EPIGENÉTICA REVISTA CIENTÍFICA COLBETHLEMITAS by Manuel Velasco

3a edición 2015

Revista Científica EPIGENÉTICA

Revista CientĂfica CSCJ

EPIGENÉTICA Revista Científica

Colegio del Sagrado Corazón de Jesús Hnas. Bethlemitas Bucaramanga

Rectora Hna. Ángela Vargas Mendoza

Coordinador Académico Luis Alirio Lázaro

Directora—Editora Yury Elena Álvarez

Impresión puntoleon@gmail.com 2015 EPIGENÉTICA

Contenido Biorremediación de aguas

Factores que afectan una reacción química

Gripe porcina: propagación y prevención

Diferenciación fotosintética de las plantas C3 y etioladas

Virus: Agentes de diversificación

Oleoducto Colombia: facilitando la vida comercial

Revista Científica CSCJ

Neurotransmisores naturales y artificiales

Curva de crecimiento de Lactobacillus sp.

Lina Fernanda Pérez Mendoza, David Sebastián Castañeda González, Valentina Romero, Yury E Álvarez*, Cristhian Pérez*, Erwin Villamizar* *Laboratorios de Biología II, Física y Química La biorremediación es una disciplina en potencia que permite corregir los errores ambientales que el hombre ha provocado con la contaminación y se define como una variedad de sistemas de recuperación que degradan, transforman, eliminan y disminuyen la toxicidad de contaminantes orgánicos a través de la actividad biológica natural de organismos vivos como bacterias, plantas y hongos. Dada su importancia, se comprueba su eficiencia y utilidad mediante el uso de bacterias y plantas biorremediadoras en dos muestras hídricas de los Ríos de Yondó y Lebrija. En este sentido, fueron sometidas y evaluadas en las mejores condiciones a pruebas físicas, químicas y biológicas que demostraron la eficiencia y eficacia de los procesos, a razón de que en todos los montajes y en los diferentes métodos se logró obtener agua limpia y libre de características contaminantes, todo ello dentro del laboratorio escolar. Biorremediación

Fitorremediación

Desde que en Europa se dio la revolución industrial y su posterior expansión mundial, el hombre poco a poco ha ido acabando, desde la industria, los regalos maravillosos que la naturaleza misma le ha otorgado, puesto que no ha tomado las suficientes precauciones para evitar su desaparición. Sin embargo, “hacia mediados del siglo XX un grupo de científicos, académicos y empresarios bajo un innovador ideal ecologista comenzaron a preocuparse por mantener el medio ambiente intentando preservar todo lo concerniente a la biósfera y remediar todos los daños causados por la intervención del hombre”.1 De esta forma, se comenzaron a estudiar de manera específica algunos campos de la ciencia para ampliar el conocimiento, por ello “se desarrollaron las primeras investigaciones encaminadas a estudiar el potencial de los microorganismos para biodegradar contaminantes.

Microrremediación

Condiciones óptimas

Este uso intencionado recibió entonces el nombre de biorremediación”.2 “El término biorremediación se utiliza para denominar una variedad de sistemas de recuperación que degradan, transforman, eliminan y disminuyen la toxicidad de contaminantes orgánicos a través de la actividad biológica natural de organismos vivos como bacterias, plantas y hongos,”3 de manera que “se advirtió que los microorganismos no sólo eran patógenos, sino que además eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algunos naturales, otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la biorremediación”.4 Razón por la cual, ha tomado gran popularidad en este nuevo siglo, pues representa una forma amigable de ayudar el medio ambiente, por eso “en comparación con otras tecnologías y aunque mantiene una larga duración de aproximadamente dos meses requiriendo una extensa labor, alcanza costos de limpieza por tonelada de suelo considerablemente más bajos a cualquier otra tecnología disponible en el mercado. Es de bajo EPIGENÉTICA

costo de instalación y operación, siendo un tratamiento seguro con un mínimo de riesgo para la salud”5 y “no requieren en general componentes estructurales o mecánicos complejos.” Logrando así, ser la tecnología ideal para el nuevo siglo que comienza. No obstante, se debe aceptar que el éxito de esta técnica corresponde directamente a las características específicas de cada uno de los elementos que la conforman, es decir, el agente biorremediador, el contaminante y el medio en que se desarrollan. En cuanto al primero de ellos, es preciso puntualizar las determinaciones reproductivas que lleven al crecimiento de las mismas, como la fisión binaria. De igual manera, el contaminante gira alrededor de su constitución química y los aspectos que trae, por ejemplo: solubilidad, volatidad, biodegradabilidad, concentración, metabolismo, crecimiento, temperatura, pH y humedad. Finalmente, el medio en que se desarrollan completa los puntos que hacen de un éxito o no, este proceso, dado que es muy diferente la vida acuática a la vida terrestre y su respectiva contaminación, por ello, ”es posible reconocer los factores directos que intervienen de forma desfavorable como mezclas, temperaturas muy bajas, baja permeabilidad o pH demasiado ácidos o básicos y también los factores que son

totalmente favorables durante el mismo, como lo son la uniformidad, la oxigenación, la porosidad y la alta permeabilidad” 7 Ahora bien, en Santander la biorremediación aún no es muy popular, pero sí es una técnica en desarrollo, dado que comienza a significar un proceso eficaz y asequible para la comunidad interesada en el tema, a causa de su preocupación por la gran contaminación generada en los ríos y quebradas que rodean la zona8 como el Rio de Lebrija9 y el Rio de Yondó cerca de la cuenca petrolera de Barrancabermeja, los cuales “contienen el recurso más importante de la biósfera, el agua, puesto que no solo es beneficioso para la vida del hombre, sino para los demás seres vivos del ecosistema.” 10 En el presente estudio se aplica desde el laboratorio escolar la biorremediación mediante el uso de bacterias benévolas en estado cinético y estático, así como en la fitorremediación se utilizan plantas comunes, con el fin de degradar en las muestras hídricas compuestos orgánicos o sintéticos que causen la contaminación. Se parte del hecho de la restauración de las características sanas del agua, y en este sentido, se someten diferentes muestras a evaluaciones físicas, químicas y biológicas que permitan demostrar la eficiencia y eficacia de los procesos.

Los métodos se segmentaron en 3 partes que funcionaron de manera simultánea: química, biológica y física. Las muestras hídricas son dos, una A del Río de Yondó y una B del Río de Lebrija.

En este sentido, se evaluaron cuatro muestras de agua, una potable pero no filtrada, otra potable filtrada, la contaminada A y finalmente, la contaminada B.

La parte química se compone de una serie de pruebas que se relacionan con las características iniciales de las dos muestras hídricas.

Revista Científica CSCJ

Las características que se tomaron en cuenta fueron: trasparencia, color, olor, punto de ebullición, densidad, pH y solubilidad en Sulfato de Cobre (Cu2SO4), Bicarbonato de Sodio (NaHCO3), Tintura de Yodo y Etanol (C2H6O), los cuales son elementos que sirven perfectamente para este tipo de experimentación, sin embargo, siempre se debe tener presente la ficha de seguridad de cada una de ellas, para adecuar las condiciones y rectificar los riesgos nulos.

Se utilizó un producto llamado Septitrim que está avalado por Ingenieros Químicos Asociados S.A. de Manizales, el cual contiene en forma de polvo las bacterias amigables que se encargan de biorremediar el agua. 12

“Así pues, al obtener el producto se procedió a ejecutar las instrucciones que en este se hallaban, aplicando durante los primeros cuatro días 1 x 10-6 g de polvo en cada uno de los ocho tubos de ensayo dispuestos con las muestras A y B, de manera que cada semana se observaron los resultados sin agregar más bacterias al proceso.”13

Por otra parte para la fitorremediación, se usaron plantas como la yerbabuena que contienen naturalmente bacterias de tipo transgénico y nitrificantes que actúa sobre el agua contaminada, permitiendo que estas continúen creciendo, por esta razón se ubicaron “en un recipiente de icopor que contenía las respectivas aguas contaminadas y en su interior a través de un orificio se encontraban las raíces de las muestras vegetales”.14

La parte física funciona a razón de la microrremediación, pues consiste en la elaboración de un sistema que permite, mediante el movimiento, acelerar el trabajo de las bacterias biorremediadoras, en comparación con las que se encuentran en reposo, realizadas en la parte biológica.

El circuito aplica conceptos físicos como Movimiento Parabólico en la caída del agua, Dinámica de Fluidos, Presión, Energía Potencial Gravitacional, Energía Cinética, Trabajo y Fuerzas como Peso, Normal y Fricción. Además, no requiere de electricidad, por lo que es un proyecto económico y amigable con el medio ambiente.

EPIGENÉTICA

PRUEBA QUIMICA

COLOR

Agua potable filtrada

Solubilidad

Nº

Sulfato de Cobre (Cu2SO4) Bicarbonato de Sodio (NaHCO3)

Tintura de Yodo

Etanol (C2H6O)

PTO. DE EBULLICION

DENSIDAD g/L

SOLUBILIDAD

78º

42,7

1. Soluble 2. Se Precipitó 3. Poco Soluble 4. Soluble

82º

1. Soluble 2. Se Precipitó 3. Poco Soluble 4. Soluble

OLOR

TRASPARENCIA

Incolora

Inodora

Total

Agua potable no filtrada

Incolora

Inodora

Total

Muestra A: Río de Yondó

Grisáceo amarronado

Sutil olor desagradable

Casi nula

94º

Muestra B: Río de Lebrija

amarillo ladrillo

Desagradable

Opaca

91º

44.4

1. Soluble 2. Se precipitó 3. Soluble al agitarse 4. Se disolvió pero el etanol perdió su trasparencia, la mezcla fue opaca. 1. Se precipitó.2. Soluble. 3. No es soluble.4. Forma una mezcla heterogénea.

Durante las prácticas en el laboratorio fue visible la gran

mente la transparencia común del agua.

contaminación de las muestras, puesto que los resultados de las pruebas en comparación con las potables son bastante considerables, especialmente en densidad, apariencia y punto de ebullición (Tablas 1 y 2). Sin embargo, aún están presentes algunas características que no se vieron afectadas como el pH y en parte la solubilidad de las 4 muestras. Estas características, permiten definir desde la perspectiva química que el agua que reúne las características más preocupantes en lo que concierne a la contaminación es la muestra A de Yondó, a razón de que es la más densa, por lo tanto, la más pesada con 52 g/L, ebulle a mayor temperatura debido a sus compuestos, es la más turbia gracias a la arena que contiene, tiene los colores más acentuados y por ende, elimina total-

En cuanto a la práctica biológica, las bacterias del producto Septitrim fueron diseñadas desde un laboratorio especializado y comercializado como alternativa para evitar y controlar la contaminación de determinadas sustancias y espacios, ahora bien, cuando fue vista desde el microscopio se evidenció la gran actividad reproductiva en la formación de colonias. Así pues, en segunda instancia se encontró que en la muestra A , la contaminación le otorgaba el medio de vida perfecto para la proliferación de nemátodos (Figura 1), estos son “un grupo de gusanos microscópicos alargados que constituyen uno de los principales patógenos alimenticios que pueden llegar a trasmitir serias enfermedades que afecten la calidad de vida de los individuos, como ascariasis, triquinosis y filariasis.”15

Revista Científica CSCJ

En este mismo sentido, en la muestra B se encontraron varios tipos de microorganismos especialmente cianobacterias, bacilos y microalgas como Navículas (Diatomeas), que poseen una forma aplanada como una especie de canoa que les permite desplazarse con mayor facilidad y menor gasto de energía (Figuras 3, 4 y 5). De igual manera, se encontraron un gran número de protozoos, nemátodos, hongos en proliferación y metales en conjunto (Figuras 1 y 2). Por consiguiente, desde las pruebas biológicas también es

válido afirmar que el agua más contaminada es la Muestra A, del río de Yondó. Con el fin de realizar una práctica exitosa, se distribuyeron en una gradilla 8 tubos de ensayo (Tabla 3), agregando a cada muestra de agua la cantidad calculada de bacterias biorremediadoras, se utilizó una prueba control que además contenían la respectiva dosis de bacterias. A partir de ese punto inicial, a lo largo de los cuatro días siguientes se les añadió nuevamente la misma cantidad de bacterias y luego, al dejarlas en reposo, se realizaron revisiones una semana después, y finalmente cada mes.

Ahora bien, los resultados que se obtuvieron luego de ese proceso fueron muy favorables, puesto que en todos los tubos, las bacterias actuaron de igual manera, creciendo hasta el punto de formar una capa superior que se desplegaba como un cono y fagocitaban los compuestos contaminantes, algunos formaron precipitados (Figura 6). Sin embargo, la diferencia fue visible en la medida en que estas células bacterianas se reprodujeron, teniendo un crecimiento poblacional variado, por esta razón se tomaron como referencia central, la muestra 2A y 1B.

En cuanto al 1B proveniente de Lebrija, la formación de la estructura cónica bacteriana le tomó aproximadamente 3 semanas (Figura 7). Dentro de la cual, se confirmó que en esta muestra fueron eliminados cada uno de los microorganismos contaminantes y los metales conjuntos fueron cristalizados. De igual manera, la muestra 2A es considerado el más exitoso de los 8 montajes en vista que en tan solo dos semanas y media formó la estructura bacteriana y en un mes eliminó la mayoría de nemátodos presentes, restaurando poco a poco el color transparente del agua que en un inicio era azul naval (Figura 8), esto lleva a pensar que las mismas bacterias luego de cierto tiempo de su aplicación comienzan a devolverle a la muestra hídrica sus características normales, y por ende, respalda el éxito de este proceso biorremediador con aguas en reposo.

Aunque es pertinente aceptar que no es la única forma que remedia los daños causados al medio, la fitorremediación según este estudio es también efectiva. Se dispusieron dos muestras de agua A y B por duplicado, más la prueba control, agregando al montaje plantas de yerbabuena, arrojando como resultado un 60% de vitalidad luego de la aplicación, valor que se hace mayor con el paso del tiempo (Figura 9). EPIGENÉTICA

Estructura bacteriana cónica

Agua en limpieza

En este sentido, en esta experimentación no fue la única en la que se implementaron las bacterias, puesto que es necesario también probar su efectividad y eficiencia en movimiento, de ahí que, se utilizó la Fuente Biorremediadora, la cual funciona una vez por dosis durante los primeros cuatro días de la aplicación bacteriana, donde el cambio de energía es visible, así como la dinámica del fluido (Figura 10). Para determinar este cambio, se aplica la fórmula Ug=mgh y gracias a que despreciando la fricción EMA=EMB, entonces, Ug1 + K1 = Ug2 + K2 y que Ug1 = K2, de manera que es posible hallar la velocidad que lleva el agua en el primer tramo del proceso. Por esta razón, luego de que con ayuda de una regla y una balanza se midió la altura y la masa, se aplicó la ecuación para cada sistema. Obteniendo, para la muestra A de Yondó VA= 2,828 m/s, para la muestra B de Lebrija VB= 2,830 cm/s.

Residuos

A través de este método, el crecimiento bacterias también fue satisfactorio, puesto que la capa inicial de la colonia se formó en tan solo cuatro días y los colores de las muestras cambiaron a lo largo cada semanas de observación, por ende es posible afirmar que el movimiento es favorable para la microrremediación (Figura 11). Cuando el proceso de biorremediación falla o nunca se tratan las aguas contaminadas, no se logra determinar bacterias biorremediadoras o microorganis10

Revista Científica CSCJ

mos fotosintéticos y en su lugar, habitaban una gran variedad de organismos patógenos como cocos, bacilos, protistas y nemátodos en grandes tamaños poblacionales (Figura 12), acentuando así el olor putrefacto y el color negro en la muestra.

