EL SORPRENDENTE ÓXIDO NÍTRICO

El óxido nítrico, de fórmula NO, es un gas de aroma dulce y penetrante, casi incoloro o ligeramente marrón, que es liberado al ambiente por los tubos de escape de los automotores o cuando se quema carbón, petróleo, gas natural y tabaco. Una vez en la atmósfera, puede reaccionar con el oxígeno y el agua para formar ácido nitroso (HNO₂) que es uno de los componentes de la lluvia ácida, o puede reaccionar con el ozono (O₃) contribuyendo a su disminución.

En la década de los ochenta, al estudiar cómo se regula la presión sanguínea, se encontró que las células producen un “factor relajante del epitelio” (EDRF), que participa en el mantenimiento del tono muscular de los vasos sanguíneos y, por lo tanto, en la regulación de la presión sanguínea. Años después, se demostró que ese factor es el NO que se sintetiza a partir de la L-arginina, un aminoácido.

A partir de ese momento, el interés por el NO creció exponencialmente, así como el reconocimiento científico a sus descubridores. En 1990 se concedió el Premio Príncipe de Asturias a la Investigación Científica y Técnica al científico hondureño Salvador Moncada por sus trabajos que demostraron que el factor endotelial era el óxido nítrico. En 1992 la prestigiosa revista “Science”  proclamó al NO “La Molécula del Año” y, en 1998, se otorgó el Premio Nobel de Medicina a 3 científicos norteamericanos: los doctores Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro y Ferid Murad, por sus descubrimientos sobre el papel del NO en las enfermedades cardiovasculares. Actualmente se publica cada año más de 3 000 artículos científicos sobre el NO, existen revistas monográficas (Nitric Oxide) y se ha formado una Sociedad Científica.

El óxido nítrico o NO es una molécula que actúa como un radical libre porque uno de sus 11 electrones de valencia no está apareado. Además, es una molécula paramagnética, propiedad muy destacada entre sus características químicas. Por ser un radical libre, es muy inestable y muy reactivo; debido a esto tiene una vida media de pocos segundos y es capaz de combinarse con rapidez con otros radicales libres.

Pese a su simplicidad química, el NO es una molécula de una gran versatilidad, lo que le permite regular una gran variedad de funciones que son de importancia para la vida de los organismos. El NO se produce en el endotelio (capa de células que cubre el interior de los vasos sanguíneos) y en algunas células nerviosas y sirve como: vasodilatador, relaja los vasos sanguíneos facilitando la circulación de la sangre por el cuerpo, regula la presión arterial y evita la formación de la placa aterosclerótica, evita la formación de trombos, fortalece el sistema inmunológico, tiene efectos anti-inflamatorios, es un neurotransmisor y antioxidante.

El NO es considerado el vasodilatador endógeno más importante. Una vez liberado en el endotelio, difunde hacia las células musculares de los vasos, produce su relajación, originando vasodilatación y, por consiguiente, una reducción de la resistencia vascular y de la presión arterial: hace que la sangre circule con mayor rapidez, lo que aumenta el aporte de sangre, oxígeno y nutrientes a los músculos, incrementando su rendimiento y su recuperación.

En general, la mayoría de organismos sintetiza NO a través de una reacción enzimática en la que una molécula de L-arginina se convierte en L-citrulina liberando NO y consumiendo oxígeno (que dará lugar a una molécula de agua).

El descubrimiento del papel del NO en el sistema cardiovascular ha permitido explicar el modo de acción de algunos fármacos como la nitroglicerina, usada para el tratamiento de la angina de pecho y ha conducido al desarrollo de otros, entre ellos el del sildenafilo, el principio activo de la píldora contra la impotencia comercializada recientemente con el nombre de Viagra.

Según los investigadores, “una dieta adecuada mejora la producción de óxido nítrico” gracias al contenido de los aminoácidos L-arginina y L-citrulina de alimentos como almendras, carnes rojas, chocolate amargo, garbanzos, maní, nueces, salmón, sandía y soya entre otros. Además, el ejercicio también es fundamental para la producción de NO “por ello, la gente que hace ejercicio rara vez sufre de problemas cardiovasculares”.

BIBLIOGRAFÍA

-      The Molecule of the Year, Science; 1992; 258, 1861

-      Knowles RG, Moncada S (1994). Biochem J. 298 (Pt 2):249-58.

-      Koshland DE, Jr (1992) Science. 258:1862-1863.

