QUINICA BIOINORGANICA

INTRODUCCION

En los últimos años se advierten avances en el desarrollo de la química bioinorgánica dentro de la sociedad para superar y crear soluciones a problemas de hoy que al no darnos cuenta de su aporte.
Solemos no aprovechar los beneficios que este nos brinda en esta página obtendrás información sobre ello.


Para la realización de este trabajo monográfico recurrí a diversas páginas de internet que
Me brindaron información y orientación para seguir una práctica de lo aprendido.
Además una experimentación es lo mejor se sometió a un carnero a un frio intenso
Dentro de ese lapso no se le administro la suficiente cantidad de vegetales por lo que se
Observa después de ese tiempo que la oveja llamada “cami” había enflaquecido de una manera muy abismal ya que solo había comido pasto seco.


Lo que quiero demostrar es que la importancia de el hierro es fundamental para el
Desarrollo físico y que debemos de aprovecharlo al máximo para no sufrir un retraso en
Nuestra sociedad porque nosotros esperamos que algún país industrializado lo descubra
y nos ofrezca luego un producto”nuestro” pero a la vez industrializado.















MARCO TEORICO

Para una definición de la bioinorgánica vamos a citar al Paul Ehrlich el cual trató de encontrar un producto químico sintético, que una vez ligado a ciertos parásitos, los aniquilara, intentando buscar una cura para la malaria y la sífilis. Como apoyo de su teoría contaba con el hecho de que el Rojo Tripán era muy efectivo contra los tripanosomas, agentes patógenos causantes de la tripanosomiasis, en los ratones. También observó que otros agentes generaban un mecanismo de resistencia contra la droga, de esa forma el intentaba aplicar a la bioinorgánica a la medicina.

Además la pediatra Juliana Rojas nos da a conocer su investigación sobre la importancia de el hierro en los bebes que necesitan vitalmente de este elemento.
Por ello y mucho mas vamos a resaltar la importancia de la bioinorgánica dentro de nuestras vidas ya sea por la medicina, alimentación u otros también este elemento hierro nos va a brindar una mejora al aprovecharla.







METODOLOGIA

Para llevar a la práctica el trabajo se siguieron los pasos propuestos por Ander-Egg (1994),
que son los siguientes:

a) Formular el marco referencial,

b) Trabajar de acuerdo a un esquema de investigación/acción,

c) Programar las actividades a realizar,

d) Valorar el trabajo realizado.


Además del método científico

1.-Observar el enflaquecimiento de la oveja.

2.-Preguntarnos ¿por qué?

3.-Investigar acerca de el hecho

4.-Plantearnos hipótesis.

5.-Experimentar

6.-Sacar con conclusiones





DISCUSIONES

Quiero proponer que en los casos los autores en su mayoría expertos en la medicina o en nutrición tratan de mencionar a su manera la mejor aplicación de la bioinorgánica en sus diferentes ramas ya sea en la medicina o en la nutrición.

A continuación dos ideas que refuerzan sus puntos de vista:

Para la medicina :Paul Ehrlich utilizó organoarsénicos para el tratamiento de la sífilis, demostrando así la relevancia de los metales (aunque el Arsénico es un metaloide) en medicina, que alcanzó la total aceptación de la comunidad científica al descubrir Rosenberg la actividad anticancerígena del (cis-PtCl2(NH3)2)

Para la nutrición: Los bebés, por lo general nacen con reservas de hierro que duran aproximadamente 6 meses. Las necesidades de hierro se deben satisfacer con leche materna y suplemento de hierro o con una fórmula para bebé fortificada con hierro. A medida que los bebés pasan a ingerir alimentos sólidos, es posible que no obtengan el suficiente hierro de éstos. Todos los bebés deben tomar leche materna o una fórmula fortificada en hierro







Conclusiones


El cuerpo necesita hierro para fabricar hemoglobina. Si no hay suficiente hierro disponible, la producción de hemoglobina es limitada, lo cual afecta la producción de células rojas de la sangre y el transporte de oxígeno por el cuerpo.
“La deficiencia de hierro es el déficit nutricional más frecuente en los lactantes y niños pequeños.”
Los grupos de población con mayor riesgo de sufrir carencia de hierro son los niños entre 6 y 24 meses de edad, y las mujeres embarazadas, ya que son dos períodos de la vida dónde las necesidades de este mineral son muy grandes.
Así que no podemos limitar la importancia de la bioinorgánica del hierro a solo una rama de esta porque los beneficios que atribuye a la sociedad son variables y nos beneficia mucho en todas sus ramas.





BIBLIOGRAFIA


http://www.youtube.com/watch?v=yVM9NFQsjjY
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Juliana Rojas H.Redactora ABC del Bebé
Nota: La información que se incluye a continuación fue tomada de la Sección Nutrición, Centro Médico, Universidad de Maryland, Estados Unidos. Puede obtenerse en: Enciclopedia (en español) Nutrición Referencia, http://www.umm.edu/esp_ency/index.html

Facultad de Farmacia y Bioquímica de la UBA 17/02/2006

Read more: http://www.lenntech.es/periodica/elementos/fe.htm#ixzz0onM2QyM2

Fuente: H. Picard, Utilización terapéutica de los oligoelementos, Ed. Sirio, 1983.

http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_bioinorg%C3%A1nica



QUIMICA BIOINORGANICA
La Química Bioinorgánica es una rama de la química que estudia el rol biológico de los metales .Incluye el estudio tanto de fenómenos naturales como el comportamiento de las metaloproteínas , así como de metales introducidos artificialmente, incluyendo aquellos que son elementos no esenciales, en medicina y toxicología. Muchos procesos biológicos como la respiración, dependen de moléculas que caen en el campo de estudio de la química inorgánica. Esta disciplina incluye también el estudio de modelos inorgánicos o miméticos imitan el comportamiento de las metaloproteinas.
Como mezcla de la bioquímica y la química inorgánica, la química bioinorgánica es importante en el estudio de la implicación de proteínas transportadoras de metales, unión al sustrato y activación, química de la transferencia de átomos y grupos funcionales, así como las propiedades de los metales en la química biológica.
HISTORIA

Paul Ehrlich utilizó organoarsénicos para el tratamiento de la sífilis, demostrando así la relevancia de los metales (aunque el Arsénico es un metaloide) en medicina, que alcanzó la total aceptación de la comunidad ciéntifica al descubrir Rosenberg la actividad anticancerígena del cisplatino (cis-PtCl2(NH3)2). La primera proteína que fue cristalizada fue la ureasa, de la cual más tarde se comprobó que contenía Níquel en su sitio activo. La Vitamina B12fue cristalográficamente mostrada por Dorothy Crowfoot Hodgkin, consiste en un ión de cobalto en estado de oxidación +3 coordinado a un anillo de corrina. La estructura del DNA propuesta por Watson y Crick, demostró el rol estructural llevado a cabo por polímeros que contienen fosfato.








