EL FACTOR ANTIHEMORRÁGICO

Con el nombre de Vitamina K se hace referencia a un grupo de compuestos químicamente similares, solubles en grasas (liposolubles), estables al calor, pero que son afectados por el oxígeno y la luz. Debemos ingerirla regularmente porque, aunque nuestro organismo la recicla a través del denominado “ciclo de la vitamina K”, nuestras reservas se agotan rápidamente.

En 1929 el médico danés Henrick Dam encontró que los pollos alimentados durante varias semanas con una dieta deficiente en colesterol, desarrollaban hemorragias y sangramiento similares a las que se producen en el escorbuto. Como el mal no se superó al añadir jugo de limón ni colesterol purificado a la dieta, dedujo que los animales carecían de algo que llamaron “Vitamina de la coagulación”, vitamina K (del alemán “koagulation”) o “factor antihemorrágico”. Después, el bioquímico americano Edward Adelbert Doisy, la aisló de la alfalfa y estudió su naturaleza química. En 1939 fue sintetizada en varios laboratorios farmacéuticos. El Premio Nobel de Medicina 1943 fue compartido por Dam y Doisy por sus trabajos sobre la vitamina K.

Todos los miembros del grupo de la vitamina K derivan de la naftoquinona, la que puede tener un metilo y una cadena lateral. En la vitamina K₁ o filoquinona, la cadena lateral presenta cuatro residuos de cinco carbonos (unidades de isopreno), el primero de ellos tiene un enlace doble. En la vitamina K₂ o menaquinonas la cadena tiene un número variable de unidades de isopreno, cada una con un enlace doble. Incluye varias formas designadas como menaquinona-n (MK-n) donde “n” indica el número de isoprenos. La vitamina K₃ o menadiona es la más sencilla, carece de la cadena lateral.

La vitamina K₁ (filoquinona) es la forma predominante en la dieta humana. Se encuentra en verduras de hoja verde oscuro (espinaca, lechuga, brócoli, col), germen de trigo, cereales, frutas, soya y aceites vegetales. La vitamina K₂ (menaquinonas) proviene de fuentes animales (carne, hígado, huevos) y de bacterias que, como la Escherichia coli, se encuentran en el intestino grueso y la sintetizan. La vitamina K₃ o menadiona, se obtiene por síntesis química y sus derivados bisulfíticos son solubles en agua.

La vitamina K es necesaria para que el hígado sintetice los factores y proteínas (protrombina, proconvertina y otros) necesarios para que se produzca la “cascada de la coagulación”, que consta de una serie de eventos, dependientes entre sí, que permiten la formación de coágulos. Además, interviene en varios procesos de oxidación-reducción dentro de la célula. La vitamina K₂ permite la fijación del calcio en una proteína (osteocalcina) que forma parte de los huesos. La vitamina K₃ es la forma con mayor actividad biológica, sirve de referencia para medir la actividad antihemorrágica de las otras vitaminas K, es la que se aplica a mujeres embarazadas, a niños recién nacidos, a pacientes con obstrucción biliar y se usa en la elaboración de suplementos vitamínicos.

La deficiencia de vitamina K en adultos sanos es poco común, por su amplia distribución en los alimentos, por ser reciclada en el “Ciclo de la vitamina K” y porque las bacterias del intestino grueso sintetizan vitamina K₂ (pero no K₁). Los recién nacidos (alimentados sólo con leche materna), tienen un mayor riesgo de presentar deficiencias porque la leche materna es muy pobre en ella, el ciclo de la vitamina K aún no funciona bien y porque la escasez de flora intestinal origina poca síntesis de vitamina K₂. Ello puede causar el “sangrado por deficiencia de vitamina K del recién nacido”, que es potencialmente mortal. Según la Academia Americana de Pediatría a todos los recién nacidos se les debe administrar una inyección de filoquinona (K₁).

Las deficiencias se producen en adultos con desnutrición crónica, con lesiones en el tracto gastrointestinal, con alteraciones en la absorción de grasas o por la ingesta de medicamentos que alteren la función del hígado o que eliminen la flora intestinal (antibióticos). Las deficiencias severas producen el deterioro de la coagulación sanguínea (determinada mediante el “tiempo de coagulación”), sus síntomas incluyen moretones y sangrado con facilidad, que se puede manifestar como hemorragias nasales, encías sangrantes, sangre en orina y deposiciones o un sangrado menstrual excesivo. En los niños podría ocasionar hemorragias potencialmente letales dentro del cráneo (intracraneal).

