I tu, com tens els cabells?

►

Sovint la forma del nostre cabell ens defineix i ens diferencia d'altres persones. Però, què fa que tinguem els cabells de diferent color i forma?



Entre 100.000 i 150.000 cabells que sobreixen el cap tenen la funció principal de protegir-lo i aïllar-lo per mantenir la calor corporal. Cada pèl es constitueix d'una arrel que neix dins d'un fol·licle pilós i una tija que creix fora de l'epidermis.

El que diferencia el tipus de cabells de cada persona és, per una banda els pigments que li donen color, i per l'altra banda, la orientació de fol·licle pilós i la forma de la tija. Barrejant els diferents colors i formes, obtenim tots els tipus de cabell!


Segons el pigment podem trobar cabell ros, pèl-roig (ambdos són caràcters molt recessius), castany, negre (el color majoritari) i gris o blanc (absència de pigment).

Pel que fa a la forma, podem trobar:
  • -Llis: forma rodona i orientat en perpendicular a la superfície de la pell.
  • -Ondulat: forma oval i formant un angle agut amb la superfície de la pell.
  • -Arrissat: forma el·líptica i orientat en paral·lel amb la superfície de la pell.


Referent a la composició, els cabells humans estan formats, aproximadament, d'un 80% de queratina (una protïna estructural, dura i resistent, que apareix també a les ungles) i un 20% d'altres substàncies (lípids, aigua, sals minerals, pigments...).
A més, la major part de la queratirna està formada per un aminoàcid anomenat cisteïna que conté sofre. És per això que es formen ponts disulfur a la seva estructura, que són els que es trenquen quan ens fem una permanent (els líquids de permanents contenen substàncies químiques capaces de trencar els enllaços de sofre).




dissabte, 6 de setembre del 2014
Escrit per: Susanna
Cap comentari
Etiquetes: ,

Mantenint el batec amb vida

►

Amb aproximadament trenta-cinc milions de batecs per any, el cor humà és una incansable maquinària el funcionament correcte de la qual és imprescindible per la vida. Aventurem-nos en aquesta entrada a explorar breument la seva estructura i funció, a comprendre per què al seu malfuncionament se li atribueixen més del 13% de les morts en la població mundial i a entendre quines eines estan al nostre abast per cuidar-lo.

Empresonat rere la caixa toràcica i situat entre els dos pulmons, el cor humà és el motor que impulsa la circulació sanguínia arreu del cos. Batec a batec, onades de sang s’estenen per artèries i venes, nodrint tots els teixits que ens conformen i recollint el rebuig produït per l’activitat cel·lular en dos recorreguts que acaben entrellaçant-se en diferents punts per formar un únic circuit. 


A nivell estructural, el cor es divideix en cor esquerre i cor dret a través d’una paret muscular i fibrosa anomenada septe cardíac. Cadascun dels recorreguts sanguinis (arterial i venós) desemboca en costats oposats del septe, pel que s’aconsegueix que la sang pobre en oxigen que recorre les venes no es barregi amb la sang ricament oxigenada impulsada al llarg de les artèries.

Ambdues parts del cor es divideixen a la vegada en dues cambres: una de superior, anomenada aurícula; i una d’inferior, anomenada ventricle. El complex format per aquestes quatre cambres és capaç de contreure’s i relaxar-se de manera coordinada mitjançant impulsos elèctrics, caracteritzant així el fenomen conegut com a batec que tindrà la funció de permetre la sortida – però també entrada – de sang.
  

Després d’haver recorregut tot el cos, la sang pobra en oxigen que circula per les venes conflueix en l’aurícula dreta a través de les dues venes caves. Entrem així en la fase de relaxació o diàstole del cor, durant la qual l’aurícula s’omple de sang i es relaxa, permetent el pas d’aquesta sang fins el ventricle dret mitjançant la vàlvula tricúspide, que impedeix el seu retorn a l’aurícula. A l’altra banda, l’aurícula esquerra s’omple simultàniament de sang oxigenada provinent de les venes pulmonars, que gràcies a la dilatació del múscul (ja que aquest esta en diàstole) pot travessar la vàlvula mitral per arribar al ventricle esquerra. 


Un cop els dos ventricles s’han omplert de sang, la contracció del cor provoca el seu bombeig cap als seus respectius destins: és la fase de sístole. Des del ventricle dret, la sang pobra en oxigen recorrerà les artèries pulmonars i arribarà als alvèols pulmonars, on es difondrà pels prims capil·lars i entrarà en contacte amb l’oxigen que hem inspirat, oxigenant-se per tornar al cor per l’aurícula esquerra i entrar-hi en la següent fase de relaxació. Des del ventricle esquerra, la sang ja rica en oxigen és impulsada gràcies a la contracció del cor per l’arc aòrtic, des d’on s’estendrà al llarg de tot el cos a traves de les artèries per nodrir-ne tots els teixits. 


