende del autor (también se pueden utilizar varios infraórdenes para clasificar los hemípteros). Los hemípteros se caracterizan por tener un aparato bucal chupador que les sirve para succionar savia o fluidos de animales, ya sea hemolinfa o sangre.

Una cigarra (homóptero). Producen su clásico sonido frotando sus alas . Foto de Renee Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

Los hemípteros también poseen un primer par de alas parcialmente membranoso. Las piezas bucales de estos insectos tienen forma de aguja. También disponen de un par de ojos compuestos y un par de antenas que no suelen ser muy largas. Además, sus patas pueden estar adaptadas para andar, saltar, agarrar o nadar (chinches acuáticas). Al igual que los ortópteros, también son hemimetábolos, presentan metamorfosis sin etapa de pupa.

Este orden posee entre 50.000 y 80.000 especies. Pueden ser fitófagos (alimentarse de plantas), parásitos de animales o ser depredadores de otros insectos.
  • Lepidoptera
Foto de Dave Stokes Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

El orden Lepidoptera incluye las mariposas diurnas y nocturnas (polillas, esfinges, pavones...). Estos insectos suelen ser voladores y presentan una fase de larva, denominada oruga, durante la cual se alimentan de materia vegetal. Los lepidópteros presentan holometabolismo o metamorfosis completa, es decir, su desarrollo de divide en las fases de embrión, larva, pupa e imago (fase de adulto).

Este es el segundo orden más grande de animales, siendo el primero el orden de los coleópteros. Hay más de 165.000 especies de lepidópteros distribuidas por todo el mundo. Las mariposas se caracterizan por poseer alas membranosas cubiertas por escamas coloreadas. Su aparato bucal posee una espiritrompa que les permite extraer el néctar de las flores que polinizan.

Una curiosidad sobre los lepidópteros es que las orugas aparentan tener muchas patas, sin embargo, solo poseen tres pares de patas verdaderas (como el resto de insectos); las demás son falsas patas.
  • Coleoptera
Foto de plenty.r. Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

El orden Coleoptera es el orden más grande del reino animal, con un total de 375.000 especies. Los coleópteros son conocidos generalmente como escarabajos, aunque dentro de este orden se encuentran también las mariquitas, los gorgojos, los ciervos volantes, las luciérnagas...

Los coleópteros se caracterizan porque su primer par de alas están endurecidas y tienen función protectora. Estas alas rígidas se denominan élitros, y están por encima del segundo par de alas, que son las que utilizan para volar. Esto hace que no sean tan buenos voladores como otros insectos. Los coleópteros, además, son holometábolos: presentan metamorfosis completa.

Los escarabajos presentan una gran diversidad de morfologías y se pueden hallar en un gran número de hábitats. En la cabeza tienen un aparato bucal de tipo masticador y antenas que pueden variar en longitud. La mayoría de estos son fitófagos, se alimentan de plantas, aunque también los hay depredadores de insectos, como las mariquitas, o coprófagos, como los escarabajos peloteros.
  • Hymenoptera
Foto de  _hq_ Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

Los himenópteros conforman uno de los órdenes de insectos más numerosos, con 200.000 especies. Una de las características principales de este orden, que además le da nombre, es que sus miembros poseen alas membranosas (hymen, membrana; pteros, ala), aunque algunos pueden carecer de ellas. Dentro de este orden se encuentran las abejas, los abejorros, las avispas y las hormigas.

Los himenópteros pueden ser de vida libre o parásitos, entre los que destacan las avispas parásitas. También destacan los himenópteros sociales, como las hormigas o las abejas, que forman castas con miembros con características morfológicas y de comportamiento propias de cada una de ellas. Las tres castas principales de los himenópteros son los zánganos (machos), la reina y las obreras.

Los himenópteros suelen tener bocas masticadoras o chupadoras, y antenas relativamente largas. Al igual que los lepidópteros, presentan metamorfosis completa. La dieta de los himenópteros varía según la especie: pueden ser fitófagos o depredadores de otros insectos. Los hay que se alimentan de polen y néctar, como las abejas y también los hay parásitos.
  •  Diptera
Foto de dasWebweib Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

Posiblemente el orden de insectos más odiado. Las moscas, los mosquitos, las tíbulas y los tábanos entran en este orden de insectos, cuya característica principal es la posesión de solamente un par de alas (di, dos, pteros, alas), al contrario del resto de insectos que poseen dos pares. Este orden abarca alrededor de 150.000 especies de insectos.