La vitamina K también se usa en casos de exceso de medicamentos para “adelgazar la sangre”, para tratar casos de osteoporosis, hematomas, estrías, quemaduras y para acelerar la cicatrización (después de la cirugía). La ingesta diaria adecuada para un hombre adulto es de 120 mg (miligramos).

BIBLIOGRAFÍA

http://lpi.oregonstate.edu/es/centroinfo/vitaminas/vitaminaK/

http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/vitamins/vitaminak.html

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

LA VITAMINA DE LA FERTILIDAD

La vitamina E, junto con las vitaminas A, D, y K constituyen las “vitaminas liposolubles”, que se caracterizan por ser solubles en las grasas, por lo que se encuentran en alimentos grasos. El interés por la vitamina E ha aumentado en los últimos años, por su gran poder antioxidante y por su papel frente a trastornos cardiovasculares y enfermedades relacionadas con la edad.

En 1923 Herbert Evans y Katherine Bishop notaron que cuando los animales de laboratorio son alimentados a base de manteca rancia, presentan trastornos en su reproducción, lo que se supera al incorporar a su dieta trigo entero o vegetales frescos. Después se halló que el aceite de germen de trigo contiene todas las propiedades “vitamínicas” del trigo. En 1926 Evans y Emerson aislaron, del aceite de germen de trigo, el factor responsable de esta actividad, al que llamaron “Vitamina de la fertilidad” o “tocoferol” (del griego tokos = nacimiento, pherein = portar y el sufijo “-ol” por su naturaleza alcohólica. En 1936 esta vitamina fue sintetizada por Paul Karrer.

Con el nombre de “Vitamina E” se designa a un grupo de ocho compuestos (cuatro tocoferoles y cuatro tocotrienoles) que exhiben actividad de vitamina E,  jugando un papel muy importante en la reproducción y como antioxidantes. Todos tienen una estructura que consta de dos anillos y una larga cadena lateral que es diferente en las dos clases: en los tocoferoles es saturada y en los tocotrienoles tiene tres enlaces dobles. Los miembros cada clase difieren en el número y/o posición de los grupos metilo (-CH₃) del anillo bencénico y se distinguen con las letras griegas alfa (a), beta (β), gamma (γ) y delta (δ). El más difundido y el que presenta mayor valor como vitamina es el “a-tocoferol”. La actividad de los otros miembros se expresa con referencia a la de él y es: β-tocoferol (30%), γ-tocoferol (15%), δ-tocoferol (3%) y el a-tocotrienol (25%).

 

El grupo de “vitaminas antioxidantes” lo conforman las vitaminas A, C y E. Las grasas son componentes muy importantes de la membrana de las células y son vulnerables a la oxidación que producen los radicales libres (especies químicas muy reactivas que tienen un electrón solitario) que se generan durante el metabolismo normal y por factores externos (contaminación, estrés, humo del cigarrillo, etc.). Las grasas insaturadas son más sensibles a esta oxidación y los antioxidantes son capaces de interceptar los radicales libres y así prevenir los daños a la membrana celular.

El poder antioxidante de los tocoferoles es mayor que el de los tocotrienoles. La actividad antioxidante parece seguir el orden inverso a su actividad como vitamina. Así, el δ-tocoferol es el antioxidante más eficaz y el orden es: δ > γ > β > a. Los tocoferoles naturales son mucho más activos que los sintéticos porque éstos son mezclas de isómeros. El “a-tocoferol sintético”, usado en alimentos fortificados y suplementos nutricionales, figura en las etiquetas como “all-rac-alfa-tocoferol” o “dl-alfa tocoferol” porque es una mezcla de ocho isómeros.

Las principales fuentes de vitamina E son los aceites vegetales sin refinar, nueces, granos enteros, yema de huevo, vegetales de hojas verdes y algunos hongos. En los animales se encuentra sólo en pequeña cantidad. La mayor parte de vitamina E se pierde durante el procesamiento (deodorización y refinado) y almacenamiento de los aceites y en la preparación (fritura) de los alimentos. El mayor contenido de tocoferoles lo presentan los aceites de germen de trigo, girasol, cártamo y palma, los aceites de quinua y kiwicha también los tienen en importante cantidad. La industria obtiene vitamina E como un subproducto del refinado de aceites o por síntesis química.