Es curiós notar que, tot i que normalment s’associa la sang ricament oxigenada amb artèries – i la sang pobrament oxigenada amb venes -, les venes i artèries que uneixen cor i pulmons inverteixen les seves definicions. Així, l’artèria pulmonar permet el pas de la sang pobrament oxigenada del ventricle dret als pulmons; mentre que la vena pulmonar permet que la sang que ha estat oxigenada als pulmons pugui arribar a l’aurícula esquerra. 


Havent vist tot això, és fàcil adonar-se que el correcte funcionament del cor resulta vital per poder mantenir el cos amb vida. Quan el cor no bombeja amb la correcta força o quan aquest no ho fa al ritme adequat i tots els òrgans del cos es veuen privats del seu requisit de sang ricament oxigenada, el cos entra en xoc cardiogènic. Si les necessitats de tots aquests òrgans no es veuen urgentment satisfetes, arriba un punt en què el cos esdevé incompatible amb la definició de vida i es declara l’afectat com a mort.

Les causes que poden conduir a un mal funcionament del cor son moltes, però en molts casos tenen a veure amb l’adquisició d’un estil de vida no saludable. Per exemple, una falta d’exercici i/o una mala alimentació poden provocar l’acumulació de materials grassos com el colesterol a les parets de les artèri es coronàries, que són els vasos encarregats d’alimentar al propi cor amb sang ricament oxigenada. Amb la obstrucció del pas de sang, el cor es veu privat d’oxigen i falla en la seva funció de contreure’s per provocar el batec. 



Aquest és tan sols un exemple en l’amplíssim repertori que suposa la patofisiologia del cor. Totes les condicions patològiques que inclouen el cor o els vasos sanguinis (o ambdós) s’agrupen sota la denominació de “malalties cardiovasculars”, i es consideren estadísticament la primera causa de mort a nivell mundial. 

Tanmateix, i tot i aquest panorama tan preocupant, s’ha demostrat que els adults que es mantenen físicament actius, abandonen vicis com alcohol i tabac i cuiden la seva dieta poden reduir el seu risc de desenvolupar alguna malaltia cardiovascular de manera significativa. Això ens demostra que tot i que no tenim el poder de canviar certs factors de risc – història familiar, sexe o edat –, sí que està a les nostres mans adquirir hàbits saludables i, amb això, assegurar-nos que el nostre cor batega com ha de bategar.  


dissabte, 30 d’agost del 2014
Escrit per: Anònim
Cap comentari
Etiquetes:

El pa de cada dia

►
Aquest aliment bàsic per a la nostra alimentació té més a veure amb la química del que ens pensem!

El pas és una de les receptes més sencilles i antigues de la història de la humanitat, donat que només està fet amb aigua, farina, sal i llevadura.
La seva el·laboració consisteix en 3 passos importants:

  • Amassar: amb la barreja de tots els ingredients es formen les xarxes de gluten, donant lloc a una massa homogènia i elàstica. Com més gluten tingui la farina, més forta serà la massa. A més, la capacitat del gluten per formar una xarxa esponjosa també depèn del pH de la farina que, idealment, hauria de ser al voltant de 5. Perquè una farina tingui aquest pH se la de deixar envellir, ja que les farines fresques tenen un pH de 6, aproximadament.
  • Repòs: dóna lloc a la fermentació de la llevadura i el pa augmenta de volum. Els egipcis van ser els primers en elaborar el pa que coneixem avui dia, el que utilitza llevadura per tal que fermenti i es formi una massa esponjosa. La llevadura està formada per fongs microscòpics que provoquen la fermentació alcohòlica dels sucres de la farina (glucosa, maltosa i sacarosa), donant lloc a diòxid de carboni (el responsable dels típics forats de la molla del pa) i etanol: 

Fermentacicó alcohòlica de la glucosa
  • Fornejar: s'evapora l'aigua i l'etanol i es moren els fongs de la llevadura. La massa crua elàstica agafa la consistència esponjosa i es forma el crostó dur i sec per la pèrdua d'aigua i la reacció de Maillard, per la qual adquireix un color marró més fosc que la molla.

Per acabar, si us heu quedat amb gana i voleu saber més coses sobre el pa, us deixo amb un vídeo molt complet del programa Collita pròpia de TV3:


dissabte, 23 d’agost del 2014
Escrit per: Susanna
Cap comentari
Etiquetes: ,

L'enigma de les monedes

►
La setmana passada vam plantejar un enigma de probabilitat a les xarxes socials. Es tracta d'una simplificació que vam fer al problema conegut com el problema de Newton-Pepys.





En primer lloc, moltes gràcies als meus companys robòtics del blog Robologs, que em van donar a conèixer el problema. Robologs és un blog que sens dubte recomano a tots els amants dels enigmes i la informàtica.