Metaloproteinas
Metaloproteína es un término genérico para una proteína que contiene un ion metálico como cofactor.[1] Las funciones de las metaloproteínas son muy variadas en las células, actuando como enzimas, proteínas de transporte y almacenamiento, y en la transducción de señales. De hecho, aproximadamente un cuarto a un tercio de todas las proteínas requieren metales para llevar a cabo sus funciones.[2] El metal suele estar coordinado por átomos de nitrógeno, oxígeno o azufre pertenecientes a los aminoácidos de la cadena polipeptídica y/o un ligando macrocíclico incorporado en la proteína. La presencia de los iones metálicos en las metaloenzimas les permite llevar a cabo funciones tales como reacciones redox que no pueden ser fácilmente realizadas por el conjunto limitado de grupos funcionales que se encuentran en los aminoácidos.[3]

Metaloproteínas de almacenamiento y transporte
Transportadores de oxígeno
La hemoglobina es el principal transportador de oxígeno en humanos tiene cuatro subunidades en las que el ion de hierro (II) es coordinado por el ligando plano macrocíclico protoporfirina IX (PIX) y el átomo de nitrógeno del imidazol de un residuo de histidina. El sexto sitio de coordinación contiene una molécula de agua o una molécula de dioxígeno. El sitio activo se encuentra en un bolsillo hidrofóbico; esto es importante, ya que de otro modo el hierro (II) se oxidaría de forma irreversible a hierro (III). La constante de equilibrio para la formación de HbO2 es tal que el oxígeno es tomado o liberado en función de la presión parcial de oxígeno en los pulmones o en los músculos. En la hemoglobina las cuatro subunidades muestran un efecto cooperativo que permite una fácil transferencia de oxígeno de la hemoglobina a la mioglobina.
La hemoritrina es otro transportador de oxígeno que contiene hierro. El oxígeno sitio de unión a oxígeno es un centro de hierro binuclear. Los átomos de hierro están coordinados a la proteína a través de carboxilatos de las cadenas laterales de glutamato, aspartato y cinco residuos de histidina. La incorporación de O2 por la hemoritrina es acompañado por la oxidación de dos electrones del centro reducido binuclear, con la producción de peróxido (OOH-). Los mecanismos de captura y liberación de oxígeno son conocidos en detalle.[4] [5]
Las hemocianinas transportan oxígeno en la sangre de la mayoría de los moluscos y algunos artrópodos como el cangrejo herradura. Le sigue a la hemoglobina en cuanto a abundancia como forma de transporte de oxígeno. En la oxigenación los dos átomos de cobre (I) del sitio activo se oxidan a cobre(II) y las moléculas de dioxígeno se reducen a peróxido, O22-.[6] [7]
Citocromos
Los citocromos poseen un átomo de hierro que en la mayoría de los casos se encuentra coordinado a un grupo hemo. Los citocromos funcionan como vectores de transferencia de electrones oxidando hierro(II) a hierro(III). Las diferencias entre los citocromos radica en las distintas cadenas laterales; por ejemplo el citocromo a tiene un grupo prostético hemo a y un citocromo b tiene un grupo prostético hemo b. Estas diferencias se traducen en diferentes potenciales redox Fe2+/Fe3+ de tal manera que son varios los citocromos que participan en la cadena de transporte de electrones mitocondrial.[8]
Las enzimas del citocromo P450 desempeñan la función de la inserción de un átomo de oxígeno en un enlace C-H, una reacción de oxidación.[9][]
Rubredoxina

Sitio activo de la rubredoxina.
La rubredoxina es un portador de electrones encontrado en bacterias y arqueas que metabolizan azufre. El sitio contiene un ion de hierro que es coordinado por los átomos de azufre de cuatro residuos de cisteína que forman un tetraedro casi regular. Las rubredoxinas realizan procesos de transferencia de un electrón. El estado de oxidación del átomo de hierro cambia entre los estados +2 y +3. En ambos estados de oxidación del metal hay un alto espín lo que ayuda a minimizar los cambios estructurales.
Almacenamiento y transferencia de hierro
El hierro es almacenado como hierro (III) en la ferritina. La naturaleza exacta del sitio de unión no se ha determinado todavía. El hierro parece estar presente como un producto de hidrólisis, como FeO (OH) y es transportado por la transferrina cuyo sitio de unión consiste en dos tirosinas, un ácido aspártico y una histidina.[11]
El cuerpo humano no tiene ningún mecanismo de excreción de hierro, esto puede conducir a problemas de sobrecarga de hierro en pacientes tratados con transfusiones de sangre, como, por ejemplo, con β-talasemia.
Ceruloplasmina
La ceruloplasmina es la principal proteína portadora de cobre en la sangre. Exhibe actividad oxidasa, la cual está asociada con la posible oxidación del Fe2+ (ion ferroso) en Fe3+ (ion férrico), por lo tanto, ayuda en su transporte en el plasma, en asociación con la transferrina, que sólo pueden llevar el hierro en estado férrico.
Metaloenzimas
Las metaloenzimas tienen una característica en común, que el ion metálico se une a la proteína con un sitio coordinación lábil. Como ocurre con todas las enzimas, la forma del sitio activo es crucial; el metal normalmente se encuentra en un bolsillo, cuya forma se adapta el sustrato. Los iones metálicos catalizan reacciones que son difíciles de lograr en la química orgánica.
Anhidrasa carbónica


