Ciencia para todos desde el CEBAS

Archivo para febrero, 2018

Visita del IES Villa de Abarán al CEBAS

El pasado 23 de Febrero de 2018 se celebró una jornada de puertas abiertas dirigidas a estudiantes de Bachillerato. En esta ocasión nos visitaron 21 alumnos de primero de bachillerato y 21 de segundo de bachillerato (modalidad Investigación) acompañados por tres de sus profesores.

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El grupo fue recibido por el Dr. José A. Hernández y la Dra. Mayte García Conesa en el Salón de Actos del CEBAS. Las actividades de la Jornada incluyeron la proyección de los DVDs Institucionales del CSIC y del CEBAS, una explicación detallada sobre el origen del CSIC y del CEBAS y sobre la carrera investigadora. Posteriormente, se realizó una visita guiada para mostrar diferentes infraestructuras del CEBAS.

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La Dra Yolanda Garrido les habló de la importancia del manejo de la temperatura y la atmósfera de conservación para alargar la vida útil de las frutas y hortalizas, así como la medida de diferentes parámetros de calidad como análisis sensoriales, textura, color, acidez, composición gaseosa, etc. A su vez les mostró las instalaciones de la planta piloto para el procesado de frutas y hortalizas para IV Gama.

 

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El Dr. José Enrique Yuste les explicó el funcionamiento del servicio de metabolómica del CEBAS, mostrándoles los diferentes equipos de análisis que utilizan [(UPLC, espectrómetro de masas y el equipo de resonancia magnética nuclear (RMN)].

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El Dr. Piqueras les mostró el servicio de cultivo in vitro, explicándoles las aplicaciones de los mismos. Como ejemplos les mostró cultivos in vitro de albaricoquero, melocotonero, ciruelo, Stevia y vid.

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La Dra Rocío García Villalba les explico brevemente en qué consisten los equipos de análisis de HPLC-Masas y les enseño unos cromatogramas con diferentes picos para que vieran en qué consisten y como se interpretan.

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El Dr Jose Luis Moreno les enseño distintos tipos de suelos, uno muy árido y seco mientras que otro había sido tratado con compost para mejorar su calidad y aspectos nutritivos. Les explico el ciclo del carbono y lo importante que es aumentar el contenido de carbono del suelo mediante estrategias regenerativas. Les habló también del aprovechamiento de residuos de otras industrias (como la de cerveza) para usarlo como compost. Finalmente también les habló de la importancia de medir actividades enzimáticas en los suelos como forma de control de la retención de masa orgánica (carbono).

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Finalmente, los doctores J.A. Hernández y Mayte García les mostraron una cámara de crecimiento de plantas en condiciones controladas (con la colaboración de nuestro compañero el Dr. Juan José Ríos), equipamiento básico de un laboratorio, incluyendo pipetas automáticas, pH-metros, centrífugas, equipamiento para electroforesis de proteínas, espectrofotómetros, y la medida de actividades enzimáticas, etc… y las diferentes formas de comunicación de datos en Tesis doctorales, congresos y en publicaciones científicas.

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Día internacional de la mujer y la niña en la ciencia en la Región de Murcia

 

 

El CEBAS participó en las actuaciones que se llevaron a cabo el día 9 de Febrero de 2018 en los salones del Centro Social del Campus de Espinardo de la Universidad de Murcia con motivo de la conmemoración del día de la mujer y la niña en la ciencia.

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El director del CEBAS junto con otras personalidades y representantes de la Universidad abrieron el acto que dedicó la jornada a la revalorización del papel de la mujer y la niña en la ciencia y a su divulgación entre alumnos de numerosos colegios de la región que acudieron al evento.

Los alumnos participaron con la presentación de posters sobre mujeres científicas de todo el mundo y luego escucharon con atención las exposiciones de un grupo representativo de las jóvenes investigadoras de la región entre las que expuso su opinión y experiencia personal la joven investigadora del CEBAS, Gema Ruiz, que les habló a los chicos de la enorme importancia de investigar y proteger el medioambiente y en concreto el mundo del suelo y de las plantas.

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El evento fue organizado por Lyceum, la asociación de mujeres científicas de la región de Murcia que lleva en marcha desde hace algo más de un año y de la que forman parte investigadoras del CEBAS como la Dra. María-Teresa García-Conesa.

