CUESTIONARIO

1. ¿Qué es la bioenergetica?

Parte de la biología muy relacionada con la física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos. En general, la Bioenergética se relaciona con la Termodinámica, en particular con el tema de la Energía Libre, en especial la Energía Libre de Gibbs.

2. Qué es transduccion de energía?
Es la transformación de un tipo de señal o energía en otra de distinta naturaleza.


3. ¿Qué es oxidación?
Es un cambio químico en el que un átomo o grupo de átomos pierden electrones o bien es la reacción en la que un átomo aumenta su número de oxidación.


4. ¿Qué es un radical libre?
Los radicales libres son átomos o grupos de átomos que tienen un electrón(e-) desapareado en capacidad de aparearse, por lo que son muy reactivos.


5. ¿De donde surgen los radicales libres?
Son resultado de los procesos fisiológicos propios del organismo, como el metabolismo de los alimentos, la respiración y el ejercicio, o bien son generados por factores ambientales como la contaminación industrial, el tabaco, la radiación, los medicamentos, los aditivos químicos en alimentos procesados y los pesticidas.


6. ¿Cuál es la hipótesis de Meter Mitchell y cual es su fundamento?
Es la hipótesis quimiosmótica en 1961.La teoría sugiere esencialmente que la mayor parte de la síntesis de ATP en la respiración celular, viene de un gradiente electroquímico existente entre la membrana interna y el espacio intermembrana de la mitocondria, mediante el uso de la energía de NADH y FADH2 que se han formado por la ruptura de moléculas ricas en energía, como la glucosa.


7. ¿En qué consiste la cadena respìratoria?
Consiste en un complicado sistema de moléculas que toman átomos de hidrógeno y electrones de diferentes sustancias que las células obtienen de la degradación de los materiales con los que se nutren. Este proceso puede verse como la manera en la que las células llevan a cabo la combinación del oxígeno con el hidrógeno para formar agua, y es realmente lo que constituye la respiración celular y obtenerse una cantidad muy grande de energía derivada.


8. Mencionar tres enfermedades mitocondriales
- Síndrome MELAS (encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y episodios parecidos a un accidente vascular encefálico).

- Síndrome de Kearns-Sayre y síndromes de oftalmoplejía externa progresiva crónica (CPEO).

- Síndrome de Pearson


9. ¿Para que sirven los pigmentos antena?
Son los encargados de absorber la energía lumínica y transferirla por resonancia al centro de reacción.


10. ¿Qué otro tipo de pigmentos están involucrados en la fotosíntesis y cual es su trabajo?
Captan energía en sus longitudes de onda características y la transfieren a las clorofilas (aunque con menos eficiencia); tienen además una función protectora, ya que absorben excesos de energía que podrían dar lugar a la formación de compuestos nocivos.


11. ¿Qué característica tienen los acarreadores?
Son transmembranales, facilitadote, transportadores pasivos (No ATP), catalizan reacciones secundarias, transportan a favor del gradiente, sufren cambios conformacionales y pueden transportar en contra del gradiente siempre y cuando sea acoplado con el transporte de un soluto a favor del gradiente.


12. ¿Como se conforma un canal de la membrana y cual es su función?
Los canales proteicos son muy selectivos para el transporte de uno o más iones o moléculas específicos. Esto se debe a las características propias del canal, como su diámetro, su forma y la naturaleza de sus cargas eléctricas y enlaces químicos que están situados a lo largo de sus superficies internas.


13. ¿Cuál es el mecanismo del sentido de la vista?
En concreto, la luz entra a través de la córnea, después, el rayo luminoso encuentra el iris, y a través de la pupila el rayo luminoso pasa al cristalino, después del cristalino, la luz atraviesa una masa gelatinosa clara, el humor vítreo, por último, el rayo de luz llega a la retina. Las impresiones obtenidas por las células sensoriales de la retina son conducidas por el nervio óptico y posteriormente a la vía óptica, al centro visual del cerebro, donde la imagen toma forma y la percibimos.


14. ¿Cuáles son las células fotorreceptoras de la vista y donde se localizan?
Los conos y los bastones y se localizan en la capa interna o retina.


