"CIENCIA DE LA CABEZA A LOS PIES"
El Blog de Ciencia de Jimena y Martín
Escuela de la Costa - Puerto Madryn - Chubut
Experimento de Beadle y Tatum
A principios de la década de 1940 George Beadle y Edward Tatum encontraron que una serie de reacciones biosintéticas controla fenotipos específicos, pero no fue claro si los genes mismos actuaban como enzimas o si ellos controlaban de alguna manera indirecta el funcionamiento de las enzimas.
Beadle y Tatum analizaron las mutaciones que interfieren con reacciones metabólicas conocidas que producen moléculas esenciales, como aminoácidos y vitaminas.
Por varias razones importantes eligieron como organismo experimental un hongo (moho), la Neurospora rosa-naranja del pan de molde.
La Neurospora tipo silvestre es de fácil crecimiento en cultivos. La Neurospora forma todas sus moléculas biológicas esenciales cuando se desarrolla en un medio de crecimiento simple (medio mínimo) que sólo contiene azúcar, sales y la vitamina biotina.
Sin embargo, una cepa de Neurospora mutante que no pueda elaborar una cierta sustancia como un aminoácido, puede continuar desarrollándose si esa sustancia se agrega al medio de crecimiento.
La Neurospora también es un organismo experimental ideal porque inicialmente crece como un organismo haploide. La condición haploide le permite al investigador inmediatamente identificar a un alelo mutante recesivo; no existe un cromosoma homólogo que pudiera portar un alelo dominante que enmascare su expresión.
Beadle y Tatum empezaron por exponer miles de esporas asexuales haploides, Neurosporas tipo silvestre, a la acción de rayos X o a la radiación ultravioleta para producir cepas mutantes.
Primero cultivaron cada cepa irradiada en un medio de crecimiento completo, que contenía todos los aminoácidos y vitaminas normalmente elaboradas por la Neurospora.
Después probaron cada cepa en el medio mínimo descrito previamente. Entre el 1% y 2% de las cepas que crecieron en el medio completo no pudieron desarrollarse al ser transferidas al medio mínimo.
Beadle y Tatum razonaron que estas cepas presentaban una mutación que impedía a los hongos producir un químico esencial para el crecimiento.
Pruebas adicionales de la cepa mutante en medios con diferentes combinaciones de aminoácidos, vitaminas, y otros nutrientes, permitieron a los investigadores determinar el compuesto exacto requerido.
El trabajo con la Neurospora reveló que cada cepa mutante tuvo una mutación sólo en un gen y que cada gen sólo afectó a una enzima.
Beadle y Tatum establecieron esta correspondencia uno a uno entre genes y enzimas como la hipótesis un gen-una enzima.
La idea de que un gen codifica la información para producir una sola enzima perduró durante casi una década, hasta que nuevos resultados requirieron una modificación de esta definición.
A finales de la década de 1940, los investigadores empezaron a entender que los genes no sólo controlan enzimas sino también a otras proteínas.
Cabe resaltar que tanto Beadle como Tatum se hicieron merecedores del premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1958 por sus descubrimientos en la Genética
La balanza de Cavendish
Experimento de Cavendish
El experimento de Cavendish fue la primera medida de fuerza de gravedad entre dos masas, y a partir de la Ley de gravitación universal de Newton y las características orbitales del Sistema Solar, fue la primera determinación de la masa de los planetas y del Sol.
Quien comenzó el experimento fue John Michell, quien construyo una balanza de torsión para calcular el valor de gravedad. Sin embargo, murió en 1783 sin poder completar su experimento y el instrumento que había construido fue heredado por Francis John Hyde, quien se lo entregó a Henry Cavendish.
Cavendish se interesó por la idea de Michell y reconstruyó el aparato, realizando varios experimentos muy cuidadosos con el fin de determinar la densidad media de la Tierra. Sus resultados aparecieron publicados en 1798. A principios del siglo XIX se pudo obtener, por primera vez, el valor de la gravitación universal G a partir de su trabajo, el cual (6.74·10-11) difería del actual (6.67·10-11).
