sábado, 29 de diciembre de 2012

LA CHICHA DE MI TIERRA

La fermentación es un proceso conocido desde los inicios de la civilización y es producida por unas proteínas (enzimas) que transforman el almidón de las plantas en alcohol y otros productos. En muchos lugares existen diversas bebidas fermentadas que se producen con materias primas y condiciones tales que originan una bebida típica del lugar.

La “chicha de maíz”, parece no tener origen definido, pero algunos atribuyen su origen a la costa del Perú prehispánico. Es interesante notar que esta bebida piurana (de Piura, norte del Perú) se prepara con una sola variedad de maíz y la técnica de preparación es un conocimiento que se trasmite de generación en generación. Esta bebida también es utilizada como un importante ingrediente en la elaboración de varios platos típicos de la región.

Para preparar la chicha se prefiere el “maíz de jora”, quizás por su composición química, principalmente: carbohidratos, proteínas, lípidos y minerales. El carbohidrato más abundante del maíz es el almidón que está constituido por amilosa y amilopectina. El contenido de amilosa define el tipo de maíz. Así, si el contenido de ésta es elevado (mayor que 60%) presenta elevado potencial para producir azúcares reductores y lograr fácilmente un proceso fermentativo; en cambio, si el contenido de amilosa es bajo (menor al 6%) será un maíz ceroso o waxy que no es apropiado para la fermentación. 


Entre las proteínas sobresale su alto contenido de prolinas (zeinas) y de glutelinas (zeanina) y su baja concentración de lisina (aminoácido presente en muy baja concentración en el maíz) lo que no sólo limita su valor nutritivo sino limita la síntesis de otras proteínas (como las enzimas amilolíticas) que son fundamentales en los procesos fermentativos. Los aceites de los cereales se encuentran en el germen y tiene un alto tenor de ácido linoleico (> 50 % del total de ácidos grasos), que es esencial en la nutrición humana.

La elaboración de la chicha de maíz empieza con el “remojo” de los granos para promover la solubilización de las enzimas y síntesis principalmente de enzimas amilolíticas. Con el aumento de la humedad y la temperatura (unos 35ºC en ambiente cerrado), rápidamente aumenta la tasa respiratoria del grano (pre-germinación) y es necesario inhibir las reacciones enzimáticas y disminuir el tenor de humedad a través del soleado.

La siguiente operación es la molienda, que reduce el tamaño de las partículas y aumenta la superficie específica, variable muy importante que no se toma en cuenta en el proceso artesanal. El producto de la molienda es la “harina de maíz de jora”. La fermentación es la forma más simple del metabolismo de carbohidratos y tiene por objeto generar energía a partir de compuestos orgánicos, siendo el producto final una mezcla de compuestos (alcoholes, ácidos, aldehídos, cetonas, etc.) en diferentes estados de oxidación. La fermentación es precedida por la cocción de la masa resultante de mezclar el agua y la harina, sin considerar la proporción de éstos -importante variable del proceso- a la temperatura de ebullición, por unas 12 a 15 horas (establecido por conocimiento generacional). En esta operación, se inactivan las enzimas (amilolíticas, proteolíticas y lipolíticas), los aminoácidos y azúcares reaccionan (reacción de Maillard) produciendo compuestos de Amadori, los ácidos grasos forman hidroperóxidos y probablemente se solubilizan algunos metales del recipiente.

Luego viene el “muqueado” consistente en el mascado de la masa cocida (afrecho) a una temperatura “tibia” (corporal) por un minuto, tiempo suficiente para impregnarlo de ptialina (enzima amilolítica de la saliva) y se coloca en las tinajas de barro (recipientes de cuello estrecho, generalmente de fondo cónico). El proceso continúa con un “reposo obligatorio” por 6 a 12 horas, periodo en el cual ocurre la primera fermentación. El final de esta etapa se determina por la prueba sensorial del “ácido” característico (detección del gusto y sabor), realizada por “expertos” (entrenados por generaciones). Hoy en día, el análisis sensorial y el análisis instrumental permiten analizar la calidad y cantidad de los componentes característicos del sabor y establecer los límites de cada uno.

Después del reposo, sigue el “recocido” por unas 10 a 12 horas. En este nuevo tratamiento térmico se inactivan las enzimas y detienen las reacciones químicas de la primera fermentación. Luego se separan las partículas sólidas del sobrenadante por filtración (“taqueado”) separando los sustratos insolubles. El sobrenadante (chicha verde) es vertido a los cántaros (recipientes de cuello más estrecho que las tinajas), operación que se repite varias veces para el “desfogue” o aereación de la chicha, porque el oxígeno es necesario para la liberación de CO2. Esta etapa final del proceso determina la calidad de la bebida y establece la marca del fabricante (la chichera).

Quiero dejar constancia de mi reconocimiento y gratitud a la señora Lupe Camino, autora del libro citado en la bibliografía.

BIBLIOGRAFÍA
CAMINO, Lupe. Chicha de maíz: Bebida y vida del pueblo de Catacaos. CIPCA – Piura, PERÜ. 1987.