Sitio activo de la anhidrasa carbónica. Los tres residuos de histidina de coordinación se muestran en rosado, el hidróxido en rojo y blanco, y el zinc en violeta.
CO2 + H2O <-> H2CO3
Esta reacción es muy lenta en ausencia de un catalizador, pero rápida en presencia del ion hidróxido
CO2 + OH- <-> HCO3-
Una reacción similar a esta es casi instantánea con la anhidrasa carbónica. La estructura del sitio activo es bien conocida; se compone de un ión de zinc coordinado por tres átomos de nitrógeno del imidazol a partir de tres unidades de histidina. El cuarto sitio de coordinación está ocupado por una molécula de agua. Esta coordinación de iones de zinc es aproximadamente tetraédrica, la carga positiva de iones polariza la molécula de agua coordinada y ocurre un ataque nucleofílico por el hidróxido cargado negativamente del dióxido de carbono. El ciclo catalítico produce iones de bicarbonato y de hidrógeno[1] ya que el equilibrio favorece la disociación del ácido carbónico a valores de [pH]] fisiológico.[12]
H2CO3 <-> HCO3- + H+
Enzimas dependientes de vitamina B12
La vitamina B12 cataliza la transferencia de metilo (-CH3) entre dos grupos de moléculas, lo que implica la ruptura de enlaces C-C, un proceso que es energéticamente caro en reacciones orgánicas. Los iones de metal disminuye la energía de activación para el proceso de transición mediante la formación de un enlace transitorio Co-CH3.[13] La estructura de esta coenzima la determinó Dorothy Hodgkin, para lo cual recibió un premio Nobel.[14] Constiste de un ion de cobalto(II) coordinado por cuatro átomos de nitrógeno de un anillo de corrina y un quinto átomo de nitrógeno del grupo imidazol. En el estado de reposo hay un enlace σ Co-C con el carbono 5 ' de la adenosina.[15] Este es un compuesto organometálicos que se encuentra en la naturaleza, lo que explica su función en la transmetilación, como la llevada a cabo por la metionina sintasa.
Nitrogenasa
La enzima nitrogenasa es uno de las pocos enzimas que pueden catalizar el proceso de fijación de nitrógeno atmosférico. Posee un átomo de molibdeno en el sitio activo y centros de hierro-azufre grupos que participan en el transporte de los electrones necesarios para reducir el nitrógeno. La reacción puede ser escrita como:
N2 +16 MgATP +8e- → 2NH3 + 16 MgADP +16 Pi + H2
La estructura exacta del sitio activo ha sido difícil de determinar. Parece contener un centro de MoFe7S8 que es capaz de unirse a la molécula de dinitrógeno y, probablemente, permitir que comience el proceso de reducción.[16] Los electrones son transportados por el centro asociado "P", que contiene dos centros cúbicos Fe4S4 por unidos por puentes de azufre.[17]
Superóxido dismutasa [editar]

Estructura de la unidad monomérica de superóxido dismutasa 2 humana.
Artículo principal: Superóxido dismutasa
El ion superóxido, O2- se genera en los sistemas biológicos por la reducción de oxígeno molecular. Tiene un electrón desapareado, por lo que se comporta como un radical libre y es un poderoso agente oxidante. Estas propiedades hacen que el ion superóxido sea muy tóxico y lo utilicen los fagocitos para matar a microorganismos invasores. En caso contrario, el superóxido debe ser destruido antes de que haga daño no deseado a las células. La enzima superóxido dismutasa enzimas realizan esta función de manera muy eficiente.[18]
El estado de oxidación de los átomos de oxígeno es ½. En soluciones a pH neutro, el ion superóxido dismuta a oxígeno molecular y peróxido de hidrógeno:
2 O2− + 2 H+ → O2 + H2O2
La superóxido, abreviada como SOD, aumenta la tasa de reacción hasta casi el límite de difusión.[20] La clave de acción de estas enzimas es el ion metálico con estados de oxidación variable que puede actuar como agente oxidante o como reductor.
Oxidación: M(n+1)+ + O2− → Mn+ + O2
Reducción: Mn+ + O2− + 2H+ → M(n+1)+ + H2O2.
En humanos el metal activo es cobre, como Cu2+ o Cu+, coordinado como tetraedro por residuos de histidina. Esa enzima tiene también iones de zinc. Otras isoenzimas pueden contener hierro, manganeso o níquel. Ni-SOD es particularlmente interesante ya que involucra al níquel(III), un estado de oxidación inusual para este elemento. La geometría del sitio activo con N cicla de un cuadrado plano Ni(II), con tiolato (Cys2 y Cys6) y nitrógeno (His1 y Cys2), a un cuadrado piramidal con Ni(III) con una His1 axial como ligando.[19]
Clorofila
Artículo principal: Clorofila
La clorofila desempeña un papel crucial en la fotosíntesis. Contiene un ion de magnesio encerrado en un anillo de clorina. Sin embargo, el ion magnesio no está directamente implicado en la función fotosintética y pueden ser sustituido por otro ion divalente con solo un poco de pérdida de actividad. Por el contrario, el fotón es absorbido por el anillo de clorina, cuya estructura electrónica está adaptada para este fin.
Inicialmente, la absorción de un fotón provoca que un electrón sea excitado a un estado singulete de la banda Q. El estado excitado se somete a un cruce intersistema de un estado singulete a un estado triplete en el que hay dos electrones con espín paralelo. Esta especie es un radical libre, por lo cual es muy reactivo y permite a un electrón ser transferidos a aceptores adyacentes a la clorofila en el cloroplasto. En este proceso la clorofila es oxidada. Luego en el ciclo fotosintético es reducida aceptando un electrón y el producto final de la oxidación es oxígeno molecular cuyos átomos provienen de moléculas de agua.
Metaloproteínas de transducción de señal
Calmodulina
La calmodulina es un ejemplo de transducción de señal de proteínas. Se trata de una pequeña proteína que contiene cuatro motivos mano EF, cada uno de los cuales puede unirse a un ion de Ca2+.
En un bucle de mano EF los iones de calcio es coordinado en una configuración pentagonal bipiramidal. Seis residuos de ácido glutámico y ácido aspártico participan en la unión en las posiciones 1, 3, 5, 7, 9, de la cadena del polipéptido. En la posición 12 hay un ligando de glutamato o aspartato, que se comporta como un (ligando bidentado), proveyendo de dos átomos de oxígeno. El noveno residuo en el bucle debe ser necesariamente una glicina debido a exigencias conformacionales de la cadena polipeptídica. La esfera de coordinación del calcio contiene sólo átomos de oxígeno del carboxilato y ningún átomo de nitrógeno.
La proteína tiene dos dominios de aproximadamente simétricos, separados por una región "bisagra" flexible. La unión de calcio provoca un cambio conformacional en la proteína. La calmodulina participa en los sistemas de señalización intracelular al actuar como un segundo mensajero ante los primeros estímulos.[20] [21]
Factores de transcripción