Novament, m'agradaria remarcar que aquest no és el problema de Newton-Pepys, sinó que es tracta d'una simplificació que vam fer amb la finalitat de fer-lo més didàctic. El problema diu:
1. Què és més probable?

a) Tirar 2 monedes i obtenir com a mínim una cara.
b) Tirar 4 monedes i obtenir com a mínim dues cares.
c) Tirar 6 monedes i obtenir com a mínim tres cares.

 2. Quines són les respectives probabilitats?

 3. Quina és la probabilitat de tirar "2n" monedes i obtenir com a mínim "n" cares?
A contínuació, proposarem una solució al problema. Si vols pensar-lo, no segueixis llegint.

Resolució
De l'enunciat del problema cal remarcar el "com a mínim", perquè sense aquestes tres paraules el problema seria radicalment diferent.

Sigui $2x$ el nombre de monedes, $x$ el nombre mínim de cares que hem d'obtenir i $P(x)$ la probabilitat d'aconseguir aquest mínim de cares, és fàcil veure que $P(1) = 0.75$, ja que tres dels quatre possibles llançaments tenen èxit:

Imatge via Robologs

En aquest cas és fàcil veure-ho "a ull", però per la resta de casos recorrerem a la combinatòria. Per aquells que no hi estigueu familiaritzats, aquest recurs us pot ser útil.

Què passa per $P(2)$?
Fixem-nos que, en aquest cas, el nombre de possibilitats serà $VR(2,4) = 2^4 = 16$, ja que:
- Importa l'ordre: La possibilitats "C C X X" i "X C X C" són diferents, encara que a efectes pràctics el resultat sigui el mateix.
- Es pot repetir: És trivial, ja que podem treure més d'una cara o més d'una creu.

Vist des d'un altre punt de vista: Hem d'assignar cara o creu a 4 monedes. Cada moneda té 2 possibilitats. Per tant, el nombre total de possibilitats serà $2·2·2·2 = 2^4 = 16$.

Ara bé, en quantes d'aquestes possibilitats hi ha 2 o més cares?
Per calcular això, el que fem és trobar el nombre de possiblitats amb 2, 3 i 4 cares i sumar-ho tot.

Podem trobar el nombre de maneres d'obtenir dues cares triant 2 de les 4 monedes. En aquest cas:
- No importa l'ordre: És el mateix triar la 1a moneda en primer lloc i la 2a en segon que triar la 2a en primer lloc i la 1a en segon.
- No es pot repetir: Trivial, no pots triar una moneda més d'un cop.

Per tant, aquest càlcul el podem fer com $C(4,2)= {4 \choose 2} = {4! \over2!·2!}=6$.
El nombre de possibilitats amb 3 i 4 cares es calcularan de la mateixa manera.

En resum, el nombre de possibilitats 2 o més cares serà:
$C(4,2)+C(4,3)+C(4,4)$
$={4 \choose 2}+{4 \choose 3}+{4 \choose 4}$
$=6+4+1=11$ possibilitats.

Per tant, $P(2) = {11\over16} = 0.6875$

Trobarem $P(3)$ de la mateixa manera que $P(2)$.
Nombre total de possibilitats: $VR(2,6) = 2^6 = 64$
Número de possibilitats amb 3 o més cares:
$C(6,3)+C(6,4)+C(6,5)+C(6,6)$
$=2^6-C(6,0)-C(6,1)-C(6,2)=64-1-6-15=42$

Per tant, $P(3)={42\over64}={21\over32}= 0.65625$

Com a conclusió, s'ha observat que el més probable és tirar dues monedes i que surti com a mínim una cara. A mesura que augmentem el nombre de monedes, observem una certa tendència a la baixa.

Passem ara a la generalització del problema. Hem de trobar una funció que determini, en funció de n, la probabilitat de treure n o més cares en tirar 2n monedes.

Nombre total de possibilitats: $VR(2,2n) =2^{2n}=4^n$

 Sabem que:
$C(2n,0)+C(2n,1)+...+C(2n,2n)= \sum_{i=0}^{2n}{2n \choose i}= 2^{2n}=4^n$

 De les propietats dels nombres combinatoris, coneixem que:
$C(p,q)={p \choose q}=C(p,p-q)={p \choose p-q}={p! \over {q!·(p-q)!}}$
Per tant:
$2·(C(2n, n)+C(2n,n+1)+...+C(2n,2n))-C(2n,n)=4^n$
$C(2n,n)+C(2n,n+1)+...+C(2n,2n)={4^n+C(2n,n) \over 2}$

Finalment tenim que:
$P(n)={{4^n+C(2n,n) \over 2}\over 4^n}={1\over2}+{{2n \choose n}\over 2^{2n+1}}$

 Fixem-nos, a més que: $\lim\limits_{n \to \infty} P(n) = {1\over2}$ i, per tant, quantes més monedes tinguem, més s'acostarà la probabilitat al 50%.
dissabte, 16 d’agost del 2014
Escrit per: Ramon
Cap comentari
Etiquetes: ,

L’ebola

►
El 1976 van ser detectats per primera vegada dos brots simultanis del virus de l’ebola a dues viles de països diferents: una de Sudan i una altre de la República Democràtica del  Congo, prop del riu Ebola (d’on proven tant el nom del virus com el de la malaltia que provoca). Però des d'aleshores han passat uns trenta anys i ara s'ha convertit en una emergència mundial.

