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Cuando los Nobel se equivocan. Waksman y la estreptomicina.

El 22 de julio de 1888, nacía el bioquímico y microbiólogo ucraniano-estadounidense, Selman Abraham Waksman (Nova Pryluka, 22 de julio de 1888 – Woods Hole, 16 de agosto de 1973).

WaksmanEn 1952 obtuvo el premio Nobel en Fisiología o Medicina “por su descubrimiento de la estreptomicina, el primer antibiótico eficaz contra la tuberculosis”.

Sin embargo, el no la había descubierto. Waksman, utilizando su reputación como microbiólogo, publicó un artículo atribuyéndose el descubrimiento, cuando en realidad era mérito de un alumno suyo, Albert Schatz.

Tras años de litigios, no tuvo más remedio que reconocer el descubrimiento a Albert Schatz.

La Academia Sueca que le había otorgado el premio Nobel a Waksman nunca reconoció su error y el pobre Albert Schatz, se quedó sin su merecido Premio Nobel.
Waksman cursó estudios secundarios en la ciudad de Odesa. En 1910 se trasladó a Estados Unidos, donde se matriculó en la Universidad de Rutgers (Nueva Jersey), para estudiar Agricultura. Tras realizar estudios de bioquímica se doctoró en esta especialidad en la Universidad de California. En 1916, una vez obtenida la nacionalidad estadounidense, asumió la dirección del Departamento de Microbiología de la Universidad Rutgers.

Estudió cómo los microorganismos patógenos, como por ejemplo el de la tuberculosis, eran destruidos en el suelo. Investigando sobre este hecho descubrió que ciertos microorganismos eran los responsables de esta destrucción, entre ellos un hongo al que denominó Streptomices griseus.

El primer antibiótico que descubrió Waksman fue la antimiocina, que nunca se pudo utilizar debido a su alta toxicidad.

Waksman2Albert Schatz (2 de febrero de 1922 – 17 de enero de 2005), que era alumno de Waksman para el posgrado en Microbiología, descubrió la estreptomicina en 1943, el segundo antibiótico útil en la Historia de la humanidad. Lo había conseguido el 19 de octubre de 1943 aislando dos cepas de actinobacteria, que podían efectivamente detener el crecimiento de ciertas bacterias resistentes a la penicilina.

Waksman sistemáticamente negó la investigación de su alumno de posgrado y durante años disfrutó económicamente de las patentes del descubrimiento.

Schatz lo demandó en 1950 y terminaron negociando un acuerdo económico fuera de la corte. Waksman,reuqirió su reconocimiento como descubridor de la estreptomicina y reclamó parte de las regalías de su patentes. En un acuerdo extrajudicial estos requerimientos se vieron satisfechos.

Finalmente la universidad de Rutgers reconoció públicamente el origen del descubrimiento de la estreptomicina al Albert Schatz.

Waksman fue autor o coautor de más de 400 artículos científicos, así como veintiocho libros y catorce folletos científicos. Entre sus obras destacan: Enzymes(1926), Humus: origin, chemical composition, and importance in nature (1936-1938), Principles of soil microbiology (1938) y su autobiografía My life with the microbes (1954).

Waksman murió en la ciudad de Woods Hole (estado de Massachusetts), en 1973.

Schatz falleció víctima de un cáncer pancreático en Filadelfia en el año 2005, luego de haber sido reconocido con múltiples premios a lo largo de su carrera. embargo, la fundación Nobel nunca reconoció su error en la entrega del premio a quien solo había sido el supervisor formal del trabajo sin haber participado en el mismo.

Waksman3La estreptomicina fue el primer antibiótico descubierto del grupo de los aminoglucósidos; también fue el primer fármaco de la era de la quimioterapia usado en el tratamiento de la tuberculosis. Es un antibiótico bactericida de espectro pequeño, derivado de la actinobacteria Streptomyces griseus.

La estreptomicina está indicada para el tratamiento de diversas formas de tuberculosis producidas por la bacteria Mycobacterium tuberculosis. Por lo general se asocia esta sustancia con otros antituberculosos. Otros usos frecuentes son los casos de profilaxis de la endocarditis bacteriana, de brucelosis y en el granuloma inguinal causado por Donovania granulomatis.

Utilizada como fármaco de primera línea para el tratamiento de la tuberculosis, la dosis estándar se sitúa en el rango de 0,5 a 1 g por día. Se administra por vía intramuscular o intravenosa y suele utilizarse únicamente en combinación con otros fármacos para prevenir el surgimiento de resistencia.

En combinación con la Penicilina, Ampicilina o Vancomicina se indica para el tratamiento de la endocarditis por Enterococcus resistentes a Gentamicina pero sensibles a la Estreptomicina.

Waksman4Se distribuye en plasma extracelular y en múltiples tejidos del organismo, exceptuando el cerebro; asimismo alcanza sólo concentraciones muy bajas en líquido cefalorraquídeo (LCR o cerebroespinal) en secreciones bronquiales y vaginales, así mismo se puede encontrar un olor nauseabundo característico a heces.

La estreptomicina no penetra bien al interior de las células, por lo que es un agente con efecto en contra de los bacilos exclusivamente extracelulares. Como consecuencia, el tratamiento de la tuberculosis requiere el uso de agentes que eliminen las bacterias intracelulares, que son el componente principal de la infección tuberculosa.

Atraviesa la placenta. Su unión a proteínas del plasma sanguíneo es baja a moderada y no se metaboliza. De 80 a 98 por ciento se excreta por vía renal como droga inalterada a las 24 horas y 1 por ciento por bilis.

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La primera hormona. Takamine Jōkichi y la adrenalina.

El 22 de julio de 1922, fallecía el químico japonés Takamine Jōkichi 3 de noviembre de 1854 – 22 de julio de 1922).
Jokichi Takamine.jpgTakamine se graduó de la Universidad Imperial de Tokio en 1879. Realizo estudios de posgrado en la Universidad de Glasgow y Anderson College en Escocia. Regresó a Japón en 1883 y se unió a la división de química en el Departamento de Agricultura y Comercio de reciente creación.

En 1887 fundó la Tokio artificial Fertilizer Company, donde aisló después la enzima takadiastasa, una enzima que cataliza la descomposición del almidón.La takadiastasa, es una forma de diastasa que resulta del crecimiento, el desarrollo y la nutrición de un hongo microscópico distinto conocido como Aspergillus oryzae (Koji).

Takamine viajaría Nueva Orleans en 1884 , como co -comisario de la Exposición de algodón. Posteriormente emigraría a los Estados Unidos y establecería su propio laboratorio de investigación en la ciudad de Nueva York.

En 1901, descubrió la adrenalina, mientras se encontraba residiendo en Estados Unidos, y con este descubrimiento, se conoció la primera hormona.

Las hormonas son sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas endocrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales cuyo fin es el de influir en la función de otras células.
El concepto de secreción interna apareció en el siglo XIX, cuando Claude Bernard lo describió en 1855, pero no especificó la posibilidad de que existieran mensajeros que transmitieran señales desde un órgano a otro.

Jokichi Takamine.2El término hormona fue originado en 1905, que deriva del verbo griego ὁρμἀω (poner en movimiento, estimular), aunque ya antes se habían descubierto dos funciones hormonales; la primera, fundamentalmente del hígado, descubierta por Claude Bernard en 1851. La segunda descubierta fue la función de la médula suprarrenal, descubierta por Alfred Vulpian en 1856. La primera hormona que se descubrió fue la adrenalina, descrita por el japonés Jokichi Takamine en 1901. Posteriormente el estadounidense Edward Calvin Kendall aisló la tiroxina en 1914.