DR. WÁLTER AUGUSTO RUIZ <dqmwar@furg.br>
Departamento de Química. Universidad Federal do Rio Grande. BRASIL.

sábado, 15 de diciembre de 2012

QUINUA: EL GRANO DE ORO DE LOS INCAS

En diciembre del 2011, la Asamblea General de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) declaró el año 2013 como el “Año Internacional de la Quinua” (AIQ) en reconocimiento a los pueblos andinos que han mantenido, controlado, protegido y preservado la quinua como alimento para generaciones presentes y futuras gracias a sus conocimientos tradicionales y prácticas de vida en armonía con la madre tierra y la naturaleza. La Asamblea tomó en cuenta también las excepcionales cualidades nutricionales de la quinua, su adaptabilidad a diferentes pisos agroecológicos y su contribución potencial en la lucha contra el hambre y la desnutrición.

La quinua (Chenopodium quinoa, familia Amarantaceae) fue domesticada y cultivada desde hace más de 5800 años en los Andes de Perú, Bolivia, Ecuador y Chile. Se dice que es un seudo-cereal porque no pertenece a la familia de las Gramíneas como la mayoría de cereales “tradicionales”. Desde épocas precolombinas, sus granos son un valioso alimento de los nativos de la región, siendo conocidos como el “Cereal madre” o “El grano de oro de los Incas”. Cada año, en una ceremonia especial, el Inca plantaba las primeras semillas de la temporada y los sacerdotes llevaban vasijas de oro llenas de granos de quinua que las ofrecían al Inti, el Dios Sol.


Los mayores productores de quinua son Bolivia, Perú y los Estados Unidos, pero su cultivo se está expandiendo a otros continentes y actualmente es cultivado en varios países de Europa y Asia. Es reconocida por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como “Alimento del Futuro”.

Existen unas tres mil variedades o ecotipos que se cultivan desde el nivel del mar hasta los 4000 msnm. La planta puede alcanzar hasta 2 metros de altura, sus hojas son de diversas formas y colores (verde, rojo o morado) y los granos o semillas miden hasta 2,5 mm. Su gran valor nutricional se debe a que contiene más proteínas y de mejor calidad que otros vegetales, su aceite es de buena calidad, contiene fibras, minerales, vitaminas y al no contener gluten es bien soportado por los celíacos. Es considerado el mejor alimento vegetal.

Muchas de las especies superiores no pueden sintetizar todos los aminoácidos que necesita. Así, de los 20 aminoácidos que forman las proteínas del humano, 12 pueden ser sintetizados por éste (adulto), pero los otros 8 los debe obtener de sus alimentos porque no los puede sintetizar y son llamados “aminoácidos esenciales”. Las proteínas de origen animal generalmente contienen todos los aminoácidos esenciales para el hombre y en proporciones adecuadas. Las proteínas vegetales suelen carecer de algunos aminoácidos esenciales o su cantidad es insuficiente y son los “aminoácidos limitantes”. Así, la lisina y el triptófano son los aminoácidos limitantes del maíz, la lisina lo es del trigo, la metionina y el triptófano lo son de las leguminosas, etc.

Las proteínas de la quinua son completas o adecuadas, tienen todos los aminoácidos esenciales en una cantidad balanceada, similar a la proteína de la leche (caseína). Además, contiene 345,9 mg/100g de histidina (más del triple que el trigo) y 1037,8 mg/100g de arginina y estos aminoácidos son esenciales para los niños, pero los adultos pueden sintetizarlos.

CONTENIDO DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES DE LA QUINUA
Aminoácido
esencial
Contenido (mg/100g)
Aminoácido
Esencial
Contenido (mg/100g)
Lisina
717,5
Treonina
435,6
Leucina
781,6
Fenilalanina
474,1
Isoleucina
435,6
Triptofano
140,9
Valina
538,1
Metionina
397,2

Su contenido de aceite es relativamente alto (6%) y tiene un elevado porcentaje de de ácidos grasos omega 6 (ácido linoleico) (50,2 %) y omega 9 (ácido oleico) (26 %), es similar al aceite de germen de maíz. Tiene alto contenido de vitaminas y minerales, especialmente calcio (94 mg/100 g), magnesio (270 mg/100 g), hierro (16,8 mg/100 g), y fósforo (140 mg/100 g).

En la cubierta o pericarpio de sus granos se hallan unas saponinas derivadas de un triterpenoide (el ác. oleanólico) que le confieren al grano un sabor amargo y los protege del ataque de insectos. Para su uso como alimento y para exportación, las semillas son sometidas a prolongados lavados con agua o a una abrasión mecánica, para eliminar la saponina o remover el pericarpio (escarificación).

BIBLIOGRAFÍA
Food Reviews International. Vol. 19, Nº 1-2, pág. 179-189. 2003

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





sábado, 1 de diciembre de 2012

CÉLULAS MADRE: LA PROMESA TERAPÉUTICA


Como resultado de la fecundación del óvulo por el espermatozoide se forma el huevo o cigote, una célula que se divide sucesivamente en dos, cuatro, ocho, dieciséis, etc. células similares que constituirán el embrión, células indiferenciadas que por este motivo se denominan células madre embrionarias (o células troncales, en inglés stem cells). Estas células comienzan a diferenciarse y formar células y tejidos especializados: células cardiacas, hepáticas, renales, epiteliales, óseas, neuronas, etc. que van dando forma al embrión y constituyendo el feto.

