KELSEY y la talidomida

Frances Kathleen Oldham Kelsey (1914-2015) farmacóloga canadiense, realizó sus estudios en la Universidad McGill, doctorándose en Farmacología en la Universidad de Chicago. Fue supervisora en Washington de la FDA (Food and Drug Administration), participando  activamente en el establecimiento y aplicación de leyes para el control y supervisión de los medicamentos. También ejerció la docencia en Farmacología en la Universidad de Dakota del Sur.
La doctora Kelsey, que se interesó especialmente por los medicamentos teratógenos (causantes de malformaciones congénitas), es conocida por haberse negado a autorizar la comercialización de la talidomida en los Estados Unidos al existir dudas razonables sobre su seguridad.
Después de comprobarse que el uso de la Talidomida tuvo unas consecuencias catastróficas en los países en los que se autorizó su administración, el presidente J. F. Kenedy en 1962 le otorgó el más importante galardón  que el gobierno americano puede conceder a un empleado civil: el "President's Award for Distnguished Federal Civilian Service".
Gracias al trabajo de científicos como la doctora Kelsey  el uso de medicamentos es muchísimo mas seguro en la actualidad, al haberse desarrollado un sistema de farmacovigilancia mucho mas efectivo. (los medicamentos han de superar unas pruebas muy exigentes antes de ser autorizados).

Erosión diferencial

Los agentes geológicos externos: viento, aguas salvajes o de arroyada, aguas torrenciales, aguas fluviales, olas del mar, ejercen una constante acción erosiva sobre los materiales terrestres. Los efectos que sufren los materiales no solo se deben al tipo de agente erosivo, en muchas ocasiones dependen de la composición de los materiales, de su disposición o de su litología.
Cuando unos materiales responden frente a la erosión de diferente modo que otros, se desgastan con mayor facilidad o dificultad y esta erosión diferencial, muy generalizada en la superficie terrestre, crea estructuras en las que resaltan los materiales mas resistentes.

En materiales sedimentarios estratificados, si hay alternancia de estratos duros y blandos, los segundos se erosionan con facilidad y los duros acaban resaltando como sucede en los estratos que forman el "Flysch" de Zumaia.

En el Karst de Larra se puede comprobar que los materiales más insolubles sobresalen, al erosionarse menos, sobre los que se disuelven con mayor facilidad.

En las superficies alveolares los materiales mas blandos son erosionados y los mas resistentes sobresalen, produciendo este efecto tan vistoso en las areniscas.

En la costa de Mazarrón se pueden observar los espectaculares efectos de la erosión diferencial en los distintos materiales que componen las rocas.

La "barrera placentaria"

Desde la antigüedad hasta mediados del siglo XX se pensaba que la placenta era una barrera protectora que no dejaba pasar hacia el feto sustancias peligrosas. Aunque ya en el siglo XIX se había comprobado que en neonatos aparecían Pb o Hg cuando su madre había tomado tratamientos que los contenían.
François Magendie, fisiólogo francés, inyectó alcanfor en ratas preñadas y observó que los fetos contenían alcanfor y mas tarde W. Reitz, médico alemán, inyectó sulfato de mercurio en conejas preñadas y detectó mercurio en el cerebro de las crías.
C.C. Hunter, profesor de Obstetricia de la Universidad de Marburgo detectó cloroformo en la sangre del cordón umbilical de neonatos cuya madre había sido anestesiada con cloroformo.
De estos experimentos se podía deducir que la "barrera placentaria" no era tan eficaz como se pensaba en un principio y que el alcohol, el tabaco y otras sustancias peligrosas podían pasar de la embarazada al feto durante la gestación.

Poco después se producirían dos lamentables casos de medicamentos de efectos teratogénicos graves que vendrían a confirmar esta hipótesis:

El primero de ellos fue el de la TALIDOMIDA, introducida en la década de los cincuenta del pasado siglo por su acción sedante, hipnótica no barbitúrica y antiemética, fue proscrita durante años por la catástrofe teratógena que provocó. Se utilizó para tratar la ansiedad, el insomnio  y  las náuseas y vómitos en mujeres embarazadas. 
En 1960 Widukind Lenz y Claus Knapp especialistas de la Clínica Universitaria de Pediatría de Hamburgo comprobaron que producía malformaciones en las extremidades de los recién nacidos. Miles de bebés nacieron en todo el mundo con malformaciones congénitas debido a la exposición de la madre a este medicamento durante el embarazo. Se dejó de utilizar en 1963 y España fue uno de los últimos países en prohibirlo.
Frances Oldham Kelsey, farmacóloga, doctora canadiense y supervisora de la FDA, (Food and Drug Administration); entre los años 1960 y 1961 se negó a autorizar la venta del fármaco en los Estados Unidos, ya que dudaba de su seguridad.

