Artículo 8

Introducción a la radiación ultravioleta (Uv) Y ozono

El Sol:

Esfera gaseosa compuesta por hidrógeno y helio, debido a las presiones entre estos elementos, se libera energía convirtiéndose en luz visible y rayos infrarrojos.

 Debido a altas presiones el hidrogeno del núcleo se transforma en helio, liberando así una pequeña ráfaga de energía, que pierde intensidad en su camino a la superficie, convirtiéndose en luz vivible y rayos infrarrojos en su mayor parte. La temperatura central del sol es de 15 millones de °C y en la superficie llega a los 5 mil °C. El sol está clasificado como una relativamente estrella amarilla de la secuencia principal.

 Por lo que la energía que recibe la  tierra es proveniente del Sol; la atmosfera de la tierra absorbe parte de la radiación UV que emite el sol, así como tiene inconvenientes como el daño a animales se puede decir que también hay beneficios pues una parte de esta radiación interviene en la proceso de fotosíntesis en los vegetales, y también sirve para la síntesis de vitamina D, tiene que haber un equilibrio porque si se llega a romper para cualquier lado, tendría resultados impredecibles. En los últimos años se ha visto que este equilibrio está siendo roto por industrias.

De los tres tipos de luz UV la A y la C no son significativas en cuanto a daño en la tierra, pues la mayoría de ellas es absorbida por el ozono, en cambio los rayos UV-B están ligados a lesiones de piel, cáncer, etc. En cuanto a la radiación UV que se emite esta, es absorbida por la atmosfera y reflejada por el ozono, pues dichas emisiones pueden afectar a los organismos, sin embargo se pueden obtener beneficios de la radiación (en una reacción en “equilibrio”), como sucede con la síntesis de vitamina D.

Con respecto a la capa de ozono y la intensa industrialización en el mundo se ha estudiado que se ha dañado considerablemente pues algunos espectros no pueden ser absorbidos dicha capa de la Tierra, provocando daños como son: quemaduras, eritema (melanoma y melanoma maligno ) cáncer de piel, aunque también se ha detectado que puede ser multifactorial el daño a los organismos (la latitud pues cuando este es menor se absorbe mejor y por lo tanto el daño es “menor”).

El ozono prácticamente no absorbe la radiación UV-A por lo que no se prevén incrementos en la intensidad como consecuencia de la disminución del ozono. Algo parecido ocurre con las radiaciones UV-C, que son completamente absorbida por el ozono, hasta tal punto que sería necesario que se destruyese el 90% de la capa de ozono para detectar alguna variación significativa.

Los daños que produce la disminución de la capa de ozono en los organismos es debido a que el ADN es muy sensible a radiaciones, lo cual provoca que se expresen agentes mutagénicos.

La capa de ozono, muchas veces se piensa equívocamente que es un gas que esta concentrado a una altitud especifica, sin embargo esto no es cierto, la capa de ozono es un gas escaso de tres moléculas de oxigeno, esta esparcido desde el suelo, hasta la estratosfera, en condiciones estándar, tendría un espesor de 3 milímetros, el espesor depende de la latitud y la época del año, pueden haber variaciones de ozono de un día a otro. El ozono se origina a partir de las radiaciones emitidas por el Sol sobre el oxígeno molecular, así como reacciones químicas.  

Temario

TEMAS SELECTOS DE BIOFISICA

1) Reacciones redox

2) ATP

3) Bioenergía mitocondrial

4) Fotobiología

5) Transporte atravez de membrana

6) Transducción de señales

7) Gusto

8) Olfato

9) Visión

Artículo 4

LAS MITOCONDRIAS COMO CONSUMIDORAS DE ATP EN LAS PATOLOGIAS  CELULARES.

Las mitocondrias tienen una de las funciones mas importantes que es la de proveer a las funciones celulares energía en forma de ATP, en la homeostasis de Ca +2 y generar y eliminar especies reactivas de oxígeno,  también tiene la función de determinar la muerte celular.