A través de los procesos de biorremediación se obtuvo un porcentaje de éxito de 92.3 %. En los cuales, de forma eficaz fue evidente la restauración de las aguas extraídas, dado que desde el comienzo del estudio, las condiciones y los agentes fueron los adecuados, propiciando un ambiente perfecto para que el sistema biorremediador funcionara. Sin embargo, es importante también aceptar que el margen de error de este tipo de procedimientos está presente en la medida en que el entorno no sea del todo óptimo, por ello, el éxito no fue del 100%, pero permitió confirmar con muy buenos resultados que la biorremediación sí es un proceso posible, innovador y que debe continuar en estudio con el objetivo de aumentar niveles de eficiencia que logren controlar, disminuir y eliminar la contaminación del planeta causada por el hombre.

9. Carbajal, A., González, M. 2012. Funciones biológicas del agua. [En línea] https://www.ucm.es/data/cont/ docs/458-2013-07-24-carbajal-gonzalez2012-isbn-978-84-00-09572-7.pdf 10. Comval. Elaboración de productos. [En línea] http://sistemainterno.com/ web/comvalsa/category/desinfectantes -aita/gel-antibacterial-sin-alcohol/ 1. Rodríguez, J., Sánchez, J. 2011. Biorremediación: aspectos tecnológicos y aplicación al vertido prestigie. Universidad de Oviedo. [En línea] http:// ingenierosdeminas.org/docu/ documentos/aspectos_tecnologicos_% 20biorremediacion.pdf 2. Mulas, R. 2009. Fundamentos de biorremediación. [En línea] http:// datateca.unad.edu.co/ contenidos/358046/ entorno_de_conocimiento/unidad_2/ fundam_biorremediacion.pdf 3. Griss, L. 2012. Biorremediación. Ingenieros ambientales s.a. [En línea] http://www2.uah.es/tejedor_bio/ bioquimica_ambiental/ biorremediacion.pdf 4. Anna, S. 2011. Biorremediación. [En línea] http://pxndxana.blogspot.com.co/2011/03/costosde-biorremediacion-comparados.html 5. Mulas R. Op.cit, p.2 6. Rodríguez, J., Sánchez, J. Op.cit, p. 2 7. Albis, I. 2014. El rio de oro sigue ‘agonizando’ por su alta contaminación. [En línea] http://www.vanguardia.com/ santander/piedecuesta/274243-el-riode-oro-sigue-agonizando-por-su-altacontaminacion

11. Tecnológico monterrey. Normas de seguridad y equipo de laboratorio. [En línea] http://quimica-experimentalitesm.webnode.mx/news/practica-11/ 12. Pontificia universidad javeriana. Ficha de datos de seguridad del bicarbonato de sodio. [En línea] http:// portales.puj.edu.co/doc-quimica/fdslabqca-dianahermith/nahco3.pdf 13. Osorio, R. 2015. Estequiometria: características físicas y químicas. [En línea] http:// aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/ocw/ mod/page/view.php?id=226 14. IQA s.a. 2015. Bacterias para tratamiento de aguas residuales. [En línea] http://iqasa.com.co/index.php? option=com_content&view=article&id=13&i temid=20 15. IQA s.a. 2015. Bacterias para tratamiento de pozos sépticos. [En línea] http://iqasa.com.co/images/stories/ productos/hoja%20septicos.pdf

Capa de bacterias precipitadas por el movimiento

16. Hernández, N. 2010. Práctica de laboratorio de agua por fitorremediación. [En línea] https:// www.youtube.com/watch?v=ihyjli72xny

8. Chávez, M. 2011.Contaminación del río Lebrija tiene en riesgo seguridad alimentaria. [En línea] http:// www.vanguardia.com/historico/92343contaminacion-del-rio-lebrija-tiene-enriesgo-seguridad-alimentaria EPIGENÉTICA

Andrea Nathalia Aguirre Cure, María Alejandra Parra Camargo, Mariat Paula Herrera Contreras, Yury E Álvarez* *Laboratorio de Biología II La gripe porcina también conocida como H1N1 es un virus que viene de los cerdos, del cual se tuvo conocimiento en 2009 cuando las cifras de mortalidad llegaron a tal punto que se desarrolló emergencia en el sistema de salud; esto ya que el virus causa una sintomatología que al remitirse a un sitio de salud puede ser confundida con otros virus que no tienen mortalidad, esta infección es de transmisión meramente aérea, es decir que se transmite por las vías respiratorias lo que por consiguiente produce daños en este sistema; por lo anterior, los gobiernos y entidades de salud ante esta emergencia crearon un plan para reducir las cifras de infectados que se basaba principalmente en la higiene, lo anterior concernientemente al contacto con animales, especialmente cerdos, la higiene a la hora de manipular alimentos y el cuidado a la hora de comprar carnes rojas o de cerdos; sin olvidar no auto medicarse y en caso de que experimente alguno de estos síntomas remitirse de inmediato a un centro de salud.

Gripa porcina

Palabras clave

Estadísticas

Desde el principio de los tiempos algunas enfermedades han doblegado al ser humano como un proceso natural de la especie, el cual modifica su estado de bienestar produciendo desde el sistema nervioso una respuesta denominada “dolor” en donde gracias a diferentes microorganismos los sistemas se ven afectados, gracias a esto se dio origen a una de las profesiones más importantes y más antiguas como es la medicina, la cual busca una solución basada en procedimientos médicos provenientes en su mayoría de químicos y de organismos vivos que por medio de algunos procesos permiten combatir la afección; ahora bien hablando más puntualmente, en los últimos años la gripa porcina o 12

Revista Científica CSCJ

Pandemia Prevención

H1N1 ha afectado gravemente a la población mundial causando estragos en el sistema de salud de muchos países y así mismo bajas mortales; este padecimiento es proveniente de los porcinos, la cual es altamente contagiosa. La gente normalmente no se contagiaba de este virus pero en 2009 surgió una cepa llamada H1N1 la cual proviene a su vez de un virus de influenza catalogado como A dentro del cual no solo se ubica a esta cepa sino también al H1N2 y H3N2.” 1 Sin embargo, por acción del orden de la naturaleza los virus así como otros organismos pueden ser víctimas de mutaciones; y en este caso el virus de la influenza no es la excepción; se habla de presentar variaciones antigénicas debidas a la aparición de mutaciones puntuales, incluso dentro del mismo subtipo; su contagio y detección es bastante confusa ya que sus síntomas como fiebres

altas, disminución del apetito, temblores del cuerpo, o debilidad extrema son muy similares con los de otras enfermedades como la gripa común; por consiguiente los médicos al ver un paciente con esta sintomatología no prestan atención y por esto las tasas de mortalidad fueron bastantes altas, además de que este virus al entrar en el torrente sanguíneo del portador se adhiere a los cilios y replica en el epitelio del tracto respiratorio. “Desde ahí se extiende hacia los bronquios y bronquiolos, provocando daños en el aparato mucociliar”.2 Es importante hacer la salvedad de que estos virus de la influenza porcina no se transmiten por los alimentos. Por tanto, no se puede contraer influenza por manipular o comer carne de cerdo o sus productos derivados, ya que es un virus de transmisión aérea.

la influenza ha cobrado víctimas considerables han puesto en marcha una serie de puntos para prevenir esta enfermedad; algunos como reglas básicas de bioseguridad son esenciales para prevenir la enfermedad, como la adecuada limpieza, el aislamiento de animales enfermos, pero incluso aplicándolas con sumo cuidado, la infección puede estar presente en zonas con alta densidad de población porcina. Se aconseja vacunar de forma periódica a todos los animales, evitar someter a los animales a factores estresantes, impedir las variaciones de temperatura, cuarentena de lotes nuevos, evadir los cambios en la dieta, asegurar una adecuada ingesta de calostro, administrar alimento y agua de calidad en cantidad suficiente, y evitar el paso de animales sensibles a la influenza (caballos y aves).3

Como ya se había nombrado esta enfermedad tiene tantos efectos en la salud de la población en general como en la economía; esto ya que está relacionado con un retraso en la ganancia de peso, que aumenta el número de días para alcanzar el peso de mercado; Por otro lado, es importante decir que los gobiernos de los lugares donde

En este artículo se investigan las condiciones ambientales que influyen en la propagación del virus, se presentan los índices poblacionales de la infección y se presenta el cuidado y tratamiento con medicamentos.

La gripe porcina se puede detectar de varias maneras, si se presenta la sintomatología tal como “fiebre, letargo, falta de apetito y tos. Algunas personas con influenza porcina han reportado también secreciones nasales, dolor de garganta, náuseas, vómitos y diarrea”3 “A todas las personas detectadas como casos sospechosos de poseer infección por virus de Influenza A (H1N1) se le realizan las pruebas correspondientes (clínicas y toma de muestras por hisopado nasal y faríngeo cumpliendo con las normas de bioseguridad establecidas); Una vez tomada la muestra del paciente, la misma se envía, a través de las Direcciones de Epidemiología Provinciales.”4 5 “A las muestras se le practican los siguientes exámenes, bajo condiciones de bioseguridad Nivel 3 en la Unidad Operativa Centro de Contención Biológica:5

Diagnóstico diferencial con otros virus respiratorios.

Detección del genoma viral.

Cultivo y aislamiento viral.

La influenza tiene una baja o moderada incidencia, incluso es francamente inexistente en los países que se encuentran a nivel del ecuador, tal es el caso de Panamá, Colombia, Venezuela, Ecuador, Costa Rica, en casi todos los países del África sahariana y subsahariana, se destacan dos excepciones, Brasil y la India, en donde los brotes locales han tenido alguna importancia, nunca de la intensidad de los brotes generalizados que suelen ocurrir en los países fríos. Debe destacarse que la frecuencia es insignificante o inexistente en países con climas secos o en las grandes zonas desérticas del planeta”6 EPIGENÉTICA

Debido a la potencia de la enfermedad se ha esparcido en varias partes del mundo (alrededor de 26 países) de los cuales México y Estados Unidos presentaron un mayor número de infectados, en los siguientes gráficos se observan las estadísticas de las personas contagiadas y muertas (Figura 1).1 A nivel mundial se registra en América y Europa el mayor número de decesos (Figura 2 y Tabla 1).2

Área

Decesos confirmados

Mundial (total)

18.337

América

8.523

Europa y países del CEI

4.879

Sudeste asiático

1.900

Pacífico occidental

1.848

Mediterráneo oriental y Oriente medio Resto de áfrica

1.019 168

Por consiguiente, se evidencia que en algunos países se presentan mayores casos de infección y muerte, “esto surge como consecuencia de la

marginación social y sanitaria

que prevalece

en sectores de la población de la zona, en donde la gente vive hacinada en pequeñas habitaciones mal acondicionadas y faltas de higiene (Figura 3).7 El virus de la gripe porcina se puede transmitir de diferentes organismos tomando en cuenta que los cerdos son los poseedores de este virus, se lo pueden transmitir a los humanos y viceversa. El contacto continuo de personas con cerdos infectados puede provocar que las primeras contraigan el virus de la gripe A (H1N1). Tal es el caso en fincas ganaderas, en donde el contacto entre personas y cerdos es muy elevado, o incluso en pequeñas ferias de campo en las que estos animales están presentes.6 7

Revista Científica CSCJ

INFLUENZA H1N1

La transmisión de la influenza porcina de persona a persona también puede ocurrir. Se cree que esta transmisión es igual a la de la influenza estacional en las personas, es decir principalmente de persona a persona cuando las personas infectadas por el virus de la influenza tosen o estornudan. Las personas pueden infectarse al tocar algo que tenga el virus de la influenza y luego llevarse las manos a la boca o la nariz.”6

influenza porcina son la única medida eficaz para el control de la infección y se recomienda en zonas o épocas de alta prevalencia.”8 Por otra parte, para prevenir este virus es necesario tomar unas medidas de desinfección y para esto, las reglas básicas de bioseguridad son esenciales para prevenir la enfermedad. Algunas medidas de bioseguridad recomendadas son: 5

Las vías de transmisión son las mismas que en la gripe común: a través de la saliva que se transmiten por medio del medio ambiente. Por ello es también posible el contagio a través de objetos que puedan estar infectados, como por ejemplo cubiertos que hayan sido utilizados por una persona que padezca la influenza porcina, pañuelos, bolígrafos, etc.”7 “No existe tratamiento eficaz, solamente tratamiento paliativo (provisión de agua para mantener la hidratación, antipiréticos para la reducción de fiebre y administración de antibacterianos para controlar las infecciones bacterianas concomitantes.” Las vacunas del virus de la

Adecuada limpieza, sistemas de manejo tipo todo dentro/todo fuera, aislar animales enfermos, evitar el contacto de personal con gripe con los animales. Ante un brote para evitar el contagio se debe usar mascarillas, guantes, cambiarse de ropa y calzado. EPIGENÉTICA

Evitar someter a los animales a factores estresantes, evitar las variaciones de temperatura, cuarentena de lotes nuevos.

Evitar los cambios en la dieta, asegurar una adecuada ingesta de calostro, administrar alimento y agua de calidad y en cantidad suficiente.

Suficientemente aislada de vías públicas, evitar el paso de animales sensibles a la influenza (caballos y aves).

Además las vacunas del virus de la influenza porcina son la única medida eficaz para el control de la infección y se recomienda en zonas o épocas de alta prevalencia.6 Para finalizar, no fue posible encontrar más información después del año 2010 debido las medidas sanitarias y a las vacunas encontradas para tratar este virus.7

“Existen cuatro medicamentos antivirales diferentes que están autorizados en los Estados Unidos para el tratamiento de la influenza: amantadina, rimantadina, oseltamivir y zanamivir. Aunque la mayoría de los virus de la influenza porcina han sido sensibles a los cuatro tipos de medicamentos, los siete virus más recientes de la influenza porcina asilados de personas son resistentes a la amantadina y la rimantadina. En la actualidad, los CDC recomiendan el uso de oseltamivir o zanamivir para la prevención y el tratamiento de la infección por los virus de la influenza porcina”.8

Revista Científica CSCJ

La gripe porcina no se contagia a través de los alimentos como carne de cerdo sino por el medio ambiente, como el estar cerca a personas que estén contagiadas o a los cerdos que estén infectados. Esta influenza se da en mayor proporción en algunos países debido a la marginación, mala higiene y pocos cuidados que la población toma en cuanto a la prevención de ésta y otras enfermedades. Se manifiesta en el organismo como una gripe de acuerdo con los síntomas, pero la gripe porcina también genera diarrea y vómito. Existe una vacuna no específicamente de la gripe porcina, pero que ayuda a combatir dicha virosis. Según las estadísticas se puede afirmar que Norte América y México son los lugares en donde más se evidencian casos y muertes por causa del H1N1, a pesar de que después del año 2010 no se encontró mucha información acerca del virus.

