Efectos de la cafeína en el cerebro

Ya hemos hablado anteriormente de la cafeína y de algunos efectos que tiene esta en nuestro organismo, la explicación habitual es que "la cafeína disminuye el sueño por el bloqueo del receptor de adenosina",  pero ¿qué significa esto? todo el tiempo que estamos despiertos las neuronas estan produciendo esta sustancia, que actúa en diversos procesos bioquímicos y tiene también "efectos sedantes e inhibitorios sobre la actividad neuronal". Nuestro sistema nervioso está monitorizando constantemente los niveles de adenosina mediante diversos receptores y cuando alcanzan un cierto punto, lo normal es que comencemos a sentir sueño o ganas de descansar.

No sólo pasa al cerebro, sino que se reparte por el cuerpo y "coordina diversos tejidos para acompañar al cerebro en ese estado". Su efecto puede compararse a una lenta caída de hojas, una a una las moléculas se van acoplando a los receptores y activándolos.

Ahora introduzcamos la cafeína. La sustancia se encuentra de forma natural en muchos productos y anda por nuestro organismo, pero cuando nos tomamos una taza de café, comienza a actuar como un auténtico suplantador de la adenosina. Debido a la similitud de las moléculas, éstas llegan hasta los receptores del sistema nervioso y consiguen engañarlos.

En realidad, lo que hace la cafeína es acoplarse a esos receptores, gracias a que es estructuralmente muy parecida a la adenosina, pero no los activa, sino que sólo los bloquea. Con esos receptores bloqueados, otros estimulantes naturales del cerebro, como la dopamina y el glutamato, pueden hacer su trabajo de manera más libre y provocan ese efecto temporal de restauración del nivel de alerta que atribuimos a las sustancias como el café y el té.

Estructura molecular cafeína (izquierda) y la adenosina (derecha).

Todo esto a grandes rasgos y simplificando bastante, porque las decenas de interacciones de la cafeína con otras sustancias del cerebro aún no están del todo claras, y la sustancia tiene un efecto muy diferente en unos individuos y en otros según la edad, el peso o la genética.

Como resumen se podría decir que lo que hace la cafeína es retirar del cerebro la señal de "estoy cansado" y le obliga a trabajar de una manera distinta y más "despierta". Aunque el efecto solo dura unas horas y nunca cuando el cansancio es extremo.

¿El Huevo o la Gallina?

Científicos de la Universidad de Warwick y la Universidad de Sheffield (Inglaterra) han llegado a la conclusión de que la gallina existió antes que el huevo debido a que una proteína hallada en los ovarios de las gallinas, la ovocledidina-17 (OC-17), cumple una función clave en la formación de la cáscara del huevo.

El hallazgo, aseguran, es una evidencia suficiente para determinar no sólo que la gallina fue antes que el huevo, sino también que la primera gallina posiblemente no nació de un huevo de su misma especie.

"Nuestro estudio nos hace detenernos por un momento y pensar si el huevo del que salió la primera gallina fue realmente un huevo de gallina", apunta Mark Rodger, de la Universidad de Warwick. En este sentido, los investigadores sugieren que tuvo que haber un embrión que se transformó en la primera gallina, aunque señalan que el huevo que pusieron sus progenitores "no tendría el aspecto de un huevo de gallina tal y como lo conocemos hoy día".

No obstante, Rodger ha reconocido que el dilema sobre qué fue primero, el huevo o la gallina, "nunca tendrá una respuesta definitiva en el sentido de que no se puede verificar de acuerdo a métodos científicos".

El descubrimiento del rol que juega la proteína OC-17 en la formación de la cáscara de huevo permitirá además avances en el campo de la medicina a la hora de crear huesos sintéticos e implantes más parecidos a los reales.

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Curiosidades de los elementos: Boro

En la imagen vemos el borax, mineral de donde se obtiene el boro.

Descubridor: Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850) y Louis- Jacques Thenard (1777-1857) [Franceses] y de forma independiente Humphry Davy (1778-1829) [Inglés]

Año: 1808

Etimología: del árabe bawraq (borax = tetraborato sódico [Na2B4O7.10H2O])

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  El ácido bórico [H3BO3] se utiliza como antiséptico.

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  El boráx (ver arriba) es conocido desde la antigüedad. Se utilizaba como fundente en metalurgia y también como antiséptico y detergente. Actualmente uno de los usos del borax es la fabricación del vidrio conocido como Pirex.

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  Algunos boruros (combinaciones del boro con metales) se encuentran entre las sustancias más duras y resistentes al calor conocidas. El boruro de aluminio [AlB12] se usa con frecuencia como sustituto del dimante por su dureza.

