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Elementalwatson "la" revista
……………….
Revista cuatrimestral de divulgación
"En el conocimiento y la cultura no
Año 4, número 11
sólo hay esfuerzo sino también placer. Llega
un punto donde estudiar, o investigar, o
Universidad de Buenos Aires Ciclo Básico Común (CBC)
aprender, ya no es un esfuerzo y es puro
Departamento de Biología
disfrute.
Cátedra F. Surribas - Banús
¡Qué bueno sería que estos manjares
PB. Pabellón III, Ciudad Universitaria Avda. Intendente Cantilo s/n
estuvieran a disposición de mucha gente!.
Qué bueno sería, si en la canasta de la
calidad de la vida, hubiera una buena cantidad de consumos
María del Carmen Banús
intelectuales. No porque sea elegante, sino porque es placentero.
Carlos E. Bertrán
Porque se disfruta, con la misma intensidad con la que se puede
Editor Director:
disfrutar un plato de tallarines.
María del Carmen Banús
Así que amigos, vayan y contagien el placer por el conocimiento.
Y hay que hacerlo ahora, cuando todavía está fresco el milagro
Escriben en este número:
Alejandro Ayala
tecnológico de Internet y se abren oportunidades nunca vistas de
María del Carmen Banús
acceso al conocimiento.
Liliana Guerra Edgardo Hernández
Se están abriendo las puertas de todas las bibliotecas y de todos los
Adrián Fernández
museos; van a estar a disposición, todas las revistas científicas y
todos los libros del mundo. Y probablemente todas las películas y
todas las músicas del mundo.
Diseño:
María del Carmen Banús
Es abrumador.
Esas son las herramientas que nos habilitan a interactuar con la
explosión universal del conocimiento. Este mundo nuevo no nos
simplifica la vida, nos la complica. Nos obliga a ir más lejos y más
54 011 4789-6000 interno 6067
hondo en la educación. No hay tarea más grande delante de
……………….
Todos los derechos reservados;
nosotros".
reproducción parcial o total con permiso previo del Editor y cita de
Estas magistrales palabras no son mías, sino un caprichoso recorte
Registro de la propiedad intelectual
de una extensa reflexión personal del hoy presidente de Uruguay
Nº 841211
José "Pepe" Mujica, en ocasión de reunirse con intelectuales
……………….
ISSN 1853-032X
uruguayos en el Palacio Legislativo, el 29 de abril de 2009.
No se si decir que son palabras que nos representan, pero si al
Las opiniones vertidas en los artículos son responsabilidad exclusiva de sus
menos es a lo que apuntamos el grupo de docentes que
autores no comprometiendo posición
desarrollamos esta revista
Imagen de tapa:
"Elixir de dulzura" Acuarela sobre papel, año 2013
María del Carmen Banús
María del Carmen Banús
María del Carmen Banús Alejandro J. Ayala ………….…………………………………. Página 9 Adrián F. Fernández .……………………. Página 17 María del Carmen Banús ….…………. Página 20 Edgardo A. Hernández Liliana N. Guerra de Grignoli Página 27 Víctor H. Panza María del Carmen Banús …………………………………………….Página 41
Si consultamos Wikipedia, nos encontramos con esta definición: "El metabolismo (del griego,
cambio) es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y
en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y
permiten las diversas actividades de las células: crecer, mantener sus estructuras, responder a estímulos,
reproducirse, etc."
Pero el metabolismo es mucho más que eso y se presenta en todos y cada uno de los procesos que nos
acompañan a diario. ¿Te detuviste a pensar alguna vez que la acción de un medicamento en nuestro
organismo, el envejecimiento de las células, muchos de los alimentos que incorporamos a diario, y hasta
la calidad de nuestro sueño, están relacionados con diferentes tipos de reacciones metabólicas?
¿Reflexionaste que las reacciones metabólicas se originaron hace tanto tiempo como los seres vivos que
pueblan el planeta? ¿Entendés ahora porque resulta importante conocer la estructura y el comportamiento
de las diversas biomoléculas y de las enzimas que catalizan sus reacciones?
De esto y algunas cosas mas te contaremos en este número de la revista, por supuesto, quedará tela para
cortar en próximos números.
También nos reservamos un pequeño espacio para contarte en que andamos por estos días
La seguimos en diciembre…
María del Carmen Banús
Comunicate con nosotros!!!!
Correo de lectores: revista_e
VIAGRA, MITOS Y VERDADES
Alejandro J. Ayala
(Lic. En Ciencias Biológicas, docente de Biología, CBC-UBA)
Todavía hoy en muchas culturas e idiosincrasias, cuestiones ligadas a la sexualidad siguen siendo un tabú o generan
pudores. La desinformación o una mala información pueden dar lugar a ideas distorsionadas o erróneas, y llevar a un mal
uso o uso indiscriminado de ciertos fármacos
La disfunción eréctil
brujerías, encantamientos o maleficios, y dado que no se tendía a pensar en causas orgánicas,
Durante mucho tiempo se la llamó
frecuentemente se recurría como tratamiento a la
impotencia pero desde el punto de vista médico
magia o a ritos culturales de la medicina popular,
es un término poco concreto y no define
se trataba de curar a través de la fe o de la
claramente la condición clínica, además el
término impotencia tiene una clara connotación
Fue con la llegada del Renacimiento que la
peyorativa asociada a una herencia cultural,
brujería y la magia comenzaron a perder terreno,
donde la potencia sexual es sinónimo de
mientras se incrementaban las investigaciones
hombría. Por eso desde 1993 se introdujo el
sobre las causas tangibles de las enfermedades,
concepto de disfunción eréctil.
entre ellas la falta de erección.
Casi siempre causa de complejos, sentimientos
Así es como en 1570 se propone por primera vez
de culpa, sufrimientos, vergüenzas, baja
una relación entre la erección y el flujo de
autoestima, fracasos de pareja, la disfunción
sangre, y en consecuencia surge la pregunta
eréctil es mucho más que: "una incapacidad
sobre si la falta de erección no podría deberse a
persistente, parcial o completa, para alcanzar y/o
un bloqueo del flujo de sangre al pene. Pero no
mantener una erección peneana con rigidez
obstante el progreso cultural e intelectual, el
suficiente como para lograr relaciones sexuales
tema seguía siendo un tabú y tuvieron que pasar
satisfactorias", es un problema que afecta
más de 300 años para que la ciencia comenzara a
severamente la calidad de vida de quien la
comprender el mecanismo fisiológico de la
erección, y las implicancias clínicas de su
La disfunción eréctil se refiere específicamente a
un déficit total o parcial en la erección y no se
A principios del 1900 las investigaciones sobre
relaciona con otras alteraciones en la respuesta
la disfunción eréctil eran todavía muy pocas,
sexual masculina como la falta de deseo sexual,
prevalecía la tendencia a interpretarla como un
o problemas en la eyaculación o en el orgasmo.
problema de origen psicológico, tendencia que se
Según algunos autores, ya en la Biblia aparecen
vio potenciada con el surgimiento y desarrollo
referencias a la impotencia, que se consideraba
del psicoanálisis. Sobre todo porque este tipo de
un castigo divino a causa del adulterio o por
terapia era efectiva en el tratamiento de la
haber deseado a la mujer del prójimo. Tanto los
disfunción eréctil selectiva, un tipo de disfunción
egipcios como los griegos y los romanos, le
en la cual la falta de erección no se manifiesta
asignaban a la "impotencia" un carácter
siempre, sino solo en presencia de determinadas
sobrenatural, como castigo u obra demoniaca.
parejas sexuales, mientras que con otras la
En la Europa del medioevo se creía que esta
erección se produce normalmente. A veces la
condición podía ser causada por obra de
disfunción eréctil selectiva puede ser atribuida a
falta de interés, cansancio o habituación, o que la
Por último como hemos mencionada antes, las
pareja no tiene o a perdido atractivo sexual para
disfunciones eréctiles causadas por fármacos o
el varón y no lo excita. A veces por el contrario,
drogas: algunos antihipertensivos, antipsicóticos,
puede ser el resultado de un excesivo interés en
antidepresivos, así como el consumo excesivo de
una pareja y provocada por el temor de no estar a
alcohol, el tabaquismo, o la marihuana, solo por
la altura de una eficiente actividad amatoria.
citar algunos ejemplos.
Se sabe que este tipo de disfunción no responde
Frecuentemente en el origen de una disfunción
a causas orgánicas anatomo-fisiológicas sino que
eréctil subyace una combinación de múltiples
obedece a causas de origen psíquico.
Algunas estadísticas realizadas en los primeros
años 90, mostraron que aproximadamente el 40
Anatomía y fisiología de la erección
% de los casos de disfunción eréctil obedecían a
La erección es una respuesta fisiológica
causas orgánicas ligadas a problemas vasculares,
que resulta de una compleja interacción entre
neurológicos, endocrinos o por anomalías o
eventos neurológicos y vasculares sobre el pene.
lesiones en los cuerpos cavernosos. Un 30 %
En el interior del pene se encuentran tres
eran provocadas por causas de origen
estructuras cilíndricas que se extienden en forma
psicológico (sin causas orgánicas evidentes), y
longitudinal, en la parte dorsal se ubican los
un 30 % tenia un origen mixto con causas
cuerpos cavernosos, compuestos por músculo
orgánicas y psicológicas. Actualmente se
liso y fibras elásticas de tejido conectivo
considera que la disfunción eréctil de origen
alrededor de espacios lacunares o trabéculas. En
psicológico se corresponde con un 20 % de los
la cara ventral se ubica el cuerpo esponjoso que
casos, aquellas con causas orgánicas o mixtas
rodea a la uretra y termina en un engrosamiento
abarcan el 70 %, mientras que el 10 % restante
llamado glande. Los cuerpos cavernosos están
se debe a efectos adversos de ciertos fármacos
delimitados por una membrana gruesa y elástica,
que interfieren con el mecanismo fisiológico de
la túnica albugínea, que puede expandirse hasta
la erección. En este último caso basta la
un cierto límite.
suspensión del fármaco en cuestión para eliminar
En la parte dorsal o superior entre los cuerpos
la causa de la disfunción, por lo que el médico
cavernosos se encuentra un surco longitudinal
debe evaluar los riesgos y beneficios en cada
por done corre un paquete vásculo nervioso.
Durante la erección la musculatura lisa arterial y
cavernosa se relaja y como consecuencia se
Etiología
produce un aumento del flujo de sangre hacia el
Algunas de las causas psicológicas
interior del pene.
pueden ser el estrés, la depresión, la ansiedad, o
Los espacios lacunares de los cuerpos
el miedo a un desempeño insuficiente. Entre las
cavernosos se llenan de sangre y todo el tejido se
causas orgánicas encontramos lesiones a los
expande, el pene aumenta de tamaño, se eleva
nervios (causas neurológicas) o a los vasos
desde su posición normal de reposo y se pone
sanguíneos (causas vasculares), frecuentemente
provocados secundariamente por alguna
Cuando la túnica albugínea alcanza su máxima
enfermedad de base como la neuropatía
expansión comprime el plexo venoso que se
diabética, neuropatía alcohólica, accidentes
encuentra entre ella y los cuerpos cavernosos
cerebrovasculares, enfermedad de Alzheimer,
restringiendo el retorno de sangre, la presión
Parkinson, epilepsia del lóbulo temporal,
dentro de los espacios lacunares aumenta,
esclerosis múltiples, o enfermedades vasculares
facilitando la rigidez y el mantenimiento de la
como la hipertensión arterial o la aterosclerosis.
También hay causas de origen endocrino como
Finalmente la contracción de los músculos
el hipotiroidismo, o el hipogonadismo, o debidas
isquiocavernosos completa el proceso,
a lesiones congénitas o traumatismos pélvicos, o
incrementando la rigidez de la erección al
comprimir los cuerpos cavernosos colinérgico), estimulando en ellas la liberación congestionados.
de óxido nítrico ON.
Entonces el estado de reposo o flaccidez
El ON es un mediador químico que actúa sobra
del pene se debe a un proceso activo, aunque de
las células del musculo liso, activando a la
muy bajo consumo energético, provocado por la
enzima guanilatociclasa, la cual produce GMPc a partir de GTP, por lo tanto el ON aumenta los niveles de GMPc en el interior de las células musculares. El GMPc a su vez, actúa sobre el retículo liso (retículo sarcoplasmático) de estas células estimulando el ingreso de Ca++ (recordemos que una de las funciones del REL es la de reservorio de calcio). Es decir, los altos niveles de GMPc provocan que el Ca++ pase del citosol al interior del retículo liso. Como el calcio es un catión indispensable para que se produzca la contracción muscular, al no haber calcio disponible, la célula muscular no se contrae y entonces se relaja, condición necesaria para la erección. La contracción muscular depende de una interacción entre microfilamentos de actina y
contracción del musculo liso tanto arterial como
filamentos de miosina (sarcómero) los cuales se
cavernoso, mientras que para que se produzca la
superponen formando los denominados puentes
erección dicha musculatura se debe relajar.
cruzados, para que se puedan formar dichos
puentes es necesaria la presencia de calcio.
