UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS
CARRERA DE INGENIERÍA BIOQUÍMICA
La Bioquímica es la ciencia que estudia la química de la vida; es decir, pretende describir la estructura, la organización y las funciones de la materia viva en términos moleculares. Esta ciencia es una rama de la química y la biología. Puede dividirse en tres áreas principales:
N´TICS
a) La química estructural de los componentes de la materia viva y la relación de la función biológica con la estructura química.
Docente: Ing. Ibeth Manzano
b) El metabolismo, el total de las reacciones químicas que se producen en la materia viva.
Elaborado por: Raquel Lara
c) La química de los procesos y las sustancias que almacenan y transmiten la información biológica. Esta es el área de la Genética Molecular.
Semestre: 1ero BQ “B”
CRÉDITOS Autora: Fanny Raquel Lara Villacrés Editora: Fanny Raquel Lara Villacrés Diseñadora: Fanny Raquel Lara Villacrés
EDITORIAL El principal estudio de la Bioquímica se debe a que cada uno de los estudiantes aspirantes a dicha carrera deben informarse de las diferentes actividades que se desarrollan actualmente en el ámbito laboral, experimental y académico alrededor del mundo. Es de vital importancia, que cada artículo próximamente a ser expuesto, que los artículos sean tomados en cuenta y sociabilizados; ya que cada uno de los temas son una realidad tanto nacional como internacional y mundial a la vez. La Bioquímica, como su nombre lo dice, es la encargada de realizar estudios de la materia viva, para dar a conocer diferentes resultados o descubrimientos y a su vez encontrando la cura o tratamientos para cada una de estas situaciones. El enfoque de la carrera en mención, es importante hacia los señores y señoritas estudiantes, consecuentemente cada uno/una de ellos/ellas son los responsables de emitir sus conocimientos a través de la investigación, como el mundo hoy en día lo sugiere, para poder alcanzar la meta que se ha propuesto tanto el estudiante como el gobierno actual. Por tanto, la presente revista tiene como misión específica orientar a cada uno de los y las estudiantes hacia el camino de investigación y excelencia académica y para un futuro laboral también.
METODOLOGÍA
Los presentes artículos son de carácter didáctico, debido que cada uno de los siguientes presentan una relación directa con la carrera de Ingeniería Bioquímica. Las diferentes preguntas planteadas por la ciencia a lo largo de los años, han sido respondidas en el transcurso de los mismos con el avance de la tecnología. Los diferentes instrumentes tecnológicos han sido de gran utilidad para la resolución de las diferentes preguntas para lograr un acuerdo con la comunidad.
La comunidad científica ha logrado proponer diferentes formas de estudio a través de la Ingeniería Bioquímica, obteniendo así una variación o gama de respuestas para lograr los objetivos de la comunidad científica hacia la sociedad.
Es por eso que se ha tomado en cuenta los diferentes artículos científicos para satisfacer parte de la curiosidad de la comunidad universitaria.
CONTENIDOS
1.- MIR96: PRIMER MICRORNA
ASOCIADO A UNA PATOLOGÍA MONOGÉNICA DE HERENCIA MENDELIANA
v
2.- BIOMATERIALES TEXTILES: PLASMA PARA MODULAR LA LIBERACIÓN DE FÁRMACO
3.- LA BÚSQUEDA DE GENES IMPLICADOS EN LAS ENFERMEDADES COMUNES
MIR96: PRIMER MICRORNA ASOCIADO A UNA PATOLOGÍA MONOGÉNICA DE HERENCIA MENDELIANA
INTRODUCCION Desde su descubrimiento en los años 90, un nuevo tipo de moléculas reguladoras, los microRNAs, han alcanzado un gran protagonismo al estar implicadas en un amplio rango de patologías, que se caracterizan por exhibir un patrón de expresión génica desregulado, y en el que se encuadran algunos tipos de cáncer. Ahora hemos demostrado por primera vez su asociación a una patología monogénica de herencia Mendeliana, la hipoacusia DFNA50.
