LA EVOLUCION
La evolución biológica es el proceso continuo de transformación de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones, y que se ve reflejado en el cambio de las frecuencias alélicas de una población.Charles Darwin, padre de la teoría de la evolución por selección naturalGeneralmente se denomina evolución a cualquier proceso de cambio en el tiempo. En el contexto de las Ciencias de la vida, la evolución es un cambio en el perfil genético de una población de individuos, que puede llevar a la aparición de nuevas especies, a la adaptación a distintos ambientes o a la aparición de novedades evolutivas.A menudo existe cierta confusión entre hecho evolutivo y teoría de la evolución. Se denomina hecho evolutivo al hecho científico de que los seres vivos están emparentados entre sí y han ido transformándose a lo largo del tiempo. La teoría de la evolución es el modelo científico que describe la transformación evolutiva y explica sus causas.Charles Darwin y Alfred Russel Wallace propusieron la selección natural como principal mecanismo de la evolución. Actualmente, la teoría de la evolución combina las propuestas de Darwin y Wallace con las leyes de Mendel y otros avances genéticos posteriores; por eso es llamada Síntesis Moderna o Teoría Sintética. En el seno de esta teoría, la evolución se define como un cambio en la frecuencia de los alelos en una población a lo largo de las generaciones. Este cambio puede ser causado por una cantidad de mecanismos diferentes: selección natural, deriva genética, mutación, migración (flujo genético). La Teoría Sintética recibe una aceptación general en la comunidad científica, aunque también ciertas críticas. Ha sido enriquecida desde su formulación, en torno a 1940, por avances en otras disciplinas relacionadas, como la biología molecular, la genética del desarrollo o la paleontología.El Lamarckismo, la suposición de que el fenotipo de un organismo puede dirigir de alguna forma el cambio del genotipo en sus descendientes, es una posición teórica ya indefendible, en la medida en que es positivamente incompatible con lo que sabemos sobre la herencia; y también porque todos los intentos por hallar pruebas de observación o experimentales, han fracasado.El creacionismo, la posición de que en un grado u otro, los seres vivos tienen un autor personal consciente (léase Dios), es una posición religiosa o filosófica que no puede probarse científicamente, y no es por tanto una teoría científica. No obstante, en el marco de la cultura popular protestante y anglosajona, algunos se esfuerzan por presentarlo como tal; pero la comunidad científica en su conjunto considera tales intentos como una forma de propaganda religiosa.Teoría científicaLa evolución biológica es un fenómeno natural real, observable y comprobable empíricamente. La llamada Síntesis Evolutiva Moderna es una robusta teoría que actualmente proporciona explicaciones y modelos matemáticos sobre los mecanismos generales de la evolución o los fenómenos evolutivos, como la adaptación o la especiación. Como cualquier teoría científica, sus hipótesis están sujetas a constante crítica y comprobación experimental.Dobzhansky, uno de los fundadores de la Síntesis moderna, definió la evolución del siguiente modo: "La evolución es un cambio en la composición genética de las poblaciones. El estudio de los mecanismos evolutivos corresponde a la genética poblacional." [1] .La síntesis moderna de la evolución se basa en tres aspectos fundamentales:La ascendencia común de todos los organismos de un único ancestro.El origen de nuevos caracteres en un linaje evolutivo.Los mecanismos por los que algunos caracteres persisten mientras que otros desaparecen.Origen y desarrollo temprano de la vidaEl origen de la vidaArtículo principal: Origen de la vidaEl origen de la vida, aunque atañe al estudio de los seres vivos, es un tema que realmente no es explicado en la teoría de la síntesis moderna de la evolución; pues ésta última sólo se ocupa del cambio en los seres vivos, y no de la creación y los cambios (evolución a moléculas más complejas) e interacciones de las moléculas orgánicas de las que procede.No se sabe mucho sobre las etapas más tempranas y previas al desarrollo de la vida, y los intentos realizados para tratar de desvelar la historia más temprana del origen de la vida, generalmente se enfocan en el comportamiento de las macromoléculas, particularmente el ARN, y el comportamiento de sistemas complejos.Sin embargo, si se esta de acuerdo que todos los organismos existentes comparten ciertas características, incluyendo la estructura celular y el código genético; los que estarían relacionados con el origen de la vida. (Para los científicos que consideran a los virus como seres vivos, si bien los mismos no tienen una estructura celular, evolucionaron a partir de organismos que sí las poseían, probablemente comportándose originalmente como transposones).Ascendencia comúnArtículo principal: Ascendencia comúnA partir de estas semejanzas, los científicos interpretan que ellas indican y serían la evidencia de que todos los seres vivos existentes comparten un "ancestro común", el cual ya había desarrollado los procesos celulares más fundamentales; aunque no hay acuerdo en la comunidad científica sobre la relación específica de los tres dominios de la vida (Archaea, Bacteria, Eukaryota). Siendo desde la teoría del ancestro común, el comienzo de las explicaciones que son dadas por la teoría de la síntesis moderna de la evolución; en relación a la historia evolutiva de la vida.Así, a pesar de que los orígenes de la vida nos son todavía desconocidos en su totalidad, otros hitos relacionados a la historia evolutiva de la vida sí son bien sabidos. La aparición de la fotosíntesis oxigénica (hace alrededor de 3000 millones de años) y el posterior surgimiento de una atmósfera rica en oxígeno y no reductora, puede rastrearse a través de depósitos laminares de hierro, y bandas rojas posteriores producto de los óxidos de hierro. Éste fue un requisito necesario para el desarrollo de la respiración celular aeróbica, la cual se cree que emergió hace aproximadamente 2000 millones de años. En los últimos mil millones de años, organismos pluricelulares simples, tanto plantas como animales, comenzaron a aparecer en los océanos. Poco después del surgimiento de los primeros animales, la explosión Cámbrica (un período breve de diversificación animal sin paralelo y notable, documentado en los fósiles encontrados en los sedimentos en Burgess Shale) vio la creación de la mayoría de los bauplans, o plan tipo, de los animales modernos. Hace alrededor de 500 millones de años, las plantas y hongos colonizaron la tierra, y fueron seguidos rápidamente por los artrópodos y otros animales, llevando al desarrollo de los ecosistemas terrestres con los que estamos familiarizados.El surgimiento de nuevos caracteres y variaciónMecanismos de la herenciaEn la época de Darwin, los científicos no estaban de acuerdo sobre cómo se heredan las características. Actualmente, el origen de la mayoría de las características hereditarias puede ser trazado hasta entidades persistentes llamadas genes, codificados en moléculas lineales llamadas ADN. El ADN varía entre los miembros de una misma especie y también sufre cambios o mutaciones, o variaciones producidas a través de procesos como la Recombinación genética.MutaciónArtículo principal: MutaciónDarwin no conocía la fuente de las variaciones en los organismos individuales, pero observó que parecían ocurrir aleatoriamente. En trabajos posteriores se atribuyó la mayor parte de estas variaciones a la mutación. La mutación es un cambio permanente y transmisible en material genético (usualmente el ADN o el ARN) de una célula, que puede ser producida por errores de copia en el material genético durante la división celular y por la exposición a radiación, químicos o virus, o puede ocurrir deliberadamente bajo el control celular durante procesos como la meiosis o la hipermutación. En los organismos multicelulares, las mutaciones pueden dividirse en mutaciones germinales, que se transmiten a la descendencia, y las mutaciones somáticas, que (cuando son accidentales) generalmente conducen a malformaciones o muerte de células y pueden producir cáncer.¿Por qué son importantes las mutaciones?Las mutaciones introducen nuevas variaciones genéticas, siendo la principal fuente de evolución. En la teoría sintética, la mutación tiene el papel de generar diversidad genética sobre la cual actúa la selección natural, y también la deriva. Las mutaciones que afectan a la eficacia biológica del portador, y por tanto son objeto de la selección natural, pueden ser deletéreas (negativas) o beneficiosas. Las mutaciones beneficiosas son las menos frecuentes, aunque se conocen muchos ejemplos que afectan a rasgos variadísimos, como la resistencia a enfermedades o a estrés, la longevidad, el tamaño, la capacidad para metabolizar nuevas sustancias, una cicatrización eficiente de las heridas, etc. La mayor parte de las mutaciones son mutaciones neutras; no afectan las oportunidades de supervivencia y reproducción de los organismos, y se acumulan con el tiempo a una velocidad más o menos constante.La mayoría de los biólogos creen que la adaptación ocurre fundamentalmente por etapas, mediante la acumulación por selección natural de variaciones genéticas ventajosas de efecto relativamente pequeño. Las macromutaciones, por el contrario, producen efectos drásticos, fuera del rango de variación normal de la especie. Se ha propuesto que quizá hayan sido responsables de ciertos rasgos adaptativos o de la aparición de novedades evolutivas, aunque, dado que las mutaciones suelen tener efectos muy nocivos o letales, esta vía se considera actualmente poco frecuente.Recombinación genéticaArtículo principal: Recombinación genéticaLa recombinación genética es el proceso mediante el cual la información genética se redistribuye, con la cual se produce variación en la descendencia y diversidad dentro de cada especie.Variaciones en la expresión de los genes, involucrados en la herenciaTambién existen formas de variación hereditaria que no están basadas en cambios de la información genética. El proceso que produce estas variaciones deja intacta la información genética y es con frecuencia reversible. Este proceso es llamado herencia epigenética que resulta de la trasmisión de secuencias de información no-ADN a través de la meiosis o mitosis; y puede incluir fenómenos como la metilación del ADN o la herencia estructural. Se sigue investigando si estos mecanismos permiten la producción de variaciones específicas beneficiosas en respuesta a señales ambientales. De ser éste el caso, algunas instancias de la evolución podrían ocurrir fuera del cuadro típicamente darwiniano, que evitaría cualquier conexión entre las señales ambientales y la producción de variaciones hereditarias; aunque recordando que indirectamente el origen del proceso en si mismo estarían involucrados genes, como por ejemplo los genes de la enzima ADN-metiltransferasa, histonas, etc.Sobrevivencia diferenciada de característicasAl mismo tiempo que la mutación puede crear nuevos alelos, otros factores influencian la frecuencia de los alelos existentes. Estos factores hacen que algunas características se hagan frecuentes mientras que otras disminuyen o se pierden completamente. De los procesos conocidos que influyen en la persistencia de una característica, o más precisamente, en la frecuencia de un alelo podemos mencionar:Selección naturalDeriva genéticaFlujo genéticoSelección naturalArtículo principal: Selección naturalLa selección natural consiste en la reproducción diferencial de los individuos, según su dotación genética, y generalmente como resultado del ambiente. Existe selección natural cuando hay diferencias en eficacia biológica entre los individuos de una población, es decir, cuando su contribución en descendientes es desigual. La eficacia biológica puede desglosarse en componentes como la supervivencia (la mortalidad diferencial es la tasa de sobrevivencia de individuos hasta la edad de reproducción), la fertilidad, la fecundidad, etc.La selección natural puede dividirse en dos categorías:La sexual ocurre cuando los organismos más atractivos para el sexo opuesto debido a sus características se reproducen más y aumentan la frecuencia de estas características en el patrimonio genético común.La ecológica ocurre en el resto de las circunstancias (habilidad para obtener o procesar alimento, capacidad de ocultación, huída o de defensa, capacidad para resistir fluctuaciones ambientales, etc.)La selección natural trabaja con mutaciones en diferentes formas:La purificadora o de fondo elimina las mutaciones perniciosas de una población.La positiva aumenta la frecuencia de mutaciones benéficas.La de balanceo mantiene las variaciones dentro de una población a través de mecanismos tales como:La sobredominancia o vigor híbrido,La selección dependiente de la frecuencia,El papel central de la selección natural en la teoría de la evolución ha dado origen a una fuerte conexión entre ese campo y el estudio de la ecología.Las