La oxidación de las grasas es una de las principales causas del deterioro de los alimentos. El enranciamiento puede definirse como la aparición de olores y sabores nocivos y desagradables que alteran las características (textura y color) de la grasa, disminuyendo su valor nutritivo al perderse algunas vitaminas y otros nutrientes. La “rancidez oxidativa” se debe a la oxidación de los ácidos grasos insaturados por acción del oxígeno atmosférico, proceso que se acelera por la luz solar (especialmente luz UV) y por el calor. La industria trata de evitar esta rancidez con distintas técnicas (recipientes opacos, envasado al vacío, etc.) o usando antioxidantes, que son sustancias que hacen más lenta la reacción de oxidación o eliminan el oxígeno que la produce o neutralizan ciertos catalizadores (trazas de metales) que la aceleran.

Las necesidades diarias de vitamina E para el humano varían según la edad, el estado de salud, la actividad física, etc. Por su amplia disponibilidad en los alimentos, rara vez se producen carencias de vitamina E, pero se han hallado deficiencias en individuos con malnutrición severa, con defectos genéticos o con problemas digestivos que impidan la absorción de las grasas.

BIBLIOGRAFÍA

Sayago A., Marín M. I., Aparicio R. y Morales M. T.- “Vitamina E y aceites vegetales”.- Grasas y Aceites 58 (1), pág. 74-86 (2007).

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LA VITAMINA DEL SOL

Con el nombre de “Vitamina D o anti-raquitismo” se denomina a unos once compuestos que presentan “Actividad de vitamina D”, los más importantes son dos: el ergocalciferol o vitamina D₂ (de origen vegetal) y el colecalciferol o vitamina D₃ que es de origen animal y posee mayor actividad. Ambas difieren sólo en un enlace doble y un grupo –CH₃ (metilo) de su cadena lateral. Los primeros trabajos para aislar la vitamina D y determinar su papel en el raquitismo los realizó Edward Mellanby en 1918-1920.

Nuestro cuerpo produce vitamina D₃ o colecalciferol, a partir de un derivado del colesterol (7-dehidrocolesterol) cuando su piel es expuesta a los rayos solares. La luz ultravioleta-B (UVB) (zona de la luz solar de longitud de onda entre 290 y 315 nanómetros) rompe uno de sus anillos y la transforma en colecalciferol. Es ésta la principal fuente de vitamina D y depende del grado de exposición a la luz y del grado de pigmentación de la piel, por eso también se la denomina “vitamina de la luz del sol”. La vitamina D es biológicamente inactiva y el organismo la modifica colocándole dos grupos hidroxilo (–OH) (hidroxilaciones): uno en el hígado transformándola en 25-hidroxivitamina D o calcidiol, (es la principal forma como circula en la sangre) y el otro en el riñón, dando la forma más potente llamada 1,25-dihidroxivitamina D o calcitriol.

Se estima que, para personas de piel clara, una exposición al sol de 10 a 15 minutos, tres veces por semana, es suficiente para cubrir los requerimientos de esta vitamina. Las personas de piel oscura o las de la tercera edad sintetizan menos vitamina D. Debido al riesgo de cáncer a la piel que esto significa, debe usarse protector solar luego de unos minutos de exposición. El riesgo de presentar deficiencias de vitamina D aumenta en las personas que viven lejos de la zona ecuatorial, en las que usan un exceso de bloqueadores solares, en las obesas y en las que por motivos religiosos o culturales (mundo islámico) mantienen su piel cubierta cada vez que salen al exterior.

La vitamina D desempeña muchas funciones en el cuerpo. Es una vitamina liposoluble (se disuelve en las grasas, no en agua), no es destruida por la cocción, actúa como hormona regulando la formación de los huesos, la absorción de calcio y fósforo en el intestino delgado y su incorporación en huesos y dientes. También regula la reabsorción de calcio y fósforo (fosfato) en los riñones. Su carencia en los niños origina el raquitismo, enfermedad que produce un deficiente crecimiento, la deformación de los huesos (piernas arqueadas) y gran deterioro en sus dientes. En adultos, su carencia produce el ablandamiento de huesos (osteomalacia) y la fragilidad de éstos (osteoporosis).