Cuando estas funciones fallan por alguna razón pueden dar origen a diferentes patologías, en donde está involucrado el deterioro celular, como isquemia y enfermedades neurodegenerativas. Es por eso que durante muchos años se ha estudiado qué provoca la apoptosis celular en la mitocondria, y ya se han encontrado moléculas como el citocromo C, la endonucleasa G y Cyclophilin D, pero las mitocondrias también tienen mecanismos en sus membranas que como los poros de permeabilidad de transición que permiten la entrada desmedida de solutos y agua que provocan la ruptura de la membrana externa y después la apoptosis, pero no se conoce muy bien porqué y qué provoca que la mitocondria genere este tipo de respuesta

El ATP proporcionada por la fosforilación oxidativa es esencial para desarrollar procesos celulares muy energéticos, muy complejos y costosos. Sin embargo, en varias situaciones patológicas, las mitocondrias pueden consumir ATP, lo que agrava una patología celular existente y lo que hace que la concentración de ATP baje ¨provocando que funciones celulares no se realicen correctamente en estos casos  las ATPasas realizan una función reversa.

Hay evidencias que apoyan el papel de la mitocondria en la patogénesis de una enfermedad neurodegenerativa, el estrés oxidativo fallan en esas patologías a esas condiciones.

Christos Chinopoulos, Vera Adam-Vizi, Mitochondria as ATP consumers in cellular pathology, Biochimica et Biophysica Acta 1802, (2010), p.p. 221–227

Artículo 6

Metabolismo energético mitocondrial y envejecimiento 

El envejecimiento puede definirse como "un deterioro progresivo y generalizado de la función, resultando en una mayor vulnerabilidad al desafío medioambiental y un riesgo creciente de enfermedad y muerte”. Durante los últimos 20 años, se han hecho  estudios gerontológicos, y estos  han puesto de manifiesto diferentes vías moleculares implicadas en el proceso de envejecimiento y señaló las mitocondrias como uno de los reguladores clave de la longevidad, en este acontecimiento de la vida están  involucradas las mitocondrias, como un regular clave en la longevidad en donde conforme incrementa la edad los niveles de ADN mitocondrial, las mutaciones y vías de respiración celular experimentan un deterioro.

Siendo así que las mitocondrias tienen un papel central en el metabolismo energético porque parte de  la energía libre derivada de la oxidación de los alimentos se encuentra dentro de las 
 mitocondrias transformándose en ATP, este proceso depende de oxígeno y cuando el oxígeno es limitado, los productos se metabolizan directamente en el citosol por tener un efecto menos eficiente. Al producir el  ATP mitocondrial este proceso se lleva acabo basándose  en el transporte de electrones integrado por los complejos de la cadena respiratoria, que transfieren electrones de una manera gradual hasta que se reduce el oxígeno para formar agua. El NADH y FADH2 formados en la glucólisis, oxidación de ácidos grasos y el ciclo del ácido cítrico son moléculas ricas en energía que donan electrones a la CTE.

Se necesitan muchos experimentos más para aclarar el papel de la biogénesis mitocondrial, la respiración mitocondrial en diferentes aspectos del envejecimiento.
Los científicos de ahora deben de mantener a las mitocondrias como centro de atención ya que estas pueden conjeturar futuras claves de la investigación sobre el envejecimiento en el futuro.

Bibliografia:

Bratic I. & Trifunovic A. 2010. Mitochondrial energy metabolism and ageing. Biochimica and Biophysica Acta. (article in press).

Artículo 7

Fotosíntesis

La energía solar que llega a la atmósfera es captada y convertida a Biomasa por los organismos terrestres y acuáticos. Por lo que los vegetales producen menos y el ser humano consume más de la disponible. La producción de biomasa que se genera es: Ecosistema terrestre: bosques 70% ,praderas y sabanas 20%, cultivos agrícolas 10% . Ecosistema marino: Fitoplancton 90% , macrófitas 10%. La fotobiología comprende una franja estrechísima de 300 a 1100 nanómetros, de la que dependen la visión, las taxias, los tropismos, la dormición, la floración, la maduración, y sobre todo la fotosíntesis que es la conversión biológica de la energía solar en energía química.

