Optogenética

Optogenética

La  optogenética se basa en la introducción en las células de genes exógenos que codifican proteínas sensibles a la luz, las cuales sirven para modificar el comportamiento celular mediante la luz. Por lo tanto, la tecnología optogenética abarca el desarrollo de esas proteínas sensibles a la luz (las herramientas básicas del sistema).

Las proteínas sensibles a la luz existen de forma natural, aunque pueden conseguirse también mediante modificaciones químicas que las hacen fotosensibles.

Las opsinas son proteínas naturales sensibles a la luz, normalmente integradas en la membrana celular y que tienen un cromóforo unido covalentemente. En su acepción más general, un cromóforo es cualquier molécula o parte de una molécula responsable del color de la misma. Cuando una molécula es capaz de absorber ciertas longitudes de onda de luz visible y transmitirla o reflejarla a otras diferentes, produce color. Los cromóforos pueden hacer esto porque algunos de sus átomos tienen electrones que pueden “saltar” de unos orbitales a otros desprendiendo energía cuando son excitados. En las opsinas, este cromóforo es el retinal, el cual isomeriza (es decir, cambia de isómero, por ejemplo, pasando de una configuración cis a otra trans) cuando es excitado por la luz, produciendo la activación de la proteína a la cual está unido covalentemente. Es decir, cuando le llega la luz adecuada la opsina se excita y activa la proteina a la cual está unido covalentemente.

Los mamíferos disponemos de opsinas en nuestra retina, que son las responsables de que podamos percibir la luz y el color. Pero lo que realmente ha logrado el avance de la optogenética es la adaptación de las opsinas procedentes de microorganismos para su utilización como interruptores celulares.

La idea es usar las opsinas para activar o desactivar neuronas, las opsinas se introducen en un virus que se crea para que vaya a unas neuronas determinadas, cuando llega el virus con la opsina esta introduce sus genes en los de la neurona. La neurona comienza a generar opsinas. Se usan dos tipos diferentes, una se excita con la luz azul y es usada para activar la neurona y otra se excita con la luz amarilla y es usada para desactivar la neurona.  Además, la optogenética comienza a extenderse a otros tejidos fuera del neuronal, como lo demuestra la descripción reciente del uso de ChR2 para controlar la contracción de células cardíacas de ratón.

Lo bueno de las opsinas es que una vez instaladas en una célula esta las produce de forma natural y si se reproduce la célula resultante tiene opsinas.

Las opsinas no son las únicas proteínas susceptibles de utilizarse en optogenética. La idea es introducir una proteina que se active con la luz y que active o desactive una célula.

Se han realizado ya experimentos diversos, por ejemplo el doctor Gero Miesenböck ha hecho alguno manipulando el sistema de decisión de moscas o creando falsos recuerdos en animales.

La optogenética y la medicina

El cerebro de los mamíferos y más concretamente el humano, no tiene comparación en cuanto a complejidad. La neurociencia ha chocado tradicionalmente contra esa complejidad que impide saber cómo funciona realmente el cerebro.

El impacto de la optogenética en la salud humana no surge del uso directo de las opsinas en tejidos humanos, sino más bien en su uso como herramientas de investigación que permiten ahondar en la complejidad de las funciones de los tejidos. Al ser posible controlar la producción de opsinas en tipos celulares concretos (por ejemplo mediante promotores inducibles o específicos de tejido), el impacto de la optogenética comienza a ser visible en cuestiones relacionadas con diversas patologías.

La neurología y la neurofisiología son las grandes beneficiadas de esta tecnología hasta la fecha. Así, la optogenética ya ha ofrecido nuevas respuestas en la explicación de enfermedades neurológicas como la narcolepsia, la enfermedad de Parkinson o la esquizofrenia. Mediante la estimulación específica y controlada en el tiempo a nivel celular, sólo posible con esta tecnología, los científicos comienzan a entender el complejo funcionamiento celular.

Para más información consultar en: http://www.redesparalaciencia.com/7215/redes/redes-124-modificar-el-cerebro-con-luz

Anticonceptivos

Métodos Anticonceptivos

Un método anticonceptivo es todo aquello que impide la fecundación del óvulo aun teniendo relaciones sexuales. Los métodos son muy variados y se clasifican como sigue:

Métodos naturales

No requieren de ningún producto específico, son económicos y sencillos, pero poco fiables.