1. Domínguez, C. 2009. Influenza H1N1, complejidad en virus. [En línea] http://www.intramed.net/ contenidover.asp? contenidoid=59628 2. Mars, T. 2009. Datos importantes sobre la influenza porcina (gripe porcina). Centers for disease control and prevention. [En línea]. Http://www.cdc.gov/swineflu/ espanol/influenza-porcinadatos.htm 3. Carvajal, S. 2009. Influenza A(H1N1): paso a paso para detectar el virus. [En línea].http://gripeaargentina.blogspot.com/2009/09/ influenza-h1n1-paso-paso-para-detectar.html 4. Rojas, M.2009. Pandemia de influenza A(H1N1) y las medicinas tradicionales y alternativas. [En línea]. http://www.tlahui.com/ medic/medic27/influenza.htm 5. Zárate, L. 2009. Cómo se contagia el virus de la gripe A (H1N1). [En línea]. Http://salud.practicopedia.lainformacion.com/enfermedadesy-trastornos/como-se-contagia-el-virus-de-la-gripe-ah1n1-2101 6. González, T. 2013. Qué es la gripe A(H1N1) y cómo afecta a los niños. [En línea]. Http://www.guiainfantil.com/1272/que-es-la-gripeo-influenza-porcina.html 7. Meza, L. 2010. Granja/gripe porcina (En línea) http:// www.cresa.es/granja/gripe-porcina.pdf 8. Ministerio de sanidad de españa. Pandemia de gripe A(H1N1) de 2009-2010 por país. [En línea]. Http:// pandemia_de_gripe_a_(h1n1)_de_2009-2010_por_pa% c3%ads

EPIGENÉTICA

Revista CientĂfica CSCJ

Natalia Angarita Carrillo, Jessica Tatiana Hernández, Gabriela Prieto Angarita , Yury E Álvarez* *Laboratorio de Biología II Una reacción química es un proceso mediante el cual unas sustancias (reactivos) se transforman en otras (productos de la reacción) por la reorganización de los átomos, conformando moléculas nuevas. Para ello es necesario que se rompan enlaces en las moléculas originales y se formen unas nuevas. Esta reacción es alcanzada mediante un estado de transición, en donde los reactivos en un momento poseen la energía necesaria que facilita el rompimiento o la formación de uno o más enlaces químicos para la constitución de productos, por tanto se puede decir que es altamente inestable.1 En este sentido, la velocidad de una reacción química es relativa al número de moléculas en un tiempo determinado y con una energía suficiente para alcanzar el estado de transición. Este estado de transición posee una energía superior a la de los reactivos y a la de los productos constituyendo entre ellos una barrera energética que debe superarse para que la reacción tenga lugar. La diferencia entre la energía de los reactivos y la del estado de transición recibe el nombre de energía libre de activación2. Ahora bien, existen dos factores generales que permiten acelerar la velocidad de la reacción: la elevación de la temperatura y los catalizadores. El primero provoca

un incremento en el movimiento térmico de las moléculas reaccionantes, lo que permite que una mayor parte de moléculas posean la energía necesaria para alcanzar el estado de transición, sin embargo, esto podría hacer disminuir la concentración en el equilibrio del producto, o bien dar lugar a reacciones secundarias que consuman el producto deseado, o que generen impurezas y el segundo, es aquella molécula que se combina de manera temporal con los reactivos para alcanzar el estado de transición con un menor nivel de energía de activación, este proceso se denomina catálisis y la reacción en que está involucrado un catalizador se denomina reacción catalizada.3 Existen distintas clases de catalizadores, entre los cuales se encuentran los heterogéneos y los biocatalizadores, que corresponden a las enzimas. Estas son biomoléculas especializadas y específicas, ya que cada una de ellas induce a la transformación de un solo tipo de sustancia. Tanto la actividad catalítica como el elevado grado de especificidad química que presentan las enzimas residen en la interacción específica entre enzima y sustrato, conocido como centro activo.4 Así pues, el siguiente trabajo pretende estudiar la manera en que el PH influye en la naturaleza protéica de las enzimas cuando ocurren cambios en la reacción, igualmente el de la temperatura en las enzimas y verificar que el incremento de esta última ayuda a aumentar la velocidad y eficacia del cambio químico5. Además, EPIGENÉTICA

este proyecto permite analizar si la velocidad de la reacción es directamente proporcional a la concentración enzimática presente en cada reacción. En concordancia, a través de este proyecto se pueden reconocer las situaciones en las que se altera la capacidad catalítica de la enzima, en las cuales participan moduladores negativos

para la inhibición por retroalimentación, es decir la acumulación de producto final. También, se comprobará la función que cumple la enzima amilasa en la saliva de los seres humanos y cómo ésta ayuda al metabolismo.

Se partió de una muestra de saliva (10 ml) de una integrante del grupo, la cual anteriormente había lavado su boca con agua destilada, mezclándola con 20 ml de agua, teniendo la solución necesaria para las siguientes 3 partes del experimento.6

Se marcaron 3 tubos de a cada uno de ellos se agregó un 1ml de saliva diluida. A continuación, se colocó el tubo 1 bajo 0°C, el tubo 2 a una temperatura ambiente y el 3 se dejó hirviendo hasta alcanzar los 37°C, agregando a cada uno de ellos 2ml de solución de almidón y seguidamente se colocaron en el termostato el tubo 1 y 2 por 10 minutos. 6 Al transcurrir este tiempo, se añadió una gota de lugol a cada tubo y se observaron los resultados.

En tres tubos de ensayo (1, 2, 3) se vertieron 2ml de disoluciones amortiguadas de distintos pH: 5, 6.8 y 8, respectivamente. En segundo lugar se agregó en cada uno de los tubos 1ml de saliva diluida y 2ml de disolución de almidón, luego, se calentaron a una temperatura de 37°C durante 10 minutos. Al cabo de este tiempo se añadió una gota de lugol 6 y se esperó un tiempo para observar qué sucedió en cada uno.

Revista Científica CSCJ

Se escogieron dos tubos de ensayos en los cuales se vertieron 2 ml de disolución de almidón, en el tubo 1 se añadió 1ml de disolución de cloruro de sodio, mientras que en el tubo 2 se añadieron 0,5 ml de disolución de sulfato cúprico; en cada uno de ellos se agregó 0,5 ml de saliva diluida. Estas dos soluciones se agitaron y se calentaron durante 10 minutos a una temperatura de 37°C. Finalizado este tiempo, con ayuda de un gotero se depositó 1 gota de lugol en cada uno de los tubos. 6

En el primer experimento fue posible observar cómo los tres tubos al estar presentes en distintas temperaturas adquieren distintas coloración. Por una parte, el tubo A, que se sometió dos veces a una temperatura de 37°C, se tornó de color azul intenso, el tubo B, que solo se incubó una vez a una temperatura de 37 °C, se tiñó de morado, mientras que el tubo C que se encontró solo a una temperatura de 0°C adquirió un color amarillento.

Por lo general por cada 10°C que aumente la temperatura la velocidad de la reacción aumenta 2 a 4 veces, esta regla se cumple hasta que se alcanza la temperatura óptica, que en el caso de la amilasa es de 37°C por ser la temperatura interna del humano, donde la actividad es máxima y donde se desnaturaliza7. En el experimento el tubo numero 3 (C) al exponerse dos veces a temperaturas de 37 °C, provocó que la amilasa se desnaturalizara, debido a que estas grandes temperaturas producen gran cantidad de choques y llevan a que el almidón no se hidrolice, por lo que al momento de agregar las gotas de lugol al hacer contacto con el almidón, éste tomó una coloración azul intenso (Figura 1).

Tubo de ensayo 1: (C), 2: (B) y 3: (A).

Por otro lado, el tubo 2 (B) tomó una coloración azulvioleta, porque la temperatura a la que se vio expuesta al inició fue ambiente y más tarde a una de 37°C, esto provocó que la solución no perdiera el color, ya que en un primer momento la amilasa no se desnaturalizó y pudo continuar cumpliendo su función de hidrolizar el almidón, sin embargo luego de ser expuesta a temperaturas de 37°C, donde su actividad cinética aumentó, la amilasa sufrió desnaturalización, debido al tiempo que estuvo expuesta esta temperatura, y causó que aún quedara almidón en la sustancia, que al momento de entrar en contacto con el medio pudo obtener la coloración correspondiente a este tubo de ensayo (Figura 1). EPIGENÉTICA

En último lugar, el tubo C, tiene una coloración amarillenta, y al ser inducido a una temperatura de 0°C durante 10 minutos mientras que se encontraba en el proceso de disminuir su temperatura, la amilasa se encontraba reaccionando con el almidón a un velocidad cada vez más lenta, sin embargo funcionando; debido a que en los 10 minutos no se alcanzó un temperatura exacta de 0 °C, la amilasa no sufrió desnaturalización lo que permitió que el almidón se hidrolizara casi por completo, llevando así a la no reacción en el momento en que se agregaron las gotas de lugol al tubo y la solución adquiriera un color cada vez más suave.

Tubos de ensayo con la amilasa más la solución de almidón a un pH de 5, 6.8 y 8, respectivamente. 1: Azul oscuro 2. Incoloro 3. Incoloro.

Tubo de Enzima ensayo

pH del medio

Sustrato

Incubación

Amilasa

5.0

Almidón

10 min, 37°C

Amilasa

6.8

Almidón

10 min, 37°C

Amilasa

8.0

Almidón

10 min,

En el primer tubo, donde la amilasa junto con la solución de almidón se encontraban con un pH de 5.0, es decir, en un medio ácido, tras la adición del lugol se presentó un intenso color azul oscuro, en contraste con los tubos dos 22

Revista Científica CSCJ

y tres, los cuales presentaban medios más cercanos a la neutralidad con un pH de 6.8 y 8.0 respectivamente, y en los cuales no hubo coloración, aún tras la adición del lugol (Figura 2 y Tabla 1).

Ahora bien, cada enzima presenta un pH óptimo al cual puede llevar a cabo su función sin ningún tipo de contratiempo, así, “el pH óptimo de la amilasa salival se encuentra cercano a siete, por lo cual una vez llegado el bolo alimenticio al estómago se suspende la acción de la enzima.”8 En otras palabras, “el almidón es atacado por la enzima ptialina, la alfa-amilasa de la saliva con un pH óptimo de 6.7 y al llegar al jugo gástrico pierde su actividad.”6 Cabe aclarar que “el almidón es el principal polisacárido de reserva de la mayoría de los vegetales, y la fuente de calorías más importante consumida por el ser humano. Para identificar de forma cualitativa polisacáridos como el almidón, se utiliza la reacción de Lugol. El almidón en contacto con unas gotas de Reactivo de Lugol da positivo, es decir, una coloración azul-violeta. Se utiliza esta disolución para identificar polisacáridos ya que forma complejos de distintos colores según las ramificaciones que presente la molécula.”8 Por lo que un medio ácido, con un pH más cercano al presente en el estómago por acción de los jugos gástricos en lugar del pH básico y por lo tanto, óptimo, ocasiona la desnaturalización de la enzima, lo que explica la coloración azulada del primer tubo con el medio ácido, pues la enzima, que ahora no se encuentra ionizada por la acción del pH ácido es incapaz de cumplir su función, de digerir el glucógeno y el almidón para formar azúcares simples; por lo que el almidón aún se encuentra presente y “la coloración producida por el Lugol se debe a que el yodo se introduce entre las espiras de la molécula de almidón. No es por tanto una verdadera reacción química, sino que se forma un

compuesto de inclusión que modifica las propiedades físicas de esta molécula, apareciendo la coloración azulvioleta.”10 Indicando de esta forma, aún la presencia de almidón. En este orden de ideas, bajo un pH ideal para su acción, la amilasa puede intervenir en la reacción de descomposición de almidón de manera óptima, por lo que la prueba de Lugol debe resultar negativa, indicando entonces que no hay presencia de almidón al presentarse sin coloración, ya que el Lugol no reacciona para determinar la presencia de los polisacáridos. Situación que se constató en los tubos de ensayo uno y dos, donde la existencia de pHs más cercanos a la neutralidad hicen posible la acción de la enzima.

La regulación de la actividad de las enzimas se realiza tanto en la célula como fuera de ella mediante la fijación de una serie de sustancias de bajo peso molecular sobre la molécula de la enzima. Tales sustancias pueden causar efectos positivos o negativos. Los agentes que causan efecto positivo se denominan activadores y al adicionarse a la molécula precursor no activo, son capaces de cambiar su conformación dando lugar a la formación de un compuesto que posea una actividad catalítica. La función de activadores, se asocia con iones de metales y algunos aniones. La acción depresiva de los agentes que causan efecto negativo o inhibidores, se lleva a cabo mediante la alteración nativa de la enzima; La unión de un inhibidor puede impedir la entrada del sustrato al sitio activo de la enzima y/u obstaculizar que la enzima catalice su reacción correspondiente. Algunos inhibidores pueden ser sales inorgánicas, metabolitos y hormonas. El lugar del agente activador o inhibidor a la molécula de enzimas denomina centro alostérico.7

También se puede conocer que el inhibidor reacciona con las enzimas compitiendo con el sustrato y con el sitio activo. El grado de inhibición depende de las concentraciones relativas del sustrato y del inhibidor y se puede obtener prácticamente la velocidad máxima en presencia de inhibidor cuando la concentración del sustrato es suficientemente alta. En este tercer experimento se utilizaron dos tubos de ensayo: 1 y 2. En el tubo 1 se añadió 1ml de disolución de cloruro de sodio, mientras que en el tubo 2 se añadieron 0,5 ml de disolución de sulfato cúprico. La reacción con sulfato cúprico es específica para azucares con grupo reductores libres. Se basa en la capacidad del car-

Soluciones de amilasa y almidón con cloruro de sodio y sulfato cúprico

bohidrato de reducir el Cu+2 en un medio alcalino. El Cu+2 (otorgado por el sulfato cúprico) es capaz de reducirse por efecto del grupo aldehído del azúcar (CHO) a su forma de Cu+1 que se oxida y precipita en forma de Cu2O en caliente lo que proporciona la coloración positiva de la reacción.8 En este experimento la solución obtuvo unos

EPIGENÉTICA

tonos cafés en la parte inferior del tubo (Figura 3). El reactivo de lugol que contiene una mezcla de yodo y yoduro, permite reconocer polisacáridos, particularmente el almidón por la formación de una coloración azulvioleta intensa. El color azul intenso con el almidón, se debe, posiblemente a la formación de un complejo Ioduro de almidón. La presencia de carbohidratos en una muestra se pone de manifiesto por la reacción de lugol, que a cierto punto es la reacción universal para cualquier carbohidrato. Se basa en la acción hidrolizante y deshidratante del ácido sulfúrico sobre los hidratos de carbono, en dicha reacción el ácido sulfúrico cataliza la hidrólisis de los enlaces glucosídicos de la muestra y la deshidratación a furfural.8

La amilasa es una enzima que se encuentra presente en saliva y actúa en las etapas primeras del proceso digestivo para descomponer los polisacáridos de gran importancia nutricional presentes en la comida para que éstos puedan ser digeridos y aprovechados por el animal, no obstante, al actuar como un catalizador que posibilita otras reacciones se hace necesaria la presencia de distintos factores para su adecuado funcionamiento, entre las que se encuentran la temperatura, el pH, y la influencia de inhibidores y activadores.

Los extremos de temperatura pueden ocasionar distintas consecuencias, por un lado, si es muy baja, la energía cinética de reacción es nula y por otro, si es muy alta, la velocidad se puede tornar tan rápida que la enzima amilasa se desnaturaliza y de esta manera no puede reaccionar con el almidón. Por su parte, el pH óptimo bajo el cual trabaja la amilasa salival es de 6.8, observándose que al aumentar o reducir este valor, o en otras palabras, hacer el medio más básico o ácido, la eficacia de esta enzima comienza a disminuir dado que es una estructura proteica

Revista Científica CSCJ

cuyos aminoácidos se ven afectados por el cambio brusco de su medio; de esta manera, se desnaturaliza a raíz de la variación de los factores que influyen en su actividad y no puede cumplir su función, especialmente en medios muy ácidos, pues de igual forma se observó que aún al aumentar el valor del pH hasta 8, la enzima todavía podía efectuar su correspondiente acción, haciendo posible concluir que existe también un intervalo de pH en el cual puede oscilar la reacción sin desnaturalizarse completamente, por último, todo esto visibiliza la gran importancia biológica de las soluciones buffer en la naturaleza, pues dependiendo de ellas se hace posible la reacción enzimática.