Los dípteros carecen del par de alas posterior debide a que este se reduce, formando unas estructuras denominadas halterios, que funcionan como giroscopios y permiten al insecto controlar la dirección de vuelo. Además, estos insectos poseen cuerpos aerodinámicos que les facilitan el vuelo.

Las especies de este orden presentan metamorfosis completa (holometabolismo). En muchas especies la fase de larva dura más que la de adulto, cuya función es únicamente realizar el apareamiento y la puesta de huevos.

Los dípteros pueden ser fitófagos, depredadores de otros insectos, carroñeros o saprófagos (que se alimentan de excrementos, restos vegetales, cadáveres en descomposición...). También pueden ser hematófagos, como los mosquitos.

Los dípteros hematófagos suelen ser vectores de transmisión de enfermedades como los mosquitos Anopheles (malaria), la mosca tsé-tsé (enfermedad del sueño) o los flebotomos (leishmaniasis). También tienen gran importancia en la investigación, pues uno de los principales organismos modelo, la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), es un díptero.

Eso es todo. En un próximo post seguiremos comentando órdenes de insectos menos comunes.

Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post.

domingo, 3 de septiembre de 2017

Biomoléculas: Las proteínas (aminoácidos y péptidos)

Los 20 aminoácidos proteinogénicos

Muy buenas a todos. Volvemos a hablar sobre biomoléculas: hoy profundizaremos sobre las proteínas y los aminoácidos

Las proteínas son macromoléculas formadas por la unión encadenada de monómeros denominados aminoácidos.

Los aminoácidos son las unidades que forman los péptidos y las proteínas. Las proteínas y los péptidos se diferencian en el número de aminoácidos. Así, un oligopéptido tiene entre 2 y 10 aminoácidos, un polipéptido hasta 100, y una proteína, más de 100 aminoácidos.

Los aminoácidos son compuestos químicos sencillos de baja masa molecular, solubles en agua y cristalizables. Son incoloros y presentan un punto de fusión elevado, superior a los 200ºC, lo que les permite ser sólidos a temperaturas normales.

Se conocen alrededor de 200 aminoácidos diferentes, sin embargo, solo 20 aminoácidos son capaces de formar proteínas y péptidos. Estos 20 aminoácidos se llaman aminoácidos proteinogénicos, y son iguales en todos los seres vivos. Los aminoácidos proteinogénicos se caracterizan por estar formados por un átomo de carbono, denominado carbono alfa, al que se le unen un grupo amino (-NH2), que posee carácter básico, un grupo carboxilo (-COOH), que posee carácter ácido, un átomo de hidrógeno y un grupo lateral, que depende del tipo de aminoácido.

La posesión de un grupo amino, de carácter básico, y otro carboxilo, de carácter ácido, hace que los aminóacidos tengan carácter anfótero, es decir, puedan actuar como bases o como ácidos según el pH del medio. Si el medio es ácido, el aminoácido se comportará como una base, y si el medio es básico, se comportará como un ácido. Por otro lado, si el medio es neutro, el aminoácido actúa como ácido y como base simultáneamente, y alcanza un estado dipolar iónico denominado zwitterión. Un zwitterión es eléctricamente neutro, pero algunos de sus átomos presentan cargas eléctricas positivas y negativas. El pH para el que un aminoácido es eléctricamente neutro es el punto isoeléctrico

Además, los aminoácidos presentan isomería, es decir, la existencia de moléculas con la misma fórmula molécular pero distinta fórmula espacial. 

Configuración D y L para un aminoácido. Si situamos el grupo carboxilo arriba, el isómero L tendrá el grupo amino a la izquierda, y el D, a la derecha.

