Enlace recomendado: página de Joaquín Rodríguez Piaya

Hay muchos y muy buenos docentes en Andalucía que se han subido al carro de las nuevas tecnologías y su trabajo se ha convertido en referente para compañeros y alumnos. Ya se ha hecho mención explícita en este blog de alguno de estos buenos ejemplos, bien a través de un post concreto o mediante enlaces específicos (que habría que ir ampliando y actualizando, ciertamente) del panel lateral derecho de este blog. Además, a poco que uno busque, le salen nuevas páginas y blogs dignos de reconocimiento por la calidad de sus contenidos y/o lo atractivo de su diseño. 

Hoy mismo me he topado, buscando algo que me aclarara una cuestión del temario, con la excelente página personal de Joaquín Rodríguez Piaya, profesor (por lo que entiendo) en el IES Sierra Almijara. 

La página incluye contenidos que van desde las Ciencias Naturales de 1º de la ESO a asignaturas de 2º de Bachillerato como la Biología, además de materiales tan útiles como este pequeño y práctico diccionario de prefijos y sufijos utilizados en Ciencia. 

Con respecto a la Biología de 2º, Joaquín incluye muy buenos apuntes del temario de la asignatura (recomiendo, por ejemplo, la lectura de este tema)  y una recopilación de exámenes de selectividad (que abarcan desde el 2001 al 2013) junto con una colección de cuestiones de selectividad organizadas de manera temática (por ejemplo).

Un encuentro casual (lamentable no haber conocido este trabajo con anterioridad) de una página que constituye, desde ya, un buen referente a tener en cuenta en este blog.

DHA: Esa pequeña desconocida

Dihidroxiacetona

Al poco de empezar a estudiar los glúcidos, nuestra atención se centra pronto en ciertos monosacáridos de alta alcurnia y prestigio. No es para menos ya que presentan un cierto grado de dificultad estructural y cumplen funciones biológicas esenciales para la mayoría de los organismos. Pienso, por ejemplo, en esas llamativas pentosas (¿a quién no le suena la ribosa? ) o esas hexosas tan fotogénicas (¿qué se puede decir que no se haya dicho ya de la glucosa, la galactosa o la fructosa?).

Más tarde nos adentramos en el complicado mundo de los disacáridos (maltosa, sacarosa, celobiosa...) y los polisacáridos (almidón, glucógeno, celulosa, quitina...), todos ellos eminentes y sobresalientes en su forma y funciones.

Por el camino, seguramente, nos habremos olvidado de la primera molécula de este tipo que aprendimos, casi nuestro primer amor bioquímico...

DHA. Modelo de bolas y varillas.
Fuente: Curso Química Biológica. Monosacáridos.

La dihidroxiacetona (también conocida como DHA o, si queremos seguir el protocolo, la 1,3 Dihidroxi 2 propanona) resulta una de las biomoléculas más sencillas y quizá por eso uno le coge cariño enseguida. Para empezar se trata de una cetotriosa (recalco: lo más facilito que tenemos en mente si queremos hablar de monosacáridos). Siendo estrictos, deberíamos decir que es la cetotriosa, ya que resulta ser la única molécula de su clase que no presenta actividad óptica puesto que no tiene carbonos asimétricos por ningún lado y, por tanto, no tiene, como por ejemplo su primo hermano el gliceraldehído, estereoisómeros D o L. La dihidroxiacetona es la dihidroxiacetona, sin más:

C₃H₆O₃

Volvemos a encontrar a la DHA en un pequeño papel como actriz secundaria en una de las rutas metabólicas más antiguas y estudiadas: la glucolisis. En esta ruta hay un momento en que salen a escena un par de triosas fosfato interconvertibles, la dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) y su primo fosfatado, el D-Gliceraldehído-3-Fosfato.

Después de esto, la verdad,  pocas actuaciones estelares más se le conocen.