Las células madre tienen la capacidad de dar lugar a todas las células diferenciadas o especializadas de un ser vivo y tienen diferente potencial de diferenciación: unas pueden originar toda clase de tejidos, pudiendo formar un organismo completo ("totipotenciales"), otras pueden general la mayoría de tejidos, pero no pueden formar un organismo completo ("pluripotenciales"), otras sólo pueden formar un limitado tipo de células ("multipotenciales"), y otras sólo forman un tipo particular de células ("unipotenciales o unipotentes"). Las células madre más conocidas y empleadas en medicina desde hace tiempo son las extraídas del cordón umbilical y de la médula ósea.

A partir de las células madre embrionarias se ha podido, en el laboratorio (pruebas in vitro), obtener células diferenciadas de prácticamente todos los tipos, utilizando factores específicos para cada uno de ellos, lo que permite su utilización en donde se los requiera como células de reemplazo en un campo muy amplio de la Medicina regenerativa, de allí su denominación de “la promesa terapéutica”.


Esta capacidad creativa de las células madre embrionarias originó, sin embargo, un serio problema ético como es quitar la vida a un embrión para restaurar la salud de otra persona. El gobierno de Estados Unidos suprimió totalmente la financiación a estas investigaciones

Hasta hace poco se creía que sólo era posible el cambio de células madre o inmaduras a células diferenciadas o maduras. John Gurdon (británico) y Shinya Yamanaka (japonés) desarrollaron muy importantes trabajos que les permitieron obtener células madre pluripotentes capaces de reproducir todo tipo de tejidos a partir de células adultas, en un proceso inverso al de la fertilización y desarrollo embrional, experiencias publicadas el 2006, que les valieron para obtener el Premio Nobel en Medicina o Fisiología 2012.

En la Universidad Científica del Sur, UCSUR, se están realizando trabajos sobre estos recientes descubrimientos destacando fundamentalmente los esfuerzos del equipo investigador para la identificación y cuantificación de las células madre. En trabajos experimentales in vitro realizados en el Laboratorio de Cultivo Celular se ha logrado obtener a partir de células indiferencias (células madre) tejidos diferenciados diversos, tejido adiposo, tejido óseo y neuronas confirmando de esta manera la versatilidad que las caracteriza.

El Dr. Amiel manifestó que ellos, en su Laboratorio también habían identificado ya factores de transcripción OCT4 y NF- kB que son indicadores de pluripotencia y oncogenicidad respectivamente, investigaciones que aparecieron publicadas en la Revista Científica Vol. 9, Nº 1 del periodo    enero-abril de este año 2012.
La mayor presencia de OCT4 y NF-KB se observó en animales de menor edad, con diagnóstico histológico de carcinoma, que ratifican la presencia de células pluripotentes y probablemente con participación en la tumorigénesis.
Otra tarea importante ha sido la búsqueda de sustancias estimulantes del crecimiento de las células madre porque permitirá obtener una mayor  cantidad de la misma, suficiente para lograr éxito en sus diversas  aplicaciones en medicina regenerativa, es decir utilizar nuevas células para sustituir en cantidad óptima aquellas otras que deben reemplazarse por haber sido destruidas, alteradas, mutadas o simplemente estar ausentes.

BIBLIOGRAFÍA

Dr. JOSÉ AMIEL PÉREZ <josamiel@terra.com.pe>
Vicerrector de Investigación. U. Científica del Sur. PERÚ.-

miércoles, 14 de noviembre de 2012

SUSTANCIAS QUÍMICAS PELIGROSAS


Muchas sustancias peligrosas se comercializan puras o formando mezclas que tienen características especiales, las cuales van asociadas a sus propiedades intrínsecas (densidad, viscosidad, presión de vapor, temperatura de ebullición, volatilidad, etc.); estas características las hacen potencialmente dañinas para la salud humana y animal, y en general para los componentes bióticos de los ecosistemas naturales. También estas sustancias pueden afectar a los materiales (infraestructuras) o a obras de arte expuestas al aire libre.

Existen diversos criterios para clasificar las sustancias peligrosas, pero actualmente se está difundiendo la que plantea el Sistema Globalmente Armonizado para la Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (SGA), que según la CEPE/ONU, considera tres grandes grupos, que engloban a los tipos de sustancias químicas conocidas hasta la fecha.

En el primer grupo están las sustancias químicas con peligros físicos, constituido por sustancias explosivas (como el trinitrotolueno), gases a presión (como el propano), sustancias inflamables (como las gasolinas), sustancias corrosivas para los materiales (como el ácido clorhídrico) y sustancias oxidantes o comburentes (como el peróxido de hidrógeno).


En el segundo grupo están las sustancias químicas con peligros para salud humana, constituido por las sustancias corrosivas, que producen daño a la piel o a las mucosas (como la soda cáustica que ocasiona corrosión cutánea); sustancias tóxicas, que producen daño a la salud e incluso la muerte (como el cianuro de hidrógeno); sustancias irritantes o sensibilizantes (aquellas que afectan a unas personas más que a otras), o que no efectan necesariamente a todos los expuestos por igual (como el ácido acético); sustancias CMR (Carcinogenic, Mutagenic, Toxic to Reproduction) que incluyen a las sustancias cancerígenas, mutagénicas o que pueden afectar a la reproducción, en este grupo también se encuentran las sustancias que pueden producir daños al feto o teratógenas (como el mercurio metilado); sustancias STOT (Specific Target Organ Toxicity) son aquellas que afectan a un órgano del cuerpo humano en particular (como el ácido nítrico).