Ogino

Consiste en calcular qué dias tendrá lugar la ovulación para no tener relaciones sexuales ese tiempo. Puede fallar porque a veces hay anomalías en los ciclos menstruales.

Temperatura basal

Consiste en medir diariamente la temperatura, los días de ovulación la temperatura aumente entre 0.2 y 0.5 grados. No es seguro porque los espermatozoides viven hasta cinco días y porque una subida tan pequeña puede deberse a muchas causas.

Billings

Consiste en averiguar el momento aproximado de la ovulación observando los cambios en el flujo vaginal, procedente del cuello del útero. Es un método inseguro debido a que la consistencia del flujo puede variar por otras causas como infecciones o estrés.

Sintotérmico

Este método es una combinación de los anteriores, es decir, se mide la temperatura basal, se observa el moco cervical y se calculan los días fértiles. Es más seguro pero aún así no es fiable al 100%.

Coitus interruptus

Consiste en retirar el pene de la vagina un momento antes de la eyaculación para evitar que el semen penetre en ella. Es muy poco seguro, ya que los líquidos preseminales pueden contener espermatozoides.

Métodos artificiales

Métodos barrera

Impiden mecánicamente la llegada de los espermatozoides al óvulo. Son los siguientes:

Preservativo masculino (condón)

Es una funda de látex que se coloca cubriendo al pene una vez entrado en erección y que recoge el semen eyaculado. Es un método muy eficiente ya que también impide la transmisión de las ETS y en caso de que falle por que se pinche el fallo es detectable y se puede recurrir a métodos abortivos. Además es barato, fácil de encontrar y de usar.

Preservativo femenino

Es una funda que se coloca en el interior de la vagina e impide que los espermatozoides pasen al útero. Es muy parecido al anterior, impide la transmisión de ETS etc. Sin embargo su uso está menos extendido.

Diafragma

Es un capuchón de goma que se coloca en la entrada del útero para cerrar el paso a los espermatozoides. Es un sistema muy bueno si está bien colocado pero no proteje de las ETS.

DIU (dispositivo intrauterino)

Es un dispositivo de plástico y cobre en forma de T, se coloca en el útero para impedir que se implante la báscula. El cobre, además, es tóxico para los espermatozoides. Este dispositivo a diferencia de los anteriores debe ser colocado por un ginecólogo ya que puedeproducir hemorragias.

Métodos químicos y hormonales

Espermicidas

Son sustancias que, aplicadas en la vagina, matan los espermatozoides. Su presentación puede variar: espuma, gel, película protectora, ... Suelen combinarse con otros métodos.

Píldora anticonceptiva

Son pastillas que contienen hormonas sexuales femeninas que alteran el ciclo menstrual impidiendo la ovulación. Hay varios tipos de píldoras según la dosis y según el tratamiento:

Paquetes de 21 pastillas: 3 semanas de tratamiento y una de ovulación.

Paquetes de 28 pastillas: 3 semanas de tratamiento y una de placebo

Paquetes de 24 pastillas: 24 días de tratamiento y 4 días de placebo.

Hay otras píldoras menos corrientes, pero normalmente debe tomarse una al día todos los días, dependiendo del tratamiento debe empezar después de la regla o no.

Su eficiacia es muy alta, pero hay que tener cuidado si la mujer vomita la pastilla ya que si el cuerpo no absorve las hormonas puede producirse la ovulación. No proteje de ninguna enfermedad.

Anillo

Su funcionamiento es idéntico al de la píldora pero en vez de pastillas es un anillo flexible que se introduce en la vagina y libera hormonas que impiden la ovulación mientras el anillo esté dentro; por eso no debe sacarse en las relaciones sexuales. El anillo debe ser cambiado cada cierto tiempo. Su eficacia es muy alta pero no proteje contra las ETS.

Parche

Es igual que los anteriores, pero en vez de ser un anillo o pastilla es un parche que se pone en la piel y se cambia periodicamente. Como antes, su eficacia es alta pero no proteje contra las ETS.

