La bioquímica es la ciencia que estudia los componentes químicos de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células. La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la mismísima base de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas de la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras.
Historia de la bioquímica
El comienzo de la bioquímica puede muy bien haber sido el descubrimiento de la primera enzima, la diastasa, en 1893 por Anselme Payen.
En 1828 Friedrich Wöhler publicó un artículo acerca de la síntesis de urea, probando que los compuestos orgánicos pueden ser creados artificialmente, en contraste con la creencia, comúnmente aceptada durante mucho tiempo, que la generación de estos compuestos era posible sólo en el interior de los seres vivos. Desde entonces, la bioquímica ha avanzado, especialmente desde la mitad del siglo XX con el desarrollo de nuevas técnicas como la cromatografía, la difracción de rayos X, marcaje por isótopos y el microscopio electrónico. Estas técnicas abrieron el camino para el análisis detallado y el descubrimiento de muchas moléculas y rutas metabólicas de las células, como la glucólisis y el ciclo de Krebs (también conocido como ciclo del ácido cítrico).
Hoy, los avances de la bioquímica son usados en cientos de áreas, desde la genética hasta la biología molecular, de la agricultura a la medicina. Probablemente una de las primeras aplicaciones de la bioquímica fue la producción de pan usando levaduras, hace 5.000 años.
El pilar fundamental de la investigación bioquímica se centra en las propiedades de las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Por razones históricas la bioquímica del metabolismo de la célula ha sido intensamente investigado, en importantes líneas de investigación actuales (como el Proyecto Genoma, cuya función es la de identificar y registrar todo el código genético humano), se dirigen hacia la investigación del ADN, el ARN, la síntesis de proteínas, la dinámica de la membrana celular y los ciclos energéticos.
Bioquímica celular
Es un área de la Biología que se dedica al estudio de la célula, su comportamiento, la comunicación entre orgánulos al interior de la célula y la comunicación entre células.
Biología molecular
Es un área de la biología dónde se estudia principalmente el ADN y ARN, para entender la función de cada una de sus partes y los procesos asociados a su conservación.
Inmunología
Área de la biología, la cual se interesa por la reacción del organismo frente a organismos como las bacterias y virus. Todo esto tomando en cuenta la reacción y funcionamiento del sistema inmune de los seres vivos.
Farmacología
Área de la química que estudia cómo afectan ciertas sustancias al funcionamiento celular en el organismo.
Laboratorio clínico
Área propia de la Bioquímica, en la cual se analizan el perfil bioquímico de las personas para diagnosticar algún tipo de patología médica.
Por primera vez en Uruguay la medicina celebrará el alumbramiento de un bebé a través de óvulos vitrificados.
La experiencia dará a luz a mediados de 2010 tras conservarse el óvulo a 196 grados bajo cero.
En un informe publicado este domingo por el diario El Observador, se indica que la técnica conocida como “vitrificación de óvulos” no cuenta con experiencias anteriores en Uruguay.
La técnica permite a las mujeres asegurar la maternidad con varios años de antelación y el nacimiento del primer bebé mediante esta técnica será recordado como un hito en la historia de la fecundación asistida en Uruguay.
El embarazo ya tiene seis semanas de gestación y la primera uruguaya que será madre a través de este sistema tiene 40 años pero el óvulo fue preservado cuando tenía 10 años menos.
Se trata de una técnica muy apropiada y confiable y que a la vez se adapta a la realidad de las mujeres uruguayas y del mundo quienes priorizan su desarrollo profesional y dejan para después de los 30 años el embarazo.
El costo del servicio es de US$ 1.500.
El Premio Nobel de Medicina en 1998 considera que “en el futuro quizá sólo se usen factores de crecimiento” como el óxido nítrico.
El hasta ahora frustrado empecinamiento de algunos investigadores e industrias biotecnológicas por experimentar con embriones para obtener células madre, con posibles aplicaciones terapéuticas, podría carecer totalmente de sentido en un futuro muy próximo.
Según el Premio Nobel de Medicina en 1998, Ferid Murad, las investigaciones sobre el óxido nítrico (NO) prevén que “en vez de células madre, en el futuro quizá sólo se usen factores de crecimiento” como el NO.