Algunos alimentos contienen precursores de las vitaminas o provitaminas. Así, el precursor de la vitamina D₃ es el 7-dehidrocolesterol que se encuentra en alimentos de origen animal (pescados grasos como atún, salmón y caballa, aceites de hígado de res y de peces, la yema de huevo, la leche y sus derivados). Similarmente, algunos vegetales (como champiñones, ciertas algas, levadura) contienen ergosterol que es el precursor de la vitamina D₂ y su irradiación con luz UVB la transforma en ergocalciferol. Para los vegetarianos, los hongos o setas son una de las pocas fuentes naturales de vitamina D. Muchos alimentos son enriquecidos con esta vitamina porque su contenido natural (de vitaminas D₂ y D₃) es siempre pequeña. La Academia Americana de Pediatría recomienda que todos los lactantes reciban un suplemento de vitamina D de 400 UI/día (unidades internacionales). (40 UI equivalen a un  microgramo de calciferol).

Las deficiencias de esta vitamina pueden deberse a una dieta inadecuada, sumada a una deficiente exposición al sol. También pueden ocurrir por alteraciones en el funcionamiento del hígado o el riñón que limiten su absorción o su conversión a las formas activas. Debido a sus diversos orígenes, la mejor manera de establecer el estado de vitamina D en una persona es determinar el nivel de 25-hidroxivitamina D en su sangre. En general, valores de menores a 20-25 nmol/L (nanomoles/litro) que equivalen a 8-10 ng/mL (nanogramos/mililitro) en la sangre indican una seria deficiencia de vitamina.

El consumo excesivo de alimentos enriquecidos con vitamina D puede originar toxicidad. Por ser soluble en grasas, el exceso de vitamina D se almacena en nuestros tejidos adiposos, no es excretada por los riñones (como la vitamina C o las del complejo B que son hidrosolubles). Esta intoxicación origina un elevado nivel de calcio en la sangre (hipercalcemia), lo que puede causar el depósito de calcio en tejidos blandos (corazón, pulmones y vasos), daño y cálculos a los riñones e hipertensión arterial.

BIBIOGRAFÍA

http://www.ecoagricultor.com/2013/03/la-vitamina-d-funcion-fuentes-y-cantidades-recomendadas/

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002405.htm

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FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

Las actuales exigencias sobre el consumo de alimentos más saludables y sobre el cuidado del medio ambiente, han impulsado el desarrollo de tecnologías nuevas especialmente para procesar alimentos y medicinas. Una excelente alternativa que se ajusta a estas exigencias son los fluidos supercríticos (FSC).

En las plantas se encuentran muchos compuestos útiles para el hombre (medicamentos, colorantes, fragancias, etc.), los que se separan de los cientos o miles de otros compuestos usando métodos de extracción y aislamiento. Los métodos tradicionales de extracción, utilizan un líquido o solvente (éter, hexano, acetona, etc.) que, en contacto con la planta (seca y molida), es capaz (con la ayuda de calor y agitación) de atravesar las células, disolver los compuestos de interés y sacarlos en solución. Mediante una filtración, se separan de los compuestos insolubles que no son de nuestro interés y se elimina el solvente (casi siempre es volátil). El “extracto” obtenido aún contiene una mezcla de compuestos y la separación puede continuar. Muchos de los solventes usados en la extracción son derivados del petróleo, tóxicos, dejan residuos en los extractos y su eliminación contamina el medio ambiente.

Alrededor de 1900, el químico alemán Ludwig Roselius, convencido que su padre había muerto intoxicado por cafeína por su excesivo consumo de café, utilizó un solvente (cloruro de metileno) para extraer el alcaloide de los granos de café sin afectar el sabor de la bebida y preparó “café descafeinado”. Años después se empezó a sospechar que ese solvente es carcinógeno y en 1960 el químico Kurt Zosel desarrolló en Alemania el primer proceso que utiliza dióxido de carbono supercrítico (scCO2) para extraer cafeína de granos verdes de café y las resinas del lúpulo, responsables del sabor amargo de la cerveza.