15. Estructura que nos permite reconocer los sabores en las papilas gustativas?

a) nervios sensitivos b) glándulas salivales c) receptores gustativos


16. Al entrar una sustancia por la membrana de la célula del gusto se produce:

a) despolarización b) osmosis c) variación de temperatura


17. ¿Cuál es el mecanismo del sentido del olfato?
Los vapores emitidos por las sustancias olorosas penetran por la parte superior de las cavidades o fosas nasales y, después de disolverse en la humedad de la pituitaria amarilla, actúan químicamente sobre los receptores olfativos. Los impulsos nerviosos que resultan de la activación de los receptores son trasmitidos al bulbo olfatorio y de ahí a la corteza cerebral para la formación de la sensación.


18. ¿Qué función desempeñan las células olfatorias?
Estas células establecerán sinapsis con las neuronas de los bulbos olfatorios, que mandarán las señales al cerebro.

19. ¿Por qué se dice que el ATP es inestable?
Porque hay 3 grupos negativamente cargados del fosfato conectados juntos secuencialmente. Las cargas negativas están empujando constantemente lejos de si mismos.


20. ¿Para qué es necesario el ATP?

- Obtener energía química: por ejemplo para la síntesis de macromoléculas;

- Transporte a través de las membranas

- Trabajo mecánico: por ejemplo la contracción muscular, movimiento de cilios y flagelos, movimiento de los cromosomas, etc.

- El metabolismo conlleva un gran número de reacciones químicas, pero la gran mayoría presenta alguno de los mecanismos de catálisis básicos de reacción de transferencia en grupo.

Resumen de procesos bioenergeticos

LOS PRIMEROS PROCESOS BIOENERGETICOS CELULARES

Los primeros organismos desarrollaron en sus membranas mecanismos para su supervivencia y que los ayudo a la facilitación de ciertos procesos relacionados con los elementos presentes en el planeta. En sus membranas desarrollaron gradientes de protones y con energía consumible, la célula pudo manejar reactivos químicos y transportarlos.

La vida esta regida por dos características fundamentales: propagación de la información y transducción d la energía. Se piensa que el principal mecanismo de la transducción de la energía es la fotorespiración, fotosíntesis o fosforilación. La fotosíntesis o la actividad de la ATPasa no son la única manera de de generar un fuerza proto-motiva.

El artículo señala la hipótesis de Mitchell el cual su fundamento dice que los electrones fluyen a través de la membrana y como resultado se da la acumulación de carga positiva y protones cerca de la cara externa y una carga negativa y alto pH cerca de la cara interna de la membrana.

En los organismos actuales la fuerza proto-motiva es generada en dos reacciones redox, una ocurre en el espacio extracelular y la otra cerca de la superficie de la membrana. Estos dos procesos están acompañados por electrones cruzando la membrana. En estos organismos con estos procesos, se muestra que enzimas están implicados. Por ejemplo, ATPasa y otros procesos generan compuestos fosforilados inestables con la fuerza proto-motiva.

Para el desarrollo de los primeros organismos, estos requirieron de energía consumible para la operación de todos sus mecanismos celulares y para ello explotaron las fuentes de recurso disponibles en el medio. Para ello, debieron de haber existido elementos que penetraran en la membrana celular sin dificultad pero elementos como el sulfato, iones nitrato entre otros, no pueden difundir fácilmente a la célula. Se dice también que en la Tierra primitiva había una gran cantidad de CO2 en la atmósfera en fase gaseosa que determinó la energía libre del proceso.

En los organismos actuales hay una asimetría biológica relacionada con la orientación asimétrica de proteínas intrínsecas de la membrana y la secreción de proteínas periplásmicas a través de la membrana citoplasmática. En los sistemas primitivos, la orientación estereoespecífica fue posible si reactivos cargados tenían acceso solamente desde el exterior de la membrana.

Los organismos tuvieron la absoluta necesidad de ser capaces de ir creando el gradiente electroquimico y conservar la energía para hacer varios tipos de trabajos. Así los organismos confiaron exclusivamente en el transporte de iones de ATPasas para recolectar gradientes de protones para la producción de ATP. De esta forma, tuvieron al alcance otra fuente de energía para sus reacciones. Incluso la formación de iones de pirita fue crítico en la generación de energía en los primeros sistemas.

BIBLIOGRAFÍA

Koch, A. L., and T. M. Schmidt. 1991. The first cellular bioenergetic process: primitive generation of a protonmotive force. J. Mol. Evol. 33:297-304.

Resumen del olfato

EL OLFATO Y SUS RECEPTORES.
LA HISTORIA DE UN NOBEL.