El mecanismo molecular de la erección
Para poder entender el mecanismo de
acción del Viagra es necesario describir, aunque sea muy resumidamente, los procesos moleculares subyacentes a la fisiología de la erección. No perdamos de vista que el objetivo de los siguientes eventos es el de relajar a la musculatura lisa del pene para que pueda fluir la sangre a su interior, y producirse la erección. Como dijimos al principio, se trata de una respuesta neurovascular, en donde toda estimulación sexual, sea visual, olfativa, auditiva, táctil, etc., es elaborada por el sistema nervioso y conducida hacia el pene, donde las terminaciones nerviosas del sistema parasimpático liberan el neurotransmisor acetilcolina. La acetilcolina actúa sobre las células endoteliales y sobre las neuronas del sistema neuroefector NANC (no adrenérgico no
cuyo principio activo es el sildenafilo, el primer fármaco administrado por vía oral para el tratamiento de la disfunción eréctil. Es interesante comentar que este fármaco estaba siendo investigado para su aplicación en el tratamiento de la hipertensión arterial y la angina de pecho, cuando los pacientes comenzaron a reportar los efectos sobre la erección. Hasta el año 1998 los tratamientos disponibles, a excepción de la psicoterapia, eran de difícil aceptación por parte de los pacientes, hablamos de soluciones quirúrgicas, prótesis, inyecciones intracavernosas que el propio paciente debía aplicarse, o el uso de dispositivos externos como la bomba de vacío. Con la llegada de este tipo de fármacos el paciente de DE cuenta con un tratamiento que le
permite recuperar la vida sexual con naturalidad,
El final de la erección o detumescencia se
pues es de fácil administración (basta tomar un
produce bajo el control del sistema nervioso
comprimido algunas horas antes), presenta una
simpático. Una serie de eventos producen en las
eficacia considerable y un buen perfil de
células musculares la activación de la enzima
fosfodiesterasa 5 (PDE-5) que cataliza la
Actualmente además del sildenafilo el mercado
hidrólisis del GMPc.
farmacéutico cuenta con otras drogas como el
La disminución de la concentración del GMPc
vardenafilo y el tadalafilo. Todas comparten el
provoca la salida de Ca++ desde el REL al
mismo mecanismo de acción, son inhibidores de
citosol, y por consiguiente, con disponibilidad de
la enzima fosfodiesterasa 5 (PDE-5), es decir
Ca++ se produce la contracción de las células
impiden la degradación del GMPc y en
musculares lisas, y el pene entra en estado de
consecuencia mantienen el estado de relajación
del musculo liso, imprescindible para lograr y
mantener la erección.
Tratamientos de la DE
Los inhibidores de la PDE-5 son
La medicina cuenta con una variedad de
facilitadores de la erección que no actúan
alternativas terapéuticas que se aplican una vez
sobre el cerebro ni tienen efectos en el
conocido el origen de la DE. A veces es posible
deseo, por lo que es falso que funcionen
atacar las causas desencadenantes, otras veces
como afrodisiacos o estimulantes.
debido a la complejidad de la patología de base
Tampoco hay riesgo de priapismo
se debe instaurar un tratamiento sintomático.
(erecciones prolongadas sin estimulación
Según las causas el tratamiento puede ser:
física o psicológica) pues no provocan una
psicoterapia, tratamiento quirúrgico, dispositivos
erección en ausencia de estimulación sexual.
externos, aplicación intracavernosa de fármacos
Pueden causar efectos adversos temporales,
vasoactivos, vasodilatadores tópicos, y por
y esto depende de la sensibilidad de cada
supuesto la terapia farmacológica por vía oral
persona, entre los más frecuentes están el
que en la actualidad constituye el tratamiento de
rubor facial, dolor de cabeza, o la congestión
primera elección para la DE.
Normalmente cuando se presentan efectos
En el año 1998 la multinacional farmacéutica
adversos el médico evalúa la relación
Pfizer revolucionó el mercado de los
costo/beneficio, en cuanto a que si las molestias
medicamentos con el lanzamiento del Viagra,
son pasajeras o afectan la calidad de vida o
Si bien lo hemos enfatizado en varias
comprometen la continuidad del tratamiento.
oportunidades, nunca esta demás remarcar que se
Es conveniente tomarlos con anticipación a
trata de fármacos de estricta prescripción
las relaciones sexuales, esto varía de
médica, que como tal tienen efectos beneficiosos
acuerdo al fármaco prescripto, basta seguir
cuando están correctamente indicados por un
las indicaciones.
médico, y que no están exentos de provocar
En caso de enfermedades cardiovasculares,
efectos secundarios adversos, con lo cual no es
el médico deberá evaluar la condición de
aconsejable su consumo por automedicación.
cada paciente. Si el paciente esta medicado
Todavía hoy en muchas culturas e idiosincrasias
con vasodilatadores coronarios (nitritos) la
cuestiones ligadas a la sexualidad siguen siendo
suministración concomitante de inhibidores
un tabú o generan pudores, la desinformación o
de la PDE-5 está contraindicada, pues se
una mala información pueden dar lugar a ideas
potencian los efectos.
distorsionadas o erróneas, y llevar a un mal uso o
En otros casos el problema no es la prescripción
uso indiscriminado de ciertos fármacos.
del medicamento en sí, sino la propia actividad
Hoy contamos con mucha información
sexual (en cuanto a esfuerzo físico) la que debe
disponible pero que no siempre es confiable, lo
ser limitada. Y por supuesto habrá casos en los
más aconsejable es la consulta con un
cuales la administración de inhibidores de la
profesional de la salud. A veces una DE precoz
PDE-5 estará perfectamente indicada.
puede ser un síntoma de otra patología, y en ese
Existen reportes de retardo en la
caso una consulta a tiempo no solo soluciona un
eyaculación, pero por lo menos hasta
problema sino que puede prevenir males
ahora, estos medicamentos no figuran
como tratamiento farmacológico para la
eyaculación precoz.
Desde la salida al mercado del Viagra se
vienen realizando estudios en mujeres,
pero hasta ahora no se ha comprobado
que estos fármacos tengan algún tipo de
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Correo de lectores:
CAMINOS CATABÓLICOS
Adrián F. Fernández
(Lic .en Ciencias Biológicas, Docente de Biología CBC-UBA)
La degradación de moléculas orgánicas provee a los seres vivos, tanto heterótrofos como autótrofos, de energía química,
que podrá ser utilizada principalmente para la síntesis de otras moléculas. La supervivencia puede radicar en optimizar o
bloquear esas vías catabólicas.
El metabolismo es el conjunto de
moléculas orgánicas en los seres vivos es lo que
procesos fisicoquímicos que permiten a un ser
denominamos catabolismo. Son procesos
vivo mantener su orden y complejidad. Los
exergónicos, es decir, que liberan energía. La
procesos metabólicos abarcan vías catalizadas
contraparte está dada por el anabolismo, el
por gran variedad de enzimas, transporte de
conjunto de procesos de síntesis, los cuales son
sustancias a través de membranas, transporte de
electrones por un potencial de óxido-reducción,
conversión de potenciales electroquímicos en
Respiración y fermentación
energía química, excitación de electrones por
Son los procesos catabólicos que
captación de energía lumínica, etc. Con su
permiten a una célula degradar moléculas
complejo entramado de reacciones químicas y
orgánicas para extraerles energía química.
procesos físicos, los seres vivos luchan contra la
En la bibliografía existe una gran
natural tendencia de todas las estructuras del
confusión en cuanto a ciertos términos y los
universo a desordenarse. Los seres vivos son la
procesos o etapas que ellos designan. Por ello es
más clara evidencia de la licencia que el
que aclararemos a qué nos vamos a referir en
Segundo Principio de la Termodinámica
este artículo. Definiremos respiración como el
otorga a aquellos sistemas que en vez de
proceso de degradación completa de moléculas
desordenarse, mantienen o aumentan su orden, y
orgánicas. Y fermentación, como proceso de
que sobrecompensan desordenando mucho su
degradación parcial de moléculas orgánicas. La
entorno, al extraer energía de él: la entropía
respiración generalmente es aeróbica ya que
(desorden) del Universo siempre aumenta.
utiliza O2 como último aceptor de electrones,
Para obtener energía, los heterótrofos
pero existe la respiración anaeróbica, en la que
incorporan moléculas orgánicas, comiendo o
se usan otros aceptores, y que no debe
absorbiendo, a las cuales degradan extrayéndoles
confundirse con la fermentación, que aunque es
energía. La manera de conseguir materia
anaeróbica, es una degradación parcial.
orgánica por parte de los autótrofos es
Varias moléculas pueden respirarse:
sintetizándola, a partir de materia inorgánica. La
glucosa, ácidos grasos, aminoácidos. A la
mayoría de ellos utiliza energía lumínica, y
respiración de la glucosa la dividiremos en 5
realiza fotosíntesis (fotoautótrofos). Unas pocas
etapas: glucólisis, decarboxilación oxidativa del
bacterias utilizan energía proveniente de la
piruvato (DOP), ciclo de Krebs (CK), cadena
oxidación de sustancias inorgánicas respiratoria (CR), y fosforilación oxidativa (FO).
(quimioautótrofas). Una vez sintetizada la
En la glucólisis, una molécula de glucosa
materia orgánica, podrá ser degradada para que
es oxidada y rota en dos moléculas de piruvato
se libere su energía. La degradación de
obteniéndose dos moléculas de ATP y dos de NADH. Luego, en la DOP, por cada molécula de
piruvato se obtiene una molécula de acetil-CoA
La -oxidación consiste en la oxidación
y una de NADH. En el ciclo de Krebs, cada
y ruptura de la larga molécula de acil-CoA, lo
molécula de acetil-CoA es oxidada
que genera un número variable de moléculas de
completamente y se obtienen 3 moléculas de
acetil-CoA, NADH y FADH2. Las numerosas
NADH, 1 de FADH2, 1 de GTP y 2 de CO2.
moléculas de acetil-CoA provenientes de la -
Finalmente, en la CR, con el poder reductor de
oxidación, ingresan al ciclo de Krebs, generando
los NADH y FADH2, se bombean protones
12 ATP cada una. Debido a que los ácidos grasos
creando un gradiente, o fuerza protónico-
son muy largos, y a que sus carbonos están muy
motora, el cual impulsa a los protones a pasar
reducidos, se generan muchas moléculas de
por la ATP-sintetasa, obteniéndose gran cantidad
acetil-CoA, NADH y FADH2, lo cual explica el
de ATP, en la FO. Recordemos que cada NADH
gran número de moléculas de ATP resultantes de
rinde 3 ATP, en CR y FO, mientras que cada
la respiración de un ácido graso. La degradación
FADH2, rinde 2 ATP. Por ello es que, haciendo
de un ácido graso de 16 carbonos origina unos
el balance de todo el proceso, la glucólisis rinde
130 ATP, casi 3,5 veces la cantidad de ATP que
8 ATP, la DOP rinde 3 ATP (x 2 piruvato= 6) y
surgen de la respiración de la glucosa. Sin
el ciclo de Krebs, 12 ATP (x 2 acetil-CoA= 24),
embargo, si se hace la comparación por unidad
lo que da un total de 38 ATP por molécula de
de peso seco, los ácidos grasos originan poco
glucosa (8+2x3+2x12 =38). Hay que destacar
más que el doble de ATP, por gramo de peso,
que en la respiración aeróbica la CR y la FO
que la glucosa. Los ácidos grasos se almacenan
ocurren gracias a que el O2 acepta los electrones
como grasa principalmente en las células del
de la CR. Al reducirse, el O2 forma agua, a la
tejido adiposo. Por ser totalmente hidrofóbica,
que se denomina agua metabólica, para
la grasa se acumula anhidra, es decir, sin agua.
distinguirla de la de la dieta.
La glucosa, por su parte, se almacena en forma
Por su parte, a la respiración de los ácidos
de glucógeno, principalmente en los hepatocitos,
grasos la dividiremos en 5 etapas: activación del
las células del hígado. Por su alta hidrofilia, el
ácido graso, -oxidación, y las 3 últimas
glucógeno está totalmente hidratado,
idénticas a las de la respiración de la glucosa:
conteniendo el doble de su peso en agua. Queda
ciclo de Krebs, cadena respiratoria, y
clara entonces la doble ventaja de la grasa como
fosforilación oxidativa. En la activación del
reserva de energía sobre el glucógeno: más
ácido graso, se gasta un ATP para unirlo a la
energía en menos volumen.
coenzima A, produciendo acil-CoA.
Figura Nº 1. Principales procesos catabólicos
La fermentación de la glucosa sólo tiene
humana es fermentadora estricta: el eritrocito o
2 etapas: una glucólisis seguida de la reducción
glóbulo rojo. No utiliza O2 porque no tiene
del piruvato. La glucólisis produce 2 moléculas
mitocondrias, y para no gastar el que transporta
de piruvato, 2 de ATP y 2 de NADH, como ya
en su hemoglobina.
hemos visto. Una diferencia importante con la
respiración es que la fermentación no utiliza un
¿Nunca bebe?
aceptor final de electrones inorgánico externo
Para un ser humano, la cantidad de agua
metabólica comparada con la ingerida en
2), sino a la misma molécula de
piruvato. Así, las moléculas de NADH de la
comidas y bebidas es insignificante. Pero en
glucólisis, ceden sus electrones al piruvato,
organismos que habitan en desiertos, el agua
reduciéndolo, y formándose lactato, a la vez que
metabólica puede llegar a ser la única fuente de
el NADH se oxida a NAD+. A diferencia de esta
agua (sin considerar la poca que acompaña a sus
fermentación láctica, existen otros tipos, como
alimentos). Obviamente deben ser
la fermentación alcohólica, en la que el
extremadamente ahorrativos. Tal es el caso de la
producto de la reducción del piruvato es etanol y
rata canguro: sus hábitos son nocturnos, viven en
dióxido de carbono. En cualquier caso, la célula
profundas madrigueras frescas, no transpira, y su
consigue recuperar las coenzimas oxidadas
orina es una pasta. Con tan poca pérdida de agua,
utilizando un aceptor interno, el piruvato, lo que
la rata canguro consigue sobrevivir en las
permite la oxidación de la glucosa aún en
regiones áridas de América del Norte,
ausencia de un oxidante externo poderoso como
únicamente con el agua resultante de su
2. Esta es la gran ventaja que tienen los
organismos fermentadores sobre los respiradores en los ambientes anaeróbicos. La desventaja es clara: mientras la respiración rinde 38 ATP, la fermentación apenas da 2 moléculas de ATP, producidas en la glucólisis, por lo que la respiración es 19 veces más eficiente que la fermentación.
Existen bacterias facultativas, las cuales
pueden degradar glucosa con o sin uso de O2.
Cuando hay O2 presente respiran aeróbicamente,
cuando no lo hay, algunas de ellas fermentan,
mientras que otras hacen respiración
anaeróbica. Todas estas bacterias tienen la
Figura Nº 2. Rata canguro (Dipodomys). De:
doble ventaja de obtener alto rendimiento
energético cuando hay O2, y poder sobrevivir en
Jorobas de camello
Muchas personas creen que en las jorobas
En su enorme mayoría, las células
el camello lleva agua, y por eso, sostienen, este
humanas son respiradoras (aeróbicas) estrictas,
animal puede estar semanas sin beber, mientras
es decir que no pueden tolerar la ausencia de O2.
vaga por el desierto.