DHA

Investigando un poco en la oculta vida privada de esta pequeña e introvertida cetotriosa, la Wikipedia nos ofrece datos no muy conocidos sobre esta molécula que quizá nos animen a considerarla de otra manera.

Si alguno de los lectores, lectoras, del blog ha utilizado en alguna ocasión uno de esos productos milagrosos que te broncean sin necesidad de exponerse a los rayos UVA, más que posiblemente utilizó un compuesto cuyo ingrediente más valioso era, precisamente, la DHA.

Resulta que la pequeña DHA reacciona con algunos aminoácidos de la queratina de la piel y provoca su pardeamiento, originando unos pigmentos denominados melanoidinas. El efecto no tiene que ver con el bronceado natural protector que se produce por la exposición de la melanina de la piel a los rayos ultravioleta, pero da el pego y es francamente más rápido: el resultado puede tardar tan sólo 6 minutos. No tiene, desde luego, el glamour de unas vacaciones en la costa, pero no todo el mundo se puede permitir ya según qué cosas.

DHA. Modelo de bolas. Fuente:
Curso Química Biológica. Monosacáridos.

Aunque parece ser que el efecto autobronceador de la DHA fue descubierto allá por los años 20 (del siglo pasado, claro) por científicos alemanes, lo cierto es que debe recaer sobre Eva Wittgenstein, de la Universidad de Cincinnati,  en la década de los 50, el redescubrimiento y confirmación de este fenómeno. A partir de aquí entra en juego la industria cosmética, que le ve posibles al asunto, y a principios de los 60 empiezan a aparecer en el mercado los primeros productos autobronceadores con DHA en su composición.  Hoy los podemos encontrar en la sección de cosmética de cualquier Hiper.

Fuentes consultadas:

DHA (Wikipedia)

Bronceado artificial con DHA (med-estetica, Revista de Medicina Estética, nº 36)
Curso Química Biológica. Unidad: Monosacáridos. Universidad Católica de Valparaíso (Chile)

Bronceado DHA (vídeo demostrativo en Youtube)

ADN from the beginning

Revisión de materiales del Cold Spring Harbor Laboratory , DNA from the beginning (artículo completo, aquí):

• En busca del principio transformante  (A gene is made of DNA) (Griffith, Avery et cols.)
• Un gen, un enzima  (One gene makes one protein) (Tatum y Beadle)
• La replicación semiconservativa del ADN (A half DNA ladder is a template for copying the whole.) (Meselson y Stahl)
• El dogma de la Biología molecular (RNA is an intermediary between DNA and protein) (Crick)
• El desciframiento del Código (DNA words are three letters long) (Nirenberg y algunos más)

Metabolismo en video

El vídeo de la entrada anterior, que versaba sobre el Ciclo de Krebs, es, en realidad, uno más de una miniserie de seis que abarcan distintos aspectos del metabolismo celular ( Canal de Vídeo Ciencias).
Aquí va la colección completa.

1.-Respiración celular.



2.-Glucolisis (fase1).



 3.-Glucolisis (fase 2).



4.-Ciclo de Krebs.



5.-Fosforilación oxidativa.



6.-Metabolismo y nutrición.

(gracias por el aviso, Paula)

Ciclo de Krebs y otras animaciones multimedia metabólicas.

Vídeo explicativo del ciclo de Krebs (vía Paula de Molina, thanks a lot!):

En Wikillerato (sección de Biología) también podemos visualizar un par de animaciones que abordan aspectos relacionados con la glucolisis y el ciclo de Krebs. La primera de ellas, aunque lleve por título glucolisis, se centra más bien en el rendimiento energético de glucolisis + Ciclo de Krebs. Resulta una animación muy clara y didáctica (esta imagen animada  es una creación de 2mdc.com y se distribuye bajo una licencia Creative Commons )

La segunda tiene que ver con el transporte de electrones y la generación de ATP por medio de la fosforilación oxidativa. Se ve muy clarito el trasiego de electrones entre transportadores de la membrana interna mitocondrial, el bombeo de H+ y la generación de ATP por la ATPasa de membrana aprovechando la diferencia de potencial electroquímico generado al bombear esos protones de la matriz mitocondrial al espacio intermembranal.