mutaciones que no se ven afectadas por la selección natural son llamadas mutaciones neutras. Su frecuencia en la población está dictada por su tasa de mutación, por la deriva genética y el flujo genético. Se entiende que la secuencia de ADN de un organismo, en ausencia de selección, sufre una acumulación estable de mutaciones neutras. El efecto probable de mutación es la propuesta de que un gen que no está bajo selección será destruido por las mutaciones acumuladas. Éste es un aspecto de la llamada degradación genómica.La selección de organismos por sus características deseables, cuando es provocada por el hombre, por ejemplo para la agricultura es llamada selección artificial.La evolución baldwiniana se refiere a la forma en que los seres vivos capaces de adaptarse durante su vida, pueden producir nuevas fuerzas de selección.Deriva genéticaArtículo principal: Deriva genéticaLa deriva genética describe las fluctuaciones aleatorias en la frecuencia de los alelos. Esto es de especial importancia en poblaciones reducidas, donde las posibilidades de fluctuación de una generación a la siguiente son grandes. Estas fluctuaciones en la frecuencia de los alelos entre generaciones sucesivas puede producir la desaparición de algunos alelos de una población. Dos poblaciones separadas que parten de la misma frecuencia de alelos pueden derivar por fluctuación aleatoria en dos poblaciones divergentes con diferente conjunto de alelos (por ejemplo, alelos presentes en una población y que desaparecieron en la otra).Muchos aspectos de la deriva genética dependen del tamaño de la población (generalmente abreviada como N). En las poblaciones reducidas, la deriva genética puede producir grandes cambios en la frecuencia de alelos de una generación a la siguiente, mientras que en las grandes poblaciones, los cambios en la frecuencia de los alelos son generalmente muy pequeños. La importancia relativa de la selección natural y la deriva genética en la determinación de la suerte de las nuevas mutaciones también depende del tamaño de la población y de la presión por la selección: Cuando N × s (tamaño de la población multiplicado por la presión por la selección) es pequeña, predomina la deriva genética. Así, la selección natural es más eficiente en grandes poblaciones o dicho de otra forma, la deriva genética es más poderosa en las poblaciones reducidas. Finalmente, el tiempo que le toma a un alelo fijarse en una población por deriva genética (es decir, el tiempo que toma el que todos los individuos de la población tengan ese alelo) depende del tamaño de la población: mientras más pequeña la población, menos tiempo toma la fijación del alelo.Los efectos de la deriva genética son pequeños en la mayoría de las poblaciones naturales, pero pueden revestir especial importancia cuando tiene lugar la formación de una población a partir de muy pocos individuos o efecto fundador, o cuando las poblaciones quedan reducidas a muy pocos individuos, es decir, pasan a través de un cuello de botella.Efecto fundador: Es un proceso frecuente en algunas islas oceánicas, que son colonizadas por unos pocos individuos que genéticamente son poco representativos con respecto a la población de la que derivan.Un ejemplo que ilustra este efecto fundador se encuentra en el grupo religioso amish, fundado en 1771 en Pensilvania por unos pocos matrimonios. En la actualidad el 13% de las 17000 personas que forman el grupo portan en su genotipo un alelo que en homocigosis provoca enanismo y polidactilia. El número de casos registrados en esta población corresponde prácticamente a la totalidad de casos detectados en toda la población mundial. Se piensa que estas 17000 personas descienden de muy pocos individuos, algunos de los cuales eran portadores de este alelo.Cuello de botella:Se produce cuando una situación en la que, debido a condiciones ambientales adversas u otras circunstancias, la población se reduce drásticamente. Con posterioridad recupera su número, pero a partir de un corto número de individuos. Esta situación puede implicar la desaparición de determinados alelos aleatoriamente o que aumente la frecuencia de otros que en la anterior situación estaban menos representados.Microevolución y macroevoluciónArtículos principales: Microevolución y MacroevoluciónMicroevolución es un término usado para referirse a cambios de las frecuencias génicas en pequeña escala, en una población durante el transcurso de varias generaciones. Estos cambios pueden deberse a un cierto número de procesos: mutación, flujo génico, deriva génica, así como también por selección natural. La genética de poblaciones es la rama de la biología que provee la estructura matemática para el estudio de los procesos de la microevolución, como el color de la piel en la población Mundial.Los cambios a mayor escala, desde la especiación (aparición de una nueva especie) hasta las grandes transformaciones evolutivas ocurridas en largos períodos de tiempo, son comúnmente denominados Macroevolución (por ejemplo, los anfibios que evolucionaron a partir de un grupo de peces óseos). Los biólogos no acostumbran hacer una separación absoluta entre macroevolución y microevolución, pues consideran que macroevolución es simplemente microevolución acumulada y sometida a un rango mayor de circunstancias ambientales. Una minoría de teóricos, sin embargo, considera que los mecanismos de la teoría sintética para la microevolución no bastan para hacer esa extrapolación y que se necesitan otros mecanismos. La teoría de los equilibrios puntuados, propuesta por Gould y Eldredge, intenta explicar ciertas tendencias macroevolutivas que se observan en el registro fósil.Especiación y extinciónArtículos principales: Especiación y ExtinciónLa especiación es la aparición de una o más especies a partir de una pre-existente. Existen varios mecanismos por los cuales esto puede ocurrir. La especiación alopátrica comienza cuando una subpoblación de una especie queda aislada geográficamente, por ejemplo por fragmentación del hábitat o migración. La especiación simpátrica ocurre cuando una especie nueva emerge en la misma región geográfica. La especiación peripátrica, propuesta por Ernst Mayr, es un tipo de especiación que existe entre los extremos de la especiación alopátrica y simpátrica. La especiación peripátrica es un soporte fundamental de la teoría del Equilibrio puntuado. La especiación parapátrica donde las especies ocupan áreas biogográficas aledañas pero hay un flujo genético bajo.La extinción es la desaparición de las especies. El momento de la extinción es considerado generalmente como la muerte del último individuo perteneciente a una especie. La extinción no es un proceso inusual medido en tiempo geológico - las especies son creadas por la especiación y desaparecen a través de la extinción.Biología evolutivaArtículo principal: Biología evolutivaLa Biología evolutiva es un subcampo de la biología que se ocupa de la ascendencia común y evolución biológica de las especies, así como de sus cambios en el tiempo. La biología evolucionista es una especie de meta campo debido a que incluye científicos de muchas disciplinas tradicionales con orientación a la taxonomía. Por ejemplo, generalmente incluye científicos especializados en organismos particulares tales como la ornitología y la utiliza como medio para responder a preguntas generales sobre la evolución.La biología evolutiva es una disciplina académica independiente que surgió en los años 1930 y 40 como resultado de la síntesis evolutiva moderna. Sin embargo, es en los años 1970 y 80 que un importante número de universidades crearon departamentos de biología evolutiva.Historia del pensamiento evolucionistaRetrato de LamarckPortada de El Origen de las EspeciesArtículo principal: Historia del pensamiento evolucionistaLa idea de una evolución biológica ha existido desde épocas remotas, notablemente entre los Helénicos como Epicuro, pero la teoría moderna no se estableció hasta llegados los siglos XVIII y XIX, con la contribución de científicos como Christian Pander, Jean-Baptiste Lamarck y Charles Darwin. En el siglo XVIII la oposición entre fijismo y transformismo es ambigua. Algunos autores, por ejemplo, admiten la transformación de las especies limitada a los géneros, pero niegan la posibilidad de pasar de un género a otro. Otros naturalistas hablan de "progresión" en la naturaleza orgánica, pero es muy difícil determinar si con ello hacen referencia a una transformación real de las especies o se trata, simplemente, de una modulación de la clásica idea de la scala naturae. Lamarck es el primero en formular explícitamente una teoría de la evolución, pero no fue hasta la publicación del El Origen de las Especies de Charles Darwin cuando el hecho de la evolución comenzó a ser ampliamente aceptado. Una carta de Alfred Russel Wallace, en la cual revelaba su propio descubrimiento de la selección natural, impulsó a Darwin a publicar su trabajo en evolución. Por lo tanto, a veces se comparte el crédito con Wallace por la teoría de la evolución (a veces llamada Teoría de Darwin-Wallace).A pesar de que la teoría de Darwin pudo sacudir profundamente la opinión científica con respecto al desarrollo de la vida (e incluso resultando en una pequeña revolución social), no pudo explicar la fuente de variación existente entre las especies, y la propuesta de Darwin de la existencia de un mecanismo hereditario (pangénesis) no satisfizo a la mayoría de los biólogos. No fue recién hasta fines del siglo XIX y comienzos del XX, que estos mecanismos pudieron establecerse.Cuando se "redescubrió" alrededor del 1900 el trabajo de Gregor Mendel sobre la naturaleza de la herencia que databa de fines del siglo XIX, se estableció una discusión entre los Mendelianos (Charles Benedict Davenport) y los biométricos Walter Frank Raphael Weldon y Karl Pearson), quienes insistían en que la mayoría de los caminos importantes para la evolución debían mostrar una variación continua que no era explicable a través del análisis mendeliano. Finalmente, los dos modelos fueron conciliados y fusionados, principalmente a través del trabajo del biólogo y estadístico R.A. Fisher. Este enfoque combinado, que empleaba un modelo estadístico riguroso a las teorías de Mendel de la herencia vía genes, se dio a conocer en los años 1930 y 1940 y se conoce como la teoría sintética de la evolución.En los años de la década de 1940, siguiendo el experimento de Griffith, Avery, McCleod y McCarty lograron identificar de forma definitiva al ácido desoxirribonucléico (ADN) como el "principio transformante" responsable de la transmisión de la información genética. En 1953, Francis Crick y James Watson publicaron su famoso trabajo sobre la estructura del ADN, basado en la investigación de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins. Estos desarrollos iniciaron la era de la biología molecular y transformaron el entendimiento de la evolución en un proceso molecular: la mutación de segmentos de ADN (ver evolución molecular).A mediados de la década de 1970, Motoo Kimura formuló la teoría neutralista de la evolución molecular, estableciendo de manera firme la importancia de la deriva génica como el mayor mecanismo de la evolución. Hasta la fecha continúan los debates en esta área de investigación. Uno de los debates más importantes es sobre la teoría del equilibrio puntuado, una teoría propuesta por Niles Eldredge y Stephen Jay Gould para explicar la escasez de formas transicionales entre especies.Impacto de la teoría de la evoluciónA medida que se ha ido desarrollando la comprensión de los fenómenos evolutivos, posturas y creencias bien arraigadas se han visto revisadas, vulneradas o por lo menos cuestionadas. La aparición de la teoría evolutiva marca un hito, no solo en su campo de pertinencia al explicar los procesos que originan la diversidad del mundo vivo; sino también más allá del ámbito de las ciencias biológicas. Naturalmente, este concepto biológico choca con las explicaciones tradicionalmente creacionistas y fijistas de algunas posturas religiosas y místicas; y bien que aspectos como el de la descendencia de un ancestro común, aún suscita reacciones en algunas personasEl impacto más importante de la teoría evolucionista se da a nivel de la historia del pensamiento moderno y la relación de este con la sociedad. Este profundo impacto es en definitiva debido a la naturaleza no teleológica de los mecanismos evolutivos: es decir que la evolución no sigue un fin u objetivo. Las estructuras y especies no "aparecen" por necesidad (ni por designio divino) sino que a partir de la variedad de formas existentes solo las mejor adaptadas son conservadas en el tiempo. Este mecanismo "ciego", independiente de un plan, de una voluntad divina o de una fuerza sobrenatural ha sido explorado en consecuencia en otras áreas del saber.La adopción de la perspectiva evolutiva para abordar problemas en otros campos se ha mostrado enriquecedora y muy vigente; sin embargo en el proceso también se han dado abusos (p.e. el atribuir un valor biológico a diferencias culturales y cognitivas) o deformaciones de la misma (como justificativo de posturas