Anticonceptivo subdérmico

Es un dispositivo que se mete debajo de la piel y que libera hormonas durante un largo periodo de tiempo impidiendo la ovulación, su eficacia es muy alta pero no proteje contra enfermedades.

Método hormonal inyectable

Consiste en una inyección de hormonas en el músculo que impide la ovulación durante un largo periodo de tiempo. Si en el tiempo de duración no ha habido una nueva inyección debe utilizarse otro método ya que la ovulación es posible.

Píldora del día siguiente

Es una pastilla con una alta cantidad de hormonas que impiden la anidación, por ese motivo no es un método anticonceptivo sino abortivo. Debe administrarse en 24 horas después de la relación sexual, su efecto es inmediato. Hay otra píldora del día después no abortiva que impide la ovulación pero en caso de producirse no surte efecto.

Píldora de los cinco días siguientes

Actúa de forma similar a la anterior, impide la anidación pero a los cinco días. Es otro método abortivo.

Los anticonceptivos hormonales (los espermicidas no, son químicos) y la píldora de los días siguientes requieren un control médico y como se ha dicho su eficacia es muy elevada.

Métodos quirúrgicos

Consisten en sencillas intervenciones quirúrgicas que impiden la fecundación de forma permanente y definitiva. Por eso suelen utilizarse en parejas ya mayores que hayan tenido muchos hijos y no quieran tener más. Son los únicos métodos cuya eficacia es del 100%.

Ligadura de trompas

Se cortan las trompas de Falopio y se ligan para impedir que el óvulo llegue al útero. Es un método de esterilización femenina permanente.

Vasectomía

Se seccionan y ligan los conductos deferentes para evitar que los espermatozoides pasen al semen, por lo que este no tiene capacidad de fecundación. Provoca una estirilidad masculina irreversible. Sin embargo el hombre puede tener relaciones sexuales y sigue teniendo semen.

La lluvia ácida

La lluvia ácida

La lluvia ácida es una de las consecuencias de la contaminación del aire. Cuando cualquier tipo de combustible se quema, diferentes productos químicos se liberan al aire. El humo de las fábricas, el que proviene de un incendio o el que genera un automóvil, no sólo contiene partículas grises (fácilmente visibles), sino que además tiene una gran cantidad de gases invisibles altamente perjudiciales para nuestro medio ambiente. Los gases emitidos suben a la atmósfera, hasta llegar a las nubes.

Algunos de estos gases (en especial los óxidos de nitrógeno NO2 y el dióxido de azufre SO2) reaccionan con las moléculas de agua del aire H2O y se transforman en ácido sulfúrico H2SO4 y ácido nítrico HNO3. Estos ácidos se depositan en las nubes. La lluvia que producen estas nubes ya no es solo agua sino que son soluciones diluidas de ácido sulfúrico y nítrico (hay otros ácidos en menor cantidad),  a este fenómeno se le conoce con el nombre de "lluvia ácida".

Para determinar la acidez de un liquido se utiliza una escala llamada pH. Esta varia de 0 a 14, siendo 0 el mas ácido y 14 el mas alcalino. Se denomina que 7 es un pH neutro, es decir ni ácido ni alcalino.

La lluvia siempre es ligeramente ácida, ya que se mezcla con óxidos de forma natural en el aire. La lluvia que se produce en lugares sin contaminación tiene un valor de pH de entre 5 y 6. Cuando el aire se vuelve más contaminado con los óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre la acidez puede aumentar a un valor pH de 3 y ocasionalmente alcanza valores del 1.5. Pero al ser una escala logarítmica esta disminución del pH es importante. En la actualidad hay datos que indican que la lluvia es en promedio de 100 veces más ácida que hace 200 años.