La adrenalina, también conocida como epinefrina por su Denominación Común Internacional (DCI), es una hormona y un neurotransmisor. Incrementa la frecuencia cardíaca, contrae los vasos sanguíneos, dilata los conductos de aire, y participa en la reacción de lucha o huida del sistema nervioso simpático. Químicamente, la adrenalina es una catecolamina, una monoamina producida sólo por las glándulas suprarrenales a partir de los aminoácidos fenilalanina y tirosina.

Los extractos suprarrenales conteniendo adrenalina se obtuvieron por primera vez por el fisiólogo polaco Napoleon Cybulski en 1895. Estos extractos, que él llamó nadnerczyna, contenían epinefrina y otras catecolaminas. El químico japonés Jokichi Takamine y su asistente Keizo Uenaka descubrieron independientemente la adrenalina en 1900. En 1901, Takamine aisló y purificó con éxito la hormona de las glándulas suprarrenales de ovejas y bueyes. La adrenalina fue por primera vez sintetizada en un laboratorio por Friedrich Stolz y Henry Drysdale Dakin, de forma independiente, en 1904.

La epinefrina es usada para tratar una serie de afecciones incluyendo: paro cardiorrespiratorio, anafilaxia, y sangrado superficial. Ha sido históricamente usada para tratar los broncoespasmos y la hipoglucemia, pero ahora se prefiere utilizar fármacos más selectivos, tales como el salbutamol y la dextrosa respectivamente. También si es naturalmente como en una actividad extrema puede llegar a curar problemas respiratorios y enfermedades casuales.

Jokichi Takamine.3La adrenalina se usa como medicamento para tratar el paro cardíaco y otras arritmias cardíacas que resulten en un gasto cardíaco disminuido o ausente. La acción de la adrenalina consiste en el incremento de la resistencia periférica mediante la vasoconstricción receptor α1-dependiente y el incremento del gasto cardíaco mediante su unión a los receptores β1. Las concentraciones ACLS habituales para las inyecciones son de 1:10.000.

La epinefrina está disponible en sistemas de autoadministración (autoinyectores). Estos dispositivos se presentan en dos formatos según su contenido de adrenalina: 0,15 mg (150 mcg) y 0,3 mg (300 mcg). El de 0,15 mg está destinado a niños de hasta 35 kg de peso, y los de 0,3 mg a niños de más peso, adolescentes y adultos. Están presentes en los mercados de cada país bajo distintas marcas comerciales.

El primer mamífero clonado de la Historia; la oveja Dolly.

El 5 de julio de 1996, nacía uno de los iconos científicos del siglo XX, la oveja Dolly.

 

dolly2La oveja Dolly (5 de julio de 1996 – 14 de febrero de 2003) fue el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta. Sus creadores fueron los científicos del Instituto Roslin de Edimburgo (Escocia), Ian Wilmut, Keith Campbell. Su nacimiento no fue anunciado hasta siete meses después, el 23 de febrero de 1997.

Un año antes, el mismo equipo, dirigido por Ian Wilmut, había conseguido cinco ovejas por donación de un único embrión.

La diferencia con el caso de Dolly es que ahora no fue necesaria la fertilización con un espermatozoide.

Dolly fue creada con una célula de la ubre de la oveja y un óvulo que permitió leer la información genética que trae el núcleo de la célula.

Aunque hubo otros experimentos similares (la primera vaca por donación fue creada en 1986, se realizaron experimentos similares con ranas y la técnica es de 1967), la aparición de Dolly provocó un amplio debate sobre los alcances de la clonación.

Esta técnica fue calificada de «profanación genética» y muchos gobiernos la criticaron. Ante la atemorizante perspectiva de contar con «dobles» de personas, Wilmut aseguró que la donación era imposible en humanos.

Pero la genética y la biotecnología podrían constituir la base para formidables negocios en las áreas del agro, la ganadería y la industria farmacéutica, entre otras.

Dolly vivió siempre en el Instituto Roslin. Allí fue cruzada con un macho Welsh Mountain para producir seis crías en total. De su primer parto nace “Bonnie”, en abril de 1998. Al año siguiente, Dolly produce mellizos: “Sally” & “Rosie”, y en el siguiente parto trillizos: “Lucy”, “Darcy” & “Cotton”.

dollyEn el otoño de 2001, a los cinco años, Dolly desarrolla artritis comenzando a caminar dolorosamente, siendo tratada exitosamente con pastillas antiinflamatorias.
Meses después del nacimiento de Dolly, apareció la primera oveja transgénica (que posee un gen humano): Polly. Un año después de este experimento, Dolly tuvo cría. Se trata de Bonnie, de 2,7 kilos, que nació el 13 de abril de 1998 (Dolly había sido apareada naturalmente con un carnero a fines de 1997).

En 1998 hubo más casos de donación. Entre ellos, el de la ternerita Marguerite, que nació el 20 de febrero de ese año. Fue donada por un grupo de científicos franceses a partir de la célula de un feto de 60 días. También nacieron terneros donados en Estados Unidos y hubo experimentos similares con monos y ratones.

El 14 de febrero de 2003, Dolly fue sacrificada debido a una enfermedad progresiva pulmonar.

Un animal de la raza Finn Dorset como era Dolly tiene una expectativa de vida de cerca de 11 a 12 años, pero Dolly vivió sólo seis años y medio. La necropsia mostró que tenía una forma de cáncer de pulmón llamada Jaagsiekte, que es una enfermedad de ovejas, y está causada por el retrovirus JSRV. Los técnicos de Roslin no han podido certificar que haya conexión entre esa muerte prematura y el ser clon, pues otras ovejas de la misma manada sufrieron y murieron de la misma enfermedad. Tales enfermedades pulmonares son un particular peligro en las estabulaciones internas, como fue la de Dolly por razones de seguridad.

dolly3Sin embargo, algunos han especulado que era parapléjica, debido a sus pezuñas torcidas. Había un factor agravante al deceso de Dolly y era que tenía una edad genética de seis años, la misma edad de la oveja de la cual fue clonada. Una base para esta idea fue el hallazgo de sus telómeros cortos, que son generalmente el resultado del proceso de envejecimiento. Sin embargo, el Roslin Institute ha establecido que los controles intensivos de su salud no revelaron ninguna anormalidad en Dolly que pudieran pensar en envejecimiento prematuro.

Los restos disecados de Dolly están expuestos en el museo real de Escocia.

La química que cura; Ehrlich y la quimioterapia.

El 14 de marzo de 1854, nacía el médico y bacteriólogo alemán Paul Ehrlich (Strehlen, Silesia (hoy Strzelin, Polonia), 14 de marzo de 1854 – Hamburgo, 20 de agosto de 1915).

EhrlichEn 1908 compartió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina con el bacteriólogo ruso Ilya Mechnikov en reconocimiento al trabajo de ambos en el terreno de la química inmunológica.

Estudió en el Gymnasium de Breslau, ciudad donde también comenzó los estudios de medicina. Los continuó en las universidades de Estrasburgo, Friburgo y Leipzig. Se doctoró en 1878 con una tesis sobre la teoría y práctica de la tinción histológica en la Universidad de Leipzig (Beiträge zur Theorie und Praxis der histologischen Färbung).

Comenzó a trabajar de ayudante en la clínica de la Universidad de Berlín, siendo nombrado profesor auxiliar de la misma en 1889 y al año siguiente catedrático de medicina interna.

Con sus estudios sobre la aplicación de los colorantes en hematología y logró definir la afinidad de algunas células de la sangre por los colorantes. Describió cómo fijar los extendidos de sangre sobre el vidrio y cómo teñirlos. Aplicando estos conocimientos a la clínica, logró diferenciar varias enfermedades hematológicas. Ehrlich fue pionero en teñir los tejidos vivos. Con el azul de metileno estudió enfermedades como la tifoidea y logró teñir el bacilo de Koch.