Representación de cintas de un motivo estructural de dedo de zinc, consistente en una hélice alfa y una lámina beta antiparalela. El ion de zinc (verde) es coordinado por dos histidinas y dos cisteínas.
Muchos factores de transcripción contienen una estructura conocida como dedo de zinc, se trata de un módulo estructural donde una región de la proteína se pliega en torno a un ion de zinc. El zinc no toma contacto con el ADN al cual se unen estas proteínas, en su lugar el cofactor es esencial para la estabilidad de la cadena de la proteína ajustadamente plegada.[22] En estas proteínas el ion de zinc generalmente se encuentra coordinado por pares de cisteína e histidina de las cadenas laterales.
Otras metaloenzimas
Ion
Ejemplos de enzimas conteniendo este ión
Magnesio
Glucosa 6-fosfatasaHexoquinasaADN polimerasa
Vanadio
Vanabina
Manganeso
Arginasa
Hierro
CatalasaHidrogenasaIRE-BPAconitasa
Níquel[23]
UreasaHidrogenasa
Cobre
Citocromo oxidasaPlastocianinaLacasa
Zinc
Alcohol deshidrogenasaCarboxipeptidasaAminopeptidasa
Molibdeno
Nitrato reductasa
Selenio
Glutatión peroxidasa
Varios
MetalotioneinaFosfatasa




Métodos usados…

Tema 13. Métodos Difractométricos.
13.1. Estructura cristalina y fundamentos de la difracción.
13.2. Difracción de rayos-X de Monocristal.
13.3. Difracción de rayos-X de muestras poli cristalinas.
13.4. Difracción de Neutrones.
13.1. Estructura cristalina y fundamentos de la difracción

La información estructural sobre un sólido o un material se puede obtener mediante un buen número de técnicas incluyendo las espectroscópicas. Sin embargo, el conjunto de técnicas que permiten obtener la mayor información estructural incluyendo el orden periódico a larga distancia son los métodos difracto métricos. Por ejemplo, la técnica más común que permite determinar las distancias y ángulos de enlace es la difracción de rayos-X demonocristal. Estos datos son muy importantes para comprender las propiedades físicas y químicas de muchos sólidos. El estudio de la micro estructura de los compuestos se puede hacer por microscopía óptica pero los aumentos que se pueden obtener dependen de la longitud de onda de la radiación incidente (Abbé), y solo con radiación con λ ∼ 1 Å se puede estudiar la materia a escala atómica. Esta radiación son los rayos-X aunque partículas como los electrones o los neutrones se pueden acelerar a velocidades tales que la onda asociada sea de ese orden por lo que también originan fenómenos de difracción. Para los experimentos de difracción de rayos-X, éstos generalmente se producen bombardeando un blanco metálico, generalmente Mo o Cu con electrones que provienen de unilamento incandescente y son acelerados por un campo eléctrico muy fuerte 30-40 kV, El espectro típico de salida de rayos-X se muestra en la figura 13.2. El haz de electrones ioniza electrones de la capa K (1s) de los átomos metálicos y los rayos-X se emiten como consecuencia de la relajación del sistema mediante el llenado de esos orbitales vacíos con electrones que provienen de capas de mayor energía L (2p) o M (3p). Esto da lugar a las líneas de emisión característicasαy Kβ, que corresponden a las relajaciones, L→K: Kα1 y Kα2 y M→K:Kβ1 y Kβ2; respectivamente. Al aumentar el número atómico, la energía de los rayos-X característicos aumenta siendo 1.542 Å
(8.04 keV) la Kα del Cu y 0.711 Å (17.44 keV) la Kα del Mo. Se puede seleccionar un haz monocromático, es decir con solo una longitud de onda, de la salida del tubo de rayos-X, mediante el uso de monocroma dores o filtros apropiados. Así se dispone de la radiación monocromática que es uno de los elementos principales de un experimento de difracción de rayos-X.