1. Porto, A. 2014. Enzimas. [En línea] http://www.bionova.org. es/biocast/documentos/ tema14.pdf 2. Blanco, S. 2013. Enzimas. UNIVERSIDAD DE CANTABRIA. [En línea] http://ocw.unican.es/ ciencias-de-la-salud/bioqumica/material-de-clase-1/ Tema6_Enzimas.pdf 3. Díaz Oliva, C. 2010. Catálisis. [En línea] http:// www.uam.es/docencia/reyero00/docs/catalisis.pdf 4. García Molina, J. 2010. Enzimas. [En línea] http:// www.juntadeandalucia.es/averroes/ ies_francisco_pacheco/Departam/Depabio/BM/ENZ.pdf 5. Porto, M. 2011. Reacción enzimática. [En línea] http:// www.bionova.org.es/biocast/documentos/tema14.pdf 6. Rodríguez, C. 2009. Prácticas de laboratorio de bioquímica enzimas. FACULTADE DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA. [En línea] http://es.slideshare.net/ CesarRodriguez45/lab7-enzimas 7. Gómez, A. 2012. Actividad de la amilasa salival. [En línea] https://www.clubensayos.com/Ciencia/Laboratorio-DeAmilasa-Salibal/667314.html 8. Aliagada, F. 2013. Práctica 1 Biología. [En línea] http:// www.academia.edu/7942881/Practica_1_biologia

EPIGENÉTICA

Revista CientĂfica CSCJ

Jennifer Garavito Robles, Ilia Juliana Rivera Díaz, Silvia Marcela Rodríguez Cuadros, Yury E Álvarez* *Laboratorio de Biología II La fotosíntesis es un proceso de transformación de la materia inorgánica en materia orgánica y al mismo tiempo la conversión de la energía solar en energía química. A través de este proceso las plantas logran su crecimiento y auto alimentación teniendo en cuenta la variabilidad natural de factores que afectan a la tasa de fotosíntesis, tales como la luz, la temperatura, la humedad del aire, la disponibilidad hídrica y de nutrientes minerales en el suelo, la asimilación y liberación del dióxido de carbono, el cual es el principal sustrato de la fotosíntesis. Tales factores permiten la comparación de los diferentes tipos de pigmentos de cada tipo de planta y su respectiva diferenciación a nivel celular. Con el fin de determinar la influencia de dichos factores, este trabajo comprueba las diferentes tasas de fotosíntesis en plantas normales y etioladas, teniendo en cuenta para ello la comparación de los diferentes tipos de pigmentos y la diferenciación a nivel celular de las plantas de lechuga y girasol, según la metodología de técnicas como fotomorfogénesis y skotomorfogénesis, donde se evidencia que el crecimiento de las dos semillas está directamente relacionado con el efecto de la radiación lumínica y el proceso de etiolación. Fotosíntesis Energía solar

Fotomorfogénesis

Palabras clave

Se puede decir que la fotosíntesis es el proceso que mantiene la vida en nuestro planeta, ya sea en los diferentes organismos que componen la naturaleza como las plantas terrestres, las algas de aguas dulces, marinas o las que habitan en los océanos, las cuales realizan este proceso de transformación de la materia inorgánica en materia orgánica y al mismo tiempo convierten la

Skotomorfogénesis

energía solar en energía química. Además todos los organismos heterótrofos dependen de estas conversiones energéticas y de materia para su subsistencia. Dicho proceso es el mecanismo mediante el cual se producen los carbohidratos, que representan la base de la “productividad”, a partir de ellos se producirá (en sentido amplio) la edificación y acumulación de las distintas partes de la planta (por ejemplo, estructuras vegetales hasta compuestos aromáticos de la uva) y el mantenimiento de la planta (energía necesaria para los distintos EPIGENÉTICA

procesos). Los azúcares son la base de todas las cadenas metabólicas. La fotosíntesis tiene como sustrato fundamental el CO2 y como fuente de energía para realizar las reacciones de síntesis de los HCH orgánicos, es decir, hexaclorociclohexano, que es una sustancia que se presenta en el ambiente de forma isométrica, destacando las formas alfa, beta, gamma y delta como las más abundantes en el medio; a partir del CO2 inorgánico y la luz. La planta utiliza energía de la radiación solar para convertirla en energía química. La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.1 Por otra parte, La luz es probablemente el factor ambiental más complejo y variable que actúa sobre las plantas, desempeñando un papel crucial al proporcionar energía para la fotosíntesis y actuar como estímulo para el crecimiento y el desarrollo. Las plantas han desarrollado mecanismos sensoriales para captar las señales lumínicas. Es por ello que cabe destacar dos procesos claves con respecto al uso y ausencia de la luz dentro de la fotosíntesis; la fotomorfogénesis y skotomorfogenesis. El primer proceso se basa en el control por medio de la luz, del desarrollo (crecimiento y diferenciación) de las plantas por un proceso dependiente de la fotosíntesis. Abarca el conjunto de métodos mediante los cuales las plantas adquieren información de la calidad, cantidad, dirección y fotoperiodicidad de la luz ambiental que controla su crecimiento y diferenciación. El segundo proceso es una técnica de modificación de los tejidos vegetales verdes (con cloroplastos) en tejidos sin cloroplastos, blancos y muy semejantes a las raíces. Esto se consigue privando de la luz a una parte o a toda una planta. Desde hace mucho tiempo se sabe que la etiolación es sumamente eficaz para incrementar la formación de raíces adventicias en tejidos de tallos.2 El presente proyecto tiene como finalidad la comprobación de las diferentes tasas de fotosíntesis en plantas normales y etioladas teniendo en cuenta para ello la comparación de los diferentes tipos de pigmentos y la diferenciación a nivel celular de esas plantas, las cuales se ven afectadas por factores como la luz, temperatura, humedad del aire, disponibilidad hídrica, nutrientes minerales en el suelo y absorción del dióxido de carbono.

Revista Científica CSCJ

1 Para llevar a cabo los objetivos expuestos en la introducción se tiene en cuenta los procesos de Fotomorfogénesis y skotomorfogénesis en las plantas etioladas y C3, es decir las plantas que producen un compuesto de tres carbonos durante la fotosíntesis; teniendo en cuenta la variabilidad natural de factores que afectan a la tasa de fotosíntesis, tales como la luz, la temperatura, la humedad del aire, la disponibilidad hídrica y de nutrientes minerales en el suelo, la asimilación y liberación del dióxido de carbono, el cual es el principal sustrato de la fotosíntesis. Tales factores permiten la comparación de los diferentes tipos de pigmentos de cada tipo de planta y su respectiva diferenciación a nivel celular.3

2 Para llevar a cabo la identificación de los diferentes factores inicialmente nombrados se tomó en cuenta diez semillas de lechuga y girasol, cada una fue expuesta a condiciones de luz y de oscuridad para observar su crecimiento según la influencia de dichos factores y de sustancias agregadas dentro del proceso.3

3 En el proceso de Fotomorfogénesis y Skotomorfogénesis realizado en el girasol se tuvo en cuenta la implementación de semillas de Helianthus annuus, comúnmente llamado el Girasol, éstas se colocaron en placas de Petri sobre papel de filtro saturado en agua y se incubaron en la oscuridad durante 4 días. Luego se pasó a un régimen de 16 horas de luz (lámparas blancas) y 8 horas de oscuridad a determinadas condiciones de temperatura.

4 Posteriormente, cuando se obtuvieron las plántulas de cada especie, se realizó el cultivo en macetas con tierra. Para ello, se transfirieron las plántulas a macetas con tierra suplementada con humus y se cultivaron en cámaras con luz y temperatura controladas. Los tiempos de cultivo variaron según los ensayos realizados. Las plantas crecidas en tierra se cultivaron con un fotoperiodo de día largo de 16 horas de luz (lámparas blancas).3

5 El segundo método fue desarrollado en Lactuca sativa, comúnmente llamada lechuga costina. En la primera sesión se prepararon cuatro sets de placas de petri, a cada una de ellas se le colocó discos de papel húmedo saturados (se utilizaron 6 mL de agua destilada). Se agregaron 10 semillas de lechuga costina (Lactuca sativa) a cada placa, las cuales se desinfectaron en NaCl 5 % durante tres minutos, y se selló con parafilm.

Luego se cubrió una placa con papel celofán rojo, otra con papel celofán azul, papel aluminio y la última, se dejó expuesta a la luz blanca. Se dejaron en germinación por una semana en cámaras de cultivo a una temperatura más o menos de 23°C, con fotoperiodo de 16 horas luz y 8 horas oscuridad.4

6 Para la segunda sesión, se sacaron las placas de la cámara y se realizaron las siguientes medidas: I. Porcentaje de germinación II. Elongación radicular y elongación aérea III. Peso radicular y peso aéreo total Para ello, se tomó a cada plántula con pinzas y se utilizó un bisturí para cortar la parte aérea y radicular, llevando cada parte a la balanza.4

A partir de la práctica realizada se pudo determinar que en las dos condiciones de plantación de la lechuga, es decir, un ambiente independiente de luz (etiolada) y otro en un ambiente dependiente de luz, se establecieron una serie de observaciones. En primer lugar, se observó que las semillas de lechuga expuestas en la oscuridad germinaron en un periodo de tiempo de 10 días aproximadamente, en el cual cada una de las plantas presentó unas características fenotípicas determinantes como su coloración pálida en toda la estructura del tallo, vástago alargado aproximadamente 15 cm y de grosor fino, y unas hojas de color amarillo y débiles.

EPIGENÉTICA

Mientras que las semillas de lechuga plantadas en un ambiente de luz presentaron características fenotípicas contrarias a la etiolada, ya que lograron germinar, pero no alcanzaron una longitud mayor sino que sólo pudieron crecer en promedio, 7 cm de altura, la coloración de sus hojas era verde al igual que su tallo el cual tenía un grosor fino y resistente (Figura 1).

Por otra parte, el segundo experimento fue el de girasol, en donde se observó a la semilla etiolada con características físicas diferenciales con respecto a la expuesta en luz, ya que se vio hojas amarillentas, un tallo de una longitud aproximada de 20 cm y cuya estructura resultó ser débil y blanca en su coloración (Figura 2). Mientras que las semillas, en condiciones de luz, presentaron una estructura más fuerte tanto en sus hojas como en su tallo, color verde intenso, una longitud aproximada de 18 cm. Ambas semillas contaron con los mismos recursos en igual proporción (Figura 2). Según lo anterior, las variables que generaron tal cambio en ambas condiciones de las dos semillas está determinado por el efecto de luz o la radiación solar y los pig30

Revista Científica CSCJ

mentos que dependen de ella, ya que el efecto que la radiación puede tener en las plantas, es la diferencia en el desarrollo y crecimiento que se manifiesta entre plantas crecidas en ausencia y presencia de luz. Cuando la planta está en condiciones de ausencia de luz, las plantas etioladas presentan hipocótilos alargados con un gancho en el ápice del tallo y etioplastos, es decir plastidios inco-

loros (sin clorofila y otros pigmentos fotosintéticos) y con membranas internas aún no organizadas como tilacoides; inhibiendo a estas plantas en ausencia de luz, la síntesis de clorofila ya que no se produce, puesto que la transformación de su precursor, la proto-clorofila en clorofila, es dependiente de la enzima POR cuya expresión es regulada por la luz. Así, en ausencia de luz, esta enzima está inactiva y en consecuencia, en tales plantas se acumula proto-clorofila que es de color café. Mientras que en las semillas expuestas a la luz, presentan inhibición de la elongación del hipocótilo, apertura del gancho, expansión y diferenciación de los cotiledones, los plastidios se convierten en cloroplastos fotosintéticamente activos y hay producción de clorofilas a y b.

Además de que los fotorreceptores son moléculas o complejos moleculares capaces de activarse por fotones de determinadas longitudes de onda; permitiendo a estas vías de traducción de señales, dotar a los organismos de la capacidad para responder a los estímulos lumínicos, en este caso los fotorreceptores perciben diferentes ondas de luz debido al nivel de exposición de cada uno de los ambientes de las semillas, es por ello que varía al igual que su coloración; la coloración amarilla se debe a la presencia de etioplastos en lugar de los cloroplastos en una planta que crece en la oscuridad, la cual es responsable de la clorosis, o color amarillo pálido, uno de los principales síntomas de etiolación.2 Por ejemplo, en la lechuga etiolada se observó un crecimiento mayor que la lechuga en condiciones de luz, esto debido a que la primera no estaba expuesta a demasiada radiación solar y disponiendo de nutrientes esenciales logró tener un crecimiento eficiente en contraste con la segunda, que debido a su exposición solar fue más propensa a deshidratarse a pesar de que los nutrientes proporcionados a ambas fueran iguales. En cuanto a las semillas de lechuga, la que fue expuesta en condiciones de luz creció un poco menos que la etiolada, sin embargo esta última presentó una mayor tasa de vida, ya que los efectos de la luz sobre ella eran nulos de manera que favoreció su crecimiento, mientras que la planta expuesta en luz murió más rápidamente precisamente por la intensidad de luz a pesar de que ambas plantas contaran con las mismas concentraciones de nutrientes de suelo y agua, consecuencia de la variación significativa de la intensidad lumínica a la que fueron expuestas, afectado así mismo, su crecimiento. Lo anterior explica la diferenciación del tamaño de crecimiento debido a la variación de la radiación lumínica sobre las dos semillas en diferentes condiciones de exposición.2

en muchas propiedades del suelo y también ejercen efectos directos en el crecimiento de las plantas, además de que se complementa con la disponibilidad de luz sobre las plantas, ya que el crecimiento no sólo es dependiente de los nutrientes disponibles en el suelo sino también de los factores ya mencionados.6 En cuanto a la concentración de CO2 para cada ambiente fue diferente debido a la disponibilidad en la atmósfera, la cual fue superior a la de la hoja en las condiciones de luz pero menor en las condiciones sin luz, de manera que se produjo un gradiente de concentración de CO2 diferente según cada caso (diferencia de concentración de CO2 entre el interior y el exterior de la hoja). Por el contrario, la concentración de vapor de agua fue mucho mayor en el interior de la hoja que estuvo expuesta con respecto a la que estaba en oscuridad, lo que dio lugar a otro gradiente de concentración de vapor de agua, pero en sentido contrario (Figuras 3 y 4). Estos dos gradientes combinados con la presencia de energía solar provocaron el intercambio de gases.7 En lo que respecta con la temperatura de la planta y la del ambiente no fueron iguales puesto que las plantas son capaces de enfriarse por evaporación y de calentarse por irradiación. Así mismo estas buscaban alcanzar su

Por otra parte, la cantidad de agua y los componentes del abono orgánico para ambas condiciones fue la misma. Sin embargo, cada una presentó un efecto diferente, esto debido a que el abono como el estiércol contiene grandes cantidades de compuestos de fácil descomposición, cuya adición casi siempre resulta en un incremento de la actividad biológica. Los microorganismos influyen EPIGENÉTICA

Crecimiento promedio de Girasol

Sin luz Con luz

temperatura óptima, para lo que es muy importante que exista un equilibrio entre la temperatura ambiental, la humedad relativa y la luz. Si los niveles de luz son altos la planta se calentará demasiado, produciéndose una diferencia entre la temperatura ambiental y la de la planta. Para enfriarse, el índice de transpiración de la planta tuvo que aumentar. Al igual que ocurre con la temperatura, el índice de transpiración dependió de condiciones medioambientales como la luz, el nivel de CO2 en la atmósfera y la humedad relativa, pero también de la especie de la planta. En este caso se hizo notable en las dos condiciones a las que se expuso cada semilla de planta diferente, ya que respecto a la de girasol y lechuga en ambiente sin radiación, presentaron una tasa mayor de crecimiento y menor transpiración ya que no tuvieron contacto directo con la temperatura normal del medio, pues al estar tapadas por una caja y teniendo en cuenta la oscuridad tanto interna como externa, se mantuvieron a una temperatura mucho menor en contraste con las semillas expuestas en condiciones de radiación, las cuales si fueron más propensas a un trayecto de vida a corto plazo, ya que la radiación directa hacia éstas afectó sus estructuras externas como internas, ocasionando una tasa baja de crecimiento y un mayor nivel de transpiración.8

Revista Científica CSCJ

El crecimiento de las dos semillas a condiciones diferentes se vio directamente relacionado con el efecto de la radiación lumínica, la concentración de CO2 y la temperatura sobre la actividad fotosintética. Sin embargo, factores como la disponibilidad de nutrientes y minerales en el suelo no influyen en gran medida sobre el desarrollo y crecimiento de las plantas. Por otro lado, el proceso de etiolación favorece en mayor proporción el crecimiento de las plantas en comparación con las plantas expuestas a radiación lumínica, además en este proceso influyen factores como radiación lumínica y temperatura, que determinan dicho crecimiento, puesto que cada uno tiene un efecto relativo sobre cada planta según la exposición y condiciones naturales del medio en que se encuentran.