eugeneticas); las cuales han sido usadas como "Argumentum ad consequentiam" a través de la historia de las objeciones a la teoría de la evolución.Evolución y sistemas éticos y socialesLa teoría de la evolución por acción de la selección natural también ha sido adoptada como fundamento para varios sistemas éticos y sociales, como el Darwinismo social, el cual mantiene que la supervivencia del más apto explica y justifica las diferencias de bienestar y éxito entre las sociedades, las personas y la eugenesia, que claman que la civilización humana estaba revirtiendo la selección natural permitiendo que los menos aptos sobrevivieran y se procrearan en exceso con respecto a los más aptos. Después de que las atrocidades del Holocausto fueran vinculadas con la eugenesia, la opinión pública científica dejó de ver de manera favorable la relación entre la selección natural y el Darwinismo social y la eugenesia (a pesar de que tampoco había sido realmente aceptada universalmente en el pasado).Algunos creacionistas, como Kent Hovind, creen que la evolución es la base para el Nazismo, Comunismo, Marxismo, la alabanza a la Madre Tierra, racismo, etc.La noción de que los humanos comparten ancestros comunes con otros animales, también afectó la manera en la que algunas personas ven la relación entre los humanos y otras especies. Muchos de los defensores de los derechos humanos mantienen que si los animales y humanos son de la misma naturaleza, por lo que entonces los derechos no pueden ser distintos para los humanos.Evolución y religiónArtículos principales: Creacionismo, Diseño inteligente, y Evolución teístaAntes de que la geología se convirtiera en una ciencia, a principios del siglo XIX, tanto las religiones occidentales como los científico descontaban o condenaban de manera dogmática y casi unánime cualquier propuesta que implicara que la vida es el resultado de un proceso evolutivo. Sin embargo, a medida que la evidencia geológica empezó a acumularse en todo el mundo, un grupo de científicos comenzó a cuestionar si una interpretación literal de la creación relatada en la Biblia Judeo-Cristiana podía reconciliarse con sus descubrimientos (y sus implicaciones). Algunos geólogos religiosos, como Dean William Auckland en Inglaterra, Edward Hitchcock en Estados Unidos y Hugo Millar en Escocia siguieron justificando la evidencia geológica y fósil solo en términos de un Diluvio universal; pero una vez que Charles Darwin publicara su Origen de las Especies en 1859 la opinión científica comenzó a alejarse rápidamente de la interpretación literal de la Biblia.Este debate temprano acerca de la validez literal de la Biblia no se llevó a cabo tras puertas cerradas, y desestabilizó la opinión educativa en ambos continentes. Eventualmente, instigó una contrarreforma que tomó la forma de un renacimiento religioso en ambos continentes entre 1857 y 1860.A pesar que la teoría de la evolución ha sido demostrada científicamente, algunos grupos, principalmente en Estados Unidos, interpretan en las Escrituras que solo un ser supremo pudo crear directamente a los humanos y a otros animales como especies separadas y acabadas. Este punto de vista es comúnmente llamado creacionismo, y sigue siendo defendido por algunos grupos religiosos, particularmente los protestantes estadounidenses; principalmente a través de una forma de creacionismo contemporáneo llamado Diseño inteligente. Esto ha llevado a un duro conflicto entre la creación y evolución en la historia de la educación pública de este país, aunque actualmente más bien es un fenómeno local en algunos estados; ya que es obligatoria la enseñanza de la teoría de evolución. (aunque cabe destacar que también a afectado a otros países, por ejemplo, en el año 2005 en Italia hubo un intento de suspensión de la enseñanza de la teoría de la evolución).En respuesta a la aceptación científica de la teoría de la evolución, muchos religiosos y filósofos han tratado de unificar los puntos de vista científico y religioso, ya sea de manera formal o informal; a través de un "creacionismo pro-evolución". Así por ejemplo algunos religiosos han adoptado un enfoque creacionista desde la evolución teísta o el creacionismo evolutivo, en donde Dios provee una chispa divina que inicia el proceso de la evolución, y (o) donde Dios creó el curso de la evolución.Por ejemplo, a partir de 1950 la Iglesia Católica Romana tomó una posición neutral con respecto a la evolución con la encíclica Humani generis del Papa Pío XII. "El Magisterio de la Iglesia no prohíbe el que —según el estado actual de las ciencias y la teología— en las investigaciones y disputas, entre los hombres más competentes de entrambos campos, sea objeto de estudio la doctrina del evolucionismo, en cuanto busca el origen del cuerpo humano en una materia viva preexistente —pero la fe católica manda defender que las almas son creadas inmediatamente por Dios—. ". El Papa Benedicto XVI ha afirmado que "existen muchas pruebas científicas en favor de la evolución, que se presenta como una realidad que debemos ver y que enriquece nuestro conocimiento de la vida y del ser como tal. Pero la doctrina de la evolución no responde a todos los interrogantes y sobre todo no responde al gran interrogante filosófico: ¿de dónde viene todo esto y cómo todo toma un camino que desemboca finalmente en el hombre?"[2] .En los países o regiones en los cuales de la mayoría de la población mantiene fuertes creencias religiosas, el creacionismo posee un atractivo mucho mayor que en los países donde la mayoría de la gente posee creencias seculares. Desde los años 1920 hasta el presente en los Estados Unidos, han ocurrido varios ataques religiosos a la enseñanza de la teoría evolutiva, particularmente por parte de los cristianos fundamentalistas y protestantes; si bien entre los últimos esta no es una posición unánime.Otras teorías y criticas científicasArtículo principal: Historia de las objeciones y críticas a la teoría de la evoluciónLa teoría sintética es el modelo explicativo más explorado y robusto de los que se dispone actualmente para comprender los fenómenos evolutivos. Aunque no existe hoy una sólida teoría alternativa desarrollada, algunos científicos si han reclamado la necesidad de realizar una reforma, ampliación o sustitución de la Teoría Sintética, con nuevos modelos capaces de integrar la Biología del Desarrollo o incorporar una serie de descubrimientos biológicos cuyo papel evolutivo se está debatiendo, tales como ciertos mecanismos hereditarios epigenéticos, la horizontaltransmisión horizontal; o propuestas como la eistencia de múltiples niveles jerárquicos de selección o la plausibilidad de fenómenos de asimilación genómica para explicar procesos macroevolutivos (incremento de complejidad por integración en complemento al incremento en complejidad por transformación -gradual-).Los aspectos más criticados de la teoría sintética son: el gradualismo, que ha obtenido como respuesta el modelo del equilibrio puntuado de Niles Eldredge y Stephen Jay Gould[3] ; la preponderancia de la selección natural frente a los motivos puramente estocásticos; la explicación al comportamiento del altruismo; y el reduccionismo geneticista que evitaría las implicaciones holísticas y las propiedades emergentes a cualquier sistema biológico complejoSin embargo, la comunidad científica los considera solo como desacuerdos y nuevas ideas sobre puntos específicos, y que la teoría misma no ha sido rebatida en el campo de la biología, siendo comunmente descrita como la "piedra angular de la biología moderna".
miércoles, 5 de diciembre de 2007
codigo genetico
Serie de codones en un segmento de ARN. Cada codón se compone de tres nucleótidos, que codifican un solo aminoácido.El código genético es la regla de correspondencia entre la serie de nucleótidos en que se basan los ácidos nucleicos y las series de aminoácidos (polipéptidos) en que se basan las proteínas. Es como el diccionario que permite traducir la información genética a estructura de proteína. A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina, respectivamente. Cada una de estas bases forma, junto con un glúcido (pentosa) y un grupo fosfato, un nucleótido; el ADN y el ARN son polímeros formados por nucleótidos encadenados.Cada tres nucleótidos de la cadena (cada triplete) forman una unidad funcional llamada codón. Como en cada cadena pueden aparecer cuatro nucleótidos distintos (tantos como bases nitrogenadas, que son el componente diferencial) caben 43 (4x4x4, es decir, 64) combinaciones o codones distintos. A cada codón le corresponde un único “significado”, que será o un aminoácido, lo que ocurre en 61 casos, o una instrucción de “final de traducción”, en los tres casos restantes (ver la tabla). La combinación de codones que se expresa en una secuencia lineal de nucleótidos, conforman cada gen necesario para producir la síntesis de una macromolécula con función celular específica.Durante el proceso de traducción (síntesis de proteína) el mensaje genético es leído de una cadena de ARN, colocando cada vez el aminoácido indicado por el codón siguiente según la regla que llamamos código genético.Universalidad El código genético es universal, es decir, es el mismo para todos los organismos existentes, con unas excepciones mínimas, observadas en mitocondrias y en algunos protistas.Degeneración En términos de teoría de la información el código genético presenta redundancia, porque en varios casos, codones distintos significan el mismo aminoácido. Existen 64 codones y sólo 21 mensajes posibles a los que traducirlos, que son los veinte aminoácidos más la señal de terminación. Es a este rasgo al que nos referimos como degeneración del código genético.Continuidad En el código genético no existen signos que separen los tripletes,por lo cual éstos se escriben de manera continua sin separaciones entre ellos.Aún así,se ha determinado que existen 4 codones los cuales cumplen la función de "separadores" o "signos de puntuación",estos son:AUG (codón de iniciación);UAA UAG UGA (codones de terminación).Usos incorrectosLa expresión "código genético" es frecuentemente utilizada en los medios de comunicación como sinónimo de genoma, de genotipo, o de ADN. Frases como "Se analizó el código genético de los restos y coincidió con el de la desaparecida", o "se creará una base de datos con el código genético de todos los ciudadanos" son científicamente absurdas. Es insensato, por ejemplo, aludir al «código genético de una determinada persona», porque el código genético es el mismo para todos los seres vivos; cada organismo tiene sin embargo un genotipo propio, aunque es posible que lo comparta con otros si se ha originado por algún mecanismo de multiplicación asexual.
mitosis y meiosis
MitosisIntroducciónLas células se reproducen duplicando su contenido y luego dividiéndose en dos. El ciclo de división es el medio fundamental a través del cual todos los seres vivos se propagan. En especies unicelulares como las bacterias y las levaduras, cada división de la célula produce un nuevo organismo. Es especies pluricelulares se requieren muchas secuencias de divisiones celulares para crear un nuevo individuo; la división celular también es necesaria en el cuerpo adulto para reemplazar las células perdidas por desgaste, deterioro o por muerte celular programada. Así, un humano adulto debe producir muchos millones de nuevas células cada segundo simplemente para mantener el estado de equilibrio y, si la división celular se detiene el individuo moriría en pocos días.El ciclo celular comprende el conjunto de procesos que una célula debe de llevar a cabo para cumplir la replicación exacta del DNA y la segregación de los cromosomas replicados en dos células distintas. La gran mayoría de las células también doblan su masa y duplican todos sus orgánulos citoplasmáticos en cada ciclo celular: De este modo durante el ciclo celular un conjunto complejo de procesos citoplasmáticos y nucleares tienen que coordinarse unos con otros.MitosisLas plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división. La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas – células de un organismo eucariótico que no van a convertirse en células sexuales. Una célula mitótica se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división celular, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.Durante la mitosis existen cuatro fases:Profase: Un huso cromático empieza a formarse fuera del núcleo celular, mientras los cromosomas se condensan. Se rompe la envoltura celular y los microtúbulos del huso capturan los cromosomas.Metafase: Los cromosomas se alinean en un punto medio formando una placa metafásica.Anafase: Las cromátidas hermanas se separan bruscamente y son conducidas a los polos opuestos del huso, mientras que el alargamiento del huso aumenta más la separación de los polos.Telofase: El huso continúa alargándose mientras los cromosomas van llegando a los polos y se liberan de los microtúbulos del huso; posteriormente la membrana se comienza a adelgazar por el centro y finalmente se rompe. Después de esto, en torno a los cromosomas se reconstruye la envoltura nuclear.