Summary Textile materials find their application as biomaterials on the repair and regeneration of different pathologies of soft and hard tissues. Their use as controlled drug delivery systems would provide several advantages. Surface modification of fibres at a nanometric level by low temperature plasma can be used as a tool to regulate the interactions biomaterial-drug andthus, achieving a controlled release of active principles. Desde hace una década las miradas se han centrado en los denominados microRNAs (miRNAs), como un nuevo paradigma en el campo de la regulación de la expresión génica. Dichas moléculas son RNAs no codificantes de pequeño tamaño que modulan la expresión de centenares de genes implicados en una gran variedad de procesos biológicos (1). Los miRNAs sufren un procesamiento secuencial por RNasas III a partir de un mensajero primario (pri-miRNA) para generar una molécula precursora de unos 70 pb (pre-miRNA) con estructura de tallo-lazo (Fig. 1a), que es exportada al citoplasma donde es procesada en una segunda etapa para obtener la secuencia madura funcional de unas 20 a 25 pb. El miRNA funciona como un adaptador que permite al complejo inductor de silenciamiento (miRISC) reconocer un mRNA en particular y bloquear su traducción. La secuencia determinante de la especificidad en la interacción entre el miRNA y sus dianas recibe el nombre de región seed. Esta región abarca siete bases, desde la posición 2 a la 8, en el extremo 5' de la secuencia madura. Las secuencias diana que reconocen los miRNAs se caracterizan por presentar una perfecta complementariedad con la región seed y suelen situarse en la región 3'UT de los mRNAs
Los mecanismos de represión postranscripcional mediados por miRNAs incluyen la inhibición directa del inicio de la traducción, la degradación de los péptidos nacientes o la separación prematura de los ribosomas y el mRNA. Parece ser que la intensidad de la regulación va a depender del número de dianas presentes en el Mrna
En cuanto a los mecanismos de patogénesis identificados podemos citar la desregulación cuantitativa de un miRNA, como el observado en algunos tipos de cáncer, y la presencia de mutaciones en la región 3'UT de un mRNA que pueden afectar a dianas de microRNAs provocando su desaparición o la aparición de nuevas dianas que llevaría a una regulación inapropiada del gen en cuestión. Sin embargo, hasta el momento no se habían encontrado variaciones en la secuencia madura de un miRNA que estuvieran directamente implicadas en el desarrollo de alguna enfermedad. Esta era la situación existente cuando nuestro grupo consiguió mapear en la región 7q32 un nuevo loci de sordera, denominado DFNA50, tras estudiar una familia que presentaba una hipoacusia progresiva de manifestación postlocutiva (aparece después de haber adquirido el lenguaje) y de herencia autosómica dominante. Una vez excluidos más de una decena de genes candidatos, la suerte hizo que a finales del 2007 un clúster de microRNAs, denominado miR96-182-183 fuera anotado en nuestro intervalo crítico. En ratón los miembros de este grupo de miRNAs se expresaban en células ciliadas y neuronas sensoriales tanto del vestíbulo como de la cóclea y estaban evolutivamente muy conservados, ya que además de en ratón (4) se han localizado en células sensoriales del ojo, epitelio olfativo, neuromastomas y oídos en el pez cebra
Existente cuando nuestro grupo consiguió mapear en la región 7q32 un nuevo loci de sordera, denominado DFNA50, tras estudiar una familia quepresentaba una hipoacusia progresiva de manifestación postlocutiva (aparece después de haber adquirido el lenguaje) y de herencia autosómica dominante. Una vez excluidos más de una decena de genes candidatos, la suerte hizo que a finales del 2007 un clúster de microRNAs, denominado miR96-182-183 fuera anotado en nuestro intervalo crítico. En ratón los miembros de este grupo de miRNAs se expresaban en células ciliadas y neuronas sensoriales tanto del vestíbulo como de la cóclea y estaban evolutivamente muy conservados, ya que además de en ratón (4) se han localizado en células sensoriales del ojo, epitelio olfativo, neuromastomas y oídos en el pez cebra (5). Dichas caracte-rísticas convertían a miR96-182-183 en excelentes candi-datos para la sordera DFNA50. La secuenciación de este clúster nos permitió identificar en miR96; un cambio en heterocigosis (G>A) en la secuencia madura del micro RNA que modificaba la tercera base de la región seed A) Estructura tallo-lazo del pre-miR96. B) Ensayo de luciferasa sobre genes diana de miR96. Obviamente, quisimos ver si ésta u otras mutaciones enmiR96 podían explicar la sordera en otras familias de nuestra colección y conseguimos identificar otra mutación en heterocigosis, C>A, que también se localizaba en la región seed y afectaba a la base contigua a la mutada en la primera familia Ambas mutaciones segregaban con la sordera en las respectivas familias y no estaban presentes en población control. ¡¡¡Eureka!!! Habíamos identificado la causa de la sordera DFNA50 en un nuevo tipo de gen, un microRNA, y lo que era más fascinante, era el primero implicado en una patología monogénica de herencia Mendeliana. Nuestros hallazgos obtuvieron el respaldo definitivo, cuando el grupo dirigido por la Prof. Steel (Sanger Center, Hinxton, UK) identificó en un modelo de ratón denominado diminuendo, una tercera mutación puntual en heterocigosis en el gen miR96 murino, que también afectaba a la región seed en una base distinta a las mutadas en humano (7). Dicho ratón mostraba una sordera progresiva asociada a la degeneración de las células ciliadas.Alcanzado este punto, era evidente que la simplemodificación de una base en la región seed en miR96 era suficiente para causar sordera en humano y ratón. Los experimentos posteriores evidenciaron que las mutaciones identificadas en ambas familias impedían el correcto procesamiento de miR96, había una disminución muy significativa de moléculas maduras mutadas, aunque todavía se podían detectar por Northen blot. Sobre esta base diseñamos ensayos de luciferasa que pusieron de manifiesto que las moléculas de miR96 mutantes eran menos eficientes a la hora de silenciar las dianas de miR96 ensayadas (Fig. 1b), y silenciaban de manera más eficiente nuevos genes, que presentaban dianas comple-mentarias a las regiones seedmutadas. Lo mismo ocurría en el caso del ratón diminuendo. De hecho, nuestra hipótesis actual es que las diferencias fenotípicas existentes (edad de manifestación y perfil auditivo) entre las dos familias con sordera DFNA50 podría deberse a un repertorio diferente de dianas desreguladas, cuyo desciframiento arrojará luz sobre los procesos biológicos que se ven afectados, y ayudará al diseño de terapias específicas dirigidas a paliar el deterioro progresivo de la audición en los individuos portadores de estas mutaciones.