En el tercer grupo están las sustancias que dañan al medio ambiente (o a los componentes bióticos de los ecosistemas), existe especial preocupación por aquellas que pueden ser disueltas o trasportadas por el agua y afectar al ambiente acuático, así como aquellas que pueden deteriorar la Capa de Ozono (como los clorofluorocarbonos en sus diversas estructuras).

Muchas sustancias químicas peligrosas se utilizan como materias primas o insumos en procesos industriales, como combustibles (por ejemplo gas natural), en agentes para el mantenimiento de equipos y maquinarias (por ejemplo, xilenos) o formando parte de los agentes limpiadores (por ejemplo, los alquilbencensulfonatos). También se pueden encontrar como parte de los productos químicos usados en el hogar (por ejemplo, blanqueadores como la lejía o hipoclorito de sodio) o en los aparatos eléctricos y electrónicos (por ejemplo, metales pesados como el cadmio y sus compuestos). Actualmente los residuos y desechos industriales también contienen sustancias peligrosas, los cuales los tornan peligrosos (por ejemplo, el aceite lubricante usado).

El manejo seguro de las sustancias químicas y de las sustancias químicas peligrosas en particular, es uno de los objetivos fundamentales de la IOMC -Inter-Organization Programme for the Sound Management of Chemical- (Programa Inter institucional para la Gestión Responsable de los Productos Químicos), que para el 2020 plantea “Asegurar que los productos químicos sean elaborados y utilizados de manera que se minimicen los impactos negativos significativos sobre la salud humana y el medio ambiente”.

Es por ello que, todos los que somos usuarios de sustancias químicas, debemos garantizar el manejo seguro (responsable) de dichas sustancias desde la producción, almacenamiento, transporte, consumo y post consumo, para prevenir la ocurrencia de accidentes industriales, accidentes laborales, enfermedades profesionales y contaminación ambiental (y sus consecuencias).

BIBLIOGRAFÍA
Loayza Jorge, Boletín Informativo sobre productos y residuos químicos N° 63 (julio, 2010), 64 (agosto, 2010), 65 (septiembre, 2010), 66 (octubre, 2010) y 67 (noviembre, 2010). www.unmsm.edu.pe/quimica/

UNECE. Sistema Globalmente Armonizado para Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos. Traducción oficial al español de la segunda revisión publicada en el año 2007. Actualizaciones: www.unece.org

MSc. JORGE E. LOAYZA PÉREZ <jeloayzap@yahoo.es>
Dpto.de Procesos. Fac. de Química e I.Q.- U. Nac. Mayor de San Marcos


martes, 30 de octubre de 2012

CARBONO-14: EL RELOJ BIOLÓGICO

El carbono es un elemento esencial en la química de la vida y está presente en gran cantidad en todos los organismos vivos, en el suelo y en la atmósfera de nuestro planeta. Como su número atómico es 6, todos sus átomos tienen 6 protones en su núcleo y éste determina sus propiedades. Sin embarbo, existen tres isótopos naturales del carbono porque la cantidad de neutrones puede variar. Así, unos tienen 6 (C-12 o 12C) , otros 7 (C-13) y unos pocos tienen 8 neutrones (C-14). Ellos difieren en su número de masa o peso atómico (suma de protones y neutrones) y con este número se los diferencia y designa.

La estabilidad de los isótopos también es diferente: mientras el núcleo del C-14 (o radiocarbono o 14C o 14C) es inestable, se desintegra, emite “radiación beta” y se transforma en un átomo de nitrógeno, los núcleos de los otros 2 isótopos son estables (no son radiactivos). Además, la cantidad en que se encuentran es muy diferente: por cada 1000 átomos de carbono de la naturaleza, unos 989 son de C-12, unos 11 son de C-13 y una ínfima cantidad es de C-14 (se calcula que hay un átomo C-14 por cada 1012 átomos de C-12). A pesar de estas diferencias, los tres isótopos tienen idénticas propiedades y se comportan de la misma manera en las reacciones químicas y biológicas, pudiendo pasar a formar parte de los tejidos de los seres vivos.


La técnica de “fechamiento por radiocarbono”, descubierta en 1947 por el químico norteamericano Willard Frank Libby (Premio Nobel de Química, 1960) y sus colaboradores de la Universidad de Chicago, utiliza el C-14 como un reloj “atómico” o “biológico” que, desde hace tiempo, se ha convertido en una herramienta importante para establecer la antigüedad (datación) de restos biológicos, útil en el estudio de nuestro pasado y también para estudios sobre el metabolismo y sobre las reacciones químicas.

El C-14 se forma en las capas superiores de la atmósfera cuando los “rayos cósmicos” (radiación de alto contenido de energía) actúan sobre los átomos de nitrógeno atmosférico, les extrae un protón y los transforma en C-14, el que se combina con 2 oxígenos (forma 14CO2) y se incorpora al ciclo natural del carbono. Se considera que, en los últimos 60 mil años, la cantidad de C-14 que se ha formado ha sido constante y, por el intercambio permanente de moléculas que hay entre los seres vivos y el ambiente (en la fotosíntesis el CO2 ingresa a las plantas, pasa a los animales por sus alimentos y éstos eliminan moléculas por la respiración, orina y heces), en unos miles de años se ha alcanzado un equilibrio, en el que la proporción de los 3 isótopos del carbono es constante en todos los seres vivos y en la atmósfera.