LA FOTOSINTESIS: ORIGEN

La teoría de la evolución más aceptada de Oparin-Haldane, sugiere que las primeras células eran heterótrofas y que evolucionaron en las condiciones de atmósfera reducida (ausencia de oxígeno) existentes en la Tierra en ese momento. Estos simples organismos heterótrofos eran unicelulares y sobrevivían a partir de compuestos orgánicos presentes en el fondo oceánico. A medida que la materia orgánica comenzó a agotarse, las células evolucionaron gradualmente de ser heterótrofas a autótrofas. Este cambio permitió a las células utilizar compuestos químicos o la luz solar para sintetizar su propia materia orgánica para nutrirse. Estos nuevos organismos necesitaban únicamente compuestos inorgánicos, como el CO2, y una fuente de energía externa que les ayudara a transformarlos en compuestos orgánicos, fundamentalmente azúcares. Los primeros organismos autótrofos empleaban compuestos químicos que encontraban cerca de las chimeneas volcánicas (fumarolas), como el H2S, NH3, el Fe2+ (quimiosíntesis). Hace unos 3.500-3.200 millones de años ya habían colonizado zonas situadas más cerca de la superficie y allí encontraron una nueva fuente de energía para fabricar sus nutrientes: la luz del sol. La fotosíntesis había nacido. Hace 2.800 millones de años un grupo de bacterias llamadas cianobacterias desarrolló la habilidad de emplear el agua como donante de electrones en la fotosíntesis para elaborar sus nutrientes. Y como consecuencia de su actividad, comenzaron a emitir a la atmósfera el gas más tóxico y letal que existe: el Oxígeno, que es en sí mismo un radical libre pudiendo aceptar electrones de uno en uno favoreciendo la aparición de especies reactivas del oxígeno (ROS). (https://cienciacebas.wordpress.com/2012/10/23/origen-del-oxigeno-en-la-atmosfera-terrestre-un-necesidad-para-vivir-una-amenaza-para-los-organismos-vivos/)

https://cienciacebas.wordpress.com/2012/11/05/especies-reactivas-del-oxigeno-amigos-o-enemigos/.

La producción de O2 por medio de la fotosíntesis, es con mucho el proceso global dominante que repone el oxígeno de océanos y de la atmósfera para sustentar la vida de todos los organismos aerobios (Dismukes et al 2001). La creación de un aparato fotosintético capar de escindir la molécula de agua en O2, protones y electrones fue una innovación fundamental en la evolución de la vida en la tierra. Por primera vez la fotosíntesis tenía una fuente ilimitada de electrones y protones usando agua como reductor. Al liberar a la fotosíntesis de la disponibilidad de sustancias químicas reducidas, la producción de carbono orgánico podría aumentar enormemente y abrir nuevos entornos para que la fotosíntesis tuviera lugar. Este evento literalmente cambió la faz de la Tierra. La acumulación de O2 en la atmósfera condujo a la innovación biológica de la respiración aeróbica, que genera 18 veces más energía (ATP) por entrada metabólica (azúcar de hexosa) que el metabolismo anaeróbico. Este hecho permitió la emergencia de formas de vida más complejas (organismos eucariotas multicelulares) (Dismukes et al 2001).

Las cianobacterias, mediante un proceso de endosimbiosis, fueron las precursoras de los cloroplastos, permitiendo la evolución del Reino Plantae. El reino de las plantas engloba tres grupos de organismos fotosintéticos: Plantas y Algas Verdes (Chlorobionta), Algas Rojas (Rhodophyta) y Glaucófitos (Glaucophyta). Los tres grupos poseen plastidios (cloroplastos) derivados de una endosimbiosis primaria, es decir, mediante la adquisición de un organismo procariota y la posterior reducción de su genoma. Estudios moleculares basados en genes plastidiales y en la organización genómica de los plastidios corroboran la monofilia de este grupo y relacionan los plastidios con las cianobacterias (Ruiz-Trillo 2012). Probablemente, el origen de los plastos primarios por endosimbiosis esté asociado estrechamente al origen del linaje Plantae. La endosimbiosis se define como una asociación interespecífica en el cual uno de los simbiontes reside en el interior (endosimbionte) del otro (hospedador).

Este hecho indicaría que la fotosíntesis tiene un origen único y común en los eucariotas. Estudios moleculares señalan el origen de las plantas verdes (Chlorobionta o Viridiplantae) en la era Precámbrica, hace alrededor de 1000 millones de años, si bien se han encontrado fósiles anteriores (de hace 1400 millones de años) que podrían ser atribuidos a ancestros de los clorobiontes (Pedroche 2012).

Podemos definir el término clorobionte [del griego khloros (verde claro) y bion (vivir)] como seres con núcleo (eucariotas), autótrofos fotosintéticos caracterizados por la presencia de plastos envueltos por una doble membrana, con tilacoides compactos, presencia de clorofila a y b y con almidón intraplastidial como producto de reserva, células móviles con la presencia de dos flagelos (Pedroche 2012).

                Las plantas, como organismos sésiles autótrofos, son capaces de captar energía luminosa y convertirla en energía química, que será usada como fuente de carbono. Por lo tanto, el proceso de fotosíntesis se define como la síntesis de carbohidratos por parte de las plantas verdes o por organismos pigmentados usando CO2 y agua para liberar Oxígeno molecular (O2) en presencia de luz solar. Imagen1

Gracias al proceso de fotosíntesis es posible la vida en la tierra. La importancia y relevancia de este proceso en la comunidad científica es tan obvio que ha habido 10 premios Nobel a investigadores en el área de Química que han contribuido a un mejor conocimiento de la Fotosíntesis.