La materia puede presentarse en los estados sólido, líquido o gaseoso, pero también en estados intermedios como los cristales líquidos y los FSC. Como se observa en un “diagrama de fases”, los tres estados están separados por líneas (de fusión, de sublimación y de vaporización) y un compuesto puede cambiar de estado variando su temperatura y su presión. También aparecen dos puntos importantes: el “punto triple”, donde coexisten los tres estados y el “punto crítico”, caracterizado por una temperatura crítica, Tc y una presión crítica, Pc. Un compuesto que en condiciones ambientales es líquido o gas, cuando su presión y temperatura sobrepasan su punto crítico adquiere el estado supercrítico que es intermedio entre el gaseoso y el líquido (no hay línea de separación entre ambos). Así, el punto crítico del dióxido de carbono es: 31,1ºC de temperatura y 73,8 bar (o 72,8 atmósferas) de presión.

En el estado supercrítico, un compuesto puede difundirse y penetrar los poros del material sólido (como los gases) y disolver los materiales (como los líquidos), con la ventaja que las variaciones en su presión y temperatura modifican su densidad y su capacidad para solubilizar sustancias, lo que constituye otra ventaja al sustituir a los solventes orgánicos. Permiten la fabricación de productos con altos estándares de calidad y constituyen una alternativa de producción más limpia, con un menor impacto ambiental que los métodos tradicionales. La principal limitante es que se debe trabajar a presiones elevadas, lo que obliga a usar instalaciones complejas y equipos de alto costo.

El más utilizado de los FSC es el dióxido de carbono en estado supercrítico (scCO2) debido a que es fácil de obtener con elevada pureza, es de bajo costo, no es tóxico, ni inflamable, ni corrosivo, se elimina fácilmente o es fácil su recuperación (reciclaje), no deja residuos, sus condiciones críticas se alcanzan con facilidad, permite trabajar a baja temperatura y usarlo con compuestos termolábiles (que se descomponen con el calor). Otros FSC estudiados son el agua (su temperatura y presión críticas son algo elevadas) y el amoniaco (NH3) (muy reactivo y peligroso para trabajar a gran escala).

Los FSC se usan en la obtención de café descafeinado, de tabaco sin nicotina, de bebidas alcohólicas sin alcohol, de productos animales sin colesterol, la eliminación de ácidos grasos libres (desacidificación) de aceites (aceite de oliva), la obtención de antioxidantes naturales de plantas (salvia y romero) o de tocoferoles (soya), la desodorización y extracción de lecitina de aceites, la obtención de aceites esenciales y perfumes (usados en alimentos y cosmética). También se usan en algunos métodos analíticos, para producir micro y nanopartículas, como fase móvil en cromatografía, como medio o solvente para la realización de reacciones químicas, entre otros.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-0764200700100009

http://www.joseluismesarueda.com/documents/TEMA_2.pdf

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LA HISTAMINA

La histamina (de histos = tejido) es una de las principales aminas elaboradas por nuestro organismo (es una de las “aminas biogénicas”). Funciona como hormona (regula procesos alérgicos, inflamatorios y metabólicos) y también como neurotransmisor del sistema nervioso central. Se encuentra en muchos tejidos del cuerpo y, en pequeñas cantidades, en nuestros alimentos.

Fue descubierta en 1910 por el fisiólogo británico Sir Henry Hallett Dale, como una de las sustancias (generada por bacterias) del cornezuelo de centeno que estimula el útero. En 1927 Best y colaboradores la aislaron de muestras frescas de hígado y pulmón y advirtieron que es un compuesto natural del organismo. En 1937 Etienne Fourneau sintetizó el primer “anti-histamínico”.

La histamina se forma a partir de la histidina (un aminoácido que forma parte de nuestras proteínas), cuando pierde su grupo carboxilo (“descarboxilación”) por acción de una enzima (L-histidina descarboxilasa). Es almacenada en los mastocitos (células especiales) y en los basófilos de la sangre, de donde es liberada cuando es necesario. Los mastocitos abundan en zonas propensas a lesiones (como nariz, boca y extremidades), en superficies internas del cuerpo y en los vasos sanguíneos. También se encuentra en alimentos como pescado, quesos, vinos o embutidos. Puede encontrarse en conservas porque resiste el calor de la esterilización y es un indicador de inadecuadas condiciones higiénicas en su elaboración o el uso de materia prima en malas condiciones.