1. Santaella, C. La fotosíntesis. 2009. [En línea] www. monografias. com/trabajos87/lafotosintesis/la-fotosintesis.shtml 2. Meisel, L.A. Urbina, D. Pinto, M. 2011. Fotorreceptores y Respuestas de Plantas a Señales Lumínicas. Capitulo XVIII. 3. Rueda, C. 2008. Estudios funcionales de los factores de transcripción de girasol de tipo HD-Zip en el desarrollo vegetal y la adaptación al medio ambiente. Universidad nacional del litoral. t1: 75-81. 4. Paz, K. 2012. Efectos de la luz en la germinación en semillas de Lactuca Savita. [En línea] http://es.slideshare.net/KarinaPz/ informe4morfo 5. Rueda, C. 2008. Estudios funcionales de los factores de transcripción de girasol de tipo HD-Zip en el desarrollo vegetal y la adaptación al medio ambiente. Universidad nacional del litoral. t3:162-174. 6. Santos, A. 2013. Efecto de los abonos orgánicos y sus características en el suelo. Cultura orgánica. [En línea] http:// culturaorganica.com/html/articulo.php?ID=108 7. Meza, C. 2013. Absorción de CO2. El blog verde. [En línea] http://arboliza.es/compensar-co2/metodos-absorcionco2.html 8. Rozo, T. 2013. Influencia de la temperatura ambiental en las plantas. [En línea] http://www.canna.es/ influencia_temperatura_ambiental _en_las_plantas

EPIGENÉTICA

Revista CientĂfica CSCJ

Gabriela Landínez Rangel, Karoll Tatiana Másmela Amado, María Paula Mateus Ruíz, Yury E Álvarez* *Laboratorio de Biología II

Los neurotransmisores son moléculas que son liberadas de una neurona a otra, provocando sensaciones, sin embargo, estos se pueden ver afectados por el medio ambiente y la presencia de drogas artificiales principalmente. Cuando sucede, repercute generalmente, en enfermedades a largo plazo, como el Alzheimer o Parkinson. La inducción de drogas, generan un cambio en el proceso normal de liberación de neurotransmisores, pues en lugar de realizar correctamente la sinapsis, estas sustancias tóxicas se impregnan en los botones sinápticos de la neurona post-sináptica, inactivando el receptor, o por el contrario, aumentando su efecto, haciendo que el individuo no perciba las sensaciones con facilidad, o bien, impidiendo que sea destruido o retirado, y por ende, la sensación permanezca por mucho tiempo.

Neurona

Palabras clave

Neurotransmisor

El ser humano en su inconformidad y búsqueda del placer recurre a ciertas sustancias que tienen la capacidad de cambiar los estados de ánimo y provocar sensaciones, dichas sustancias químicas se denominan “drogas artificiales” , las cuales afectan el sistema de comunicación que tienen las neuronas en el cerebro para procesar información. Por otro lado, el cerebro por sí mismo, posee la misma capacidad de activar sensaciones de depresión, euforia, placer, felicidad entre otras; tal capacidad del cerebro es permitida a través de los neurotransmisores, los cuales se encargan, como lo dice su nombre, de la transmisión de las señales

Sinapsis Drogas artificiales

desde una neurona hasta la siguiente a través de las sinapsis. A los neurotransmisores se les conoce como droga natural porque son análogas a estos en el sentido que inducen diferentes estados anímicos y modifican el funcionamiento neuronal. Debido a esa similitud, las drogas engañan a los receptores permitiendo que algunas como la marihuana, puedan activar las neuronas. Además de esta alteración, algunas sustancias psicoactivas como la cocaína causan la alta liberación de neurotransmisores, lo cual obviamente también produce cambios perjudiciales en la comunicación.1 Ahora bien, para entender el funcionamiento de los neurotransmisores y el efecto de las drogas en el cerebro de los seres humanos es necesario conocer acerca del sistema nervioso, gracias a éste, los animales (en este caso el hombre) pueden captar y procesar señales EPIGENÉTICA

que se trasmiten a los demás órganos y sistemas del cuerpo, estableciendo así un contacto con el medio ambiente. Santiago Ramón y Cajal, un médico español describió al sistema nervioso compuesto por células individuales llamadas neuronas comunicadas a través de la sinapsis. Aunque este hombre estaba en lo correcto, además de neuronas en el sistema nervioso encontramos otras células llamadas neuroglia y microglia; siendo las primeras encargadas de reparar y proteger las demás células nerviosas, y las otras encargadas de eliminar desechos y combatir infecciones. Por otro lado, las neuronas son las células funcionales de este sistema, pues ellas interaccionan entre sí permitiendo trasmitir la información. Estas células tienen como función propagar un impulso o una señal nerviosa a otras células para generar una respuesta. Dicha trasmisión de una neurona a otra es posible por acción de las sustancias químicas

nombradas anteriormente: los neurotransmisores, los cuales se liberan durante la sinapsis (comunicación entre una neurona y otra). Los principales neurotransmisores son: el ácido g-amino butírico (GABA) el cual reduce la excitabilidad, la serotonina relacionada con el estado de ánimo, la dopamina la cual inhibe la producción de prolactina y se relaciona con las adicciones y el placer, y otras como la b-endorfina, metencefalina, leuencefalina, dinofirna y noradrenalina.2 En conjunto con la información presentada anteriormente el objetivo de esta investigación es responder a los siguientes interrogantes ¿Cuál es el efecto de las drogas artificiales en el sistema nervioso? ¿Cómo se producen los neurotransmisores en el cuerpo humano? ¿Cuál es la influencia del medio ambiente en la síntesis de neurotransmisores? Y por último ¿Cómo se mide el nivel de neurotransmisores naturales y artificiales?

De acuerdo con el estudio de Moreno y Moreno (2005) se abarca la transmisión sináptica entre los canales de calcio y la liberación de neurotransmisores, analizando el proceso de comunicación neuronal por medio de trasmisiones químicas y la velocidad con la que se libera y secreta el trasmisor en el terminal pre sináptico.3

Por otro lado, Ocio, ofrece resultados de pruebas de determinación de neurotransmisores a ciertos pacientes, lo que sumado a otra investigación bibliográfica realizada por García, Gonzáles, Navarro, Cota y Olvera (2006), se plantea como problema descubrir cuáles son los efectos del alcohol etílico en la sinapsis neuronal siendo capaz de crear adicción permite evidenciar la función de los neurotransmisores y la manera en que se desarrolla tal función. 4 5

Del mismo modo, Héctor (2012), determina que existen exámenes de laboratorio que miden los niveles de neurotransmisores para detectar sus deficiencias o excesos y del mismo modo presenta un examen llamado “Cromatografía líquida de alta presión con detección electroquímica en el plasma (HPLC)”6 Por otra parte y adjunto a la investigación anterior, en el año 2011, el estudio de “News medical” propone en específico que el neurotransmisor de serotonina puede ser medido mediante el “WINCS”7. Acto seguido, Golden trabaja en la definición, función y producción de los neurotransmisores en el cuerpo humano.8 Por último, el estudio de Graziano, junto al de Tovar; analizan la influencia del ambiente en los neurotransmisores en el cuerpo y claramente sus efectos reflejados en algunas enfermedades.9 10 36

Revista Científica CSCJ

En primer lugar, la liberación de los neurotransmisores es causada por un aumento del calcio intracelular, aumento que se logra por la activación de canales de calcio dependientes de voltaje. Esto se sustenta con otros experimentos que examinan los canales de calcio, pues el calcio entra en el terminal presináptico y a través de la estructura neuronal se encuentra una predisposición de manera que permite que su función se desarrolle en microsegundos, lo cual cambia dependiendo de la actividad de la neurona, ya que los canales no siempre son físicos si no que aparecen de manera transitoria (Figura 1).3

Se puede observar que inicialmente se estimula el potencial de acción para que se dé la activación de los canales de calcio dependientes de voltaje, de esta manera inicia la liberación del neurotransmisor.3

Como segunda instancia, las drogas artificiales en el cuerpo repercuten en la funcionalidad del sistema. Primero se inicia por la revisión del historial médico, el examen físico y los síntomas para posteriormente realizar

pruebas biológicas y de laboratorio, este último desencadena estudios hormonales, pruebas a los psicótropos y serología infecciosa. Para las pruebas biológicas, basta con realizar una simple observación y estudio de las características morfológicas del individuo. Sin embargo, cuando se determina un daño grave, se realizan procedimientos tecnificados y exploraciones neurológicas. En las pruebas de laboratorio se realizan hemograma, fórmula y recuento leucocitaria, electrolitos, calcio, función hepática y renal, análisis de orina, etanol en sangre, niveles de fármacos en sangre principalmente; y si el examen clínico requiere otras pruebas, se realiza perfil tiroideo, estudio básico de coagulación, gasometría arterial, serología luética, entre otros. Para los estudios hormonales, se analizan trastornos del ritmo cardíaco, intestinal, sueño, peso, lo que se complementa con un estudio diagnóstico de la determinación de “TSH”, una hormona estimulante de la tiroides producida por la hipófisis y que regula la producción de hormonas tiroideas (T3 y T4 libre).2 4 Por otra parte, los psicótropos son un tipo de droga artificial y “La elevada incidencia de abuso de sustancias psicótropas y la repercusión de su acción sobre el sistema nervioso central, a corto y largo plazo, hace que determinados cuadros clínicos, de presentación súbita y curso recortado, y otros cambios en la conducta caracterizados por lentitud y dificultades cognitivas, planteen el consumo como origen de la sintomatología psiquiátrica”.4 Y por último, la serología infecciosa, permite determinar la presencia de anticuerpos en sangre. La clásicamente relacionada con síntomas psiquiátricos ha sido la infección por Treponema pallidum (PGP); el VIH que significa un deterioro progresivo tanto cognitivo como conductual, el sífilis que en su evolución ataca el sistema nervioso central, pudiendo aparecer trastornos afectivos o clínica que sugiera esquizofrenia y por último la tuberculosis que en su forma de afectación del SNC, “puede presentarse con sintomatología psiquiátrica de curso tórpido, asociada a signos neurológicos, y evidente deterioro del estado general”4. Estudios realizados para la determinación química de neurotransmisores, aseguran que los pacientes con depresión tienen niveles bajos de serotonina.4 En tercer lugar, el alcohol etílico, una droga artificial, altera la producción de serotonina y la dopamina, haciendo que estas se sobre produzcan causando la sensación de placer, y provocando en los consumidores la adicción. EPIGENÉTICA

Además el alcohol etílico genera el aumento receptores glutamatérgicos ( NMDA), que sumado al bajo número de receptores GABA causa de la hiperexcitación neuronal ocasionando la muerte neuronal. En sí, el etanol es un inhibidor del sistema nervioso central ya que también genera un efecto sedante seguido por intoxicación y anestesia.5

do algunos de los centros nerviosos del cerebro pierden su capacidad para regular los movimientos musculares (Figura 2), y la segunda es producto de un error en la trascripción (Figura 3).9 10

En cuarto lugar, se determinan muy exactamente qué neurotransmisor está fuera de rango para que los médicos puedan recetar terapias a cada paciente según sus necesidades. Una forma de hacer estos estudios es por medio de la sangre, el estudio de los neurotransmisores en el plasma (fracción líquida de la sangre). Esto se hace mediante un método llamado Cromatografía líquida de alta presión con detección electroquímica en el plasma (HPLC). No obstante la medición de neurotransmisores en la masa cerebral y el líquido cefalorraquídeo es más sencilla porque se miden concentraciones elevadas, en miligramos por ejemplo. Lo contrario sucede en la sangre, pues allí las concentraciones son más bajas; se dan en nano gramos (millonésima parte de un gramo) y pico gramos (billonésima parte de un gramo).6

En quinto lugar, una forma de medir los niveles de la serotonina es por medio de la estimulación cerebral profunda. Investigadores concluyeron que los niveles de serotonina se pueden captar mediante el WINCS (Wireless Instantaneous Neurotransmitter Concentration Sensing System), un sistema inalámbrico instantáneo de concentración de neurotransmisores que actúa a través de la estimulación profunda del cerebro del individuo. Del mismo modo es posible determinar los niveles de dopamina e incluso realizar el mismo procedimiento para los demás neurotransmisores.7

La causa de la enfermedad de Alzheimer no se conoce por completo, pero se cree que abarca tanto factores genéticos como ambientales. Se produce porque se deposita en el cerebro una proteína (amiloide) que mata a las neuronas. En un pequeño porcentaje de casos (5- 10%) la enfermedad tiene un origen genético y hereditario, mostrando además una forma de presentación precoz. Hasta ahora, se han identificado tres genes donde asientan mutaciones responsables de esta forma de la enfermedad de aparición temprana.

