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lunes, 29 de noviembre de 2010

Científicos chinos logran almacenar 90 gigas en bacterias

Algo de Cultura General, Mañana continuamos con la investigacion de Bp
E. P. - Madrid / El País de España | Elespectador.com

Miembros de la Universidad China de Hong Kong han conseguido almacenar 90 gigas dentro de bacterias. El sistema se basa en una nueva codificación de los datos, que permite reducir su tamaño de forma espectacular. Tras la reducción del tamaño, los científicos han podido introducir la información en forma de ADN modificado.
La iniciativa no es pionera. En 2001 y 2007 ya se habían producido distintos experimentos donde se pretendía emplear sistemas de almacenamiento biológico. Estos experimentos no tuvieron éxito, pero desde la Universidad China de Hong Kong los destacan como los primeros pasos en la materia.
Para los investigadores la clave está en su sistema de codificación. Los científicos creen que podrían almacenar el equivalente de dos terabytes en apenas unos gramos de bacterias. Gracias a sus avances confían en que este tipo de almacenamiento pueda ser el futuro. "Creemos que esto podría ser un estándar industrial para la manipulación a gran escala del almacenamiento de datos en las células vivas" han declarado los responsables del proyecto.
En la presentación de su proyecto, los científicos son muy optimistas sobre las posibilidades de esta innovación en el futuro. Las aplicaciones podrían variar del almacenamiento de contenidos digitales a la inserción de códigos de barras en organismos sintéticos.


Informacion Cientifica.
Como lo hacen?


En el Centro para la Electrónica Molecular del Instituto W. M. Keck se ha implementado un subsistema de memoria prototipo que usa moléculas para almacenar bits. La molécula en cuestión es la llamada bacteriorodopsina. Los científicos la seleccionaron por la secuencia de cambios estructurales que lleva a cabo cuando reacciona a la luz (a esto se lo llama fotociclo). Y que la convierte en un medio ideal para el almacenamiento de información, haciéndola funcionar como un circuito biestable (los famosos cero y uno, prendido y apagado). La molécula permanece inicialmente en un estado de descanso, conocido como bR. A través de diferentes láseres se la hace atravesar por una serie de estados intermedios hasta llegar a un situación estable (estado Q). La molécula permanece así hasta que es irradiada con láser azul, punto en el cual retorna al estado bR. Tanto el estado bR como el Q representan un 0 o 1 binario, respectivamente. Se estima que la información grabada sobre un dispositivo así sería estable por aproximadamente 5 años. Otra característica importante de la bacteriorodopsina es que los dos estados tienen un espectro de absorción ampliamente diferente. Esto hace fácil determinar el estado de cero o uno de la molécula usando un láser sintonizado en la frecuencia apropiada. El Centro para la Electrónica Molecular ya ha construido un sistema de memoria prototipo en donde la bacteriorodopsina almacena información en una matriz de tres dimensiones, que se construye poniendo la proteína en una cubeta transparente llena con un gel que le da consistencia. Una batería de láseres rodean la cubeta, y son usados para escribir y leer información. Los láseres cortan al cubo en planos o páginas, en donde cada una guarda un conjunto de 4096 por 4096 bits. Para leer los datos se utiliza un sistema similar, con láseres rojos de menor intensidad. Las moléculas que representan los ceros binarios absorben la luz roja, mientras que aquellas que están en el estado binario 1 dejan pasar el rayo a través de ellas. Esto crea un patrón de puntos de luz y oscuridad sobre un dispositivo “pantalla”, que captura la imagen como una página de información binaria. Para borrar los datos, un pequeño pulso desde un láser azul regresa las moléculas al estado de reposo. El almacenamiento molecular acopió tanto interés que tres misiones Space Shuttle de la NASA exploraron métodos para mejorar la manufactura de los cubos de datos usando microgravedad. El material resultante era más homogéneo y proveía una densidad de almacenamiento mayor. Todavía queda por verse, sin embargo, si el uso de la microgravedad conviene en cuanto a los costos para justificar una mejora de 4 veces en la capacidad de almacenamiento. La velocidad de transferencia se estima, en un principio, en 10 MB por segundo similar a una memoria de semiconductores lenta. Y en cuanto a capacidad, en teoría, la cubeta podría guardar hasta 1 terabyte de información. Ya se ha logrado almacenar casi 1 GB. Por ahora, problemas con el sistema de lentes y la calidad de la proteína limitan al sistema para alcanzar cantidades de almacenamiento mayores. a está en avance la segunda versión del prototipo, que se espera pueda ser usado en el corto plazo para computadoras personales. El diseño se basa en proteínas que son baratas de producir en cantidad, incluso se está usando la ingeniería genética para aumentar la producción de proteínas de la bacteria. Además, el sistema tiene capacidad para operar sobre un rango de temperaturas más amplio que el de los semiconductores. Finalmente, se pueden remover los pequeños cubos y transportar gigabytes de información para almacenarla o para backups. Esto es posible porque los cubos no contienen partes móviles, lo que es más seguro que usando un pequeño disco rígido o cartuchos. La proteína bacteriorodopsina (bR) encontrada en la membrana superficial de halobacterium halobium absorbe la luz en un proceso análogo a la fotosíntesis. bR existe en dos estados intercambiables, que absorbe luz azul y verde respectivamente, lo cual permite almacenar información en un código binario. Disponiendo este producto en forma de cubo, y teniendo un láser para acceder a cambiar entre los dos estados, se pueden obtener “discos” con capacidades de muchos Gigaoctetos, por el precio de los de 1 Giga. El principal problema es que no aguantan temperaturas superiores a 83 C, otro inconveniente es que no son muy rápidos.
Fuente: www.clarin.com


La bacteriorodopsina




es una proteína carcarterística de las archaea, principalmente Halobacteria. Actúa como bomba de protones, es decir, captura energía de la luz y la utiliza para mover los protones a través de la membrana celular. El gradiente protónico que resulta se convierte posteriormente en energía química. La bacteriorodopsina es una proteína integral de membrana encontrada generalmente en parches cristalinos bidimensionales de color púrpura, que pueden ocupar hasta casi el 50% del área superficial de la célula de la archaea. La celda elemental de la red hexagonal se compone de tres cadenas idénticas de proteína, cada una rotada 120 grados con respecto a las otras. Cada cadena esta compuesta de siete hélices alfa transmembrana y una molécula retiniana localizada profundamente en su interior, la estructura típica de las proteínas retinianas. Cambio conformacional en la bacteriorodopsina.La conformación de la molécula retiniana cambia al absorber un fotón, produciendo un cambio conformacional en la proteína circundante y el bombeo del protón. El color de la molécula de bacteriorodopsina es púrpura, el más eficiente para la absorción de luz verde (longitud de onda de 500-650 nm, con el máximo de absorción en 568 nm). La estructura terciaria tridimensional de la bacteriorodopsina se asemeja a la de la rodopsina, el pigmento que detecta la luz en la retina de los vertebrados. Las rodopsinas también contienen una molécula retiniana, no obstante, las funciones de la rodopsina y de la bacteriorodopsina son diferentes y no hay homología en sus secuencias de aminoácidos. La rodopsina y la bacteriorodopsina pertenecen a la familia de proteínas receptores 7TM, pero la rodopsina es un receptor acoplado a proteínas G y la bacteriorodopsina no lo es. La estructura de la bacteriorodopsina fue resuelta en 1990, en el primer uso de la cristalografía de electrones para la obtención de estructuras proteínicas a nivel atómico. Desde entonces se ha utilizado como plantilla para construir modelos del otros receptores acoplados a proteínas G antes de que las estructuras cristalográficas estuvieran también disponibles para esas proteínas. Muchas moléculas son homólogas a la bacteriorodopsina. Estas incluyen a la halorodopsina, bomba de cloruro conducida por la luz (cuya estructura cristalina también se conoce). También se incluyen algunos canales activados directamente por la luz, tales como la canalrodopsina. El resto de los sistemas fotosintéticos en bacterias, algas y plantas utilizan clorofila o bacterioclorofila, en vez de bacteriorodopsina. Éstas también producen un gradiente protónico, pero de una manera completamente diferente y más indirecta que implica una cadena de transporte de electrones que usa varias otras proteínas. Además, otros pigmentos conocidos como antenas ayudan a las clorofilas a capturar energía de la luz, los cuales no están presentes en los sistemas basados en bacteriorodopsina. Por último, la fotosíntesis basada en clorofila se acopla con la fijación del carbono (la incorporación del dióxido de carbono a las moléculas orgánicas), lo que no es verdad para los sistemas basados en bacteriorodopsina. Así que es probable que la fotosíntesis se desarrollara independientemente por lo menos dos veces, una en bacterias y otra en archaea.

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