EL DESCUMBRIMIENTO DEL ADN

EL ADN

A principios de los 50, la búsqueda de la solución al misterio de la estructura del ADN se convirtió en una carrera, marcada por la rivalidad y alianzas rotas.

En esta carrera se embarcaron dos equipos: uno formado por el físico Francis Crick y por el genetista James Watson, de la Universidad de Cambridge. Y el otro formado por un antiguo físico nuclear, Maurice Wilkins, y por la biofísica Rosalind Franklin, del King's College de Londres.

Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins, Rosalind Franklin. Eran dos parejas muy distintas. Lewis Wolpert, Biólogo - «Watson y Crick se unieron porque les apasionaba el ADN. Para Franklin, solo era un problema que le habían encargado resolver». Wilkins y Franklin sabían que la molécula del ADN era demasiado pequeña para verla, así que emplearon rayos X para conseguir pistas sobre su forma.

El plan era que Franklin fotografiara minuciosamente hebras de ADN y que después Wilkins empleara estas imágenes para dilucidar la estructura de la molécula. Sin embargo, Franklin creía que la habían contratado para resolver el problema del ADN por sí sola, y se perdió cualquier esperanza de colaboración.

Maurice Wilkins - «Es obvio que si consideramos la obtención de la estructura del ADN como una carrera, nosotros la perdimos al principio, porque no fuimos capaces de colaborar».

Franklin siguió con su investigación sola y consiguió docenas de imágenes del ADN, entre las que se encontraba la «Fotografía 51», con una X en mitad de la molécula de ADN que indicaba una estructura helicoidal. Franklin no se dio cuenta de lo cerca que había estado de resolver el puzzle por sí sola...

Mientras tanto, en la Universidad de Cambridge, el equipo rival de Crick y Watson construía modelos de cómo pensaban que debería ser el ADN, quizá en forma de cruz o de hélice.

Lewis Wolpert, Biólogo - «Intentaban construir modelos que tuvieran sentido, porque sabían, o al menos intuían, que si conseguían dar con la estructura podrían averiguar cómo funcionaba el material genético».

James Watson - «Desobedecíamos todas las reglas, no nos importaban los datos, queríamos construir una estructura bonita y que siguiera las leyes de la química».

Pero el rompecabezas no podía resolverse solo con suposiciones y sin datos objetivos. Sus planes también se venían abajo.

Pero en una visita a Londres, Wilkins mostró a Watson parte de la investigación de los científicos del King's College... e incluyó la «Fotografía 51» de Franklin.

James Watson: ¡Era una hélice perfecta! Una cruz lo que quería decir que había una hélice  y dije, ¡Maurice, tienes que construir los modelos!""».Pero al romperse la alianza entre Wilkins y Franklin, solo Crick y Watson podían resolver el misterio. El 23 de febrero de 1953, Crick y Watson revelaron la doble hélice: la clave de la estructura de nuestros genes. Nueve años después, en 1962, Francis Crick y James Watson compartieron el Premio Nobel en Fisiología o Medicina con Maurice Wilkins.

Rosalind Franklin murió de cáncer en 1958. Nunca se reconoció formalmente su mérito por fotografiar la estructura del ADN. Sin embargo, ahora se considera que estos cuatro científicos resolvieron uno de los enigmas biológicos más importantes de todos los tiempos: la doble hélice del ADN.

Así pues, conociendo la historia del  ADN se conoce en forma técnica y popular al ácido desoxirribonucleico. Esta molécula se encuentra contenida en el núcleo de la gran mayoría de las células, así como en algunas organelas como las mitocondrias (en los animales) y los cloroplastos (en los vegetales). En términos muy simplificados, el ADN es una molécula que contiene la información que hace a los seres vivos. Sus “unidades” se denominan bases y están constituidas por cuatro moléculas principales: adenosina, timidina, guanidina y citosina. Con combinaciones específicas de estas cuatro unidades, se codifican en el ADN la totalidad de las proteínas específicas de cada forma de vida. El ADN a su vez es “empaquetado” para dar lugar a los cromosomas.

Hoy en día, en diferentes países del mundo están haciendo diversos estudios y experimentos para hacer modificaciones al ADN con fines meramente buenos, para la prevención de enfermedades por mencionar un ejemplo así como para solucionar problemas genéticos que se van transmitiendo mediante muchos años. Dentro de algunos años este hecho será un éxito y estoy seguro que traerá consigo un sin fin de beneficios para la sociedad entera, hay que ser consientes compañeros que la ciencia crece a pasos agigantados y como seres humanos tenemos que adaptarnos y vivir con  dichas actualizaciones que hoy en día la sociedad demanda para poder obtener una calidad de vida mejor. 