En 1882, publicó sus resultados, que fueron la base de métodos aún vigentes o para crear la técnica Gram.

En 1890, lo contrató Robert Koch para trabajar en el Instituto para el estudio de enfermedades infecciosas en un nuevo campo: la inmunidad.

Descubrió las células cebadas de la sangre, clasificó los glóbulos blancos en linfocitos y mielocitos o leucocitos en sentido estricto, y estos en neutrófilos, basófilos y eosinófilos. Se adentró en el estudio de la leucemia, leucocitosis, linfocitosis y en la eosinofilia. También acuñó el concepto de metacromasia y el de degeneración anémica.

Su principal contribución a la medicina fue la teoría de la inmunidad de cadena lateral, que establecía la base química para la especificidad de la respuesta inmunológica y que explica cómo los receptores de la parte externa de las células se combinan con toxinas para producir cuerpos inmunes capaces de combatir la enfermedad.

Ehrlich2Su teoría era que las células tienen en su superficie moléculas receptoras específicas (cadenas laterales) que sólo se unen a determinados grupos químicos de las moléculas de toxina; si las células sobreviven a esta unión, se produce un excedente de cadenas laterales, algunas de las cuales son liberadas a la sangre en forma de antitoxinas circulantes (lo que hoy llamamos anticuerpos).

Demostró que la reacción toxina-antitoxina podía acelerarse con calor y retrasarse por el frío. Preparó unas curvas de inmunización que ayudaron en la preparación de sueros inmunizantes, definió la inmunidad activa de la pasiva y analizó la transmisión de la inmunidad de la madre al feto.

En 1897, Ehrlich fue contratado en Frankfurt como oficial de salud pública y, en 1899, se le designó como director del Instituto de Terapéutica Experimental.

Estudió la relación entre la composición química de los fármacos y su modo de acción sobre las células del cuerpo a las que iban dirigidos.

También hizo importantes aportaciones en el campo de la quimioterapia. Buscó productos específicos que tuvieran afinidad por los organismos patógenos

Ehrlich creía que era posible obtener un compuesto químico que pudiera curar específicamente la sífilis sin dañar al paciente.

Convencido que el arsénico era clave para curar la sífilis, una enfermedad venérea, Ehrlich sintetizó centenares de compuestos orgánicos del arsénico.

Más tarde inyectó estos compuestos en ratones previamente infectados con el organismo causante de la enfermedad, la Treponema pallidum. Algunos de los 605 compuestos probados mostraron ciertos indicios prometedores, pero morían demasiados ratones. En 1910, fabricó y probó el compuesto número 606, la arsfenamina, que restablecía plenamente en los ratones infectados.

Este compuesto sintético resultó ser eficaz, curando la enfermedad y sin ser tóxico para el paciente. La arsfenamina es considerado el primer agente quimioterapéutico moderno

De esa manera Ehrlich logró, mediante la inyección de un producto a la sangre, eliminar los gérmenes sin dañar el organismo. . Estos trabajos fueron el inicio de una fase revolucionaria para la terapéutica. Poco después, surgieron las sulfamidas y los antibióticos.

En 1905 presentó el neosalvarsán, conocido durante mucho tiempo como «Ehrlich 914» por tratarse del 914º compuesto preparado por Ehrlich y su ayudante para combatir esas enfermedades. Era más soluble, fácil de usar y no perdía eficacia.

Ehrlich4Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la quimioterapia es el uso de fármacos para destruir las células cancerosas. Sin embargo, cuando la mayoría de las personas utilizan la palabra “quimioterapia” se refieren específicamente a los tratamientos farmacológicos contra el cáncer que destruyen las células cancerosas al detener su capacidad de crecer y dividirse. Es posible que su médico lo denomine “quimioterapia estándar”, “quimioterapia tradicional” o “quimioterapia citotóxica”. Estos fuertes medicamentos circulan en el torrente sanguíneo y dañan directamente las células que están creciendo en forma activa. Debido a que, por lo general, las células cancerosas crecen y se dividen más rápidamente que las células normales, son más susceptibles a la acción de estos fármacos. Sin embargo, el daño a las células normales es inevitable y explica los efectos secundarios vinculados a estos fármacos.

Ehrlich utilizó el término quimioterapia para referirse a una parte de la terapéutica diferenciándola de la “farmacología”. Es así que Ehrlich dividió la terapéutica experimental en tres grandes categorías: la organoterapia (hormonas), la bacterioterapia o el uso de agentes inmunológicos; y la quimioterapia experimental, que se basaba en el concepto de afinidad selectiva. Esto último requería encontrar moléculas que actuaran sobre la causa de la enfermedad pero no dañar al organismo normal.

El “gigante” con conciencia; Linus Pauling.

El 28 de febrero de 1901, nacía el bioquímico y activista antinuclear estadounidense Linus Carl Pauling (Portland, Oregón; 28 de febrero de 1901-Big Sur, California; 19 de agosto de 1994). Una de las mentes más brillantes de todos los tiempos.

paulingPor sus dos facetas recibió sendos Premios Nobel, siendo además uno de lo grandes nombres de la química cuantica. Pauling integra la lista de los veinte mayores científicos de todos los tiempos, que publicó la revista británica New Scientist.

Pauling es, junto con Albert Einstein, la única personalidad del siglo XX que aparece en dicha lista.

Es reconocido por su versatilidad científica, debido a sus contribuciones en diversos campos, incluyendo la química cuántica, química inorgánica y orgánica, metalurgia, inmunología, anestesiología, psicología, desintegración radiactiva y otros.

Pauling se licenció en ingeniería química el año 1922 en la Universidad Estatal de Oregón. Posteriomente realizó un posgrado en el California Institute of Technology (Caltech) en Pasadena.

Durante sus tres años en Caltech, Pauling publicó siete artículos sobre la estructura cristalina de los minerales. El primero de ellos fue publicado en la revista Journal of the American Chemical Society, y trataba la estructura de la molibdenita, MoS2.

Linus Pauling recibió el doctorado summa cum laude en 1925 en el California Institute of Technology de Pasadena.

Posteriormente Pauling recibió una beca de la Fundación Guggenheim, que le permitió viajar a Europa para estudiar bajo la dirección de Arnold Sommerfeld en Múnich, Niels Bohr en Copenhague y Erwin Schrödinger en Zúrich.

En Europa, tuvo la oportunidad de presenciar uno de los primeros estudios sobre los enlaces de la molécula de hidrógeno, basado en química cuántica. La investigación fue realizada por Walter Heitler y Fritz London

Regresó en 1927 al California Institute of Technology, donde posteriormente fue designado profesor, en 1931. Ocupó el cargo de director del Gates and Crellin Laboratories of Chemistry entre 1936 y 1958.

En 1930, Pauling vio la posibilidad de utilizar a los electrones para los estudios de difracción, de la misma manera en que había usado los rayos X anteriormente. Construyó un aparato de difracción electrónica, auxiliado por su estudiante L. O. Brockway. El aparato fue utilizado para estudiar la estructura molecular de un gran número de substancias químicas.

En 1931, Pauling recibió el Premio Langmuir, otorgado por la American Chemical Society, por el trabajo científico más significativo, realizado por un investigador menor de treinta años.

En 1932, Pauling concibió la noción de electronegatividad.

Utilizando diversas propiedades de las moléculas, especialmente su momento dipolar y la energía necesaria para romper pauling2los enlaces, estableció la escala de Pauling, útil para la predicción de la naturaleza de los enlaces químicos.

La escala asigna un valor de electronegatividad a la mayoría de los elementos químicos. Este valor, es una medida de la fuerza con que los átomos de una molécula se atraen entre si..