LISVETH FLORES DEL PINO, PhD. <lisveth@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina

EL ÁCIDO FÍTICO Y LOS FITATOS

El ácido fítico es un compuesto que contiene fósforo y se encuentra en forma natural en muchos vegetales. Como nuestro organismo no lo sintetiza, sólo lo obtenemos a través de la alimentación con cereales (sobre todo integrales), legumbres (garbanzos, lentejas, soja), frutas secas (almendras, nueces, maní) y semillas (sésamo, lino, zapallo, amapola). 

Cuando es ingerido, produce efectos fisiológicos y bioquímicos adversos, ya que obstaculiza el aprovechamiento nutricional de minerales, llegando a ser tóxico en algunos casos y es considerado el principal antinutriente de cereales y legumbres. Puede inhibir la absorción de minerales de interés nutricional, al formar con ellos compuestos insolubles, impidiendo su absorción. Así, los iones metálicos como: calcio (Ca²⁺), cobre (Cu²⁺), hierro (Fe²⁺), magnesio (Mg²⁺), manganeso (Mn²⁺) y zinc (Zn²⁺), reaccionan con el ácido fítico, integrando los fitatos que no son aprovechados nutricionalmente por el hombre.

Otro efecto a nivel nutritivo del ácido fítico es su interacción con las proteínas formando complejos proteína–fitato a pH ácido y proteína–mineral–fitato a pH básico. Asociado a esto, pueden aparecer problemas en la salud tan importantes como alteraciones en el crecimiento de los niños, anemia, disfunciones reproductivas, cáncer, enfermedades cardíacas o alteraciones inmunológicas.

Sin embargo, estudios recientes indican que, en proporciones adecuadas, el ácido fítico puede tener un papel beneficioso para la salud. Numerosos estudios han demostrado sus propiedades antiinflamatorias y antitumorales debidas a su capacidad para inhibir la proliferación celular, inducir la muerte celular programada, así como de regular la expresión de determinados genes que originan el cáncer. El ácido fítico ha sido también reconocido por su capacidad para estimular el sistema inmune, prevenir la formación de cálculos renales y reducir el riesgo de aparición de enfermedades cardiovasculares.

En algunas ocasiones, pueden ser beneficiosas las interacciones del ácido fítico con cationes como cuando se unen con metales tóxicos como cadmio (Cd²⁺), plomo (Pb²⁺) o aluminio (Al³⁺) y de esta forma estos metales son excretados por las heces y no producen daño. O cuando se une al Zn²⁺ o al Mg²⁺, reduciendo la biodisponibilidad de estos minerales necesarios para la síntesis de ADN, evitando la proliferación celular y confiriéndole propiedades anticancerígenas.

La soya contiene niveles muy elevados de fitatos, que producen una  disminución de la biodisponibilidad de diversos metales. Por tal razón, los vegetarianos y bebés alimentados con productos a base de soya deben utilizar estrategias que minimicen los fitatos en la dieta. Los métodos físicos (como la molienda o triturado) utilizados en el procesamiento industrial de este cereal, consiguen reducir los niveles de ácido fítico y fitatos, aunque el remojo y la germinación de las semillas, así como los procesos de fermentación han demostrado ser más eficaces en su eliminación.

Se puede reducir el ácido fítico en los productos de panificación, mejorando la disponibilidad de calcio, hierro, zinc, etc. siendo fundamental la etapa del amasado por favorecer la activación de una enzima del grano (fitasa) que  hidroliza el ácido fítico originando derivados con un menor número de fosfatos e incluso a inositol libre, que tienen menor capacidad de unirse a minerales. Normalmente, a un pH de 5,5 la actividad de la fitasa es máxima a una temperatura de 60°C y se inactiva a los 70 ºC, por lo que bajo las condiciones de cocción lo más probable es que se encuentre inactivada.

Los cereales y leguminosas sometidos a tratamientos térmicos experimentan una reducción en el contenido de fitatos que, a su vez, está en función de una serie de factores como el tipo de tratamiento térmico, la temperatura utilizada, el pH y la presencia de proteínas y cationes asociados al ácido fítico.

BIBLIOGRAFÍA

-  Arias, M.; Ortiz, L.; de los Mozos, M. 2004. Phenolic compounds and pyrimidine   glycoside determination in Vicia narbonensis seed. EAAP publication, Wageningen, The Netherlans, 29-33.

-      Chen Q. 2004. Determination of phytic acid and inositol pentakisphosphates in foods by high-performance ion chromatography. J. Agric. Food Chem., 52: 4604-4613.

