Presentacin de PowerPoint

El tungsteno en los seres vivosPresentan:Barcelata Caballero Alan Joshua Gonzalez Luna RicardoLinares Jurado AreliPropiedades qumicasWMoNmero atmico7442Configuracin electrnica[Xe] 4f145d46s2[Kr] 4d45s2Punto de fusin3422 C2623 CEstados de oxidacin 6,5,4 ,3,2,3,4,5,6Radio atmico (pm)141140Radio inico (pm)68 (+4), 62 (+6)92 (+2), 62(+6)Abundancia1.25 x 10 -4 %1.2 x 10 -4 %

Preferencia en coordinacin y estado de oxidacin de algunas familias de enzimas de Mo y WMolibdeno y Tungsteno

Molbdenita (MoS2)

Wolframita (FeMnWO4)Scheelita (CaWO4)

Las sales de WO42- y MoO42- son altamente solubles, tienen abundancia relativamente alta en el marUsos de W

Tungsteno en organismos vivosW favorecido por las condiciones anaerobias y altas temperaturasEnlaces W-S son ms estables que Mo-SSales de W son ms solubles en soluciones acuosas Atmosfera primigenia altamente reductora.

Conceptos bsicos de la biologa del tungsteno

El rbol de los tres dominios de la vida, la distribucin de tungsteno-y las enzimas que contienen molibdeno: las enzimas de molibdeno se encuentran en todas las formas de vida, mientras parece que la ocurrencia de enzimas de tungsteno se limita a las arqueas y algunas bacterias.Se ha sugerido que en un sentido evolutivo el tungsteno es un viejo elemento en su camino para ser reemplazado por molibdeno (de manera similar nquel se ha sido ser reemplazado por cobalto) El tungsteno se secuestra y se transporta en el citoplasma como tungstato, el cual puede estar ligado con la formacin de una pterina tricclica para la posterior formacin de W-MPT y finalmente formar tungstoenzimas en la forma de un complejo metal-orgnico como cofactor,por ejemplo la tungsto-bispepterina( W-BIS-MPT) o un dinucleotido Tungsto-Bispepterina-guanina (W-bis-MGD).

La estructura de cofactores y productos intermedios pterina que contienen tungsteno: tungsteno que contiene metal pterin de unin (W-MPT) (I), tungsto-bispterin (W-bis- MPT) (II), guanina dinucletido-tungsto bispterin (W-bis-MGD ) (III)

visin esquemtica de las etapas en el metabolismo celular de tungsteno (en varias formas qumicas): captacin, almacenamiento, regulacin, la biosntesis de cofactores, y la incorporacin de las enzimas. Discontinuas flechas corresponden a procesos hipotticos basados en procesos celulares conocidos por molibdatoEl sistema de transporte celular para oxoaniones como tungstato, molibdato, sulfato y fosfato ha sido descrito en particular para el mecanismo de absorcin de molibdato de Escherichia coli. La mayora de estos transportadores oxoanin consisten en tres protenas; la protena 'A' es responsable del reconocimiento y la unin del sustrato.

El componente B se forma el poro transmembrana a travs de la que el sustrato se transporta en la clula, y este transporte se facilita por la actividad de hidrlisis de ATP del componente C en la superficie interna de la membrana

Estructura cristalina de la protena Sporomusa ovata , unin a ocho molculas de tungstatoAlmacenamiento Celular de tungstatoUno de los tipos de protenas de almacenamiento est formado por la llamada familia de molbindinas. Estas protenas consisten en uno o dos dominios de unin de molibdato (dominios MOP) que son capaces de unirse tanto a molibdato o tungstato, estas se encuentran en bacterias y arqueas, pero no todos los organismos que utilizan tungsteno y / o molibdeno tiene copias de estos 'dominios Mop' en la codificacin de genes de su genoma

Las estructuras cristalinas indican que las protenas de mono-MOP forman un trmero de dmeros, y las protenas di-MOP son trimricas, en cada caso se da lugar a una conformacin de dominio hexamrico nativo, Estas molbindinas hexamricas pueden unirse ocho oxoaniones por molcula en dos sitios diferentesEnzimas de tungsteno

Las enzimas que contienen tungsteno se pueden dividir en dos familias: las aldehdo oxidorreductasas (AORs) que contienen un cofactor no modificado de tungsto-bispterina, y las deshidrogenasas de formiato que tienen un monofosfato de guanina unido a cada fraccin pterina.

