AlbaCiencia

Category Archives: Química

Nobel de Química 2014: ¿Una decisión equivocada?

 

Esta mañana, hacia las doce menos cuarto, arrancaba desde Estocolmo el anuncio del Premio Nobel de Química 2014. Los estadounidenses Betzig y Moerner junto al alemán Hell se llevan el galardón por el desarrollo del Microscopio de Fluorescencia.

El principio óptico se basa en fluoróforos, que son unas pequeñas moléculas que disponen de la capacidad de captar fotones (absorción de luz) y enviarlos a una longitud de onda mayor (emisión fluorescente de luz).

La luz blanca puede descomponerse en una gama de colores gracias a un prisma, una pieza que por un cambio en el índice de refracción es capaz de transformar la luz blanca en otras longitudes de onda diferentes. Estas longitudes de onda son las que nosotros percibimos como un color u otro. Aquí podemos ver una tabla con el color que corresponde a cada longitud de onda:

 

Pues bien, si un microscopio óptico convencional nos permitía una resolución de 2 micrómetros -2 décimas de milímetro-, esta barrera puede ser fácilmente superada con la Fluoresencencia. ¿Cómo se usa la fluorescencia para marcar, identificar e incluso seguir moléculas en el interior celular? La forma más sencilla es mediante el uso de anticuerpos.

Los anticuerpos son moléculas producidas en condiciones fisiológicas por nuestro sistema inmune y que se unen con una afinidad extraordinariamente elevada a una molécula diana específica. Si los utilizamos para bloquear una molécula determinada y además le añadimos un fluoróforo – molécula que emite luz- podremos ver donde se encuentra el anticuerpo señalizado -y por ende la molécula de interés- justo al irradiar a una longitud de onda determinada.

 

Así pues la fluorescencia nos permite localizar una proteína que tenga una distribución anómala en una patología determinada, por ejemplo los agregados proteicos que se producen en Alzheimer.

También es útil para reconocer proteínas que pueden estar presentes en algunas enfermedades huérfanas – cuya causa se desconoce-. O incluso para cuantificar su sobreexpresión en ciertos tejidos – hiperinsulinismo-.

Insulina marcada en verde, células pancreáticas marcadas en azul y células sanguíneas – vasos capilares – marcados en rojo.

El microscopio de fluorescencia ha evolucionado hasta convertirse hoy en día en un instrumento necesario de todo laboratorio de Biomedicina y Biología Celular. Aunque sus aplicaciones son ya muy variadas cada vez se utiliza con objetivos distintos y para propósitos más distintos entre sí.

Si le tengo que dar la vuelta a la tortilla me arriesgaré a afirmar públicamente que bajo mi criterio este tema NO debería haber sido premiado en el Anuncio de los Premios Nobel. ¿Por qué me atrevo a decir esto? Hay varios aspectos a considerar. Antes de nada dejar claro que la ciencia no es blanca o negra, hay una escala con tonalidades grises muy amplia y por este motivo cualquier galardón que se otorga a un descubrimiento es perfectamente revocable en base a las premisas de evaluación y selección descritas. Aquí trato de exponer mis razones:

 1.       El microscopio de fluorescencia  se ha transformado en una máquina imprescindible de cualquier laboratorio biológico. Vayamos por partes, no podemos hacer reducción al absurdo solo por esta razón, pero muchísimos otros elementos de un laboratorio son imprescindibles y no se reparten distinciones de esta categoría. ¿Hay un Nobel al citómetro de flujo? ¿A los microscopios electrónicos, confocales, atómicos o de efecto túnel? ¿A los espectrómetros de masas, ciclotrones, láseres, transiluminadores o máquinas de RMN? ¿A los secuenciadores en masa de 2ª y 3ª generación? Todos los aparatos que acabo de mencionar, en su mayor parte, son muy difíciles de comercializar a larga escala. Es por eso que se suelen utilizar en consorcio varios grupos de una Universidad o un centro de investigación. ¿Por qué? Por causas totalmente ajenas a la fácil manipulación de un microscopio de fluoresencia. Existen secuenciadores de ADN de reducido tamaño pero de un coste elevadísimo y eso hace que no todos los laboratorios puedan disponer de uno, por ejemplificar un caso de la lista anterior. ¿Acaso es esta una razón CIENTÍFICA para hacer distinciones?