Para producir sus efectos específicos en el organismo, la histamina se une a los llamados “receptores” que son proteínas localizadas en diversas partes del cuerpo (en el exterior de la célula pero su respuesta afecta al interior de ella) y son de cuatro tipos: H₁, H₂, H₃ y H₄. La histamina tiene un efecto diferente que depende del tipo de receptor con el que ha reaccionado.

Los receptores H₁ son los más importantes (localizados en el músculo liso, el endotelio y tejidos del sistema nervioso central) producen vaso-dilatación, bronco-constricción, contracción del músculo liso, dolor y picazón. Los anti-histamínicos bloquean la unión de la histamina con los receptores H₁. Los receptores H₂ (localizados en la mucosa del estómago) regulan la secreción de los ácidos gástricos y el aumento de secreción de moco en las vías respiratorias. Los receptores H₃ (localizados en el tejido del sistema nervioso central) regulan la liberación de histamina y de otros neurotransmisores (acetilcolina, norepinefrina y serotonina). Los receptores H₄ (localizados principalmente en el timo, intestino delgado, bazo y colon) se descubrieron en 2001 y su función no se ha esclarecido a cabalidad.

Cuando una persona es alérgica, su sistema inmune cree “erróneamente” que algunas sustancias que normalmente son inocuas (como un alimento o el polvo) son nocivas y, para protegernos, desata una serie de reacciones que inducen a algunas células a liberar histamina y otras sustancias a la sangre. La histamina actúa en ojos, nariz, garganta, piel, pulmones, etc. provocando los síntomas de la alergia. La sensación de somnolencia que suele acompañar al uso de antihistamínicos resulta del bloqueo de una de las funciones naturales de la histamina, la de ayudar (como neurotransmisor) a regular el ciclo del sueño y la habilidad para concentrarse.

La histamina también es conocida como “escombrotoxina” porque es asociada con intoxicaciones por consumo de pescado, especialmente de la familia de los Scombridae (caballa, atún, bonito) en mal estado. El tejido muscular del pescado, sobre todo cuando empieza a deteriorarse, libera histidina, la que puede transformarse en histamina por las enzimas presentes y por acción de algunas bacterias como el Proreus morganii que crecen muy lentamente a baja temperatura (cerca a los 0ºC), pero lo hacen muy rápidamente cuando ella aumenta. Por ello, la cadena de frío debe mantenerse permanentemente.

Los síntomas más frecuentes de la intoxicación son ligera hipotensión arterial, picor, enrojecimiento y dolor de cabeza; estos síntomas suelen aparecer antes de las 3 horas de la ingestión. En casos graves puede producirse diarrea,  calambres, náuseas, espasmos bronquiales y transtornos respiratorios. Estos efectos son potenciados por otras sustancias (como putrecina, cadaverina y espermina) que también se liberan en estas condiciones.

Actualmente existen métodos confiables, rápidos y seguros para determinar la cantidad de histamina de un alimento. Los niveles permitidos en los productos pesqueros varían: para la Comunidad Europea es de 100 ppm (partes por millón) pero para la Food and Drug Administration (FDA) es de 50 ppm.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/ciencia-y-tecnologia/2001/07/25/321.php

http://www.chm.bris.ac.uk/motm/histamine/h/histidine.htm

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EL PADRE DE LA GENÓMICA

El 19 de noviembre último, falleció en Cambridge (Inglaterra), a la edad de 95 años, Frederick Sanger, uno de los bioquímicos más relevantes en la historia de la ciencia, considerado “El padre de la genómica”, por la trascendencia de sus investigaciones científicas. Fue una de las 4 personas galardonadas dos veces con el Premio Nobel (las otras son Marie Curie, Linus Pauling y John Bardeen) y el único cuyos dos galardones fueron en Química: en 1958 por sus investigaciones sobre la estructura de la insulina y en 1980 por sus trabajos sobre la secuenciación de las bases nitrogenadas del ADN.