5). Dichas características convertían a miR96-182-183 en excelentes candidatos para la sordera DFNA50. La secuenciación de este clúster nos permitió identificar en miR96; un cambio en heterocigosis (G>A) en la secuencia madura del microRNA que modificaba la tercera base de la región seed (Fig. 1A). Obviamente, quisimos ver si ésta u otras mutaciones en miR96 podían explicar la sordera en otras familias de nuestra colección y conseguimos identificar otra mutación en heterocigosis, C>A, que también se localizaba en la región seed (Fig. 1A) y afectaba a la base contigua a la mutada en la primera familia (6). Ambas mutaciones segregaban con la sordera en las respectivas familias y no estaban presentes en población control. ¡¡¡Eureka!!! habíamos identificado la causa de la sordera DFNA50 en un nuevo tipo de gen, un microRNA, y lo que era más fascinante, era el primero implicado en una patología monogénica de herencia Mendeliana. Nuestros hallazgos obtuvieron el respaldo definitivo, cuando el grupo dirigido por la Prof. Karen Steel (Sanger Center, Hinxton, UK) identificó en un modelo de ratón denominado diminuendo, una tercera mutación puntual en heterocigosis en el gen miR96 murino, que también afectaba a la región seed en una base distinta a las mutadas en humano (7). Dicho ratón mostraba una sordera progresiva asociada a la degeneración de las células ciliadas. Alcanzado este punto era evidente que la simple modificación de una base en la región seed en miR96 era suficiente para causar sordera en humano y ratón. Los experimentos posteriores evidenciaron que las mutaciones identificadas en ambas familias impedían el correcto procesamiento de miR96, había una disminución muy significativa de moléculas maduras mutadas, aunque todavía se podían detectar por Northen blot. Sobre esta base diseñamos ensayos de luciferasa que pusieron de manifiesto que las moléculas de miR96 mutantes eran menos eficientes a la hora de silenciar las dianas de miR96 ensayadas (Fig. 1b), y silenciaban de manera más eficiente nuevos genes, que presentaban dianas complementarias a las regiones seed mutadas. Lo mismo ocurría en el caso del ratón diminuendo. De hecho, nuestra hipótesis actual es que las diferencias fenotípicas existentes (edad de manifestación y perfil auditivo) entre las dos familias con sordera DFNA50 podría deberse a un repertorio diferente de dianas desreguladas, cuyo desciframiento arrojará luz sobre los procesos biológicos que se ven afectados, y ayudará al diseño de terapias específicas dirigidas a paliar el deterioro progresivo de la audición en los individuos portadores de estas mutaciones.