DR. ELVITO VILLEGAS SILVA <elvito@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina

MOLÉCULA Y HALLAZGO DEL AÑO

Diciembre es el mes que trae consigo amor, paz y esperanzas de un mundo mejor, es el mes de las expectativas. Todos los años nos preguntamos: ¿quién será el Hombre del Año o la Mujer del Año? ¿Cuál es la Mejor Película?, etc. Es decir, la prisa con la que vivimos nos hace inclinarnos, muchas veces, a describir personalidades, artistas, eventos, en lugar de analizar los problemas, quedando así relegada a un segundo plano la búsqueda del progreso.

Muy pocas personas conocen sobre la existencia de nominaciones a “Molécula del Año”, tampoco se conoce que desde 1989 la prestigiosa revista “Science” ha escogido la ganadora y que, a partir del año 2002, el galardón de la “Molécula del Año” es otorgado por la “International Society for Molecular and Cell Biology and Biotechnology Protocols and Researches” (ISMCBBPR).

La “Molécula del Año” simboliza un descubrimiento o una técnica que puede involucrar a muchas moléculas, pero el premio implica escoger una que tenga la posibilidad de tener una gran influencia en la historia. Además, representa un símbolo que hace honor al proceso del progreso de la humanidad en lugar de a una personalidad. La mayoría de los descubrimientos, en las distintas ramas del saber, son el resultado de las acciones de muchos individuos, uno de los cuales puede contribuir más que otros.

AÑO	MOLÉCULA DEL AÑO
1989	PCR y DNA Polimerasa.
1990	Diamantes sintéticos.
1991	Nanotubo de carbono.
1992	Óxido nítrico.
1993	Gen p-53.
1994	Enzimas reparadoras del ADN.
1995	Condensado de Bose-Einstein.

En 1996 la Revista “Science” decidió cambiar el nombre de “Molécula del Año” por el de “Hallazgo del Año”, donde se seleccionan los 10 grandes descubrimientos científicos de cada año. Los nuevos conocimientos que se traducen en general en calidad de vida, se pueden usar para bien o para mal, puede destruirse de manera justa o injusta, pero el desafío de los científicos es la generación de nuevos conocimientos. El deber de la sociedad es usar los descubrimientos para el bien de todos.

AÑO	HALLAZGO CIENTÍFICO DEL AÑO otogado por “Science”
1996	Estudio Completo del HIV.
1997	Oveja Dolly.
1998	Materia oscura (aceleración del Universo).
1999	Células Madres.
2000	Secuenciación del Genoma Humano.
2001	Nanocircuitos.

A partir del año 2002 se designan tanto la “Molécula del Año” como el “Hallazgo Científico del Año”. Este premio es ampliamente conocido y es una de las distinciones más reconocidas en ciencias. El siguiente cuadro resume las moléculas ganadoras y el primer lugar del hallazgo de cada año.

AÑO	MOLÉCULA DEL AÑO otorgado por ‘ISMCBBPR”	HALLAZGO CIENTÍFICO DEL AÑO otorgado por “Science”
2002	Ácido all-trans retinoico.	Variantes del ARN.
2003	Vacuna para el Virus Ebola.	Energía oscura.
2004	Ribósido-ácido imidazol acético.	Aterrizaje en Marte de un robot.
2005	4E10.	La Evolución en Acción.
2006	hsa-mir-155 y hsa-let-7a-2.	Solución de la Teoría de Poincaré.
2007	PKD2L1.	Variación en los Genes Humanos.
2008	Anti-SAG 421-433 catalítico IgA.	Reprogramación Celular.
2009	Transposones (Bella Durmiente)	Ardipithecus ramidus.
2010	FOXM1	Máquina Cuántica.

bibliografía

-  http://www.sciencemag.org/magazine

- http://ismcbbpr.synthasite.com/molyear.php

- Koshland, D.; “Molecule of the Year”, Science, 1989, Vol. .246 N° 4937 p. 1541

LISVETH FLORES DEL PINO Ph.D. <lisveth@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina.

HERMANN EMIL FISCHER

Nació en Colonia, Alemania, el 9 de octubre de 1852. Su padre, un exitoso hombre de negocios, deseaba incorporarlo en el negocio familiar, pero él quería estudiar física. A pesar de ello, en 1871 lo envió a estudiar a la Universidad de Bonn porque pensaba que Emil “era demasiado tonto para ser un hombre de negocios y mejor que sea un estudiante”, pero que estudie química porque la física “es muy abstracta, de pocas posibilidades materiales”.

