ANHIDRASA CARBÓNICA

La anhidrasa carbónica es una proteína monomérica de 30,000 D de peso molecular cuya síntesis es comandada por el cromosoma 17. En los seres humanos, como sabemos, pertenece al tipo de eucariótico de anhidrasa lo que la difiere de su contraparte procariótico por su estructura lineal, aunque ambas constan aproximadamente de 328 aminoácidos. Su centro de actividad (sitio activo) necesita de zinc para su óptima actividad, lo que la convierte entonces en una metaloenzima. Su actividad radica en la función de carbonato deshidratasa la cual le confiere su actividad de biológica sobre los compuestos de un solo carbón y el desarrollo del cerebro. Su ubicación citoplasmática se encuentra no completamente esclarecida.

Esta enzima interviene en el metabolismo del ácido carbónico y del dióxido de carbono, donde encontramos sitios claves para esta actividad, la sangre y el sistema de túbulos renales (principalmente borde en cepillo del TCP), con esto creando un efecto de amortiguación o buffer sobre el líquido donde se encuentre y sobre todo para el transporte del CO2 a nivel sanguíneo. Esta proteína con actividad enzimática hidrata el anhídrido carbónico produciendo un protón y un anión bicarbonato de manera reversible. Es particularmente abundante en los eritrocitos. Los inhibidores de la anhidrasa carbónica se utilizan como diuréticos y para el tratamiento del glaucoma. La deficiencia en anhidrasa carbónica produce el síndrome de osteopetrosis tubular con acidosis Los hidrogeniones (H+) por su mayor parte, pasan al hematíe, una vez dentro del mismo, una parte se disuelve, otra se hidrata a bicarbonato, ya que en el hematíe hay abundante anhidrasa carbónica. El H2CO3 formado se disocia en HCO3- y H+; la unión del CO2 a la Hb libera también un H+. Estos H+ han de ser neutralizados para evitar el descenso de pH.

TERMODINÁMICA

La termodinámica es una rama de la física que estudia los efectos de los cambios de la temperatura, presión y volumen de los sistemas físicos a un nivel macroscópico. La termodinámica estudia la circulación de la energía y cómo la energía infunde movimiento. La termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor.
Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Éstas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

Primera ley de la termodinámica

También conocido como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.Esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Antoine Lavoisier.

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario; establece la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía tal que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos a temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja.
Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacándose el de Clausius y el de Kelvin.

Enunciado de Clausius
"No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada".

Enunciado de Kelvin
No existe ningún dispositivo que absorba calor de una única fuente y lo convierta íntegramente en trabajo.

Es imposible construir una máquina térmica cíclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energía termodinámica del ambiente.Mientras mayor sea el rendimiento energético de una máquina térmica, menor será el impacto en el ambiente, y viceversa.

Tercera ley de la termodinámica

Afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto.
Ley cero de la termodinámica

El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, entre otras) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas termodinámicas del sistema.

A este principio se le llama del equilibrio termodinámico. Si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico, y B está en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C están a su vez en equilibrio termodinámico. Este principio es

fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.

El ADN

EL ADN

El ácido desoxirribonucleico, mejor conocido como ADN, es el material biológico que sirve de archivo e instructivo genético para el funcionamiento de toda célula. Contiene genes, los cuales son segmentos relativamente pequeños de ADN que sirven como recetas para preparar proteínas y otros materiales indispensables para el funcionamiento de las células.

El ADN biológico está compuesto por dos hebras enrolladas entre sí, en forma análoga a una escalera de caracol de doble pasamano y razón suficiente para denominarlo estructura de doble hélice. Cada una de las hebras está constituida por la combinación de sólo cuatro tipos de bloques denominados nucleótidos. A su vez, cada nucleótido está formado por una molécula de azúcar, una molécula de fosfato y cualquiera de las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y timina, abreviadas como A, G, C y T. A lo largo de la doble hélice, la A en una de las hebras siempre estará apareada con la T en la hebra complementaria y lo mismo ocurre con G y C. El ADN total –genoma- de una sola célula puede estar compuesto desde unos cuantos miles de nucleótidos hasta miles de millones según el organismo del que se trate.

La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión genética. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa. La transcripción produce ARN mensajero como primer paso de la síntesis de proteínas. La transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.

LAS ENZIMAS

Qué es una enzima?

