Quimica Siglos XX y XXI

Los descubrimientos en la química y la importancia de las mujeres en esta rama de la ciencia

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Kendra Aragona 2ºBCT B

Índice

El Fullereno

Los descubrimientos en la química

Mujeres en Química

El ADN

Bibliografía

La organocatálisis asimétrica

Los descubrimiento en la química

La química es una ciencia que estudia la materia, la energía y sus cambios. Ha tenido un papel fundamental en el avance de la tecnología y de la ciencia durante todo el curso de la humanidad. A continuación, veremos algunos descubrimientos en la química y la importancia de la mujer en estos.

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El ADN (ácido desoxirribonucleico)

El ADN es una molécula extremadamente importante. Se encuentra en casi todas las células de casi todos los seres vivos, conteniendo el material genético y la información que necesitan para realizar sus funciones. Esta molécula fue identificada por primera vez en la década de 1860 por un químico suizo llamado Johann Friedrich Miescher. Luego, a principios de la década de 1950, el biólogo estadounidense James Watson y el físico británico Francis Crick desarrollaron su famoso modelo de la doble hélice del ADN.

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¿Cuál es la importancia de este descubrimiento?

Este descubrimiento es una herramienta muy útil que nos ha permitido avanzar en muchos ámbitos distintos, por ejemplo en:

Biología Molecular

Ciencia Forense

Medicina y Farmacogenómica

Información Genética

Ingeniería Genética y Biotecnología

Biología Evolutiva

Código Genético

Proyecto Genoma Humano

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ORGANOCATÁLISIS ASIMÉTRICA

Muchas áreas de investigación e industrias dependen de la capacidad de los químicos para construir nuevas moléculas. Esa tarea requiere catalizadores: sustancias que controlan y aceleran las reacciones químicas sin incorporarse al producto final. Sin embargo, durante mucho tiempo los investigadores pensaron que solo había dos tipos de catalizadores: los metales y las enzimas. La gran mayoría de los procesos catalíticos químicos requieren metales, a menudo metales de transición y aunque los metales son catalizadores efectivos, a menudo también son tóxicos para las personas y el medio ambiente. Las enzimas son buenos catalizadores en el cuerpo, pero pueden ser difíciles de manejar en el laboratorio. Surge un problema cuando los químicos tratan d ehacer nuevas moléculas, y esto es que al construir moléculas, muchas veces se dan situaciones en las que se pueden formar dos moléculas distintas, cada una de las cuales es la imagen especular de la otra. A menudo, a los químicos solo les interesa una de esas dos moléculas

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Pero la situación cambió en el año 2000, cuando List y MacMillan desarrollaron de forma independiente un tercer tipo de catálisis: la organocatálisis, que se basa en pequeñas moléculas orgánicas. "En general, los organocatalizadores son estables al aire y a la humedad, por lo que no se necesitan equipos inertes como líneas de vacío o cajas de guantes. Son fáciles de manejar incluso a gran escala y son relativamente menos tóxicos en comparación con los metales de transición. Además, con frecuencia las reacciones se llevan a cabo en condiciones suaves y a altas concentraciones, evitando el uso de grandes cantidades de solventes y minimizando el desperdicio".

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EL FULLERENO

En 1985, Harold Kroto, junto con James Heath, Sean O'Brien, Robert Curl y Richard Smalley, descubrieron el C60 y otros fullerenos mientras estudiaban la vaporización del grafito para simular la producción de agregados de carbono observados en el medio interestelar. Esperaban encontrar nuevos alótropos del carbono, pero imaginaban que serían estructuras largas en lugar de las formas esféricas y cilíndricas que finalmente hallaron. Los fullerenos son moléculas de carbono puro y, junto con el grafito y el diamante, constituyen las tres formas alotrópicas del carbono. Su estructura compuesta por hexágonos y pentágonos les otorga gran estabilidad y resistencia a la radiación intensa (como rayos UV y radiación gamma), así como al bombardeo con partículas muy energéticas (rayos cósmicos). La familia de fullerenos incluye nanotubos de carbono, con simetría cilíndrica, y fullerenos endohédricos, que pueden contener átomos pequeños (como helio o neón) dentro de su estructura.