Al morir un animal o planta se activa su reloj biológico o atómico: como ya no ingresa C-14 la cantidad de éste empieza a disminuir (por su desintegración) en forma constante e inexorable a una velocidad dada por su vida media (5730 años). La antigüedad de una muestra se determina comparando la cantidad (o la radiactividad) actual del C-14 con la que tenía al morir o comparando la actual proporción de C-14/C-12 con la que tenía cuando estaba vivo, ya que éstas disminuyen proporcionalmente con el tiempo transcurrido.

Esta técnica sólo es aplicable a muestras que han sido materia viva en el pasado (carbón vegetal, huesos, conchas de moluscos, etc.) e implica la destrucción de la muestra o parte de ella. No es aplicable a la cerámica, vidrio, metales, fósiles o rocas que también son importantes para el arqueólogo. Además, los restos de una antigüedad mayor a 50 mil años tienen un contenido de C-14  tan bajo que no se puede medir con precisión. La edad de objetos muy antiguos como las rocas se puede calcular usando radioisótopos de vida media más larga, como el uranio-238 (vida media 4,5 x 109 años).

Para esta técnica se ha supuesto que el contenido de C-14 en la atmósfera ha sido constante, pero esto no siempre ha sido así: han habido períodos en que su concentración ha sido mucho mayor y otros en que fue mucho menor y ello pone en duda los resultados obtenidos. Esta técnica ha producido notorios errores de datación pero también aciertos verificables por otros medios o usando objetos de antigüedad conocida como restos de árboles que murieron en períodos conocidos o con los anillos de crecimiento de árboles que alcanzaban edades de 2 mil años o más.

El C-14 también se obtiene artificialmente y con él se preparan compuestos “marcados” que sirven como rastreador radiactivo. Así, usando 14CO2 Mervin Calvin pudo estudiar detalladamente el proceso de fotosíntesis. Otras sustancias (como glucosa) marcadas con 14C han permitido estudiar el metabolismo de azúcares y lípidos o la síntesis de colesterol en el hombre.

BIBLIOGRAFÍA
-   Atkins-Jones. “Principios de Química” (2006). Edit. Médica Panamericana.

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

domingo, 14 de octubre de 2012

RADIOISÓTOPOS: TEMIDOS PERO ÚTILES

Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número de protones (o número atómico), el que identifica al átomo y sirve para ubicarlo en la Tabla Periódica. Sin embargo, algunos átomos pueden diferir en su número de neutrones y se les ha llamado isótopos (del griego isos = igual y topos = lugar) porque están en el mismo casillero de la Tabla Periódica a pesar de su diferente número de masa o peso atómico (suma de protones y neutrones).

La mayoría de elementos de la naturaleza son mezclas de isótopos y para referirnos a un isótopo en particular se añade el número de masa al símbolo o al nombre del elemento. Por ejemplo, los 3 isótopos del hidrógeno son: el H-1 (99,985% de abundancia), H-2 o deuterio (0,015 %) y H-3 o tritio (artificial). Unos elementos tienen un solo isótopo natural (como el flúor-19), otros tienen varios isótopos (el estaño tiene 10). La masa atómica del elemento es el promedio de todos sus isótopos, considerando su abundancia y su masa.

En la naturaleza hay 88 elementos y unos 330 isótopos. Artificialmente se han fabricado unos 20 elementos y más de 1000 isótopos. Los isótopos tienen idéntico comportamiento químico y biológico, pero unos son radiactivos y otros no. La radiactividad se debe a que los núcleos de algunos isótopos son inestables, por lo que sufren una “desintegración espontánea”, emitiendo unas partículas nucleares o “radiación” y se transforman en núcleos más estables. Los isótopos radiactivos pueden ser rastreados por la radiación que emiten.


La radiactividad es un proceso espontáneo e inevitable: la radiación se seguirá emitiendo hasta que todos los núcleos radiactivos se desintegren. La velocidad con que se produce este proceso es característica de cada núcleo y es muy variable. Se llama vida media al tiempo necesario para que la mitad de una muestra radiactiva se desintegre en sus productos.

ISOTOPO
Yodo-131
Cobalto-60
Estroncio-90
Radio-226
Carbono-14
V. MEDIA
8 días
5,27 años
28 años
1600 años
5730 años

La radiactividad contiene una gran cantidad de energía y es peligrosa para los seres vivos. Según la cantidad y tipo de radiación, pueden romperse enlaces y dañar moléculas de proteínas y ácidos nucleicos, afectar las células, producir mutaciones o células que se multiplican sin control (cáncer).

La radiactividad está formada por 3 tipos distintos de rayos llamados: “alfa”,  “beta” y “gamma”. Los rayos alfa son partículas de carga positiva formadas por 2 protones y 2 neutrones. Por su gran masa tienen muy poco poder de penetración y causan daños graves sólo a distancias muy cortas. Los rayos beta tienen carga negativa porque son electrones que viajan a alta velocidad. Son menos dañinos pero de mayor poder de penetración que los rayos alfa. Los rayos gamma son radiación electromagnética de alta energía, son menos dañinos pero muy penetrantes y siempre acompañan a los rayos alfa o beta.