Visin esquemtica de las cuatro familias de enzimas de Mo o W.Aisladas inicialmente de archeas hipertermfilasNo reportadas en eucariotas aunAldehdo oxidoreductasas (AOR)Las enzimas en la familia AOR catalizan la oxidacin de aldehdos a cidos carboxlicos, y utilizan ferredoxina como protena de par redox, Por lo general son sensibles al oxgeno y tpicamente tienen especificidades de sustrato amplias, Todas ellas consisten de mono-, di-, o tetrmeros de la subunidad cataltica que contiene el cofactor bis-pterina.

Tungstoenzima Pyrococcus furiosus. Pyrococcus furiosus se han estudiado ampliamente durante las ltimas dos dcadas, y su familia AOR ( aldehdo oxidoreductasa) completa se ha purificado y caracterizado (en detalle): aldehdo ferredoxin oxidoreductasa (AOR) glyceraldehdo-3-Fosfato ferredoxin oxidoreductasa (GAPOR) formaldehdo ferredoxin oxidoreductase (FOR)Oxidoreductasas de tungsteno (WOR4 Y WOR5).

Aldehdo oxidoreductasasMecanismo propuesto

14Formiato deshidrogenasas15

Mecanismo propuesto

16Acetileno hidratasa17

Esquema del sitio activo18

Mecanismo propuesto

19Formiato deshidrogenasas (FDH)Las enzimas en la familia FDH catalizan la oxidacin de formiato a dixido de carbono. Todas ellas tienen el mismo cofactor MGD-tungstobispterina en comn y a menudo contienen clusters adicionales de [4Fe-4S] o [2Fe-2S]. Para la mayora de estas enzimas el par redox fisiolgico es an desconocido

Desulfovibrio gigas y E.Colli respectivamente.Se han reportado las estructuras cristalinas de cuatro protena FDH :

una enzima que contiene tungsteno, la cual es una enzima heterodimrica que contiene un cluster [4Fe-4S] y un cofactor MGD-tungstobispterina en la subunidad grande,esta enzima fue aislada de Desulfovibrio gigas.

Tambien se han reportado dos FDHs que contienen molibdeno aisladas de E.Colli.Por ltimo una protena aislada de pseudomonas spProblemas a la salud generados por el tungsteno

La exposicin humana al tungsteno en bajas concentraciones se da por su presencia en la atmosfera, agua potable y en la alimentacin.

El tungsteno llega al agua y al aire por: combustin de desechosfabricacin de aleacionesproduccin y uso del carburo de tungsteno.

La concentracin de tungsteno en el aire es aproximadamente menor a 10 ng/m3, Sin embargo, la exposicin ocupacional puede resultar en cargas ms altas del cuerpo

Cuando el pH del suelo es cido el tungsteno es cada vez ms soluble y puede filtrarse en mantos acuferos subyacentesHasta la fecha no hay efectos significativos en la salud humana atribuidos exclusivamente a la exposicin al tungsteno, aunque los estudios in vitro y en animales apuntan a que la toxicidad de este elemento conduce a la inflamacin pulmonar y el posible desarrollo del cncer

Estudios in vivo muestran que en el caso de la exposicin oral a las sustancias de tungsteno solubles en agua y la exposicin por inhalacin a las sustancias poco solubles de tungsteno (por ejemplo, WO3-x), pueden ser absorbidas, sistmicamente distribuidas, y excretadas a travs de la orinasustancias tales como W-metal, WC y W2C las cuales son poco solubles en agua se eliminan en gran medida a travs de las heces despus de la exposicin oral

El tungsteno puede ser depositado en el hueso, desplazando fosfato. la exposicin al tungsteno resulta en el aumento de la mineralizacin sea y un aumento considerable en la resistencia de los huesos Se ha calculado que el concentraciones, mayores a 125mg/Kg/da podran generar nefrotoxicidad y esto se adjudica a que el tungsteno podra afectar la actividad de la glutatin S-transferasa.