Todos los aminoácidos presentan dos isómeros, uno D y otro L. Si comparamos la distribución espacial de estos isómeros veremos que, aunque presenten la misma fórmula molécular, cada uno forma una imagen especular del otro, de tal manera que si enfrentásemos el isómero D a un espejo, este nos reflejaría el isómero L. Ambos isómeros se encuentran presentes en la naturaleza, pero solo los isómeros L forman péptidos y proteínas

Los aminoácidos se pueden dividir según las características de sus cadenas laterales. Así, tenemos:

Clasificación de los aminoácidos proteinogénicos

Los aminoácidos neutros poseen cadenas laterales que no tienen grupos amino ni carboxilo, por lo que a pH neutro su carga eléctrica es 0. Si su cadena lateral es hidrófoba, se denominan aminoácidos neutros apolares, y si su cadena latera posee grupos hidrófilos, reciben el nombre de aminoácidos neutros polares.

Los aminoácidos ácidos poseen un grupo carboxilo en su cadena lateral, por lo que a pH neutro tienen carga eléctrica negativa, mientras que los aminoácidos básicos poseen algún grupo amino en su cadena lateral, por lo que a pH neutro tienen carga positiva.

Un término que estamos acostrumbrados a oír en anuncios de alimentos o suplementos alimenticios es 'aminoácido esencial'. Los organismos heterótrofos, es decir, que se alimentan de otros organismos, solo son capaces de sintetizar algunos aminoácidos proteinogénicos, el resto los debe de tomar en la dieta.

Estos aminoácidos que los heterótrofos son incapaces de sintetizar reciben el nombre de aminoácidos esenciales, y dependen según la especie. Para nosotros, los aminoácidos esenciales son 8: la valina, la leucina, la isoleucina, el triptófano, la fenilalanina, la metionina, la treonina y la lisina. Por otro lado, los organismos autótrofos, como las plantas, son capaces de sintetizar los 20 aminoácidos proteinogénicos.

Para formar péptidos y proteínas, los aminoácidos deben unirse entre sí. Para ello, forman enlaces que denominamos enlaces peptídicos. El enlace peptídico se forma al unirse el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino del siguiente. Durante el proceso de formación del enlace, se libera una molécula de agua.

El enlace peptídico se puede deshacer mediante hidrólisis, por procesos químicos o mediante enzimas proteolíticos, como la pepsina o la tripsina, que son los que deshacen las proteínas de los alimentos cuando estos están en el estómago (pepsina) y en el duodeno (tripsina).

Formación de un enlace peptídico. Cuando este se forma, siempre se libera una molécula de agua.


El enlace peptídico es un enlace covalente de tipo amida y tiene unas características especiales, que fueron descubiertas por L. Pauling y R. Corey mediante difracción de rayos X.


Este tipo de enlace tiene carácter parcial de doble enlace, lo que lo hace rígido y que no permita rotaciones entre los átomos que lo forman, es decir, que los átomos de oxígeno, carbono, nitrógeno y oxígeno del enlace siempre permanezcan en el mismo plano. Además, presenta configuración trans: el átomo de oxígeno del grupo carboxilo y el átomo de hidrógeno del grupo amino se encuentran en lados opuestos.
Como hemos visto antes, la unión consecutiva encadenada de aminoácidos da lugar a la formación de péptidos (oligopéptidos y polipéptidos) y de proteínas. Cuando se forma una cadena peptídica, en los extremos siempre queda libre un grupo amino en un lado y uno carboxilo en el otro. Estos extremos se denominan extremo amino terminal y extremo carboxilo terminal. Por convenio, se considera que la cadena peptídica comienza siempre por el aminoácido con el grupo amino libre.

Las proteínas son biomoléculas de gran importancia biológica, pues son las moléculas con las que se expresan los genes y participan en numerosos procesos en nuestro organismo, desde la formación de estructuras hasta la regulación del metabolismo.

Próximamente, seguiremos con las proteínas y descubriremos cómo puede ser la estructura de las proteínas y las diferentes propiedades y funciones que tienen

Esto es todo por ahora. Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post.

lunes, 28 de agosto de 2017

No, un clon no es lo que crees


Ando de vacaciones desde hace un par de días, en un hotel cerca de la playa. Iba todo bien hasta que han comenzado a suceder cosas raras. Con este twitt comenzaba el hilo/historia/novela a tiempo real que ha sacudido Twitter durante estos días. El dibujante Manuel Bartual nos contó desde su cuenta de twitter cómo sus vacaciones se convirtieron en una pesadilla después de la visita inesperada de un hombre incapaz de hablar de manera coherente a la habitación de su hotel y la posterior aparición de otro hombre idéntico a Manuel, es decir, un clon suyo.