Las células necesitan convertir energía luminosa en química, las reacciones bioenergéticas se pueden explicar por transferencia de electrones, hay dos tipos de fotosíntesis la oxigenica y la anoxigenica, la primera es la que realizan las plantas, algas y cianobacterias, la segunda se da por bacterias en donde los donadores de electrones, no es la luz, sino compuestos orgánicos e inorgánicos,

La fotosíntesis  inicia por la captación de luz por pigmentos fotosintéticos, que se transforma en energía química y es almacenada como eso, después esa energía química se utiliza para la reducción de dióxido de carbono, y después para la síntesis de carbohidratos.

La clorofila que es la encargada de la captación de luz está formada básicamente por un anillo tetrapirrólico cíclico con un átomo de Mn en el centro. Hay diferentes tipos de clorofila y tienen un mínimo de absorción de la luz solar ya que actúan como pigmentos antena. Existen otros pigmentos que forman parte de las antenas fotosintéticas pero realizan funciones de fotorreceptor.
Los tipos de clorofilas y estructuras de las plantas son particulares en cada especie de la misma manera cada complejo es activado según las actividades de la planta o demanda energética, como las plantas C4 y las plantas CAM.

Bibliografía:

Carrillo, Leonor Energía de biomasa. 1° ed. S.S. Jujuy : el autor, 2004.
ISBN 987-43-8679-7 

Articulo 5

LA MITOCONDRIA Y EL CORAZON

El buen funcionamiento del corazón depende de la energía de oxidación generada en las mitocondrias por medio del proceso de la betaoxidación, ya que es un órgano que debido a su alto rendimiento requiere de mucha energía para funcionar.

Los defectos en la estructura y función mitocondrial se asocia a enfermedades cardiovasculares, como las miocardiopatias hipertrofia y dilatada, defectos en la conducción cardiaca, la muerte súbita, las micropatias, isquémicas y miocarditis.

En las miocardiopatias se han documentado defectos discretos de la fosforilación oxidativa mitocondrial o deficiencias en la cadena respiratoria

La isquemia sostenida acaba por producir depleción de ATP y muerte celular necrótica.

Problemas que puede causar el deterioro cardiaco son los agentes oxidantes, que en altas concentraciones y con bajas concentraciones de antioxidantes causan el deterioro celular.

las  cardiopatías pueden ser causadas por la falta de oxigeno en el medio donde la fosforilación oxidativa y el flujo de transporte de electrones declinan y se utilizan en exceso las reservas deteriorando la reducción de ATP, también por la inducción de apoptosis o muerte celular por las mitocondrias.

Las mitocondrias son muy abundantes en el corazón, la producción energética mitocondrial depende de factores genéticos codificados por el núcleo y por el ADNmt. A medida que avanza la edad de los individuos existen cambios metabólicos en el músculo cardiaco como el aumento de los ácidos grasos saturados y la reducción de los poliinsaturados y la cardiolipina, ésta última es el principal componente de la membrana mitocondrial interna, también aumenta la tasa de mutaciones y deleciones en el ADNmt cardiaco, lo cual se ha asociado al aumento de radicales libres.

Las mitondrias intervienen en el buen funcionamiento, desarrollo y envejecimiento del sistema cardiovascular, esto como producto de una disfunción bioenergética.   

A la vez mientras vamos envejeciendo van sucediendo otros cambios; la cantidad de ácidos grasos aumenta así como la reducción de otro tipo de lípidos y moléculas importantes para las mitocondrias cardiacas.

Ya se han inventado fármacos que pueden atacar y prevenir algunas fallas mitocondriales causantes de cardiopatías y se siguen haciendo pruebas en animales para tratar de comprender mejor las cardiopatías y tratar de encontrar soluciones a esos problemas. Otra solución que se ha estado estudiando es la utilización de células madre con mitocondrias funcionales, las cuales aumentan, regeneran y reemplazan células defectuosas.

José Marín-García, Michael J. Goldenthan, La mitocondria y el corazón, Rev. Esp. De Cardiología 55 (12), 2002, p.p. 1293-1310

Tema 9

Visión

La visión normal se presenta cuando la luz es enfocada directamente sobre la retina y no al frente ni detrás de ella. Una persona con visión normal puede ver objetos claramente estando cerca o lejos.