Los principales usos de los radioisótopos son de 2 tipos: como rastreadores, en las que el objetivo es detectar su presencia y como fuente de energía (irradiación). La medicina utiliza sustancias preparadas con un radioisótopo el que sirve como rastreador para detectar anormalidades. Por ejemplo, los problemas de la tiroides se estudian suministrando al paciente un yoduro de sodio que tenga yodo-123 (radiactivo), el que es captado por la tiroides y, por la cantidad de yodo incorporada, se deduce si la tiroides está sana o no. Los desórdenes circulatorios se detectan usando una solución de cloruro de sodio que tenga sodio-24 (radiactivo). Midiendo la radiación emitida, se puede saber si la circulación de la sangre es anormal. Las embolias (coágulos de sangre) y algunas anormalidades pulmonares se detectan usando xenón-133.

El tecnecio se concentra en áreas de crecimiento celular descontrolado y el tecnecio-99m (isótopo artificial, la “m” indica meta-estable), ayuda a localizar tumores en el cerebro, tiroides y riñones. La “Tomografía de emisión de positrones” o PET utiliza radioisótopos que emitan positrones (como flúor-18 o carbono-11) para estudiar desórdenes cerebrales. El paciente recibe glucosa que tenga carbono-11 y la emisión de positrones va disminuyendo conforme es metabolizada la glucosa marcada. Así se sabe que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza sólo un 20% de la glucosa metabolizada por un cerebro normal. El fósforo-32 ayuda a detectar cáncer a los huesos y la radiación gamma del cobalto-60 destruye los tejidos cancerosos. Los pacientes con cáncer de tiroides reciben yoduro de sodio que tenga yodo-131. La radiación emitida por este radioisótopo (que es captado por la tiroides), destruye las células cancerosas sin afectar el resto del organismo.

La irradiación destruye bacterias, mohos y levaduras y son éstos los que hacen que los alimentos se deterioren. Con la irradiación los alimentos pueden conservarse durante años en buen estado (a temperatura ambiente y adecuadamente empacados). También se usa en la esterilización de productos médicos desechables (inyectables, mascarillas, batas quirúrgicas y otros).
BIBLIOGRAFÍA
- Química. (2005) Edición GenChem. ACS. Editorial Reverté. España.
Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>
Dpto. de Química. U. Nacional Agraria La Molina. PERÚ.

domingo, 30 de septiembre de 2012

PERIPECIAS DE LA FENILALANINA

Las proteínas son consideradas las moléculas más importantes de los seres vivos por desempeñar funciones muy variadas e importantes en el organismo. Son moléculas muy grandes formadas por cientos o miles de moléculas pequeñas, los aminoácidos. Durante la digestión, las proteínas de nuestros alimentos, son separadas en aminoácidos y éstos se utilizan para elaborar nuestras propias proteínas y también para elaborar otras moléculas. Los aminoácidos siguen una ruta metabólica que depende de su estructura.

La fenilalanina se encuentra en la mayoría de alimentos y es considerado uno de los aminoácidos “esenciales” para el hombre porque debe estar presente en su dieta ya que no puede ser elaborada a partir de otros compuestos. Es necesaria para la síntesis de neurotransmisores, tirosina y otras sustancias.

La fenil-alanina contenida en nuestros alimentos, es convertida en tirosina por acción de la “fenil-alanina-hidroxilasa” una enzima que introduce un –OH en posición “para”. Luego, la “tirosina-transaminasa” (otra enzima) convierte su grupo –NH2 en C=O (“transaminación”) transformándola en el ácido p-hidroxi-fenil-pirúvico, que continúa el metabolismo.


La fenilcetonuria o PKU (del inglés “phenylketonuria”) es una enfermedad genética y hereditaria descubierta por Fölling en 1934, al comprobar la presencia de gran cantidad de ácido fenil-pirúvico en la orina de pacientes con retardo mental. Todos los pacientes que eliminan este ácido en su orina presentan cierto grado de deficiencia mental. Ellos carecen o tienen deficiencia de la “fenil-alanina-hidroxilasa” y, por ello, no metabolizan con normalidad la fenilalanina (no la convierten en tirosina) y ésta se va acumulando en la sangre. Cuando su concentración es alta, también sufre la “transaminación” dando ácido “fenil-pirúvico” y otras fenil-cetonas que se eliminan por la orina.  Sin tirosina el organismo no puede elaborar compuestos muy importantes (nor-adrenalina, adrenalina, dopamina, melanina, etc.) y, si esto continúa, pueden producirse daños cerebrales e incapacidad intelectual.

Desde hace varios años se dispone de pruebas simples para detectar el ácido fenil-pirúvico en la orina o la fenil-alanina en la sangre. Cuando se halló que este mal es genético, se dirigió la atención hacia los recién nacidos para detectar a los afectados con este mal y lograr su normal desarrollo. En muchos países, es obligatorio someter a los recién nacidos a una prueba de detección temprana para descartar la existencia de PKU. Esta fue la primera enfermedad genética que dispuso de una prueba de rutina y se está analizando la posibilidad de tratarla mediante terapia genética.

Al bebé se le extrae una muestra de sangre para determinar si la cantidad de fenilalanina es mayor a la normal. Un nivel mayor a 8,0 mg/dl es considerado alto y, para prevenir los daños, el bebé debe ser alimentado con una dieta especial baja en fenilalanina (sólo lo necesario para su crecimiento normal) y alta en tirosina. Idealmente el tratamiento debe iniciarse en los primeros 7 a 10 días de vida y mantenerse durante toda la vida, aunque es posible flexibilizar un poco la dieta después de la adolescencia sin daños graves.