Evidentemente, todo esta historia es ficticia, lo que no ha impedido que la comunidad de Twitter haya estado pendiente de su cuenta desde el pasado lunes 21, cuando comenzó a twittear, hasta ayer, que terminó la historia. Es increíble cómo Manuel antes de empezar a narrar sus ''vacaciones'', contaba con unos 24.000 seguidores, y sin embargo, actualmente cuenta con más de 400.000. Todo por querer contar una historia divertida.



Aprovechando la situación, quisiera comentar una idea errónea que solemos tener sobre el concepto de 'clon'

Cuando pensamos en un clon, pensamos en una copia exactamente idéntica de una persona, animal u otra forma de vida. Por ejemplo, diríamos que Manuel Bartual se encontró un clon suyo en sus vacaciones. Sin embargo el uso de la palabra clon de esta forma no es correcto, por lo menos desde el punto de vista biológico.

La RAE define clon como Conjunto de células u organismos genéticamente idénticos, originado por reproducción asexual a partir de una única célula u organismo o por división artificial de estados embrionarios iniciales. Como podemos ver, el clon no es propio individuo idéntico, sino el conjunto de individuos idénticos. De esta forma, Manuel Bartual no se encontró con su clon, sino que ambos juntos formarían un clon. En todo caso, podríamos decir que Manuel se encontró con un individuo clónico.

La fresa es una planta que se reproduce por estolones.

El término clon fue acuñando por el fisiólogo vegetal Herbert John Webber en 1903, durante los albores de la genética. La existencia de clones es común en la naturaleza, pues son muchos los organismos que se reproducen asexualmente, y que por tanto, su descendencia es clónica, idéntica al progenitor. Por ejemplo, las bacterias, al dividirse por bipartición, generan individuos clónicos, y los protozoos al dividirse por mitosis, igual. También se pueden formar clones en plantas cuando se reproducen por reproducción vegetativa, por ejemplo, mediante rizomas, en los que de un tallo subterráneo salen varias yemas, o estolones, tallos que crecen horizontalmente de los que surgen nuevas plantas.



También hay clones en los animales. Los poríferos (esponjas) y los pólipos se reproducen formando yemas que se forman sobre el progenitor que posteriormente se separan, dando lugar a descendientes genéticamente idénticos al progenitor. También hay casos en los que los animales se dividen por escisión o fragmentación. En este proceso, un individuo se divide en dos o más fragmentos, de manera voluntaria o accidental, de los cuales se originarán descendientes clónicos. Esta forma de reproducción asexual se da en los poríferos, en los cnidarios (pólipos y medusas), en las asteroideos (estrellas de mar), en los platelmintos (gusanos planos) y en los anélidos (gusanos anillados).

Otro forma de reproducción en la que se forman individuos clónicos es la poliembrionía. Esta comienza con una fase sexual, con la unión de un óvulo y un espermatozoide para dar lugar a un cigoto. Cuando se forma el embrión, continúa con una fase asexual: el embrión se divide en varias porciones, cada una capaz de originar un individuo completo. Los descendientes resultantes serán genéticamente iguales entre sí, pero no iguales a sus progenitores. Esta forma de reproducción se da en muchos insectos y en algunos mamíferos, como el armadillo.

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La poliembrionía también se puede dar en humanos. En este caso, el embrión normalmente se divide en dos, y de ellos se originarán gemelos. Los gemelos comparten el mismo material genético porque proceden de la unión de un único óvulo y un único espermatozoide. Esto no ocurre en los mellizos, que se originan de diferentes óvulos, a los que se han unido diferentes espermatozoides.

Actualmente, también se puede realizar el desarrollo de individuos clónicos artificialmente, proceso conocido como clonación. Por este procedimiento se originó el individuo clónico más famoso, la oveja Dolly.

De todas formas, en el ámbito no científico, se sobreentiende que cuando hablamos de clones, no nos referimos al concepto científico sino al concepto más cercano a la ciencia ficción, el de un ser exactamente idéntico a nosotros generado por algún experimento misterioso. Así que no seamos tan puntillosos y disfrutemos de todas estas historias sin preocuparnos por la inexactitud de ciertos detalles. 

Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post.