Consecuencias de la lluvia ácida

1. La lluvia ácida tiene una gran cantidad de efectos nocivos en los ecosistemas y sobre los materiales. Al aumentar la acidez de las aguas de ríos y lagos, produce trastornos importantes en la vida acuática. Algunas especies de plantas y animales logran adaptarse a las nuevas condiciones para sobrevivir en la acidez del agua, pero otras no.
2. Desgasta las hojas de las plantas y retrasa su crecimiento.
3. Camarones, caracoles y mejillones son las especies más afectadas por la acidificación acuatica. Esta tambien tiene efectos negativos en peces como el salmón y las truchas. Las huevas y los alevines son los más afectados. Una mayor acidez en el agua puede causar deformaciones en los peces jóvenes y puede evitar la eclosión de las huevas.
4. La lluvia ácida también aumenta la acidez de los suelos, y esto origina cambios en la composición de los mismos, produciéndose la lixiviación de importantes nutrientes para las plantas (como el calcio) e infiltrando metales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua.
5. Las construcciones históricas, que se hicieron con piedra caliza, experimentan tambien los efectos de la lluvia ácida. La piedra al entrar en contacto con la lluvia acida, reacciona y se transforma en yeso (que se disuelve con el agua con mucha facilidad). También los materiales metálicos se corroen a mucha mayor velocidad.

 Cómo combatir la lluvia ácida

1.  Reducir las emisiones a la atmósfera.
2. Investigación y desarrollo proyectos que tengan el objetivo de reducir la contaminación ambiental.
3. Hay que seguir avanzando en la producción de convertidores catalíticos para automóviles que eliminen sustancias químicas peligrosas en los gases de escape.
4. Se deben buscar fuentes alternativas de energía.
5. Utilización del transporte público.
6. Ahorro de energía.

Niebla ácida

 Es un fenómeno relacionado con la lluvia ácida, la diferencia es que los contaminantes van a nubes bajas que producen niebla.

El agua de la niebla es más ácida que el agua de la lluvia debido a que la niebla se forma cerca de la tierra, donde la concentración es mayor. Debido a que las gotitas de agua de la niebla contienen mucha menos agua que las gotas de lluvia, no diluyen la acidez tanto como la lluvia, de ahí que cuando se forma la niebla, sus pequeñas gotas sean altamente ácidas. A medida que crece el tamaño de las gotas la niebla se hace más densa, la acidez se reduce. Cuando la niebla se evapora y se disipa, la acidez aumenta una vez más. En las grandes ciudades se ha descubierto que la niebla es más ácida después de días en que ha habido concentraciones considerables de contaminantes atmosféricos.

Santiago Ramón y Cajal

(Petilla de Aragón, España, 1852 - Madrid, 1934). En 1869 su familia se trasladó a Zaragoza, donde su padre había ganado por oposición una plaza de médico de la beneficencia provincial y había sido nombrado, además, profesor interino de disección.  Se licenció en medicina en 1873. Tras sentar plaza en la sanidad militar (1874), fue destinado a Cuba como capitán médico de las tropas coloniales. A su regreso a España, en 1875, fue nombrado ayudante interino de anatomía de la Escuela de Medicina de Zaragoza.

Santiago Ramón y Cajal

Dos años más tarde, en 1877, se doctoró por la Universidad Complutense de Madrid; por esa época, Maestre de San Juan le inició en las técnicas de observación microscópica. Fue nombrado director de Museos Anatómicos de la Universidad de Zaragoza (1879) y más tarde catedrático de anatomía de la de Valencia (1883), donde destacó en la lucha contra la epidemia de cólera que azotó la ciudad en 1885. Ocupó las cátedras de histología en la Universidad de Barcelona (1887) y de histología y anatomía patológica en la de Madrid (1892).

A partir de 1888 se dedicó al estudio de las conexiones de las células nerviosas, para lo cual desarrolló métodos de tinción propios, exclusivos para neuronas y nervios, que mejoraban los creados por Camillo Golgi. Gracias a ello logró demostrar que la neurona es el constituyente fundamental del tejido nervioso y que las neuronas son células independientes que se comunican entre sí por contacto en contra de la teoria establecida del reticularismo. En 1900 fue nombrado director del recién creado Instituto Nacional de Higiene Alfonso XII. Estudió también la estructura del cerebro y del cerebelo, la médula espinal, el bulbo raquídeo y diversos centros sensoriales del organismo, como la retina.

En 1906 le concedieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por sus descubrimientos acerca de la estructura del sistema nervioso y el papel de la neurona, galardón que compartió con C. Golgi.