Fue uno de los primeros en aplicar los principios de la mecánica cuántica para dar explicación a los fenómenos de difracción de los rayos X y logró describir satisfactoriamente las distancias y los ángulos de enlace entre átomos de diversas moléculas.

Para describir la capacidad del átomo de carbono para formar cuatro enlaces, Pauling introdujo el concepto de orbitales híbridos, en los cuales las órbitas teóricas descritas por los electrones se desplazan de sus posiciones originales debido a la mutua repulsión.

También identificó la presencia de orbitales híbridos en la coordinación de iones o grupos de iones en disposición definida alrededor de un ion central. Para el caso de compuestos cuya geometría no se puede justificar mediante una única estructura, propuso el modelo de híbridos de resonancia, que contempla la verdadera estructura de la molécula como un estado intermedio entre dos o más estructuras susceptibles de ser dibujadas.

La mecánica cuántica utiliza el número cuántico l para determinar el número máximo de electrones en cada orbital (llamando a los orbitales con las letras s, p, d, f, g y h); Pauling observó que para describir el enlace en las moléculas, es preferible construir funciones que son una mezcla de estos orbitales. Por ejemplo, los orbitales 2s y 2p de un átomo de carbono, se pueden combinar para formar cuatro orbitales equivalentes, llamados orbitales híbridos sp3. Estos orbitales híbridos pueden describir mejor la existencia de compuestos como el metano, de geometría tetraédrica. Asimismo, el orbital 2s puede combinarse con dos orbitales 2p, formando tres orbitales equivalentes, llamados orbitales híbridos sp2, mientras que el tercer orbital 2p no se hibrida. Esta estructura permite describir los compuestos insaturados, como el etileno.

En 1939, Pauling publica The Nature of Chemical Bond, and the Structure of Molecules and Crystals (La naturaleza del enlace químico y la estructura de las las moléculas y los cristales). Este libro es considerado uno de los más importantes trabajos de química jamás publicados.

En 1951, basados en las estructuras de los aminoácidos y de los péptidos y considerando la naturaleza planar del enlace peptídico, Pauling propuso que la estructura secundaria de las proteínas estaba basada en la hélice alfa y la lámina beta. Su descubrimiento se publicaría el 28 de febrero de 1951 en Proceedings of the National Academy of Sciences.

pauling3Pauling sugirió una estructura helicoidal para el ácido desoxirribonucleico (ADN), aunque su modelo tenía algunos errores, incluyendo el proponer grupos neutros de fosfato, idea que estaba en conflicto con la naturaleza ácida, y no neutra, del ADN.

Durante este período, Pauling también estudió las reacciones enzimáticas. Se encuentra entre los primeros científicos que demostraron que las enzimas actúan estabilizando los estados de transición de las reacciones químicas, lo cual es fundamental para la comprensión de sus mecanismos de acción.

En noviembre de 1949, junto con Harvey Itano, S. J. Singer e Ibert Wells, Pauling publicó en la revista Science la primera prueba de la relación entre una enfermedad humana y un cambio en una proteína específica. Utilizando la electroforesis, demostraron que la hemoglobina se había modificado en enfermos de anemia falciforme y que pacientes que eran propensos a este tipo de anemia, sin haberla desarrollado, tenían dos tipos de hemoglobina, modificada y sin modificar. Esta publicación fue la primera demostración de que una proteína específica podía estar asociada con una enfermedad en el ser humano, de manera que la herencia podía influir en las mutaciones de dicha proteína, marcando así los albores de la genética molecular.

En 1954, Pauling recibió el Premio Nobel de Química, por su trabajo en el que describía la naturaleza de los enlaces químicos.

Al año siguiente, Linus Pauling firmó el Manifiesto Russell-Einstein,

El Manifiesto Russell-Einstein es un texto redactado por Bertrand Russell y apoyado por Albert Einstein, firmado en Londres el 9 de julio de 1955. En medio de la Guerra Fría, los firmantes alertaban de la peligrosidad de la proliferación del armamento nuclear y solicitaban a los líderes mundiales buscar soluciones pacíficas a los conflictos internacionales. Fue firmado por once científicos e intelectuales de primera línea, los más notables de ellos los propios Bertrand Russell y Albert Einstein, éste último unos días antes de su muerte el 18 de abril de 1955.
pauling4En 1958, Pauling y su esposa presentaron ante la Organización de Naciones Unidas una carta firmada por más de 11 000 científicos pidiendo la suspensión de las pruebas nucleares.
La presión de la opinión pública condujo a una moratoria en las pruebas en la superficie, seguida por la firma del tratado de Prohibición Parcial de Pruebas Nucleares (PTBT, en inglés), firmado por 113 países, el 5 de agosto de 1963. Entre los firmantes, estaban John F. Kennedy, por los Estados Unidos, y Nikita Jrushchov, por la Unión Soviética.
El tratado entró en vigor en octubre de ese año y Pauling recibió el Premio Nobel de la Paz correspondiente a 1962.

Deuterio, “agua pesada” y el origen de la vida; Harold C. Urey.

El 5 de enero de 1981, fallecía el químico estadounidense Harold Clayton Urey (Walkerton, Indiana, 29 de abril de 1893 – La Jolla, California, 5 de enero de 1981).

Harold_UreyFue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1934 por el descubrimiento del deuterio y el aislamiento del agua pesada.

Se graduó en 1917 en Zoología por la Universidad de Montana, donde permanecería impartiendo clases hasta 1939.

Finalmente se doctoraría en 1923 en Química en la Universidad de Berkeley.

En el período comprendido entre 1923 y 1924, estudiaría sobre la teoría de la estructura atómica con Niels Bohr en la Universidad de Copenhague .

De regresó a Estados Unidos impartiría clases de Química en diversas Universidades de todo el pais; la Universidad de Johns Hopkins (1924-1929), la Universidad de Columbia (1929-1945), la Universidad de Chicago (1945-1952) y finalmente, la Universidad de San Diego, donde ostentó el cargo de profesor emérito desde 1970 hasta 1981.

En la Universidad de Columbia continuaría sus estudios sobre las propiedades de los átomos. Estaba interesado especialmente en los isótopos. Trabajo que había comenzado en 1913, el químico ingles Frederick Soddy. En ese momento, ya se habían descubierto isótopos de elementos cómo el carbono, el oxígeno o el nitrógeno. Sin embrago nadie había sido capaz de descubrir todavía una isótopo de hidrógeno. Ahí centró sus esfuerzos Urey.

En una carta publicada en 1931 por Physical Review , ya se vaticinaba la existencia de al el hidrógeno pesado mediante métodos indirectos. Su abundancia sería de una átomo cada 4500 átomos de hidrógeno. Urey se propuso demostrarlo.

Para ello, en 1932, evaporó lentamente cuatro litros de hidrógeno líquido. Supuso, de forma acertada, que si existía algún isótopo de hidrógeno más pesado, tendría un punto de ebullición más alto, y su evaporación sería más lenta que la del hidrógeno convencional, por lo que acabaría acumulándose en el volumen de hidrógeno residual no evaporado a la temperatura de ebullición del hidrógeno ordinario. En el residuo final de hidrógeno no evaporado, Urey pudo demostrar, analizando por métodos espectroscópicos y de acuerdo con el modelo atómico de Bohr, la existencia del isótopo de hidrógeno cuyo núcleo estaba compuesto por un protón y un neutrón, el hidrógeno-2. Urey lo denomino “deuterio” (de la voz griega deútoros, “segundo”). De cada 100.000 átomos de hidrógeno, Urey demostró, que 15 son de hidrógeno-2.

harold urey3De esta forma, una molécula de agua que contenga deuterio, en lugar de hidrógeno, se denomina “agua pesada”. El agua pesada se convertiría en un componente fundamental en el campo de la investigación nuclear como moderador de neutrones. Éste descubrimiento le valdría a Urey el Premio Nobel de 1934.