En sexto lugar, los neurotransmisores surgen cuando las vesículas sinápticas se adhieren a las membranas pre sinápticas, donde se abren y se “vierten”, allí se adhieren a los receptores post sinápticos.8 Finalmente, los efectos ambientales y aspectos cotidianos, como las radiaciones, los tóxicos, metales, el estilo de vida, la herencia genética, la alimentación e incluso las emociones de las personas, afectan drásticamente a la producción y composición de los neurotransmisores, y todo ello se ve reflejado en enfermedades tales como el alzhéimer y el Parkinson. Esta primera se produce cuan38

Revista Científica CSCJ

Con base en los resultados, es posible afirmar que el sistema nervioso posee mensajeros químicos del cerebro que comunican los impulsos nerviosos de una célula a la otra, estos son llamados “neurotransmisores”. “Los neurotransmisores se almacenan en las vesículas sinápticas. Estos se crean cuando dichas se adhieren a las membranas pre-sinápticas, se abren y se vierten en la sinapsis. Una vez que se encuentran en la grieta sináptica, los

neurotransmisores de adhieren a los sitios receptores post-sinápticos, lo que provoca movimiento en la membrana y el desprendimiento de los receptores”.8 Ahora bien, estos se liberan por el aumento del calcio intracelular. En primer lugar se sintetizan los neurotransmisores y se almacenan en las vesículas presinápticas de la célula. Seguidamente se liberan los neurotransmisores de la vesícula mediante el disparo de un potencial de acción dependiente de iones de Ca+2 en la neurona presináptica. Los neurotransmisores interactúan con los receptores que solo responden a un neurotransmisor y producen así un efecto particular. Y finalmente los neurotransmisores se metabolizan y consecuentemente quedan desactivados, permitiendo que el receptor quede libre para responder nuevamente ante otro neurotransmisor.3 El medio ambiente afecta muchos de los aspectos en la vida no solo de los hombres sino de todos los seres vivos; ya se ha hablado acerca de los neurotransmisores y efectivamente estos se ven afectados por el contacto con agentes exteriores o por el consumo de drogas artificia-

les; cuando esto ocurre, se presenta un desequilibrio, pues la sinapsis se distorsiona o rompe y provoca en la persona varias dolencias que pueden provocar daños psicológicos e incluso la muerte. Por un lado, los factores ambientales como la intoxicación por metales: plomo, aluminio, mercurio, etc., los agentes químicos contaminantes, las dietas, estrés y golpes o traumatismos representan una gran amenaza para el individuo, pues estos elementos pueden alterar el funcionamiento de los neurotransmisores o su producción que repercutirá en problemas mentales o del funcionamiento del cuerpo.9 Del mismo modo ocurre con el consumo de drogas; la sinapsis del cerebro que usan los neurotransmisores dopamina, serotonina o noradrenalina, contribuyen a nuestro nivel de energía y a nuestra sensación general de bienestar. Una vez la neurona pre-sináptica libera uno de los neurotransmisores, comienza a reabsorberlos inmediatamente por bombeo, por ello cuando una persona consume algún tipo de droga artificial, los neurotransmisores permanecen en su sinapsis durante mucho tiempo y alcanzan niveles muy altos de concentración lo que inten-

En las neuronas dopaminérgicas su neurotransmisor primario es la dopamina (neuronas de la sustancia gris).

Destrucción por toxinas: Exposición a pesticidas o toxinas en los alimentos. Algunas toxinas, tales como 1-metil-4-fenil-1,2,3,6,tetrahidropiridina (MPTP) inducen síntomas similares a los de la enfermedad de Parkinson, así como lesiones en las neuronas de la materia gris en los seres humanos y en animales.

Factor genético: Un 15 - 25 % de los pacientes con Parkinson tienen un familiar cercano que ha experimentado síntomas de la enfermedad. Estudios en animales demuestran que la toxina MPTP afecta al ADN de las mitocondrias de las neuronas.

EPIGENÉTICA

sifica sus efectos. De esta manera, cuando el individuo deja de consumir dicha droga, siente una “caída emocional” pues las neuronas post-sinápticas reciben un estímulo insuficiente.1 El efecto de las drogas artificiales y daños producidos por reacciones químicas y toxinas en el medio ambiente se ve reflejado en enfermedades como el Parkinson el cual se da cuando el cuerpo deja de producir el neurotransmisor dopamina, provocando así el descontrol de las células; o el mal de Alzheimer, en el que los afectados presentan en gran proporción una proteína (Betaamiloide), la cual se relaciona con un déficit de otro neurotransmisor denominado acetilcolina. El Alzheimer ocurre por un error en la trascripción. El resultado de estos dos problemas, puede ser la muerte neuronal y pérdida de sus neurotransmisores, especialmente en el de la dopamina.10

Por otro lado, cuando una persona sufre de depresión y/ o deficiencia en el aprendizaje, es porque ha perdido sus neurotransmisores de serotonina, al haber sido liberados constantemente durarte la sinapsis, probablemente por el consumo de drogas como el éxtasis o el alcohol. Cuando no se consumen, el individuo se siente inquieto y nervioso y en casos extremos tiene convulsiones.9

El sistema nervioso es susceptible al efecto de las drogas, de manera que los neurotransmisores, creados cuando las vesículas sinápticas se adhieren a las membranas pre-sinápticas se abren y se vierten en la sinapsis; se ven estimulados y pueden excitar o inhibir como consecuencia de su naturaleza. Con base en lo dicho, se conoce y diferencia dos tipos de droga, las naturales y las artificiales, estas últimas afectan el cerebro al penetrar en su sistema de comunicación e interferir con la manera en que las neuro40

Revista Científica CSCJ

nas normalmente envían, reciben y procesan la información, ya que pueden activar las neuronas porque su estructura química imita la de un neurotransmisor natural. Esta similitud en la estructura, “engaña” a los receptores y permite que las drogas se adhieran a las neuronas y las activen, sin embargo, es pertinente aclarar que la falla en la síntesis de neurotransmisores no solo es producto de la influencia de las drogas artificiales, también se ven intervenidos por factores ambientales que si bien, pueden provocar reacción en el cerebro y por ende, en los neurotransmisores; o también que pueden afectar el material genético por medio de metilaciones, teniendo presente que estas enfermedades pueden ser hereditarias.

1. NATIONAL INSTITUTE ON DRUG ABUSE. 2014. Las drogas, el cerebro y el comportamiento: La ciencia de la adicción. [En línea] http:// www.drugabuse.gov/es/ publicaciones/las-drogas-el-cerebroy-el-comportamiento-la-ciencia-dela-adiccion/las-drogas-y-el-cerebro 2. ALCALÁ, N. 2010. Neuronas y neurotransmisores. [En línea] http:// depa.fquim.unam.mx/amyd/ archivero/NEURONASYNEUROTRANSMISORES_1118.pdf 3. MORENO, H. Y MORENO, C. B. 2005. Transmisión sinápticacanales de calcio y liberación de neurotransmisores. [En línea] http://www.scielo.org.co/scielo.php? script=sci_arttext&pid=S1692-72732005000100006 4. OCIO, S. 2011. Pruebas de laboratorio en psiquiatría legal. [En línea] http://www.unioviedo.es/psiquiatria/docencia/material/ PSIQUILEGAL/2011-12/12PL-PSIQUI-LEGAL1.pdf 5. GARCÍA, M., GONZÁLES, G., NAVARRO, S., COTA, L. Y OLVERA, J. 2006. Estudio sobre los efectos del etanol a nivel de sinapsis neuronal. [En línea] http://www.uvmnet.edu/ investigacion/episteme/numero8y9-06/jovenes/a_etanol.asp 6. CABRALES, H. 2012. Para entender la neuroinmunología. [En línea] http://neuroinmunologiavenezuela.blogspot.com/2012/12/ medicion-de-neurotransmisores-en-plasma.html 7. News Medical. 2011. [En línea] http://www.news-medical.net/ news/20110216/4648/Spanish.aspx 8. GOLDEN J. 2013. ¿Cómo se crean los neurotransmisores? [En línea] http://www.ehowenespanol.com/crean-neurotransmisores -info_534266/ 9. GRAZIANO, L. 2014. Neurotransmisores y alimentación. [En línea] http://www.asociacioneducar.com/monografias/ graziano.pdf 10. TOVAR, J. 2013. Alteraciones de los sistemas de neurotransmisores. [En línea] http://www.javeriana.edu.co/Facultades/ Ciencias/neurobioquimica/libros/neurobioquimica/parkinson.htm

EPIGENÉTICA

Revista CientĂfica CSCJ

Virus: Agentes de diversificación Danys Paola Lagares Álvarez, Melissa Sanabria Roa, Liseth Andrea Suárez Cordero, Yury E Álvarez* *Laboratorio de Biología II

Los virus se caracterizan por ser uno de los agentes infecciosos más pequeños y al mismo tiempo los que más rápidamente se propagan, ya que al entrar a una célula viva “se apoderan de las enzimas y de la maquinaria biocinética de sus hospedadores”. Según lo anterior, se puede afirmar que aquellas estructuras” elaboradas principalmente por ADN o ARN y una cápsula formada por una o dos capas de proteínas”1, representan una de las principales causas de las fallas en el funcionamiento interno de los seres vivos debido a “su capacidad para debilitar el sistema inmunológico, y de esta manera causar enfermedades que pueden llegar a ser mortales como el ébola, SIDA, papiloma humano, entre otras”. Las consecuencias de impacto negativo en el organismo del individuo se dan en el momento en el cual se origina una “interacción entre factores virales y factores aportados por el huésped”. Aquel proceso se efectúa en dos fases; las cuales se conocen como fase activa, y fase latente. La primera hace referencia al periodo en el cual “el virus interfiere con el metabolismo normal de la célula, causando los síntomas asociados con la enfermedad, y el segundo concepto se conoce como el lapso de tiempo en el que el virus entra en un estado de reposo".3 De igual forma, los virus se clasifican de acuerdo al material genético del ácido nucléico, ya sea ADN o ARN; “los

de carácter ADN en su mayoría presentan un genoma bicateriano, y una estructura circular o lineal como el virus del papiloma humano, mientras que los que presentan ARN se caracterizan por tener una cadena simple, es decir son monocaterianos en su gran generalidad, un ejemplo de estos es el virus de la hepatitis A”4. Mediante el análisis de las filogenias, se busca enfatizar en el papel evolutivo de los virus y proponer una posible solución a una de las incógnitas que se ha buscado resolver durante años desde su planteamiento en el estudio de la genética; ¿cómo ha sido el proceso de incorporación de virus animales en humanos a través del tiempo y a nivel evolutivo?, a partir de la investigación que se realizará y la técnica a utilizar; es decir el análisis filogenético, se podrá llegar a conocer el por qué se generan virus, siendo aquellos la mayoría de las veces los que causan un impacto nocivo en el organismo del ser vivo, ocasionando la muerte, ya sea en un corto o largo periodo, originándose en primer lugar, en el cuerpo del individuo, síntomas que disminuirán la actividad del funcionamiento del sistema inmunológico, llevándolo en un final momento a su desaparición. Además, por medio de este estudio se quiere destacar las siguientes cuestiones ¿de qué manera evolucionan los virus a lo largo del tiempo?, ¿esta evolución puede tener un impacto nocivo o benéfico para el organismo y el ecosistema donde habita?, ¿Por qué este ente viral causa un impacto nocivo en algunos seres vivos? ¿De qué manera los individuos que sufren los efectos de los virus que pueden llegar a ser letales se recuperan rápidamente? EPIGENÉTICA

Los anteriores periodos se desarrollan según los diferentes modos de replicación viral, por tanto es importante observar las diversas formas de duplicación en los respectivos ciclos; “en el lítico, las estructuras infecciosas entran e inyectan a la célula huésped con su ADN, obligándola a fabricar nuevos virus, hasta que la célula huésped explota liberando los patógenos al medio; por otra parte en el lisogénico, entran e inyectan su ADN en la célula huésped pero, en vez de tomar el control y fabricar más virus, el ácido nucléico inyectado puede tornarse inactivo por cierto tiempo, hasta que un apropiado evento celular dispara el proceso nuevamente (Figura 1).”5

La reconstrucción o inferencia filogenética es el proceso por el cual mediante la aplicación de un conjunto determinado de técnicas y metodologías, obtenemos una hipótesis sobre las relaciones genealógicas o evolutivas entre los organismos objeto de estudio. Dicha hipótesis de relación se representa en forma de diagrama arborescente, al que se denomina árbol filogenético o filogenia. El árbol filogenético se compone de dos elementos principales: los nodos y los internodos o ramas (Fig. 2).6 7

Existen dos tipos de nodos: los nodos terminales, a los cuáles únicamente llega una rama y que representan los taxones de interés, y los nodos internos, en los cuales confluyen más de una rama y que representan los antepasados hipotéticos de los nodos que de ellos derivan. La multiplicación de ramas en los nodos internos se interpreta como un fenómeno de especiación, o formación de dos taxones a partir de un tercero ancestral. Las ramas, las líneas que conectan los nodos, representan los cambios producidos entre dos nodos a lo largo del tiempo, es decir, la evolución.8 44

Revista Científica CSCJ

A través del tiempo los expertos en el tema han centrado su objetivo en identificar los orígenes y la evolución de ciertos virus, en especial con los de mayor impacto en el cuerpo humano, aquellos entes infecciosos evolucionan a medida que ocurre una mutación en su respectiva estructura, el ácido nucleico, ya que esto les permite adaptarse en mayor medida a sus nuevos hospedadores, de igual manera, la variación produce un impacto beneficioso para cierta especie viral, creando nuevas cepas que sustituyen a las anteriores, como lo son las diferentes transformaciones o mutaciones por las cuales se ha sometido el virus mortal del VIH, considerándose de aquel carácter, ya que por la pérdida de las células defensoras, es decir los linfocitos, causan la entrada de otros seres infecciosos. De igual modo existen diversas teorías, en las cuales se exponen que aquel agente viral ha acompañado a la especie humana desde la época antigua, pero sólo recientemente habría aumentado su virulencia y causado la pandemia del sida; además sus posibles principios provienen de un virus conocido por el nombre de inmunodeficiencia simia, el cual probablemente fue contagiado a un humano mediante una especie de mono.9 10 Al investigar profundamente la teoría que involucra a cierta especie de simio, que se caracteriza por ser la principal portadora de aquella enfermedad mortal, se percibe que en un primer momento se debe tener en cuenta la filogenia (Figura 3) para poner a prueba dicha hipótesis. De este modo al estudiarla se observa que los virus cuyos huéspedes son humanos no forman grupos, por lo tanto se deduce que los virus han saltado entre diferentes especies huésped.11 De igual forma se debe analizar las cepas que se perciben en la filogenia del virus VIH, ya que de esta manera se demuestra que las cepas en común (1 y 2 presentes en la figura 3) son las que la especie humana posee en común con la de los simios, por lo tanto se establece que las cepas de los humanos poseen una estrecha relación o parentesco

con la de los simios que con la que tienen entre sí, de esta manera se demuestra el hecho de que la evolución del virus de la inmunodeficiencia humana ha trascendido a partir de las diferentes especies hospedadoras que aquel mecanismo ha poseído.11 Por otra parte, otro virus que ha influido en la especie humana es el más conocido comúnmente como HERPES, proveniente de la familia Herpes viridae, la cual se encuentra formada por tres subfamilias; En rojo, la subfamilia Alphaherpes virinae en donde se halla el herpes de tipo I y II que suelen causar las lesiones en labios u otras partes del cuerpo que comúnmente vemos, además la varicela zoster que tiene lugar en su mayoría en los infantes; la subfamilia presente en la rama azul recibe el nombre de Betaherpes virinae y tiene como representante principal a los citomegalovirus (CMV) el cual se transmite por contacto directo en menores y puede ser mortal en personas con inmunodepresión; en color verde, se presenta la subfamilia Gammaherpes virinae y se destaca la presencia del virus de Epstein-Barr, EPIGENÉTICA

causante de lo que se conoce en el diario vivir como “enfermedad del beso” o “mononucleosis” la cual se desarrolla típicamente en adolescentes y su contagio se da por medio de la saliva (figura 4).12 Por otra parte, debido a las mutaciones por las cuales se han sometido, aquellas tres familias poseen en común la presencia de la proteína Uracil DNA glicosilasa, encargada de eliminar lo nucleótidos característicos de una cadena de ARN, debido a que este es considerado de tipo ADN.13 De igual forma al percibir la filogenia de aquella especie viral y de cada una de sus respectivas subfamilias, se debe tener en cuenta la longitud de cada rama, ya que esto indica la relación que poseen con cierto antepasado en común, es decir con los seres vivos vertebrados, por lo tanto se establece que aquellas tres subfamilias existían 60-80 millones de años antes de que aparecieran los mamíferos sobre la tierra, y al igual que con el virus del VIH las hipótesis apuntan a que uno de los dos tipos de herpes simple que poseen lo seres humanos fue adquirido de un ancestro de los chimpancés hace cerca de 1.6 mi-