En cambio, las células musculares son
Se trata de un error. Los camellos (tanto
facultativas, por lo que pueden fermentar cuando
el bactriano, de dos jorobas, como el dromedario,
la presión de O2 es baja, durante un ejercicio
de una) almacenan grasa en sus jorobas, la cual
físico intenso. Ese ejercicio anaeróbico es
provee tanto de energía química como de agua
necesariamente breve ya que la célula muscular
metabólica. Esto, combinado con una estrategia
no puede seguir contrayéndose cuando se
de ahorro de agua, y sumado a la capacidad de
"inunda" con el lactato resultante de la
beber más de 100 litros de una vez, le permite
fermentación. Por último, una clase de célula
sobrevivir a largos períodos de abstinencia
metanógenas (ver
utilizan CO2 como último aceptor de electrones,
siendo el resultado de esa reducción, el metano (CH4). Son las responsables del metano que se
libera en los pantanos, así como del que compone a las flatulencias humanas y los eructos vacunos. Un uso ecológicamente importante de las bacterias metanógenas para la producción de bio-gas a partir de la materia orgánica de la basura.
Otro caso muy interesante es el de las
bacterias desnitrificantes, las cuales utilizan
nitrato (NO -
3 ) como último aceptor de
electrones, obteniéndose nitrito (NO2 ), y otras
Figura Nº 3. Camello bactriano, Camelus bactrianus.
que reducen ese nitrito a nitrógeno gaseoso (N2).
Estas bacterias son fundamentales dentro del
Fermentación y Respiración anaeróbica en
ciclo del nitrógeno en la naturaleza, el cual
bacterias
incluye un caso extremadamente raro: las
Muchas bacterias degradan glucosa por
bacterias autótrofas (sintetizan sus biomoléculas
medio de la fermentación láctica. Algunos
a partir de CO2), pero que no utilizan energía de
lactobacilos son utilizados para la obtención de
la luz sino de la oxidación de amonio (NH4 ) a
yogur por fermentación de la leche. El ácido
nitrito. Son quimioautótrofas obtienen energía
láctico resultante explica por qué el yogur es
oxidando una sustancia inorgánica, proceso
equivalente a la oxidación de moléculas
orgánicas de la respiración celular de otros
).Otros lactobacilos (Lactobacillus vaginalis) forman parte de la flora vaginal
normal, creando un ambiente ácido desfavorable
Anabolismo en el ciclo de Krebs
para la proliferación de bacterias y hongos
El ciclo de Krebs es casi siempre visto
perniciosos. Pero, a la vez, esa acidez es
como una etapa catabólica de la respiración
perjudicial para los espermatozoides. La
celular. Al ciclo de Krebs ingresan las moléculas
Selección Natural favoreció en nuestros
de acetilo, de 2 carbonos (2C), en forma de
antepasados, a las hembras que poseían
acetil-CoA, y de él salen dos moléculas de CO
lactobacilos vaginales, y a la vez, a los machos
En otros términos, entran dos carbonos unidos y
cuyo semen era alcalino, pudiendo así
levemente oxidados, y salen dos carbonos
contrarrestar la acidez vaginal, lo que permitió
separados y totalmente oxidados. Es evidente su
que un mayor número de espermatozoides
función catabólica. Lo que no es muy sabido, es
pudiera pasar hasta el útero y las trompas de
el papel que cumple el ciclo de Krebs en rutas
Falopio, facilitando la fecundación.
anabólicas. A él pueden ingresar moléculas de
Otras bacterias hacen respiración celular,
oxalacetato (4C), provenientes de la
pero a diferencia de la mayoría de los
desaminación de algunos aminoácidos, y de él
organismos respiradores, no utilizan O2 como
pueden salir moléculas de citrato (6C), desviados
último aceptor de electrones en la cadena
hacia la síntesis de ácidos grasos. La síntesis de
respiratoria, sino que usan otras sustancias:
porfirinas requiere de succinil-CoA (4 C),
azufre, sulfato, nitrato, dióxido de carbono, etc.
formado en el CK a partir de acetil-CoA (2C).
Así es que aparecen otros subproductos de la
Lo mismo ocurre con el α-cetoglutarato y el
respiración además de agua. Dentro de esta
oxalacetato que se utilizan para la síntesis de
variedad de bacterias se encuentran las llamadas
algunos aminoácidos. Esta doble función
neurotoxinas. Las serpientes venenosas elaboran
catabólica y anabólica es denominada anfibólica.
verdaderos cócteles de sustancias tóxicas,
destacando las neurotoxinas. La tetradotoxina del
Interferencias catabólicas
pez globo, inhibe canales de Na+ en las neuronas
En los organismos respiradores estrictos,
motoras paralizando los músculos respiratorios.
el bloqueo de la respiración impide la formación
Efecto similar produce la ouabaína, extraída de
de ATP, con lo que no tiene lugar ningún
una liana africana, que inhibe la bomba de Na+ y
proceso endergónico: no habrá síntesis de
K+, por lo que es usada por los nativos para
biomoléculas, ni impulsos nerviosos ni latidos.
envenenar la punta de sus flechas. Del mismo
Sobreviene el desorden metabólico y la muerte:
modo, aborígenes sudamericanos han usado, el
la entropía aumenta una vez más.
curare, veneno extraído de varias plantas, o la
Tal oportunidad no ha sido
batracotoxina, obtenida de las ranas dardo. El
desaprovechada por la naturaleza: muchas
veneno de la cicuta (Conium maculatum) actúa
especies sintetizan sustancias capaces de
de manera similar al curare. La toxina botulínica,
interferir con el metabolismo de otros seres y
extraída de la bacteria Clostridium botulinum,
provocarles la muerte, ya sea para alimentarse de
bloquea la liberación de acetilcolina en los
ellos, o simplemente para defenderse de un
terminales en la sinapsis neuro-motora,
ataque. Los venenos metabólicos, como el
paralizando la musculatura respiratoria, con la
cianuro (NC-), interfieren directamente en la
consecuente asfixia. La lista es extensísima,
respiración celular. Algunas plantas sintetizan en
incluyendo neurotoxinas de arañas, escorpiones,
sus brotes sustancias que al ser digeridas liberan
medusas, anémonas, hongos, etc.
cianuro. Una vez incorporado, difunde hacia los
Otras sustancias también terminan
tejidos, penetra en las mitocondrias, e inhibe
produciendo asfixia, pero por mecanismos
irreversiblemente al complejo IV de la cadena
diferentes. Así, el monóxido de carbono (CO), al
respiratoria. La imposibilidad de la transferencia
unirse muy fuertemente a la hemoglobina,
de electrones desde el complejo IV hacia el O2
detiene la cadena respiratoria, por lo que deja de
2 pueda ser transportado a los
tejidos. Por su parte, los organofosforados
funcionar la fosforilación oxidativa: el principal
inhiben irreversiblemente a la enzima
mecanismo de síntesis de ATP. A la vez dejan de
acetilcolinesterasa, que es la encargada de
recuperarse las coenzimas oxidadas, NAD+ y
degradar al neurotransmisor acetilcolina en la
FAD, con lo cual se interrumpen todos los
sinapsis neurona-motora, por lo que se
procesos que requieren de dichas coenzimas,
desencadena una contracción continua de los
como glucólisis y ciclo de Krebs, y así se anulan
músculos, lo que lleva a un paro
todas las vías que producen ATP, y la muerte es
cardiorrespiratorio. Entre los organofosforados
inevitable. El efecto es el mismo que el
están los componentes de muchos insecticidas,
producido por la ausencia de O2: el complejo IV
así como los tristemente célebres gases Sarín, y
se ve imposibilitado de transferir los electrones.
VX, usados por Alemania en la Segunda Guerra
Tal vez la muerte por cianuro sea tan
Mundial. El fosgeno (COCl
desagradable como la ocasionada por ausencia
2) fue usado como
arma química en la Primera Guerra Mundial, y
de O2: ambas llevan a un paro
su efecto asfixiante consiste en irritar y producir
cardiorrespiratorio. En la 2da. Guerra Mundial
edemas en los pulmones.
Alemania usó cianuro como parte de su
maquinaria de exterminio.
Desacoplantes de cadena
Las sustancias neurotóxicas interfieren
Los desacoplantes de cadena actúan,
indirectamente en el catabolismo: afectan el
como su nombre lo indica, separando la cadena
funcionamiento de las neuronas motoras, lo que
respiratoria de la fosforilación oxidativa, de
lleva a una parálisis de músculos respiratorios y
modo que la energía de la fuerza protónico-
cardíacos, produciéndose la muerte por asfixia.
motora no es usada para la síntesis de ATP sino
Gran variedad de organismos sintetizan
que es liberada como calor. Esto se logra porque
las moléculas de los desacoplantes, como el 2,4-
Cuando los osos terminan su etapa de
dinitrofenol (DNP), se ubican en la membrana
hibernación deben aumentar rápidamente su
interna haciéndola más permeable a los protones,
temperatura corporal para ponerse en actividad,
los cuales pasan libremente hacia la matriz
y lo logran quemando grasas y liberando gran
mitocondrial, en vez de hacerlo por la ATP-
parte de su energía en forma de calor.
sintetasa. A medida que se disipa el gradiente de
Los bebés humanos presentan una
protones, su energía se libera como calor, no
relación superficie-volumen mucho mayor que la
sintetizándose ATP. El efecto de los
que poseen los adultos. Por ello es que tienen,
desacoplantes es análogo al de colocar una
proporcionalmente, menor producción de calor y
bicicleta sobre rodillos: se puede seguir
mayor pérdida, que los adultos. Para un recién
pedaleando pero no se avanza.
nacido la situación es extrema, por ello es que
En la década de los años 30, el DNP fue
deben ser abrigados inmediatamente al nacer.
utilizado como adelgazante. Como una
Los bebés cuentan con una pequeña capa de
importante cantidad de calorías de los alimentos
grasa parda en su pecho, resabio evolutivo de la
consumidos no termina en forma de ATP sino
única posibilidad de afrontar un enfriamiento por
liberada como calor, muchas más moléculas de
parte de un recién nacido.
glucosa y ácidos grasos deben ser respiradas para
Debe destacarse que la más importante
obtener ATP, lo que lleva al cuerpo a degradar
organela termogénica es el peroxisoma. Allí,
reservas, y así adelgazar. Finalmente, fue sacado
todo el tiempo, se degradan ácidos grasos,
del mercado debido a sus efectos colaterales:
desprendiéndose gran cantidad de energía que, al
neuropatía, cataratas, excesivo calor, incluso la
no estar acoplada a ningún mecanismo de
muerte. Sin embargo, en el ámbito del físico-
formación de ATP, se libera 100% como calor.
culturismo sigue usándose, a pesar de los
El peroxisoma es el responsable del calor basal
que mantiene la temperatura corporal de los
La termogenina es un desacoplante
mamíferos y aves, alta y constante, favoreciendo
natural. Su nombre deriva de termogénesis,
la actividad de las enzimas.
proceso de generación de calor. Es una proteína
canal que está presente en la membrana
mitocondrial interna de las células del tejido
- Brock. Biología de los microorganismos. 2004.
adiposo llamado grasa parda. A su través pasan
Madigan, Martinko, Parker. Editorial Pearson
los protones evitando pasar por la ATP-sintetasa.
Educación. Madrid.
- Cuadernos de Biología. 1997. Capozzo A. y
Fernández A. EUDEBA. Buenos Aires.
- Obesidad. Un enfoque multidisciplinario. 2010.
José Antonio Morales González. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. México. Puede leerse en:
Comunicate con nosotros!!!!
Figura Nº 4. Oso pardo (Ursus arctos). De:
Correo de lectores:
DIA MUNDIAL DEL MEDIO AMBIENTE
En cada revista te contamos algo de lo que sucede entre número y número. En este caso te contamos que todos los 5 de
junio, desde el año 1973, se celebra El Día Mundial del Medio Ambiente, que fuera establecido por la Asamblea General de
las Naciones Unidas en su Resolución (XXVII) del 15 de diciembre de 1972.
El lema de este año es: "Piensa.
Si desperdiciamos comida, significa que todos
Aliméntate. Ahorra", una campaña para de
los recursos empleados para producirla también
reducir los desechos y las pérdidas de alimentos,
serán desperdiciados. Así por ejemplo, producir
que según FAO, llegan a ser 1,3 billones de
un litro de leche supone gastar 1.000 litros de
toneladas de comida por año. Esta cifra equivale
agua o producir una hamburguesa 16.000 litros.
a la producción alimentaria de todo el África
Todas esas emisiones de gas durante el proceso
Subsahariana. Al mismo tiempo, una de cada
habrán sido en balde si desechamos alimentos.
siete personas del planeta se va a la cama
De hecho, la producción global de alimentos
hambrienta y más de 20.000 niños de menos de 5
ocupa un 25% de la superficie habitable, un 70%
años mueren de hambre cada día.
de consumo de agua, un 80% de deforestación y
Teniendo en cuenta este enorme desequilibrio y
un 30% de gases. Es, por tanto, uno de las
los efectos devastadores que esto tiene para el
actividades que más afectan a la pérdida de
medio ambiente, el tema de este año, Piensa.
biodiversidad y a los cambios en el uso del suelo.
Aliméntate. Ahorra, pretende dar a conocer el
El informe sobre la Crisis Alimenticia Medio
impacto que tienen nuestras decisiones
Ambiental advierte de que si no se actúa pronto,
alimentarias y cómo tomarlas 100% informados.
un 25% de los alimentos producidos se perderán
Quiere animarte a actuar. Quiere que seas testigo
en 2050 debido a la degradación medio
de cómo ciertas decisiones reducen el volumen
ambiental. No obstante, es posible atajar esta
de desechos, ahorran dinero y disminuyen el
situación mediante un uso eficiente de la energía
impacto medio ambiental de la producción de
durante el proceso productivo.
¿Qué quiere decir uso eficiente de la energía? Se
impacto al medio ambiente es menor, es el caso
refiere a la capacidad de reducir la pérdida de
de la comida orgánica en la que apenas se usan
energía desde el cultivo, hasta el procesamiento
productos químicos. O adquirir productos en
y terminando en el consumo y reciclaje.
mercados locales en los que se sabe que no ha
Optimizando ese proceso, la producción de
sido necesario el transporte y por tanto, no han
alimentos puede crecer sin provocar efectos
supuesto tantas emisiones de gas.
negativos para el medio ambiente.