QUIMICA CLINICA DE LOS ELEMENTOS TRAZA; SU ESTUDIO EN
LA POBLACI´ON DE ZARAGOZA
2.1 Introducción histórica a la Química Clínica
Antes de exponer propiamente el tema del discurso, parece oportuno ubicar a la Química Clínica en el lugar que le corresponde en el árbol de la ciencia, estableciendo las relaciones históricas y científicas con otras disciplinas que se integran en el ´área del conocimiento de la Bioquímica y de la Fisióloga Humana.
Algunos alquimistas como Avicena (979 - 1037) primero y Paracelso (1493 - 1591)
Quinientos años después desplazaron el interés de la alquimia desde la transmutación metálica al estudio del fenómeno vital. Desgraciadamente la quimera de la piedra filosofal perdurar a todavía en los siglos siguientes retrasando el desarrollo de la Química con respecto a otras ciencias.
Durante el siglo XVII ,la alquimia entro en franca decadencia aunque, paradójicamente, ilustres científicos en otras disciplinas persistían en el mito de la piedra filosofal. El propio Isaac Newton, buscaba formulas para fabricar oro por transmutación, mientras investigaba los fundamentos de la física y de la astronomıa, desarrollando para ello el
Cálculo infinitesimal. Simultáneamente la Química, se consolidaba como ciencia, cuando su objetivo era explicar el fenómeno vital. Un médico flamenco en Helmont (1577- 1644) fue el primero en aplicar métodos de medida en la resolución de problemas de Química y biología: estudio el crecimiento de un árbol en condiciones tales que podía controlar los pesos del agua aportada y el incremento del peso del propio árbol, igualmente te fue capaz de diferenciar entre el aire y determinados vapores producidos por el mismo.
A finales del siglo XVII, Robert Boyle publico su libro El Químico escéptico en el que por primera vez se suprime el prefijo al del término alquimia (alchemist versus chemist).
Desde ese momento la ciencia se denomino Química.
Realmente fue en el XVIII cuando se sistematizo la Química como ciencia. A este siglo pertenecen Lavoisier, Rutherford,Cavendish,Priestley etc. cuyas obras son absolutamente conocidas y forman parte de la historia de la ciencia y en consecuencia resulta innecesario y seria prolijo y tedioso, por ya conocido, su recuerdo ahora.
Sin embargo permítanme citar al químico escoses Joseph Black quien para graduarse, precisamente en medicina, desarrollo una tesis cuyos resultados publico en 1756 en los que demostró que tras calentar fuertemente piedra caliza se libera un gas y se obtiene oxido de calcio. Black midió la pérdida de peso implicada en la reacción. Por otra parte como el dióxido de carbono formado podía formarse de igual manera calentando un mineral, que sometiendo a combustión a un resto organico, como la madera, parecía evidente alguna conexión entre el reino animado e inanimado. Fue profesor de Rutherford. A partir del siglo XIX, el desarrollo de la Química y la medicina es simultaneo y sinérgico, incluso con frecuencia tienen idénticos protagonistas. No solamente se busca primero en la Química remedios empíricos para la enfermedad, sino y sobre todo, el conocimiento de los fenómenos fisicoquímicos que permiten la vida. En este sentido es paradigmática la figura de Louis Pasteur al demostrar que la fermentación está provocada por microorganismos desautorizando la hipótesis de la generación espontanea. Con su ingente labor revoluciono la medicina y la microbiología del XIX.
Coetáneo y compatriota de Pasteur, el médico Claude Bernard, en una comunicación presentada a la Academie des Sciences de Paris, explicaba la glucogénesis hepática. Su trabajo se culminaría en 1855 con el descubrimiento del glucógeno como un polímero mediante el cual se almacena la glucosa en el hígado. Bernard, establece las bases metodológicas para el desarrollo de la fisiología y la bioquímica humana.






DIAPOSITIVAS





























Hierro – Fe
Propiedades químicas del Hierro
Nombre
Hierro
Número atómico
26
Valencia
2,3
Estado de oxidación
+3
Electronegatividad
1,8
Radio covalente (Å)
1,25
Radio iónico (Å)
0,64
Radio atómico (Å)
1,26
Configuración electrónica
[Ar]3d64s2
Primer potencial de ionización (eV)
7,94
Masa atómica (g/mol)
55,847
Densidad (g/ml)
7,86
Punto de ebullición (ºC)
3000
Punto de fusión (ºC)
1536
Descubridor
Los antiguos