Nació el 13 de agosto de 1918 en Gloucestershire (Inglaterra), su infancia fue bastante acomodada y, desde niño, tuvo predilección por las asignaturas de ciencias. Sus padres contrataron un profesor particular para procurarle una esmerada educación. Años más tarde su familia se mudó a Cambridge y, en 1939, obtuvo su bachillerato en Ciencias Naturales en el elitista Sr. John College de la Universidad de Cambridge. Todos en su familia esperaban que se hiciera médico como su padre, también llamado Frederick Sanger, pero se interesó por la bioquímica porque los mejores bioquímicos de la época se encontraban en Cambridge, llegando a decir sobre esta área de la ciencia que es “una manera de entender de verdad la materia viviente y desarrollar una base más científica para muchos problemas médicos”.

 Durante sus estudios universitarios, sus dos padres murieron de cáncer y, a pesar de ello, Sanger pudo continuar sus estudios. En 1943, se doctoró en bioquímica y, desde ese momento, su carrera profesional no ha cesado de lograr enormes éxitos y descubrimientos a la química y también a la biología, permitiendo un enorme avance en la genética y la bioquímica.

Sanger se unió al grupo de investigación de Charles Chibnall, un químico dedicado a las proteínas y, desde 1951, fue auspiciado por el Medical Research Council Laboratory de la Universidad de Cambridge, pudiendo dedicarse por entero a determinar la estructura de la molécula de insulina, una hormona de naturaleza proteica, producida por el páncreas y que regula la cantidad de glucosa en la sangre (ver tema # 27 de AQV).

Para lograr su objetivo utilizó métodos novedosos y reactivos especiales como el DNFB (1-fluor-2,3-dinitrobenceno) y enzimas adecuadas (proteolíticas) que descomponen o hidrolizan la cadena proteica en fragmentos de distinta longitud, cuyo análisis le permitió, en 1955, determinar la secuencia de los 51 aminoácidos de la insulina bovina, que sólo difiere de la humana en 3 aminoácidos. Por esos años se creía que las proteínas eran mezclas complejas y de composición variable, pero este trabajo demostró que ellas tienen estructuras específicas y sus aminoácidos están en una secuencia precisa. En 1958 Sanger fue galardonado con el Premio Nobel de Química “por su trabajo en la estructura de las proteínas, especialmente la de la insulina”. Sus trabajos permitieron que, en 1963, la insulina sea la primera proteína sintetizada en el laboratorio.

El siguiente gran objetivo de Sanger, constituyó un gran reto y una revolución en el conocimiento de la bioquímica. El gran descubrimiento de la biología del siglo XX es que la vida está basada en secuencias de pequeñas moléculas. Así como las palabras se basan en secuencias de letras o la computación en secuencias de unos y ceros, el ADN de los genes está basado en la secuencia de cuatro bases nitrogenadas: adenina, guanina, timina y citosina (las cuatro letras del ADN) y de su secuencia exacta depende su función. Nuevamente Sanger logró un método brillante y eficaz para “leer” (o secuenciar) las bases nitrogenadas que, en el ADN humano, están en un número de 3000 millones.

En 1975 Sanger desarrolló un método de secuenciación conocido como “Método de Sanger”, que realizó en forma manual (en esa época no se conocían los métodos automatizados). Con este método, en 1977 logró secuenciar el genoma del bacteriófago Phi-X174, (que tiene una cantidad muy pequeña de ADN) el primer organismo cuyo genoma se secuenció totalmente y estableció las bases para proyectos tan ambiciosos como el Proyecto Genoma Humano.

En 1980 se le otorgó, nuevamente, el Premio Nobel de Química “por sus contribuciones acerca de la determinación de secuencias de bases en ácidos nucleicos”. Esta vez, el premio fue compartido con Paul Berg y Walter Gilbert, dos norteamericanos que trabajaban con él en la Universidad de Cambridge.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/s/sanger.htm

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Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

ALARMA ROJA: LUCHAR O HUIR?

La adrenalina o epinefrina, es una hormona y un neurotransmisor secretado por las glándulas suprarrenales (que están sobre los riñones) cuando hay situaciones de alerta, de peligro y miedo. Sirve para que el organismo se prepare ante situaciones de emergencia. También existe la adrenalina sintética que se utiliza como medicamento (inyectable) para tratar reacciones asmáticas o alérgicas potencialmente mortales. El término adrenalina deriva de las raíces latinas ad- y renes que literalmente significan “junto al riñón”, en referencia a su ubicación anatómica. El término epinefrina tiene un significado similar, deriva de las raíces griegas epi- y nephron que significan “sobre el riñón”.