BIOMATERIALES TEXTILES: PLASMA PARA MODULAR LA LIBERACIÓN DE FÁRMACOS
INTRODUCCION
Materiales textiles encuentran aplicaciones como biomateriales para la reparación y regeneración de distintas patologías tanto en tejidos blandos como en tejidos duros y su uso como sistemas de liberación controlada de fármacos reportaría numerosas ventajas. La modificación superficial de las fibras a nivel nanométrico mediante plasma de baja temperatura puede ser utilizada como herramienta para modular las interacciones biomaterial-fármaco y por tanto, conseguir una liberación controlada de los principios activos. ARTÍCULO Un biomaterial puede definirse como una sustancia que ha sido diseñada para tomar una forma que por sí misma o como parte de un sistema complejo, se utiliza para dirigir, mediante el control de las interacciones con componentes de sistemas vivos, el desarrollo de cualquier procedimiento diagnóstico o terapéutico, en medicina humana o veterinaria [1]. Los biomateriales pueden estar constituidos por: polímeros, metales, cerámicas, materiales de origen natural y sus compuestos, obtenidos por combinación de dos o más de estos materiales. Una clase particular de biomateriales lo constituyen los materiales poliméricos de base textil (fibras, hilos, tejidos), que se incluyen dentro de los denominados Textiles Médicos (MedTech). Dichos materiales textiles se pueden utilizar como biomateriales en implantes para la reparación y regeneración de distintas patologías tanto en tejidos blandos (por ejemplo en el tratamiento de hernias con mallas abdominales), como en tejidos duros - como el hueso (en que se pueden utilizar fibras como refuerzo en cementos de composición similar a la matriz inorgánica hueso o bien mallas-andamios en agujas intramedulares).
En dichos tipos de aplicaciones, conseguir administrar fármacos de forma local y durante un periodo de tiempo adecuado a la patología a tratar reportaría ventajas al paciente y por tanto puede conferir valor añadido a los biomateriales. Sin embargo, regular la liberación de principios activos no es tarea evidente y por ello, la línea de trabajo en desarrollo en este momento se basa en modificar los primeros nanómetros de la superficie de las fibras mediante plasma de baja temperatura para así ser capaces de modular las interacciones biomaterial-fármaco y por tanto, conseguir una liberación controlada de los principios activos en el lugar preciso donde queremos actuar
En ello se han basado estudios recientes orientados a materiales textiles para aplicaciones tópicas [3,4], que han mostrado que el tratamiento de plasma puede incrementar el porcentaje de principios activos modelo liberados. En particular, la funcionalización química de la superficie de fibras de poliamida 66 mediante plasma de aire permitió incorporar grupos C=O a la superficie y reducir la capa de polisiloxanos presentes en la superficie de las fibras. Esto llevó a variaciones en la hidrofilia de las fibras que, en función de las condiciones del tratamiento de plasma permitió incrementar la liberación del fármaco estudiado (cafeína) hasta un 90% en 24h manteniendo el mecanismo de liberación. Una estrategia similar es la que se está estudiando actualmente para obtener biomateriales textiles destinados al tratamiento de patologías tanto de tejidos blandos como de tejidos duros, que sean en sí mismos sistemas de liberación controlada de antibióticos u otros fármacos de interés localizados en la zona del implante.
Una clase particular de biomateriales lo constituyen los materiales poliméricos de base textil (fibras, hilos, tejidos), que se incluyen dentro de los denominados Textiles Médicos (MedTech). Dichos materiales textiles se pueden utilizar como biomateriales en implantes para la reparación y regeneración de distintas patologías tanto en tejidos blandos (por ejemplo en el tratamiento de hernias con mallas abdominales), como en tejidos duros -como el hueso (en que se pueden utilizar fibras como refuerzo en cementos de composición similar a la matriz inorgánica hueso o bien mallas-andamios en agujas intramedulares). En dichos tipos de aplicaciones, conseguir administrar fármacos de forma local y durante un periodo de tiempo adecuado a la patología a tratar reportaría ventajas al paciente y por tanto puede conferir valor añadido a los biomateriales. Sin embargo, regular la liberación de principios activos no es tarea evidente y por ello, la línea de trabajo en desarrollo en este momento se basa en modificar los primeros nanómetros de la superficie de las fibras mediante plasma de baja temperatura para así ser capaces de modular las interacciones biomaterial-fármaco y por tanto, conseguir una liberación controlada de los principios activos en el lugar preciso donde queremos actuar. El plasma de baja temperatura (en adelante plasma) puede definirse como un gas total o parcialmente ionizado que contiene radicales libres, iones, fotones y otras especies excitadas que pueden reaccionar químicamente mientras el gas o partes de él están a temperaturas relativamente bajas. Debido a la elevada