Revista Científica CSCJ

llones de años, más o menos cuando nuestro linaje estaba a la altura del Homo erectus, o bien, a otro Homo precursor.14 Ahora bien, no solo existen epidemias virales en animales, de igual forma hay un alto predominio de seres infecciosos en las plantas, y en las bacterias, en lo seres vegetales recientemente se han encontrado infecciones en las cosechas de tomate y chile, conocido como el virus del mosaico dorado de Chile, estos dos primeros cultivos tomaron lugar como los primeros hospedadores, y el toloache, la manzanita de Perú, y el tabaquillo silvestre se convirtieron en hospedadores alternos. La especie portadora del virus es una mosca blanca conocida con el nombre científico de encontrado infecciones en las cosechas de tomate y chile, conocido como el virus del mosaico dorado de Chile, estos dos primeros cultivos tomaron lugar como los primeros hospedadores, y el toloache, la manzanita de Perú, y el tabaquillo silvestre se convirtieron en hospedadores alternos. La especie portadora del virus es una mosca blanca conocida con el nombre científico de Bemisia tabaci, sin embargo se desconoce la filogenia de aquella especie viral.15

phagerep.htm

Los métodos filogenéticos se pueden utilizar para reconstruir la morfología, el comportamiento o las secuencias de nucleótidos y aminoácidos de especies ancestrales, y que, conocer características como la longitud de una rama se puede otorgar información acerca de la relación ancestro-descendiente y así, con la información que se obtiene es posible plantear diferentes vínculos evolutivos que son útiles para formular preguntas sobre el pasado, comparar organismos en el presente y hacer predicciones sobre el futuro. En suma con lo anterior, también se evidenció que cepas de virus como las del VIH tienen un alto patrón mutacional que conlleva a que evolucionen mucho más rápido en comparación con otros virus, y a esto se suma la trascendencia que ha tenido a partir de diferentes especies hospedadoras ya que tanto cepas de humanos y simios poseen una estrecha relación, lo cual facilita el proceso de diversificación en el árbol filogenético del VIH. Por otra parte, virus como el herpes provienen de la familia Herpes viridae que a su vez está conformada por tres subfamilias cuya tasa evolutiva se debe a la presencia de la proteína Uracil DNA glicosilasa, encargada de eliminar lo nucleótidos característicos de una cadena de ARN.

4. EVERS, C. 2007. Ciclo de Lwoff –estructura y clasificación de los virus [En línea] http://www.biologia.edu.ar/viruslocal/ estructurayclasificacion.htm 5. JIMENEZ, N. 2005. Evolución del virus de la hepatitis c en muestras hospitalarias de la comunidad valenciana, departamento de genética evolutiva, 272, [En línea] http:// www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/9928jimenez.pdf 6. MENDOZA, J. 2012. Revilla. Revista Medica Herediana [En línea] http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1018130X2012000200008&script=sci_arttext 7. ACERO, S. BARRAZA, M. 2008. Algoritmo para análisis filogenético: UPGMA. Universidad del norte. [En línea] http:// manglar.uninorte.edu.co/bitstream/handle/ 8. PURVES, W. K., D. SADAVA, G. H. ORIANS Y H. C. HELLER. 2009. Vida. La ciencia de la Biología, Ed. Panamericana. México. Pág. 549. 9. ARNEDO, M. A. 1999. Cladismo: la reconstrucción filogenética basada en parsimonia. Bol. SEA, 26, 57-84 10. REQUEJO, H. I. 2006. Worldwide molecular epidemiology of HIV. Rev Saude Publica. 40(2): 331-45. 11. CALDERÓN, L. 2011. Epidemias y salud pública [En línea] http://cedoc.infd.edu.ar/ upload/12Epidemias_y_salud_ publica.pdf 12. BOLLYKY Y HOLMES. 1999. Recontructing de Complex Evolutionary History of Hepatitis B Virus. Oxford University. [En línea] http://bioinformatica.uab.cat/biocomputacio/ treballs2006-07/EdsonCumes/ 13. MURUA, R. 2004. Archivos medicina vet. v.36 n.1 Valdivia. [En línea] http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0301732X2004000100001&script=sci_arttext

1. QUERELLE, 2008. CIA Ltda, Virus. [En línea] http://www.hybrid medicalanimation.com 2. PEPPER, I. 2010. Respuesta inmune sobre virus, universidad de Chile. [En línea] http:// atlas.med.uchile.cl/30.htm 3. EVERS, C. 2007. Ciclo de Lwoff - Replicación viral, Hipertextos Biología [En línea] http://www.biologia.edu.ar/viruslocal/

14. NIEVES-ALDREY, J., FONTAL-CAZALLA, Felix M. 1999. Filogenia y Evolución del Orden Hymenoptera. Dpto de Biodiversidad y Biología Evolutiva, Museo Nacional de Ciencias Naturales (C.S.I.C), Madrid. [En línea] http://entomologia.rediris.es/sea/ bol/vol26/s3/articulo/ 15. MARTÍNEZ R. E., MARTÍNEZ R. J. 1997. Filogenias de los seres vivos: aplicaciones y problemas. Ciencia; 48: 58-63 [En línea] http://www.medigraphic.com/pdfs/patol/pt-2004/ pt041h.pdf

EPIGENÉTICA

María Nikolle Del Cairo Jiménez, Angi Valentina Palomino Sánchez, Silvia Juliana Mantilla Arango, Cristhian Pérez* *Laboratorio de Física

La producción petrolera presentada en Colombia ha experimentado transformaciones debido a nuevos descubrimientos, los cuales han permitido que el país pase por una buena situación económica por la exportación de crudos, pero asimismo cuando el país pase por una crisis estos descubrimientos permite su superación. El siglo pasado fue destacable por el crecimiento de producción en los años 70 e igualmente los años 80 con los descubrimientos de caño limón y posteriormente Cuasina y Cupiagua, lo que significó que al finalizar el siglo se llegara alcanzar una máxima producción (1999) cuando el campo Cuasina empezó su declinación lo cual se trató de solucionar haciendo que grandes empresas mundiales que no mostraban interés antes a causas de la dificultad, riesgo y costo comenzaran a verse interesadas en este campo y por esto se está invirtiendo un gran presupuesto en su desarrollo mediante nuevas tecnologías. También en esto fue participe Colombia consiguiendo así la recuperación y mejoramiento de algunos de los campos que se encontraban en declinación.1 Este oleoducto ha evolucionado satisfactoriamente, ya que es reconocido a nivel nacional por ofrecer tarifas razonables respecto al transporte del crudo, pero todo esto se debe a la estrategia de operación, la cual se basa en una estructura de organización ágil, empezando por la asamblea de accionistas, una junta directiva y un gerente general, hasta desarrollar su operación a través de

Revista Científica CSCJ

un modelo de sinergias sólidas, con operadores mundiales (Ecopetrol y Oleoducto Central s. a.).2 A continuación se investiga a cerca de las características de los distintos tipos de petróleo, ya que algunos de estos pueden ser conducidos por el Oleoducto Colombia, debido a su capacidad de diseño y capacidad efectiva, seguidamente se indaga sobre el proceso de refinería del petróleo, como el que se hace en la Refinería de Cartagena con el crudo proveniente del Oleoducto Colombia y finalmente, se estudia la oferta y demanda del Oleoducto Colombia con respecto a la variación en el precio del transporte de petróleo por barril en los últimos 5 años.

Para la extracción del crudo deben ocurrir unas etapas las cuales son (Figura 1):3

Flujo en el yacimiento: Es la trayectoria que sigue el petróleo dentro del yacimiento a miles de metros de profundidad a través de los microcanales de roca porosa y permeable hasta llegar al fondo del pozo. Este recorrido lo hace el petróleo gracias a la presión que existe en el yacimiento.

Producción del pozo:

Una vez que el petróleo

Embarque a exportación:

llega al fondo su recorrido del pozo, continúa por la tubería de producción vertical hasta alcanzar la superficie. A medida que este asciende la presión disminuye y ocurre la liberación del gas originalmente disuelto en el crudo.

El petróleo que llega a los terminales de embarques es cargado a la flota tanquera para su envió a los distintos mercados del mundo.

Recolección de crudo:

Después

que el petróleo de cada uno de los pozos del yacimiento ha alcanzado la superficie, se recolecta un sistema de líneas de flujo.

Separación del gas:

En las estaciones de flujo el

petróleo y el gas entran a los separadores donde se completa la separación del gas que aún quedaba mezclado con el petróleo. Al salir por los separadores, el petróleo y el gas siguen diferentes rutas.

Almacenamiento del crudo:

Los diferentes

tipos de petróleo que llegan a las estaciones de flujos son bombeados a través de las tuberías hasta los patios de tanques, donde finalmente se recolecta y almacena toda la producción de petróleo de un área determinada, para ser tratada, eliminando el agua y la sal, colocándolo bajo especificaciones comerciales.

Transporte de oleoductos:

El crudo limpio (sin

agua y desalado) almacenado en los patios de tanques es enviado a través de los oleoductos a la refinerías del país y a los terminales de embarque para su exportación a los mercados de ultramar.

Así mismo para la construcción del oleoducto, el cual es el encargado de transportar el crudo deben ocurrir un proceso y se utilizan ciertos materiales. Los oleoductos se hacen de tubos de acero o plástico. Donde sea posible, se construyen sobre la superficie. Sin embargo, en áreas más desarrolladas, urbanas o con flora sensible, se entierran a una profundidad típica de 1m.4 La construcción de oleoductos es compleja y requiere de estudios de Ingeniería Mecánica para su diseño, así como estudios de impacto ambiental en las áreas donde serán tendidos (Figura 2).5 Los oleoductos de tubería de acero son construidos uniendo en el sitio (campo) la series de tubos del diámetro requerido que han sido llevados al lugar del tendido, la unión es generalmente mediante soldadura. Los tubos por su parte, pueden tener diámetros desde 1/2" (12,7 mm) hasta 144" (aproximadamente 360 cm) y vienen de fábricas de tuberías que pueden utilizar diversos métodos para su fabricación de acuerdo a la norma API 5L, los métodos más usados son:6 Seamless (Sin Costura, un tipo de tubería que no es soldada), ERW (Electrical Resistance Welding o soldadura por resistencia eléctrica hoy día conocida como High Frequency Welding o HFW), SAW EPIGENÉTICA

(Submerged Arc Welding o Soldadura por Arco Sumergido). De este tipo existe la SAWL (Con costura longitudinal) y la SAWH (Con costura Helicoidal o en Espiral).7

que el petróleo puede variar respecto a su densidad desde 0,7Kg/L y 1Kg/L ,aunque esta se representa en grados API, clasificando al crudo en: extraligeros (151 grados API), los ligeros(70 grados API),los medianos(41 grados API), los pesados(13 grados API), y los extrapesados(10 grados API).10

Bomba centrífuga:

Por último, el crudo pasa por

las bombas centrífugas, las cuales se encargan de darle energía par que se pueda desplazar hasta la siguiente estación de bombeo, funcionan por motores de combustión interna usando el petróleo como combustible.11

Para que las bombas y los motores funcionen correctamente hay que tener en cuenta los siguientes sistemas auxiliares: compresores de aire para todos los instrumentos, combustible tratado (filtrado y calentado), agua de enfriamiento de los motores, generadores de electricidad, sistema de medición de crudo, de drenajes y tratamiento de las aguas aceitosas.10

El Oleoducto Colombia tiene una extensión de 483Km empezando en la estación de Vasconia, pasando por la estación Caucasia que está a 293Km de la inicial y terminando en la estación Coveñas. La primera estación se encuentra a 134,26m sobre el nivel del mar en el departamento de Boyacá, teniendo una capacidad total de almacenamiento de 690.000Bls de crudo, los cuales entran al sistema por medio de la línea OAM, por el descargadero de carro tanques y por la línea ocensa (Figura 3).8 Esta se encarga de bombear el crudo, el cual consiste en:

Filtrado:

El crudo pasa por un proceso de filtración,

donde los salidos que vienen en este fluido no puedan afectar los diferentes equipos con los que entrara en contacto durante su recorrido.9

Calentamiento del crudo:

En caso de ser nece-

sario el crudo es calentado a través de los intercambiadores de calor, con el fin de disminuir su viscosidad,10 ya 50

Revista Científica CSCJ

La segunda estación se encuentra a 56.76m sobre el nivel del mar en el departamento de Antioquia, esta se encarga del bombeo y de control de presión a los 20.000Bls de crudo que recibe por hora desde la estación de Vasconia, con el fin de transportar el petróleo con mayor facilidad y rapidez.9 Para finalizar, la tercera estación es marítima y se encuentra 13.07m sobre el nivel del mar en el departamento de Córdoba, teniendo una capacidad de 2.650.000Bls, esta se encarga de recibir el crudo proveniente de la estación Caucasia y de la línea Caño limón para llevar una parte a la refinería de Cartagena, otra a Ocensa y la sobrante es exportada. 9 El petróleo que es llevado hasta la refinería de Cartagena pasa por un proceso donde se convierte el crudo en derivados útiles. El proceso de refinación consiste en: El petróleo crudo es separado en fracciones de acuerdo a su masa molecular. Luego el crudo es calentado en una caldera, pasando por una columna de fraccionamiento, donde disminuye la temperatura con la altura. Después las partes de petróleo con mayor masa molecular son extraídas en la parte inferior de la columna al ser como

vapores. Mientras que las de menor masa molecular se encuentran más arriba en la columna para ser extraídas. Luego se procede a someter todas las fracciones a tratamientos complejos, para así obtener el producto deseado.12 La Capacidad de diseño o Capacidad transportadora, es la máxima capacidad de transporte de crudo para el oleoducto, de acuerdo a las propiedades físico-químicas promedio que afecten la fluidez de las mezclas del crudo que se van a transportar. La capacidad de diseño solo varía si se modifica la infraestructura del oleoducto y no las propiedades del crudo. Por ejemplo, la capacidad de diseño del oleoducto Colombia para un crudo de 100cSt (85°F) y 24° API (60°F) es de 248.000 barriles por día (BPD).13 Los valores de capacidad de diseño reportados incluyen la inyección de DRA y un porcentaje de 50% de crudo pesado y 50% de mezcla en la línea. La capacidad efectiva es la capacidad máxima promedio de transporte de la cual se podrá disponer efectivamente para el transporte de crudo en un periodo determinado. Se calcula como el producto de la capacidad de diseño por el factor de servicio, proyectado en un valor de 230 BPD.14 En los últimos cinco años, el precio del transporte de barril del petróleo ha variado gracias a la producción de éste. En los últimos 5 años ,el precio del transporte de un barril de petróleo crudo por el Oleoducto Colombia, ha cambiado, desde el 2010 al 2013 el precio aumentó, lo que significa que la producción de petróleo disminuyo, ya que se transportaron menos cantidad de barriles por día, mientras que desde el 2013 al 2014 el precio bajo un poco, lo que significa que durante ese año se incrementó muy poco el transporte de barriles por día, aunque el precio del año 2014 es mayor que al presentado en el año 2010, lo que significa que no se llegó a transportar la misma cantidad de barriles por día a los que se transportaban en el año 2010, porque entre más precio en el petróleo significa menos producción para recompensar lo que se pierde en comparación con otros años. 10

El petróleo crudo puede ser clasificado en distintos tipos, debido a su densidad y viscosidad, entre más denso sea el crudo, es más difícil transportarlos por un Oleoducto, ya que necesitaría ejercer presión sobre este para que se mueva con facilidad y pueda llegar a su destino. El Oleoducto Colombia está capacitado en transportar crudo pesado con densidad de 24 grados API, ya que tiene las herramientas (bombas) necesarias para impulsarlo y conducirlo, y también porque puede llegar a transportar por día 248,000 barriles, lo que representa una buena cantidad de petróleo. El petróleo puede ser vendido como materia prima, es decir, como petróleo crudo, pero si se quiere transformar necesita ser llevado a la refinería, donde se fragmenta, y se separan por su masa molecular, ya que de acuerdo a este se pueden producir distintos productos, estos fragmentos también son sometidos a diferentes temperaturas y a tratamientos químicos para poder obtener los productos.