Transmissió
S’han documentat casos d’infecció en humans associats a la manipulació de ximpanzés, goril·les, ratpenats... infectats que havien sigut trobats o bé morts o bé malalts a la selva. Es transmet per contacte estret amb els seus òrgans, la seva sang, les seves secrecions o els seus líquids corporals. Un cop entre els humans, la transmissió entre persones es du a terme per contacte directe, exactament igual que entre humans i animals infectats. Val a dir, però, que també es pot transmetre pel simple contacte indirecte amb materials que hagin sigut contaminats pels líquids que s’han citat anteriorment.

Signes, símptomes i mortalitat
En qualsevol cas, no és per això que es prenen especials precaucions davant d’aquest virus, sinó pel seu desconeixement (no se sap ben bé del cert si aquestes són les úniques formes en què es pot transmetre) i per la seva elevadíssima mortalitat. Després d’entre dos dies i tres setmanes de període incubació (és a dir, de temps en que una persona es troba infectada però encara no han començat a fer-se visibles els signes de la malaltia), comencen a aparèixer els primers símptomes: una pujada sobtada de la febre, debilitat intensa i dolors musculars, mal de cap i de coll... (semblants als d’un refredat o d’una grip). Passats uns dies, comencen els vòmits, la diarrea... i, en alguns casos, les hemorràgies internes i externes. Si es sobreviu (la taxa de mortalitat es troba al voltant del 90% en el brot d’aquest any), el pacient encara serà contagiós mentre el virus es trobi a la seva sang i a les seves secrecions. I això serà durant aproximadament dos mesos.

Tractament
Quant al tractament, s’estan provant diverses vacunes però, segons l’Organització Mundial de la Salut, encara cap “està disponible per a usos cínics”. Les investigacions són complicades perquè no es coneixen totes les proteïnes del virus i perquè hi ha pocs laboratoris equipats per treballar amb un virus com aquest.

Així doncs, com que els malalts solen estar deshidratats, necessiten rehabilitació per via intravenosa o oral, però no existeix més tractament fora del simptomàtic (és a dir, aquell que intenta alleujar els símptomes del pacient, com la febre, perquè el sistema immunològic del pacient pugui defensar-se per si sol).



Per a donar una idea de la situació que ha dut la OMS ha considerar l’ebola una emergència a nivell mundial, a continuació es presenten les dades dels darrers i una gràfica orientativa:
Data
Lloc d'aparició
Casos/morts
(taxa de mortalitat)
1994: desembre - febrer
Gabon
49/29 (59%)
1995: abril - juny
Zaire (actualment RDC)
345/256 (74%)
1996: gener - abril
Gabon
93/68 (73%)
2001/2002: octubre/març
Gabon i República del Congo
122/96 (79%)
2002/2003: desembre/abril
República del Congo, en les viles de Mbomo i Kellé del Departament Cuvette Ouest
143/128 (90%)
2003: novembre - desembre
República del Congo, en les viles de Mbomo i Mbandza del Departament Cuvette Ouest
35/29 (83%)
2007: abril - octubre
Kasai Occidental (República del Congo)
264/187 (71%)
2012: juliol - octubre
Uganda
24/17 (71%)
2012: setembre - novembre
República Democràtica del Congo
62/34 (55%)
2014
Guinea-Conakry, Libèria i Sierra Leone (Brot de 2014 d'àfrica occidental)
1.711/932 (54%)

Dades, bibliografia i més informació a: OMS
dissabte, 9 d’agost del 2014
Escrit per: ccorbella
Cap comentari
Etiquetes: , ,

Autòmats cel·lulars: l'ordre dins del caos!

►
Heu sentit mai a parlar dels autòmats cel·lulars? D'entrada sembla un concepte una mica estrany...Estem parlant de biologia? Doncs en realitat no, són matemàtiques!

Un autòmat cel·lular és un model matemàtic que consisteix en una sèrie de regles que regeixen el comportament d'un nombre finit de cel·les elementals col·locades inicialment en una xarxa regular. Segons les regles que haguem dictat inicialment, el nostre sistema de cel·les evoluciona d'una manera o una altra.

Posem-ne un exemple senzill:

Tenim un autòmat cel·lular format per vuit cel·les disposades en una mateixa fila. Cada una de les cel·les només pot tenir dos estats, 0 o 1 (el zero és blanc i l'1 és negre).