100 Grandes descubrimientos - Química

Importancia de la Química

La química tiene la mayor de las importancias relativas porque está y reside en todo. Todos los procesos, de vida, de muerte, de crecimiento, de combustión, de calor, de frio, de expansión, de implosión, universales, macroscópicas, microscópicas. La química lo es todo.

Si nos vamos a la importancia que tienen los productos químicos, podemos destacar aquellos que nos sirven para facilitar el día a día y hacer más cómoda nuestra vida, como es el caso de la crema dental, las anestesias en las operaciones quirúrgicas, los distintos metales usados para fabricar aviones menos pesadas o automóviles más resistentes a los impactos, el uso de explosivos tanto para construir, como para destruir, el uso de nuevas tecnologías para obtener energía limpia, como la energía nuclear, la energía solar, etc.

Los progresos en la química crecen aceleradamente y cada vez sabemos más de la estructura de toda las cosas.

Todos los procesos que ocurren en nuestro planeta tienen su importancia basada en la química. Desde el más grande, como el calor del sol, hasta el más pequeño de los átomos que se mueve dentro de nuestra nariz. Las hojas de las plantas consiguen convertir el dióxido de carbono en oxígeno.

Todos los beneficios de la química han de medirse desde el punto de vista y desde la importancia de los perjuicios y sustancias de desecho y contaminantes que la industria deja a nuestro paso. Las textilerias, papelerías, empresas basadas en el petróleo, etc. Dejan a su paso un mundo devastado de suciedad e inmundicia que durará por siempre. Hacen falta milenios para volver a biodegradar todas estas sustancias.

El medio ambiente ha salido perjudicado por el crecimiento exponencial de la química. El planeta sufre el peor de sus momentos, se destruye y se degrada más rápido que nunca.

Por eso compañeros, es importante que definan a sus alumnos la importancia que tiene la química en nuestros tiempos y el desarrollo que ha tenido a lo largo del tiempo, así como las consecuencias buenas y malas que ha tenido tanto para la sociedad como para el ambiente. Considero pues, que es primordial fomenten esa conciencia de participación, que los incentiven a formar parte de esta nueva era de transformaciones, no solo produciendo lo que ya está, sino desarrollando nuevas tecnologías que permitan elaborar estos mismos productos pero con un efecto negativo menor y que hagan uso de energías limpias, como lo es la solar, la eólica, la mareomotriz, los biocombustibles. Por nosotros, por el planeta.

Reacciones químicas

Una reacción química consiste en el cambio de una o más sustancias en otra(s).  Los reactantes son las sustancias involucradas al inicio de la reacción y los productos son las sustancias que resultan de la transformación. Para que esta exista se tienen que estar bajo ciertas condiciones de temperatura y presión.

Tipos de reacciones químicas

Podemos considerar ciertos tipos de reacciones, según su formación tales como:

Combinación o síntesis:

Se presentan cuando se unen dos o más sustancias para formar otra sustancia, cuyas moléculas son el resultado de una reagrupación de átomos de los reactivos.

Es así que    A +B  → AB

Un ejemplo de esta reacción es la combinación de hidrógeno con oxígeno para producir agua:

2H₂ + O₂  →  2H₂O

Descomposición:

Ocurre cuando a partir de un compuesto se producen dos o más sustancias.

AB   →   A + B

Como ejemplo tomamos a el carbonato de calcio que se descompone por medio de calentamiento para producir oxido de calcio y dióxido de carbono.

CaCO₃   →   CaO + CO₂

Desplazamiento o sustitución:

En estas reacciones, un elemento sustituye y libera a otro elemento presente en el compuesto.

En este tipo se da que:

A + BC  →  AC + B

*Ejemplo:

El bromo líquido, que desplaza al yodo en el yoduro de sodio para producir bromuro de sodio dejando al yodo libre.

2NaI + Br₂   →  2NaBr + I₂

Intercambio o doble sustitución:

Al reaccionar dos compuestos estos  intercambian sus  elementos y se producen dos nuevos compuestos.

Se representa de esta manera:

AB + CD   →  AC + BD

*Ejemplo:

La combinación del ácido clorhídrico con el hidróxido de sodio y el agua (neutralización)

HCl + NaOH   →   NaCl + H₂O

Según el intercambio de calor:

Según el intercambio de calor existen dos clases de reacciones las exotérmicas y las endotérmicas.

Las exotérmicas presentan desprendimiento de calor Se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o como calor. Las endotérmicas absorben el calor.

Reacción de combustión:

La combustión es una reacción química de oxidación, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de energía, en forma de calor y luz, manifestándose visualmente como fuego.

En toda combustión existe un elemento que arde y otro que produce la combustión, generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso. Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales orgánicos que contienen carbono e hidrógeno.