En 1907 se hizo cargo de la presidencia de la Junta para Ampliación de Estudios e Investigaciones Científicas. Un año después de la presentación de la técnica del formol-urano por Golgi, desarrolló su técnica del oro-sublimado, con la que se obtenían mejores resultados.

En 1920 renunció a la dirección del Instituto Nacional de Higiene y el rey Alfonso XIII autorizó la fundación del Instituto Cajal de Investigaciones Biológicas, que quedaría instituido dos años más tarde y al que Cajal dedicaría sus esfuerzos hasta su muerte, tras abandonar la docencia universitaria. Prueba de la intensa actividad que despliega todavía en este período es la publicación, en 1933, del trabajo titulado «Neuronismo o reticulismo», en la revista científica Archivos de Neurobiología.

Ramón y Cajal fue el creador, además, de una importante escuela, a la que se deben contribuciones esenciales en diversos campos de la histología y de la patología del sistema nervioso. Entre sus discípulos españoles destacan J. F. Tello, D. Sánchez, F. De Castro y R. Lorente de No.

El sistema circulatorio y el corazón

El sistema circulatorio y el corazón

La sangre

Es un fluido viscoso de sabor salado que recorre el sistema circulatorio, el cuerpo humano contiene aproximadamente 5.5 L de sangre.
Composición
Está compuesta por una parte líquida, llamada plasma sanguíneo en la que flotan las células sanguíneas.
- Plasma sanguíneo: es de color amarillento, contiene: 90% de agua, 6-8% proteínas y 1-2% de sales, aminoácidos y glucosa. Además contiene hormonas y sustancias de desecho.

- Células sanguíneas: hay tres tipos: glóbulos rojos (90% de las células), glóbulos blancos y plaquetas.

La principal función de los glóbulos rojos es transportar el oxígeno (el oxígeno es atraído por ellos porque contienen hemoglobina, un pigmento rojo que atrae al oxígeno y da color a la sangre), hay aproximadamente 5000000/mm^3. También son llamados eritrocitos o hematíes.
Los leucocitos o glóbulos blancos pueden ser de diversos tipos y su principal función es intervenir en la defensa del organismo y eliminar los desechos celulares. Hay unos 7000/mm^3 de sangre.
Los trombocitos o plaquetas tienen como función producir la coagulación de la sangre con las hemorragias, hay  unos 300000/mm^3 de sangre.
Las células sanguíneas se forman en la médula ósea roja.

Funciones de la sangre
- Transportar los nutrientes y el oxígeno a todas las células.
- Recoger los productos de desecho generados por el organismo.
- Trasportar hormonas.
- Regular la temperatura corporal.

Vasos sanguíneos
- Arterias: recogen la sangre procedente del corazón, a medida que se alejan del corazón se ramifican en vasos llamados arteriolas, estas no son elásticas como las arterias pero su capa muscular es más desarrollada.

- Venas: son las encargadas de llevar la sangre de vuelta al corazón. Su pared es más delgada que la de las arterias y en su interior hay unas válvulas llamadas nidos de golondrinas que permiten el paso de la sangre en dirección al corazón, pero no en el sentido contrario.

- Capilares: Son vasos sanguíneos microscópicos que se ramifican a partir de las arteriolas y se encuentran en todos los tejidos del organismo. Su bpared está formada por una sola capa de células planas que permite el fácil y rápido intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos. En el aparato circulatorio hay varios millones de capilares; estos desembocan luego en las vénulas que son los vasos que originan las venas.


El corazón
Es un órgano musculoso hueco dividido por un tabique en dos mitades, derecha e izquierda, entre las que no hay comunicación. Cada mitad se divide, a su vez en una aurícula y un ventrículo.


Las aurículas son las dos cámaras superiores y de menor tamaño que se comunican con los ventrículos que son las cámaras grandes e inferiores.
Entre la aurícula y el ventrículo de cada lado existe una válvula denomidada válvula aurículo-ventricular que permite el paso de la sangre desde la aúrícula hasta el ventrículo pero no en el sentido inverso. La válvula derecha se denomina tricúspide y la izquierda bicúspide o mitral.
A la aurícula derecha llegan dos venas cavas y a la aurícula izquierda cuatro venas pulmonares.
Del ventrículo derecho parte la arteria pulmonar y del ventrículo izquierdo la arteria aorta. En ambas arterias hay al comienzo unas válvulas llamadas sigmoideas, formadas por tres membranas que impiden el retroceso de la sangre hacia el corazón.