Durante sus primeros meses de vida, los niños nacidos con PKU parecen normales, pero si no reciben tratamiento alguno, comienzan a perder interés en su alrededor y pueden tardar en aprender a sentarse, gatear o caminar. Los niños no tratados tienen la piel más pálida y el cabello más claro que los otros miembros de su familia porque sin tirosina no pueden sintetizar melanina, que es el pigmento oscuro de la piel.

Para heredar la enfermedad, es preciso que el niño reciba 2 genes anormales, uno de cada progenitor. Un portador es aquel que tiene un gen normal y uno anormal. Los portadores no tienen problemas de salud, pero pueden trasmitir la enfermedad a su descendencia. Si ambos padres son portadores, el hijo puede nacer con PKU, puede ser portador o puede nacer sano.

A pesar que existen medicamentos para controlar el PKU, el mejor tratamiento consiste en disminuir la cantidad de fenilalanina en la dieta. El paciente no debe comer ningún tipo de carnes, huevos, leche, leguminosas, pan, galletas y derivados. Tampoco debe consumir "aspartamo" (Equal ®  o NutraSweet ®) un edulcorante sintético que contiene una elevada cantidad de fenilalanina. Los alimentos que lo contienen deben llevar esta advertencia en su etiqueta.
BIBLIOGRAFÍA
- Yurkanis B., Paula (2008). Química Orgánica. 5º Edición. Pearson Educación.
- http://www.nacersano.org/centro/9388_9977.asp

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

sábado, 15 de septiembre de 2012

TRADICIÓN del AYER... DROGAS del MAÑANA (I)

NOTAS SOBRE LA CHANCAPIEDRA y LAS UÑAS DE GATO

LA CHANCAPIEDRA.- Las especies del género Phyllanthus (del griego phyllon, hoja, y anthos, flor), Familia Euphorbiaceae son arbustos que crecen en la Amazonía alta y baja. Algunas especies son conocidas como chanca piedra o piedra con piedra, porque son utilizadas desde la antigüedad para eliminar cálculos biliares y renales, para el tratamiento de infecciones urinarias y como diurético, principalmente. Se sabe que contienen lignanos, flavonoides, alcaloides, entre otros metabolitos.

En la década de los noventa grupos de investigación brasileros aislaron de P. sellowianus un nuevo alcaloide que se denominó filantimida con moderado efecto antiespasmódico, y se usó como prototipo para la obtención de varios análogos (como fenil-succinimidas y fenil-malemidas), los que presentaron una actividad antiespasmódica más potente que la misma filantimida, además de propiedades analgésicas y antifúngicas. Además, aislaron tres fitoesteroides muy comunes en las plantas, como el estigmasterol, β-sitosterol y campesterol que nunca habían sido evaluados como analgésicos y cuyos resultados farmacológicos indicaron también una acción analgésica equivalente a la de la aspirina. Estos resultados plantean que el efecto analgésico encontrado se debe al sinergismo de varios compuestos, actuando probablemente por mecanismos diferentes. 


LAS UÑAS DE GATO.- Se calcula que hay unas 60 especies de Uncaria a nivel mundial. Durante el boom de estas especies, en la década de 1990s, varias especies de otras familias botánicas también se conocían como “Uña de gato”, como la Bauhinia aculeata (Cesalpinaceae), Byttneria hirsuta (Esterculiaceae), Doxantha unguiscatti (Bignoniaceae), Chondodendrum aculeatum (Verbenaceae), Mimosa acantholoba (Fabaceae), Zanthoxyllum  fagara (Rutaceae), entre otras y, para referirse a las Uncarias se las llamaba “uñas de gato verdaderas”. En esta nota, usaremos el nombre común de “uña de gato” para las dos únicas especies del género Uncaria que crecen el Perú: Uncaria tomentosa y Uncaria guianensis, de la Familia Rubiaceae.  Además, la U. tomentosa también se conoce como garabato amarillo, mientras que a la U. guianensis como garabato colorado por la coloración de su corteza.

En la obra “La Uña de Gato y su Entorno” (1994), Cabieses nos recordó que, aunque no hay registros de su uso, se sabe que se han utilizado desde la antigüedad por las tribus. Narra también en esa obra cómo el ciudadano peruano Luis Schuler, hijo de padres austriacos, estaba afectado de varias dolencias, entre ellas un severo cáncer pulmonar, que no era superado aún con el “tratamiento con cobalto” al que era sometido en Lima. A su regreso a Pozuzo (a 80 km de Oxapampa), una indígena, ama de llaves de la familia, le recomendó que usara una corteza que se llamaba “Toront” que su padre, un curandero de la tribu campa, utilizaba como anticonceptivo y para curar “bultos” y otras tumoraciones. Ese tratamiento permitió al paciente vivir quince años más.

Aunque publicaciones en los años 1970s reportan diversos componentes químicos de estas Uncarias y de otras especies del género, no ha sido hasta el año 1986 con los estudios de Wagner, de la Universidad de Munich, Alemania, que se demostró el efecto inmunomodulador de los alcaloides oxindólicos tetracíclicos y pentacíclicos y posteriores estudios conjuntos de los grupos de investigación de Lock y de Pizza, de la Pontificia Universidad Católica del Perú y de la Universidad de Salerno, Italia, respectivamente, así se fue conociendo la presencia de otros componentes químicos como los glicósidos del ácido quinóvico, que presentaron propiedades antiinflamatorias. En los últimos años los estudios están orientados a los compuestos fenólicos por su propiedad antioxidante.