¿Qué es el hierro?
Elemento químico, símbolo Fe, número atómico 26 y peso atómico 55.847. El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre (5%). Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y magnético. Los cuatro isótopos estables, que se encuentran en la naturaleza, tienen las masas 54, 56, 57 y 58. Los dos minerales principales son la hematita, Fe2O3, y la limonita, Fe2O3.3H2O. Las piritas, FeS2, y la cromita, Fe (CrO2)2, se explotan como minerales de azufre y de cromo, respectivamente. El hierro se encuentra en muchos otros minerales y está presente en las aguas freáticas y en la hemoglobina roja de la sangre.
La presencia del hierro en el agua provoca precipitación y coloración no deseada. Existen técnicas de separación del hierro del agua.
El uso más extenso del hierro (fierro) es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar).
Existen varias forma alotrópicas del hierro. La ferrita es estable hasta 760ºC (1400ºF). El cambio del hierro B comprende principalmente una pérdida de permeabilidad magnética porque la estructura de la red (cúbica centrada en el cuerpo) permanece inalterada. La forma alotrópica tiene sus átomos en arreglos cúbicos con empaquetamiento cerrado y es estable desde 910 hasta 1400ºC (1670 hasta 2600ºF).
Este metal es un buen agente reductor y, dependiendo de las condiciones, puede oxidarse hasta el estado 2+m 3+ o 6+. En la mayor parte de los compuestos de hierro está presente el ion ferroso, hierro(II), o el ion férrico, hierro(III), como una unidad distinta. Por lo común, los compuestos ferrosos son de color amarillo claro hasta café verdoso oscuro; el ion hidratado Fe(H2O)62+, que se encuentra en muchos compuestos y en solución, es verde claro. Este ion presenta poca tendencia a formar complejos de coordinación, excepto con reactivos fuertes, como el ion cianuro, las poliaminas y las porfirinas. El ion férrico, por razón de su alta carga (3+) y su tamaño pequeño, tiene una fuerte tendencia a capturar aniones. El ion hidratado Fe(H2O)63+, que se encuentra en solución, se combina con OH-, F-, Cl-, CN-, SCN-, N3-, C2O42- y otros aniones para forma complejos de coordinación.
Un aspecto interesante de la química del hierro es el arreglo de los compuestos con enlaces al carbono. La cementita, Fe3C, es un componente del acero. Los complejos con cianuro, tanto del ion ferroso como del férrico, son muy estables y no son intensamente magnéticos, en contraposición a la mayor parte de los complejos de coordinación del hierro. Los complejos con cianuro forman sales coloradas.
Efectos del Hierro sobre la salud
El Hierro puede ser encontrado en carne, productos integrales, patatas y vegetales. El cuerpo humano absorbe Hierro de animales más rápido que el Hierro de las plantas. El Hierro es una parte esencial de la hemoglobina: el agente colorante rojo de la sangre que transporta el oxígeno a través de nuestros cuerpos.
Puede provocar conjuntivitis, coriorretinitis, y retinitis si contacta con los tejidos y permanece en ellos. La inhalación crónica de concentraciones excesivas de vapores o polvos de óxido de hierro puede resultar en el desarrollo de una neumoconiosis benigna, llamada siderosis, que es observable como un cambio en los rayos X. Ningún daño físico de la función pulmonar se ha asociado con la siderosis. La inhalación de concentraciones excesivas de óxido de hierro puede incrementar el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón en trabajadores expuestos a carcinógenos pulmonares. LD50 (oral, rata) =30 gm/kg. (LD50: Dosis Letal 50. Dosis individual de una sustancia que provoca la muerte del 50% de la población animal debido a la exposición a la sustancia por cualquier vía distinta a la inhalación. Normalmente expresada como miligramos o gramos de material por kilogramo de peso del animal.)
Efectos ambientales del Hierro
El hierro (III)-O-arsenito, pentahidratado puede ser peligroso para el medio ambiente; se debe prestar especial atención a las plantas, el aire y el agua. Se recomienda encarecidamente que no se permita que el producto entre en el medio ambiente porque persiste en éste.
El hierro Contenido en el Cuerpo
El cuerpo de un adulto normal contiene unos 4 g de Fe.
Su importancia radica en ser
· Componente de la hemoglobina y mioglobina. Transportar oxígeno
· Componente de la ferritina y transferrina plasmática (proteínas transportadoras de hierro).
· Componente fundamental de los cito cromos, que integran la cadena respiratoria mitocondrial, parteando en procesos redox.
Fuentes
· Vísceras, carnes, pescados, mariscos
· Vegetales: judías, guisantes, cereales, lentejas
Otra fuente importante son los utensilios de hierro utilizados para cocinar. El Fe en los alimentos se encuentra como sales férricas o como ferro proteínas (hemoglobina, mioglobina) Fe+3. Las sales de Fe+2 se absorben mejor que las de Fe+3
Absorción
Sólo se absorbe un 10% del hierro ingerido.
La absorción está favorecida por:
· Ácido ascórbico, acidez gástrica (reducen el Fe +3 a Fe +2)
· Necesidad corporal aumentada (embarazo y crecimiento ).
· El Fe contenido en los alimentos de origen animal (hierro hemínico) es mejor absorbido que el hierro contenido en los vegetales
La absorción se ve disminuida:
· En medio alcalino,
· Agentes que forman compuestos insolubles (ácido fítico, oxálico y fosfórico)
· Aumento de la motilidad intestinal
Requerimientos
La cantidad de Fe recomendada para satisfacer las necesidades del organismo es de unos 10 mg (considerando que sólo se absorbe un 10%). Esta es la cifra recomendada para los hombres, en el caso de la mujer en edad reproductiva se
recomienda unos 18 mg y TB en embarazo y lactancia.
Déficit
· Anemia ferropénica, que se caracteriza por glóbulos rojos de pequeño tamaño (microcítica) y de menos color que los normales (hipocrómica).
Segunda parte:
Este metal es relativamente tan abundante que a penas se puede considerar un Oligoelemento. De hecho, no hay más que 4,2 g. de Hierro totalizado en un hombre de 70 kg. Y además este Hierro se encuentra en su mayor parte en la sangre (alrededor de 3 g.). Entre los órganos, el bazo es relativamente rico, después del hígado.
Que el Hierro sea, para los animales superiores y para el hombre en particular, un constituyente esencial de la hemoglobina basta para demostrar su necesidad. Actualmente sabemos que tiene muchos otros empleos, no sólo en otros constituyentes de las cadenas de oxidaciones celulares, sino en enzimas flavínicas, en deshidrogenasas y en los transportadores de electrones.
El Hierro parece cumplir una doble función:
1) plástica, como constituyente de la hemoglobina puesta en reserva en el hígado y en el bazo en forma de una combinación proteinica: la Ferritina;
2) catalítica, como acelerador enzimático.
En su primer papel, depende de la acción catalítica del Manganeso, del Cobre y del Cobalto.
La carencia de Hierro en el hombre es excepcional en nuestra época en la que la alimentación de las naciones desarrolladas es equilibrada. La cloroanemia se ha convertido en una afección casi histórica. Estaba manifiestamente influida por las sales ferrosas y por las aguas minerales ricas en Hierro.
La utilización del Hierro, en la forma catalítica (Gluconato de Hierro a 0,279 g. por 1.000 mi.) intentando normalizar las inhibiciones de su metabolismo enzimático, está todavía en su estadio experimental. Pero todos hemos constatado su interés en los reumatismos inflamatorios.
Un cierto número de otros Oligoelementos merecen ser observados en terapéutica humana en su forma catalítica y tenemos la intención de estudiarlos según nuestro método en el transcurso de los 10 próximos años.
Citemos:
1. El Rubidio, contenido en la sangre en una notable cantidad (3,15 mg. por litro).
2. El Cesio, que existe en los vertebrados en una proporción media de 32 mg. por kilogramo.
3. E! Titanio, contenido en el hombre entre 0,1 y 2 mg. por kg. en seco.
4. El Cromo, cuya presencia ha sido señalada en las cenizas de todos los órganos del hombre. Parece ser el único Oligoelemento cuya proporción decrece con la edad.
5. El Molibdeno, que se encuentra generalmente en los vertebrados. El hígado está entre los órganos ricos en él (alrededor de 4 mg.) lo que está en proporción con el hecho de que este Oligoelemento es coenzima de la xantina-oxidasa, del aldehido oxidasa y de una hidrogenasa.
6. El Bromo está contenido en los animales superiores en débiles proporciones (8,1 mg. por kg. en seco). La hipófisis sería el órgano más rico.
7. El Boro es poco abundante en los animales superiores, alrededor de 0,01 mg. por kg. en seco, la leche de mujer es bastante rica en Boro, 0,08 mg. por litro.
8. El Vanadio. Su proporción media parece ser del orden de 0,2 mg. por kg. en seco, en los vertebrados.
9. El Arsénico (1). Su porcentaje medio en los animales superiores es entre el 0,07 y el 0,02 mg. por kg. en seco.
Anotemos finalmente que el Estaño, el Plomo, el Galio, el Selenio (1), el Estroncio, el Bario, el Cadmio, el Cesio, el Germanio, el Uranio (1) y el Radio han sido observados en los vertebrados sin que se hayan podido establecer dosis de manera precisa.
En conclusión, podemos decir que en el estado actual de nuestras investigaciones sobre los efectos terapéuticos de los catalizadores metálicos y metaloides un cierto número de medicamentos mono o policatalíticos están ya perfectamente a punto. Abarcan una parte muy grande de la patología y constituyen un logro muy importante de la medicina actual.
Queda, sin duda, un amplio campo de investigaciones que hacer con respecto a los Oligoelementos, cuya presencia en el organismo conocemos, pero de los que ignoramos la función. Esta investigación puede ampliarse a las múltiples posibilidades de asociaciones según las afinidades electrónicas y espaciales y también, no lo olvidemos, a todos los otros Oligoelementos cuya presencia no es todavía evidente en el seno de la materia viva. Sabemos que la importancia biológica de un Oligoelemento no guarda ninguna relación con su proporción en el organismo y algunos metales que parecen ausentes llevan a cabo quizá una función catalítica importante.
Importancia en los niños
La anemia, por falta de este mineral, es uno de los problemas más frecuentes de los niños durante el crecimiento.
El jugo de hígado crudo con remolachas parece ser la solución de muchas de las deficiencias que presentan los niños durante su crecimiento. Suena la licuadora y el pequeño corre a buscar un escondite en donde pueda refugiarse del temido ‘castigo’ que su mamá le aplica, sin que él sepa qué fue lo que hizo mal.
La toma de ese tradicional menjurje ha crecido con distintas generaciones, sin saber que hubiera podido evitarse. Aunque seguramente todos los que lo hicieron y lo harán verán curada su anemia; pero lo mismo hubiera resultado si el hígado se ofrece bien cocinado y acompañado de unas deliciosas papitas y ensalada, porque el mineral no se pierde con la cocción.
El hierro es un mineral esencial que ayuda a la formación de la sangre y se encuentra en la hemoglobina, que le da la coloración roja a este líquido. De ahí que se piense erróneamente que todos los alimentos rojos contienen hierro, como las remolachas o las moras.A su vez, la hemoglobina es la que transporta el oxígeno de los pulmones a los tejidos; por eso, este mineral interviene en procesos fundamentales como la oxigenación del cuerpo y nos ayuda a sentirnos menos agotados; también favorece la coagulación de la sangre, la formación de tejidos y el fortalecimiento de las defensas.
Cuando los bebés nacen, cuentan con el hierro suficiente que han tomado de su madre; por eso, ella debe alimentarse adecuadamente durante la gestación. Pero 6 meses después, cuando comienza la alimentación complementaria, deben recibirlo de los alimentos o de los suplementos alimentarios, en caso de ser necesario.
“Yo aconsejo tomarlo más en las comidas, que de manera artificial, porque son procesos más naturales que generan menos contraindicaciones”, señala la nutricionista Adriana Salamanca.