El experimento consistía en una balanza de torsión con una vara horizontal de seis pies de longitud en cuyos extremos se encontraban dos esferas metálicas.
Esta vara colgaba suspendida de un largo hilo. Cerca de las esferas Cavendish dispuso dos esferas de plomo de unos 175 kg cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza produciendo un pequeño giro sobre esta.
Para impedir perturbaciones causadas por corrientes de aire, Cavendish emplazó su balanza en una habitación a prueba de viento y midió la pequeña torsión de la balanza utilizando un telescopio.
El método de Cavendish utilizado para calcular la densidad de la Tierra consistía en medir la fuerza sobre una pequeña esfera debida a una esfera mayor de masa conocida y comparar esto con la fuerza sobre la esfera pequeña debida a la Tierra.
De esta forma se podía describir a la Tierra como N veces más masiva que la esfera grande sin necesidad de obtener un valor numérico para G.
Una de las primeras referencias a G apareció en 1873, 75 años después del trabajo de Cavendish.
La carga del electrón
Experimento de Millikan
El experimento de la gota de aceite fue un experimento realizado por Robert Millikan y Harvey Fletcher en 1909 para medir la carga elemental (la carga del electrón).
Su experimento mide la intensidad de fuerza eléctrica contra la fuerza de atracción gravitatoria en las minúsculas gotas de aceite, cargadas por rozamiento, suspendidas entre dos electrodos metálicos. Conociendo el campo eléctrico, se determina la carga en la gota. Repitiendo el experimento para muchas gotas, Millikan demostró que los resultados podían ser explicados como múltiplos enteros de un valor común 1,592x10-19 C, la carga de un único electrón.
La llamada carga elemental e es una de las constantes físicas fundamentales y su valor exacto es de gran importancia. En 1923, Millikan, ganó el Premio Nobel de física, en parte debido a este experimento.
Aparte de la medición, la belleza del experimento de la gota de aceite reside en que es una simple y elegante demostración práctica de que la carga está en realidad cuantizada. Thomas Edison, quien había considerado la carga como una variable continua, se convenció después de trabajar con el aparato de Millikan y Fletcher. Este experimento ha sido repetido por generaciones de estudiantes de física, aunque es bastante caro y difícil de hacer correctamente.
Procedimiento experimental
El aparato de Robert Millikan incorpora un par de placas metálicas paralelas horizontales. Al aplicar una diferencia de potencial entre las placas, se crea un campo eléctrico uniforme en el espacio entre ellas. Se utilizó un anillo de material aislante para mantener las placas separadas. Cuatro agujeros se cortaron en el anillo, tres para la iluminación con una luz brillante, y otra para permitir la visualización a través de un microscopio.
Una fina niebla de gotas de aceite se roció a una cámara por encima de las placas. El aceite era de un tipo utilizado normalmente en aparatos de vacío y fue elegido porque tenía una presión de vapor extremadamente baja. El aceite ordinario se evaporaría bajo el calor de la fuente de luz causando que la masa de la gota de aceite cambiara durante el transcurso del experimento. Algunas gotas de aceite se cargaban eléctricamente a través de la fricción con la boquilla cuando fueron rociadas, mientras otras se descargaban hasta hacerse cationes y otras se volvían neutras. Como alternativa, la carga podría llevarse a cabo mediante la inclusión de una fuente de radiación ionizante (como un tubo de rayos X).
Método
Inicialmente, las gotas de aceite se dejan caer entre las placas con el campo eléctrico apagado. Muy rápidamente alcanzan la velocidad terminal debido a la fricción con el aire en la cámara. Se enciende entonces el campo y, si es lo suficientemente grande, algunas de las gotas comenzarán a subir. (Esto se debe a que la fuerza eléctrica hacia arriba FE es mayor que la fuerza gravitacional hacia abajo Fg, de la misma forma los trozos de papel puede ser recogidos por una barra de caucho cargada). Se selecciona una gota para observar la probable caída y se mantiene en el centro del campo de visión conectando y apagando el voltaje alternativamente hasta que todas las otras gotas habían caído. El experimento se continúa entonces con esta única gota.