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  El nitruro de boro [BN] puede presentarse como el carbono en dos formas. Una de ellas parecida al grafito, es un sólido untuoso al tacto. La otra, con una estructura similar a la del diamante, es tan dura que puede llegar a rayarlo.

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  Con el hidrógeno forma tipo de compuestos denominados boranos. El más sencillo es conocido con el nombre de diborano [B2H6]. Su estructura y comportamiento químico se encuentran entre los más peculiares de la química inorgánica.

Cemento Ecológico

El ecologismo puede aplicarse a todos los ámbitos, desde la alimentación hasta los pavimentos ecológicos pasando por los coches eléctricos y las energías renovables. Por eso no es extraño que hayan desarrollado un nuevo cemento respetuoso con el medio ambiente que consigue reducir totalmente las emisiones directas de CO2 a la atmósfera.

Gracias a los nuevos sistemas de arquitectura y el uso de materiales reciclados, la construcción se vuelve más ecológica. Aunque parezca mentira, el 5% del total de emisiones de CO2 de todo el planeta provienen de la industria del cemento. Teniendo en cuenta la importancia de esta industrial, los científicos estudiaron la manera de reducir la contaminacíon derivada de esta actividad, pues sólo en 2010 se estima que se produzcan cerca de 800 millones de toneladas de residuos sólidos por parte de las centrales térmicas, de las cuales el 50 por ciento irá a parar a los vertederos.

Para conseguir este cemento ecológico han realizado un importante cambio en la forma de elaboración. El grupo de nanomateriales en construcción de Tecnalia ha sustituido la piedra caliza como materia prima por estos residuos sólidos de centrales térmicas. Este cemento, si se extendiese en el sector de la construcción podría contribuir de manera notable a paliar los efectos nocivos para el medio ambiente derivados de su actividad.

Innovación para proteger el medio ambiente

En muchas ocasiones, la etiqueta "ecológico" se utiliza muy a la ligera, sin embargo, en este caso parece justificado su uso. La nueva técnica ha conseguido por un lado reciclar los residuos, lo que a la larga, al reducir el consumo de recursos materiales ayuda a preservarlos, además evita la emisión directa de Gases de Efecto Invernadero (GEI) a través de la eliminación de la calcinación de la materia prima. Además, consigue aproximadamente un ahorro energético del 50 % la demanda en el proceso de síntesis del cemento.

La manera de producir cemento hasta ahora se basaba en la calcinación de la piedra caliza, lo que hace que este recurso se sobreexplote poniendo en peligro diversos ecosistemas a lo largo y ancho del planeta, además de la emisión de CO2 a la atmósfera. Este proceso de síntesis del cemento implica un elevado consumo de energía, lo que, según la fuente energética utilizada, supone un incremento adicional de las emisiones contaminantes. Utilizando el cemento ecológico y construyendo, siempre que sea posible con la llamada madera ecológica, el bambú, estaremos en sintonía con el medio ambiente.

Cristales Líquidos

La linterna proporciona suficiente energía radiante para aumentar ligeramente la temperatura del material cristal líquido. Los cristales líquidos, al cambiar su temperatura, experimentan un cambio de color. Este efecto puede utilizarse para fabricar termómetros de cristal líquido.

El acrónimo LCD necesita poca introducción. La mayoría de la gente conoce las pantallas de cristales líquidos y que éstas se encuentran en muchos lugares, como calculadoras, relojes de pulsera, relojes de pared, termómetros, y mucho más. Aunqeú algunas veces la palabra "cristal líquido" suena a contradicción, ya que los líquidos son un estado de la materia y los cristales es algo asociado a otro estado de la materia, los sólidos. Los cristales líquidos, descubiertos como curiosidad de laboratorio hace aproximadamente 100 años, son formas de la materia intermedias entre el estado sólido y el líquido. Los cristales líquidos tienen las propiedades de fluidez de los líquidos tienen las propiedades ópticas de los sólidos.

Se observan cristales líquidos con más frecuencia en compuestos orgánicos que obtienen moléculas cilíndricas (forma de barra) con masas de 200 a 500 u y longitudes de cuatro a ocho veces sus diámetros. Esto representa potencialmente el 0,5 por ciento, aproximadamente, de todos los compuestos orgánicos.

En la forma nemática (que significa forma de hilos) del estado cristalino líquido, las moléculas cilíndricas están ordenadas de forma paralela. Son libres de moverse en todas las direcciones pero pueden rotar sólamente sobre sus ejes más largos. (Imagine las formas en que se puede mover un lápiz determinado en una caja de lápices que no están muy apretados). En la forma esméctica (que significa grasienta), las moléculas cilíndricas se ordenan en capas con los ejes más largos de las moléculas perpendiculares a los planos de las capas. Los movimientos moleculares posibles en esta forma son la translación dentro de una capa pero no entre capas, y la rotación sobre el eje más largo. La forma colestérica está relacionada con la forma esméctica, pero la orientación en cada capa es diferente de la capa de arriba y la de abajo. Estas tres formas de cristales líquidos están representadas en las siguientes figuras.

En una estructura colestérica cada orientación particular se repite en una serie de varias capas. La distancia entre los planos con moléculas en la misma orientación es una característica distintiva de un cristal líquido colestérico. Algunas propiedades de la luz reflejada por un cristal líquido dependen de esta distancia característica. Por ejemplo, como esta distancia es muy sensible a la temperatura, la luz reflejada cambia el color al cambiar la temperatura. Este fenómeno es la base de los dispositivos de crital líquido sensibles a la temperatura que pueden detectar cambios de temperatura tan pequeños como 0,01 °C.

La orientación de las moléculas en una película fina de cristal líquido nemático se altera fácilmente por la presión y por un campo elétrico. La modificación de la orientación afecta a las propiedades ópticas de la pelicula, como hacer que la película se vuelva opaca. Suponga que los electrodos se ordenan según ciertas formas (por ejemplo en forma de números). Cuando un campo eléctrico actúa a través de estos electrodos sobre una película delgada de cristal líquido, las formas de los electrodos se hacen visibles. Este principio se utiliza en los dispositivos de pantallas de cristal líquido.

Los cristales líquidos aparecen ampliamente en la materia viva. Las membranas de las células y algunos tejidos tienen estructuras que pueden describirse como cristales líquidos. La obstrucción de las arterias es debida al depósito de compuestos de cristales líquidos de colesterol. Las propiedades de los cristales líquidos tambien han sido identificadas en varios polímeros sintéticos, como la fibra Kevlar de la compañía Du Pont.

Química General - Petrucci

Enlaces disulfuro y el cabello

El cabello consiste en polímeros de aminoácidos (proteínas) unidos transversalmente por unidades disulfuro. Alrededor de 1930, investigadores del Rockfeller Institute demostraron que estos enlaces podían romperse con sulfuros o moléculas dotadas de grupos -SH en solución ligeramente básica. Este descubrimiento resultó ser la clave para los modernos métodos de alterar de forma "permanente" la forma del cabello, de rizado a lacio o viceversa.

En el proceso, una solución del ión tioglicolato, HSCH2CO2 (-), se vierte sobre el cabello, lo que reduce los "puentes" -S-S- a grupos -SH.

Con la ayuda de rizadores o alisadores, las cadenas proteínicas pueden desplazarse entonces mecánicamente respecto a sus vecinas. La aplicación de una solución de peróxido de hidrógeno vuelve a oxidar los grupos -SH para formar nuevos puentes -S-S-, que mantienen al cabello en su nueva configuración:

2 -S-H(cabello) + H2O2(ac) --> -S-S- (cabello) + 2 H2O(l)

Química Inorgánica Descriptiva

Protección genética contra la adicción al tabaco

La nicotina es el ingrediente que juega el papel más importante en la dependencia del tabaco. En el cuerpo, la nicotina es metabolizada por una enzima hepática conocida como CYP2A6. Esta enzima es genéticamente variable; hay dos variantes inútiles del enzima, resultado de dos alelos o variantes del gen que codifica el enzima. Las formas inútiles son muy comunes, sobre el 15 % de la población posee como mínimo una copia de la variante inefectiva del enzima. Una pequeña parte de la población hereda dos copias, una de cada pariente.Las versiones nulas del enzima parecen mucho menos frecuentes entre los fumadores dependientes que entre la población que fuma ocasionalmente. Los fumadores dependientes ajustan su frecuencia de cigarrillos para mantener la concentración de nicotina en sangre y en cerebro constante. Por tanto, una persona que metabolice (destruya) la nicotina a un ritmo constante tiende a fumar al mismo ritmo para mantener los niveles de nicotina. Pero alguien con una forma inútil del enzima degrada la nicotina más despacio, por lo que no necesita fumar tanto.Además, los individuos con formas inefectivas del enzima deben sufrir los efectos desagradables de la nicotina de una forma más marcada que los demás, pues los niveles sanguíneos son mayores. Sufren, por tanto, un menor riesgo de adicción.Se calcula que los fumadores poseedores de copias inefectivas del enzima fuman unos 30 cigarrillos menos (por fin de semana) que los fumadores con copias correctas del enzima.Por otra parte los poseedores de enzimas inútiles pueden disfrutar de otras ventajas, pues la versión funcional del enzima es capaz de activar productos químicos, (como la nitrosamina presente en humo del tabaco) convirtiéndolos en formas cancerígenas. Las formas ineficientes no son capaces de hacer esto y sus poseedores corren menos riesgos.