Más allá de la anemia
Durante el crecimiento, las reservas de hierro son muy importantes para favorecer el desarrollo óptimo, por eso deben conservarse siempre altas. El riesgo más importante al que se ven expuestos quienes no las tienen es un bajo desarrollo mental; “los niños pueden superar la deficiencia de hierro, pero no los problemas de desarrollo resultantes de dicha deficiencia”, dice el pediatra estadounidense William MacLean, profesor de la Universidad Estatal de Ohio.
Un estudio titulado ‘Hierro y cognición: impacto profundo de una simple intervención’ fue publicado por la Academia Americana de Pediatría este año. Allí se reafirmó, a través de una observación hecha a 187 niños, que aquellos que tuvieron menores reservas del mineral durante su crecimiento tenían varios puntos de coeficiente intelectual por debajo.
Desde 1986, otro artículo científico, ‘Suplementación de hierro en la infancia’, publicado por esa Academia, estableció que los niños con bajas reservas del mineral tienen riesgos de padecer problemas en el crecimiento, comportamiento, función intestinal, sistema inmune débil, entre otros.
“Muchas veces los niños vegetarianos (que no consumen hierro animal), al ser comparados con niños que sí lo hacen, presentan una curva de crecimiento que revela una talla menor”, dice la nutricionista Salamanca.
Estos niños deben consumir verduras con buena cantidad de hierro y, en ocasiones, recibir un suplemento para mantener las reservas.





Alimentos ricos en hierro

Animales: pajarilla, hígado, carnes.

Vegetales: lentejas, espinacas, remolacha. No se aconseja consumir los alimentos ricos en hierro animal crudo, porque hay riesgo de bacterias presentes que puedan desencadenar complicaciones. Incluir comidas ricas en vitamina C ayuda a que el hierro se fije más fácilmente.

Reservas insuficientes
A los pequeños que no pueden ser amamantados se les deben ofrecer fórmulas infantiles fortificadas con hierro; así reciben cantidades adecuadas de este mineral. El pediatra William MacLean hace referencia a las tres principales razones por las que los niños presentan deficiencias de hierro, según el Centro de Control de Enfermedades de los Estados Unidos:
· Alimentación del infante con leche materna prolongada sin la utilización de un suplemento de hierro apropiado o dieta con alimentos ricos en hierro.
· Alimentación del infante durante el primer año con leche de vaca o con una fórmula baja en hierro.
· Ingesta de más de 750 ml al día de leche de vaca durante el segundo año.
· Los niños anémicos permanecen con sueño y con la cara pálida, porque su organismo tiene que ahorrar hierro.







La importancia de los minerales en la nutrición




A propósito de una investigación de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la UBA (ver nota relacionada) sobre cómo interactúan los alimentos de la dieta de los niños con diversas bebidas e infusiones, repasamos las características del hierro, el zinc y el calcio.