En definitiva, se trata de que pienses antes
La creciente población mundial consume
de alimentarte y así ahorres para proteger el
recursos naturales de forma que nuestro planeta
se ha visto seriamente afectado. El modo en que
se emplean los recursos naturales y la manera en
Para saber más:
que se han transformado las fuentes naturales
nos llevado a un camino sin retorno en el que el
agua, el aire,. necesitan ser regenerados y por
tanto, se hace necesario encontrar el equilibrio
entre lo que se produce y lo que se desecha.
Precisamente en eso consiste el consumo
sostenible. En hacer
más con menos, reduciendo
de este modo la degradación y contaminación y
mejorando así la calidad de vida de todos.
Existen muchas formas de convertir nuestro
consumo en sostenible.
Hacer más con menos es
esencial para no agotar todo lo que nuestro
planeta tiene que ofrecer. Debemos ser creativos
e innovadores para hacer realidad un estilo de
vida sostenible y que al mismo proteja la
naturaleza que nos rodea.
Pero, ¿qué significa tomar decisiones
informadas? Elegir aquellos alimentos cuyo
Comunicate con nosotros!!!!
Correo de lectores: revist
DORMIR NO ES UN LUJO:
DESCANSO Y METABOLISMO
María del Carmen Banús
(Lic. en Ciencias Biológicas, coordinadora de Cátedra,
docente de Biología del CBC y artista plástica)
¿Cuantas veces tu abuela te dijo: "es hora de ir a dormir"? ¿Porque después de una noche de boliche, no nos
alcanzan las mismas horas de sueño que cualquier otro día para reponernos?
Resulta ser que ahora descubrimos que la abuela tenía razón, y los reclamos de nuestros padres, también: aunque no
lo creas, el dormir también influye sobre nuestro metabolismo. En esta nota te contamos algo
Los antiguos griegos llamaban al sueño
"el hermano de la muerte", pues se creía que en ese momento, durante el sueño, el alma abandonaba al cuerpo y vagaba sin rumbo; es decir, se creía que prácticamente no había actividad cerebral. Cuan equivocados estaban! Hoy se sabe que el sueño es esencial para la vida y es la base de numerosas funciones fisiológicas y psicológicas, como la reparación de los tejidos, el crecimiento, la consolidación de la memoria y el aprendizaje. Aunque los procesos metabólicos del
catabolismo y el anabolismo se dan
Reconstrucción del campamento de Neanderthal.
permanentemente en nuestro organismo, hoy se
Cueva Oscura - Parque Nacional de Paternidad,
sabe que durante la primera mitad del sueño, se
Polonia. Fotografía: (2005)
www.wikipedia.org/wiki/Jaskinia_Ciemna?uselang=es
ven aumentados los procesos anabólicos
celulares, también la secreción de algunas
Muchísimo más tarde, digamos hace unos
hormonas y algunos aspectos de la respuesta
doscientos años, fuimos capaces de descubrir
inmune. Pero ¿cuanto es lo que debemos dormir
fuentes relativamente baratas de energía como
y como debemos hacerlo para que estas
para poder utilizar lámparas, que alargaran las
funciones celulares no se vean alteradas?
horas del día: y ahí comenzaron los problemas,
¿Estamos, como sociedad, restándole horas a
pues alteramos la cantidad de horas que
nuestro descanso? ¿Qué consecuencias puede
podemos mantenernos en vigilia (despiertos). El
traer ello sobre nuestra salud?
problema es que doscientos años representan
No se puede cambiar en un minuto
solo un segundo en la evolución. Nuestro
Nuestros ancestros, Homo erectus, Homo
cuerpo no está diseñado fisiológicamente para
sapiens, comenzaron a protegerse del sol
este cambio, ni puede adaptarse a él. Entonces,
utilizando cuevas, ya sea naturales o artificiales,
al disminuir las horas de sueño, no solo
pero eso fue hace 45000 años atrás! De este
alteramos su calidad, sino también la fisiología
modo, la ausencia de sol ó luz natural, llevaba a
guarecerse, recluirse, disminuir la actividad y
Nuestro cuerpo se rige por alternancia de ciclos
finalmente entrar en un estado de sopor y sueño
de vigilia- sueño de aproximadamente 2/3 y 1/3
profundo, hasta que el sol volviera a brillar.
respectivamente de un día de 24 horas, a esto lo
llamamos ritmo circadeano, y este ritmo está
grabado genéticamente en cada una de nuestras
Una hormona fundamental en el mantenimiento
células, de modo tal que ni una bombita de luz,
de la función celular y masa muscular es la
ni la pantalla del celular pueden modificarlo.
somatotrofina conocida como la hormona de
Estos cambios en el ritmo metabólico se deben a
crecimiento y esta solo se
una hormona: la melatonina, producida en la
secreta cuando el sueño
glándula pineal y que aumenta su liberación a
alcanza una profundidad
partir de las 18.00 horas aproximadamente. Esta
adecuada. Si el sueño se
hormona representa el "código químico de la
torna superficial, como le
noche", y es imprescindible para poder
sucede a mucha gente de la
sincronizar genéticamente los ritmos
3º edad, disminuye la
circadeanos de cada una de nuestras células.
secreción de esta hormona
Se ha comprobado en experimentos con ratas en
y se pierde masa muscular
laboratorios, que la exposición a luz brillante o
(2-4 kg/década).
intensa antes de ir a dormir (como podría ser la
Por eso el sueño es más
pantalla del televisor, del celular o de la
importante en la infancia, la adolescencia o en el
compu), altera la calidad del sueño, aún en
embarazo, donde las tasas de crecimiento son
varias noches subsiguientes, pues produce
muy importantes.
retardo en los ritmos circadeanos.
Síndrome metabólico
Claramente, para nosotros, humanos, esta
No solo dormimos menos, sino que además,
situación se torna mucho más evidente en las
tenemos mucha mas comida disponible que en
grandes ciudades que en aquellos que adoptaron
la antigüedad, casi sin tener que esforzarnos
la ruralidad como forma de vida. ¿Qué hacer
físicamente para conseguirla. Este combo de
entonces?: no exponerse frente a las pantallas
menos descanso, más comida y menos trabajo
por lo menos media hora antes de disponerse a
muscular resulta explosivo, ya que nos conduce
dormir, si es que querés tener un sueño
a la obesidad fácilmente, pues nuestro cuerpo,
verdaderamente reparador.
ancestralmente está diseñado para almacenar el
Traducido en términos simples: deberíamos
alimento en forma de grasa ("reservar para
dormir entre 8 o 9 horas por día.
cuando no se tiene"), y nuevamente, ese diseño
Verdaderamente, ¿Quién de nosotros lo hace?
genético no cambia de un día para el otro. La
La cultura de las "24 horas al día, 7 días a la
obesidad produce un profundo impacto sobre la
semana" de la sociedad occidental, en la que
salud, estando directamente relacionada con la
cada vez son más las horas de vigilia debido a la
diabetes mellitus y la hipercolesterolemia,
presión profesional o social, tiene consecuencias
principalmente a través de su influencia sobre la
que son preocupantes.
secreción y la sensibilidad a la insulina.
Nuestro cerebro está preparado para la
¿Y cual es el problema que estemos más
alternancia de acción-descanso, permitiendo el
horas despiertos?
consumo de glucosa y lípidos durante la vigilia
Mas allá de los riesgos que todos
y la reposición anabólica durante el sueño, pero
conocemos, como por ejemplo los de conducir
esto debe ser regularizado diariamente para que
un automóvil con sueño, u operar una máquina
funcione de manera correcta (seguro que tu
en una fábrica estando mal dormido, o ir a
abuela, además de decirte "es hora de dormir",
rendir un examen sin dormir porque utilizamos
también te dice "es hora de comer"!). Si
la noche para hacer el último repaso, y después
alteramos esos ritmos naturales, no se produce
nos encontramos que obtenemos el resultado
por ejemplo la caída de presión arterial que es
contrario al esperado. Todo eso ya lo sabemos,
normal durante la noche, y entonces el riesgo de
pero no es lo único. Y lo que sigue es igual o
hipertensión aumenta.
más preocupante aún
Bastan solo dos noches de alterar nuestro ritmo
fisiológico del sueño para sentir que tenemos
mas hambre o necesidad de consumir dulces: al
control) se vuelve mucho más reactiva: una
restar descanso disminuye la producción de
especie de reversión al estado más primitivo del
leptina, hormona anorexígena, y aumenta la
cerebro, con conductas más irracionales y hasta
secreción de ghrelina, que hace todo lo
contrario! Y no estamos hablando solo de un fin
Sexo, fertilidad y sueño
de semana de descontrol. Piensa en aquellos
Elevado estrés y poco descanso, reducen el
trabajadores que desarrollan su actividad por la
interés en el sexo (siendo más común en
noche, o peor aún que poseen turnos rotativos
mujeres cercanas a la menopausia). Debido al
de trabajo, están sujetos a estos inconvenientes
mayor nivel de cortisol en sangre por el estrés,
las ovulaciones pueden ser irregulares en la
mujer y disminuir la producción de
espermatozoides en el varón, afectando la
fertilidad en ambos.
Ojo con los medicamentos
Algunos medicamentos o hasta alimentos
que consumimos pueden causar un aumento de
la vigilia y sueño de mala calidad: estimulantes
como las anfetaminas y cafeína, antidepresivos,
antihipertensivos y antiarrítmicos. Por supuesto,
también el consumo de drogas ilegales (heroína,
cocaína) se asocian con el insomnio. Muchas
personas creen que consumir alcohol puede
Tomado de: www.daniel-cardinali.blogspot.com
ayudar a dormir, pero en realidad, su
metabolismo causa trastornos de sueño. Los
La privación del sueño, aumenta en sangre los
alcoholicos crónicos tienen el sueño
niveles de cortisol, una hormona directamente
fragmentado y superficial y la privación de
relacionada con la respuesta corporal al estrés y
sueño de modo prolongado en el tiempo puede
la respuesta inmune se ve afectada (por eso
inducir delirium tremens.
cuando estamos enfermos nos recomiendan
descansar y dormir)
Entonces, el sueño, no es un capricho, no
es un lujo, ni una pérdida de tiempo. Está
Sueño y emociones
directamente relacionado con nuestro buen
Según un estudio realizado en la Universidad de
funcionamiento metabólico, regula la
Berkeley, dormir menos horas de las necesarias
producción hormonal, la presión arterial, la
(de siete a ocho diarias) altera la capacidad de
respuesta ante el estrés y hasta nuestra
respuesta del lóbulo prefrontal, la parte del
cerebro que regula las emociones, y conduce a
El sueño profundo y reparador en la medida
comportamientos 'irracionales y primarios'. "El
apropiada resulta imprescindible para
sueño restaura los circuitos emocionales, y
mantenernos sanos.
haciendo esto nos prepara para los retos y las
interacciones sociales del día siguiente. La falta
de sueño, por el contrario, rompe los
mecanismos que nos protegen de las
enfermedades mentales".
Habitualmente se asocia la falta de descanso con
un estado de decaimiento, poco reactivo. Sin
embargo, al no dormir, la amígdala (zona del
cerebro que mantiene las emociones bajo
DIVERSIDAD METABÓLICA DE LOS
ORGANISMOS PROCARIONTES
Edgardo A. Hernández
(Lic. en Ciencias Biológicas, docente de Biología CBC-UBA)
Es posible para todos aquellos que se han
Muchos procariotas tanto bacterias como
tomado algún tiempo para observar la
archaeas (Elementalwatson"La"revista n° 7)
naturaleza, que hayan podido observar la gran
que viven en ambientes acuáticos y terrestres,
diversidad de seres vivos que nos rodean.
son heterótrofos, aerobios, como nuestra
Fundamentalmente podemos identificar esta
conocida bacteria intestinal Escherichia coli.
variedad en plantas y animales ya que nos es
posible verlos a simple vista. En cambio aunque sepamos de la existencia de los microorganismos tenemos una visión sesgada de su diversidad. En principio creemos que son todas células pequeñas, con formas similares y por ende no muy diversas. Pero si estudiamos con detenimiento su metabolismo veremos que en este micro mundo, principalmente en las bacterias, podemos encontrar las más extrañas formas de obtener energía y fuentes de carbono para vivir. Si tomamos al metabolismo como criterio para ver la diversidad en los seres vivos, entonces plantas y animales son seres de lo más
parecidos. Ambos realizan respiración aeróbica
Figura 1. Bacterias de la especie Escherichia coli
para obtener energía oxidando materia orgánica,
Tomado de
cuya ecuación general es:
También hay un importante grupo de bacterias
2 + ADP + P → CO2 + H2O + ATP
fotosintéticas, las cianobacterias, que son
Los animales son heterótrofos ya que usan a la
fotoautótrofas y realizan una fotosíntesis
glucosa (un compuesto orgánico) como fuente
oxigénica, como las plantas, con dos
de energía y de carbono. En cambio las plantas
fotosistemas en funcionamiento (fotosistema I
son fotoautótrofos ya que fabrican glucosa a
P700 y fotosistema II P680), usando el agua
partir de una fuente de carbono inorgánico
como fuente de protones (H+) y electrones (e-).
(CO2) y usan la luz solar como fuente de energía
Bacterias purpuras del azufre (Proteobacterias)
en el proceso llamado fotosíntesis cuya
como el Chromatium vinosum, realizan una
ecuación general es:
fotosíntesis anoxigénica, es decir no usan el
agua como fuente de H+ y e- sino sulfuro de
2 + H2O luz Glu + O2
hidrógeno (H2S) o azufre (Sº) por lo que no
producen oxígeno.
H2S + CO2 → (CH2O)n + Sº
Sº+ CO2+ H2O → (CH2O)n+ H2SO4
Además estas bacterias hacen fotosíntesis con único fotosistema P870 capaz de captar energía lumínica en el rango del infrarrojo. Esto le permite sobrevivir en ambientes con mínima luz. La necesidad de usar H2S hace que vivan
en ambientes ácidos cuyo PH puede llegar a 2.
Otros grupos de bacterias también realizan
fotosíntesis anoxigénica como Heliobacteria
(Firmicutes) con un fotosistema P798 y
Chlorobium (Chlorobi) cuyo fotosistema P840
también absorbe luz infrarroja. Estos
organismos usan como fuente de carbono
moléculas orgánicas por lo que se los considera
fotoheterótrofos.