reactividad de las especies presentes en el plasma, éstas pueden interaccionar tanto física como químicamente con la superficie del substrato hasta una profundidad de algunas decenas de nanómetros. Como resultado del tratamiento, la superficie puede oxidarse (generando nuevos grupos químicos), y/o degradarse como resultado del efecto de ablación (eliminación de material superficial), mientras que las propiedades internas del material se mantienen intactas. Por su acción superficial, la modificación de las propiedades químicas y/o topográficas de distintas fibras mediante plasma de baja temperatura puede alterar la adsorción de un principio activo determinado en la misma, y por ello, puede ser utilizado como una herramienta para controlar su liberación al medio. En ello se han basado estudios recientes orientados a materiales textiles para aplicaciones tópicas, que han mostrado que el tratamiento de plasma puede incrementar el porcentaje de principios activos modelo liberados. En particular, la funcionalización química de la superficie de fibras de poliamida 66 mediante plasma de aire permitió incorporar grupos C=O a la superficie y reducir la capa de polisiloxanos presentes en la superficie de las fibras. Esto llevó a variaciones en la hidrofilia de las fibras que, en función de las condiciones del tratamiento de plasma permitió incrementar la liberación del fármaco estudiado (cafeína) hasta un 90% en 24h manteniendo el mecanismo de liberación. Una estrategia similarer la que se está estudiando actualmente para obtener biomateriales textiles destinados tratamiento de patologías tanto de tejidos blandos como de tejidos duros, que sean en sí mismos sistemas de liberación controlada de antibióticos u otros fármacos de interés localizados en la zona del implante
LA BÚSQUEDA DE GENES IMPLICADOS EN LAS ENFERMEDADES COMUNES
INTRODUCCIÓN La investigación de los genes que son responsables de las enfermedades mendelianas ha tenido un gran éxito en las últimas décadas. El gran reto actual de la Genética es la búsqueda del componente genético de la enfermedad común, que son enfermedades complejas con un componente multigénico y un componente ambiental. Los estudios de asociación con polimorfismos simples que cubren todo el genoma están representando un cambio de paradigma y permitiéndonos encontrar muchos de estos genes, lo que a medio plazo posibilitará una clasificación más racional de las enfermedades y está permitiendo ya encontrar nuevas vías que ayudan a entenderlas, así como el descubrimiento de biomarcadores para predecir la respuesta a los fármacos.
El estudio de los genes involucrados en enfermedades de trasmisión mendeliana ha tenido un gran éxito en los últimos años. La mayoría de los genes responsables de las mismas han sido descubiertos mediante estudios de ligamiento en familias informativas, utilizando marcadores genéticos con mucha variabilidad entre los individuos, y muy frecuentes en todo el genoma, denominados microsatélites.
Pero el gran reto de la genética está en el análisis del componente genético de la enfermedad común, que son enfermedades complejas con un componente multigénico y un componente ambiental. La idea de que enfermedades comunes deben corresponderse con variantes comunes motivó una ilusión sin precedentes para la búsqueda de estos genes (2, 3), incrementada por el descubrimiento de las variaciones nucleotídicas simples (SNPs) (en un número superior a diez millones) y su catalogación a través del proyecto internacional HapMap (4). Los clásicos estudios de ligamiento son ineficaces para estudiar los genes de enfermedades complejas y son más eficaces los estudios de asociación, esto es coger un grupo de individuos con la enfermedad en cuestión y otro grupo de personas libre de la misma y analizar en ellos un conjunto de SNPs. Los estudios de asociación se pueden hacer seleccionando SNPs en genes candidatos, o bien, analizando cientos de miles de SNPs de todo el genoma (GWAS, genomewideassociationstudy). Ambas aproximaciones son complementarias, pero las segundas están teniendo un éxito particular porque no exigen ideas predefinidas sobre la causa de la enfermedad.
Desde hace pocos años, y gracias a todo lo anteriormente explicado, se están encontrando SNPs y con ellos genes o regiones génicas asociados a muchas enfermedades comunes de todo tipo. De momento, sólo se ha conseguido explicar una pequeña parte del componente genético, y no pueden ser utilizadas para predecir el riesgo de una enfermedad común en un individuo, pero en algunos casos ya permitirían orientar políticas sanitarias, y en casi todos los casos, están permitiendo encontrar nuevos genes y rutas, lo que nos está posibilitando entenderlas mejor -en algunos casos como en la esquizofrenia supone un importante cambio en el paradigma de la enfermedad (5) - y en el futuro próximo nos permitirá subclasificarlas mejor, y tratarlas mejor, pues la farmacogenética (esto es el desarrollo de test de ADN que nos permitan valorar la respuesta a un fármaco) está siendo uno de los campos más directamente beneficiado.