De todos los sentidos que tienen los animales y el hombre, el sentido del olfato es el mas antiguo pues nuestros ancestros contaban con este sentido y bastante desarrollado. Hoy en día puede que hayamos perdido un poco de sensibilidad en el olfato por tantas enfermedades presentes en la actualidad y por sus medicamentos o drogas incluyendo contaminantes, pero aun así contamos con la distinción de una infinidad de olores que nos rodean día con día y al olerlos podemos percibir nuestro mundo. Con el paso del tiempo, hemos dejado de darle importancia a este sentido sin darnos cuenta de que el olfato está ligado con el gusto y que si llegáramos a quedarnos sin olfato, los alimentos perderían su sabor potencial para nuestro paladar.

No solo los hombres desarrollamos el olfato, sino también los animales que en parte sobreviven gracias a este sentido pues así localizan su alimento, se reproducen, reconocen situaciones peligrosas, etc.

La ciencia avanza día con día y en los últimos años se han dado pasos gigantescos en la biología molecular creando bancos de ADN al estar secuenciando la larga estructura que da origen a todos los seres vivos: el ADN. Hasta hace apenas unos cuantos años, dado el avance científico en todos los campos, se descubrió la localización de la mucosa olfatoria y años posteriores se pudo almacenar ADN de mucosa olfatoria y se pudo conocer la fisiología de éstas células. Todo esto se logro por técnicas elaboradas que consisten primero que nada en la observación del ARN obtenido del epitelio olfativo y se comparó en un banco de genes. El segundo paso fue secuenciar las proteínas de algunos de estos genes observando la variabilidad en la presencia de aminoácidos. Al final demostraron que la expresión de de una mezcla de estos ARN mensajeros de genes olfatorios se producía solo en células de la mucosa olfatoria y no en otros lugar como riñón, pulmón y otros. Investigadores con estas técnicas descubrieron que el olfato estaba regulado por una familia de 1000 genes y neuronas participantes y que en el humano el 60% de nuestros genes son no funcionales.

Se ha dado teorías del mecanismo que tiene el olfato insinuando que este sentido trabaja con vibraciones como lo hace el oído y que cada olor tiene una vibración el cual es identificado por los órganos de la nariz y así reconoce los distintos olores existentes. Como se puede observar, no se ha tenido claro el mecanismo del sentido del olfato, solo se tienen vagas idea de cómo funciona pero no se sabe por completo la manera en que trabaja y como podemos reconocer los olores. Quizá aun faltan mas años de investigación para aclarar todas las dudas que se tiene de este delicioso sentido que nos hace vivir en un mundo placentero.


Bibliografía

J. MULLOL y I. MIRET. El olfato y sus receptores. La historia de un nobel. Acta Otorrinolaringol, Esp. 2004; 55: 452-456.

Resumen de los sistemas vivos

LOS PRIMEROS SISTEMAS VIVOS

El hombre siempre se ha preguntado el origen de la vida, de donde o como venimos todos los seres vivos al mundo y es que por mas presuntas respuestas se den, salen mas y mas dudas acerca de nuestro origen. En las ultimas décadas, se han propuesto cantidad de teorías y al parecer la que mas ha tenido interés y lógica ha sido la teoría que propone que la vida en la Tierra primero tuvo origen en otro planeta y que por medio de meteoritos que se estrellaron en nuestro planeta, estos trajeron consigo material y elementos del planeta de procedencia y este material empezó a dar moléculas complejas a través de reacciones entre ellas. Claro está que para que se dieran estas reacciones se necesitaría energía y se propone que en el medio acuoso donde se ubicaban los elementos, a este medio llegaban rayos de sol y calor de éste astro. Al efectuarse las reacciones se formula de manera incompleta la formación de cedulas o estructuras similares a ellas que residen en un medio marino donde predominan las sales. Lo interesante es que éstas células tuvieron que desarrollar un mecanismo para sobrevivir a esas condiciones salinas creando gradientes en sus membranas.

Como se sabe, todos los organismos vivos para que se consideren “vivos” tienen que tener la condición de tener material genético. La pregunta ahora es, como se originaron los azucares, aminoácidos y bases nitrogenadas para la formación de seres vivos. A través de experimentos se ha demostrado que las condiciones de la Tierra primitiva y los pocos elementos que tenía en ese instante permitieron reacciones en los que dieron aminoácidos como producto final. Se han estado observando la composición de los meteoritos que han caído en la Tierra y se encontró una mezcla de elementos de suma importancia como aminoácidos y que a partir de sus interacciones se empezaron a formar moléculas mas completas, quizá ARN o ADN.