El primer mecanismo heterótrofo que surgió en
la historia de la vida fue la fermentación, para
Figura 2. Diversas vías metabólicas de fermentación. En azul
los estudiantes del curso inicial de biología son
el nombre de las bacterias que realizan cada vía. Tomado de
familiares la fermentación alcohólica realizada
Kenneth Todar University of Wisconsin-Madison Department
por levaduras y algunas bacterias:
of Bacteriology
Ac Pirúvico + NADH → Etanol + CO
La respiración anaeróbica comprende distintos
metabolismos heterótrofos realizados por
así como la fermentación láctica realizada por
diversos grupos de bacterias y archaeas, en los
bacterias como el Lactobacillus (Firmicutes) y
cuales el último aceptor de H+ y e- no es el O
también por células eucariotas musculares y
como en la respiración aeróbica sino otro
compuesto oxidado que pasa a producto
Ac Pirúvico + NADH → Ac Láctico + NAD+
reducido como se puede ver en la tabla 1.
Sin embargo en diversos grupos de bacterias
podemos encontrar diferentes vías de
fermentación como la butírico-butílica, la
propiónica, la acido mixta etc. En la figura 2 se
pueden ver vías metabólicas de fermentación y
que géneros de bacterias la realizan.
Tabla 1. Ultimo aceptor de electrones, producto final y
organismo ejemplo de diferentes tipos de respiración. Tomado
de Microbial Life, tabla 8.4. Sinauer Associates, Inc. 2002.
Siendo la metanogénesis (producción de
(H2S), producido por la descomposición de la
4) un importante proceso de
materia orgánica, en sulfato (SO4 ) asimilable
respiración anaeróbica realizado por archaeas,
por las plantas, con lo que cierran el ciclo del
como la Methanosarcina barkeri (figura 3):
azufre. La producción de sulfato origina
condiciones extremadamente ácidas, con un pH
inferior a 2. Acidithiobacillus thiooxidans es excepcionalmente resistente a estas condiciones y se encuentra en la naturaleza en ambientes muy ácidos. Las reacciones son las siguientes: H2S + ½O2 → S + H2O
2 + 2H2O → 2SO4 + 4H+
Bacterias del nitrógeno: oxidan
compuestos reducidos de nitrógeno. Se encuentran muy difundidas en el suelo y son las
responsables de oxidar amoníaco (NH3),
Figura 3. Archaea metanogénica Methanosarcina barkeri.
producto de la descomposición de cadáveres y
Tomada de
excrementos, a nitratos (NO3-) utilizables por la
plantas, cerrando el ciclo del nitrógeno. Dentro
de este grupo se encuentran:
La quimiolitotrofia (de lithos, roca) es una
2a) Bacterias nitrosificantes como
antigua forma de metabolismo exclusivo de
Nitrosomonas que oxidan amoníaco a nitritos:
procariotas que está aun presente en numerosos
2NH3 + 3O2 → 2NO2- + 2H+ + 2H2O
grupos que pueden habitar ambientes extremos,
2b) Bacterias nitrificantes que a continuación
creciendo en medios estrictamente minerales, en
de las anteriores, transforman los nitritos en
ausencia de luz. Los quimiolitótrofos usan
nitratos (por ejemplo Nitrobacter, ver figura 4):
como fuente de energía compuestos
NO2- + ½O2 → NO3-
inorgánicos, están los quimiolitoautótrofos
cuya fuente de carbono es inorgánica, y los
quimiolitoheterótrofos o mixotrófos para
quienes la fuente de carbono es orgánica, como
glucosa o acetato.
Los quimiolitoautótrofos utilizan el CO2 como
fuente principal de carbono, pero no utilizan la luz como fuente de energía sino que la obtienen por oxidación de compuestos inorgánicos reducidos del nitrógeno como NH
hidrógeno (H2), formas reducidas del azufre
2S, S , S2O3 ) o hierro (Fe2+). Su carbono
celular deriva del CO2 y es asimilado mediante
las reacciones del ciclo de Calvin, de modo
análogo a las plantas.
Figura 4. Bacteria Nitrobacter. Tomado de Mokka.hu
Varias especies de Proteobacterias tienen
3) Bacterias del hierro, que oxidan compuestos
metabolismo quimiolitoautotrófico como ser:
de hierro ferroso (Fe2+) a férricos (Fe3+) con lo
Bacterias incoloras del azufre: oxidan
que transforman depósitos de carbonato de
azufre o compuestos reducidos de azufre. Son
hierro en yacimientos de óxido de hierro. Por
bacterias aerobias obligadas ya que necesitan
ejemplo Acidithiobacillus ferrooxidans (figura
oxígeno para la oxidación. Son las responsables
5) vive en las aguas que se escurren por las
de la transformación del sulfuro de hidrógeno
galerías de las minas de carbón, que son con
frecuencia ácidas y contienen hierro ferroso:
3 + 3H2O + ½O2 → 2Fe(OH)3 + 2CO2
Microbial Life. Editorial: Sinauer Associates Inc., Sunderland, MA.
- Jimeno, A. y Ballesteros, M. 2009. Biología
2. Grupo Promotor Santillana.
- Brock, T. D. 1999. Biología de los
microorganismos, 8ª edición. Prentice Hall Iberia, Madrid.
Figura 5. Bacterias del hierro de la especie Acidithiobacillus
4) Bacterias del hidrógeno, pertenecen a
géneros como Ralstonia y Alcalígenes son
quimiolitoautótrofas facultativas capaces de
utilizar hidrógeno molecular como fuente de
energía: H2 + ½O2 → H2O
El hidrógeno es primero activado por la enzima
hidrogenasa y transferido después al NAD+ el
cual es oxidado en la cadena respiratoria y se
sintetiza ATP por fosforilación oxidativa.
Esta diversidad de procesos metabólicos
presentes en los microorganismos procariotas
les permitió vivir en ambientes con las más
variadas condiciones ambientales de oxigeno,
temperatura y PH, pudiendo encontrárselos en
cualquier lugar de la biosfera.
Comunicate con nosotros!!!!
Correo de lectores:
ESTRÉS OXIDATIVO Y ANTIOXIDANTES
¿PODEMOS REJUVENECER SIN CIRUGÍA ESTÉTICA?
Dra. Liliana N. Guerra de Grignoli.
(Docente de Biología CBC y Depto. Química Biológica. FCEyN – UBA,
IQUIBICEN – CONICET)
La oxidación es un proceso bioquímico
un 4% de los electrones que fluyen a través de la
de pérdida de electrones siempre asociado a otro
cadena respiratoria (desde el O2 al H2 O), se
de captación que llamamos reducción (Guerra y
pierden en la formación de especies reactivas del
col, 2001). Estas reacciones se las conoce como
oxígeno. Pequeñas cantidades de EROs, como el
reacciones redox. La oxidación se encuentra
radical hidroxilo, el anión superóxido y el
presente en la naturaleza: el hierro es oxidado
peróxido de hidrógeno, son constantemente
por el aire, al igual que la manzana cuando se
generados por los organismos aeróbicos. Aunque
corta y adquiere un color café, y los alimentos
los niveles de EROs son bajos, la acumulación
grasos que cuando se oxidan, se vuelven rancios.
de ellos produce daño biológico de
Existen otros procesos oxidativos importantes
macromoléculas, que son oxidadas por ellos,
como es la respiración, ya que a través de las
llevando a procesos de, citotoxicidad y,
reacciones que se llevan a cabo en ellos, se
genera energía la cual es necesaria para que la
Es importante comentar que los EROs no
vida exista. Sin embargo, en la respiración no
sólo se generan por la respiración. Existen miles
sólo se obtiene energía, también se producen
de sustancias tóxicas en el ambiente que son
ciertas sustancias que son dañinas para el
fuente de radicales libres, por ejemplo, cuando el
organismo. Estas sustancias dañinas son especies
organismo se somete a la exposición de
reactivas del oxígeno (EROs), es decir, son
radiaciones UV, la contaminación ambiental y, el
radicales libres o promueven la formación de los
humo del cigarrillo, entre otros, son algunos de
mismos. Un radical libre se define como un
los estresores exógenos a los que estamos
átomo o molécula que tiene uno o más electrones
expuestos (Figura 1).
no apareados girando en sus órbitas externas. Es
por esto que los radicales libres oxidan a las
moléculas vecinas para así adquirir un equilibrio
químico (Leighton y col, 1998).
Especies Reactivas del Oxígeno y
Antioxidantes
Bajo condiciones fisiológicas las especies
reactivas del oxígeno (EROs) son generadas durante los eventos metabólicos normales. Bajo circunstancias normales, la principal fuente de EROs en las células es la "fuga" de electrones a partir de las cadenas transportadoras de
electrones hacia el oxígeno molecular, tales
Figura 1. Producción de EROs, y posible estrés oxidativo
como aquellas en mitocondria. Se sabe que hasta
con daño a ADN
Por lo tanto, el organismo está protegido
Enfermedades y procesos degenerativos
por un amplio sistema antioxidante: Enzimas
El envejecimiento es un proceso
antioxidantes, que remueven superóxidos y
degenerativo que se relaciona con el ataque de
peróxidos y una red redox que incluye
los radicales libres. La teoría de los radicales
principalmente vitamina E, vitamina C y
libres en el envejecimiento supone que éste
glutatión. Así, la producción accidental de EROs
resulta de la acumulación de lesiones orgánicas
es mantenida al mínimo por la alta eficiencia de
debidas al ataque de éstas especies radicalarias
la defensa antioxidante preventiva (Rice-Evans
sobre los tejidos. También se ha detectado una
disminución de las concentraciones de
El estrés oxidativo y la peroxidación lipídica
antioxidantes en edades avanzadas.
El colágeno se encuentra presente en
El estrés oxidativo es causado en los
todos los órganos multicelulares de nuestro
organismos por un desbalance entre la
cuerpo. Es la proteína estructural fibrosa que
producción de EROs y la capacidad del sistema
compone la piel, tendones, huesos, cartílagos y
biológico de detoxificar sus efectos nocivos.
todos los demás tejidos conectivos. En otras
Distorsiones en el estado redox normal de los
palabras, el colágeno es la proteína natural que
tejidos pueden provocar la producción de
constituye el sostén de la estructura del cuerpo y
peróxidos y radicales libres que dañan los
es la substancia principal del tejido conectivo.
componentes celulares (como proteínas, lípidos y
Este tejido conectivo fibroso mantiene unido a
ADN). Como consecuencia se puede producir
nuestro cuerpo y forma parte hasta del 75% de
muerte celular. Las principales clases de
biomoléculas pueden ser atacadas por radicales
Los meses y los años pasan y nuestro
libres, pero los lípidos son probablemente los
cuerpo sufre los efectos del tiempo. A diferencia
más susceptibles. Las membranas celulares son
de lo que ocurre en la piel joven, la red de
fuentes ricas de ácidos grasos polinsaturados, los
colágeno se rompe en la piel vieja (Figura 2).
cuales son fácilmente atacados por radicales
oxidantes. La destrucción oxidativa de los ácidos grasos polinsaturados, conocida como peroxidación lipídica, es particularmente perjudicial. La peroxidación lipídica es una reacción en cadena muy destructiva que puede directamente dañar la estructura de la membrana celular.
En la fase acuosa algunos compuestos
actúan como removedores de radicales libres, como por ejemplo el ácido ascórbico (vitamina C), que es un importante antioxidante tanto dentro de las células así como en el plasma (Guerra y col, 2008). Por otro lado, el glutatión es una de las principales fuentes de poder reductor en la célula, siendo importante en los procesos de detoxificación (Guerra y col, 2011).
Reacciona con peróxidos, protegiendo a las
Figura 2. Esquema de la piel donde se observan las
membranas lipídicas del daño oxidativo. Esta
fibras de colágeno.
acción ha sido comprobada en hígado in situ,
hepatocitos aislados y, en homogeneizados de
Por otro lado, el organismo disminuye su
La mayoría de los mamíferos son capaces de
producción de colágeno en la piel, alrededor de
sintetizar ácido ascórbico (vitamina C), pero
los veinticinco años de edad. Este proceso se
algunas especies como el hombre son
acelera entre los cuarenta y los cincuenta años.
dependientes de fuentes exógenas de esta
Muchos estudios han demostrado que la
vitamina porque carecen la última enzima de la
producción normal de colágeno puede disminuir
biosíntesis de ácido ascórbico a partir de glucosa.
un 1% por año después de los cuarenta años. Por
Así, la única fuente de la vitamina C son
lo tanto, a los cincuenta y cinco años, el
verduras (ají, tomate, brócoli, etc.) y frutas
organismo ha perdido aproximadamente 15% de
(naranja, pomelo, lima, limón, mandarina,
su capacidad para producir colágeno. A los
frutillas, etc.). De esta forma una buena dieta en
setenta, la pérdida de producción de colágeno
la cual consumamos frutas y verduras podrá
puede llegar a más de 30%. Cuando la
ayudar en la síntesis de colágeno y así ser
producción de colágeno disminuye, la piel
capaces de rejuvencer sin cirugía estética.
retiene menos agua, se hace más delgada y
comienza a arrugarse.
Guerra LN, Moiguer S, Karner M, Ríos de Molina
Importancia de la dieta para mantenimiento
MC, Sreider C, Burdman JA. Antioxidants in the
del colágeno
Treatment of Graves Disease. International Union of
Linus Pauling (Premio Nobel de
Biochemistry and Molecular Biology Life, 2001;
Química) fue uno de los primeros en reconocer
la importancia de la vitamina C para la
Miranda S, Foncea R, Guerrero J, Leighton F.
producción del colágeno (Myllyla y col, 1984).
Oxidative stress and upregulation of mitochondrial
La vitamina C está involucrada en los primeros
biogenesis in mitochondrial DNA- depleted Hela
pasos de la síntesis del colágeno,
cells. Biochemistry and Biophysics Research
correspondiente a la obtención de procolágeno e
Communications, 1999; 258: 44-9.
hidroxilación de prolina y lisina, que permite el
Rice-Evans, CA, Diplock AT. Laboratory
plegamiento de la proteína para dar colágeno
Techniques in Biochemistry and Molecular Biology
(Figura 3).