Inicialment les cel·les tenen l'estat que nosaltres els otorguem, però a l'instant següent aquest estat canviarà depenent del seu entorn, és a dir, depenent del seu estat i de l'estat en que es troben les dues cel·les veïnes (la de la dreta i la de l'esquerra) en l'instant anterior. El patró que segueixen aquests canvis no és aleatori, sinó que ve regit per les regles que imposem.

En la situació que acabem de plantejar poden haver-hi 8 possibles entorns diferents:


Per cada entorn imposarem un canvi a la cel·la central, de manera que, a cada instant, totes les cel·les canviaran i s'anirà formant una estructura de manera automàtica. 
Aquí tenim alguns exemples d'autòmats cel·lulars, i podem observar com són de diferents quan en canviem les regles d'evolució.

Diverses regles amb els seus dissenys corresponents

Si no coneixem cap llenguatge informàtic amb el que poguem programar un autòmat cel·lular, la manera més fàcil (que no ràpida) és inventar-nos unes regles i anar dibuixant l'estructura en un full quadriculat. Després podem provar de canviar les regles i veure com apareix un dibuix completament diferent!


En el medi natural també en podem trobar: algunes petxines tenen patrons generats per autòmats cel·lulars de manera natural, on cada cèl·lula genera pigment d'acord amb l'estat de les seves cèl·lules veïnes.

Autòmat cel·lular natural que presenta l'espècie Conus textile

Un exemple més complex i curiós d'autòmat cel·lular és l'anomenat "Joc de la vida", creat pel matemàtic britànic John Conway al 1970.
Aquest autòmat consisteix en una graella quadrada on cada cel·la pot estar morta o viva, i està envoltada de 8 cel·les veïnes. L'evolució del conjunt ve donada per quatre senzilles normes:

1. Una cel·la viva amb menys de dos veïns vius mor per aïllament.
2. Una cel·la viva amb dos o tres veïns viu continua viva.
3. Una cel·la viva amb més de tres veïns vius mor per sobrepoblació.
4.  Una cel·la morta amb exactament tres veïns vius torna a la vida.

A partir d'aquestes normes i d'una configuració inicial, es poden crear patrons de comportament ben diferents. Depenent de com col·loquem les cel·les vives a l'inici, la població fins i tot pot arribar a extingir-se!

Exemple de patró de Joc de la vida, d'evolució oscil·lant.

Per saber-ne més:
o
- Modern cellular Automata
- Virtual Complexity Lab at Monash University-Cellular Automata (en aquest enllaç trobareu diferents simulacions d'autòmats cel·lulars que podreu modificar)

dimecres, 6 d’agost del 2014
Escrit per: Susanna
Cap comentari
Etiquetes:

Penetració i detecció de metal•lacarborans a l’interior de cèl•lules vives mitjançant la microscòpia Raman confocal

►
S’ha demostrat que els metal•lacarborans, compostos purament inorgànics formats per un àtom central metàl•lic i dos semi-clústers de bor, carboni i hidrogen, penetren a l’interior de cèl•lules vives sense causar cap tipus de deformació ni perforació de la membrana. Un cop a l’interior, aquests compostos poden ser detectats i monitoritzats mitjançant la microscòpia Raman confocal.

La microscòpia confocal permet visualitzar les cèl•lules de manera molt precisa i exacta en les 3 dimensions de l’espai. Per altra banda, l’espectroscòpia Raman es fonamenta en l’energia de les vibracions dels enllaços que formen les molècules. En el nostre cas, la gran quantitat de vèrtexs B-H que contenen els metal•lacarborans (Figura 1), i a la vibració de tensió característica d’aquests enllaços a 2570 cm$^{-1}$, fan que la presència d’aquests compostos de bor sigui fàcilment detectable per mitjançant aquesta tècnica. El fet rellevant és que l’acoblament d’aquestes dues tècniques, anomenada microscòpia Raman confocal, permet la visualització digital de les molècules amb enllaços B-H a l’interior de les cèl•lules. Així, es pot fer un escombrat d’un pla imaginari i obtenir l’espectre Raman de cadascun dels punts del pla. 

La Figura 1 mostra una cèl•lula HEK 293 (Human Embryonic Kidney 293) en contrast de fase, seguida de dues imatges digitalitzades corresponents a dues freqüències de vibració determinades. La imatge central mostra la presència d’enllaços B-H (2570 cm$^{-1}$) i la de la dreta la presència d’enllaços C-H sp3 (2950 cm$^{-1}$). En ambdós casos el color rosa representa una alta densitat de senyal i el lila una menor densitat de senyal. Com es pot veure, els metal•lacarborans es distribueixen de manera heterogènia a l’interior de la cèl•lula, i les zones de major concentració d’enllaços B-H coincideix amb la zona de major densitat d’enllaços C-H, indicant una possible interacció/acumulació dels metal•lacarborans a teixits, membranes o orgànuls intracel•lulars que continguin cadenes alifàtiques (riques en enllaços C-H). 