A través del proyecto internacional HapMap. Los clásicos estudios de ligamiento son ineficaces para estudiar los genes de enfermedades complejas y son más eficaces los estudios de asociación, esto es coger un grupo de individuos con la enfermedad en cuestión y otro grupo de personas libre de la misma y analizar en ellos un conjunto de SNPs.Los estudios de asociación se pueden hacer seleccionando SNPs en genes candidatos, o bien, analizando cientos de miles de SNPs de todo el genoma (GWAS, genome wide association study). Ambas aproximaciones son complementarias, pero las segundas están teniendo un éxitoparticular porque no exigen ideas predefinidas sobre la causa de la enfermedad.Estos estudios de asociación han mejorado notablemente desde que sabemos que definir bien el fenotipo es esencial, que los aspectos genético poblacionales son importantes y, sobre todo, que es importante realizar correcciones estadísticas apropiadas para evitar falsos positivos. La existencia de centros de genotipado en muchos países (en España, el Centro Nacional de Genotipado ha facilitado a los científicos el acceso a este tipo de estudios y mejorado la calidad de los mismos.En general el número de controles y afectos que hace falta es alto, dependiendo de la complejidad y definición del fenotipo, y hacen falta consorcios nacionales e internacionales muy coordinados para que este tipo de estudios tenga éxito.Desde hace pocos años, y gracias a todo lo anteriormente explicado, se están encontrando SNPs y con ellos genes o regiones génicas asociados a muchas enfermedades comunes de todo tipo. De momento, sólo se ha conseguido explicar una pequeña parte del componente genético, y no pueden ser utilizadas para predecir el riesgo de una enfermedad común en un individuo, pero en algunos casos ya permitirían orientar políticas sanitarias, y en casi todos los casos, están permitiendo encontrar nuevos genes y rutas, lo que nos está posibilitando entenderlas mejoren algunos casos como en la esquizofrenia supone un importante cambio en el paradigma de la enfermedad y en el futuro próximo nos permitirá subclasificarlas mejor,y tratarlas mejor, pues la farmacogenética (esto es el desarrollo de test de ADN que nos permitan valorar la respuesta a un fármaco) está siendo uno de los campos más directamente beneficiados.
CREACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Autor: Fanny R. Lara RESUMEN La formación de nuevos compuestos químicos se debe a su reacción con otros elementos presentes en la naturaleza, esto toma el nombre de reacciones químicas. Las reacciones químicas. Los elementos de una reacción química son los reactantes y los reactivos, que son influenciados por un fenómeno físico que produce que los reactantes produzcan a los reactivos. La identificación de cada una de las reacciones químicas es necesario para lograr elaborar nuevos compuestos. La creación de nuevos compuestos depende tanto de la manera en que reaccionaron los elementos como de la manera en que la ecuación es balanceada y la forma en que cada uno de los iones son reconocidos para observar que elementos se oxidan y que elementos se reducen. Palabras Clave: reacción, reactivos, reactantes, oxidar, reducir. ABSTRACT
The formation of new chemical compounds is due to its reactivity with other elements in nature, it takes the name of chemical reactions. Chemical reactions. The elements of a chemical reaction are reactants and reagents, which are influenced by a physical phenomenon which causes the reactants to produce reagents. The identification of each of the chemical reactions required to achieve to develop new compounds. Creating new compounds depends on the manner in which the elements react and the manner in which the equation is balanced and how each of the ions are recognized to note that elements which elements are oxidized and reduced. Keywords: reaction, reagents, reactants, oxidize, reduce.
La reacción química es aquel proceso químico en el cual dos sustancias o más, denominados reactivos, por la acción de un factor energético, se convierten en otras sustancias designadas como productos. Mientras tanto, las sustancias pueden ser elementos químicos (materia constituida por átomos de la misma clase) o compuestos químicos (sustancia que resulta de la unión de dos o más elementos de la tabla periódica). La parte experimental de las reacciones químicas están vinculadas con diversos aspectos, es así que se ha tomado el criterio de elaborar nuevos elementos a partir de otros elementos que reaccionen para dar paso a la formación de nuevas especies químicas. La sociedad científica ha tomado de una manera importante las reacciones químicas, debido a que cada una de ellas ha tenido una gran necesidad ha través de los años, siendo así que la importancia de las reacciones químicas son necesarias para el desarrollo de diferentes problemas planteados por las personas de especialidad en la química. Tomando en cuenta que la química es una rama muy amplia, se ha logrado obtener los diversos conocimientos que hoy en día están a nuestra disposición. MARCO TEÓRICO
Una vez adquiridos los diferentes materiales a usar en la práctica de reacciones químicas, se ha procedido a la elaboración de las mismas. Siendo así que consecuentemente se realizó cada clase de reacción química. Para mejor ilustración se reproducirá cada reacción química con su significado y la clase de reacción que se obtuvo con su respectivo resultado. Gráfico N°1: “Reacciones Químicas”
Fuente: Lab. de Química Básica de la FCIAL. Elaborado por: Lara R. SEGÚN SU FUNCIONALIDAD Otra posible clasificación es mediante la utilidad o funcionalidad de las reacciones.
Reacciones de síntesis:Aquellas cuya finalidad es la obtención de una sustancia química determinada. Reacciones para obtener energía:Reacciones que al producirse liberan gran cantidad de energía, normalmente luz o calor. Reacciones de degradación: Son aquellas en las que un producto químico se destruye, transformándose otros diferentes. Reacciones de interés industrial: Aquellas empleadas en la industria para obtener un producto químico en gran cantidad. Suelen ser muchas reacciones concatenadas.