En 1872 se trasladó a la recién creada Universidad de Estrasburgo. En 1875 trabajó como ayudante del también genial Adolf von Baeyer (Premio Nobel de Química 1905) con quien realizó su tesis doctoral. En 1876, cuando tenía sólo 23 años, descubrió la fenil-hidracina, compuesto que tendría gran influencia en sus estudios posteriores, pero que le provocó un eczema crónico, por lo que dejó sus estudios sobre azúcares e inició los de proteínas. En 1882 fue profesor de química en Erlangen, luego en Würzburg (1885) y en Berlín (1892) donde sucedió a A. W. Hofmann, allí permaneció hasta su muerte.

En 1902 fue galardonado con el Premio Nobel de Química por sus trabajos sobre las purinas y los azúcares. Hermann Emil Fischer es uno de los químicos modernos más brillantes y más prolíficos por sus profundos conocimientos científicos, por su intuición y amor a la verdad, por su insistencia en probar experimentalmente las hipótesis, por su enorme capacidad de trabajo y su gran tenacidad.

El ácido úrico, descubierto por Scheele (1770) y varios compuestos similares (xantina, adenina y guanina) fueron descubiertos en secreciones animales. En 1819 Friedrich Ferdinand Runge aisló cafeína del café y, en poco tiempo, se obtuvieron varios alcaloides vegetales similares (como teobromina del cacao y teofilina del té). Fischer demostró que todos ellos, sean de origen animal o vegetal, eran miembros de un mismo grupo que denominó “purinas” porque derivan de una sustancia más simple que él mismo había descubierto y bautizado como uricum purum (“úrico puro”) o purina. De ellos, la cafeína y la teobromina se han empleado en medicina por varios siglos.

Entre 1884 y 1894 Fischer desarrolló su monumental obra sobre los azúcares. Sintetizó más de 30 azúcares (de 2 a 9 carbonos) y muchas sustancias relacionadas como los glucósidos. Su mayor éxito fue la síntesis (1890) de glucosa, fructosa y manosa a partir de glicerol. Aplicando las ideas sobre el carbono asimétrico de Van’t Hoff y Le Bel, predijo la existencia de azúcares de idéntica composición pero con propiedades diferentes por la disposición de sus átomos en el espacio. Gran parte de nuestros actuales conocimientos sobre los carbohidratos se basan en los trabajos que Fischer realizó.

Poco antes de recibir el Premio Nobel se dedicó a estudiar las proteínas, campo en el que también hizo grandes contribuciones. Así, desarrolló métodos de laboratorio para obtener e identificar aminoácidos y descubrió la prolina, el primer aminoácido cíclico conocido. Además, descubrió cómo se unen entre sí mediante el enlace peptídico y fabricó cadenas cada vez más largas de aminoácidos hasta lograr una de 80 aminoácidos, considerada “la molécula sintética más pesada creada hasta ese momento”.

En 1888 se casó con Agnes Gerlach, hija de un profesor de Anatomía en Erlangen. Por desgracia, su esposa murió siete años después del matrimonio. Tuvieron tres hijos, uno de ellos murió en la I Guerra Mundial y otro se quitó la vida a los 25 años de edad, por la instrucción militar obligatoria. El tercer hijo, Hermann Otto Laurenz Fischer fue profesor de Bioquímica en la Universidad de California en Berkeley y falleció en 1960.

En 1903, Mering y Fischer sintetizaron el dietil-barbitúrico, también llamado barbital o veronal, creando una clase totalmente nueva de medicamentos, los barbitúricos. Desde entonces se han logrado muchos medicamentos derivados como anestésicos, ansiolíticos, sedantes y anticonvulsivos. También estudió las enzimas y fermentos de los líquenes y las sustancias utilizadas en el curtido de pieles. Los últimos años de su vida los dedicó a estudiar las grasas.

En 1919 enfermo de cáncer y profundamente deprimido por la muerte de dos de sus tres hijos en la I Guerra Mundial, se quitó la vida. Luego de su muerte, la Sociedad Química Alemana instituyó la Medalla Emil Fischer Memorial.

BIBLIOGRAFÍA

·     http://eltamiz.com/2009/06/17/premios-nobel-quimica-1902-hermann-emil fischer/

·     www.biografiasyvidas.com/biografia/f/fischer_emil.htm

·     www.nobelprize.org/nobel.../fischer-bio.html - 

Q.F. JUAN J. LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>
Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina.