Bioquímica en la vida diaria: el equilibrio químico y la función transportadora de la hemoglobina

La hemoglobina es una proteína sanguínea que puede transportar oxígeno, un gas insoluble en medio acuoso, llevándolo a las diferentes partes del organismo en donde es requerido para su buen funcionamiento, así como productos metabólicos como el CO2 y el hidrógeno, para su excreción. Estos procesos se ven condicionados por factores como el pH, la concentración de BPG, las presiones parciales de O2 y CO2, la cooperatividad de la unión entre la hemoglobina y esos compuestos y los cambios conformacionales que la hemoglobina debe sufrir para captar y soltar eficientemente estas moléculas en el sitio del organismo donde son requeridos. Cambios abruptos en la presión atmosférica ligados a la altura, y la exposición a altas concentraciones de otros gases afines a la hemoglobina como el monóxido de carbono, presente en vehículos o recintos cerrados, pueden comprometer el funcionamiento normal del organismo precisamente porque causan efectos sobre esa función transportadora de la hemoglobina. En este escrito, se explicarán fenómenos de la vida diaria relacionados con el transporte de gases por la hemoglobina, como una demostración de que los conocimientos bioquímicos comienzan a ser útiles desde ahora para entender situaciones cotidianas y a dejarnos la expectativa de su valor para entender muchos de los problemas de salud que tendremos en nuestras manos.

Modelo integrador para las rutas de señalización diferencial del receptor ionotrópico de glutamato activado por el N-metil-D-aspartato

El receptor ionotrópico de glutamato activado por N-metil-D-aspartato (iGluR-NMDA) es un complejo macromolecular heteromultimérico constituido por entre 3 y 5 subunidades de tres diferentes tipos, a saber: NR1, NR2A-D y NR3A y B. Se ha demostrado su participación activa en prácticamente todos los procesos fisiológicos, patológicos e intermediarios de efectos farmacológicos que ocurren en las células de tejidos excitables, inclusive se ha reportado su presencia en otros tejidos no excitables. En el sistema nervioso central (SNC) participa en los procesos de aprendizaje, memoria, plasticidad, diferenciación, migración de la célula neural y apoptosis. Además, en los eventos de índole farmacológica se ha demostrado su intervención en excitotoxicidad, drogadicción y alcoholismo. Surge entonces la pregunta de cómo un mismo complejo macromolecular puede participar en tantos y tan diversos procesos. La revisión de literatura en la que se demuestra la interacción del iGluR-NMDA con proteínas de señalización, soporte, adaptadoras, moduladoras, de adhesión celular, de citoesqueleto y enzimas reporta un conjunto de más de 160 moléculas que participan en las cascadas que generan las señales a diferentes niveles de interacción y con diferentes sustratos. En este artículo se presenta un modelo predictivo estructural y funcional que permite distinguir, por lo menos, tres rutas diferenciadas de señalización.

Biología : COU.

Las páginas siguientes desarrollan el programa oficial de Biología de COU, incluyendo las modificaciones determinadas por la Coordinación Didáctica COU-Universidad. El texto presentado está construído en base a ideas más que a hechos. Los temas que se exponen son: La Ciencia de la Biología, Moléculas Pasivas: Agua y sales Minerales, Glúcidos, Lípidos, Proteínas y Enzimas; Moléculas Informativas: Acidos Nucleicos; Virus; Morfología Celular; Catabolismo y Formación de Energía de Enlace Fosfato; Fotosíntesis; Biosíntesis de Proteínas; Reproducción Celular; Genética Mendeliana; Los Cromosomas en la Herencia; Las Mutaciones; Ecología; El Origen de la Vida, y La Evolución Biológica.La comprensión de estos temas, requiere conocer el tránsito desde los datos a las leyes, y ese proceso ha de ser dirigido por el profesor.

Protección del conocimiento indígena sobre los recursos genéticos Un reto para el siglo XXI

Con la biotecnología se “descubrió” que hay plantas que pueden servir como fuentes de recursos genéticos especiales, tales como moléculas o compuestos químicos generados naturalmente. Dichos recursos genéticos pueden utilizarse como productos naturales

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

La matèria per dins. L'elaboració. El dubte sistemàtic. 'La materia por dentro. La elaboración. La duda sistemática'.

