Relación entre la química y la biología

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¿Cómo se relaciona la química con la biología?

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Relación entre la química y la biología

  1. 1. Universidad de la Sierra Juárez Curso Propedéutico de Licenciatura en Biología Química ¿CÓMO SE RELACIONA LA QUÍMICA CON LA BIOLOGÍA?
  2. 2. RELACIÓN ENTRE LA QUÍMICA Y LA BIOLOGÍA EN EL ÁMBITO MEDICINAL Y DE SALUD
  3. 3. Bioquímica de las células madre Las células madre (las “pelotitas” de colores de la izquierda del gráfico) se caracterizan por tener muchos metabolitos con estructuras químicamente insaturadas. Mediante procesos oxidativos, estas estructuras insaturadas se transforman en otros metabolitos que promueven o facilitan el proceso de diferenciación hacia células adultas maduras (derecha del gráfico).   El estudio de esto demuestra desde una óptica bioquímica que ciertos metabolitos endógenos presentes en nuestros tejidos pueden facilitar y promover la diferenciación de las células madre.
  4. 4.    En un futuro próximo la medicina física junto con terapias biológicas podría tener nuevas áreas a su alcance con posibilidades sorprendentes. Una de ellas es guiar por métodos físicos a partículas nanométricas que contienen fármacos o células madre hasta el lugar de una lesión y una vez allí hacer, también por métodos físicos (como por ejemplo los ultrasonidos) que esas partículas los liberen. En el 2009, un equipo de científicos de la Universidad Keele, en Inglaterra, estaba probando en ratones una inyección de células madre que, una vez dentro del cuerpo, pueden ser manipuladas por imanes, que las dirigen hacia las zonas dañadas para que desarrollen nuevos huesos y cartílagos. Según explica Alicia El Haj, quien trabajó de manera conjunta con John Dobson, ambos profesores de la misma universidad de Keele, la aplicación nanotecnológica patentada por Magnecell podría ingresar en una fase de prueba en seres humanos dentro de cinco años, y unos pocos más en llegar a la clínica habitual.
  5. 5.  Este año, el equipo del Scripps Research Institute halló unos 60 metabolitos relacionados con la transformación de las células madre en células maduras. También encontró un patrón químico inesperado que permite afirmar que las células madre tienen metabolitos “químicamente flexibles”.  Llegar a entender cómo maduran las células madre permitirá a científicos y médicos manipular el proceso según las necesidades de los pacientes y quizás remediar dolencias hasta ahora intratables como la enfermedad de Parkinson o las lesiones de la médula
  6. 6. Componentes químicos y su relación con las actividades biológicas de algunos extractos vegetales  Los aceites esenciales y los extractos vegetales son mezclas complejas de metabolitos secundarios, aislados de las plantas por diversos métodos como la destilación por arrastre de vapor, por expresión de los frutos o por medio de soxhtlet. • Los principales componentes químicos de estas mezclas son: mono y sesquiterpenos, incluyendo carbohidratos, alcoholes, éter, aldehídos y cetonas, los cuales son responsables de las fragancias y de las propiedades biológicas de las plantas aromáticas y medicinales. Los aceites esenciales y extractos vegetales cubren un amplio espectro de efectos farmacológicos mostrando diversas propiedades como antiinflamatorios, antioxidantes y anticancerígenos. Otras actividades biológicas se reportan como biocidas en contra de una amplia gama de microorganismos como bacterias, hongos, virus, protozoarios, insectos y plantas.
  7. 7.  Las compañías farmacéuticas están buscando drogas alternativas de otras fuentes incluyendo las plantas y los animales. Las plantas medicinales son consideradas como una fuente potencial de nuevas drogas quimioterapéuticas debido a su contenido de fitoquímicos y a su poco o nulo efecto tóxico.  La acción antimicrobiana de los componentes de los extractos vegetales y de los aceites esenciales se debe al carácter lipofílico de su esqueleto de hidrocarbonos y principalmente al carácter hidrofílico de sus grupos funcionales.  El perejil (Petroselinum sativum), por ejemplo, reporta una habilidad para inducir la actividad de enzimas detoxificantes por medio de sus productos anticancerígenos lo cual favorece su actividad en la inhibición de la tumorogénesis. Su componente químico principal es la miristicina que puede ser considerada como un agente