ProfaseEl comienzo de la mitosis se reconoce por la aparición de cromosomas como formas distinguibles, conforme se hacen visibles los cromosomas adoptan una apariencia de doble filamento denominada cromátidas, estas se mantienen juntas en una región llamada centrómero, y es en este momento cuando desaparecen los nucleolos. La membrana nuclear empieza a fragmentarse y el nucleoplasma y el citoplasma se hacen uno solo. En esta fase puede aparecer el huso cromático y tomar los cromosomas.
MetafaseEn esta fase los cromosomas se desplazan al plano ecuatorial de la célula, y cada uno de ellos se fija por el centrómero a las fibras del huso nuclear.
AnafaseEsta fase comienza con la separación de las dos cromátidas hermanas moviéndose cada una a un polo de la célula. El proceso de separación comienza en el centrómero que parece haberse dividido igualmente.
TelofaseAhora, los cromosomas se desenrollan y reaparecen los nucleolos, lo cual significa la regeneración de núcleos interfásicos. Para entonces el huso se ha dispersado, y una nueva membrana ha dividido el citoplasma en dos.
MeiosisLos organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos. Los gametos se originan mediante meiosis, proceso de división de las células germinales. La meiosis se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo. Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro. Dado que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguen como Meiosis I y Meiosis II. Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis. Cada división meiotica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De estas la más compleja y de más larga duración es la Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno, Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis.Meiosis 1 Las características típicas de la meiosis I, solo se hacen evidentes después de la replicación del DNA, en lugar de separarse las cromátidas hermanas se comportan como bivalente o una unidad, como si no hubiera ocurrido duplicación formando una estructura bivalente que en si contiene cuatro cromátidas. Las estructuras bivalentes se alinean sobre el huso, posteriormente los dos homólogos duplicados se separan desplazándose hacia polos opuestos, a consecuencia de que las dos cromátidas hermanas se comportan como una unidad, cuando la célula meiótica se divide cada célula hija recibe dos copias de uno de los dos homólogos. Por lo tanto las dos progenies de esta división contienen una cantidad doble de DNA, pero estas difieren de las células diploides normales.
ProfaseLeptoteno: En esta fase, los cromosomas se hacen visibles, como hebras largas y finas. Otro aspecto de la fase leptoteno es el desarrollo de pequeñas áreas de engrosamiento a lo largo del cromosoma, llamadas cromómeros, que le dan la apariencia de un collar de perlas.
Cigoteno: Es un período de apareamiento activo en el que se hace evidente que la dotación cromosómica del meiocito corresponde de hecho a dos conjuntos completos de cromosomas. Así pues, cada cromosoma tiene su pareja, cada pareja se denomina par homólogo y los dos miembros de la misma se llaman cromosomas homólogos.
Paquiteno: Esta fase se caracteriza por la apariencia de los cromosomas como hebras gruesas indicativas de una sinapsis completa. Así pues, el número de unidades en el núcleo es igual al número n. A menudo, los nucleolos son muy importantes en esta fase. Los engrosamientos cromosómicos en forma de perlas, están alineados de forma precisa en las parejas homólogas, formando en cada una de ellas un patrón distintivo.
Diploteno: Ocurre la duplicación longitudinal de cada cromosoma homólogo, al ocurrir este apareamiento las cromátidas homólogas parecen repelerse y separarse ligeramente y pueden apreciarse unas estructuras llamadas quiasmas entre las cromátidas.ademas La aparición de estos quiasmas nos hace visible el entrecruzamiento ocurrido en esta fase.
Diacinesis: Esta etapa no se diferencia sensiblemente del diploteno, salvo por una mayor contracción cromosómica. Los cromosomas de la interfase, en forma de largos filamentos, se han convertido en unidades compactas mucho más manejables para los desplazamientos de la división meiótica.Metafase Al llegar a esta etapa la membrana nuclear y los nucleolos han desaparecido y cada pareja de cromosomas homólogos ocupa un lugar en el plano ecuatorial. En esta fase los centrómeros no se dividen; esta ausencia de división presenta una diferencia importante con la meiosis. Los dos centrómeros de una pareja de cromosomas homólogos se unen a fibras del huso de polos opuestos.
Anafase Como la mitosis la anafase comienza con los cromosomas moviéndose hacia los polos. Cada miembro de una pareja homologa se dirige a un polo opuesto
Telofase Esta telofase y la interfase que le sigue, llamada intercinesis, son aspectos variables de la meiosis I. En muchos organismos, estas etapas ni siquiera se producen; no se forma de nuevo la membrana nuclear y las células pasan directamente a la meiosis II. En otros organismos la telofase I y la intercinesis duran poco; los cromosomas se alargan y se hacen difusos, y se forma una nueva membrana nuclear. En todo caso, nunca se produce nueva síntesis de DNA y no cambia el estado genético de los cromosomas.
Meiosis IIProfase Esta fase se caracteriza por la presencia de cromosomas compactos en numero haploide. Los centroiolos se desplazan hacia los polos opuestos de las células
Metafase En esta fase, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. En este caso, las cromátidas aparecen, con frecuencia, parcialmente separadas una de otra en lugar de permanecer perfectamente adosadas, como en la mitosis.
Anafase Los centrómeros se separan y las cromátidas son arrastradas por las fibras del huso acromático hacia los polos opuestos.
Telofase En los polos, se forman de nuevo los núcleos alrededor de los cromosomas.En suma, podemos considerar que la meiosis supone una duplicación del material genético (fase de síntesis del DNA) y dos divisiones celulares. Inevitablemente, ello tiene como resultado unos productos meióticos con solo la mitad del material genético que el meiosito original.
ProfaseEl comienzo de la mitosis se reconoce por la aparición de cromosomas como formas distinguibles, conforme se hacen visibles los cromosomas adoptan una apariencia de doble filamento denominada cromátidas, estas se mantienen juntas en una región llamada centrómero, y es en este momento cuando desaparecen los nucleolos. La membrana nuclear empieza a fragmentarse y el nucleoplasma y el citoplasma se hacen uno solo. En esta fase puede aparecer el huso cromático y tomar los cromosomas.
MetafaseEn esta fase los cromosomas se desplazan al plano ecuatorial de la célula, y cada uno de ellos se fija por el centrómero a las fibras del huso nuclear.
AnafaseEsta fase comienza con la separación de las dos cromátidas hermanas moviéndose cada una a un polo de la célula. El proceso de separación comienza en el centrómero que parece haberse dividido igualmente.
TelofaseAhora, los cromosomas se desenrollan y reaparecen los nucleolos, lo cual significa la regeneración de núcleos interfásicos. Para entonces el huso se ha dispersado, y una nueva membrana ha dividido el citoplasma en dos.
MeiosisLos organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos. Los gametos se originan mediante meiosis, proceso de división de las células germinales. La meiosis se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo. Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro. Dado que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguen como Meiosis I y Meiosis II. Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis. Cada división meiotica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De estas la más compleja y de más larga duración es la Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno, Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis.Meiosis 1 Las características típicas de la meiosis I, solo se hacen evidentes después de la replicación del DNA, en lugar de separarse las cromátidas hermanas se comportan como bivalente o una unidad, como si no hubiera ocurrido duplicación formando una estructura bivalente que en si contiene cuatro cromátidas. Las estructuras bivalentes se alinean sobre el huso, posteriormente los dos homólogos duplicados se separan desplazándose hacia polos opuestos, a consecuencia de que las dos cromátidas hermanas se comportan como una unidad, cuando la célula meiótica se divide cada célula hija recibe dos copias de uno de los dos homólogos. Por lo tanto las dos progenies de esta división contienen una cantidad doble de DNA, pero estas difieren de las células diploides normales.
ProfaseLeptoteno: En esta fase, los cromosomas se hacen visibles, como hebras largas y finas. Otro aspecto de la fase leptoteno es el desarrollo de pequeñas áreas de engrosamiento a lo largo del cromosoma, llamadas cromómeros, que le dan la apariencia de un collar de perlas.
Cigoteno: Es un período de apareamiento activo en el que se hace evidente que la dotación cromosómica del meiocito corresponde de hecho a dos conjuntos completos de cromosomas. Así pues, cada cromosoma tiene su pareja, cada pareja se denomina par homólogo y los dos miembros de la misma se llaman cromosomas homólogos.
Paquiteno: Esta fase se caracteriza por la apariencia de los cromosomas como hebras gruesas indicativas de una sinapsis completa. Así pues, el número de unidades en el núcleo es igual al número n. A menudo, los nucleolos son muy importantes en esta fase. Los engrosamientos cromosómicos en forma de perlas, están alineados de forma precisa en las parejas homólogas, formando en cada una de ellas un patrón distintivo.
Diploteno: Ocurre la duplicación longitudinal de cada cromosoma homólogo, al ocurrir este apareamiento las cromátidas homólogas parecen repelerse y separarse ligeramente y pueden apreciarse unas estructuras llamadas quiasmas entre las cromátidas.ademas La aparición de estos quiasmas nos hace visible el entrecruzamiento ocurrido en esta fase.
Diacinesis: Esta etapa no se diferencia sensiblemente del diploteno, salvo por una mayor contracción cromosómica. Los cromosomas de la interfase, en forma de largos filamentos, se han convertido en unidades compactas mucho más manejables para los desplazamientos de la división meiótica.Metafase Al llegar a esta etapa la membrana nuclear y los nucleolos han desaparecido y cada pareja de cromosomas homólogos ocupa un lugar en el plano ecuatorial. En esta fase los centrómeros no se dividen; esta ausencia de división presenta una diferencia importante con la meiosis. Los dos centrómeros de una pareja de cromosomas homólogos se unen a fibras del huso de polos opuestos.
Anafase Como la mitosis la anafase comienza con los cromosomas moviéndose hacia los polos. Cada miembro de una pareja homologa se dirige a un polo opuesto
Telofase Esta telofase y la interfase que le sigue, llamada intercinesis, son aspectos variables de la meiosis I. En muchos organismos, estas etapas ni siquiera se producen; no se forma de nuevo la membrana nuclear y las células pasan directamente a la meiosis II. En otros organismos la telofase I y la intercinesis duran poco; los cromosomas se alargan y se hacen difusos, y se forma una nueva membrana nuclear. En todo caso, nunca se produce nueva síntesis de DNA y no cambia el estado genético de los cromosomas.
Meiosis IIProfase Esta fase se caracteriza por la presencia de cromosomas compactos en numero haploide. Los centroiolos se desplazan hacia los polos opuestos de las células
Metafase En esta fase, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. En este caso, las cromátidas aparecen, con frecuencia, parcialmente separadas una de otra en lugar de permanecer perfectamente adosadas, como en la mitosis.
Anafase Los centrómeros se separan y las cromátidas son arrastradas por las fibras del huso acromático hacia los polos opuestos.