COMBUSTIBLE  +  O₂    → H₂O + CO₂+ ENERGÍA.

Actividad:

Podemos realizar un experiencia con los alumnos, donde identifiquen cuándo ocurre una reacción química, bajo qué circunstancias y el tipo de reacción que se lleva a cabo. La cual lleva por nombre Química en la cocina.

Para esta actividad se va a necesitar:

a)      Tortilla

b)      Balanza

c)      Comal

d)      Fuente de calor

e)      Recipiente pequeño

Realizar lo siguiente:

a)      Realicen esta experiencia en una habitación adecuadamente ventilada.

b)      Midan la masa de la tortilla y registren el dato en su cuaderno.

c)      Calienten el comal y pongan sobre el la tortilla hasta que no desprenda humo.

d)      Midan la masa del recipiente vacío.

e)      Dejen enfriar el comal y pongan en el recipiente todos los residuos de la calcinación procurando que no caiga nada fuera del recipiente.

Hagan un cuestionamiento antes de realizar el experimento, por ejemplo: ¿Existirá cambio químico?, ¿Habrá una reacción química? , De las estudiadas anteriormente ¿Qué tipo de reacción se llevó a cabo al calcinarla según sus diferentes clasificaciones (por su formación y según el intercambio de calor) y por qué? En esta sección es importante que los alumnos expresen libremente lo que piensan, para identificar sus ideas previas y trabajarlas a lo largo de la secuencia de clases. 

Ecuación química

Muchas de las reacciones químicas que ocurren en nuestras casas o en las industrias tienen la finalidad de producir sustancias nuevas a partir de otras.

Al igual que los elementos químicos se representan por medio de símbolos y los compuestos con fórmulas, las reacciones químicas se representan por ecuaciones químicas que nos permiten identificar los reactivos que participan y los productos obtenidos.

En una ecuación química que describe una reacción, los reactantes, representados por sus fórmulas o símbolos, se ubican a la izquierda de una flecha; y posterior a la flecha,  se escriben los productos, igualmente simbolizados. En una ecuación se puede indicar los estados físicos de las sustancias involucradas de la manera siguiente: (s) para sólido, (l) para líquido, (g) para gaseoso y (ac) para soluciones acuosas, (v) cuando se trata del agua en forma de vapor.  Los catalizadores, temperaturas o condiciones especiales deben especificarse encima de la flecha.

Por ejemplo, la respiración celular aerobia involucra varias reacciones químicas, pero si se consideran solo los reactivos iniciales y los productos finales, se representa mediante la siguiente ecuación química:

C₆H₁₂O_6(s)   +   6O_2(g)   à   6CO_2(g)   +    6H₂O_(v)   +   energía

Estructura de Lewis

Para representar de manera correcta los compuestos o las moléculas de algunos elementos mediante sus fórmulas correspondientes, es necesario considerar la capacidad de combinación de los átomos o valencia.

Por ejemplo, el hidrogeno tiene valencia 1 y el cloro también, es decir, cada uno de sus átomos puede formar solo un enlace. Cuando reaccionan estos elementos se forma el cloruro de hidrogeno formado por un átomo de cloro unido a un átomo de hidrógeno. La fórmula del compuesto es HCl.

Veamos otro caso: la valencia del nitrógeno es 3 y la del hidrogeno 1. El nitrógeno puede formar 3 enlaces y el hidrógeno uno. El amoniaco es un compuesto formado por un átomo de nitrógeno y tres de hidrogeno. Su fórmula es NH₃.

Ver más información en: https://www.youtube.com/watch?v=F5Tpg18278U  donde se describen las reglas básicas para seleccionar la mejor Estructura de Lewis para cada compuesto.

Actividad:

El nombre de esta actividad es Formando nuevos enlaces.

Con la siguiente experiencia los alumnos identifican que durante las reacciones químicas se rompen los enlaces entre los átomos que forman los reactivos y que en los productos los mismos átomos se unen de manera diferente y forman nuevos enlaces. Promuevan que externen sus comentarios acerca de si sobran o faltan átomos en los reactivos o productos. 

Para esta actividad se va a necesitar:

a)      Tabla periódica

b)      Media barrita de plastilina roja y media amarilla

c)      Seis palillos

d)      Colores rojo y amarillo para pintar los palillos

Realizar lo siguiente:

a)      Identifiquen los reactivos y los productos de la siguiente reacción química: El hidrogeno reacciona con el cloro para formar el cloruro de hidrógeno. 

b)      Elaboren modelos tridimensionales para representar los reactivos y los productos de la reacción de formación del cloruro de hidrogeno. Para ello:

·         A partir de las estructuras de Lewis de los átomos que se muestran completen la información de la tabla.