Crédito de ciencias experimentales para alumnos de 12-16 años. Se pretende desarrollar la capacidad de imaginar modelos para explicar diferentes fenómenos, comprender las noticias referentes a la radioactividad y la energía nuclear, darse cuenta de la dificultad de emitir juicios con bases únicamente científicas, saber cuando un argumento tiene base científica, relacionar las propiedades de un material con su estructura. Los temas que se tratan son los siguientes: modelo discontinuo de la materia, radioactividad, estudio de sustancias formado por moléculas, estudio de sustancias iónicas, ácidos y bases. Propone una serie de actividades de aprendizaje, de evaluación y material de ayuda para el profesor.

Teoría molecular de la materia.

Resumen del autor

La formació del petroli : el món del petroli I. 'La formación del petróleo : el mundo del petróleo I'.

Hay diferentes tipos de petróleo, con distintas propiedades, según su origen. La película explica que el petróleo crudo consiste en una mezcla de hidrocarburos, con moléculas de distintas formas y medios.

La refineria : el món del petroli V. 'La refineria : el mundo del petróleo V'.

El vídeo explica como el petróleo es una mezcla de hidrocarburo. En la refineria esta enorme mezcla de moléculas se ha de deshacer y separar físicamente en agrupaciones más pequeñas mediante una destilación. En el vídeo se explica el funcionamiento de una columna de destilación fraccionada.

La estereoquímica como asignatura complementaria de interrelación.

Propuesta de una nueva materia complementaria de interrelación denominada estereoquímica y su aplicación en Bioquímica. Se podría definir la estereoquímica como la química desde el punto de vista de la dimensión espacial de las moléculas. Presenta una gran cantidad de aspectos pluridisciplinares, con un intento de complementar los curricula de Biología, Química y Física, utilizando además, conceptos de Matemáticas y Diseño. Expone a lo largo del artículo el programa inicial de esta asignatura, junto con su análisis y valoración de resultados, en los que establece las siguientes conclusiones: 1) Revisión del programa de contenidos propuesto con el objeto de adecuarlo al nivel real de los alumnos. 2) El número de conceptos útiles retenidos por los alumnos que han cursado la Estereoquímica es superior, a los que posee un alumno normal de C.O.U. matriculado en Química y Biología. 3) Se intuye un enorme potencial didáctico de la Estereoquímica.

Nuevos materiales : los polímeros actuales y su reciclado.

Resumen tomado de la publicación

Desarrollo de un entorno interactivo para el aprendizaje de la Bioquímica Estructural.

El presente trabajo se ha llevado a cabo en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Salamanca. Han participado tres profesores ordinarios y uno contratado del mismo. Los objetivos del proyecto fueron los siguientes: 1) Realizar un guión de estudio de Bioquímica Estructural para su incorporación a Internet, basándose en la capacidad de representación molecular e interactividad que otorgan los programas Chime y RasMol. 2) Realizar un banco de ficheros estructurales de moléculas pequeñas para complementar los bancos de macromoléculas contenidos en el Protein Data Bank. Se han desarrollado 488 ficheros estructurales en total, cuya relación figura en la Memoria. 3) Herramientas de programación necesarias y su puesta a punto, de acuerdo con los guiones desarrollados. 4) Adaptación a entorno de Internet y aplicación portátil en CD-ROM. Estos objetivos se han culminado con éxito, tal como puede consultarse en la página web del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Salamanca, http://www.usal.es/dbbm/modmol/index.html. Asimismo, se ha elaborado un CD-ROM con la totalidad de la demostración, que se adjunta. Se ha empleado en los cursos de Bioquímica General de las Licenciaturas de Medicina y Ciencias Químicas de la Universidad de Salamanca. El proyecto está pendiente de evaluación a realizar por el IUCE de la Universidad de Salamanca.

Poliedros : una experiencia interdisciplinar.

Experiencia educativa puesta en marcha por el Departamento de Matemáticas del IES Mar Menor, de San Javier (Murcia). Se propuso un grupo de trabajo denominado 'Poliedros, algo más' con el fin de elaborar una unidad didáctica sobre los poliedros tratados en distintas áreas educativas. La experiencia desembocó en composiciones plásticas, coreografías musicales, construcción de moléculas y elaboración de poemas; mostrando así la globalidad de la educación.

Marineros de agua dulce.

Se trata de un reportaje en el que se describe la experiencia realizada en la clase de cinco años de Educación infantil del CEIP La Leala de Benalmádena (Málaga). Se utiliza el tema de las sirenas, como pretexto para tratar otros temas como la flotación, la congelación del agua, las moléculas, la contaminación, la mitología clásica entre otros temas.

Electroforesis de las proteínas séricas.

Material no publicado