Telofase En los polos, se forman de nuevo los núcleos alrededor de los cromosomas.En suma, podemos considerar que la meiosis supone una duplicación del material genético (fase de síntesis del DNA) y dos divisiones celulares. Inevitablemente, ello tiene como resultado unos productos meióticos con solo la mitad del material genético que el meiosito original.
reaciones
Las reacciones de fijación o reducción del carbono, son conocidas también como reacciones de oscuridad (son independientes de la luz), sin embargo dos sustancias producidas en la luz, como son el NADPH y el ATP participan en la reducción del CO2.El CO2 pasa al interior de organismos unicelulares y de otros autótrofos acuáticos por difusión y no a través de estructuras especiales; mientras que las plantas terrestres deben protegerse de la desecación y en ese sentido han desarrollado estructuras llamadas estomas, que permiten el intercambio gaseoso.En el estroma de los cloroplastos se encuentran presentes las enzimas que intervienen en el Ciclo de Calvin. El Ciclo de Calvin fue estudiado y descubierto en un alga verde unicelular, llamada Chlorella.El CO2 se combina con la ribulosa 1,5 bifosfato (RUBP- es un azúcar de 5 carbonos ), mediante la acción de la enzima ribulosa bifosfato carboxilasa oxigenasa o rubisco. La rubisco constituye aproximadamente el 50% de las proteínas del cloroplasto y se piensa que es la proteína más abundante en la tierra. El primer producto estable de la fijación de CO2 es el ácido-3-fosfoglicérico ( PGA), un compuesto de 3 carbonos. En el ciclo se fijan 6 moles de CO2 a 6 moles de ribulosa 1,5 bifosfato, y se forman 12 moles de PGA. La energía del ATP, producido en la luz es utilizada para fosforilar el PGA y se forman 12 moles de ácido 1,3 difosfoglicérico, el cual es reducido luego mediante la acción de 12 NADPH a gliceraldehido-3-fosfato( PGAL). Dos moles de gliceraldehido-3-fosfato son removidas del ciclo para fabricar glucosa. El resto de los moles de PGAL se convierten en 6 moles de ribulosa-5-fosfato, que al reaccionar con 6 ATP, regenera 6 moles de ribulosa 1,5 bifosfato, que da comienzo al ciclo de nuevo. El gliceraldehido-3-fosfato producido en los cloroplastos sirve de intermediario en la glucólisis. Una gran parte del PGAL que permanece en los cloroplastos se transforma en el estroma, en almidón, que es un carbohidrato de reserva. Otra parte del PGAL es exportado al citosol, donde se convierte en fructosa-6-fosfato y glucosa-1-fosfato. La glucosa-1-fosfato se transforma en el nucleótido UDP-glucosa, que al combinarse con la fructosa-6-fosfato forma la sacarosa fosfato, que es el precursor inmediato de la sacarosa. El disácarido sacarosa es la principal forma en que los azucares se transportan a través del floema, desde las hojas hasta los sitios de la planta donde son requeridos. Es bueno hacer notar que todas las reacciones del Ciclo de Calvin, son catalizadas por enzimas específicas.
PLANTAS CON CICLO CARBOXILICO
Las plantas cuyo primer producto de la fijación de CO2 tiene tres átomos de carbono (C-3), como el ácido-3-fosfoglicérico, poseen el Ciclo de Calvin. Sin embargo, existen otras especies en los que la fijación del CO2 tienen cuatro átomos de carbono (C-4), concretamente ácidos oxalacético, málico y aspártico.Entre las plantas con fotosíntesis C-4, se encuentran la caña de azúcar, el maíz, el sorgo y el amaranto (bledo o alegría). Las plantas C-3 muestran en general, una anatomía foliar con mesófilo esponjoso en el envés y mesófilo en empalizada en la haz, con tejidos epidermicos en ambas caras y con poros estomáticos para el intercambio gaseoso. Las plantas C-4 se caracterizan por presentar una anatomía en corona o con vaina amilífera, que rodea los conductos o haces vasculares. Los cloroplastos de las células de la vaina son más grandes que los del mesófilo, acumulan mucho almidón y poseen pocas granas o son agranales.La captura del CO2 en las plantas C-4, comienza con la reacción del CO2 con el ácido fosfoenol pirúvico (PEP), catalizada por la enzima PEP-carboxilasa , con la formación de ácido oxalacético (OAA). El OAA se convierte a ácidos málico o aspártico (C-4), que luego son transportados desde las células del mesófilo, hacia las células de la vaina amilífera. En las células de la vaina el ácido málico (C-4) es descarboxilado, produciéndose CO2 y ácido pirúvico (C-3). Luego el CO2 entra al Ciclo de Calvin y el ácido pirúvico después se convierte en PEP que retorna a las células del mesófilo. Los azucares formados durante este proceso, se transportan por las nervaduras en los conductos del floema a toda la planta.
Fotorespiración
Una de las propiedades más interesantes de la rubisco es que además de catalizar la carboxilación de la ribulosa 1,5 bifosfato, también produce su oxigenación; proceso conocido como fotorrespiración.RUBP + O2 + rubisco à Ácido fosfoglicérico + Glicolato.La fotorrespiración da como resultado la liberación de CO2 , después de una serie de reacciones enzimáticas. ¡Es admirable que la rubisco de bacterias anaeróbicas autótrofas, cataliza la reacción de la oxigenasa! La reacción de la carboxilación es favorecida a la oxigenación en una proporción de 3:1; lo que indica un 33% de ineficiencia en la carboxilación. El metabolismo del glicolato requiere la participación de las mitocondrias y de los peroxisomas. Sin embargo, es en las mitocondrias donde el aminoácido glicina, producido en los peroxisomas es descarboxilado liberando CO2.El ritmo de la fotorrespiración de las plantas C-3 es bastante elevado, siendo 5 veces superior al de la respiración en la oscuridad; lo cual es perjudicial para estas plantas. Las plantas C-4, que muestran muy poca o ninguna fotorrespiración, son considerablemente más eficientes; ya que realizan la fotosíntesis a concentraciones más bajas de CO2 y a más elevadas tensiones de oxígeno. Las plantas C-4 son de origen principalmente tropical, habitan en condiciones de alta luminosidad y altas temperaturas. Esto les permite competir más eficientemente con las plantas C-3, al tener que cerrar los estomas para economizar agua y evitar la desecación; sin embargo pueden realizar la fotosíntesis a bajas tensiones de CO2 , debido a que la enzima PEP-carboxilasa muestra una mayor afinidad por el CO2 que la rubisco.TEORIA CELULAR
Los seres humanos iniciamos la vida como un solo óvulo recién fecundado que contiene, como toda célula con núcleo, todas las instrucciones necesarias para su futuro crecimiento y desarrollo. El término <> fue aplicado por primera vez por Robert Hooke, un científico inglés del siglo XVII, que comparó la estructura interna de un trozo de corcho con las celdas de los monjes de un monasterio (del latín cella, celda).La célula es la unidad fundamental de la vida. Es la estructura más pequeña del cuerpo, capaz de realizar todos los procesos que definen la vida: respiración, movimiento, digestión y reproducción, aunque no todas las células pueden realizar todas estas funciones. La mayoría de las células son invisibles para el ojo humano. Hasta el óvulo femenino, la célula más grande del cuerpo, no es más grande que el punto situado al final de esta frase. El tamaño y la forma varían con las funciones celulares.Y este, precisamente es el tema que desea tratar este trabajo, además los tipos de células que existen, procariontes y eucariontes; las diferencias y semejanzas que entre ellos existen. Así también los dos tipos de células eucariontes animal y vegetal.Y finalmente las teorías que se han formulado alrededor de la célula.2. ¿Cuáles son las estructuras celulares comunes, presentes en una célula animal y vegetal?Célula animalCélula VegetalLas estructuras celulares comunes para las células animal y vegetal son:Membrana Plasmática:Características: La membrana constaría de una bicapa de lípidos en la cual las proteínas se hallarían "sumergidas", asomando hacia uno, otro o ambos lados.Funciones: La membrana plasmática efectúa el control cualitativo y cuantitativo de la entrada y salida de sustancias. Como consecuencia de la captación selectiva de nutrientes, y de la excreción de desechos que lleva a cabo, la membrana plasmática contribuye a determinar la composición del citoplasma.Es una membrana semipermeable o de permiabilidad selectiva. Esto significa que permite el paso de solventes y de solutos de tamaño pequeño, pero no es atravesada por solutos de tamaños mayores.Aparato de Golgi o Dictiosoma:Características: Se presenta como un apilamiento de sacos aplanados, con bordes dilatados, y vesículas y vacuolas ubicadas cerca de esos bordes. Todas estas estructuras están compuestas por membranasEn células vegetales, hay numerosas estructuras separadas y dispersas en el citoplasma, que equivalen al aparato de Golgi, y que reciben el nombre de dictiosomas. El tamaño, la distribución dentro de la célula y otras características, como el número de sacos apilados de este sistema, varían de acuerdo al estado metabólico de la célula.Funciones: El aparato de golgi se encarga de:· Circulación intracelular de sustancias;· Síntesis de algunos hidratos de carbono de alto peso molecular: celulosa, polisacáridos complejos;· Conjugación entre proteínas e hidratos de carbono para formar glucoproteínas de secreción;· Concentración condensación y empaquetamiento de la sustancia de secreción dentro de una vesicular limitada por una membrana.· Concertación y empaquetamiento de enzimas hidrolíticas dentro de una vesícula limitada por una membrana. El aparato golgi arma de esta manera a los lisosomas primarios que permanecerán en el citoplasma de la célula.· Formación del acrosoma: durante la maduración de las espermátidas a espermatozoides, varias vesículas del aparato de golgi se fusionan dando una vesícula mayor, que se va extendiendo y formando un casquete alrededor del polo anterior del núcleo. Este casquete se denomina acrosoma y contiene diversas enzimas hidrolíticas que facilitarán la aproximación al óvulo, atravesando las células que lo rodean;· Formación del fragmoplasto en la división de células vegetales: los dictiosomas se agrupan alrededor de microtúbulos en la zona ecuatorial de la célula y constituyen el fragmoplasto; éste se transforma luego en la placa celular, la cual establece la división entre las dos células hijas.Vacuola: Características: Son vesículas de diámetros diversos, limitadas por una unidad de membranas. En general, su función es la de almacenamiento.En las células vegetales, por lo común, hay una única vacuola que ocupa el 80-90% del volumen celular. La membrana que la limita se denomina tonoplasto y es semipermeable. El contenido de la vacuola está integrado por agua y altas concentraciones de sales inorgánicas, azúcares y otras sustancias. El citoplasma y el núcleo quedan comprimidos por esta vacuola contra la membrana plasmática y la pared celular. En esa fina capa periférica se observan los movimientos citoplasmáticos, como la ciclosis.Funciones: La vacuola contribuye a controlar la turgencia de la célula vegetal, ya que la presión que ejerce sobre el tonoplasto se transmite al citoplama y mantiene a la membrana plasmática adherida contra la pared celular.Mitocondria:Características: Las mitocondrias presentan diversas morfología, pero por lo general son aproximadamente cilíndricas u ovoides; hay también esféricas y en forma de Y. Su tamaño también es variable, pero habitualmente presentan un solo tamaño.La mitocondria es un organelo limitado por dos membranas: una externa, lisa, separada por un espacio o cámara externa de la membrana interna, plagada hacia adentro formando proyecciones llamadas crestas. La membrana interna con sus crestas delimita una cámara interna ocupada por la matriz mitocondrial.Las crestas presentan, a su vez, proyecciones en forma de hongo, que se denominan partículas elementales o conjuntos respiratorios.Las mitocondrias son organelos semiautónomos y autoduplicables. En la matriz se encuentra ADN de tipo procarionte el cual codifica la estructura de algunas proteínas mitocondriales. En la misma mitocondria se realiza la síntesis de esas proteínas, sobre ribosomas de tipo procarionte, si bien la mayoría de las proteínas mitocondriales es de síntesis citoplasmática.Funciones: En la mitocondria se realizan oxidaciones de moléculas orgánicas, utilizando O2 como último concepto de electrones, con el objeto de obtener energía química para otros procesos celulares.En la matriz mitocondrial son oxidados el ácido pirúvico, los ácidos grasos y algunos aminoácidos.Los electrones que provienen de estas oxidaciones son transferidos hasta el último aceptor a través de una serie de coenzimas y citocromos llamados colectivamente cadena respiratoria. Los componentes de la cadena respiratoria están asociados a la membrana interna mitocondrial.La transferencia de electrones hasta el O2 está acoplada en varios puntos a la reacción de formación de ATP: los elementos necesarios para este proceso, llamado fosforilación oxidativa, se encuentran ligados a los conjuntos respiratorios de las membranas de las crestas mitocondriales.Retículo Endoplasmático Liso o Agranular: Características: Se presenta como una serie de casos o bolsas aplanadas y túbulos membranosos, cuya localización y extensión es variable, y depende de la actividad metabólica particular de la célula.Al Microscópio Electrónico se observa que cada bolsa o túbulo está constituido por una unidad de membrana que limita la cavidad; ésta puede ser prácticamente virtual o mostrarse ocupada por material que está circulando por el retículo. La membrana que constituye casos y túbulos es bastante semejante en composición química, ultraestructural y dimensiones a la membrana plasmática, pero presenta asociadas una gran cantidad de enzimas para sus funciones específicas.Funciones:· Circulación intracelular de sustancias que no se liberan al hialoplasma;· Síntesis de lípidos: esteroides, fosfolípidos, triglicérido;· Detroxificación de ciertas drogas, es decir, anulación de sus efectos farmacologícos por modificaciones en su estructura química. Por ejemplo, la administración de barbitúricos hace que se desarrolle considerablemente el R.E.L. de los hepatocitos, encargados de desdoblar esos fármacos.