Durante el período comprendido entre los años 1940 a 1945 sería el Director del Proyecto de la Bomba Atómica, en el laboratorio de investigaciones para la guerra de la Universidad de Columbia. Alli realizaría las investigaciones iniciales para separar el uranio 235, el isótopo fisionable, del uranio 238. Posteriormente trabajaría en la obtención del tritio, necesario en la fabricación de la bomba de hidrógeno y la obtención de agua pesada.

En 1947, trabajando también con isótopos, descubrió que la relación entre la abundancia del oxigeno 16 y uno de sus isótopos más raros, el oxígeno -18, era directamente proporcional a la temperatura. Esta relación serviría de modo indirecto para conocer la temperatura del agua de los océanos en tiempos pasados. Sólo habría que conocer la relación entre el oxígeno-16 y el oxígeno-18 existente en fósiles marinos.

Este hallazgo despertaría el interés de Urey por determinar un posible origen de la vida en la Tierra. Su curiosidad, le llevaría a realizar un experimento histórico junto a uno de sus estudiantes, Stanley Miller (Oakland, California, 7 de marzo de 1930 – 20 de mayo de 2007). En el experimento de Miller y Urey, se realizó una simulación de las condiciones de la Tierra primitiva en busca de las reacciones químicas que pudieron construir sus primeros bloques esenciales (aminoácidos y proteínas) simples. Fue llevado a cabo en 1952 en la Universidad de Chicago.

Urey sospechaba la atmósfera primigenia estaba compuesta por amoniaco y metano. Los elementos predominantes en el Universo serían el hidrógeno (con diferencia el más abundante) el helio, el carbono, el nitrógeno y finalmente el oxígeno. Parecía lógico suponer que el hidrogeno se combinaría con el carbono para formar metano de igual forma, el abundante hidrógeno reaccionaría con el nitrógeno para formar amoniaco y lo mismo pasaría con el oxigeno para formr agua.

El helio y el hidrógeno que no hubiesen reaccionado, al ser gases ligeros escaparían al exterior evitando la fuerza de la gravedad. El agua formaría los océanos y la atmósfera estaría compuesta por metano y amoníaco fundamentalmente. Se trataría de una atmósfera reductora.

En el experimento Urey y Miller, mezclaron en tubos estériles vapor de agua, metano, amoniaco e hidrógeno simulando la atmósfera primitiva. Los tubos estaban conectados entre sí formando un circuito cerrado. Empleó electrodos para simular descargas eléctricas que aportaban energía al sistema (simulando la descarga de rayos en la atmósfera primitiva y la radiación ultravioleta del Sol). La energía suministrada debería ser era suficiente para permitir la ruptura de los enlaces de las moléculas de amoniaco y el metano y permitir una posible reordenación de los átomos de dichas moléculas.

harold urey2El agua se evaporaba y condensaba de forma constante, como en el ciclo cerrado real, en un recipiente de forma esférica. La presión máxima del sistema era de 1,5 bares.

Para crear las corrientes eléctricas (aportes de energía) se utilizaron electrodos de tungsteno que generaban arcos voltaicos de corta duración y elevada frecuencia con un voltaje de 60 000 voltios.

Tras una semana analizaron la solución resultante por medio de la cromatografía y descubrieron que se habían formando los dos aminoácidos más simples, glicina y alanina, precursores de las proteínas (también se han encontrado aminoácidos dentro de meteoritos y también en nubes de gas en el espacio profundo) además de ácido acético, glucosa, ácido glutámico y ácido aspártico.

Moléculas inorgánicas habían sido precursoras de compuestos orgánicos (algo ya demostrado en 1828 Friedrich Wöhler al realizar la síntesis de la urea).

Las primeras formas de vida en la Tierra podrían haberse formado `por reacciones químicas de forma espontánea.

Finalmente de mayo de 1953, Stanley L. Miller publicaría un histórico artículo en la revista Sicence sobre la síntesis de los aminoácidos bajo las condiciones simuladas de una atmósfera primitiva en la tierra (Miller S. L. (1953). «Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions». Science 117: 528).

En Diciembre de 1959, el bioquímico español Joan Oró (Lérida, 26 de octubre de 1923 —Barcelona, 2 de septiembre de2004) , conseguiría sintetizar adenina (una de las cinco bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos ) calentando una disolución de cianuro de hidrógeno y amoniaco en agua durante varios días a temperatura moderada (27 °C – 100 °C).

El origen de la vida sigue siendo un tema muy discutido en el ámbito científico y las posibilidades estudiadas son innumerables.

Urey fue galardonado en 1940 con la medalla Davy, concedida por la Royal Society “por su aislamiento del deuterio, el isótopo de hidrógeno pesado, y por su trabajo en este y otros isótopos siguiendo el curso detallado de las reacciones químicas”.

Además en 1966 recibiría la Medalla de oro de la Real Sociedad Astronómica y en 1973 la medalla Priestley, concedida por la American Chemical Society.

Entre sus obras destacan Átomos, moléculas y cuantos (1930) y Los planetas: su origen y desarrollo (1952).

Fue el editor de la prestigiosa revista Journal of Chemical Physics desde 1933 hasta 1940.

Harold Urey falleció en California, el 5 de enero de 1981.

El “padre” de la microbiología moderna. El “gigante” Pasteur.

El 27 de diciembre de 1882, nacía el químico francés Louis Pasteur (Dôle, Francia el 27 de diciembre de 1822 – Marnes-la-Coquette, Francia el 28 de septiembre de 1895).

pasteur5Por sus trabajos es considerado el “padre” de la microbiología moderna

A través de sus experimentos refutó definitivamente la teoría de la generación espontánea y desarrolló la teoría germinal de las enfermedades infecciosas.

Pasteur realizó sus estudios secundarios en el Liceo de Besançon, donde consiguió el título de bachiller en letras en 1840 y en ciencias en Ese mismo año ingresó en École Normale Supérieure de París, donde en 1847 se doctoró en física y química. Posteriormente se convertiría en profesor de Física en el Liceo de Dijon.

En 1848 comenzó sus estudios sobre la disimetría del ácido tartárico, por lo que se le considera el padre de la estereoquímica. Descubrió que existían dos isómeros del ácido tartárico. Uno giraba el plano de polarización a la derecha, y el otro, a la izquierda, y que el ácido racémico, ópticamente inactivo, era una mezcla de ambos isómeros.

Ambos tenían la misma composición química, pero el ácido tartárico giraba al plano de la luz polarizada, mientras que el racémico no lo hacía. Pasteur sospechó que los cristales de las sales del ácido tartárico eran asimétricos y los del racémico, simétricos. Al examinar al microscopio ambas series de cristales comprobó, con sorpresa, que ambas eran asimétricas. Pero los cristales de la sal del ácido racémico mostraban dos tipos de asimetría. La mitad de ellos eran de la misma forma que los de la sal del ácido tartárico (tartrato), y la otra mitad eran sus imágenes especulares.

Pasteur, por desgracia, no puedo obtener una respuesta adecuada a esta cuestión. Algo que si conseguirían Van’t Hoff y Joseph-Achille le Bel, de forma independiente, en 1874.

Entre los años 1847 y 1853, Pasteur, fue profesor de química, su verdadera pasión, en Dijon y luego fue nombrado suplente en la cátedra de química de la Universidad de Estrasburgo, (de la que sería titular en 1852). En 1854 se trasladaría a la Universidad de Lille como profesor de química y decano de la Facultad de Ciencias hasta 1857. En 1861 se convirtió en director y administrador de estudios científicos en la École Normale Supérieure de París donde en 1867 sería nombrado titular de la cátedra de química de la Facultad de Ciencias de la Universidad, cargo que ocuparía hasta 1875. Fue elegido socio de la Academia de Medicina en 1873 y recibió la Legión de Honor e ingresó en la Academia Francesa en 1881.

pasteur4En 1854, Pasteur comenzó sus estudios sobre la fermentación. La potente industria vitivinícola francesa estaba sufriendo graves pérdidas económicas por un problema concreto. El vino durante el proceso de envejecimiento, se agriaba y no era posible beberlo. Las perdidas eran cuantiosas.