SEGÚN SU MECANISMO Atendiendo al mecanismo de las reacciones se pueden distinguir los siguientes tipos:
Ácido-base:Una sustancia, llamada ácido transfiere protón/es a otra, llamada base. Redox:Una sustancia, llamada reductor, transfiere electrón/es a otra, denominada oxidante. Precipitación:Son aquellas en las se forma una sustancia sólida que no se disuelve en el medio de reacción. Complejación:En estas reacciones se forma o destruye un compuesto de coordinación. Un compuesto de coordinación está formado por un metal al que se unen varios compuestos químicos llamados ligando.
Tabla Nº1: “Similitudes y Diferencias entre las clases de reacciones” Reacción Combinación
Similitudes Conservación de la materia
Descomposición
Conservación de la materia
Sustitución
Conservación de la materia
Sustitución Doble
Conservación de la materia Conservación de la materia
Exotérmicas
Conservación de la materia Conservación de la materia
Endotérmicas Acido – Base
Diferencias Pasa de un compuesto simple a uno complejo Pasa de un compuesto complejo a uno simple Se desplaza un componente y se sustituye otro Se combinan dos compuestos para formar dos compuestos nuevos Liberan calor La solución se enfría Se obtiene una sal y agua
Fuente: Lab. de Química Básica de la FCIAL. Elaborado por: Lara R.
OBJETIVOS El objetivo general es Identificar las diferentes clases de reacciones químicas que se producen con los diferentes reactivos, sus respectivas características y formación de compuestos o su descomposición en iones. Mientras que el objetivo específico es Justificar cada una de las reacciones químicas con la experimentación a realizar con los reactivos correspondientes, interpretando los resultados de las reacciones químicas al ser expuestas a los diferentes catalizadores. MÉTODO El procedimiento de las reacciones químicas es de carácter cuantitativo y descriptivo, utilizando así diversos agentes, como catalizadores, en las diversas reacciones. La manera de expresar cada uno de los resultados de las reacciones ha sido de manera matemática, es decir, como es conocido plasmar cada una de las reacciones para balancearlas y obtener resultados afables. Es por eso que mediante la utilización de diversos elementos químicos se ha logrado obtener los resultados deseados. MATERIALES Y REACTIVOS MATERIALES
1 gradilla 1 mechero 1 pinza de madera 1 varilla de vidrio 1 espátula Papel filtro Clavos de hierro Tubos de ensayo
REACTIVOS
Azufre (S) Hierro (S) NH4Cl (S) (NH4)2 Cr2O7 (S) KClO3 (S) Fenolftaleína HCl concentrado HCl diluido H2SO4 concentrado CuSO4 1M NaOH 0.1M Na2CO3 0.1M Pb(NO3)2 0.1M Agua destilada
PROCEDIMIENTO
Diagrama de Fuljo N° 1: “Descomposición”
Fuente : Lab. de Química de la FCIAL Elaborado por: Lara R.
Diagrama de Flujo N° 2: “Descomposición”
Fuente: Lab. De Química Básica de la FCIAL Elaborado por: Lara R.
Diagrama de Flujo Nº3: “Sustitución”
Fuente: Lab. De Química Básica de la FCIAL Elaborado por: Lara R.
Diagrama de Flujo Nº 4: “Exotérmicas”
Fuente: Lab. De Química Básica de la FCIAL Elaborado por: Lara R.
Diagrama de Flujo Nº 5: “Endotérmicas”
Fuente: Lab. de Química Básica de la FCIAL. Elaborado por: Lara R.
CÁLCULOS Y RESULTADOS Observaciones que se produjeron en las reacciones: a) b) c) d) e) f) g)
Reacción de Combinación Se calcinó. Se produjo un gas. El S se adhirió al tubo de ensayo. Cuando estaba en el calor adquirió un color rojizo. Reacción de Descomposición Cuando se sometió al calor el KClO3 se empezó hacer burbujas. Se tornó rojizo. Al someter unas bolas de papel filtro, salió humo. El tubo de ensayo quedó caliente. Reacción de Sustitución Con el CuSO4, alrededor del clavo se empezó a formar una capa anaranjada (oxidación). Con el HCl, se produjo unas burbujas que son el desprendimiento del gas. Con el NO3, se obtuvo una sustancia blanca precipitada. Se precipitó el Zn(CO3) Reacción de Doble Sustitución Se formó una espuma de color amarillo. El hierro de tornó pastoso (cambió su estructura en polvo) Reacción Exotérmica Al colocar el H2SO4, se empezó a separar la solución, posteriormente se unió. Reacción Endotérmica El tubo de ensayo se enfrió (en comparación con otro tubo de ensayo que se encontraba a temperatura ambiente) Reacción Ácido Base Al colocar la fenolftaleína con el NaOH, la solución se volvió fucsia. Posteriormente, se mezcló la sustancia con HCl, y esta se tornó incolora.