Otro buen sitio web que también merece la pena visitar y echar un buen vistazo es  Animaciones de Biología Celular. Aspectos como glucolisis, ciclo de Krebs o fotosíntesis (fase luminosa y fase oscura)  constan en su índice de animaciones. 

Dicen que una imagen vale más que mil palabras. Pues si además está animada, ya ni te cuento.

Kéfir

La fermentación es una ruta metabólica que tiene por objeto regenerar el poder reductor (en forma de NADH+H+) que se emplea en la glucolisis para conseguir energía química (ATP por fosforilación a nivel de sutrato). Las reacciones bioquímicas fermentativas transcurren en anaerobiosis y los organismos y células que las realizan o bien son anaerobios estrictos o bien se encuentran en una situación en la que escasea el oxígeno y, digamos que en esta tesitura no tienen más remedio que utilizar esta vía aunque resulte menos eficiente energéticamente comparada con la respiración aerobia.

Aunque existen distintas rutas metabólicas fermentativas las más renombradas son la láctica y la alcohólica por cuanto que los productos resultantes de esta acción han resultado muy útiles para el hombre. Con la primera se obtiene yogur, queso o mantequilla, mientras que de la segunda se obtiene cerveza, vino y se emplea en panificación.

El kéfir es también un producto resultante de un proceso fermentativo, aunque con unas interesantes peculiaridades. Para empezar no hay un único organismo causante del proceso (las fermentaciones alcohólicas suelen tener de protagonistas a diversas cepas de la levadura Saccharomyces cerevisiae, las lácticas a diversas especies bacterianas denominadas bacterias del ácido láctico o bacterias lácticas) sino un grupo de bacterias y levaduras unidas por conveniencia. El segundo aspecto que llama la atención es que se realiza un doble proceso fermentativo de modo que las bacterias de esta agrupación fermentan la lactosa hacia ácido láctico mientras que las levaduras se encargan de realizar una fermentación de tipo alcohólica. Unas aportan acidez y otras gas carbónico (CO2) y una cierta cantidad de alcohol (no nos asustemos: suele ser inferior al 1%).

Parece ser que Marco Polo ya menciona esta bebida en sus relatos. Sobre su posible origen, se cita que procede del Cáucaso y se cuenta que los campesinos del lugar fabricaban una bebida llamada ayrag que guardaban en odres fabricados con piel de cabra y que estos mismos campesinos acabaron descubriendo que la corteza de la pared interior de la piel (de aspecto esponjoso y blanquecino) era capaz, si se le añadía leche, de dar una bebida distinta y mejorada del ayrag original, a la que denominaron kéfir. Este término parece provenir del turco kief, que significa agradable sensación o sentirse bien.  Los musulmanes lo denominaban Los Granos del Profeta Mahoma y creían que perdía todas sus virtudes si lo utilizaban gente de otras religiones.  En el siglo XIX se empezó a usar como remedio contra la tuberculosis (en Agustín Tello Robles Tello: «Características principales de una leche fermentada).

Bajo el término kéfir se designa un tipo especial de leche fermentada realizada por una combinación de bacterias y levaduras. Este producto guarda ciertas similitudes con el yogur, por cuanto su aspecto es un tanto parecido y ambos se han generado a partir de un mismo fenómeno bioquímico. Sin embargo en el kéfir la conjunción de bacterias y levaduras realizan una fermentación mixta lacto-alcohólica, rindiendo a partir de la lactosa (el azúcar de la leche) productos tan dispares como ácido láctico, etanol y CO2 . En el caso del yogur, la fermentación es tan sólo láctica, de modo que la lactosa se transforma en ácido láctico, lo que proporciona ese característico toque ácido al yogur natural, aunque resulta algo más suave si lo comparamos con el kéfir. Su sabor es bastante ácido por lo que se le suele añadir a la hora de tomarlo miel, cereales, azúcar, trozos de fruta...