(Burdon RH and Knippenberg PH eds.), Elsevier New York, 1991, Volume 22. Guerra LN, Ríos de Molina MC, Miler E, Moiguer S, Karner M., Burdman JA. Antioxidants and methimazole in the treatment of Graves´disease: effect on urinary and malondialdehyde levels. Clinica Chimia Acta, 2005; 352: 115-20. Calzadilla P, Saphochnik, D, Cosentino S, Diz Virginia, Dicelio L, Calvo JC, Guerra LN. N-acetylcysteine reduces markers of differentiation in 3T3-L1 adipocytes. International Journal of Molecular Science, 2011; 12: 6936–51. Myllyla R, Majamaa K, Giinzler V, Hanauske H, Kivirikko KI. Ascorbate is consumed stoichiometrically in the uncoupled reactions
Figura 3. Síntesis de colágeno. También se
catalyzed by prolyl 4-hydroxylase and lysyl
observa una fotografía al microscopio electrónico de una
hydroxylase. Journal of Biological Chemistry, 1984;
fibra de colágeno.
EVOLUCIÓN Y METABOLISMO CELULAR:
LAS PRIMERAS VÍAS METABÓLICAS
Víctor H. Panza
(Lic. en Ciencias Biológicas, Docente de Biología CBC-UBA)
"El surgimiento del metabolismo es otra cuestión que aún genera más controversias que respuestas. Definido como se lo
conoce hoy en día no hay metabolismo sin célula, pero tampoco puede existir una célula sin metabolismo."
Introducción
Estableceremos algunos conceptos de
de procesos por los que una célula rompe
modo de facilitar la comprensión de este tema. Y
productos químicos en constituyentes más
lo haremos en función de los individuos
simples obteniendo energía. El catabolismo es
unicelulares, por ser estos los primeros en surgir
por lo tanto, también un subgrupo del
metabolismo conformado por las reacciones de
Se suele definir metabolismo como el
degradación. Las reacciones de degradación son
conjunto de reacciones bioquímicas y procesos
exergónicas, es decir liberan energía.
fisicoquímicos que ocurren dentro de una célula
Establecidos estos conceptos, es
u organismo pluricelular. Este complejo conjunto
necesario saber como se acepta, era el ambiente
de procesos es la base de la vida a escala
terrestre al momento de surgir la vida, hace unos
molecular y permite al individuo organizar las
3500 millones de años (m.a.).
moléculas en estructuras específicas, llevando,
La atmósfera del planeta, una atmosfera
en última instancia, al crecimiento, la replicación
reductora, era rica en vapor de agua, nitrógeno,
celular y la continuidad de la vida.
dióxido de carbono, amoniaco, metano y otros
Se denominan nutrientes a los productos
gases. La tierra y el agua se encontraban a gran
químicos exteriores a partir de los cuales se
temperatura y sometidas a una intensa radiación
construye una célula 1. Estos nutrientes son
ultravioleta, debido a que la capa de ozono, aún
tomados por la célula de diversas maneras y
no existía. Tormentas eléctricas de proporciones
transformados mediante procesos bioquímicos en
inimaginables se sucedían constantemente.
los constituyentes celulares. Por ello podemos
definir como anabolismo al conjunto de
procesos por los que una célula se construye a
partir de nutrientes simples tomados del medio
externo 1. El anabolismo es entonces un
subgrupo del metabolismo conformado por las
reacciones de biosíntesis bioquímica de nuevo
material celular, por lo cual también se lo
denomina biosíntesis. Los procesos de
biosíntesis son endergónicos, es decir, requieren
energía para llevarse a cabo. Esta energía puede
Un diagrama simplificado del catabolismo de
obtenerse de diversas maneras, siendo las dos
proteínas, carbohidratos y lípidos en un organismo
más comunes a partir de la luz o a partir de la
que realiza respiración celular.
oxidación de compuestos químicos. Entonces
podemos definir catabolismo como el conjunto
El surgimiento del metabolismo y las células
Una posible explicación para la síntesis
Es así que nos encontramos con las
prebiótica de las macromoléculas está dada por
primeras cuestiones. ¿Cómo se forman las
la Hipótesis de Wächstershäuser, llamada la
moléculas y macromoléculas necesarias en el
teoría del hierro-sulfuro, modificada en 2002 por
metabolismo?, ¿Cuándo surge el metabolismo?,
William Martin y Michael Russell. Dentro de las
¿Cómo era el metabolismo más primitivo?
llamadas "chimeneas negras", que se encuentran
Hay que dejar claro desde un principio
en las profundidades oceánicas, en las zonas de
que estas preguntas no tiene una respuesta
expansión del fondo oceánico debido al
mayormente aceptada por la comunidad
movimiento de las placas tectónicas. Estas
científica. Hay varias hipótesis, todas con puntos
estructuras son como chimeneas recubiertas por
a favor y en contra. Enumeraremos las
sulfuros metálicos. En ellas asciende agua
principales tratando de explicarlas brevemente.
caliente con materia orgánica, creando un
Hay consenso en la comunidad científica
ambiente propicio para la polimerización gracias
que lo primero que se originó fueron las
al gradiente térmico y la energía redox aportada
moléculas orgánicas simples. Se sabe por
por los sulfuros metálicos.
observaciones astronómicas que los Otras hipótesis pueden leerse en el artículo hidrocarburos se pueden formar abioticamente y
anteriormente recomendado.
que los carburos al combinarse con agua dan hidrocarburos en forma natural, aún hoy en día. Moléculas primitivas pudieron formarse en distintos momentos y lugares del planeta a partir de varios procesos. Se puede profundizar este punto y el experimento de Miller y Urey en el artículo "Evolución y microbiología – El surgimiento de la vida" del Nº 7 de Elementalwatson"la"revista (http://www.elementalwatson.com.ar/revista7-prot.pdf). Otros experimentos simulando la tierra primitiva permitieron sintetizar pequeños péptidos, purinas, ribosa y desoxirribosa. Sin embargo otras macromoléculas fundamentales presentan numerosos inconvenientes.
El primer inconveniente que encontramos
está en el paso de las moléculas a las macromoléculas, se trata de un proceso endergónico y difícil de llevar a cabo en forma abiótica. Bajo condiciones prebióticas no se conocen rutas químicas para la síntesis abiogénica de pirimidinas, citosina y uracilo. A
esto se suma lo dificultoso de sintetizar
Fumarolas negras
nucleósidos y unirlos con fosfato. Y por si esto
El surgimiento del metabolismo
fuera poco los nucleósidos en las condiciones de
la tierra primitiva duran muy poco tiempo, en
respuestas. Definido como se lo conoce hoy en
especial los que tienen citosina ya que se
día no hay metabolismo sin célula, pero tampoco
hidroliza fácilmente. Otro inconveniente aún no
puede existir una célula sin metabolismo. Una
resuelto está dado por la quiralidad de las
cuestión que recuerda la famosa pregunta "¿qué
moléculas. No se ha establecido aún como podría
fue primero, el huevo o la gallina?". Si
surgir y permanecer la quiralidad de las
aceptamos que en un principio se pudieron dar
moléculas en un sistema abiótico.
un conjunto de reacciones químicas, algo así
como un "proto-metabolismo" en estructuras no
Estas primitivas células absorbían moléculas del
celulares y a partir de allí evolucionar al
ambiente (nutrientes) y sintetizaban otras.
metabolismo, la pregunta toma sentido y tiene
Aquellas que podían sintetizar más moléculas y
diversas respuestas. Las hipótesis que responden
de mayor complejidad fueron seleccionadas
a como se llegó a la primer célula, se pueden
favorablemente cuando la materia orgánica
dividir en dos grandes grupos. 1 - Las que
comenzó a disminuir en el agua. Como ya vimos
postulan la aparición temprana de los ácidos
el ácido nucleico que seguramente poseían era
nucleicos (el mundo de ARN) como directores
ARN y era la molécula que portaba la
de todo el metabolismo el cual se daría dentro de
información genética, además de tener una
las ya células. 2 - las que postulan que primero
función catalítica. Se trataba de ARNs
aparecieron las reacciones bioquímicas y las
autorreplicantes.
rutas metabólicas, lo que llevó a la celularidad y
No hay forma de saber como se pasó del ARN
luego a los ácidos nucleicos como forma de
catalítico a las enzimas. Posiblemente las
asegurar las copias en la multiplicación (primero
enzimas surgieron gradualmente y se asociaron
el metabolismo). También hay algunas hipótesis
al ARN para cumplir su función catalítica. Con
que tratando de aprovechar lo mejor de cada
el transcurso del tiempo, evolutivamente fueron
grupo plantean modelos híbridos.
seleccionadas las enzimas, frente al ARN
Las hipótesis del mundo de ARN
catalítico, por ser más rápidas, precisas y
postulan que el ARN podría haberse formado
diversas. Sin embargo no se trata de un cambio
espontáneamente o en el interior de arcillas de
sencillo. El ARN reunía en un único tipo de
modo de que pudiera catalizar su propia
molécula las principales funciones celulares,
replicación. Las primeras membranas se
portaba la información genética, se
pudieron haber formado por fosfolípidos
autorreplicaba y era la maquinaria catalítica. El
presentes en el agua primitiva o por proteinoides
surgimiento de proteínas específicas y no como
(moléculas similares a proteínas que se forman al
resultado de la síntesis prebiótica trajo aparejado
calentarse soluciones con aminoácidos). El ARN
algún mecanismo de traducción primitivo. Un
encerrado en estas estructuras tenía actividad
cambio metabólico y evolutivo fenomenal. La
enzimática (ribozimas), era capaz de
selección natural se encargó del resto y los
autoreplicarse y adquirió la capacidad de
ARNs fueron reemplazados por las enzimas,
almacenar información. A partir de él se fue
como los catalizadores biológicos por excelencia
desarrollando el metabolismo.
para la gran mayoría de las reacciones
La hipótesis de "primero el metabolismo"
bioquímicas. Con el surgimiento de las enzimas
postula el surgimiento de un metabolismo
el metabolismo tuvo un gran salto y comenzó
primitivo, con muy poc
as rutas etabólicas, que
paulatinamente a complejizarse.
proporcionó un ambiente adecuado para el
posterior surgimiento del la replicación del
ARN. Esto pudo darse según la teoría del hierro-
sulfuro modificada u otras como la de los
coacervados de Oparin. Más información sobre esto puede encontrarse en el artículo antes mencionado.
Evolución del metabolismo.
Sea como sea, en algún mo
primeras células. Individuos unicelulares,
procariotas sumamente simples. Posiblemente al
Estructura de la Triosa fosfato isomerasa. La quinta
quedar encerrados ARNs dentro de membranas
enzima involucrada en la glucólisis.
Pero, ¿cómo obtenían la energía para la
biosíntesis de moléculas y macromoléculas?
Y los protones podrían crear un gradiente
Recordemos que los procesos anabólicos son
electroquímico en la membrana plasmática, que
endergónicos. La luz no podía ser una opción, ya
permitiera el funcionamiento de una
que los pigmentos capaces de absorber su
ATPsintetasa primitiva y generar nuevamente
energía y canalizarla a las reacciones químicas,
son extremadamente complejos al igual que las
rutas metabólicas de su síntesis. La atmósfera era
anoxigénica por lo cual, para las reacciones
actibilidad de estos
redox no se disponía de oxígeno libre. La
procesos es el hecho de que la mayoría de las
degradación de materia orgánica, aún en su
arqueas hipertermófilas actuales, pueden reducir
forma más sencilla, la fermentación, requiere de
el azufre elemental utilizando hidrógeno
numerosos pasos catalizados por enzimas. Para
molecular y formar sulfuro de hidrógeno.
entender esto alcanza con ver todos los pasos y
Además, muchas de ellas, pueden producir pirita
enzimas necesarias para la glucólisis. Por lo
si se encuentran en un ambiente con iones
tanto, la hipótesis más plausible es que absorbían
ferrosos (Fe2+). Es importante notar que estas
sustancias químicas del medio (acuoso) y debido
arqueas, sean posiblemente, los seres actuales
a su metabolismo anaeróbico extremadamente
más estrechamente emparentados, con los
sencillo, obtenían energía de reacciones de uno o
primitivos habitantes de la Tierra.
dos pasos (una o dos proteínas). Las reacciones
Sin embargo, el surgimiento de una
quimiolitotróficas sencillas son la opción más
ATPsintetasa, aún mucho más primitiva que las
probable. Dadas las características de la Tierra
actuales, debió de requerir de un considerable
primitiva, una reacción parece ser la mejor
tiempo evolutivo e innumerables combinaciones
candidata. Es la reacción del sulfuro ferroso
erróneas, dada la complejidad de esta enzima.
(abundante en la Tierra primitiva) con sulfuro de hidrógeno, que origina, disulfuro de hierro (II), llamado pirita, e hidrógeno molecular. FeS + H2S FeS2 + H2
Otra posibilidad es el la reacción del carbonato ferroso, también abundante en la Tierra primitiva, con sulfuro de hidrógeno para dar pirita, hidrógeno molecular, agua y dióxido de carbono. FeCO
Modelo tridimensional del ATP
La energía liberada de estas reaccion
suficiente para la formación de ATP u otras
Un paso evolutivo posterior debió ser la
moléculas captadoras de energía (por ejemplo los
adquisición de la pared celular, lo cual les
permitió vivir en ambientes con variaciones
A su vez el hidrógeno molecular podría haberse
osmóticas. Esto trajo aparejado nuevas vías de
separado en protones y electrones mediante una
síntesis de biomoléculas y la necesidad de mayor
hidrogenasa primitiva.
energía y sustratos. Lenta, muy lentamente el
metabolismo se fue haciendo más complejo y
ello requirió de ciertas cuestiones, a saber:
1) de más y nuevas enzimas que catalicen las
Los electrones se utilizarían en la reducción del azufre molecular, en presencia de agua,
reacciones que componían al metabolismo
originándose sulfuro de hidrógeno.