El segundo fue el DIETILESTILBESTROL (DES), estrógeno sintético que se prescribía a mujeres embarazadas entre los años 1940 y 1971 para prevenir abortos espontáneos, partos prematuros y otras complicaciones relacionadas con el embarazo.
Entre 1966 y 1969 Arthur Herbst de la Universidad de Chicago y Peter Greenwald del National Cancer Institute, detectaron varios casos de jóvenes de entre 15 y 27 años con un tipo de cáncer vaginal poco frecuente (suele afectar a mujeres de edad avanzada) llamado adenocarcinoma de células claras (CCA), cuyas madres habían tomado Dietilestilbestrol durante su embarazo.
El medicamento fue prohibido por la FDA (Food and Drug Administration) en 1971. En Europa se continuó recetando a las mujeres embarazadas hasta 1978.

Procesos que se realizan en el estroma

Los procesos que tienen lugar en el ESTROMA del cloroplasto consisten esencialmente en la  FIJACIÓN DEL CO₂ atmosférico para formar compuestos orgánicos.

Antiguamente a esta fase se le llamaba “FASE OSCURA” pero hoy se sabe  que (PARA LA ACTIVACIÓN DE VARIOS ENZIMAS DEL CICLO DE CALVIN ES NECESARIA LA LUZ***) por lo que sin luz no se puede realizar.

El proceso mediante el cual las plantas fijan el CO₂ atmosférico y sintetizan sustancias orgánicas fue descifrado por Melvin Calvin en 1945.

En 1779 Ingen- Housz  fue el primero en afirmar que las plantas toman el CO₂ de la atmósfera.
Calvin suministrando al alga Chlorella  CO₂  marcado con carbono 14 y sometiéndola a pequeños intervalos de luz observó que el aceptor del CO₂ era la ribulosa 1,5, difosfato






En el CICLO DE CALVIN (que ya vimos en la entrada del 14 de marzo de 2014) consiste en una serie de reacciones sucesivas de entre las que destacamos tres reacciones esenciales:
La primera es la CARBOXILACIÓN o unión del CO2 procedente de la atmósfera a la ribulosa 1,5 difosfato. La unión se realiza gracias a la acción de un enzima la ribulosa difosfato carboxilasa (RUBISCO) descubierta en los tilacoides por Mühlethaler en 1966, enzima de gran tamaño y muy lento trabajando cuya actividad aumenta con la luz (Por ello se encuentra en grandes cantidades en el interior del cloroplasto, es el enzima mas abundante en la naturaleza).

La segunda es la REDUCCIÓN en la que se utiliza el poder reductor procedente de la primera fase de la fotosíntesis y se realiza gracias al enzima deshidrogenasa (que se activa por la luz).

La tercera reacción es la RECUPERACIÓN en la que se producen nuevas moléculas de ribulosa 1.5 difosfato. El enzima sedoheptulosa difosfatasa que interviene en esta reacción también necesita ser activada por la luz.


El producto de esta serie de reacciones es la GLUCOSA, que se utilizará posteriormente en la síntesis de otros compuestos orgánicos como polisacáridos, proteínas o ácidos nucleicos y podrá ser aprovechada por el vegetal o por los animales que se alimenten de ese vegetal.

MITCHELL y la teoría quimiosmótica.