El monóxido de nitrógeno u óxido nítrico era hace 20 años conocido más como gas tóxico procedente de los automóviles o del humo del tabaco que por sus características fisiológicas. Identificarlo como molécula señalizadora en el sistema cardiovascular les valió el Nobel de Medicina y Fisiología de 1998 a tres farmacólogos estadounidenses, el mencionado Murad, Robert Furchgott y Louis Ignarro.
Gracias al descubrimiento de estos científicos, en la actualidad ya se pueden tratar con NO enfermedades tan diferentes como la angina de pecho y la disfunción eréctil, o conocer mejor otras dolencias como el asma, el Alzheimer o el cáncer.
Medicina de futuro
Murad asegura que el NO puede desempeñar una función determinante en el desarrollo de las células madre. “El trasplante de células madre ya es una realidad. Se realiza trasplante autólogo de médula ósea en pacientes que sufren enfermedades hematológicas severas, en los que han recibido un tratamiento de quimioterapia muy agresivo, o se inyectan células madre musculares en el corazón cuando se sufre un infarto”, dice el investigador, en referencia a las cualidades terapéuticas de las células madre adultas.
Sin embargo, continúa Murad, “en un futuro se conocerá el mecanismo de acción de los factores que, como el óxido nítrico, regulan el crecimiento de la célula. Cuando esto suceda, quizás, el tratamiento ya no sea el trasplante de células madre, sino sólo la administración de los factores capaces de inducir la expresión genética de las células en los tejidos”, augura el científico.
Con un más que prolífico y experimentado bagaje profesional a sus espaldas, Murad lanza un velado aviso a otros investigadores: “Los científicos somos pacientes con nuestras investigaciones, pero también debemos ser conscientes de que algunas veces se tiene éxito y otras no”
Cómo actúa
El NO es un neurotransmisor y un mediador que se encuentra en todas las células del cuerpo y en los vasos sanguíneos, pero para que se active tiene que sufrir un proceso enzimático. Murad y su equipo partieron de la base de que de un sustrato como es un aminoácido, determinadas enzimas, denominadas sintetasas, producen la liberación del NO.
Una vez identificado el NO comprobaron que las acciones de este gas se generan como consecuencia de que el NO incita el siguiente paso, que es la inducción del gen GMP cíclico, el mediador común, el gran lector, la llave determinante que hace que se relajen suavemente las paredes de los vasos y tenga efecto anticanceroso, modulador o transmisor.
El NO se genera por la activación de tres enzimas, la NOS-1, NOS-2 y la NOS-3, y, dependiendo del tejido donde se genere y la enzima que lo sintetice, desempeña una función diferente: vasodilatación, modulación o transmisión.
Así, la enzima NOS-1 afecta a la memoria y a la enfermedad cerebrovascular. En el caso de la memoria, actúa sobre las células neuronales aumentando su actividad metabólica y regenerando lo que se haya destruido. En la enfermedad cerebrovascular, como es el caso del ictus, vasodilata e impide la trombosis.
El NO modula el sistema inmunológico y su falta puede causar inmunodeficiencia. En el asma se utiliza como prueba en los pacientes que sufren broncoconstricción para monitorizar el efecto beneficioso de los tratamientos broncodilatadores. «También está relacionado con los mecanismos que favorecen la división celular y la formación de nuevos vasos sanguíneos», añade el científico.
Murad advierte también de que, “como ocurre con cualquier sustancia que tenga efectos biológicos, se puede producir un efecto campana en el cual pequeñas dosis generan un beneficio progresivo pero hay un momento en el que se produce el efecto contrario”.
Aún así, su descubrimiento viene a cuestionar la continuidad de las investigaciones con embriones, que tan sólo han generado fracasos terapéuticos y un serio debate ético dentro de la comunidad científica y en la opinión pública.
Un canal iónico proteico que desempeña una función central en la motilidad del espermatozoide podría servir de blanco de ataque para un nuevo tipo de anticonceptivo, que podría ser tomado tanto por los hombres como por las mujeres para evitar la fertilización.