2) de una maquinaria eficiente de almacenaje de
Con el trascurso del tiempo, por
la información y de su adecuada replicación y
mutaciones y selección natural, surgieron
transmisión a la descendencia y
reacciones quimioorganotróficas capaces de
3) de un mayor suministro de sustratos y de una
aprovechar la materia orgánica como fuente de
mayor y mejor forma de obtención de energía.
energía. Asumiendo que las reacciones más
En algún momento surgió el ADN como material
antiguas se encuentran donde se sintetizan las
genético. Seguramente el mayor cambio
moléculas biológicas más esenciales y que se
evolutivo desde el surgimiento de las enzimas.
hayan más ampliamente distribuidas entre los
Se especula que una posibilidad para este cambio
seres vivos, las reacciones pertenecientes a la
pudo ser la necesidad de que la transmisión de la
glucólisis debieron estar entre las más antiguas.
información genética a la descendencia fuera
Sin embargo debieron darse numerosos cambios
más precisa. Las ARN polimerasas, son menos
para llegar a una vía como la glucólisis, dada la
precisas que las ADN polimerasas. Por lo tanto
cantidad de enzimas participantes.
hay un gran valor adaptativo en poseer ADN
Los procesos metabólicos fermentativos
polimerasas y ADN como material genético ya
se pueden clasificar como fermentaciones que
que la replicación se vuelve muchísimo más
producen fosforilación a nivel del sustrato y las
precisa. Con un sistema de replicación más
que no. Las más ampliamente distribuidas son
preciso puede aumentar la complejidad
aquellas que producen fosforilación a nivel del
enzimática y con ello la complejidad metabólica.
sustrato y entre estás, la glucólisis, es la más
Adicionalmente, con el ADN se logra:
común. ¿Pero qué es la fosforilación a nivel del
a) almacenar en forma más estable la
sustrato? Es la formación de ATP durante la
información genética,
catálisis del compuesto orgánico (mediante pasos
b) almacenarla en un mismo lugar (la
enzimáticos particulares), a partir de ADP y el P
macromolécula de ADN) y
previamente unido al compuesto en cuestión.
c) el posterior surgimiento de mecanismos de
Ejemplo de esto es la formación de ATP durante
regulación de la expresión génica, los cuales le
la glucólisis a partir de dos intermediarios
permiten a la célula ahorrar energía y sustratos.
fosfatados, el 1,3 difosfoglicerato y el
El éxito evolutivo de este sistema de tres
fosfoenolpiruvato.
componentes, ADN, ARN y proteínas, queda probado por el hecho de que todas las células actuales los poseen.
Esquemas mostrando los dos pasos donde se produce la
Ribosoma durante la traducción.
fosforilación a nivel de sustrato en la glucólisis
Existe una gran variedad de tipos de
Tuvo que darse una lenta evolución que
fermentaciones y se pueden clasificar por los
incluyera el desarrollo de los tetrapirroles, para
productos formados. Los principales productos
que surgieran las porfirinas, un hito en la
que se obtienen son etanol, ácido láctico, ácido
evolución metabólica. Paralelamente debieron
butírico, ácido propiónico, ácido-mixta, ácido
darse cambios en la membrana plasmática. Con
homoacético, butanol y metano. Sin embargo,
el tiempo surgieron los citocromos y con ellos
hay numerosos compuestos que se pueden
las cadenas de transporte electrónico, capaces de
obtener en fermentaciones bacterianas menos
realizar la fosforilación mediante el transporte de
usuales, lo cual ilustra la gran diversidad
electrones. Finalmente la evolución llevó a la
metabólica que hoy en día encontramos,
respiración anaeróbica, un metabolismo mucho
producto de la evolución.
más complejo y eficiente de obtención de
Las fermentaciones que no producen
energía. Cómo la atmósfera no poseía oxígeno
fosforilación a nivel del sustrato están acopladas
otras moléculas fueron utilizadas como aceptores
a bombas iónicas que producen un gradiente de
de electrones de las cadenas respiratorias. Hoy
Na+ o a carriers del tipo antiporte que generan
en día aún numerosos organismos realizan
un gradiente de H+ a través de la membrana.
respiración anaeróbica, casi todos procariotas.
Este gradiente es aprovechado por una
En la mayoría de los metabolismos de
ATPsintetasa traslocadora de Na+ o una
respiración anaeróbica, se utiliza para respira
ATPsintetasa traslocadora de H+ que forman
(degradar totalmente para obtener energía)
ATP a partir de ADP y Pi. Este proceso presenta
compuestos orgánicos, sin embargo, algunos
una ruta metabólica mucho más sencilla que la
organismos quimiolitotrofos también pueden
glucólisis (con apenas un par de reacciones
realizar este proceso. En la mayoría de los casos,
químicas) pero necesita de proteínas
los aceptores de electrones son compuestos
translocadoras y ATPsintetasas específicas.
inorgánicos, aunque algunos compuestos
Un metabolismo simple también puede
orgánicos también son utilizados. Una gran
requerir de evolución como es el caso de la
diversidad de microorganismos con respiración
sintrofía (nutrición mutua). En este caso, se
anaeróbica, se estima, fue reemplazando a los
acoplan íntimamente dos reacciones metabólicas,
que poseían metabolismo fermentativo debido a
de individuos de distintas especies para dar una
la eficiencia que poseían en la obtención de
ruta metabólica en común. Un caso particular de
energía. Es decir, fueron seleccionados
coevolución en procariotas que genera un
naturalmente por ser comparativamente más
metabolismo más complejo entre especies.
Esquema del grupo hemo, una porfirina
Esquema mostrando una posible evolución de los mecanismos
metabólicos generadores de energía en procariotas
El surgimiento de porfirinas y su
posterior evolución habría permitido el desarrollo de tetrapirroles con magnesio sensibles a la luz, es decir, la aparición de las bacterioclorofilas. Con ello se desarrolló evolutivamente el metabolismo de la fotosíntesis. Este suceso evolutivo es sin duda uno de los mayores hitos evolutivos y permitió aprovechar una nueva e inagotable fuente de energía, la luz. Los microorganismos rápidamente se diversificaron, produciendo seguramente una gran explosión de vida.
Estos individuos fototróficos eran
anoxigénicos y sólo utilizaban la fotosíntesis para sintetizar ATP. Como fuente de poder
Esquema de la etapa fotoquímica, que se produce en los
reductor debieron utilizar compuestos reducidos
presentes en el ambiente, como el H2S
(liberándose S0). Poseían un sólo tipo de
Posteriormente surgió el segundo
fotosistema. En la actualidad encontramos
fotosistema y la posibilidad de utilizar H2O
organismos parecidos en algunas bacterias
como dador de electrones, otro hito en la
verdes o rojas del azufre. Al no poder utilizar el
evolución metabólica. Desde el origen de los
agua como fuente de electrones este tipo de
primeros seres vivos, fueron necesarios casi
fotosíntesis no aportó oxígeno al ambiente.
1000 m.a. de mutaciones aleatorias y selección
natural para llegar a ellas. Células fotosintéticas
que desprendían O2 como desecho. A partir de
entonces y con la disponibilidad de electrones
(obtenidos del agua) la ventaja competitiva de
estas células fue abrumadora y con el tiempo se
extendieron por el mundo.
Los primeros organismos de este tipo,
fueron procariotas parecidos a las actuales
cianobacterias. Estos organismos poseen
clorofila b, en lugar de bacterioclorofila, lo cual
implica necesarios cambios metabólicos en la
síntesis de estos compuestos.
Con ellas lentamente la atmosfera del
planeta fue cambiando acumulándose oxigeno y
paulatinamente dejó de ser reductora. La
presencia de O2 disponible que actúe como
aceptor de electrones permite el surgimiento de
la respiración aeróbica, proceso metabólico
mucho más efectivo para obtener energía que la
respiración anaeróbica o la fermentación y con
un aceptor de electrones mucho más abundante y
accesible que otros. Con más energía disponible,
pudieron desarrollarse mayores densidades de
Estructura de las clorofilas a, b y d.
población, aumentando las posibilidades de
evolución de nuevos organismos y de nuevos
esquemas metabólicos.
La oxigenación de la atmósfera fue uno
El registro fósil muestra que conforme se
de los cambios más importantes para la vida,
oxigenaba la atmósfera Terrestre se produjo una
siendo un gran factor de selección. Pero si bien
explosión evolutiva que finalmente llevó a la
el O2 posee la capacidad de aceptar electrones en
aparición de los eucariotas.
la respiración celular, también es un fuerte
Por otra parte, el O2 atmosférico dio
oxidante de moléculas orgánicas, lo que requirió
origen a la capa de ozono que protege a los seres
la evolución de nuevas vías metabólicas que
de la radiación ultravioleta, lo que luego permitió
protegieran a los individuos del O2 y otras
que se pasara del agua a la tierra. La evolución
moléculas oxidantes como por ejemplo el O. y
continuaba y el ambiente seleccionaba a los
el H2O2. Surgen las moléculas antioxidantes.
mejores adaptados.
) Aquellos que no
poseían estas adaptaciones metabólicas
perecieron o subsistieron en ambientes anóxicos.
(1) Madigan M.T., Martinko J.M. y Parker J.
Brock Biología de los Microorganismos (Octava
edición revisada). Ed. Prentice Hall Iberia. 1999.
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CIENCIA Y GÉNERO
En esta sección, te contaremos, número a número, pequeñas historias de las grandes de la ciencia
REBECA GERSCHMAN (1903-1986)
GERTY THERESA CORI (1896-1957)
Discípula del doctor Bernardo Houssay, la
Esta bioquímica checo-americana fue la
fisióloga y bióloga Rebeca Gerschman fue una
tercera mujer en el mundo, y primera en EE.UU.,
de las personalidades científicas argentinas que
en ganar un Premio Nobel en Ciencias y la
alcanzó mayor prestigio en el campo de la
primera a nivel mundial en recibir el Premio
fisiología humana. Farmacéutica y bioquímica
Nobel de Fisiología o Medicina. Nacida en
graduada en la UBA, ingresó al Instituto de
Praga, se casó y se mudó a los EE.UU. en 1922,
Houssay en la década del 30. Su tesis doctoral de
donde continuó la investigación médica junto a
1939 sobre el potasio plasmático, que daría lugar
su marido. Juntos recibieron el Premio Nobel en
al método Gerschman-Marenzi, constituyó en su
1947 (compartido con el fisiólogo argentino
momento una técnica de vanguardia para el
Bernardo Houssay), otorgado por descubrir el
estudio de las variaciones de concentración de
mecanismo por el cual el glucógeno (un derivado
potasio sanguíneo en distintas condiciones
de la glucosa) se convierte en ácido láctico en el
fisiopatológicas. Su trabajo en el estudio de los
tejido muscular y luego es resintetizado en el
radicales libres del oxígeno fue reconocido a
cuerpo y almacenado como fuente de energía
nivel internacional, tanto que fue considerada
(ciclo de Cori). Gerty permaneció activa en su
por la comunidad científica como una firme
laboratorio de investigación hasta el final. Entre
candidata al Premio Nobel de Fisiología y
los múltiples premios y honores recibidos, el
Medicina a inicios de la década de 1980, que no
cráter Cori en la Luna lleva su nombre.
pudo concretarse debido a la enfermedad que
finalmente causaría su fallecimiento en 1986.
ALIMENTOS, MICROORGANISMOS
Y FERMENTACIÓN
María del Carmen Banús
(Lic. en Ciencias Biológicas, coordinadora de Cátedra,
docente de Biología del CBC y artista plástica)
Tan antiguos como la vida misma, los procesos fermentativos son mucho mas frecuentes de lo que creemos. Pero quizás te
sorprendas al leer esta nota, que productos tan exquisitos como el chocolate, estimulantes como el café, o básicos y
cotidianos como el pan, dependen de procesos fermentativos, en los que están presentes diversos tipos de microorganismos.
¿Será que la fermentación es un proceso barato? ¿O será que es beneficioso para nuestro organismo? Durante milenios,
los humanos han disfrutado de sabores y nutrición distintivos, resultantes del poder transformador de bacterias y hongos
Los alimentos fermentados forman parte de la herencia cultural de sociedades de todo el mundo. Permitieron conservar
alimentos sin refrigeración y, ahora, reciben un tardío reconocimiento gastronómico y médico. Enterate de que se trata
La fermentación es un proceso catabólico
protagonistas para la más nueva de las
de oxidación incompleta, que no requiere O2,
ciencias", por Juan Burgos, nos contaban las
siendo el producto final un compuesto orgánico.
fermentaciones correspondientes al pan, quesos y
Estos productos finales son los que caracterizan
bebidas alcohólicas.
los diversos tipos de fermentaciones. Se
Nos detendremos entonces, solo en algunos
consideran fermentados todos los productos
ejemplos no tan conocidos.
transformados exclusivamente con
microorganismos, sin procedimientos artificiales.
Salsa de soja
Cuando la fermentación tiene lugar, los azúcares
En la China antigua, apreciaban la soja, porque
y carbohidratos de un alimento se convierten en
como las leguminosas, tiene un efecto
alcoholes y dióxido de carbono (vino, cerveza,
fertilizante del suelo (fija el nitrógeno). Recién
pan, vinagre, etc.), o ácidos orgánicos (queso,
durante la dinastía Chou (1134-246 A.C), con el
dominio de la técnica de fermentación, comenzó
Distintos hongos, incluyendo levaduras, y
a consumirse el poroto en forma de fermentados
bacterias, o una combinación de ambos
como el natto, tempeh, miso y salsa de soja.
organismos, se ocupan de esta transformación y
otorgan a los alimentos fermentados un sabor y
propiedades nutricionales distintivos, además de prolongar su conservación. Vino, cerveza, café, sidra, chocolate, quesos, pan, yogohurt, kombucha, vinagre, chukrut, salsa de soja, miso, y podríamos seguir agregando ejemplos, todos alimentos consumidos en los 5 continentes, se basan en diferentes procesos fermentativos. De algunos de ellos ya hablamos, por ejemplo, en el nº 7 de nuestra revista
República Popular de China.
, "¿Preparamos cerveza?", por Tamara
Producción tradicional de la salsa de soja:
Abramoff y también en ese número "Los
fermentación de mosto
microorganismos en la biotecnología: viejos
La salsa de soja es líquida, de color marrón
oscuro, aroma agradable y salada. En la
El vinagre (vino agrio) se origina por la
elaboración tradicional, correspondiente al
fermentación acética del alcohol, por acción de
Japón, su sabor particular proviene de la
bacterias como Mycoderma aceti. Contiene una
fermentación natural del poroto de soja,
concentración que va de 3 % al 5 % de ácido
utilizando un medio fermentativo mezcla de trigo
acético en agua.
tostado partido y sal. Tradicionalmente, la fermentación de la salsa se iniciaba en el mes de abril y demoraba todo un año, empleándose semillas de soja con levaduras y hongos, como el Aspergillus oryzae o Aspergillus sojae y también podían agregarse champiñones secos.