Figura 1. A l’esquerra, estructura molecular del cobaltabisdicarballur, un metal•lacarborà de cobalt. A la dreta, imatges en contrast de fase i digitals d’una cèl•lula HEK 293 en presència de metal•lacarborà, amb els seus respectius espectres Rama a cada punt. 

Aquesta visualització i monitorització dels compostos de bor a l’interior cel•lular (com s’exemplifica esquemàticament en la Figura 2), juntament amb la seva manca de toxicitat vers les cèl•lules i la possibilitat de poder ser funcionalitzats amb múltiples fragments orgànics, postulen aquests materials com a bons marcadors pel transport de fàrmacs a l’interior de les cèl•lules. Les aplicacions de la química del bor en medicina són molt diverses, i han despertat l’interès de la indústria farmacèutica. Aquesta nova tecnologia en pot ser un nou bon exemple. 

Figura 2. Visualització esquematitzada dels metal•lacarborans a l’interior de les cèl•lules mitjançant espectroscòpia Raman confocal. 

dimecres, 30 de juliol del 2014
Escrit per: Cocociència
Cap comentari
Etiquetes: , ,

Per què ens fa plorar la ceba?

►
Segur que a ningú de vosaltres us agafa per sorpresa quan esteu tallant una ceba i els vostres ulls us comencen a picar i arribeu fins i tot a plorar una mica. És un fet quotidià que ja tenim ben assumit però... no heu tingut mai la curiositat de saber quina és la raó científica que hi ha darrera?

La ceba és un vegetal important del gènere Allium que té una àmplia aplicació en tot el món com condiment en la preparació d’aliments. La composició química de les cebes depèn de les diferents varietats però, en general, es caracteritzen per posseir un gran contingut en aigua (≈92 %). La resta de la seva composició està formada, generalment, per carbohidrats, sucres senzills, sacarosa i compostos orgànics sofrats. I són aquests últims els que, com veurem, juguen un paper fonamental en les característiques de la ceba. En general, els compostos amb sofre que hi ha en una ceba són aminoàcids no volàtils com, per exemple, el sulfòxid de S-alquenil-cisteïna (representat en la Figura 1).
Figura 1. Reacció enzimàtica
Però és especialment curiós saber que moltes de les característiques especials que fan famoses a les cebes, com les seves propietat lacrimògena o el seu sabor picant característic, apareixen just en el moment que destruïm el seu teixit (per exemple, al mastegar-la, tallar-la o picar-la). En aquest punt, es quan trenquem unes petites vesícules que contenen un enzim conegut amb el nom d’Allinasa que té una fixació especial pel sulfòxid de S-alquenil cisteïna. Aquest enzim actua sobre l’esmentat compost sofrat i trenca els seus enllaços donant lloc a amoníac, sulfòxid de tioproponal i àcid pirúvic, molècules que també apareixen representades en la Figura 1.

L’àcid pirúvic és el compost que aporta el sabor picant a la ceba i, de fet, podríem dir que la ceba no presenta el seu sabor real fins a que no la tallem o masteguem! La major o menor quantitat d’àcid pirúvic farà que una ceba sigui més o menys picant. En l’actualitat, existeixen diversos mètodes per a mesurar la concentració d’aquest àcid, fet que ajuda, per exemple, a establir diferències entre diferents collites o  variants de cebes. En un article posterior ja us contaré com és possible realitzar l’anàlisi de l’àcid pirúvic!

Per una altra banda, el sulfòxid de tioproponal és un compost molt volàtil, és a dir, s’evapora fàcilment a temperatura ambient. D’aquesta manera, quan ens trobem picant una ceba, es forma d’immediat aquest sulfòxid el qual ascendeix ràpidament cap a la nostra mucosa ocular. La barreja del compost sofrat amb l’aigua que manté els nostres ulls humits dóna lloc, entre altres compostos, a àcid sulfúric. Aquest conegut àcid és molt irritant i els nostres ulls es defenen d’ell tractant de fer tot el possible per a diluir-lo tant com puguin. I com ho aconsegueixen? Fàcilment: afegint més aigua, és a dir, amb llàgrimes!

 Per tant, si volem evitar plorar desconsoladament, el que es pot fer és mullar amb abundant aigua la ceba mentre la piquem o tallem. Així, aconseguirem arrossegar part dels compostos sofrats que es formen i evitarem que aquests arribin als nostres ulls. 