En 1886 William Bates anunció el descubrimiento de una sustancia producida por las glándulas suprarrenales. El químico japonés Jokichi Takamine la aisló y purificó (en 1901) de las glándulas suprarrenales de ovejas y bueyes. Fue la primera hormona que se pudo cristalizar y el primer broncodilatador eficaz para el asma. Su estructura fue determinada por Jowett y fue sintetizada en 1904, independientemente, por Friedrich Stolz y Henry Drysdale Dakin.

La adrenalina se produce en la médula de las glándulas suprarrenales a partir de los aminoácidos fenilalanina y tirosina a través de una serie de productos intermedios. Es almacenada y, ante situaciones de riesgo, es liberada. Actúa sobre casi todos los tejidos del cuerpo principalmente los músculos, el tejido adiposo y el hígado: relaja la musculatura de las vías respiratorias y aumenta la velocidad de respiración (ingresa más aire a los pulmones), estimula el corazón (latidos con mayor fuerza y rapidez), retarda la digestión y aumenta la glucosa en sangre (más sangre y energía para los músculos), dilata las pupilas (mayor capacidad de observación), contrae los vasos sanguíneos, aumenta la presión, etc. Todos estos efectos preparan al cuerpo para una mejor reacción ante los peligros, dejándolo listo para la lucha o la huida.

El plasma de un adulto en reposo contiene adrenalina en una concentración menor a los 10 ng/L (nanogramos por litro), durante el ejercicio puede subir unas 10 veces y, durante el estrés, llegar a unas 50 veces este valor. Los principales desencadenantes fisiológicos de la liberación de adrenalina son las tensiones tales como las amenazas físicas, las emociones intensas, los ruidos, las luces brillantes y la alta temperatura ambiental. Comienza a liberarse en cuestión de segundos, alcanza su punto más alto al minuto y su efectividad se extiende entre uno y tres minutos, tiene la capacidad de aumentar el metabolismo normal del cuerpo hasta en un 100%.

Su molécula es relativamente pequeña (C₉H₁₃NO₃), es muy soluble en agua, forma cristales blancos y es sensible a la luz y al aire, se descompone dando productos oscuros. La molécula tiene un átomo de carbono asimétrico o quiral, por lo que existen dos formas (isómeros ópticos) en los que uno es la imagen en el espejo del otro (enantiómeros). El isómero natural y el que posee actividad farmacológica es la forma levógira o R(-)adrenalina. El isómero dextrógiro o S(+)adrenalina carece de actividad farmacológica. Con fines médicos se usa la adrenalina sintética que contiene ambos isómeros en proporción 1:1 (es una mezcla racémica o racemato).

                                                                                        

La adrenalina no se puede administrar por vía oral porque se descompone en el aparato digestivo. Se aplica por vía sub-lingual, o mediante inyecciones sub-cutáneas (debajo de la piel) o mejor aún por vía intramuscular (más profunda que la sub-cutánea) que es de acción más rápida. También pueden usarse otras vías (intravenosa, nebulización, intratraqueal o incluso intracardíaca) pero éstas sólo se aplican dentro de hospitales. Su uso puede ser riesgoso si no se toman las precauciones adecuadas.

La adrenalina se usa para el tratamiento de reacciones alérgicas graves. Las reacciones alérgicas pueden ser de tipo asma, rinitis, conjuntivitis, de piel, inflamación, digestivas o generalizadas como la anafilaxia. La gravedad de ellas varía mucho de un paciente a otro. Cuando la reacción es una amenaza para la vida, el tratamiento de urgencia es la adrenalina. Así, en casos agudos de asma, que casi no permiten la respiración, una inyección de adrenalina dilata los bronquios y reduce la inflamación en forma casi instantánea. También se usa en casos de reacciones alérgicas agudas y graves (como alergias por alimentos, medicamentos, picaduras de insectos, etc.). Sus efectos son muy rápidos, casi instantáneos y de corta duración, por lo que a veces hay que repetir la aplicación cada 15 a 20 minutos.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.seicap.es/adrenalina.asp

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.