DISCUSIÓN La práctica de reacciones químicas desarrolló un rol importante en la composición de diversos compuestos. Dando a conocer a cada uno de los estudiantes que para la formación de dichos compuestos se encuentran involucrados varios aspectos, como son las diferentes características que se presentan a lo largo de la práctica, la unión o separación de los diferentes elementos debido a que las reacciones eran destinadas a cada uno de los caracteres antes expuestos (clases de reacciones). Dentro de las reacciones realizadas se utilizó la fenolftaleína, cabe recalcar que el uso de la fenolftaleína solo fue como indicador dentro de la reacción para observar el cambio de estado básico al ácido. Cuando la solución al contener la fenolftaleína tenía un color fucsia se encontraba en estado básico, mientras si al ser mezclada con otra sustancia se tornaba transparente, la solución era ácida. Por ende la práctica de reacciones químicas fue precisa para que los estudiantes entiendan de mejor manera como se da el proceso de las reacciones químicas y que resultados o características se producen durante el proceso de las mismas, dando a conocer de forma exacta que las reacciones químicas son precisas y se obtienen productos de acuerdo a la combinación de los diferentes elementos que se los tiene como reactantes.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES 1. Durante la práctica se ha logrado reconocer cada una de las diferentes reacciones, gracias a los compuestos y elementos sometidos a las diversas reacciones estudiadas. Es por eso que la formación y descomposición de los iones (si es el caso), ha sido realizada satisfactoriamente gracias a conocimientos previos. 2. Cada tipo de reacción química obtuvo su respectiva experimentación, comprobando asi que las reacciones químicas son palpables y reconocibles a simple vista. Por tanto la realización de la práctica ha justificado los conocimientos previos que ya se han obtenido, dando como resultado una manera didáctica y eficaz de retener lo aprendido. 3. Una vez ya observadas las reacciones, se las ha interpretado de manera numérica, es decir que se balanceó las ecuaciones, se ubicó los números de sus respectivos iones y se procedió a reconocer los elementos de oxidación y los de reducción. Teniendo en cuenta que los catalizadores no intervinieron en las reacciones solo fueron agentes de visita instantánea. RECOMENDACIONES 1. Para la presenta práctica se recomienda utilizar todas las medidas de precaución, es decir que durante la experimentación se deberá utilizar los guantes y gafas de seguridad. 2. Se deberá estar siempre al pendiente de cada una de las reacciones para evitar desórdenes durante el proceso, o aún peor evitar daños físicos y materiales. 3. Se pide encarecidamente no permanecer cerca de las reacciones que como producto emanan gases tóxicos perjudiciales para la salud, para esto se deberá utilizar la mascarilla.
BIBLIOGRAFÍA: Llanos L. (2012) “Reacciones Químicas” Disponible en :http://reaccionquimica04.blogspot.com/2012/11/que-es-una-reaccion-quimica.html
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CONCLUSIONES 1.- El artículo que hace referencia a la Patología monogénica de Herencia Mendeliana, tiene un ente científico enfocado en la solución de problemas de ámbito estudiantil. Es necesario que cada uno de los aspectos enfocados en el ámbito de la tecnología bioquímica. La ingeniería Bioquímica es necesaria para el campo de la investigación debido a que los diferentes aspectos relacionados con la carrera en mención son utilizados mediante el desarrollo del problema. Las enfermedades de herencia mendeliana son relativamente significativas, debido a que las enfermedades hoy en día son muy significativas. 2.-La existencia de biomateriales Textiles, hoy en día es un aspecto significativo en el aspecto de biotecnología industrial. Las diferentes propiedades de la aplicación de la biotecnología, son indispensables para la propagación de los materiales a través de los años. Los siguientes años a partir de este descubrimiento innovador, se han considerado las posibles invenciones que se logren realizar a futuras generaciones. 3.-Las diferentes búsquedas de curas a las diversas enfermedades que han surgido a través de los años, han sido planteadas a la comunidad científica. La misma que ha logrado, con diferentes experimentos, resolver la temática de las mismas, para lograr forjar una sociedad de aspecto médico. La utilidad de las diferentes curas han sido innovadoras y revolucionarias con la aplicación de las mismas. Es necesario que las curas sean aplicadas en enfermedades diagnosticadas por médicos.
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