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Kroto, Curl y Smalley recibieron el Premio Nobel de Química en 1996 por este descubrimiento debido a la gran importancia de esta molécula. El fullereno tiene muchísimas funciones, por ejemplo:

Agentes antitumorales

En electrónica

En biología

Terapía fotodinámica

En química orgánica

Antioxidantes

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la importancia de la mujer en el desarrollo de esta rama de la ciencia

La importancia de la mujer es indudable. A lo largo de la historia, las mujeres han desempeñado un papel significativo en el desarrollo de la química, a pesar de enfrentar barreras sustanciales para acceder a ella. Muchas de los aparatos o avances de hoy en día no habrían sido posible sin ellas. Citar todas sería imposible, pero podemos profundizar en la biografía de algunas de ellas:

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Bibliografía

Ciencia siglo XX

Fullereno

Descubrimiento del ADN

Fullereno

Descubrimiento del ADN

Fullereno

ADN

Mujeres en química

En lugar de llevar a cabo nuevos experimentos en el laboratorio, Watson y Crick principalmente recolectaron y analizaron datos existentes, uniéndolos de maneras nuevas y perspicaces. Antes de descubrir la estructura, sabían algunas cosas: El ADN está hecho de nucleótidos, formados por un grupo fosfato que está vinculado a un azúcar desoxirribosa, el cual a su vez está unido a una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), citosina (C), guanina (G) o timina (T). Los nucleótidos están enlazados en serie en una cadena, con grupos fosfato y azúcar alternando.

Una de los elementos que les ayudaron a descubrir la estructura del ADN es la primera fotografía de rayos X del ADN, tomada en 1952 por Rosalind Franklin, revelando una gran simetría y consistencia en la estructura del ADN, además de proporcionar importantes pistas sobre sus dimensiones.

El ADN de doble hélice

En el modelo de Watson y Crick, las dos hebras de la doble hélice de ADN están unidas por enlaces de hidrógeno entre bases nitrogenadas en hebras opuestas. Las bases no se emparejan con combinaciones al azar, si hay una adenina (A) en una hebra, queda emparejada con una timina (T) en la otra y viceversa. De igual modo, si hay una guanina (G), siempre debe estar emparejada con una citosina (C). Estas se llaman bases complementarias.

Propiedades de los fullerenos

• Son muy estables y difícilmente solubles. • Pueden ‘atrapar’ otros átomos en su interior. • Rebotan y son plásticos. • Aguantan altas temperaturas y presiones. • Pueden ser conductores y superconductores. • En su forma sólida, es blando. Pero se vuelve muy duro bajo alta presión. • Absorbe mucha luz de alta intensidad. • No es tóxico y tiene un efecto antioxidante. •Tienen una alta reactividad química

El C60 tiene alta conductividad y capacidad para aceptar electrones, lo que lo hace ideal para dispositivos electrónicos moleculares como cables moleculares y celdas solares orgánicas. El derivado C60-PCBM es ampliamente utilizado en celdas solares orgánicas, impulsando tecnologías más sostenibles y económicas.

El C60 también tiene propiedades biológicas, como ser un eficaz inhibidor de enzimas con áreas hidrofóbicas, lo que lo hace útil para combatir proteasas del VIH/SIDA. También tiene potencial antibiótico y se destaca en la prevención de infecciones virales, como las de Ebola, Covid-19 y Dengue, gracias a su capacidad para inhibir la replicación viral.

Los fullerenos C60 son versátiles en química orgánica, permitiendo la construcción de estructuras dendriméricas y dendrones, además de aplicaciones en baterías de litio y lubricación antifricción.

El C60 ha mostrado propiedades antitumorales, permitiendo su uso en terapias contra el cáncer.

Los derivados del C60 se usan en terapia fotodinámica para tratamientos contra el cáncer, debido a su capacidad para absorber luz y transferir energía al oxígeno molecular, permitiendo destruir células cancerosas de manera selectiva y minimizando el daño a tejidos cercanos.