Professor Associat i Investigador, Universitat de Lleida


dissabte, 26 de juliol del 2014
Escrit per: Cocociència
Cap comentari
Etiquetes: , ,

Càlcul del número PI: El mètode de Montecarlo

►
Com podem calcular les xifres del número PI?
Existeixen diversos mètodes i algorismes matemàtics per calcular les xifres de pi i un dels més curiosos és el mètode de Montecarlo (en honor al Casino de Montecarlo, la capital del joc d'atzar). Vegem-ho:

En Joan és un jugador mediocre que està jugant a dards en un casino. No és un jugador excepcionalment bo, ja que després d'analitzar els seus llançaments hem arribat a la conclusió que la probabilitat que el dard vagi en el punt mig de la diana és la mateixa que vagi en qualsevol altre punt del metre quadrat de la figura:
En resum, en Joan és un jugador que realitza les tirades a l'atzar.

Sigui $n$ el número de llançaments intentats, $m$ el número de llançaments encertats (qualsevol punt de la diana compta per igual), $D$ l'àrea de la diana i $Q$ l'àrea del quadrat. Fixem-nos que, si $n$ és elevat, es complirà la relació següent:
$$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{m}{n}=\frac{D}{Q}$$

Per tant:
$$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{m}{n}=\frac{\frac{\pi}{4}}{1}=\frac{\pi}{4}$$
$$\pi=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{4\times{m}}{n}$$

D'aquesta manera, en Joan podrà trobar una aproximació de PI, la precisió de la qual dependrà del nombre de llançaments.

Finalment, adjuntem un fragment de codi C++ per provar-ho. Observeu que, com més gran és el número de llançaments, més precís és el càlcul (però també és més lent!):

dissabte, 19 de juliol del 2014
Escrit per: Ramon
2 comentaris
Etiquetes: ,

La Paradoxa de la Caixa de Bertrand

►
La primera impressió no sempre és la bona. A tall d'exemple, i seguint la línia de la Paradoxa de Monty Hall, us presento a continuació la Paradoxa de la Caixa de Bertrand, formulada pel matemàtic francès Joseph Louis François Bertrand

Enunciat
Tenim 3 caixes, cadascuna de les quals està formada per 2 compartiments amb una moneda a cadascun:
  • La primera caixa conté 2 monedes de plata.
  • La segona caixa conté 2 monedes d'or.
  • La tercera caixa conté 1 moneda de plata i 1 d'or.

Primer escollim una caixa a l'atzar i després triem, també aleatòriament, un dels seus compartiments, on ens trobem una moneda d'or.
La pregunta és: 
Quina és la probabilitat que a l'altre compartiment hi hagi una altra moneda d'or?


Possible raonament intuïtiu
"Com que hi ha 2 caixes que contenen monedes d'or, n'he escollit una de les dues. Per tant, la possibilitat que l'altre compartiment contingui una altra moneda d'or és del 50%." FALS

Solució
Per explicar la solució, posem un nom a cada moneda tal com es mostra a continuació:

L'esquema de l'esquerra mostra les diferents possibilitats de trobar una moneda d'or en el cas d'haver trobat una de les tres monedes d'or en la primera elecció:

- Dos de cada tres vegades trobarem una altra moneda d'or, ja que en la primera elecció hi havia 2/3 de probabilitat de trobar la moneda "O1" o "O2".

- Per altra banda, una de cada tres vegades trobarem una moneda de plata, ja que en la primera elecció hi havia 1/3 de probabilitat de trobar la moneda "O3".


diumenge, 6 de juliol del 2014
Escrit per: Ramon
Cap comentari
Etiquetes:

La revolució dels nanotubs de carboni!

►
L'actual necessitat de cercar mètodes alternatius als combustibles fòssils ha portat a investigar a fons les propietats de materials i elements que facin més eficient l'obtenció d'energia.
Aquest és el cas de l'hidrogen, molt apropiat per utilitzar-lo com a combustible, bàsicament per dues raons: és fàcil d'obtenir i la seva combustió és neta (dóna aigua com a producte). Però un dels principals problemes que present és, deixant de banda que és altament inflamable, la seva densitat extremadament baixa, fet que dificulta moltíssim el seu transport i emmagatzematge. És aquí on entra en acció la nanotecnologia, concretament els nanotubs de carboni.

Aquestes estructures, de la mateixa família que els ful·lerens, consisteixen en uns cilindres buits construïts exclusivament d'àtoms de carboni. Ens ho podem imaginar com tires estretes de grafè enrotllades sobre si mateixes de manera que els extrems coincideixin.
Les seves curioses propietats han atret l'atenció de molts investigadors en els darrers anys, en el si de l'anomenada "Revolució nanotecnològica".

En primer lloc tenim la seva flexibilitat dimensional: tenen un diàmetre de l'ordre de nanòmetres però, en canvi, poden arribar a mesurar diversos centímetres de llargada. Per altra banda, són estructures pràcticament inertes (químicament parlant) i amb una elevada resistència a la tensió: per poder-ho comparar pensem en un fil d'acer de les mateixes dimensions que un nanotub de carboni. El nanotub, amb un pes 6 vegades inferior, té una resistència a la tensió fins a 100 vegades més gran!

També tenen propietats elèctriques molt diverses depenent de l'estructura que presentin, des de conductors a semiconductors; i propietats tèrmiques, com per exemple la seva gran estabilitat a temperatures molt altes i la seva gran conductivitat tèrmica.

Però una de les propietats més importats (i això ens porta al problema inicial de l'hidrogen) és la seva capacitat per emmagatzemar gasos sense reaccionar amb ells. Una estructura feta de milions de nanotubs de carboni presentaria una gran porositat que faria molt més fàcil i eficient el transport i emmagatzematge d'aquest gas.

Tot i els grans beneficis que en podem extreure, encara queda molt per investigar, sobretot en el camp de la medicina, on no està provat que els nanotubs de carboni no siguin tòxics per la salut.
De moment, haurem d'esperar a veure resultats de les investigacions que científics d'arreu del món estan duent a terme.


Per saber-ne més:
http://discovermagazine.com/2009/jul-aug/09-ways-carbon-nanotubes-just-might-rock-world

*Entrada modificada el 17 de juliol de 2014 per una suggerència d'en Jordi Morales.

diumenge, 29 de juny del 2014
Escrit per: Susanna
Cap comentari
Etiquetes:

Mesura del reg sanguini cerebral amb llum làser al costat del pacient

►
Una innovadora i prometedora tècnica s’ha usat per monitoritzar el reg sanguini de pacients amb isquèmia cerebral individualment.

Els accidents cerebrals vasculars són una de les malalties en el món industrialitzat que causa més morts cada any, per la qual cosa, les millores en aquest camp mèdic tenen grans repercussions en la major part de la societat que coneixem. Un dels principals objectius és la millora en els tractaments, però també en el diagnòstic dels pacients amb isquèmia cerebral aguda. El que es vol és saber quina és l’evolució del pacient després d’un tractament.

Isquèmia cerebral i evolució amb el
temps. En més fosc la zona afectada
primer i la en gris més clar la zona
que surt afectada amb mort neuronal
durant la primera setmana i mes.
Un equip internacional d’investigadors guiats per la Universitat de Pensilvània i pel grup de recerca de Física Òptica Mèdica del Institut de Ciències Fotòniques (Barcelona) guiats pel Doctor Turgut Durduran, han presentat una millora en el diagnòstic i en el seguiment del pacient. Han introduït un aparell al costat del pacient (que per tant, no se l’ha de moure del llit quan se li està realitzant qualsevol prova). Aquest aparell té l'avantatge que no s'ha de moure al pacient i a més, que és barata comparada amb les altres tècniques amb un objectiu semblant.

El nou aparell es diu diffuse corelation spectroscopy (DCS, correlació de l’espectroscòpia amb llum difosa). Aquesta tècnica és no-invasiva (que no introdueix res dins del pacient, ni se li ha de practicar cap tipus de cirurgia). Només es tracta de posar un detector a la superfície del crani del pacient. El que fa aquest detector és mesurar les fluctuacions de llum infraroja que ha viatjat a través del crani i del cervell i ha tornat a la superfície (donades per un làser infraroig al costat del detector), tot comparant la llum que arriba amb la que ha sigut subministrada iniclament al pacient. Aquestes fluctuacions de llum són degudes al moviment de glòbuls vermells. Per tant, si es mesura el moviment dels glòbuls vermells, es pots mesurar el reg sanguini sota del crani.

Aparell de mesura amb una font i un detector. En colors el camí
que segueixen els fotons (partícules de llum) des de que surten
de la font, fins que arriben al detector. Quant més vermell és el
color, més probabilitat que el fotó segueixi el camí marcat.

Aquesta tècnica és prometedora en la mesura del reg sanguini després d’intervencions mèdiques guiades, per ajudar a determinar l’eficàcia de tractament mèdics,... fins i tot per monitoritzar la circulació en esportistes d’elit (o l’oxigenació de la sang durant esforç físic), o pel seguiment del creixement de tumors on es creen noves vies de circulació sanguínia.
L'aparell és tant útil que fins i tot s'ha desenvolupat una empresa amb aquesta tecnologia: “Hemophotonics”. Recentment aquesta empresa, tirada endavant amb un emprenedor que era ex-postdoctorant al grup de Turgut Durduran, va guanyar el premi d'innovació a la conferència SPIE Photonics Europe de la societat d'òptica SPIE.

Aparell de DCS desenvolupat per l'empresa "Hemophotonics".

Links d'interés:


La font la podeu trobar a:
També podeu contactar amb l'autor del Blog de Cocociència Jordi Morales per més informació.
dijous, 29 de maig del 2014
Escrit per: Jordi
Cap comentari
Etiquetes: ,

Entrada a l'atzar

Què diuen al Twitter?

Traductor

- Copyright © CocoCiència - Powered by Blogger and Metrominimalist -