Para que la vida surgiera a partir de moléculas interaccionando entre ellas, se hubiera necesitado de energía para ello. Se formulan tres tipos de energía que participaron en las reacciones para la creación de los sistemas biológicos primitivos. Uno de ellos es la energía en forma de calor la cual produjo enlaces covalentes y reacciones de condensación. El calor produce polimerización de oligonucleotidos. Incluso el calor es una vía atractiva de introducir los polímetros de los aminoácidos en el medio prebiótico. En pocas palabras, el calor permitió la creación, transformación y evolución de moléculas.

Otro tipo de energía fue la energía química la cual estuvo presente en el metabolismo de las primeras células y en la creación del NADH para la intervención de estos procesos. Incluso intervinieron en las reacciones químicas agentes de condenación, gliceraldehído, entre otras.

La energía luminosa y potenciales iónicos fueron usados por los procariotas después de la energía química. Para que los primeros organismos pudieran aprovechar la luz y captarla tuvieron que tener pigmentos. La energía solar fue la fuente más abundante de energía en la Tierra dado a sus condiciones y para captarla se necesitaron de procesos fotoquímicos y ser traducido en sus formas de uso de energía.

Aun se hacen investigaciones acerca del origen de la vida, ya se tienen ideas aproximadas y por ahora la idea de que la vida vino de otro planeta y las condiciones del planeta favorecieron su evolución, es bastante aceptada solo que habrá que esperar que se compruebe esto,


BIBLIOGRAFÍA
David W. Dreamer. 1997. The first living systems: a bioenergetic perspective. American society for Microbiology. Vol.61, 239-261

Resumen del gusto y olfato

LOS SISTEMAS DEL OLFATO Y DEL GUSTO

Los sentidos del gusto y del olfato nos ayudan a sobrevivir todos los días, y nos brindan deliciosas sensaciones que nos rodean como el comer un pastel, oler un perfume y muchas mas. Todo esto se logra gracias a los órganos implicados en el mecanismo de estos sentidos y que con el tiempo se han ido desarrollando porque se sabe que nuestros ancestros no tenían muchos medios de sobrevivencia y lo que les permitió seguir adelante fue la percepción de sabores y olores para conocer sustancias venenosas o curativas.

Para que podamos reconocer los olores, con la nariz inhalamos sustancias volátiles (gases) que llegan a nuestro epitelio olfativo el cual contiene células con cilios que contienen receptores y axones. El mecanismo comienza con el contacto de una molécula olorosa afectando a una proteína G y así empieza un procesos de aperturas de canales de Na+ llevando el estimulo hasta el cerebro el cual da a conocer el olor recibido. Se han identificado 1000 receptores olfativos y cada neurona olfativa genera únicamente un receptor. Si se piensa de alguna manera, tenemos un límite del reconocimiento de olores de los cuales solo podemos reconocer más de cien mil olores los cuales podemos percibir rápidamente a grandes concentraciones o se perciben de poco en poco hasta llegar a reconocerlos en su totalidad pero se ha comprobado que la reacciona los olores depende de su concentración.

Ahora, hablando de los sabores, estos se perciben por la lengua que es el órgano principal y que esta compuesto por células ciliadas con sus receptores específicos que al interactuar con el alimento generan un impulso nervioso llevándolo al cerebro el cual reconoce el sabor y lo traduce. Los sabores clásicos que se tienen son el dulce, amargo, salado y acido. Pero hace unos años se descubrió el sabor umami siendo la localización de sus receptores mas compleja.

Existen patologías asociadas al sentido del gusto y del olfato como pueden ser: anosmia (no hay capacidad de detectar sabores o olores), hiposmia (detección disminuida de sabores y olores) y trastornos de la percepción. Las causas de estas enfermedades se deben a lesiones en la cabeza, fuerte exposición químicos e infecciones respiratorias. Estas enfermedades pueden ser diagnosticadas por prueba que realizan los doctores y dan tratamiento a estas patologías.