· En células musculares estriados recibe el nombre de retículo sarcoplásmico y presenta una disposición muy particular, ligada con la coordinación de la contracción de la fibra muscular.Retículo Endoplasmático Rugoso o Granular:Características: Presenta una imagen semejante a la del R.E.L, es decir bolsas aplanadas y túbulos membranosos interconectados, pero se diferencia del anterior en que sus membranas están cubiertas en su superficie externa por ribosomas y polisomas. Los ribosomas y polisomas están adheridos a la membrana por su subunidad mayor. La extensión y distribución mayor del R.E.R. es variables y depende de la actividad metabólica particular de la célula.El R.E.R. también es llamado ergastoplasma o sustancia basófila; en las células nerviosas se lo denomina sustancias tigroide o corpúsculos de Nissl.Funciones:· Circulación intracelular de sustancias que no se liberan al citoplasma;· Síntesis de proteínas: esta función es llevada a cabo en los ribosomas adosados a sus membranas. Las proteínas formadas entran a los sacos membranosos, y siguen circulando por el sistema vacuolar citoplasmático. Las proteínas que se producen en el R.E.G. son de dos tipos:o Enzimas hidrolíticas que van a formar parte de los lisosomas.o Proteínas de secresión, a las que también el aparato de Golgi proveerá de una membrana para su salida de la célula.· El R.E.R. está muy desarrollado en aquellas células con gran actividad secretora de proteínas, como los plasmocitos que fabrican anticuerpos, las células pancreáticas que fabrican enzimas digestivas, plasmáticas, etc.Lisosoma: Características: Se presentan como vesículas esféricas u ovales, limitadas por una unidad de membrana. Sus tamaños son muy variables, y pueden tener diámetros muy grandes.En el interior de estos organelos se encuentran enzimas hidrolíticas o hidrolasas, es decir, con capacidad para catalizar la degradación o digestión de diversas sustancias. Entre otras enzimas lisosomales se pueden citar:· Fosfatasas: interviene en la hidrólisis de fosfatos de moléculas orgánicas;· Lipasas y fosfolipasas: intervienen en la hidrólisis de lípidos y fosfolípidos;· Glucosidasas: intervienen en la hidrólosis de polisacáridos simples y complejos;· Catepsinas y otras proteasas; intervienen en la hidrólisis de proteínas;· Nucleasas: intervienen en la hidrólisis de ácidos nucleicos.Las hidrolasas lisosomales sólo actúan en presencia de las sustancias a digerir.La membrana del lisosoma es normalmente estable pero, si es dañada, las enzimas que se liberan pueden degradar a todos los componentes celulares.Funciones: Los lisosomas intervienen en la digestión intercelular. Las sustancias a digerir pueden provenir de la misma célular o pueden ser incorporadas desde el exterior por fago o pinocitosis. En el primer caso, el proceso se denomina autofagia, y por él una célula puede desdoblar organelos de su propio citoplasma, encerrados en vacuolas.En el caso de macromoléculas exógenas, el proceso de digestión por lisosomas consiste, en general, en los siguientes pasos:· Entrada de la sustancia a la célula por endocitosis, con lo cual la sustancia queda incluida dentro de una vacuola endocítica;· Contacto y fusión entre las membranas de una vacuola fagocítica y un lisosoma primario. Al ponerse en contacto el contenido enzimático lisosomal con la sustancia a digerir comienza la hidrólisis de la misma: la vacuola se denomina, en este momento, lisosoma secundario o vacuola digestiva;· A medida que transcurre la hidrólisis, los productos solubles atraviesan la membrana del lisosoma secundario y son aprovechados en el citoplasma;· Las sustancias no digeribles pueden acumularse en los lisosomas como cuerpos residuales, o bien pueden formar una vesícula de eliminación que vuelca los productos de desecho en el exterior de la célula por exocitosis.Ribosoma:Características: Los ribosomas se presentan como cuerpos esféricos o elípticos, sin membrana limitante. Son gránulos compuestos por ARN ribosomal y proteínas.Cada ribosoma está constituido por dos subunidades, llamadas mayor y menor. El tamaño de las subunidades se establece, en general, en función de la velocidad con la cual sedimentan en un campo centrífugo. La unidad que expresa esa velocidad es el Svedberg, y depende no sólo del tamaño de la partícula sino tambíen de su forma y densidad, y del medio en que está suspendida.Las dos subunidades están normalmente separadas y se unen entre sí con un filamento de ARN mensajero cuando empiezan a funcionar activamente en la síntesis de proteínas. El ARN mensajero es una molécula lineal de longitud variable, sobre la cual se unen varios ribosomas, constituyendo un polirribosoma o polisoma. Funciones: La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. Este es el proceso mediante el cual el mensaje contenido en el ADN nuclear, que ha sido previamente transcrito en un ARN mensajero, es traducido en el citoplasma, juntamente con los ribosomas y los ARN de transferencia que transportan a los aminoácidos, para formar las proteínas celulares y de secreción.Las proteínas celulares se sintetizan en diferentes lugares según su destino final:· Las proteínas enzimáticas del lisosoma y las proteínas de secreción, como ya se ha citado, son construidas sobre polisomas adheridos a membranas del retículo endoplásmico granular.· Las proteínas de uso de la misma célula y que no quedan encerradas en una vacuola son sintetizadas en polisomas libres en el citoplasma. En realidad, los ribosomas y polisomas no se encuentran suspendidos o flotando en la matriz citoplasmática, sino que se hallan sujetos en la trama del sistema microtrabecular.Citoplasma (Hialioplasma): Característica: Es un gel casi líquido, que durante mucho tiempo fue considerado como una matriz sin estructura; sin embrago, estudios más recientes han revelado que posee un sistema de fibras que constituyen un citoesqueleto, en el cual están suspendidos los organelos y las formaciones intracelulares identificables microscópicamente.La matriz citoplasmática está compuesta por agua, iones inorgánicos y moléculas orgánicas pequeñas, macromoléculas y enzimas solubles, y las proteínas que constituyen el citoesqueleto.Funciones: En el hialoplasma se realizan, entre otras, las reacciones bioquímicas de la glucólisis y las fermentaciones, y la activación de los aminoácidos para la síntesis de proteínas. En cuanto a su papel estructural, en algunas células se observa que la capa más externa del hialoplasma es más rígida o gelificada; recibe el nombre de ectoplasma y, en general, carece de organelos. Esta zona posee la propiedad de presentar cambios reversibles gel Û sol. Estas transformaciones parecen estar ligadas a ciertos movimientos citoplasmáticos como, por ejemplo, la ciclosis en muchas células vegetales, o la emisión de pseudópodos características de la locomoción ameboide.Núcleo: Características: El núcleo es el organelo más sobresaliente de la célula eucarionte animal y vegetal. Puede presentar formas regulares o irregulares. Su tamaño es variable, pero en general está relacionado con el tamaño de la célula.El número de núcleos por célula también es variable: es uno en la mayoría de las células; pueden ser dos, como en algunos hepatocitos, o muchos, como en los osteoclastos y las fibras musculares estriadas.El núcleo puede presentar en la célula diferentes localizaciones, pero en general su posición es fija y característica para una célula dada.El núcleo presenta una organización típica durante la interfase del ciclo vital de la célula. En esta etapa está constituido por:· Una envoltura nuclear, que lo limita y separa del citoplasma;· Jugo nuclear, carioplasma o nucleoplasma, un coloide en el cual se hallan suspendidos:· La cromatina, donde se halla el material genético o hereditario;· Y el o los nucleolos, lugar de armado de los ribosomas citoplasmáticos.Cuando la célula entra en división, el núcleo pierde esta organización; la envoltura nuclear se fragmenta, con lo cual no hay barrera que impida el contacto entre el hialoplasma y el nucleoplasma; el nucleolo desaparece, y la cromatina se condensa y forma los cuerpos compactos denominados cromosomas. Funciones: Debido al hecho de que contienen la cromatina, el núcleo resulta el depósito de prácticamente toda la información genética de la célula, y por los tanto es el centro de control de la actividad celular.3. ¿Qué factores influyen en la forma y tamaño celular? ¿cómo influye cada uno de ellos?Existen células de diferentes formas, por ejemplo: estrelladas (neuronas), con forma de esfera o bastones (bacterias), disco bicóncavas (eritrocito), etc. Pero mantienen su forma dependiendo de donde se encuentren dentro del organismo y la función que desempeñen.Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra (1 micra es igual a una millonésima de metro ). En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 micras de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 micras de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.Sin embargo, la forma celular también varía por otros factores:Tensión Superficial: Las moléculas que se encuentran en la superficie de un líquido son atraídas hacia el seno del mismo por las moléculas interiores. La fuerza resultante que actúa en un plano tangente a la superficie, por unidad de longitud, se denomina tensión superficial.La tendencia de un liquido a introducirse dentro de poros diminutos y pequeñas aberturas recibe el nombre de capilaridad. La capilaridad se explica tomando en cuenta la cohesión de las moléculas y su adhesión con otras clases de moléculas.El agua es el principal componente inorgánico de los seres vivos y constituye aproximadamente desde un 60 hasta un 95% de la materia global de los mismos. Esto la hace imprescindible para la vida en el Planeta Azul. Y tiene unas características físicas y químicas únicas que la hacen aún más preciada. También podemos observar que el agua tiene elevada tensión superficial. La tensión superficial de un líquido es la resistencia que opone a la penetración de cuerpos en él. El agua tiene máxima tensión superficial de entre los líquidosAcción Mecánica: Es la presión mecánica que ejercen las células próximas, en un espacio limitado y con gran número de células, estas se comprimen entre sí, modificando su forma.Viscosidad del Protoplasma: . Influyen en este parámetro las sales disueltas y las sustancias contaminantes.PROTOPLASMA : Disolución acuosa de azúcares, proteínas, grasas y sales minerales que constituyen el contenido de las células. VISCOSIDAD : pegajoso.La célula viva ya no es más el protoplasma que fluctúa entre sol y gel. Hemos de pensar en el interior celular como un medio de elevada viscosidad, en el que el movimiento de las moléculas se halla fuertemente restringido, en el que el agua contribuye a la ordenación del complejo entramado microtubular al que quedan asociados orgánulos, membranas y macromoléculas "solubles".Rigidez de la membrana Plasmática: La membrana plasmática como delimitante externo de la célula, es la responsable de la forma celular, dependiendo de su rigidez es la forma que va adoptando la célula, ya que frente a factores externos permitirá o no, un cambio en la forma celular.La Pared Celular: Como es el caso de la célula vegetal, la rigidez de la pared celular, le otorga una forma geométrica a la misma, ya que esta al no tener flexibilidad, obliga a la membrana plasmática a adoptar su forma regular.El tamaño celular varía según el organismo al cual corresponda la célula, por ejemplo organismos superiores pluricelulares, como linfocitos, eritrocitos, células musculares o nerviosas, con independencia del tamaño o de que sea una entidad autónoma o una parte de un organismo, todas las células tienen ciertos elementos estructurales comunes. Todas están encerradas por algún tipo de envuelta externa semipermeable que protege un interior fluido rico en agua, llamado citoplasma, y todas contienen material genético en forma de ADN (ácido desoxirribonucleico).Complete el siguiente cuadro comparativo entre células procariontes y eucariontes.CÉLULA PROCARIONTECÉLULA EUCARIONTECÉLULA ANIMALCÉLULA VEGETAL1. TamañoEntre 0.5 y 5 µm de diámetro.Entre 5.0 µm y hasta 75 mm. (Como es el caso del óvulo de avestruz)Entre 10 µm y 100 µm.2. Envoltura NuclearNo posee envoltura nuclear, el ADN se encuentra disperso en el citoplasma.Posee una envoltura nuclear definida que contiene el DNA. Esta membrana tiene muchos poros para dejar entrar o salir cosas.Posee envoltura nuclear definida, al igual que la célula eucarionte animal.3. NucleolosNo posee nucleolos.Posee nucleólo más denso, para la síntesis de subunidades de ribosomas.Algunas veces posee mas de uno.4. CromosomasEl ADN se organiza en un solo cromosoma.Posee mas de 1 cromosomas, en células de animales superiores se presenta en pares y su número depende de la especie a cual corresponda.Posee mas de 1 cromosomas, en células vegetales se presenta en pares y su número es fijo para cada especie.5. Pared CelularPosee una pared celular rígida, protege frente a daños e hinchamiento osmótico. Está constituida por polisacáridos. Se encuentra por dentro de la cápsula o vaina y por fuera de la membrana plasmática, y también es segregada por la misma célulaNo posee una pared celular.Posee una pared celular rígida compuesta de celulosa, lo que determina las formas geométricas que encontramos en los tejidos vegetales, como el hexagonal observado en las células de la cubierta de las cebollas.6. Organoides-Ribosomas (partículas formadas por proteínas y ácidos nucleicos que sintetizan proteínas).