ácido acético
Lógicamente, para permitir el desarrollo de los
hongos, es necesario que el proceso se desarrolle
Algunos vinagres naturales también contienen
en calor, humedad y oscuridad. Posteriormente
pequeñas cantidades de ácido tartárico u ácido
se diseño en Europa, una variante utilizando
granos de arroz, lo que libera a la salsa de su
Su origen está relacionado al comienzo de la
contenido en gluten y resulta apta para el
elaboración de bebidas alcohólicas, pues el
consumo de los celíacos. Actualmente se
vinagre procedía de los toneles en los que el vino
realizan muchas salsas donde se emplean
se agriaba o se "picaba", es decir, aumentaba su
procesos químicos, agregado de azúcar,
acidez más allá de lo deseable. Y si bien su uso
colorantes, etc., alterando la calidad y sabor del
se registra en antiquísimos libros de recetas de
producto final. Generalmente suelen ser muy
cocina, no fue hasta 1864, que se pudo explicar
saladas, no implican ningún proceso
el fenómeno que lo producía. El vinagre
fermentativo y se obtienen mediante
proviene de la actividad de las bacterias
hidrólisis química partiendo de harina de soja
Mycoderma aceti. Las acetobacterias o bacterias
desgrasada, colorante de caramelo, jarabe de
del ácido acético
comprenden un grupo de
maíz u otros endulzantes y extracto de malta.
bacilos gran negativos, aeróbicos y móviles, que realizan una oxidación incompleta del alcohol, produciendo una acumulación de ácidos orgánicos como productos finales. Una propiedad de este tipo de microorganismos es su alta tolerancia a la acidez, la mayoría de las cepas pueden crecer a pH inferiores a 5. Las bacterias se disponen formando una "piel superficial", que toma el oxigeno de la superficie y transforma el alcohol en ácido acético. El proceso final del vinagre es la maduración, que suele producirse en toneles de madera. Tras el proceso de maduración se filtra, se clarifica y se pasteuriza
para su embotellamiento y
comercialización. El aceto balsámico es un tipo de vinagre de
origen italiano. Dentro de sus características se
Salsa de soja koji que consiste en soja
encuentran las de poseer un sabor fuerte, de
y trigo cultivadas con Aspergillus sojae
color oscuro y aroma ligeramente dulce. Se
madura durante al menos doce años en toneles de
diferentes maderas.
En uno de los procesos de post cosecha las
Si bien el consumo de café no implica el
cerezas comúnmente se exponen al sol durante
consumo de una bebida fermentada, no es menos
varios días hasta alcanzar cierto grado de
cierto que para la obtención del grano, es
humedad en rangos variables. Uno de los efectos
necesario un proceso de fermentación. Pocas
que tiene este método es la impregnación de la
bebidas en el mundo han llegado a ser tan
semilla con los azúcares y otros compuestos
populares y altamente apreciadas como una taza
presentes en el mucílago del café, lo que
de café bien preparada. Los especialistas
conduce a la generación en la bebida final de
coinciden en que esta bebida está en capacidad
sabores característicos del café.
de ofrecer un sabor y experiencias complejas que
proceso incluye el despulpado, la
van más allá de ser una simple bebida
fermentación, el lavado y el secado del grano. En
estimulante o que satisface la sed. Su exquisito
el despulpado a las cerezas se les retira la pulpa
aroma y sabor ofrecen una variada gama de
rápidamente después de la recolección.
sensaciones que reconfortan el estado físico y
Posteriormente se retira el mucílago
espiritual de quienes lo consumen.
(mesocarpio) por medio de la fermentación del grano en tanques de fermentación o por medios
La historia comienza luego de la cosecha,
mecánicos. La fermentación puede durar de 12 a
cuando se recolectan las cerezas de café.
18 horas, dependiendo de: la temperatura del
La cereza de café madura es un fruto de color
lugar, la altura de la masa de café en el tanque de
rojo. Cada cereza tiene una piel exterior
fermentación, el uso de agua, el grado de
(exocarpio) que envuelve una pulpa dulce
madurez del café y la cantidad de mucílago en el
(mesocarpio). Debajo de la pulpa están los
granos recubiertos por una delicada membrana
El tiempo de fermentación es un factor definitivo
translucida y estas membranas envuelven las dos
en la calidad del café, luego del cual debe
semillas (endosperma) de café. Las semillas de
iniciarse el proceso de lavado final del grano. Si
café, son las que se tuestan para la elaboración
el café se sobrefermenta, se mancha, pierde peso,
se avinagra el grano y se afecta su calidad.
Con el lavado, se elimina totalmente el mucílago
del grano. De esta forma, al separar rápidamente
la pulpa y el mucílago del grano de café, y
lavarlo, se evita la aparición posterior de sabores
defectuosos.
Este proceso constituye un trabajo arduo y
artesanal que está íntimamente ligado a la
tradición cafetera colombiana.
Chocolate
Quizás uno de los procesos fermentativos que
mas nos entusiasmen es el que tiene que ver con
la elaboración del chocolate. El cacao crudo,
semillas del árbol
Granos de café
Theobroma cacao, tiene un
sabor astringente desagradable, de manera que
Las prácticas de post cosecha, son procesos que
debe ser tratado mediante un proceso en el que
se utilizan para separar mesocarpio de
los microorganismos, a través de diversas
endocarpio. El tiempo que duren estas prácticas
fermentaciones, modifiquen sus componentes.
y el efecto que pueden generar los diferentes
No hay sabor a chocolate en los granos sin
compuestos presentes en la pulpa y mucílago del
fermentar. Posteriormente los granos son secados
café en la semilla, tiene influencia en la calidad
y rostizados, para que interaccionen las
final de la bebida.
moléculas formadas durante la fermentación y se
desarrollen las características sensoriales del
dominan Saccaromyces cerevisiae y Pichia
membranaefaciens, que se encuentra al final de
la fermentación. Las levaduras llevan a cabo el proceso de fermentación, transformando
sencillos del mucílago o pulpa en etanol, degradando la pectina, lo que modifica la textura del grano y elimina el ácido cítrico, lo que trae como consecuencia una disminución de la acidez. Por otro lado, el consorcio de levaduras consume el oxígeno, creando un ambiente anaerobio que favorece el desarrollo de bacterias lácticas. Estas, cobran importancia en la segunda fase de la fermentación, donde fermentan los carbohidratos residuales y continúan el consumo del ácido cítrico. Se han aislado sobre todo bacterias del tipo Lactobacillus (Lb. collonides,
Lb. fermentum, Lb. mali y Lb. plantarum),
Flor de Cacao.
aunque también se han identificado bacterias
Acuarela de M. del Carmen Banús
Leuconostoc pseudomesenteroides,
Los microorganismos llevan a cabo la
Leuconostoc pseudoficulneum, y Pediococcus
fermentación en la pulpa, que contiene
acidilactici.
carbohidratos (glucosa, fructosa, sacarosa) y un
Las levaduras contienen enzimas del tipo
valor de pH entre 3.3 y 4.0, debido a la presencia
"pectinolítico", lo que les permite hidrolizar las
de ácido cítrico. La pulpa contiene pectina y
pectinas, ocasionando una disminución de la
otros polisacáridos, que además dificultan la
viscosidad de la pulpa de mucílago y
difusión del aire.
favoreciendo la entrada de aire. Con este
El proceso de fermentación del cacao es natural,
ambiente aerobio y menos ácido, debido al
ya que no se añaden intencionalmente los
consumo de ácido cítrico, se favorece el
microorganismos a los granos. Se contaminan
desarrollo de bacterias acéticas, entrando así en
con microorganismos provenientes de todas las
la tercera fase de fermentación. Las bacterias
superficies con las que entran en contacto: los
acéticas llevan a cabo la transformación del
utensilios y las manos de las personas que
etanol (producido por las levaduras) en ácido
manipulan el cacao. Sin embargo, son numerosos
acético, tal como ocurre en la industria
los microorganismos que intervienen, por lo que
productora de vinagre. La transformación de
se suele hablar de diferentes fases fermentativas
etanol en ácido acético es una reacción
exotérmica que termina matando el embrión.
Las más importantes bacterias acéticas que se
En la primera fase, la pulpa rica en carbohidratos
han aislado de la fermentación del cacao,
y con un pH bajo, favorece el desarrollo de
son: Gluconobacter oxydans, Acetobacter aceti y
levaduras. Aparecen 5 ó 6 especies que
Acetobacter pasteurianus.
finalmente le dejan lugar a Hanseniaspora
En la cuarta y última fase de la fermentación, la
guilliermondii, que es la levadura predominante
temperatura alta favorece el desarrollo de
durante las primeras 24 horas. bacterias del género Bacillus, conocido por la Hanseniaspora sólo se encuentra ocasionalmente
producción de numerosas enzimas, que catalizan
en las fases posteriores, aunque los
reacciones cuyos productos dan al cacao sabores
microorganismos pueden variar según las
y olores desagradables, pero podrían contribuir
diversas técnicas que se utilicen para la
en el sabor con la producción de ácidos
fermentación. A las 36-38 horas orgánicos y saborizantes, como 2,3-butanodiol.
fermentados desde los inicios del neolítico,
aumentando su presencia en la Edad del Bronce
(3000 a.C.), con el germen de dietas distintivas,
como la japonesa, coreana o las variedades
mediterráneas.
Pueden pensarse las fermentaciones como una
estrategia importante para la conservación: La
fermentación es una de las biotecnologías
aplicadas más antiguas, se ha utilizado para
conservar alimentos durante más de seis mil
años. Es una técnica de conservación de
alimentos barata y fácil, y muy adecuada donde
otros métodos son inaccesibles o no existen,
como las conservas y la congelación.
Otro "argumento" importante, es que gracias a
las diferentes fermentaciones logramos sabores,
texturas y aromas interesantes en los alimentos
que vamos a consumir (como lo vimos
claramente en la elaboración del chocolate)
Apariencia externa de los granos antes,
La fermentación mejora el contenido nutritivo
durante y después de la fermentación
de los alimentos por la biosíntesis de las
vitaminas, los aminoácidos esenciales y las
Resumiendo entonces, cuatro fermentaciones
proteínas, al volver más digeribles las proteínas y
diferentes se llevan a cabo para poder disfrutar
las fibras, proporcionar más micronutrientes y
del sabor exquisito del chocolate: fermentación
degradar los factores antinutritivos. Los métodos
alcohólica, acética, láctica y butírica, variando
de fermentación mejoran la inocuidad de los
en cada una de ellas el sustrato, los
alimentos al reducir los compuestos tóxicos
microorganismos que la producen, la
como las aflatoxinas y los cianógenos, y producir
temperatura y el tenor de oxígeno; como notarás,
factores antimicrobianos como ácido láctico,
todas características importantes para la
dióxido de carbono, agua oxigenada y etanol,
regulación de la actividad enzimática.
que facilitan la inhibición o eliminación de los
patógenos de los alimentos.
Concluyendo
Además de todo esto, los alimentos
Distintos argumentos nos llevan a pensar la
fermentados son la mejor fuente de
importancia de las fermentaciones en los
probióticos: al introducir bacterias beneficiosas
alimentos que consumimos, pero es cierto que
en nuestros cuerpos estamos restaurando el
son tan antiguas como el hombre.
equilibrio de nuestra flora intestinal
Los humanos en el mundo entero han
fermentado su comida desde tiempos ancestrales.
Indicios de viticultura y bebidas fermentadas se
encontraron en Babilonia alrededor de 5000 AC,
en Egipto alrededor de 3150 AC, en el México prehispánico alrededor de 2000 AC y en Sudan alrededor de 1500 AC. También existe evidencia de que se producía pan con levadura en el antiguo Egipto tan temprano como 1500 AC y que se fermentaba leche en Babilonia 3000 AC. Existen evidencias antropológicas sobre dietas con un papel primordial de productos
27 DE JUNIO: DIA NACIONAL DEL BIÓLOGO
Elementalwatson "la" revista
Y …. un poquitito de autorreferencia, nunca viene mal
Revista cuatrimestral de divulgación
Año 4, número 11
Universidad de Buenos Aires
Ciclo Básico Común (CBC) Departamento de Biología
Cátedra F. Surribas - Banús
PB. Pabellón III, Ciudad Universitaria
Avda. Intendente Cantilo s/n CABA, Argentina
María del Carmen Banús Carlos E. Bertrán
FELICIDADES A TODOS NUESTROS COLEGAS!!!
Editor Director:
María del Carmen Banús
En 1812 se produjo lo que se considera el primer acto oficial
Escriben en este número:
Alejandro Ayala
vinculado a esta profesión en el país: la Circular cursada por el
María del Carmen Banús
Primer Triunvirato, por inspiración de Rivadavia, invitando a los
comandantes del interior a participar en el acopio de materiales para
Edgardo Hernández Adrián Fernández
dar principio al establecimiento en la Capital de un Museo de
Historia Natural.
Sin embargo, el proceso de creación estuvo detenido hasta 1823,
Diseño:
cuando el mismo Rivadavia, en ese momento Ministro de Gobierno,
María del Carmen Banús
reactiva la idea ordenando adoptar las medidas, ".que conduzcan a
acelerar el establecimiento del Museo del País, especialmente en
todos los ramos de la historia natural".
Posteriormente, Rivadavia durante su presidencia lo consolida,
……………….
54 011 4789-6000 interno 6067
dándole existencia real al nombrar en 1826 a Carlos Ferraris como
primer Encargado del Museo, el cual es instalado en una de las
Todos los derechos reservados;
celdas altas del Convento de Santo Domingo.
reproducción parcial o total con permiso previo del Editor y cita de
Desde sus inicios esta institución ha sido dirigida por renombrados
científicos, entre ellos Germán Burmeister, Florentino Ameghino, y
Registro de la propiedad intelectual
Angel Gallardo. Con el transcurso del tiempo se transformó en el
Nº 841211
que ahora es el Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino
Rivadavia", ubicado en el parque Centenario de la Capital
ISSN 1853-032X
………………………
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"Elixir de dulzura" Acuarela sobre papel, año 2013
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María del Carmen Banús
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Endometriosis Screening & Education Kit Empowering Materials for Understanding and Living Well in Spite of Endometriosis Developed in Collaboration With The United States Department of Health & Human Services Office on Women's Health Updated Edition 2012 Endometriosis Self-Test: Do You Have Endometriosis?
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