Peter Dennis Mitchell (1920-1992) Bioquímico inglés, realizó sus estudios de Ciencias Naturales en la Universidad de Cambridge y en 1951 se doctoró en Bioquímica, trabajando mas de 10 años en este departamento y luego pasó a dirigir el Departamento de Biología de la Facultad de Zoología de la Universidad de Edimburgo.
Preocupado por el problema del trasiego de energía en los seres vivos se dedicó al estudio del ATP, viendo que al desdoblarse la molécula en adenosindifosfato y fosfórico se desprendía la energía almacenada en el enlace.
Mitchell es conocido por haber propuesto su Teoría Quimiosmótica, según la cual el gradiente de concentración electroquímico de protones generado a través de la membrana provoca la activación del enzima ATP-sintetasa para la formar ATP. El proceso tiene lugar en los cloroplastos, las mitocondrias y en algunos tipos de bacterias.
En el año 1978 recibió el Premio Nobel de Química por sus investigaciones.

La fotolisis del agua o reacción de Hill

La FOTOLISIS DEL AGUA (destrucción del agua por la luz) es un proceso que tiene lugar durante la FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA en los TILACOIDES.

Van Niel y Hill marcaron con  O¹⁸  el agua  y comprobaron que el oxígeno que se desprendía era oxigeno marcado.

CO2 + 2H2O* + LUZ  →  C(H2O) + O*2 + H2O

Cuando lo que marcaban con  O¹⁸  era el oxigeno del CO2 , aparecían marcados la glucosa y el agua.

CO*2 + 2H2O + LUZ  →  C(H2O*) + O2 + H2O*

Dedujeron por ello que TODO EL OXÍGENO QUE SE DESPRENDE EN LA FOTOSÍNTESIS procede del agua que la planta toma por la raíz.


La FOTOLISIS DEL AGUA o REACCIÓN DE HILL fue propuesta por Van Niel y Hill en 1939.
Como ya se indicó el pigmento diana oxidado es un oxidante muy fuerte y provoca la FOTOLISIS DEL AGUA  reduciéndose. 

              H₂O  →   ½ O₂  +   2H⁺    +2e-

Al descomponerse el agua por la luz

El oxígeno se desprenderá a la atmósfera 

Los electrones del agua rellenaran el hueco de los electrones que perdió la clorofila

Los protones desprendidos, junto a los bombeados por el complejo b₆-f  hacen que el interior del tilacoide se vuelva muy ácido y el gradiente electroquímico creado genera un flujo de protones a través de la ATP SINTETASA  que produce la energía necesaria para formar ATP (según la TEORÍA QUIMIOSMÓTICA de Mitchell ).

Procesos que ocurren en los tilacoides. La fotofosforilación CÍCLICA

La FOTOFOSFORILACIÓN CÍCLICA fue descrita por ARNON en 1970 y en ella solo interviene el PS I (P700)

Los electrones de los pigmentos del complejo de antena, al recibir E. lumínica (fotones) saltan a un orbital de energía superior, al volver a su lugar, ceden la energía a la clorofila Ao y ésta a los pigmentos diana P700 que pierden e- oxidándose, estos e- pasan luego a la Ferredoxina y de esta al complejo de citocromos b₆-f (Que bombea protones al interior) y envía los e- a la Plastocianina. De ésta los e- vuelven de nuevo a ocupar el hueco de los que saltaron del P700 (reduciéndolo).

Los protones del interior activan a la ATP sintetasa para formar ATP

Que en esquema se puede también representar así:

F. NO CÍCLICA Y F. CÍCLICA CONSTITUYEN EL PROCESO DE FOTOFOSFORILACIÓN FOTOSINTÉTICA

ESTOS DOS PROCESOS FUNCIONAN ACOPLADOS. NORMALMENTE ACTÚA LA F. NO CÍCLICA, PERO CUANDO HAY EXCESO DE PODER REDUCTOR, LA FERREDOXINA EN VEZ DE CANALIZAR LOS ELECTRONES HACIA LA FORMACIÓN DE NADPH (F. NO CÍCLICA), LOS MANDA HACIA EL COMPLEJO B₆-F (F. CÍCLICA)

Procesos que ocurren en los tilacoides. La fotofosforilación NO CÍCLICA

En los tilacoides de los plastos tiene lugar la primera fase de la fotosíntesis:
la FOTOFOSFORILACIÓN (llamada antiguamente fase luminosa).

La FOTOFOSFORILACIÓN se divide en FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA, que veremos a continuación, y fotofosforilación cíclica, que veremos más adelante.

La FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA fue descrita por ARNON en 1969 y en ella participan ambos fotosistemas

En el PS II los electrones libres de los pigmentos del complejo de antena, al recibir

Energía luminosa (fotones), pasan a un nivel energético superior. Al volver a su situación inicial, ceden la energía absorbida a otras moléculas próximas y finalmente al pigmento diana que se oxidará (*) cediendo  un electrón al aceptor primario la Feofitina (que se reduce).

El electrón pasará luego de la Feofitina a la Plastoquinona, de esta al complejo de citocromos b_6- f (Que bombea protones hacia el interior del tilacoide) y finalmente a la Plastocianina.

En el PS I la absorción de otro fotón de luz por los pigmentos del complejo de antena (que se oxidan) transfiere un electrón (muy energético) a la clorofila aceptora Ao.

El hueco electrónico del pigmento es cubierto por el electrón cedido por la Plastocianina (con lo que vuelve a su estado reducido). El electrón pasa posteriormente a la Ferredoxina y de ésta al NADP⁺ formándose Poder reductor NADPH + H⁺

(*)El pigmento diana oxidado es un oxidante muy fuerte y provoca la FOTOLISIS DEL AGUA  (rotura de la molécula de agua por la luz) reduciéndose (El hueco de los electrones que había perdido es rellenado por los del agua, que pasan por el centro de Manganeso  y por la sustancia Z (Tirosina))

              H₂O   →      ½ O₂    +    2H⁺                

El Oxígeno se desprenderá a la atmósfera

Los protones junto a los bombeados por el complejo b₆-f  hacen que el interior del tilacoide se vuelva muy ácido, generándose un GRADIENTE ELECTROQUÍMICO.

Según la TEORÍA QUIMIOSMÓTICA de MITCHELL el gradiente electroquímico creado genera un flujo de protones a través de la ATP SINTETASA (localizada en los tilacoides por PARK y PON en 1963) que produce la energía necesaria para formar ATP (a partir de ADP + P) .

La FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA del gráfico anterior se puede representar también  con un esquema como sigue:

ARNON. La fotofosforilación ciclica y no ciclica.

Daniel Arnon (1910-1994) Bioquímico y fisiólogo vegetal estadounidense de origen polaco, que realizó sus estudios en la Universidad de Berkeley en California, en la que se doctoró en 1936 y luego fue profesor de fisiología celular.
Descubrió que el vanadio y el molibdeno son absorbidos  en pequeñas cantidades por las plantas y resultan esenciales en su metabolismo y participó junto a Emerson en experimentos para comprobar la cantidad mínima de luz necesaria para producir una molécula de O2 en la fotosíntesis, pero Arnon es conocido principalmente por haber propuesto en 1969 el proceso de la fotofosforilación no cíclica y al año siguiente el de la fotofosforilación cíclica, que conjuntados constituyen la fosforilación fotosintética en los vegetales.

Procesos que ocurren en los tilacoides: FOTOSISTEMAS

Los grana de los cloroplastos están formados por membranas denominadas TILACOIDES.

En los TILACOIDES tiene lugar la primera fase de la FOTOSÍNTESIS: 

la FOTOFOSFORILACIÓN (ver entrada del día 16)

En 1957 Emerson vio que había dos tipos de asociación de pigmentos en los tilacoides: 

el FOTOSISTEMA I (PS I) y el FOTOSISTEMA II (PS II)

PS II denominado también (P680)          PS I  denominado también (P700)

*Absorbe luz "amarilla"     < 680 nm                      * Absorbe luz roja      > 680 nm

*Responsable de la Fotofosforilación                 *Responsable de la Fotofosforilación

  CICLICA                                                               NO CICLICA

*Contiene más clorofila B que A                            *Es casi todo clorofila A

*Se producen ATP, O₂ y NADPH + H⁺                  *Se produce ATP

En 1968 Briantains comprobó que el PS II era más SUPERFICIAL y el PS I más PROFUNDO en el tilacoide.

En sucesivas entradas vamos a ver como LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS DE LOS TILACOIDES TOMAN ENERGÍA LUMINOSA Y LA TRANSFORMAN EN ENERGÍA QUÍMICA (ATP), FORMÁNDOSE TAMBIEN PODER REDUCTOR (NADPH + H⁺) Y O₂ QUE SE LIBERARÁ HACIA LA ATMÓSFERA.

(el ATP y el NADPH + H⁺ se emplearán con posterioridad en la segunda fase para fijar CO₂).