1. Herrera, B. Pradilla, M. Andrad, J. Leyva, S. Álvarez, C. Massy, G. Segura, A. Popayán, A. Puertas, Y. Peña, C. 2013. Cadena del petróleo. Upme [En línea] www1.upme.gov.co/ sites/defaul/files/…/ cadena_del_petroleo_2013.pdf 2. Carvajal, M. 2010. Cronología de construcción de ODC. Oleoducto de Colombia S.A [En línea] http://www.oleoductodecolombia.com/ Paginas/cronologia_construccion_odc.aspx 3. Bedoya, M. 2014. Producción de crudo en Colombia no alcanzó su meta. [En Línea] http://www.radiosantafe.com/2014/ 4. Maremundi, L. 2005. La Extracción del Petróleo [En línea] http://www. maremundi.com/ hidrocarburos. 5. Zuleta, S. 2013. Boletín del transportador ODC, Descripción del Sistema. Oleoducto de Colombia S.A [En línea] http:// www.oleoductodecolombia.com/bto/Paginas/ SISTEMA.aspx

EPIGENÉTICA

María Juliana Manrique Suárez, Karoll Daniela Cancino Laguado; Natalia Méndez Ordóñez, Katherin Johanna Blanco Fernández * *Laboratorio de Biología II En Microbiología la palabra crecimiento se define como un “incremento en el número de células”. El crecimiento es un componente esencial de la función microbiana, ya que una célula individual tiene un periodo de vida determinado por la naturaleza y su especie. Existen diferentes métodos que permiten obtener de manera cualitativa y/o cuantitativa la expresión del crecimiento microbiano; uno de éstos métodos se denomina vertido en placa profunda, donde se puede observar a diferentes intervalos de tiempo, colonias formadas que se visualizan en diferentes morfologías y tamaños. Como un factor exitoso de la utilización del método es definir el sustrato o medio de cultivo, ya que como se sabe los microorganismos necesitan nutrientes para poder desarrollarse de manera adecuada, es así como diferentes investigadores han sugerido diferentes composiciones de éstos medios de cultivos donde se potencian algunos nutrientes y se selecciona el crecimiento a través de unos agentes inhibidores. En el desarrollo de éste proyecto se establecerán las metodologías de medición de crecimiento más convenientes para obtener una curva de crecimiento microbiano de una bacteria utilizada en la elaboración del yogurt denominada Lactobacillus sp.

Célula viable Crecimiento microbiano

El crecimiento de una población microbiana se mide siguiendo los cambios en el número de células o el peso de la biomasa celular.1 Existen diversos métodos para contar el número de células o para estimar la masa celular dependiendo del microorganismo del que se trate2. “El número de células de una población puede medirse directamente al microscopio a través del método deno-

Revista Científica CSCJ

Conteo Fase exponencial

minado contaje directo”3, allí pueden contarse células vivas o muertas. En muchos casos existe el interés por contar sólo las células vivas y para ello se utilizan métodos para contaje de viables. Una célula viable se define como aquella que “es capaz de dividirse para dar lugar a descendencia”4 y la forma habitual de llevar a cabo un contaje de este tipo, es determinando el número de células capaces de generar colonias sobre la superficie de un medio sólido. Por esta razón, a menudo se denomina método de contaje en placa o contaje de colonias. El racional que subyace de éste tipo de contaje es que cada célula viable puede dar lugar a una colonia.5

Hay dos maneras de llevar a cabo un contaje en placa: por siembra en superficie o por vertido en placa (Figura 1). Los resultados obtenidos de cualquiera de los dos métodos se pueden representan en lo que se conoce como una curva de crecimiento microbiano, en donde “el crecimiento de una población es el aumento del número de células como consecuencia de un crecimiento individual y posterior división”6. Esto ocurre de una manera exponencial como consecuencia del hecho de que la célula se divide dando dos células hijas.

La curva de crecimiento microbiano se traduce entonces en una representación matemática donde se representa el crecimiento de la población en función del tiempo (figura 2). En la curva de crecimiento pueden distinguirse 4 etapas bien definidas, aunque el tiempo de duración de cada una de estas etapas puede variar según el tipo de microorganismo, la familia a la cual pertenece, entre otras características. Las fases son las siguientes: Latencia, crecimiento exponencial, estacionaria y muerte. Para obtener la curva de crecimiento microbiano, se tuvieron en cuenta las necesidades del microorganismo Lactobacillus sp, tales como los nutrientes, las temperaturas y la metodología más idónea para obtención

de colonias separadas que permitieran realizar un correcto contaje de unidades formadoras de colonia.*5

Yogurt (Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophylus) Agua peptona tamponada 0.1% Agar MRS** Material de Vidrio*** Erlenmeyer 250 cm3; pipetas de 10 cm3, pipetas de 1 cm3 graduadas 0.1 cm3; tubos de ensayo tapa rosca; Cajas de Petri. Alcohol antiséptico Tijeras estériles Algodón

Se realizó el procedimiento para contar viables a partir de yogurt comercial, utilizando diluciones seriadas de la muestra. El diluyente utilizado fue agua peptona tamponada al 0.1% y el medio de cultivo para vertido en placa fue el agar M.R.S. El factor de dilución utilizado fue el recíproco 10-1 para lograr el contaje de células viables luego de la incubación de las placas de

*Colonia: Agrupación de bacterias formada a partir de la reproducción de una Unidad Formadora de Colonia (UFC) sobre un medio sólido; aunque varía de tamaño generalmente es visible a simple vista).

pueden inhibir el desarrollo de algunos microorganismos. El citrato de amonio actúa como agente inhibitorio del crecimiento de bacterias Gram negativas.En éste medio las colonias son blanco grisáceo, lisas o rugosas.7

** Medio de cultivo sólido desarrollado por Man, Rogosa y SHARPE para promover un buen crecimiento de lactobacilos y otras bacterias acido-lácticas. La peptona y glucosa constituyen la fuente de Nitrógeno, Carbono y otros elementos necesarios para el crecimiento bacteriano. El monoleato de sorbitán, magnesio, manganeso y acetato, aportan cofactores y

***Para la manipulación de microorganismos y en especial para la ejecución de éste proyecto se requirió trabajar con material de vidrio estéril con el fin de no interferir con la población microbiana objeto de estudio y no contaminar los medios de cultivo. EPIGENÉTICA

petri en diferentes intervalos de tiempo a 35+/-2° Centigrados (Figura 3). Se tabularon los datos, luego del proceso de incubación obteniendo un conteo a diferentes intervalos de tiempo hasta las 96 horas. Se realizó la representación gráfica de los datos a través de una curva de crecimiento microbiano.

teos obtenidos a diferentes intervalos se observan en la tabla 1.

Tiempo (h)

Conteo (UFC/ml)

230

290

320

450

Utilizando métodos y medios de cultivo apropiados es posible realizar el conteo del crecimiento microbiano. Al realizar la representación matemática denominada curva de crecimiento, se pudo obtener una representación lineal llamada fase logarítmica, donde se obtuvo un crecimiento balanceado y con un tiempo de generación que dependió de la composición del medio, temperatura, pH , humedad relativa del ambiente, etc.

Consideraciones: Debido a las necesidades del microorganismo Lactobacillus sp.,como lo son las fuentes de peptona y glucosa y la selectividad requerida que aporta el monoleato de sorbitán, magnesio, manganeso, acetato y el citrato de amonio como agentes inhibidores de otras bacterias, se requirió utilizar el agar MRS.

A partir de las cajas de agar M.R.S incubadas A 35+/-2°C se obtuvieron unidades capaces de formar colonias (UFC) las cuales presentaron morfología redonda, de color blanco amarillento con opacidad, y lisas. Los conAl inicio del proceso se propuso la siembra por extensión para el cultivo y conteo posterior de UFC en Lactobacillus 54

Revista Científica CSCJ

sp. Sin embargo, teniendo en cuenta que el vertido en placa resulta más preciso al momento del contaje, se tomó este como método a seguir. Ahora bien, como Lactobacillus sp. es una bacteria termófila, fue necesario mantenerle en las ya mencionadas condiciones de temperatura. Para esto, se procedió a adecuar un receptáculo de icopor recubierto de aluminio, que se mantenía a constante exposición lumínica y que, a su vez se encontraba en continua vigilancia por medio de un termómetro. Los resultados obedecieron a las características propias de la expresión en colonias de Lactobacillus sp. (bacteria ácido láctica), “cuyo tamaño varía de entre 5mm y 2.5 mm; de consistencia elástica y de color blanco-amarillento, morfología de bacilo, fisión binaria como mecanismo de reproducción, y catalogada como bacteria no móvil.”7 Acorde a lo expuesto en la curva de crecimiento poblacional para Lactobacillus sp, se concluye que el medio (Agar MRS) favoreció la reproducción del microorganismo mencionado, debido al monoleato de sorbitán, magnesio, manganeso y acetato, que aportan cofactores y pueden inhibir el desarrollo de los microorganismos que, en este caso, compiten con el lactobacilo, de modo que es casi que imperceptible la fase de latencia, transcurrida desde 0-24 h. Además, la fase exponencial es predominante en la práctica realizada. Esto está evidenciado en el rápido crecimiento microbiano a partir de 55 UFC (Unidades formadoras de colonias) a las 24 horas hasta 450 hacia las 96 horas debido a la abundancia de nutrientes y recursos. Lo anterior concuerda con las definiciones de fase de latencia y exponencial, respectivamente: “período de adaptación, aumento de tamaño individual; y “de máximo crecimiento y actividad fisiológica alta”9Es perceptible que transcurridas 72 horas la población parecía alcanzar su fase estacionaria, pero dada la constancia en la temperatura óptima para el cultivo, añadido al aprovechamiento del medio empleado, las bacterias continuaron su reproducción por fisión binaria es decir, exponencial. De este modo, no concuerda con la curva de crecimiento convencional (Figura 4) “en la fase estacionaria la tasa de crecimiento es igual a la tasa de muerte

(por falta de nutrientes y desechos metabólicos)”10 Por otro lado, se considera que tras las 96 horas la población se estabilizaría, alcanzando su fase estacionaria con la tasa de natalidad igual a la de mortalidad. En consecuencia, la fase de muerte se alcanzaría tras el agotamiento

del recurso, “cuando se evidencia acumulación de metabolitos inhibidores y ausencia de nutrientes, o células viables poco abundantes”8.aunque esta no aparezca graficada dado al riesgo de contaminación externa. En añadidura, la importancia de este microorganismo radica en su presencia en el sistema digestivo, urinario, y genital humano sin causar enfermedad alguna. Es usado biotecnológicamente “para el tratamiento y la prevención de la diarrea, incluyendo los tipos de diarrea infecciosas como son la diarrea rotaviral en los niños y la diarrea de viajero. Además para prevenir y tratar la diarrea asociada con el uso de antibióticos.”8 “También se utiliza para el colesterol alto, la intolerancia a la lactosa, la enfermedad de Lyme, la urticaria y para reforzar el sistema inmunológico. Las mujeres a veces usan supositorios de lactobacilo para el tratamiento de las infecciones vaginales y del tracto urinario (ITUs).”9 Muchos de estas bacterias presentan propiedades de fermentación por su metabolismo homofermenEPIGENÉTICA

tativo (es decir, solo producen ácido láctico a partir de azúcares) y son aerotolerantes a pesar de la ausencia de cadena respiratoria que depende del manganeso. Además, sus propiedades prebióticas consisten en su uso “para recuperar el equilibrio de bacterias beneficiosas dentro del tracto humano gastrointestinal”.10 Más aún, y teniendo en cuenta que el medio de cultivo era selectivo de manera que sólo podía crecer allí Lactobacillus sp, es posible calcular el número de divisiones celulares.

n= Número de divisiones celulares en un cultivo o generaciones. Nf= Conteo final de cada intervalo de crecimiento. No= Conteo inicial de cada intervalo de crecimiento. De esta manera, se estima que las generaciones serían las siguientes:

nal: La latencia fue casi imperceptible, se presentó un elevado crecimiento exponencial (dadas las condiciones del medio agar MRS) que perduró incluso cuando debía iniciar la fase estacionaria tras la cual, transcurriría la muerte poblacional.

1. Brock, 2010. Biología de los Microorganismos. Madrid: Prentice Hall, p 63.

2. Atlas, R.M. 2003. Handbook of Microbiological Media, CRC press, Boca Raton, FL. Un listado comprensivo de medios para el crecimiento de bacterias y algunas indicaciones para preparar medios de cultivo 3. Brock, 2000. Biología de los Microorganismos. Madrid: Prentice Hall, p 66. 4. IBID, p 65. 5. Dawes,I.W., Y I.w. Sutherland. 1992. Microbial Physiology, 2a edición. Blackwell Scientific, London. Una obra detallada de la morfo fisiología bacteriana.

Intervalo (h)

Número de generaciones

24-48

1,71

48-56

0,33

56-72

0,14

72-96

0,49

6. Brock, 1999. Biología de los Microorganismos. Madrid: Prentice Hall, p 68. 7. Cáceres, S. 2011. Agar MRS, ficha técnica. Disponible en línea: http://www.britanialab.com/ productos/404_hoja_tecnica_es.pdf 8. Robledo, S. 2014. Lactobacilo. Disponible en línea: https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/druginfo/ natural/790.html

Para finalizar, se cumplió con el objetivo de graficar la curva de crecimiento microbiano para la bacteria denominada Lactobacillus sp, cuyo uso recurre a la industria láctica y que, en ciertas condiciones de cultivo, presenta particularidades respecto al crecimiento poblacional convencio56

Revista Científica CSCJ

9. Brock, 1999. Biología de los Microorganismos. Madrid: Prentice Hall, p 69. 10. Rrodríguez, C. 2005. Crecimiento Bacteriano. Disponible en línea: http://www.fagro.edu.uy/~microbiologia/ docencia/materiales%20teoricos/2011/ crecimiento_2011.pdf, p 3.

EPIGENÉTICA Revista Científica

Colegio del Sagrado Corazón de Jesús Hnas. Bethlemitas Bucaramanga

Agradecimientos a

Laura Gabriela Castro Daniela Solano Pérez

Cra 16 # 10A—18 Tel. 6970223—6970227 www.colbethlemitas.edu.co

EPIGENÉTICA

Revista CientĂfica CSCJ