Ciclo cardíaco
Se compone de varias fases:

1.-  Sístole auricular: las aurículas se contraen y la sangre es impulsada a los ventrículos a través de las válvulas aurículo-ventriculares, que se abren.

2.- Sístole ventricular: los ventrículos se contraen, las válvulas sigmoideas se abren y la sangre contenida en ellos sale por las arterias pulmonar y aorta. Simultáneamente, las válvulas que comunican los ventrículos con las aurículas se cierran.

3.- Diástole: el corazón se relaja y succiona la sangre procedente de las venas cavas y pulmonares, que entra así en las aurículas. La sangre impulasada hacia las arterias en la fase anterior no regresa a los ventrículos gracias a las válvulas sigmoideas.




 La frecuencia cardíaca es el número de latidos por minuto. Un latido es el ciclo completo.
El gasto cardíaco es el volumen de sangre que el corazón impulsa en un minuto.







El recorrido de la sangre

La sangre realiza un recorrido cerrado, la sangre no sale de su recorrido aunque intercambia sustancias con otros órganos. Este recorrido es doble, está formado por un circuito mayor o general y un circuito menor o pulmonar.

Circuito mayor o general

Parte del ventrículo izquierdo y circula por la arteria aorta que se va ramificando en arteriolas y capilares que llegan a todos los tejidos y órganos excepto a los pulamones. La sangre que sale del ventrículo izquierdo es rica en nutrientes y oxígeno, estos nutrientes y el oxígeno son absorbidos por las células que a su vez depositan en la sangre sustancias de desecho y dióxido de carbono. Esta sangre va a las vénulas y retorna al corazón a través de las dos venas cavas, que terminan en la aurícula derecha.

Circuito menor o pulmonar

Comienza en el ventrículo derecho, de donde parte la arteria pulmonar, por ella circula la sangre rica en dióxido de carbono y sustancias de desecho. La arteria pulmonar se divide en dos arterias, cada una de las cuales va a un pulmón, en los pulmones las arterias se dividen en arteriolas y capilares, los capilares pasan por los alvéolos pulmonares donde se produce un intercambio gaseoso, la sangre rica en oxígeno y con menos sustancias de desecho vuelve al corazón a través de las vénulas y de las venas pulmonares. En  concreto va a la aurícula izquierda donde comienza de nuevo el circuito mayor.(El resto de sustancias de desecho son eliminadas por el aparato excretor)





























La vena porta que aparece en el dibujo anterior no es una vena en el sentido extricto de la palabra, sino un vaso sanguíneo que lleva sangre desde el intestino delgado hasta el hígado. Conecta estos dos órganos entre sí y después de la digestión transporta una gran cantidad de nutrientes, el resto del tiempo el transporte de nutrientes es menor.


El sistema linfático


La linfa es un líquido incoloro formado por plasma sanguíneo y glóbulos blancos.El sistema linfático está formado por los vasos linfáticos y los ganglios linfáticos.
Vasos linfáticos: los capilares linfáticos se encuentran en los tejidos y se unen formando conductos cada vez mayores llamados venas linfáticas que desembocan en las venas sanguíneas.
Los capilares linfáticos están cerrados en su extremo y en ellos entra el plasma interstricial, que a partir de entonces se denomina plasma linfático. El plasma linfático es conducido por las venas linfáticas hasta las venas sanguíneas.(Constituye gran parte del plasma sanguíneo)

Ganglios linfáticos: son unos órganos situados en ciertas zonas del trayecto de algunos vasos linfáticos, que liberan linfocitos al plasma linfático. Los linfocitos (un tipo de glóbulos blancos) y el plasma linfático constituyen la linfa.

Funciones:

- Mantiene el equilibrio líquido del medio interno.
- Participa en la defensa del organismo.
- Recoge los productos de la digestión de las grasas en el intestino delgado. Los vasos linfáticos que realizan esta función se denominan vasos quilíferos.