  8. 8.  El Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada (CIBA), Unidad Tlaxcala, lleva a cabo una evaluación de la actividad antitumoral de extractos vegetales, realizando como un primer paso la evaluación in vitro, y han identificado un par de plantas que inducen apoptosis, es decir, la muerte de células cancerígenas.  En esta dependencia del Instituto Politécnico Nacional (IPN) han evaluado ocho tipos de vegetales que hay en México y países de Sudamérica, y los extractos de estas plantas han sido probados sobre líneas celulares de  cáncer de mama, cervicouterino y de hígado. Después de haber realizado análisis fitoquímicos y encontrado un principio activo se podrá definir su potencial como antitumoral, además van a realizar un modelo in vitro para evaluar el extracto.  Este trabajo de evaluación de la actividad antitumoral de extractos vegetales se realiza en colaboración con el Centro de Investigaciones Biomédicas de Oriente (CIBIOR) del IMSS en Metepec, Puebla.
  9. 9. Información Etnobotánica de Aloë barbadensis  La «sábila» se utiliza para combatir la diarrea, la disentería roja y blanca; así como para aquella que presenta moco. Se emplea la penca (hoja) en infusión, la cual se toma en té, tres veces al día. Contra las amibas se utiliza toda la planta, se licúa un pedazo de penca en 250ml de agua y se toma en ayunas por siete días.
  10. 10. Información farmacológica de Aloë barbadensis
  11. 11.   En México, las plantas medicinales constituyen uno de los principales recursos terapéuticos tanto en el medio rural como el suburbano, donde los servicios de atención médica son escasos, acentuándose en las poblaciones más alejadas de las cabeceras municipales y de los centros urbanos. En el país, los terapeutas tradicionales (especialistas de la medicina tradicional) representan la única alternativa médica para más de 40 millones de mexicanos que no tienen acceso a los diferentes centros de salud.
  12. 12. Sin embargo, es necesario aplicar el método científico de manera interdisciplinaria para el estudio de las plantas que actualmente están siendo utilizadas como medicinales, es decir, que se aborden aspectos fitoquímicos, farmacológicos, toxicológicos, entre otros.   El propósito de esto, además de identificar las propiedades curativas, es demostrar que la efectividad de los extractos obtenidos, tienen asidero científico, así como estudiar mecanismos de acción sobre diferentes blancos, se buscan los principios activos y se evalúa el nivel de toxicidad, pues éste puede marcar el límite entre los efectos perjudiciales y los benéficos para el hombre. Nada más alejado de la realidad que aquello de que "si es natural es bueno". investigaciones como • Se considera que esta llevarán al descubrimiento de nuevas medicinas para la población y para la humanidad, convirtiéndose en inmensas fuentes de riqueza. Por otra parte, tendrán un impacto en el conocimiento de nuestra diversidad biológica, de los modos de uso sostenible y la conservación de los bosques tropicales, así como también permitirá la conservación del conocimiento ancestral que los pobladores indígenas y locales aún poseen de sus ecosistemas.
  13. 13. BIBLIOGRAFÍA        Dobson, J (2008) Remote control of cellular behavior with magnetic nanoparticles. Nature Nanotechnology 3: 139-143. Kalemba, D. and A. Kunicka (2003). Antibacterial and antifungal properties of essential oils. Curr Med Chem 10: 813-29. Beg, A. y. I. A. (2000). Effect of Plumbago zelanica extract and certain curing agents on multidrug resistant bacteria of clinical drugs. Word Journal of Microbiology & Biotechnology 16: 841-864. Zheng, G.-g., Patrick M. Kenney, y Luke K.T. Lam (1992). Miristicin: a potential cancer chemopreventive agent from parsley leaf oil. J Agriculture Food Chemistry 40: 107-110. Oscar Yanes, Julie Clark, Diana M Wong, Gary J Patti, Antonio Sánchez-Ruiz, H Paul Benton, Sunia ATrauger, Caroline Desponts, Sheng Ding, y Gary Siuzdak (2012). Metabolic oxidation regulates embryonic stem cell differentiation, Nature Chemichal Biology. Aguilar, C.A., Martínez, A.M.A. 1993. Los herbarios medicinales en México. En: Secretaría de Salud (ed.). La investigación científica de la herbolaria medicinal mexicana. México. p. 89-102. Tapia, P.M.E. 1999. Plantas medicinales utilizadas para el tratamiento de padecimientos gastrointestinales infecciosos. Tesis de Licenciatura. Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Cuernavaca, Morelos.

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