El globo ocular es una estructura esférica de aproximadamente 2,5 cm de diámetro con un marcado abombamiento sobre su superficie anterior. La parte exterior, o la cubierta, se compone de tres capas de tejido: la capa más externa o esclerótica tiene una función protectora, cubre unos cinco sextos de la superficie ocular y se prolonga en la parte anterior con la córnea transparente; la capa media o úvea tiene a su vez tres partes diferenciadas: la coroides —muy vascularizada, reviste las tres quintas partes posteriores del globo ocular—, continúa con el cuerpo ciliar, formado por los procesos ciliares, y a continuación el iris, que se extiende por la parte frontal del ojo. La capa más interna es la retina, sensible a la luz.

La córnea es una membrana resistente, compuesta por cinco capas, a través de la cual la luz penetra en el interior del ojo. Por detrás, hay una cámara llena de un fluido claro y húmedo (el humor acuoso) que separa la córnea de la lente del cristalino. En sí misma, la lente es una esfera aplanada constituida por un gran número de fibras transparentes dispuestas en capas. Está conectada con el músculo ciliar, que tiene forma de anillo y la rodea mediante unos ligamentos. El músculo ciliar y los tejidos circundantes forman el cuerpo ciliar y esta estructura aplana o redondea la lente, cambiando su longitud focal.

El iris es una estructura pigmentada suspendida entre la córnea y el cristalino y tiene una abertura circular en el centro, la pupila. El tamaño de la pupila depende de un músculo que rodea sus bordes, aumentando o disminuyendo cuando se contrae o se relaja, controlando la cantidad de luz que entra en el ojo.

Por detrás de la lente, el cuerpo principal del ojo está lleno de una sustancia transparente y gelatinosa (el humor vítreo) encerrado en un saco delgado que recibe el nombre de membrana hialoidea. La presión del humor vítreo mantiene distendido el globo ocular.

La miopía ocasiona visión borrosa cuando la imagen visual es enfocada al frente de la retina y no directamente sobre ella. Esto se presenta cuando la longitud física del ojo es superior a la longitud óptica. Por esta razón, la miopía a menudo se desarrolla en niños o adolescentes en edad escolar que están creciendo rápidamente y progresa durante los años de crecimiento, requiriendo cambios frecuentes en las gafas y lentes de contacto. Una persona con miopía ve claramente los objetos cercanos, mientras que los objetos distantes los ve borrosos.

La hipermetropía es el resultado de la imagen visual enfocada detrás de la retina y no directamente sobre ella y puede ser causada por el hecho de que el globo ocular es demasiado pequeño o el poder de enfoque es demasiado débil. La hipermetropía a menudo está presente desde el nacimiento, pero los niños con frecuencia pueden tolerar cantidades moderadas sin dificultad y la mayoría superan el problema con el tiempo. Una persona con hipermetropía ve claramente los objetos lejanos, mientras que los objetos cercanos los ve borrosos.

Se llama visión a la capacidad de interpretar nuestro entorno gracias a los rayos de luz que alcanzan el ojo. También se entiendo por visión toda acción de ver. La visión o sentido de la vista es una de las principales capacidades sensoriales del hombre y de muchos animales. Existen diferentes tipos de métodos para la examinación de la visión.
El ojo es la puerta de entrada por la que penetran los estímulos luminosos que se transforman en impulsos eléctricos gracias a unas células especializadas de la retina que son los conos y los bastones.
El nervio óptico transmite los impulsos eléctricos generados en la retina al cerebro, donde son procesados en la corteza visual.^[1]
En el cerebro tiene lugar el complicado proceso de la percepcíón visual gracias al cual somos capaces de percibir la forma de los objetos, identificar distancias y detectar los colores y el movimiento.

La lesión de una de las estructuras del sistema visual puede causar ceguera aunque el resto no presente ninguna alteración. En la Ceguera Cortical ocasionada por una lesión en la región occipital del cerebro, se produce pérdida completa de visión aunque el ojo y el nervio óptico no presentan ninguna anomalía.

Bibliografía

http://www.umm.edu/esp_imagepages/19511.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Visi%C3%B3n