-Aparato de Golgi-Vacuolas pequeñas-Ribosomas-Lisosomas-Los Retículos endoplasmáticos liso y rugoso-Mitocondrias-Centríolos-Aparato de Golgi-Vacuolas grandes-Ribosomas-Lisosomas-Retículo endoplasmáticos liso y rugoso-Mitocondrias-Cloroplastos7. Membrana PlasmáticaPosee una membrana plasmática, formada por una doble capa de lípidos y de proteínas, la cual tiene unos pliegues hacia el interior denominados mesosomas. Rodea a la célula manteniendo la individualidad. Hay muchos transportadores para meter o sacar moléculas. Además tiene la función de producir energía creando un gradiente de concentración para que cuando se deshaga usar esa energía. Para crear este gradiente se usa energía procedente de nutrientes o del sol.Posee una membrana plasmática, permite entrada o salida de componentes mediante multitud de transportadores específicos. Así mismo tiene muchos receptores de señales. No está relacionada con la producción de energía.Posee una membrana plasmática. Su forma se adapta a la rigidez de la pared celular.4. ¿Cuál es la importancia de la teoria celular?El desarrollo de la teoría celular es una ilustración de la interacción entre hechos e ideas. Los avances técnicos han permitido ir descifrando poco a poco los más intrincados problemas biológicos, hasta llegar a facilitar en nuestros días una visión precisa y de gran complejidad de los organismos vivos y en particular de la célula.Si retrocedemos al menos unos trescientos años, Robert Hooke, al describir las "células", y Antonie van Leeuwenhoek, al observar por vez primera los microorganismos y otras formas celulares, con sus microscopios rudimentarios, ponían al alcance del hombre valiosos medios de observación que al ser perfeccionados mas tarde, servirían para dar pasos de gigantes al asentamiento de los conocimientos de la célulaDurante el período inicial de desarrollo de la teoría celular, los científicos acumularon hechos relativos a las células, con la ayuda de microscopios simples. El período medio de desarrollo de la teoría celular comprendió no solo la observación, sino también los intentos de los científicos para llegar a generalizaciones a partir de sus descubrimientos.En 1839 ocurrieron dos hechos sobresalientes en conexión con este tema: Purkinje, en Bohemia, acuña el término "protoplasma" para significar el contenido vivo de la célula, y los alemanes Schleiden y Schwann presentan la idea de que todos los seres vivos están formados por células, provocando así el nacimiento de lo que mas tarde habría de llamarse "teoría celular", en la que se define un hecho trascendental: la célula es la unidad fundamental no solo por lo que respecta a su función, sino también en cuanto a su estructura.Este período terminó con el enunciado de la teoría celular cuyos postulados pueden resumirse:· Todos los animales y vegetales están constituidos por células.· La célula es la unidad básica de estructura y función en un organismo multicelular.· La división celular da origen a la continuidad genética entre células progenitoras y sus descendientes.· La vida del organismo depende del funcionamiento y control de todas sus células.La teoría celular, que inicialmente se acogió con bastantes reservas, produjo un marco apropiado para el progreso posterior de la biología celular, al presentar a los biólogos algo uniforme y coherente en donde fundamentar sus estudios de la célula aislados y comparativos. Ofreció una esperanzadora seguridad de que las variaciones sugeridas por la teoría de la evolución, tenían un tronco común y que este estaba constituido por la organización celular de los sistemas vivientes.Desde entonces la teoría celular se ha ido desarrollando y expandiendo, dando un explicación lógica sobre como pueden haber evolucionado los organismos multicelulares a partir de formas unicelulares.Los procesos de fermentación, respiración, fotosíntesis y duplicación de cromosomas son actividades que tienen lugar en el interior de las células , estos se llevan a cabo tanto en células de organismos unicelulares o multicelulares. Con la teoría de la evolución y la teoría genética, la teoría celular forma parte de la estructura conceptual de todas las Ciencias Biológicas.Esta idea revolucionaria constituye uno de los pilares fundamentales sobre los que se apoya la Biología moderna, y sirvió para desplazar en gran medida el centro de gravedad de las investigaciones hacia el terreno microscópico. Pronto se descubrieron el núcleo, los cromosomas, el aparato de Golgi y otros orgánulos celulares, y la introducción en Biología del microscopio electrónico reveló innumerables detalles de las ultraestructura celular, poniendo aún en más de manifiesto esa unidad existente entre todos los seres vivos, a pesar de la aparente diversidad. Los hallazgos conseguidos por este procedimiento, junto con los descubrimientos iniciados a finales del siglo XIX sobre la relación existente entre la estructura y la función de los orgánulos celulares, resultaron en parte de la unión de técnicas histológicas, citológicas y químicas, cuyo resultado fue la aparición de la histoquímica y de la citoquímica. Al descubrirse que la base material de la herencia son los cromosomas y que la molécula portadora de la información que se transmite de una generación a otra es el ADN, se establecieron las bases de la citogenética. En la actualidad son tantos los campos de la Biología que han enriquecido a la citología, y han sido tan importantes y transcendentales las repercusiones de estos conocimientos a todos los niveles de organización, que la célula ha pasado a ser el centro de la atención de muchos investigadores y a constituir por sí sóla un capítulo importante entre las ciencias biológicas, al que por mérito propio se llama "Biología celular".LEYES DE MENDELConviene aclarar que Mendel, por ser pionero, carecía de los conocimientos actuales sobre la presencia de pares de alelos en los seres vivos y sobre el mecanismo de transmisión de los cromosomas, por lo que esta exposición está basada en la interpretación posterior de los trabajos de Mendel.Primera ley de MendelEnunciado de la ley â A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1). , y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura ambos (homocigotos ) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales.El experimento de Mendel.-Figura 1Mendel llegó a esta conclusión trabajando con una variedad pura de plantas de guisantes que producían las semillas amarillas y con una variedad que producía las semillas verdes. Al hacer un cruzamiento entre estas plantas, obtenía siempre plantas con semillas amarillas.Interpretación del experimento.-El polen de la planta progenitora aporta a la descendencia un alelo para el color de la semilla, y el óvulo de la otra planta progenitora aporta el otro alelo para el color de la semilla ; de los dos alelos, solamente se manifiesta aquél que es dominante (A), mientras que el recesivo (a) permanece oculto.Otros casos para la primera ley.-Figura 2La primera ley de Mendel se cumple también para el caso en que un determinado gen de lugar a una herencia intermedia y no dominante, como es el caso del color de las flores del "dondiego de noche" (Mirabilis jalapa). Al cruzar las plantas de la variedad de flor blanca con plantas de la variedad de flor roja, se obtienen plantas de flores rosas. La interpretación es la misma que en el caso anterior, solamente varía la manera de expresarse los distintos alelos.Segunda ley de MendelEnunciado de la ley â A la segunda ley de Mendel también se le llama de la separación o disyunción de los alelos.El experimento de Mendel.Figura 3Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior (figura 1) y las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporción que se indica en la figura 3. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generación.Interpretación del experimento.Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generación filial, no se han mezclado ni han desaparecido , simplemente ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos. Cuando el individuo de fenotipo amarillo y genotipo Aa, forme los gametos, se separan los alelos, de tal forma que en cada gameto sólo habrá uno de los alelos y así puede explicarse los resultados obtenidos.Figura 4Otros casos para la segunda ley.En el caso de los genes que presentan herencia intermedia, también se cumple el enunciado de la segunda ley. Si tomamos dos plantas de flores rosas de la primera generación filial (F1) del cruce que se observa en la figura 2 y las cruzamos entre sí, se obtienen plantas con flores blancas, rosas y rojas, en la proporción que se indica en el esquema de la figura 4. También en este caso se manifiestan los alelos para el color rojo y blanco, que permanecieron ocultos en la primera generación filial.RetrocruzamientoEn el caso de los genes que manifiestan herencia dominante, no existe ninguna diferencia aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los homocigóticos (AA), pues ambos individuos presentarían un fenotipo amarillo.Si es homocigótico, toda la descendencia será igual, en este caso se cumple la primera Ley de Mendel.(figura 5).Figura 5Si es heterocigótico, en la descendencia volverá a aparecer el carácter recesivo en una proporción del 50%. (figura 6).Figura 6La prueba del retrocruzamiento, o simplemente cruzamiento prueba, sirve para diferenciar el individuo homo del heterocigótico. Consiste en cruzar el fenotipo dominante con la variedad homocigota recesiva (aa).Tercera ley de Mendel
Enunciado de la ley â Se conoce esta ley como la de la herencia independiente de caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter.El experimento de Mendel.Figura 7Figura 8Mendel cruzó plantas de guisantes de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa ( Homocigóticas ambas para los dos caracteres). (Figura 7)Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así la primera ley para cada uno de los caracteres considerados, y revelándonos también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa.Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb).Estas plantas de la F1 se cruzan entre sí, teniendo en cuenta los gametos que formarán cada una de las plantas y que pueden verse en la figura 8.En el cuadro de la figura 9 se ven las semillas que aparecen y en las proporciones que se indica.Figura 9Se puede apreciar que los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1).Asímismo, los resultados obtenidos para cada uno de los caracteres considerados por separado, responden a la segunda ley.Interpretación del experimento.Los resultados de los experimentos de la tercera ley refuerzan el concepto de que los genes son independientes entre sí, que no se mezclan ni desaparecen generación tras generación. Para esta interpretación fue providencial la elección de los caracteres, pues estos resultados no se cumplen siempre, sino solamente en el caso de que los dos caracteres a estudiar estén regulados por genes que se encuentran en distintos cromosomas. No se cumple cuando los dos genes considerados se encuentran en un mismo cromosoma, es el caso de los genes ligados.