Premios nobel fotosintesis

Representación esquemática que representa las contribuciones significativas de los premios Nobel del campo de la fotosíntesis.

Richard Willstatter (1915): Purificó la clorofila a y b

Hans Fischer (1930): Identificó la estructura molecular de las porfirinas, estructuras compartidas entre la clorofila y la hemoglobina.

Paul Karrer (1937): Identificó la estructura química de los carotenoides, vitamina A y C.

Richard Kuhn (1938): Descubrió los α, β, y γ-carotenos.

Melvin Calvin (1961): Describió la ruta de fijación del CO2 (Ciclo de Calvin–Benson–Bassham).

Robert Woodword (1965): Sintetizó la clorofila, la quinina, el colesterol, la cefalosporina y la colchicina.

Peter Mitchell (1978): Descubrió el mecanismo quimiostático de la síntesis del ATP.

Rudolph Marcus (1992): formuló las reacciones de tasa de transferencia de electrones (Marcus theory).

Robert Huber, Hartmut Michael, y Johann Dissenhofer (1988): Cristalizaron los complejos colectores de luz y el centro de reacción en Rhodobacter.

Paul Delos Boyer, John Ernest Walker y Jens Christian Skou (1997): Descubrieron la ATP sintasa, enzima responsable de la síntesis de ATP.

 Las contribuciones de todas estas investigaciones hizo posible poder conocer mejor el proceso de fotosíntesis. Sin embargo, queda todavía mucho para entender mejor el proceso de fotosíntesis con el fin de mejorar su rendimiento y la producción de alimentos. Esto adquiere una especial importancia si pensamos que la población humana podría superar los 9000 millones para 2050 y que cada vez habrá menos suelo disponible y menos agua para cultivar. Se prevé que para ese momento (año 2050), además de más población, tendremos unos 50 millones de hectáreas menos para dedicarlas al cultivo debido a las condiciones medioambientales, incluyendo la salinización de suelos, disponibilidad de menos agua y la aparición de nuevas plagas, entre otros problemas.

Población Mundial

Bibliografía

Dismukes G. C., Klimov V. V., Baranov S. V., Kozlov Yu. N., DasGupta J., Tyryshkin A. (2001) The origin of atmospheric oxygen on Earth: The innovation of oxygenic photosynthesis. PNAS 98: 2170-2175

Pedroche FF (2012) Clorobiontes. En: El Árbol de la Vida: Sistemática y evolución de los seres vivos. Pablo Vargas y Rafael Zardoya (Eds.) Madrid ISBN 97-84-615-9740-6.

Ruiz-Trillo I (2012) Eucariotas. En: El Árbol de la Vida: Sistemática y evolución de los seres vivos. Pablo Vargas y Rafael Zardoya (Eds.) Madrid ISBN 97-84-615-9740-6.

Wungrampha S, Joshi R, Singla-Pareek SL, Areek A (2018) Photosynthesis and salinity: are these mutually exclusive? Photosynthetica Vol 56 (en prensa).

 

Visita del IES Rivera de los Molinos de Mula al CEBAS

El pasado 16 de Febrero de 2018 se celebró una jornada de puertas abiertas dirigidas a estudiantes de Bachillerato. En esta ocasión nos visitaron 18 alumnos de primero de bachillerato (modalidad Investigación) acompañados por dos de sus profesores. El grupo fue recibido por el Dr. José A. Hernández y la Dra. Mayte García Conesa en el Salón de Actos del CEBAS. Las actividades de la Jornada incluyeron la proyección de los DVDs Institucionales del CSIC y del CEBAS, una explicación detallada sobre el origen del CSIC y del CEBAS y sobre la carrera investigadora. Posteriormente, se realizó una visita guiada para mostrar diferentes infraestructuras del CEBAS.

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El Dra Alicia Marín les habló de las diferentes estrategias para alargar la vida de las hortalizas y frutos así como la medida de diferentes parámetros de calidad, análisis sensoriales así el funcionamiento de un cromatógrafo de gases con detector olfatométrico.IMG_0884

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El Dr. José Enrique Yuste les explicó el funcionamiento del servicio de metabolómica del CEBAS, mostrándoles los diferentes equipos de análisis que utilizan [(UPLC, espectrómetro de masas y el equipo de resonancia magnética nuclear (RMN)].

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El Dr. Piqueras les mostró el servicio de cultivo in vitro, explicándoles las aplicaciones de los mismos. Como ejemplos les mostró cultivos in vitro de albaricoquero, melocotonero, ciruelo, Stevia y vid.

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Finalmente, los doctores J.A. Hernández y Mayte García les mostraron una cámara de crecimiento de plantas en condiciones controladas, equipamiento básico de un laboratorio, incluyendo pipetas automáticas, pH-metros, centrífugas, equipamiento para electroforesis de proteínas, espectrofotómetros, y la medida de actividades enzimáticas, etc… y las diferentes formas de comunicación de datos en Tesis doctorales, congresos y en publicaciones científicas.

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