La proteína recientemente descubierta, llamada CatSper, controla el flujo de calcio hacia el interior de la cola del espermatozoide. El ingreso de calcio activa las proteínas motoras del espermatozoide, que producen el batido de la cola. El canal iónico CatSper sólo se encuentra en una sección principal de la cola del espermatozoide y en ninguna otra parte del cuerpo, lo que haría posible que un anticonceptivo cuyo blanco de ataque sea CatSper tenga muchos menos efectos secundarios que un anticonceptivo de base hormonal.
El descubrimiento del canal iónico CatSper fue divulgado por el investigador del Instituto Médico Howard Hughes, David E. Clapham y sus colegas en la Facultad de Medicina de Harvard.
- Crean un corazón que late con normalidad a partir de tejidos animales
- Aunque es un primer paso, la técnica podría aplicarse en un futuro a otros órganos
MADRID.- La posibilidad de crear órganos a la carta en el laboratorio está hoy un paso más cerca. Un equipo de científicos de la Universidad de Minnesota (EEUU) ha conseguido generar un corazón artificial que late con normalidad, a partir de células neonatales y tejidos cardiacos de animales.
Aunque los investigadores reconocen que se trata tan sólo de un primer avance experimental y que todavía se necesitarán muchos años para poder aplicar esta técnica en pacientes humanos, en teoría su trabajo abre la puerta a la fabricación de toda clase de órganos bioartificiales para trasplantes.
«El objetivo sería desarrollar vasos sanguíneos u órganos completos que se generarían con las células del propio paciente», explica Doris Taylor, la investigadora principal del trabajo que publica la revista ‘Nature Medicine’. «De momento, lo hemos logrado con corazones, pero pensamos que en el futuro podremos obtener cualquier órgano que necesite un enfermo».
Hasta ahora, ya se habían logrado algunos éxitos importantes en el campo de la llamada ingeniería de tejidos. En abril de 2006, por ejemplo, se crearon vejigas artificiales generadas a partir de células cultivadas en un laboratorio de la Universidad de Wake Forest (Carolina del Norte, EEUU). Pero nunca se había conseguido algo similar con un corazón bioartificial completo, capaz de imitar el bombeo del tejido cardiaco.
«Lo que hemos logrado es utilizar los ladrillos biológicos de la naturaleza para construir un nuevo órgano», afirma el doctor Harald C. Ott, coautor del hallazgo. «Cuando vimos los primeros latidos [del corazón artificial], nos quedamos totalmente estupefactos».
Para lograr este avance biotecnológico pionero, los investigadores aplicaron un método al que han bautizado como ‘descelularización’. La idea es extraer todas las células de un órgano –en este caso, el corazón de un animal muerto–, dejando tan sólo su ‘andamiaje’ de tejidos internos. «Es como si a un edificio le quitas todo menos la estructura básica de pilares y vigas que lo sostiene», explica Doris Taylor.
Tras descelularizar por completo el corazón de una rata muerta, el siguiente paso del experimento fue inyectar células cardiacas de roedores recién nacidos en este órgano sin vida y cultivarlas sobre esta estructura en el laboratorio. Los resultados de la técnica fueron espectaculares: cuatro días después de sembrar el tejido del corazón muerto con las células neonatales, el órgano bioartificial empezó a contraerse. Y ocho días más tarde, latía con normalidad.
Además, el experimento también se repitió con otro modelo animal, a partir del tejido cardiaco de un cerdo muerto, y de nuevo los resultados fueron positivos. Si esta técnica pudiera aplicarse en humanos, ampliaría de forma muy significativa la posibilidad de salvar la vida de personas que necesitaran un trasplante de corazón. Los científicos creen que el órgano de un donante fallecido podría sembrarse con células madre del paciente receptor. De esta manera, el corazón sería viable para un trasplante y, en teoría, el organismo del enfermo no lo rechazaría porque se habría generado en el laboratorio con su propias células.
Además, los científicos insisten que que este primer éxito experimental pueda aplicarse en el futuro a toda clase de órganos. «La técnica abre la puerta a la posibilidad de que pueda crearse cualquier órgano: riñón, hígado, pulmón, pancreas. Díganos lo que necesite y esperamos poder fabricarlo», concluye la doctora DorisTaylor.
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