Algunos Estudios epidemiolgicos sugieren que la exposicin de tungsteno puede estar ligada a un aumento del riesgo a contraer enfermedades cardiovasculares como la enfermedad cerebrovascular (CCVD) o strockeEnfermedad cerebrovascular (CCVD) o strocke

Se han hecho estudios recientes para encontrar la relacin entre las concentraciones de tungsteno en la orina y las personas con enfermedades cardiovasculares (ECV) o strock ( Accidente cerebrovascular)Dichos estudios se han realizado utilizando los datos de la Encuesta Nacional de examinacin de la salud y nutricin (National Health and Nutrition Examination Survey, NHANES).

Se han observado que los individuos que informaron tener strocke diagnosticado a tienen niveles ms altos de tungsteno en la orina y esto parece ser mayor en las personas cuya enfermedad se dio en la ltima dcada antes del anlisisel tungsteno aumenta las probabilidades de accidente cerebrovascular en hombres y mujeres, aunque el efecto es mayor en las mujeres.

Los hombres son ms propensos a tener Stroke, pero ms mujeres mueren a causa de este problemaLa relacin esta comprobada pero los mecanismos de accin del tungsteno se desconocen a la fecha

Imagen de la mamografa digital despus de la ciruga de un paciente con cncer de mama. La Imagen ampliada muestra depsitos blancos (flechas negras) que fueron confirmados por biopsia como partculas de tungstenoDurante un ensayo clnico en el ao 2011, los pacientes de cncer de mama fueron expuestos al tungsteno de un escudo hecho a base de este metal que fue colocado internamente durante la radioterapia intraoperatoria, el escudo a base de tungsteno se insert bajo el tejido mamario interno para proteger rganos de la radiacinla mamografa mostro lo que pareciera ser conglomerados de calcio en el tejido mamario pero biopsias posteriores confirmaron que esos depsitos eran partculas de tungsteno las partculas de tungsteno se podan encontrar en la mama, a menudo rodeada por clulas inflamatorias

Imgenes representativas de tejido mamario de un paciente que ha optado por una mastectoma. Las flechas negras indican partculas de tungsteno rodeadas de clulas inflamatorias (tincin celular prpura).Ell tungsteno era detectable tanto en la sangre y la orina de estos pacientes, lo que indica que el tungsteno no se limit a los tejidos del seno, sino que ms bien haba sido movilizado en la circulacin del organismo.

Concentraciones de tungsteno ppb en orina y sangre. El grfico muestra las muestras de sangre y orina que fueron tomadas entre 0 y 5 meses despus de la ciruga. Se representa las concentraciones medias (lnea horizontal) entre los puntos de datos individuales

Figura 5. Monitoreo longitudinal de las concentraciones urinarias de tungsteno en pacientes.El Tungsteno Aumenta la metstasis del cncer de mama en el pulmn.Para evaluar ms eficazmente el riesgo potencial de exposicin de tungsteno sobre el crecimiento tumoral del cncer de mama y el riesgo de metstasis, se han realizado estudios utilizando la lnea celular de cncer de mama 66Cl4.

Cuando se inyecta en las almohadillas de grasa mamaria de ratones inmunocompetentes BALB / c, se genera agresivamente una metstasis del cncer hacia el pulmn

Se puedo detectar en el pulmn Clulas clonognicas 14 das despus de la inyeccin, y todos los ratones presentaron clulas tumorales detectables en el pulmn 28 das despus de la inyeccin. Estos estudios demostraron que los ratones que haban sido tratados con tungsteno no presentaron ningn cambio en cuanto al crecimiento de las clulas de cncer que se les inyectaron, con respecto a la tasa normal de crecimiento conocida. Sin embargo hubo un efecto muy perjudicial en los ratones tratados debido a que a pesar de que el tungsteno no afecto al crecimiento normal del tumor principal, s promovi que la metstasis del tumor a los pulmones fuera mucho mayor y ms agresiva, que en los casos donde no haba tungsteno de por medio.

Anlisis de metstasis de pulmn en ratones portadores de tumor. Los grficos muestran la media para el nmero de metstasis por lbulo, el tamao medio de las metstasis por animal, y la carga tumoral por ciento al lbulo ,Imgenes representativas de secciones de pulmn con tejido normal y metastsico (flechas negras)Bibliografa:Bevers L. E., Hagedoorn P. L., Hagen W.R. (2009).The bioinorganic chemistry of tungsten. Coordination Chemistry Reviews 253,269290.

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