Pasteur demostró que la producción de alcohol en la fermentación se debe, a las levaduras y que la producción de sustancias que agrian el vino se debe a la presencia de organismos como las bacterias de la familia acetobacter. Las levaduras producían alcohol las bacterias ácido acético, que agriaba el vino produciendo el vinagre.

Pasteur propuso la destrucción de las bacterias calentando las soluciones azucaradas iniciales hasta una temperatura moderada (concretamente a 44 º C) al objeto de exterminar toda la levadura. La misma solución era aplicable a la leche y la cerveza, calentando ambas a temperaturas y presiones moderadas antes de su embotellado se evitaba su degradación. Este proceso actualmente se conoce como pasteurización y es ampliamente utilizado en la industria alimentaria. Si duda, un gran avance.

De esta forma, el 20 de abril de 1864, Pasteur y su colega Claude Bernard, realizan la primera demostración de una pasteurización de la historia ante la Academia de Ciencias de Francia.

Otra de las grandes contribuciones de Pasteur, tal vez la más importante, fue erradicar de forma definitiva la creencia de la generación espontánea. Pasteur, etre 1860 y 1864, demostró que los microorganismos no se formaban espontáneamente demostrando que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior (Omne vivum ex vivo).

Pasteur para demostrar sus ideas, creó un recipiente con un largo cuello de cisne), que presentaba la forma de una S horizontal (matraz de Pasteur. Por la abertura abierta el aire podía penetrar libremente en el recipiente, pero no lo podían hacer las partículas de polvo y los microorganismos, ya que el cuello curvado se lo impedía. Pasteur introdujo pan en el recipiente, conectó el cuello en forma de S, hirvió el caldo hasta emitir vapor (para matar cualquier microorganismo en el cuello, así como en el caldo) y esperó a ver qué ocurría. El caldo permaneció estéril. No existía el aire vital, creencia arraigada desde Hipócrates.

No se puede obviar la gran contribución en este sentido Lazzaro Spallanzani un naturalista y sacerdote italiano (Scandiano, Reggio, Italia, 1729 – Pavia, 1799), quien en 1769 en ampollas de vidrio selladas puso tejidos en descomposición previamente esterilizados con calor., hirviendo los caldos nutritivos y eliminando de esta forma la posibilidad del surgimiento espontáneo de microorganismos.

pasteur7Sin embargo se le considera a Pasteur como el primero en establecer una conexión definitiva entre los microorganismos y la enfermedad, creando así la moderna ciencia de la de la “microbiología”.

Finalmente el 30 de abril de 1878, Louis Pasteur expone ante la Academia de Ciencias de Francia, en un discurso histórico, su teoría germinal de las enfermedades infecciosas, refutando para siempre la teoría de la generación espontánea.

Con anterioridad, en 1865, Pasteur tuvo que enfrentarse a otro importante reto. La industria de la seda en Francia se encontraba en declive por la gran mortandad de los gusanos, imprescindibles en la producción.

Pasteur descubrió mediante minuciosas observaciones en su microscopio los microorganismos que infectaban a los gusanos de seda y a las hojas de morera que les servían de alimento, provenientes de sendos parásitos . Recomendó la destrucción de todos los gusanos y hojas infectadas y empezar de nuevo con los gusanos y hojas libres de infección. Se puso en práctica aquella drástica e impopular medida con excelentes resultados.

A la vista de sus resultados, Pasteur generalizó sus conclusiones y enunció la “teoría de los gérmenes patógenos”. Sostuvo que el origen y evolución de las enfermedades eran análogos a los del proceso de fermentación. Consideraba que la enfermedad surge por el ataque de gérmenes procedentes del exterior del organismo y no por un desequilibrio de humores como se creía tradicionalmente.

En sus últimos años Pasteur orientó su actividad científica hacia el estudio de las enfermedades contagiosas.

En 1879 Pasteur trabajaba en una bacteria que causaba el cólera a los pollos la (Pasteurella multocida). Desarrolló una preparación tan concentrada de la bacteria que una pequeña dosis inyectada en un pollo lo mataba en un día. En una ocasión utilizó un cultivo que llevaba preparado una semana (se dice que por descuido de un discípulo suyo, Charles Chamberland). Tras la inoculación los pollos enfermaron sólo ligeramente, recuperándose luego.

Pasteur llegó a la conclusión de que el cultivo se había estropeado y preparó un nuevo caldo. Pero su nuevo cultivo no mató a los pollos que se habían recuperado de la dosis de bacteria “estropeada”. Era evidente que la infección con la bacteria debilitada había dotado a los pollos con una defensa contra las nuevas y virulentas bacterias. Había descubierto que, en determinadas condiciones, los gérmenes resultaban menos patógenos, pero que al inocularlos en un individuo sano daban igualmente lugar a una respuesta defensiva que protegía contra los gérmenes virulentos, algo demostrado ya 1796 por Edward Jenner al que Pasteur guardaba una profunda admiración.

En 1881 inició sus estudios acerca del carbunco, una enfermedad especialmente cruenta con las ovejas. Ese mismo año realizó una demostración de la eficacia de la vacuna contra el carbunco desarrollada por él, inoculando la mitad de un rebaño de ovejas mientras inyectaba la enfermedad (Bacillus anthracis) a la otra mitad. Sólo las inoculadas con la vacuna fueron capaces de sobrevivir.

En 1880, Pasteur, tras numerosos estudios consiguió una vacuna para atenuar una enfermedad prácticamente mortal en los humanos, la rabia. El virus de la enfermedad llamada hidrofobia o “rabia” atacaba al sistema nervioso, produciendo síntomas similares a los de la locura.

Sus primera pruebas la realizó en conejos. Inyectaba el fluido de infecciones en el cerebro. de un conejo. Lo dejaba incubar, machacaba la médula espinal, inyectaba el extracto en el cerebro de otro conejo, y así sucesivamente. Pasteur atenuaba sus preparados, dejándolos madurar y poniéndolos a prueba de manera continua hasta que el extracto ya no podía provocar la enfermedad.

Posteriormente realizó sus pruebas con perros, obteniendo resultados asimismo positivos.

pasteur2Finalmente, el 6 de julio de 1885, Louis Pasteur, por primera vez en la Historia, vacuna contra la rabia con éxito a un ser humano, al niño Joseph Meister. A los nueve años de edad, Joseph Meister fue mordido por un perro con rabia, de camino a la escuela de Meissengott (actualmente Maisonsgoutte), tras haberlo provocado con un palo.

Pasteur se enfrentó a un dilema legal y ético. No era médico. Si trataba a Joseph con una vacuna sin probar y éste fallecía sería sin duda acusado y sería el final de su carrera. Pasteur movido por la compasión se decidió a inocular la vacuna al muchacho de igual forma Tras un meticuloso tratamiento de diez días, Joseph Meister no llegó a desarrollar la enfermedad.

El 14 de noviembre de 1888 en París, se inauguraba el Instituto Pasteur.

El Instituto Pasteur de París es una fundación francesa sin fines de lucro cuya misión es contribuir a la prevención y el tratamiento de las enfermedades, especialmente las infecciosas, a través de la investigación, la enseñanza y acciones de salud pública. Fue fundado el 4 de junio de 1887, gracias a una suscripción nacional e inaugurado el 14 de noviembre de 1888. Este centro de investigación biológica es el de mayor prestigio en el Mundo.