·         Recuerden que la mayoría de los átomos completan su capa de valencia con ocho electrones, pero hay otros, como el hidrogeno, que la completan con dos.

·         Consulten la tabla periódica para consultar lo que necesiten.

Elemento	Estructura de Lewis del átomo	Numero de valencia	Estructura de Lewis de la molécula de Hidrógeno
Hidrógeno		1
Hidrógeno		1

Elemento	Estructura de Lewis del átomo	Numero de valencia	Estructura de Lewis de la molécula de Cloro
Cloro		7
Cloro		7

El propósito es que los alumnos dibujen los modelos de Lewis de las moléculas de hidrogeno y de cloro. Les servirán como base para elaborar sus modelos tridimensionales correspondientes. Pidan identificar el tipo de enlace que se forma entre los átomos de cada molécula. Recuérdenles que en un enlace covalente se comparte un par de electrones. 

c)      Construyan modelos tridimensionales de las moléculas del hidrogeno y del cloro con base en las estructuras de Lewis correspondientes. Para ello:

·         Representen cada átomo con una bolita de plastilina de distinto color para cada elemento: el cloro con rojo y el hidrogeno con amarillo.

·         Pinten los palillos con los mismos colores que usaron para cada átomo.

·         Utilicen los palillos para unir los átomos.

Pidan identificar la cantidad de enlaces que se representan para cada compuesto en los modelos de Lewis correspondientes. La intención es que los alumnos relacionen los palillos con los enlaces entre los átomos: en la molécula de hidrogeno, un enlace entre los atamos de hidrogeno, en la molécula de cloro, un enlace entre los átomos de cloro.

d)      Utilicen sus modelos de plastilina de los reactivos para representar la formación del cloruro de hidrogeno, cuya fórmula es HCL. Para ello:

·         Separen los palillos y liberen los átomos de los reactivos.

·         Utilicen palillos nuevos sin pintar para unir los átomos que forman el cloruro de hidrógeno.

Se modela la ruptura de enlaces entre los átomos de los reactivos y la formación de nuevos enlaces entre los átomos de los productos. Promuevan la reflexión acerca de si sobran o faltan átomos de los reactivos al representar el producto o la cantidad de productos formados, ya que pueden retomar esta información para cuando se vea balanceo de ecuaciones químicas.

Al final de la experiencia pueden hacer el siguiente cuestionamiento:

1.      ¿Qué representan los palillos en sus modelos?

2.      ¿Qué representa separar los palillos en los modelos de los reactivos?

3.      ¿Qué significado tiene utilizar palillos sin pintar para unir los átomos del producto?

4.      Con base a sus modelos tridimensionales de reactivos y productos escriban la fórmula de cada sustancia.

Para finalizar pueden pedirles a sus alumnos que realicen un resumen donde expliquen la utilidad de los modelos tridimensionales en la formación de compuestos a partir de otros.

¿Qué descompone y que conserva los alimentos?

¿Cómo se mantienen  frescos los alimentos?

El tiempo es un enemigo implacable cuando se trata de conservar alimentos. De hecho ningún método de conservación los hace durar por tiempo indefinido; por eso, todos los alimentos procesados o empacados incluyen una fecha de caducidad.

Un incremento en la temperatura o en la humedad ambiental en el sitio donde se almacenan los alimentos, puede acelerar su descomposición.

El desarrollo de ciertos microorganismos que provocan la descomposición de los alimentos requiere, en general, oxigeno del aire. Por lo tanto exponer alimentos al oxigeno puede acelerar el proceso natural de descomposición, es decir, contribuye a que se lleven a cabo reacciones químicas que los microorganismos necesitan para sobrevivir y reproducirse. Estas reacciones químicas producen, finalmente, la descomposición.

Un ambiente con elevada cantidad de hongos microscópicos y bacterias también acelera la descomposición. Sin embargo, no todos los procesos en los que intervienen los microorganismos son dañinos. Su control nos permite contar con alimentos fermentados como el pan y los quesos.

Los alimentos con grasas sufren otro tipo de descomposición, en el que no intervienen microorganismos, pero si el oxígeno del aire, que pueden modificar su estructura química de las grasas y producir compuestos olorosos y dañinos al organismo.

Hervir, cocinar o agregar sal a los alimentos favorece su conservación, que inhibe el crecimiento de las poblaciones causadas por la descomposición. Entonces, la sal, el azúcar, el vinagre y las vitaminas son sustancias consideradas conservadores.

A manera de introducción pueden cuestionarles a sus alumnos  ¿Han olido algún alimento rancio?, ¿Saben de alguien que se haya enfermado por comer un alimento en ese estado? Y ¿Cómo hacen para conservarlos?