Sería perfecto que los investigadores desarrollaran prótesis de sistemas olfativos y gustativos para aquellas personas que han estado perdiendo con capacidad de olor y saborear. Pero es difícil de desarrollarlos a pesar de que estamos en una época de mucho avance pues aun no se tienen total conocimiento del mecanismo biológico de ambos sentidos. Se han estado haciendo prototipos de lo que sería una nariz artificial la cual funciona con sensores que reconocen químicamente los olores expuestos. Ya se han desarrollado un sin fin de sensores los cuales se encuentran: sensores electroquímicos, sensores de temperatura, sensores biológicos, sensores que trabajan en función a materiales eléctricos y electrodos.

Se espera que en algún futuro muy próximo tener esta tecnología no solo para aquellas personas con enfermedades del olfato y gusto, sino que puede ayudar al campo de la medicina, al industrial, al alimentario y muchos otros más. Es por eso que los científicos e ingenieros deben trabajar arduamente para conocer más como es el proceso biológico de ambos sentidos y llegar a conocerlos en su totalidad.

BIBLIOGRAFÍA
MACÍAS Javier. Los sistemas del gusto y del olfato. Ingeniería Neurosensorial. Pp. 1- 28

Resumen de Calorimetría

CALORIMETRÍA Y TERMODINAMICA DE LOS SISTEMAS VIVOS

Desde los comienzos de la vida, el calor y la energía han estado presentes en los organismos vivos manteniendo un equilibrio en la naturaleza. El hombre descubrió el calor y el fuego y se percató siglos después de que la vida se mantiene por la respiración, es decir, si se coloca un ave y una vela encendida dentro de un contenedor cerrado, ambos se extinguirían por la ausencia del proceso de respiración. Se puede percibir que los sistemas biológicos en partes están regidos por la calorimetría en el modo en que estos sistemas intercambian materia, energía, entropía e información a sus alrededores.

Los científicos han estado interesados en las oscilaciones en reacciones bioquímicas como en los ritmos circadianos. Se han estado usando técnicas como la espectroscoscopía, polarografía, manometría y cromatografía para la investigación de reacciones oscilantes y también es utilizada la calorimetría para el estudio del flujo de energía a través de los sistemas. Los organismos degradan glucosa con el fin de obtener ATP (energía) en un proceso anaeróbico por ejemplo en la fermentación alcohólica. Guante este tipo de metabolismo ocurren reacciones oscilantes en metabolitos como en el NAD+/NADH y esto se puede observar a partir de técnicas de calorimetría.

Desde hace un tiempo, investigaciones acerca de los microorganismos han tenido un papel importante en la calorimetría clásica y en la moderna, y ha estimulado diseños de instrumentos sofisticados para ofrecer un crecimiento apropiado o existencia para los microorganismos. Se conoce que los microorganismos consisten de tres etapas para su desarrollo; el primero que es la fase lag, es en la que los organismos se adaptan a su medio conteniendo actividad enzimático muy alta y se preparan para la duplicación. La segunda fase es la exponencial donde se observa que los organismos se empiezan a dividir por el consumo de su medio que les permite obtener las sustancias y la energía necesaria para su reproducción. La tercera fase es la estacionaria que se alcanza cuando se consumen los elementos nutritivos y las condiciones empiezan a ser desfavorables gradualmente para ellos. Se dice que esta fase es artificial fuera de un ciclo de vida normal. Todo este proceso nos indica como la energía va fluyendo y transformándose en distintas etapas de vida de los microorganismos.

Como se mencionó, la calorimetría esta presente en los procesos metabólicos de los animales como en reacciones aeróbicas y anaeróbicas y en procesos de fermentación la calorimetría directa es la que mide la producción de calor, mientras que la calorimetría indirecta determina el costo energético de una actividad específica estimando el consumo de oxígeno.

Hay diferente complejidad en posniveles en sistemas biológicos, incluso hay una plena variedad de reacciones oscilantes biológicamente orientados a la calorimetría concentrados en las oscilaciones glicolíticas. La calorimetría ya sea directa o indirecta, esta presente en las reacciones de los organismos y es una gran influencia para que las reacciones se lleven a cabo de manera adecuada.


BIBLIOGRAFIA
INGOLF LAMPRECHT, 2003. Calorimetry and thermodynamics of living systems. Thermochimica Acta 205, pp.1- 13

VIDEO!!

A continuacion se expone nuestra presentación que dimos en clase acerca del sentido del gusto!

La primera parte explica los mecanismos de transducción del gusto y la segunda parte llevamos la parte teorica a la practica.

Espero que les sea de su agrado :) :) :) :)

Primera parte!!


Segunda parte!!