El C60 tiene una capacidad excepcional para neutralizar radicales libres, estimándose su poder antioxidante en 150 veces más que la vitamina C. Esto lo convierte en un prometedor agente antiedad y en una "esponja de radicales libres" a nivel celular, con aplicaciones en ingeniería de tejidos y prevención del envejecimiento prematuro.

Rosalind Franklin

Rosalind Franklin (1920-1958), la cual mencioné anteriormente, fue una destacada química y cristalógrafa británica, conocida por su crucial contribución al descubrimiento de la estructura del ADN. A pesar de su importancia en este campo, no recibió el reconocimiento que merecía durante su vida, en parte debido a la discriminación de género predominante en la época. Franklin estudió en la Universidad de Cambridge y luego se especializó en técnicas de cristalografía de rayos X, una herramienta clave para estudiar la estructura de las moléculas. Trabajó en el laboratorio del King’s College de Londres, donde aplicó estas técnicas para investigar la estructura del ADN. Es mayormente reconocida por la "Fotografía 51," una imagen de rayos X que mostraba la estructura helicoidal del ADN. Esta fotografía fue fundamental para que James Watson y Francis Crick construyeran su modelo de la doble hélice del ADN. Sin embargo, Franklin no fue mencionada en la recepción del premio, y su papel en el descubrimiento permaneció oculto durante muchos años. Franklin también realizó investigaciones importantes en otros campos, como el estudio del virus del mosaico del tabaco y del carbón. Lamentablemente, murió a la edad de 37 años debido a un cáncer de ovario.

Dorothy Hodgkin

Dorothy Crowfoot Hodgkin (1910-1994) fue una química británica conocida por sus trabajos en la cristalografía de rayos X (mejoró las técnicas que se utilizaban), hasta se le consideró una líder en el campo de la cristalografía. Sin embargo, es más reconocida por sus revelaciones acerca de las estructuras tridimensional de numerosas biomoléculas de gran importancia que otros no habían podido descifrar. Entre ellas, el colesterol, la penicilina, la vitamina B12 o la insulina. Con solo 37 años de edad, fue admitida en la Real Sociedad de Londres, la asociación científica británica de mayor prestigio que, con 287 años de historia, elegía solo por tercera vez a una mujer. En el otoño de 1964 fue galardonada con el Premio Nobel de Química “por la determinación de la estructura de muchas sustancias biológicas mediante los rayos X”. A los 54 años, era la quinta mujer y la primera británica que ganaba el Nobel en ciencia.

Karen Wetterhahn

Karen Wetterhahn fue una destacada profesora del Dartmouth College en New Hampshire, quien tuvo una brillante carrera que la llevó a ser la primera catedrática del College. Su investigación se centró en la interacción de metales pesados con tejidos humanos para entender los mecanismos de intoxicación y encontrar maneras de contrarrestarlos. Se enfocó en la toxicidad del cromo y fue pionera en demostrar la importancia del estado de oxidación en la toxicidad de los metales. Además, Wetterhahn participó activamente en el proyecto Mujeres de Dartmouth en la Ciencia, que tuvo notable éxito en el reclutamiento de científicas. El 8 de agosto de 1996, mientras manipulaba dimetilmercurio, unas gotas cayeron en su mano, lo cual causó su envenenamiento. A pesar de usar guantes de látex, que se pensaba protegían contra sustancias químicas peligrosas, se descubrió que el dimetilmercurio era permeable a estos guantes, lo que llevó a su posterior coma y muerte el 8 de junio de 1997. Antes de fallecer, Wetterhahn pidió que su historia se difundiera para que los químicos extremaran las precauciones al manipular sustancias tóxicas y para que el dimetilmercurio fuera reemplazado por un compuesto más seguro en la Resonancia Magnética Nuclear. Su muerte resaltó la necesidad de mejorar las medidas de seguridad en los laboratorios y planteó preguntas sobre por qué tardaron tantos meses en aparecer los síntomas y cómo una cantidad tan pequeña pudo ser letal. Paradójicamente, Wetterhahn, quien dedicó su vida a estudiar los efectos de los metales pesados en el cuerpo humano, murió por envenenamiento con uno de esos metales.