Durante el proceso fermentativo determinados componentes de la leche van a ser descompuestos y ello puede enriquecer el producto resultante. Así, por ejemplo tanto el yogur y el kéfir, al haber metabolizado en buena parte la lactosa de la leche serán más digestivos y recomendables, con reparos, para personas con intolerancia a la lactosa (no toda la lactosa ha sido metabolizada). Además, para el kéfir se han citado en su composición minerales (como el calcio, magnesio y fósforo), vitaminas del grupo B (B1, B5, B9 y B12, biotina), vitamina K, aminoácidos esenciales, tales como el triptófano y proteínas de fácil digestión para el cuerpo. Tanto el yogur como el kéfir aportan al organismo microbios que pueden contribuir a regenerar la flora intestinal.

Hay tres tipos de kéfir, el de leche, el de agua y el de té; aunque el más común es el primero. El kéfir de leche produce una especie de yogurt, el de agua una bebida parecida a la limonada con gas y el kéfir de té una bebida de hierbas. Los tres tipos son el mismo Kéfir ya que tienen la misma microflora, pero están adaptados a medios distintos.

Otra característica del kefir es que está en constante crecimiento, ya que esos nódulos que recuerdan un poco a una coliflor están constituidos por microorganismos vivos. De ahí resulta que, curiosamente, la forma más habitual de obtenerlo es que alguien te lo regale o te lo ofrezca como muestra de amistad. En todo caso, si no se tiene ningún conocido a mano que te lo pase, siempre será posible acudir a herboristerías, tiendas biológicas o parafarmacias o recurrir a redes de consumidores kefirianos existentes en internet.

Por último si se desea tenerlo en casa, hay que tener en cuenta una serie de cuidados, como que no le falte la leche o, lo que  es más importante, que los nódulos no entren en contacto con ningún objeto metálico ya que esto provocaría una alteración en su fisiología que podría matar el cultivo microbiano.

Irene Victoria Bermúdez Pérez

Fuentes:

• Bioquímica del kéfir (en Tecnología alimentaria, p.337)
• Características principales de una leche fermentada (Agustín Tello Robles)
• El kéfir refuerza las defensas (Maite Zudaire, en Erosky Consumer) 
• Kéfir (en Alimentación sana)
• Kéfir (en Wikipedia)
• Kefir el yogur milagroso
• Tecnologías en leches fermentadas (J. A. Mateos), 2005, Univ. Sabadell)

Cuerpos cetónicos

El hígado posee la capacidad enzimática de derivar parte del acetil-CoA procedente de la β-oxidación de los ácidos grasos (oxidación ya que proporciona energía,  β porque el carbono que se oxida es el segundo de la cadena, empezando a contar por el extremo carboxílico) o del ácido pirúvico, sobre todo en períodos de excesiva formación de acetil-CoA, hacia la producción de ácido acetoacético, transportado por la sangre hacia los tejidos periféricos.

El ácido acetoacético, la acetona y el ácido 3-hidroxibutírico, sintetizado a partir del acetil-CoA, son los llamados cuerpos cetónicos.

Los cuerpos cetónicos desempeñan un papel importante en la homeostasis del organismo. En estados en los que la glucemia es baja (como en el ayuno o en dietas pobres en glúcidos) o en casos donde la glucosa no puede ser utilizada (como en la diabetes), la concentración de ácidos grasos y cuerpos cetónicos en el plasma aumenta. Ambas sustancias sustituyen a la glucosa como combustible favorito  para obtener energía por parte de la célula. Conviene recordar que la gluconeogénesis, en animales, utiliza distintos precursores como aminoácidos, lactato, glicerol o ácido pirúvico para conseguir fabricar glucosa, pero que los ácidos grasos no pueden convertirse en azúcares.