A lo largo de su existencia, ha contribuido con descubrimientos que han permitido a la medicina controlar enfermedades virulentias como la difteria, el tétanos, la tuberculosis, la poliomelitis, la gripe y la fiebre amarilla, y fue el primer laboratorio que logró aislar el HIV, que provoca el sida.

Ocho científicos de este Instituto han obtenido el Premio Nobel de Fisiología o Medicina: en 1907 le fue concedido a Alphonse Laveran; en 1908 a Elie Metchnikoff (compartido con Paul Ehrlich); en 1919 a Jules Bordet; en 1928 a Charles Nicolle; en 1957 a Daniel Bovet; en 1965 a André Lwoff, François Jacob y Jacques Monod; y en 2008 a Luc Montagnier y Françoise Barré-Sinoussi.

Louis Pasteur falleció el 28 de septiembre de 1895 en Villenueve-L’Etang.

Como curiosidad, siendo adulto, Meister (el niño que sobrevivió a la rabia) sirvió como vigilante en el Instituto Pasteur hasta su muerte en 1940, a los 64 años. Según una versión apócrifa, en 1940, durante la ocupación alemana, se resistió con crudeza a la entrada de los hombres de la Wehrmacht en la cripta de Pasteur. Algo que sin embargo, no consiguió…Algunos atores, citan que fue tal la decepción de Meister que regresó a su casa y se suicidó por éste motivo.

 

El descubridor y la primera persona en aislar el ADN; Miescher.

El 26 de agosto de 1895, nacía el biólogo y médico suizo Johan Friedrich Miescher (Basilea, 13 de agosto de 1844 – Davos, 26 de agosto de 1895).

MiescherFriedrich Miescher aisló el ADN por primera vez, durante el invierno de 1869, mientras trabajaba en la Universidad de Tubinga.

A la edad de 17 años, empezó en Basilea sus estudios de medicina, que terminó, con 23 años, en 1867. En 1872 se hizo profesor en la Universidad de Basilea.

En la primavera de 1868 se trasladó a Tubinga para trabajar con dos de los científicos de más prestigio de la época: Adolf Strecker, especialista en química orgánica, en cuyo laboratorio permaneció durante un semestre, y Felix Hoppe-Seyler, bioquímico y uno de los pioneros de la recién aparecida “química fisiológica”.

El 26 de febrero de 1869, en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler, en el castillo de Tuebingen. Miescher realizaba experimentos acerca de la composición química del pus de vendas quirúrgicas desechadas cuando notó un precipitado de una sustancia desconocida que caracterizó químicamente más tarde. Lo llamó nucleína, debido a que lo había extraído a partir de núcleos celulares.

Después de tratar las células con soluciones salinas, alcohol, soluciones ácidas y soluciones alcalinas, vio que las células tratadas con una solución salina daban un precipitado gelatinoso cuando se acidificaba la solución. Miescher supuso que el precipitado podría estar asociado con el núcleo celular. Para ensayar esta posibilidad se dedicó a aislar núcleos. Cuando trató los núcleos aislados con una solución alcalina y luego la acidifico, observó un precipitado. El análisis de este precipitado mostró que se trataba de un material complejo que contenía entre otras cosas, nitrógeno y fósforo. Las proporciones eran diferentes a cualquier otro material biológico estudiado por lo que concluyó que había aislado un componente biológico no descrito previamente, asociado casi exclusivamente con el núcleo.

Miescher2En 1874, Miescher, que se había trasladado a Basilea, comenzó sus investigaciones con el esperma de los salmones, y descubrió la presencia de una serie de sustancias, una ácida (ácido nucléico o “nucleína”) y una fuertemente básica, a la que denominó “protamina” y que se identifica con las histonas.

Se necesitaron casi 70 años de investigación para poder identificar los componentes y la estructura de los ácidos nucleicos.

En 1919 Phoebus Levene identificó que un nucleótido está formado por una base nitrogenada, un azúcar y un fosfato. Levene sugirió que el ADN generaba una estructura con forma de solenoide (muelle) con unidades de nucleótidos unidos a través de los grupos fosfato. En 1930 Levene y su maestro Albrecht Kossel probaron que la nucleína de Miescher es un ácido desoxirribonucleico (ADN) formado por cuatro bases nitrogenadas (citosina (C), timina (T), adenina (A) y guanina (G)), el azúcar desoxirribosa y un grupo fosfato, y que, en su estructura básica, el nucleótido está compuesto por un azúcar unido a la base y al fosfato.

La estructura de la insulina y la secuencia base de los ácidos nucleicos del ADN; el “gigante” Sanger.

El 13 de agosto de 1918, nacía el bioquímico inglés Frederick Sanger (Gloucestershire, Reino Unido, 13 de agosto de 1918 – Cambridge, Reino Unido, 19 de noviembre de 2013).

sangerEs la única persona que ha sido galardonada dos veces con el Premio Nobel de Química; en 1958, por sus investigaciones sobre la insulina, y en 1980, compartido con los estadounidenses Paul Berg y Walter Gilbert, por sus contribuciones a la determinación de las secuencias de base de los ácidos nucleicos.

Sanger se educó en la escuela Bryanston y más tarde obtuvo el título de bachiller en Ciencias Naturales en el St John’s College, Cambridge

Desde 1940 trabajó en el Departamento de Bioquímica en la Universidad de Cambridge, investigando el metabolismo de la lisina, con el doctor A. Neuberger. Obtuvo el doctorado en Medicina en 1943.

En el Medical Research Council se dedicó a esclarecer la estructura de las proteínas e ideó notables métodos de trabajo, que luego han adoptado otros laboratorios.

Sus estudios sobre la determinación de la estructura de las proteínas le llevó a determinar la secuencia de aminoácidos de la insulina en 1953, por lo que recibe el premio Nobel en 1958.

En 1910, Sir Edward Albert Sharpey-Schafer encontró que la diabetes es provocada por la falta de insulina. Él llamó el azúcar de sangre de regulación química como insulina de la “ínsula Latina”, significando la isla, en referencia a los islotes de insulina que debían existir en la secreción de l páncreas sugeridos por el alemán Paul Langerhans (1847- 1888), en 1869.

El belga J. De Meyer acuñó este término en francés en 1909 al emplearlo en un artículo sobre el páncreas. En una conferencia Edward Albert Sharpey-Schafer (quien también introdujo la palabra endocrina) habló de una sustancia hipotética del páncreas que evitaba la acumulación de glucosa en la sangre, llamándola insulina.

Frederick Grant Banting, fue quién en 1921, descubrió con Charles Best la hormona de la insulina. Por este descubrimiento le fue otorgado en 1923 el Premio Nobel de Fisiología y Medicina, compartido con John James Richard Macleod.

sanger2Sanger rompió la molécula en cadenas más pequeñas, y estudió cada una de ellas por separado según la cromatografía en papel. Empezó degradando insulina en pequeños fragmentos mezclando la enzima tripsina (que degrada la proteína) con una solución de insulina. Entonces aplicó un poco de la mezcla en una hoja de papel vegetal. Aplicó un disolvente al papel vegetal en una dirección, y una corriente eléctrica a lo largo del papel en la dirección contraria. Dependiendo de susolubilidad y su carga eléctrica, los diferentes fragmentos se trasladaron a posiciones distintas del papel, creando un patrón característico. Sanger llamo a estos patrones “huellas dactilares”.

Sanger describió la composición de la insulina como dos cadenas de aminoácidos unidas por dos puentes disulfuro, la cadena A con veintiún aminoácidos, y la B con treinta. Una de las cadenas tenía la glicina como aminoácido N-terminal (denominado por él la cadena G), y la otra tenía la fenilalanina como el aminoácido N-terminal (la cadena P).