El hierro es un oligoelemento que se encuentra en cada célula del cuerpo humano, por lo general unido con una proteína. El hierro es un nutriente de suma importancia para los seres humanos, debido a que forma parte de las células sanguíneas que transportan el oxígeno a todas las células del organismo. Aproximadamente el 30% del hierro en nuestro cuerpo permanece almacenado para reemplazar fácilmente el hierro perdido. El hierro es imprescindible en la formación de la hemoglobina y la mioglobina que transportan el oxígeno en la sangre y en los músculos. El hierro forma parte de diversas proteínas y enzimas del cuerpo.
La deficiencia de hierro es la deficiencia nutricional más común y aunque la anemia total pocas veces se manifiesta, la deficiencia parcial está difundida a nivel mundial. Los síntomas de reducción en las reservas de hierro son entre otros: fatiga, respiración corta, dolor de cabeza, irritabilidad, y/o letargo. (...) Las personas que están en peligro de poseer reservas bajas de hierro, son, entre otras: (...)
3. Los bebés, por lo general nacen con reservas de hierro que duran aproximadamente 6 meses. Las necesidades de hierro se deben satisfacer con leche materna y suplemento de hierro o con una fórmula para bebé fortificada con hierro. A medida que los bebés pasan a ingerir alimentos sólidos, es posible que no obtengan el suficiente hierro de éstos. Todos los bebés deben tomar leche materna o una fórmula fortificada en hierro.
4. Los niños entre 1 y 4 años de edad están en peligro debido a su rápido crecimiento y a la falta de suficiente hierro en sus dietas, a menos que se proporcionen suplementos o alimentos fortificados con hierro. La leche es una fuete muy pobre de hierro. Los niños que beben grandes cantidades de leche a expensas de otros alimentos, pueden desarrollar "anemia por leche'. Restrinja el consumo de leche a un cuarto de galón o menos por día. El consumo de leche sugerido es de 2 a 3 taza por día para niños que están comenzando a caminar. (...)
Las mejores fuentes alimenticias de hierro de fácil absorción son los productos de origen animal (hierro hemático). El hierro producido por los vegetales, frutas, granos y suplementos (hierro no hemático) es de difícil absorción por el organismo. Si se mezcla algo de carne magra, pescado o carne de aves con fríjoles o vegetales de hojas oscuras, se puede mejorar, hasta tres veces, la absorción de hierro de fuentes vegetales. Los alimentos ricos en vitamina C también aumentan la absorción de hierro.
Algunos alimentos reducen la absorción de hierro: el té negro o el pekoe (variedad de té); son bebidas aromáticas comerciales que contienen substancias que se unen con el hierro y no permiten que éste sea asimilado por el organismo. La valoración del hierro absorbible en un alimento es un método más exacto para calcular la cantidad de hierro disponible para el cuerpo humano que simplemente registrar el contenido total de este elemento.
Las fuentes de hierro con alta disponibilidad de este mineral son: las ostras, el hígado, la carne roja y magra (especialmente la carne de res), la carne de aves, carnes rojas oscuras, el atún, el salmón, los cereales fortificados con hierro, los fríjoles, los granos enteros, os huevos (especialmente la yema), las frutas deshidratadas, las hortalizas de hoja verde. Además en la carne de cordero, la carne de cerdo y en los mariscos también se encuentran cantidades razonables de hierro.
El hierro no hemático se encuentra en los ranos enteros tales como el trigo, el mijo, la avena y el arroz moreno. Además en las legumbres: habas, semilla de soya, arveja (guisantes), fríjoles y habichuelas; las semillas tales como las nueces de Brasil y las almendras, las frutas deshidratadas como las ciruelas pasas, las uvas pasas y los albaricoques; las hortalizas como el brócoli, la espinaca, la col rizada, las coles y el espárrago.







La importancia del hierro en el organismo

¿Quién no recuerda los dibujos de Popeye el marino? ¿Ese marinero tan poco saludable que fumaba pipa y que sin embargo tenía obsesión por las espinacas? La verdad es que estos dibujos se han quedado bastante en el olvido y han sido sustituidos por otros mucho más comerciales en los tiempos que corren. En estos dibujos cada vez que Popeye tenía que enfrentarse a su enemigo Brutus tomaba un bote de espinacas que por la gran cantidad de hierro que tienen le confería un poder bastante peculiar. ¿Pero por qué tanta importancia al hierro? Si uno se para a pensar el hierro en nuestro organismo es mucho más importante de lo que parece, aquel que tenga un mínimo de conocimientos en biología sabrá que el hierro interviene en infinitos procesos celulares. Desde ser uno de los componentes principales de las cadenas de transporte electrónico de las mitocondrias, y por tanto imprescindible para la respiración y la síntesis de ATP, pero también en el transporte de oxígeno, ya que la hemoglobina coordina el oxígeno con el hierro para ser transportado. Además participa en muchas otras reacciones como cofactor.
Por tanto es evidente su importancia, sin embargo el hierro es uno de los elementos más difíciles de adquirir por parte del organismo, y uno de los más complicados de procesar. El hierro de absorbe en el duodeno como Fe2+, pero del total del hierro ingerido, tan sólo entre el 5 y el 10 % es absorbido. Además una vez es absorbido debe almacenarse de forma que no interactúe con otros procesos y genere radicales libres ni nada por el estilo…para ello hay una proteína que se conoce como ferritina y que constituye una especie de vesícula proteica en cuyo interior se almacena el hierro formando cristales de hidroxifosfato. Hay un gran número de patologías que derivan de la falta de hierro, entre ellas la más conocida es la anemia ferropénica. Esta causada por un aporte insuficiente o bien por alteraciones en la absorción, también en ocasiones puntuales puede deberse a una pérdida excesiva, como por ejemplo una hemorragia. Por tanto es importante estar alerta con la dieta y su contenido en hierro, si nos paramos a pensar, en principio, lo que se conoce como carne roja sería lo más recomendable para tener una dieta rica en hierro por la gran cantidad de mitocondrias que hay en este tipo de carne, y por tanto hierro de los complejos respiratorios, ya que, al fin y al cabo esta carne es puro músculo, también el hígado por ser el sitio de almacenamiento. ¿Y por qué las espinacas? Las células vegetales también poseen mitocondrias (no lo olvidemos que hay gente que no lo tiene muy claro), pero el principal aporte de hierro proviene de los fotosistemas. En los dos fotosistemas aparecen complejos de hierro y azufre. Las espinacas son muy ricas en pigmentos fotosintéticos y también en fotosistemas y eso explica la gran importancia en el aporte de hierro. No olvidéis que, como ya os he dicho otras veces, llevando una dieta rica y variada como es la dieta mediterránea no tenéis porqué tener problemas con deficiencias de hierro, y si los hay siempre queda la opción de tomar suplementos externos…