Así, por ejemplo, células como los eritrocitos o las constituyentes del cerebro obtienen su energía mayoritariamente de la glucosa, ya que sus mitocondrias tienen poca capacidad para oxidar los ácidos grasos y en situaciones de ayuno o casos de diabetes los cuerpos cetónicos constituyen unos magníficos sustratos energéticos sustitutivos de la glucosa.

En general, todos los estados en que está activada la β-oxidación comportan un aumento de la síntesis de los cuerpos cetónicos.

En algunos casos, como los que anteriormente he citado, estos cuerpos cetónicos se acumulan en la sangre y en líquidos intersticiales. Se produce así, un estado patológico, que se llama cetosis o cetonemia. Aumenta al mismo tiempo la cantidad de cuerpos cetónicos excretada (cetonuria).

Cuando en una persona normal desaparece la reserva de glúcidos, por ejemplo, durante un proceso febril, aparecen en la sangre y en la orina los cuerpos cetónicos.

El enfermo experimenta los efectos narcóticos de la acetona. En parte, ésta es eliminada por el pulmón; sin embargo, es conveniente tomar azúcar.

Resulta curioso, al menos, remarcar que en el caso de los esquimales, cuya alimentación incluye sólo grasas durante alguna época del año, se ha desarrollado un mecanismo de adaptación que les permite metabolizar una mayor cantidad de ácido acetoacético sin consecuencias negativas.

Papel de los cuerpos cetónicos en ciertos tejidos y órganos.

• Cerebro: hasta hace poco tiempo se pensaba que la glucosa era el único sustrato energético utilizable por el cerebro. Hoy sabemos que en los casos de ayuno utiliza los cuerpos cetónicos durante el periodo de la lactancia, ya que es una época de dieta rica en grasas.
• Músculo: El Corazón es el músculo que más consume cuerpos cetónicos, como sustrato metabólico, mientras que en el músculo esquelético son escasos, ya que utiliza ácidos grasos libres para sus necesidades energéticas.
• Riñón: Es uno de los órganos donde los cuerpos cetónicos proporcionan una mayor aportación energética.
• Tejido Adiposo: Puede metabolizar cuerpos cetónicos como sustrato energético y como precursor lipogenético. Sin embargo, durante el ayuno está inhibida la lipogénesis y, por lo tanto, hay poca síntesis liṕidica a partir de los cuerpos cetónicos. 
  
  Mención especial merece el metabolismo de los cuerpos cetónicos en las estructuras fetales especialmente durante el ayuno; aunque el feto no los sintetiza, le llegan procedentes de la madre a través de la placenta, por la que pasan libremente.

Efectos hormonales sobre el metabolismo lipídico.

• Insulina. Estimula la utilización de glucosa, provoca la síntesis de unos ácidos grasos, y por tanto, incrementa la lipogénesis. Por otro lado, disminuye la liberación de ácidos grasos por el tejido adiposo, este fenómeno reduce la cetogénesis. (proceso metabólico por el que se producen los cuerpos cetónicos a partir del catabolismo de los ácidos grasos)
  Si por el contrario, falta insulina, aumenta la síntesis del colesterol, porque dispone de más acetil-CoA.
• Adrenalina. Estimula la lipasa de los adipocitos y favorece la liberación de ácidos grasos. Además, inhibe la captación de glucosa sanguínea por el músculo, que consume preferentemente ácidos grasos.
• Glucocorticoides. Estimulan la oxidación de los ácidos grasos y la cetogénesis.
• ACTH. Aumenta la movilización de los ácidos grasos del tejido adiposo y, con ello, la cetogénesis.

Mónica Ordóñez Tirado

Fuentes:

• Cuerpos cetónicos (Wikipedia)
• M. J. Noriega Borge (2000): Principios de Bioquimica. Editorial: Masson