Las enzimas son proteínas especializadas en la catálisis de las reacciones biológicas; disminuyen la cantidad de energía que se requiere para llevar a cabo una reacción, tienen un elevado grado de especificidad respecto a sus sustratos, aceleran reacciones químicas específicas y funcionan en soluciones acuosas en condiciones muy suaves de temperatura y pH.

Cómo se clasifican las enzimas?

De acuerdo a su tipo de reacción catalilzada, las enzimas se clasifican en seis grupos:

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  Oxidoreductasas: reacciones de óxido reducción.


• 
  
  Transferasas: transferencia de grupos funcionales.


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  Hidrolasas: reacciones de hidrólisis.


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  Liasas: adición a los dobles enlaces.


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  Isomerasas: reacciones de isomerización.


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  Ligasas: formación de enlaces con escisión.

Cómo actúa una enzima?

Las enzimas tienen en su estructura una porción denominada sitio activo, el cual sirve para que se una al sustrato, que no es otra cosa más que la molécula sobre la que actúa la enzima.

Qué es una apoenzima?

Parte proteica de un enzima sin ninguno de los cofactores o grupos prostéticos orgánicos o inorgánicos que se puedan necesitar para la actividad catalítica.

Qué es una coenzima?

Es un cofactor orgánico requerido para la acción de ciertas enzimas; a menudo contiene una vitamina como componente.

Qué es cinética enzimática?

Es el estudio de las velocidades de reacción y la forma en que cambian en respuesta a cambios en los parámetros experimentales

EL COLESTEROL ¿BUENO O MALO?

"EL COLESTEROL"

El colesterol es un alcohol que pertenece al grupo de los esteroides (es un esterol); está compuesto por carbono, hidrógeno y oxígeno dispuestos en cuatro anillos unidos entre sí y con una cadena lateral, se presenta en la naturaleza en 2 formas: como colesterol libre o como éster; producto de la combinación del colesterol con ácidos grasos.

Hay 2 tipos de colesterol: el endógeno fabricado por las propias células del organismo y el exógeno que se adquiere mediante la ingestión de los productos de origen animal (especialmente las grasas). Las lipoproteínas son el vehículo de transporte del colesterol y pueden ser quilomicrones (pasan por los canales linfáticos del intestino y después a la circulación sanguínea. Mientras circulan van descargando sus triacilglicéridos en los músculos (a los que aportan energía) o en los tejidos adiposos (donde se almacenan como reserva), se ha demostrado que el riesgo de infarto de miocardio se relaciona íntima y directamente con los niveles de LDL (lipoproteínas de baja densidad) en la sangre; por eso, al colesterol transportado por las LDL se le conoce popularmente como colesterol malo y el transportado por las HDL (de alta densidad) se le denomina bueno por ayudar a prevenir el infarto al miocardio, éstas pueden producirse durante el ejercicio. A pesar de que el colesterol favorece ciertas afecciones como la arterioesclerosis y el infarto al miocardio, es importante mencionar que forma parte de las hormonas sexuales, ayuda a tener huesos bien calcificados, poder digerir las grasas, resistir infecciones y la fatiga nerviosa, reparar las células dañadas y regular el nivel de azúcar en la sangre, entre otros beneficios.

"LA SAPONIFICACIÓN"

SAPONIFICACIÓN

La saponificación es una reacción química entre un ácido graso o lípido saponificable, y una base o álcali, en la que se obtiene como principal producto la sal de dicho ácido y la base. Estos compuestos tienen la particularidad de ser anfipáticos, es decir tienen una parte polar y otra apolar (no polar), con lo cual pueden interactuar con sustancias de propìedades dispares. Por ejemplo, los jabones son sales de ácidos grasos y metales alcalinos que se obtienen mediante saponificación.

El método de saponificación consiste en hervir la grasa y después añadir sosa cáustica (NaOH), agitand continuamente la mezcla hasta que comienza a ponerse pastosa.La reacción que se efectúa es la saponificación y los productos son el jabón y la lejía residual que contiene glicerina.

Un lípido saponificable es todo aquel que esté compuesto por un alcohol unido a uno o varios ácidos grasos (iguales o distintos). Esta unión se realiza mediante un enlace éster,muy difícil de hidrolizar. Pero puede romperse fácilmente si el lípido se encuentra en un medio básico. En este caso se produce la saponificación alcalina. En los casos en los que para la obtención del jabón se utiliza un glicérido o grasa neutra, se obtiene como subproducto el alcohol llamado glicerina.
La acción limpiadora del jabón se debe a su poder emulsionante, esto es, su habilidad para suspender en agua sustancias que normalmente no se disuelven en agua pura. La cadena hidrocarbonada (parte hidrofóbica) de la sal (el jabón), tiene afinidad por sustancias no polares, tales como las grasas de los alimentos. El grupo carboxilo (parte hidrofílica) de la molécula tiene afinidad por el agua.
En la solución de jabón, los iones carboxilo rodean a las gotas de grasa: sus partes no polares se ubican hacia adentro, mientras que los grupos carboxilos se ordenan sobre la superficie externa. Así las gotas de grasa pueden asociarse con las moléculas de agua y se facilita la dispersión de la grasa.

"LOS LÍPIDOS"

"LOS LÍPIDOS"

Los lípidos o grasas son componentes celulares insolubles en agua y de estructuras diversas que se pueden extraer con disolventes apolares. Se clasifican en saturados si no tienen ningún doble enlace, monoinsaturados si presentan un doble enlace en su estructura y poliinsaturados si presentan más de dos dobles enlaces en su composición.

Se denominan triacilgliceroles a los compuestos formados por 3 moléculas de ácido graso y una de glicerol; los triacilgliceroles sencillos solo contienen un tipo de ácido graso y los mixtos poseen dos o tres tipos diferentes; son principalmente grasas de almacenamiento y se encuentran en diversos tipos de alimentos como el aceite, la mantequilla, cacahuates, entre otros.

Los denominados lípidos polares, que tienen cabezas polares y colas apolares, son componentes principales de las membranas; los esfingolípidos contienen esfingosina, que es un amino-alcohol de cadena larga pero no un glicerol; los esteroles tienen cuatro anillos fusionados y un grupo hidroxilo. Las hormonas esteroideas provienen de los esteroles y actúan como señales biológicas potentes, tales como las hormonas sexuales.

Los icosanoides (prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos) son hormonas que actúan solo en células próximas al punto de síntesis, son derivados de los ácidos grasos, intervienen en la función reproductora, inflamación, fiebre y dolor asociado a las enfermedades, en la formación de coágulos sanguíneos y diversos procesos más.

Las vitaminas K, A, D, E son compuestos liposolubles con papeles esenciales en el metabolismo y la fisiología de los animales. La vitamina D es precursora de una hormona que regula el metabolismo del calcio; la A proporciona el pigmento visual del ojo; la E da protección a los lípidos de membrana frente a lesión oxidativa y la vit. K es esencial en el proceso de coagulación de la sangre.

EL CARBONO OMEGA

"EL CARBONO OMEGA"

Los ácidos grasos poseen un extremo carboxílico ácido y una cadena hidrocarbonada sin (saturados), con uno (monoinsaturados) o con varios (poliinsaturados) dobles enlaces.

El carbono más alejado del carboxilo se denomina omega, por lo que los ácidos grasos omega-3 son poliinsaturados en los que el doble enlace más alejado del carboxilo se encuentra a 3 átomos de carbono de distancia del carbono omega, en forma análoga, los ácidos grasos omega-6 tienen su doble enlace más alejado del carboxílo a 6 átomos del carbono omega. De acuerdo con esta nomenclatura el ácido oleico del aceite de oliva sería un omega 9.

Los seres humanos no podemos sintetizar el ácido linolénico (omega-3) ni el ácido linoléico (omega-6), los cuales son esenciales debido a que los tejidos animales no tienen la capacidad para introducir dobles enlaces al carbono 9 a partir del omega terminal.

Mediante las fosfolipasas sobre los lípidos de membrana se libera ácido araquidónico (AA) a partir del omega-6 y ácido eicosapentanoico (EPA) a partir del omega-3; a su vez, por acción de la ciclooxigenasa sobre el AA o lipoxigenasa sobre el EPA se forman eicosanoides.

Los eicosanoides son compuestos biológicos como las prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxanos y leucotrienos, con diferentes funciones fisiológicas. Las prostaglandinas y prostaciclinas regulan la presión arterial, la función renal, inmunitaria y la contracción del útero durante el parto; los tromboxanos son responsables de la agregación plaquetaria, mientras que los leucotrienos participan en el proceso inflamatorio y en la respuesta alérgica.

PROTEÍNAS

"LAS PROTEÍNAS"

Las proteínas son los componentes moleculares mediante los cuales se expresa la información genética; están constituídas por unas unidades denominadas aminoácidos (aa), los cuales a su vez están integrados por carbonos, a uno de los cuales están unidos cuatro grupos diferentes: un amino, un carboxilo, un grupo R y un átomo de hidrógeno, el carbono en el que se unen los cuatro grupos se denomina centro quiral.Existen 20 aa de los cuales 10 son considerados esenciales debido a que ayudan al crecimiento y funcionamiento normal del hombre y de los seres vivos, los cuales no pueden ser sintetizados por el organismo por lo que es necesario ingerirlos en la dieta, estos aa son los siguientes: valina, leucina, triptófano, isoleucina, metionina, fenilalanina, treonina, lisina, histidina y arginina, los cuales se encuentran principalemente en el fríjol y el arroz; el resto de los aa son considerados esenciales debido a que si pueden ser sintetizados por el organismo.

Cuando un aa se disuelve en agua, se encuentra en solución en forma de ión dipolar, es decir, que puede actuar tanto como ácido al igual que como base, a las sustancias con esta característica se le denomina anfóteras y con frecuencia anfolitos (de electrolitos anfóteros).

Las proteínas llevan a cabo diversas funciones entre las cuales se encuentran: de transporte como en el caso de los eritrocitos que contienen la proteína llamada hemoglobina para conducir el oxígeno en la sangre; estructural como la queratina que forma parte importante del pelo, uñas, cuernos, plumas y escamas; además la proteína luciferina al reaccionar con el ATP de las luciérnagas producen esa luz característica.

Los péptidos son moléculas de aa unidos por enlace covalente; este tipo de enlace se denomina peptídico y se realiza por la sustitución de un enlace amida, formando un dipéptido; cuando se unen pocos aa se denomina oligopéptido y cuando son muchos polipéptido.

Las proteínas pueden cambiar sus propiedades químicas (desnaturalización) debido a la influencia del pH, la temperatura, la presión o la presencia de iones metálicos.

"CARBOHIDRATOS"

LOS CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos son azúcares que también se denominan sácaridos o glúcidos, están compuestos por un grupo aldheído o cetona (C=O) y dos o más grupos hidroxilo (OH). Hay tres clases principales de glúcidos: los monosacáridos o azúcares simples que tienen una sola molécula de cetona; los oligosacáridos consisten en cadenas cortas de unidades de monosacáridos unidas por enlaces glucosídicos, los más abundantes son los disacáridos formados por dos unidades de monosacárido. La sacarosa o azúcar de caña, es un disácarido formado por glucosa y fructosa; y los polisacáridos o glucanos que son polímeros que tienen más de 20 unidades de monosacárido, éstos pueden ser homopolisacáridos o hereropolisacáridos dependiendo de sus tipo de monómero.

Cuando dos azúcares difieren solo en la configuración alrededor de un átomo de carbono se denominan epímeros. Los compuestos cíclicos (en forma de anillo) compuestos por 6 átomos se llaman piranosas y los compuestos por 5 furanosas.
Los polisacáridos sirven de reserva energética y de componentes estructurales en las paredes celulares y en la matriz extracelular. El almidón y glucógeno (homopolisacáridos) sirven como combustible de reserva para las células vegetales y animales, son degradados por las amilasas, enzimas contenidas en la saliva y en el jugo intestinal, el almidón abunda en el hígado y en los músculos esqueléticos; otros homopolisacáridos como la celulosa y la quitina tienen propiedades estructurales, la celulosa formada por glucosa confiere resistencia y rigidez a las paredes celulares de las plantas, la cual no puede ser degrada por los animales (excepto los rumiantes) debido a que no cuentan con la enzima encargada de degradarla, y la quitina brinda resistencia a los exoesqueletos de los artrópodos. Los dextranos son polisacáridos presentes en bacterias y levaduras, la placa dental es rica en dextranos.

Los glucosaminoglucanos son heteropolisacáridos extracelulares donde una unidad de monosacárido es el ácido urónico. El hialuronato, sulfato de (condroitina, queratán,dermatán) y heparina son responsables de la viscosidad, adhesividad y resistencia a la tensión de la matriz extracelular.

Los proteoglucanos son glucoconjugados en los que una proteína está unido a uno o más glucanos, están implicados en la adhesión, reconocimiento y transferencia de información entre células o entre células y matriz extracelular.

EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE

La cantidad de hidrogeniones (H+) presentes en el organismo debe estar estrictamente regulada, debido a que éstos son unas moléculas químicamente muy reactivas y pequeñas variaciones en su concentración puede generar graves trastornos en diversos órganos; por ejemplo, un aumento de H+ produce depresión del sistema nervioso central, de la contractilidad miocárdica, hiperkalemia, arritmias, entre otras más.
Los H+ son obtenidos por nuestro organismo mediante los ácidos, los cuales se adquieren en diversas formas, por ejemplo, cuando ocurre la glucólisis en condiciones anaeróbicas como en el caso de ejercicio intenso en que el organismo produce ácido láctico. Las sustancias que regulan la concentración de ácido o base en un medio manteniendo casi constante el pH de éste se denominan soluciones reguladoras, tamponantes o buffer.
El principal tampón dentro de nuestro organismo es el ácido carbónico (HCO3), aunque también sirven como tampones la hemoglobina, algunas proteínas, fosfatos y carbonatos.
Se denomina acidemia o acidosis al aumento de CO2 y HCO3 que disminuye la ventilación pulmonar y el pH, puede ser respiratoria o metabólica dependiendo de cual sea el factor que la produzca; por otro lado, la alcalemia o alcalosis se produce por la hiperventilación y por lo tanto una caída de la concentración de CO2 y HCO3, también puede ser respiratoria o metabólica con fundamentos similares a la acidosis.

Juegan un papel de gran importancia el aparato respiratorio, el cual tiene receptores sensibles a la concentración de H+ los cuales son estimulados en caso de que aumente su concentración y origina como respuesta el aumento de la actividad ventilatoria, provocando mayor eliminación de CO2, así como de HCO3 y por lo tanto aumenta el pH que tiende a corregir la acidemia; y el riñón que es capaz de regular las pérdidas urinarias de bicarbonato gracias a que puede excretar los excesos de éste o reabsorberlo en caso necesario; además es capaz de excretar H+ en forma de H2PO4 (ácido fosfórico) y de NH4 (amoniaco), durante este proceso ses genera nuevo bicarbonato lo que hace posible el reemplazo del consumido al tamponar los ácidos.

¿MICELAS?

Ácido acético"vinagre" + Agua

En esta imágen podemos observar que el vinagre, coloreado de rojo, se disuelve parcialmente en el agua debido a que es una sustancia moderadamente polar.

Agua coloreada + aceite de cártamo

En esta imagen podemos apreciar como el aceite de cátamo no es disuelto en el agua debido a que es una sustancia apolar o hidrófoba "que teme al agua".

Agua coloreada + aceite de oliva

En esta imagen se observa claramente como las moléculas del aceite debido a que son moléculas anfipáticas tienden a formar unas estructuras denominadas micelas, es decir, que se agrupan para presentar la menor superficie hidrófoba en un medio polar como es el agua.

Agua + cera

En esta imagen sucede algo similar que con el aceite de oliva, debido a que la cera es otro tipo de lípido y sus moléculas también tienden a agruparse formando micelas cuando están en contacto con un medio acuoso.

PAPA DESHIDRATADA

En la imagen de la izquierda podemos observar rodajas de papa sumergidas dentro de un vaso con agua pura en el primero y un vaso con una solución hipertónica(de elevada concentración) de cloruro de sodio "sal".

Media hora después

En la imagen que aparece en la parte derecha nos podemos dar cuenta que el agua pura no modificó el estado de la papa. Nótese que se le está aplicando una fuerza sobre sus bordes tratando de comprimirla, lo cual no es posible.

Observese que en la imagen de la izquierda (papa introducida en una solución hipertónica), ésta se puede doblar aplicando una pequeña presión en sus bordes debido a que perdió agua de sus células, es decir se deshidrató.

Este fenómeno se conoce como ósmosis y ocurre cuando membrana semipermeable permite el paso de líquidos de un medio de menor concentración de soluto a uno de mayor concentración para tratar de establecer el equilibrio tanto en el medio intracelular como en el medio extracelular, motivo por el cual el agua salió de la papa para tratar de igualar las concentraciones de ésta en ambos medios.

Coca cola "flotante"

En este vídeo podemos observar que una de las latas de coca cola se sumege al fondo del recipente con agua, mientras que la coca cola light flota en la superficie de esta. Este fenómeno es debido a que la coca cola "normal" contiene azúcar y por lo tanto tiene mayor densidad que el agua, motivo por el cual se va al fondo de ésta; sin embargo, la coca cola light que solo contiene edulcorantes flota debido a que su densidad es menor que la del agua.

"TALCO VS JABÓN"

En este vídeo, podemos apreciar como el talco "huye" del jabón; este fenómeno se debe a que tanto el talco como el jabón son sustancias polares y tienen carga del mismo signo, por lo tanto, se repelen una con otra.