TEMA 7: FÍSICA NUCLEAR

Durante mucho tiempo se supo de la existencia de los ácidos nucleicos pero se desconocía su función. Aunque algunas evidencias parecían relacionarlos con la información genética, la primera experiencia que aportó información sobre la posible función de los ácidos nucleicos fue el experimento de Griffith (1928). Griffith trabajaba con bacterias que producen neumonía-neumococos-y que pueden ser de dos tipos: 1) Neumococos tipo R (Rough = Rugosa); estas bacterias poseen una cápsula que envuelve a la célula y son muy virulentas, es decir, que si se inyectan a un ratón, en pocos días éste muere de neumonía. 2) Neumococos tipo S (Smooth = Lisa); estas bacterias no tienen cápsulas y son poco virulentas de manera que al inyectárselas a ratones éstos sufren una leve neumonía pero viven. Griffith estaba intentando obtener una vacuna que protegiese frente a las infecciones por neumococos tipo R y se le ocurrió lo siguiente: Tomó neumococos tipo R, los mató a todos calentándolos, los mezcló con neumococos S vivos y esta mezcla se la inyectó a ratones. Sorprendentemente estos ratones morían y de su sangre se podían obtener neumococos R vivos. Conclusión: los neumococos S han tomado algo que había en los neumococos R muertos y se han transformado en R, es decir, han adquirido la capacidad de fabricar la cápsula. Años después (1944) Ávery Mc Carthy y Mc Leod, decidieron investigar qué sustancia era la que transformaba a los neumococos S en R. Para ello hicieron lo siguiente: tomaron neumococos R, los fragmentaron y separaron sus diferentes componentes (membranas, ribosomas, ácidos nucleicos, pared celular, etc.) Cada uno de esos componentes se mezcló por separado con neumococos S vivos y se inyectaron a ratones. Sólo en el caso de la mezcla con los ácidos nucleicos los ratones morían. Conclusión: los ácidos nucleicos contienen la información necesaria para que los neumococos S fabriquen la cápsula, luego los ácidos nucleicos son moléculas que almacenan información. 2. Experimento con bacteriófagos Se sabía que el material genético debía estar en el núcleo, incluso en los cromosomas. Como candidatos para este papel estaban los ácidos nucleicos (apoyados por el experimento de Griffith y otras evidencias) y las proteínas (dada su gran variabilidad, pues resultan de combinar 20 aminoácidos y que también forman parte de los cromosomas). La prueba definitiva que atribuyó al ADN la función de material genético en los seres vivos fue obtenida en 1952 por Alfred Hershey y Martha Chase trabajando con el bacteriófago T2.

En esta Unidad analizaremos algunos fenómenos que tienen lugar en el núcleo de los átomos. Después de revisar las partículas que forman el núcleo atómico, se presentan las características de la fuerza que las mantiene unidas y se define la energía de enlace. Introduciremos las características de la radiactividad, así como la ley que sigue la desintegración de los núcleos inestables. Por último, observaremos que el número de nucleones y la carga eléctrica se conservan en las reacciones nucleares, mientras que la energía desprendida en ellas se explica por la conversión en energía del defecto de masa que tiene lugar. Los conceptos relacionados con la desintegración radiactiva, la energía de enlace, la ley de desintegración radiactiva y las relaciones nucleares aparecen con mucha frecuencia en las Pruebas de Acceso a la Universidad.

Los protones y neutrones del núcleo se encuentran en un espacio muy reducido, a distancias muy cortas unos de otros. A estas distancias tan cortas es muy grande la repulsión electromagnética entre protones, que de acuerdo a la ley de Coulomb es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia y directamente proporcional a la magnitud de las cargas. La fuerza que vence a esta repulsión electromagnética y es capaz de mantener el núcleo unido es otra de las 4 interacciones fundamentales conocidas, la fuerza nuclear fuerte. Es una fuerza atractiva y muy intensa, por lo que domina a la repulsión de los protones, pero tiene un muy corto alcance, sólo del orden de poco más de un fermi (10 -15 m).

Composición de los ácidos nucleicos 2. Estructura de los nucleósidos y nucleótidos 3. Estructura del ADN y de los ARNs

¿QUE ES UN ATOMO? La teoría atómico-molecular fue establecida a principios del siglo XIX por Dalton, Avogadro y Proust. También afirmaba esta teoría que los átomos eran indivisibles, definiron un átomo como "la parte más pequeña y eléctricamente neutra de que está compuesto un elemento químico y que puede intervenir en las reacciones químicas sin perder su integridad". En el átomo se pueden considerar dos partes: una central o núcleo atómico formado por protones (con carga eléctrica positiva) y neutrones, y una parte externa o corteza, formada por electrones, con carga eléctrica negativa (hay tantos electrones en la corteza como protones en el núcleo, por lo cual el átomo es eléctricamente neutro), los cuales giran alrededor del núcleo a semejanza de los planetas que giran alrededor del Sol. ¿QUE SON LAS PARTICULAS ELEMENTALES? Los átomos no son indivisibles sino que están formados por unas partículas subatómicas, llamadas partículas elementales.Las tres partículas elementales que forman parte del átomo son: el electrón, el protón y el neutrón. Otra partícula de gran importancia en física nuclear es el neutrino, que, aunque carece de masa y de carga, posee energía y cantidad de movimiento. También se sabe que además de cada partícula existe la antipartícula correspondiente, la cual posee la misma masa que ella e igual carga pero de signo contrario. ¿QUE SON LOS ISOTOPOS? Ocurre que existen varias especies atómicas (o clases de átomos) que tienen el mismo número atómico pero poseen números másicos distintos. Esto significa que dentro de cada elemento químico existen varias especies atómicas que difieren en su masa atómica. ¿NUCLEIDO E ISÓTOPO SON CONCEPTOS EQUIVALENTES? De acuerdo con estas definiciones nucleido se refiere a considerar cada especie por sí misma, mientras que el concepto isótopo implica una relación de comparación. Ahora bien, en la práctica se suele olvidar esta distinción semántica tan sutil entre ambos vocablos, y, aunque no sea riguroso, es moneda corriente el empleo de isótopo como sinónimo de nucleido, aunque no al contrario.