REFERENCIAS
Yunes R., Calixto J. ed. 2001. Plantas Medicinais, Argos – Editora Universitaria, Santa Catarina.
Lock, O. 2003. Tesis para optar el Grado de Doctor en Ciencias Químicas, PUCP.

Dra. OLGA LOCK SING <olock2006@yahoo.es>
Sociedad Química del Perú

martes, 4 de septiembre de 2012

UNA 'GOTA' DE ÁCIDO ÚRICO

Se conocen como “purinas” a un grupo de compuestos que tienen el núcleo de la purina. Entre ellos tenemos algunos alcaloides estimulantes como cafeína (café, té, yerba mate, guaraná y bebidas gaseosas), teofilina (té y algunos medicamentos) y teobromina (cacao); las bases “purínicas” (guanina y adenina) que forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) que se encuentran en el núcleo de las células animales y vegetales; el ácido úrico (en la sangre, orina, deposiciones de pájaros, guano) y otros.


El ácido úrico (antiguamente llamado ácido lítico) es un sólido cristalino que no tiene el grupo funcional típico de los ácidos, pero puede formar sales (uratos) mediante un hidrógeno de propiedades “ácidas”. Tiene un origen interno o “endógeno” (por las reacciones de degradación de las células) y otro externo o “exógeno” (por el metabolismo de las purinas de los alimentos). Más de los 2/3 partes del ácido úrico que circula en nuestra sangre es producido por nuestro hígado a partir de nuestros alimentos. Su principal vía de eliminación es por la orina. Tanto el ácido úrico como los uratos son muy poco solubles en el agua y tienen propiedades “antioxidantes”. Se cree que a ellos se debe casi la mitad de la capacidad antioxidante de la sangre.

Muchas especies animales transforman el ácido úrico en una sustancia mucho más soluble en agua (alantoína). Como el hombre no tiene esa capacidad sus niveles de ácido úrico en sangre son mucho mayores que los de la mayoría de mamíferos y, habitualmente, muy próximo al límite de su solubilidad, pudiendo precipitar (cristalizar) aún con un pequeño incremento.

Los efectos más comunes que se originan por tener niveles elevados de ácido úrico en la sangre (hiperuricemia) son la gota y los cálculos renales (litiasis renal úrica), mientras que los niveles bajos están relacionados con la ausencia de la esclerosis múltiple. Un estudio de 20 millones de registros médicos de pacientes del Reino Unido mostró que, curiosamente, casi siempre la esclerosis múltiple y la gota son mutuamente excluyentes.

El ácido úrico de nuestra sangre se mantiene en solución cuando su concentración es menor a 7,0 mg/dl. A mayor concentración, las posibilidades de cristalizar aumentan y, como la solubilidad casi siempre aumenta con la temperatura, la cristalización ocurre especialmente en las zonas de menor temperatura como las articulaciones del primer dedo (pulgar) de los pies (puede llegar a 32 ºC) y en las rodillas. Si la concentración es mayor, la cristalización puede ocurrir incluso en tejidos más calientes, como la piel.

La gota es una enfermedad muy antigua, conocida desde la época del médico griego Hipócrates. Se consideraba propia de la aristocracia porque, en su mayoría, la sufren los ricos por sus excesos en comida y alcohol. Sin embargo, también puede presentarse en personas de baja condición económica e incluso en vegetarianos. Víctimas famosas de gota son Alejandro Magno, Enrique VIII, Cristóbal Colón, Leonardo da Vinci, Isaac Newton y John Milton.

Es una enfermedad hereditaria originada por un trastorno en el metabolismo, en el que aumenta el nivel de ácido úrico sanguíneo (por una menor eliminación o por una mayor producción debido a un excesivo consumo de alimentos ricos en purinas como vísceras, mariscos y legumbres). Al formarse cristales de urato de sodio, éstos se depositan en las articulaciones, ocasionando intensas y dolorosas inflamaciones que se llaman “ataque agudo de gota”. En hombres se presenta generalmente a partir de los 40 años. En mujeres sólo ocurre después de la menopausia porque las hormonas femeninas (estrógenos) potencian su eliminación por la orina. La gota no tiene cura, pero puede ser bien controlada con medicamentos anti-inflamatorios y manteniendo bajo el nivel de ácido úrico en la sangre. Si no es tratada por años se forman “tofos”, que pueden deformar las articulaciones.


Las heces de aves, reptiles y murciélagos tienen elevadas cantidades de ácido úrico y, por ser ácidas, pueden dañar la pintura de los vehículos. El guano contiene casi un 25 % de ácido úrico, por lo que es una de las principales fuentes para obtenerlo comercialmente. Existe una amplia gama de pigmentos de insectos que son producidos a partir del ácido úrico y se los llamó “pterinas” (del griego pteron = ala), por haber sido hallados en las alas de las mariposas. Por ejemplo xantopterina, eritropterina y drosopterina.

BIBLIOGRAFÍA
http://www.chm.bris.ac.uk/motm/motm.htm.- The molecule of the month.

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