A la hora de esclarecer la estructura completa de la insulina, Frederick Sanger empleó el 1-fluioro-2,3-dinitrobenceno (DNFB) y enzimas proteolíticas adecuadas. Sanger pudo observar que cuando una molécula de proteína era atacada por hidrólisis ácida o por digestión enzimática, su cadena se rompía en aminoácidos, lo que permitió a Sanger constituir las cadenas A y B de la insulina (hormona del páncreas) y describir la disposición de los puentes de azufre que las unían.

Aunque tardó ocho años de trabajo en resolver semejante rompecabezas, en 1953 obtuvo el orden exacto de los aminoácidos en la molécula de insulina. Los mismos métodos se han utilizado desde 1953 para obtener la estructura detallada de moléculas proteicas aún más largas.

Esta descripción permitió, posteriormente, en 1963, que la insulina fuera la primera proteína sintetizada en laboratorio.

Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin desarrolló la técnica de difracción de rayos X para aplicarla en la búsqueda de la estructura tridimensional exacta de las moléculas orgánicas complejas descubriendo en 1969 la estructura cristalina de la insulina, medicamento fundamental en el tratamiento de la diabetes mellitus.

sanger3En 1975, Frederick Sanger  desarrolló el método de secuenciación de ADN, conocido también como Método de Sanger.

El método de secuenciación por dideoxinucleótidos, mejor conocido como el método Sanger se basa en el proceso biológico de la replicación del DNA. El método de secuenciación ideado por Sanger está basado en el empleo de dideoxinucleótidos que carecen del grupo hidroxilo del carbono 3′, de manera que cuando uno de estos nucleótidos se incorpora a una cadena de DNA en crecimiento, esta cadena no puede continuar elongándose. Esto es así ya que la DNA polimerasa necesita un grupo terminal 3’ OH para añadir el siguiente nucleótido y el dideoxinucleótido incorporado carece de este grupo hidroxilo.

Dos años más tarde empleó esta técnica para secuenciar el genoma del bacteriófago Φ-X174, el primer organismo del que se secuenció totalmente el genoma. Realizó este trabajo manualmente, sin ayuda de ningún automatismo.

Determinó la secuencia base de los ácidos nucleicos -adenina, guanina, uracilo y citosina- lo que permitió que los científicos pudieran empezar a “leer” la información genética.

Por este trabajo le fue concedido su segundo premio Nobel en química, en 1980, compartido con Walter Gilbert y Paul Berg.
Este trabajo fue base fundamental para proyectos tan ambiciosos como el Proyecto Genoma Humano,

En el año 1981, Sanger fue investido con el título de Caballero de Honor, y cinco años más tarde con el de miembro de la Orden del Mérito Británico.

La estructura tridimensional de las biomoléculas; Hodgkin.

El 29 de julio de 1994, fallecía la química y profesora universitaria inglesa Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin (El Cairo, Imperio británico, 12 de mayo de 1910 – Shiptons-on-Stour, Reino Unido, 29 de julio de 1994). Fue galardonada con el Premio Nobel de Química del año 1964.

hodgkinCursó estudios en Oxford, y durante el último año se especializó en cristalografía de rayos X. A continuación se trasladó a Cambridge, donde comenzó a trabajar con el científico irlandés John Desmond Bernal, uno de los más destacados especialistas en dicha técnica. Durante su estancia en Oxford, Dorothy había iniciado su investigación en cristalografía en Oxford, publicando con Herbert M. Powell su primer artículo sobre la estructura de los haluros de dialquiltalio.

Posteriormente regresó a Oxford para ocupar una plaza de investigación; allí permanecería el resto de su carrera profesional. En 1947 fue elegida miembro de la Royal Society de Londres.

Dorothy Hodgkin desarrolló la técnica de difracción de rayos X para aplicarla en la búsqueda de la estructura tridimensional exacta de las moléculas orgánicas complejas. Determinó la estructura de la pepsina, los esteroles, la penicilina y la vitamina B12, que posee más de noventa átomos distribuidos en una estructura compleja.

La vitamina B12 (también llamada cobalamina, debido a que contiene cobalto) es una vitamina hidrosoluble esencial para el funcionamiento normal del cerebro, del sistema nervioso, y para la formación de la sangre y de varias proteínas. Es una de las ocho vitaminas del grupo B. Normalmente está implicada en el metabolismo de las células del cuerpo humano, especialmente en la síntesis y regulación del ADN; también en la metabolización de los aminoácidos, de los ácidos grasos y de los glúcidos.
hodkin5Ni los hongos, ni las plantas, ni los animales pueden producir esta vitamina. Solo las bacterias y las arqueobacterias tienen las enzimas necesarias para su síntesis, no obstante muchos alimentos son fuente natural de B12 debido a la simbiosis bacteriana. Estructuralmente hablando, esta es la vitamina más compleja y puede ser producida industrialmente únicamente por fermentación bacteriana.

Está conformada por una clase de compuestos químicamente relacionados (vitámeros) los cuales actúan como vitaminas. El cobalto, un oligoelemento, está en el centro del anillo tetrapirrol llamado corrina.

La deficiencia de B12 es la causa de la anemia perniciosa que generalmente era fatal y tenía una etiología desconocida cuando fue descrita por primera vez en la medicina. Tanto la cura para esta enfermedad como la vitamina B12 fueron descubiertas por accidente cuando George Whipple se encontraba realizando experimentos en los que se inducía la anemia perniciosa mediante sangrado en perros, para luego darles de comer diferentes alimentos y observar cuál de las dietas les permitió recuperarse más rápidamente. Durante este proceso, descubrió que la ingesta de grandes cantidades de hígado parecía curar más rápidamente la anemia por pérdida de sangre. Por lo tanto, planteó la hipótesis de que la ingesta de hígado podría podría ser el tratamiento contra la anemia perniciosa.

En 1969 descubrió la estructura cristalina de la insulina, medicamento fundamental en el tratamiento de la diabetes mellitus.

hodkin4 La insulina (del latín insula, “isla”) es una hormona polipeptídica formada por 51 aminoácidos, producida y secretada por las células beta de los islotes de Langerhans delpáncreas.

La insulina interviene en el aprovechamiento metabólico de los nutrientes, sobre todo con el anabolismo de los glúcidos.

La síntesis de la insulina pasa por una serie de etapas. Primero la preproinsulina es creada por un ribosoma en el retículo endoplasmático rugoso (RER), que pasa a ser (cuando pierde su secuencia señal) proinsulina. Esta es importada al aparato de Golgi, donde se modifica, eliminando una parte y uniendo los dos fragmentos restantes mediante puentes disulfuro.

En concreto Hodgkin   consiguió determinar la estructura tridimensional de las siguientes biomoléculas:

.- Colesterol en 1937
.- Penicilina en 1945
.- Vitamina B12 en 1954
.- Suprasterol en 19615
.- Insulina en 1969

así como la de la lactoglobulina, ferritina y el virus del mosaico del tabaco.

Cinco años antes, en 1964, había sido galardonada con el premio Nobel de Química por sus estudios sobre la difracción de rayos X. Entre sus obras cabe destacar Sobre los esteroles, vitaminas y antibióticos (1932).

Interesada en el intercambio intelectual entre científicos y preocupada por los problemas que la ciencia ocasionaba a la población, entre 1976 y 1988 fue presidenta de las Conferencias Pugwash de Ciencia y Asuntos Mundiales. Además fue galardonada con el Premio Lenin por la Paz concedido por el Gobierno Soviético en 1985-1986.

El trabajo de Hodgkin se consideró tan importante que se convirtió en la primera mujer, desde Florence Nightingale, a la que la Reina le concedió la Orden del Mérito.

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