 2.       El microscopio de fluorescencia  ha acercado el nanomundo a la biología. Bueno, me parece que aquí la palabra nano está muy de más. Nadie ha resulto la estructura de una macromolécula con un aparato de éstos, ni mucho menos ha hallado motivos topológicos significativamente detallados como para describirlos con total seguridad gracias a el invento. Existen muchas otras máquinas más precisas y resolutivas el principio de química uni-molecular, en el que se basa la fluoresencia para estudiar macromoléculas orgánicas.

 3.       Ha ayudado a investigar múltiples enfermedades. Volvemos a lo mismo que el punto 1. No es una razón científica que la popularización de uso de un tipo de instrumento determinado y ajeno a sus bases químicas haya sido intermediario de logros llevados a cabo por terceros.

 4.       Se ha dado un galardón a un campo de la Química que hacía tiempo que no se premiaba. Vaya, los motivos para defenderlo – véase punto 3- se basan en razones bioquímicas y de química orgánica. Casualmente las 2 ramas de la Química más premiadas en los Nobel – con 50 y 43 premios respectivamente.-

 5.       Basándonos en la premisa histórica de reconocer a personas que hayan llevado a cabo investigacionesdescubrimientos o notables contribuciones a la humanidad según el testamento de Alfred Nobel, hay muchísimos otros descubrimientos que a mi parecer deberían haberse priorizado en la criba del certamen.

 

Por supuesto ésta es sólo mi opinión y estoy encantado a leer las vuestras. No te cortes y deja tu opinión sobre el Nobel de Química de este año.

 

Baño de moléculas: una visión más precisa de los cambios de estado

Antes de empezar quiero aclarar:

Este post participa en la Edición XXXIV (Edición del Sé) del Carnaval de Química cuyo anfitrión es Jesús Garoz Ruiz en su blog moles de química.

Desde la Educación Primaria se acostumbra a determinar de forma más o menos intuitiva la separación clásica en tres estados básicos de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Cabría añadir más fases, pero eso es otro tema y deberá ser contado en otra ocasión.

Si analizamos los tres estados planteados inicialmente podemos plantearnos la siguiente cuestión ¿qué diferencia hay entre ellos? Supongamos una sustancia, el agua por ejemplo, que podemos encontrar en forma de hielo, agua líquida y vapor de agua respectivamente. Esta molécula (H2O) formada por un átomo de oxígeno por dos de hidrógeno es la misma en los tres estados, por lo tanto la sustancia no cambia a nivel molecular. Es evidente eso sí, que un cubito de hielo y un vaso de agua tienen propiedades físicas claramente diferenciables. ¿A qué se deben estos cambios físicos? ¿Qué cambios químicos se dan en la molécula del agua para que un iceberg, el océano y una nube sean tan diferentes conteniendo la misma sustancia?

La clave está en el calor, la energía térmica, que absorbe cada tipo de fase. El calor es energía térmica, y la energía térmica es vibración molecular. Esto significa que cuanta más temperatura tiene un cuerpo (véase aquí la molécula de tres átomos del agua) más vibran estas moléculas respecto a las otras. Así no es de extrañar que las moléculas que forman una nube vibren un tanto más que las del iceberg  y de aquí el estado de compactación de cada forma del agua.

La vibración no solo se puede modular a través de la temperatura, sino que también a través de la presión. Así a más presión por norma general suele haber menos vibración. La correlación parece simple ¿no? A más temperatura y a menos presión más vibración molecular. La correlación, aunque muy parecida a ésta, no encaja en una función lineal completamente. Tenemos una gráfica de presión  y temperatura que nos dice a partir de que punto de cada variable nos encontramos en una fase u otra de la materia. Es lo que llamamos un diagrama de fases, como el siguiente:

Read more →