PLANTAS CON CICLO CARBOXILICO
Las plantas cuyo primer producto de la fijación de CO2 tiene tres átomos de carbono (C-3), como el ácido-3-fosfoglicérico, poseen el Ciclo de Calvin. Sin embargo, existen otras especies en los que la fijación del CO2 tienen cuatro átomos de carbono (C-4), concretamente ácidos oxalacético, málico y aspártico.Entre las plantas con fotosíntesis C-4, se encuentran la caña de azúcar, el maíz, el sorgo y el amaranto (bledo o alegría). Las plantas C-3 muestran en general, una anatomía foliar con mesófilo esponjoso en el envés y mesófilo en empalizada en la haz, con tejidos epidermicos en ambas caras y con poros estomáticos para el intercambio gaseoso. Las plantas C-4 se caracterizan por presentar una anatomía en corona o con vaina amilífera, que rodea los conductos o haces vasculares. Los cloroplastos de las células de la vaina son más grandes que los del mesófilo, acumulan mucho almidón y poseen pocas granas o son agranales.La captura del CO2 en las plantas C-4, comienza con la reacción del CO2 con el ácido fosfoenol pirúvico (PEP), catalizada por la enzima PEP-carboxilasa , con la formación de ácido oxalacético (OAA). El OAA se convierte a ácidos málico o aspártico (C-4), que luego son transportados desde las células del mesófilo, hacia las células de la vaina amilífera. En las células de la vaina el ácido málico (C-4) es descarboxilado, produciéndose CO2 y ácido pirúvico (C-3). Luego el CO2 entra al Ciclo de Calvin y el ácido pirúvico después se convierte en PEP que retorna a las células del mesófilo. Los azucares formados durante este proceso, se transportan por las nervaduras en los conductos del floema a toda la planta.
Fotorespiración
Una de las propiedades más interesantes de la rubisco es que además de catalizar la carboxilación de la ribulosa 1,5 bifosfato, también produce su oxigenación; proceso conocido como fotorrespiración.RUBP + O2 + rubisco à Ácido fosfoglicérico + Glicolato.La fotorrespiración da como resultado la liberación de CO2 , después de una serie de reacciones enzimáticas. ¡Es admirable que la rubisco de bacterias anaeróbicas autótrofas, cataliza la reacción de la oxigenasa! La reacción de la carboxilación es favorecida a la oxigenación en una proporción de 3:1; lo que indica un 33% de ineficiencia en la carboxilación. El metabolismo del glicolato requiere la participación de las mitocondrias y de los peroxisomas. Sin embargo, es en las mitocondrias donde el aminoácido glicina, producido en los peroxisomas es descarboxilado liberando CO2.El ritmo de la fotorrespiración de las plantas C-3 es bastante elevado, siendo 5 veces superior al de la respiración en la oscuridad; lo cual es perjudicial para estas plantas. Las plantas C-4, que muestran muy poca o ninguna fotorrespiración, son considerablemente más eficientes; ya que realizan la fotosíntesis a concentraciones más bajas de CO2 y a más elevadas tensiones de oxígeno. Las plantas C-4 son de origen principalmente tropical, habitan en condiciones de alta luminosidad y altas temperaturas. Esto les permite competir más eficientemente con las plantas C-3, al tener que cerrar los estomas para economizar agua y evitar la desecación; sin embargo pueden realizar la fotosíntesis a bajas tensiones de CO2 , debido a que la enzima PEP-carboxilasa muestra una mayor afinidad por el CO2 que la rubisco.TEORIA CELULAR
Los seres humanos iniciamos la vida como un solo óvulo recién fecundado que contiene, como toda célula con núcleo, todas las instrucciones necesarias para su futuro crecimiento y desarrollo. El término <> fue aplicado por primera vez por Robert Hooke, un científico inglés del siglo XVII, que comparó la estructura interna de un trozo de corcho con las celdas de los monjes de un monasterio (del latín cella, celda).La célula es la unidad fundamental de la vida. Es la estructura más pequeña del cuerpo, capaz de realizar todos los procesos que definen la vida: respiración, movimiento, digestión y reproducción, aunque no todas las células pueden realizar todas estas funciones. La mayoría de las células son invisibles para el ojo humano. Hasta el óvulo femenino, la célula más grande del cuerpo, no es más grande que el punto situado al final de esta frase. El tamaño y la forma varían con las funciones celulares.Y este, precisamente es el tema que desea tratar este trabajo, además los tipos de células que existen, procariontes y eucariontes; las diferencias y semejanzas que entre ellos existen. Así también los dos tipos de células eucariontes animal y vegetal.Y finalmente las teorías que se han formulado alrededor de la célula.2. ¿Cuáles son las estructuras celulares comunes, presentes en una célula animal y vegetal?Célula animalCélula VegetalLas estructuras celulares comunes para las células animal y vegetal son:Membrana Plasmática:Características: La membrana constaría de una bicapa de lípidos en la cual las proteínas se hallarían "sumergidas", asomando hacia uno, otro o ambos lados.Funciones: La membrana plasmática efectúa el control cualitativo y cuantitativo de la entrada y salida de sustancias. Como consecuencia de la captación selectiva de nutrientes, y de la excreción de desechos que lleva a cabo, la membrana plasmática contribuye a determinar la composición del citoplasma.Es una membrana semipermeable o de permiabilidad selectiva. Esto significa que permite el paso de solventes y de solutos de tamaño pequeño, pero no es atravesada por solutos de tamaños mayores.Aparato de Golgi o Dictiosoma:Características: Se presenta como un apilamiento de sacos aplanados, con bordes dilatados, y vesículas y vacuolas ubicadas cerca de esos bordes. Todas estas estructuras están compuestas por membranasEn células vegetales, hay numerosas estructuras separadas y dispersas en el citoplasma, que equivalen al aparato de Golgi, y que reciben el nombre de dictiosomas. El tamaño, la distribución dentro de la célula y otras características, como el número de sacos apilados de este sistema, varían de acuerdo al estado metabólico de la célula.Funciones: El aparato de golgi se encarga de:· Circulación intracelular de sustancias;· Síntesis de algunos hidratos de carbono de alto peso molecular: celulosa, polisacáridos complejos;· Conjugación entre proteínas e hidratos de carbono para formar glucoproteínas de secreción;· Concentración condensación y empaquetamiento de la sustancia de secreción dentro de una vesicular limitada por una membrana.· Concertación y empaquetamiento de enzimas hidrolíticas dentro de una vesícula limitada por una membrana. El aparato golgi arma de esta manera a los lisosomas primarios que permanecerán en el citoplasma de la célula.· Formación del acrosoma: durante la maduración de las espermátidas a espermatozoides, varias vesículas del aparato de golgi se fusionan dando una vesícula mayor, que se va extendiendo y formando un casquete alrededor del polo anterior del núcleo. Este casquete se denomina acrosoma y contiene diversas enzimas hidrolíticas que facilitarán la aproximación al óvulo, atravesando las células que lo rodean;· Formación del fragmoplasto en la división de células vegetales: los dictiosomas se agrupan alrededor de microtúbulos en la zona ecuatorial de la célula y constituyen el fragmoplasto; éste se transforma luego en la placa celular, la cual establece la división entre las dos células hijas.Vacuola: Características: Son vesículas de diámetros diversos, limitadas por una unidad de membranas. En general, su función es la de almacenamiento.En las células vegetales, por lo común, hay una única vacuola que ocupa el 80-90% del volumen celular. La membrana que la limita se denomina tonoplasto y es semipermeable. El contenido de la vacuola está integrado por agua y altas concentraciones de sales inorgánicas, azúcares y otras sustancias. El citoplasma y el núcleo quedan comprimidos por esta vacuola contra la membrana plasmática y la pared celular. En esa fina capa periférica se observan los movimientos citoplasmáticos, como la ciclosis.Funciones: La vacuola contribuye a controlar la turgencia de la célula vegetal, ya que la presión que ejerce sobre el tonoplasto se transmite al citoplama y mantiene a la membrana plasmática adherida contra la pared celular.Mitocondria:Características: Las mitocondrias presentan diversas morfología, pero por lo general son aproximadamente cilíndricas u ovoides; hay también esféricas y en forma de Y. Su tamaño también es variable, pero habitualmente presentan un solo tamaño.La mitocondria es un organelo limitado por dos membranas: una externa, lisa, separada por un espacio o cámara externa de la membrana interna, plagada hacia adentro formando proyecciones llamadas crestas. La membrana interna con sus crestas delimita una cámara interna ocupada por la matriz mitocondrial.Las crestas presentan, a su vez, proyecciones en forma de hongo, que se denominan partículas elementales o conjuntos respiratorios.Las mitocondrias son organelos semiautónomos y autoduplicables. En la matriz se encuentra ADN de tipo procarionte el cual codifica la estructura de algunas proteínas mitocondriales. En la misma mitocondria se realiza la síntesis de esas proteínas, sobre ribosomas de tipo procarionte, si bien la mayoría de las proteínas mitocondriales es de síntesis citoplasmática.Funciones: En la mitocondria se realizan oxidaciones de moléculas orgánicas, utilizando O2 como último concepto de electrones, con el objeto de obtener energía química para otros procesos celulares.En la matriz mitocondrial son oxidados el ácido pirúvico, los ácidos grasos y algunos aminoácidos.Los electrones que provienen de estas oxidaciones son transferidos hasta el último aceptor a través de una serie de coenzimas y citocromos llamados colectivamente cadena respiratoria. Los componentes de la cadena respiratoria están asociados a la membrana interna mitocondrial.La transferencia de electrones hasta el O2 está acoplada en varios puntos a la reacción de formación de ATP: los elementos necesarios para este proceso, llamado fosforilación oxidativa, se encuentran ligados a los conjuntos respiratorios de las membranas de las crestas mitocondriales.Retículo Endoplasmático Liso o Agranular: Características: Se presenta como una serie de casos o bolsas aplanadas y túbulos membranosos, cuya localización y extensión es variable, y depende de la actividad metabólica particular de la célula.Al Microscópio Electrónico se observa que cada bolsa o túbulo está constituido por una unidad de membrana que limita la cavidad; ésta puede ser prácticamente virtual o mostrarse ocupada por material que está circulando por el retículo. La membrana que constituye casos y túbulos es bastante semejante en composición química, ultraestructural y dimensiones a la membrana plasmática, pero presenta asociadas una gran cantidad de enzimas para sus funciones específicas.Funciones:· Circulación intracelular de sustancias que no se liberan al hialoplasma;· Síntesis de lípidos: esteroides, fosfolípidos, triglicérido;· Detroxificación de ciertas drogas, es decir, anulación de sus efectos farmacologícos por modificaciones en su estructura química. Por ejemplo, la administración de barbitúricos hace que se desarrolle considerablemente el R.E.L. de los hepatocitos, encargados de desdoblar esos fármacos.· En células musculares estriados recibe el nombre de retículo sarcoplásmico y presenta una disposición muy particular, ligada con la coordinación de la contracción de la fibra muscular.Retículo Endoplasmático Rugoso o Granular:Características: Presenta una imagen semejante a la del R.E.L, es decir bolsas aplanadas y túbulos membranosos interconectados, pero se diferencia del anterior en que sus membranas están cubiertas en su superficie externa por ribosomas y polisomas. Los ribosomas y polisomas están adheridos a la membrana por su subunidad mayor. La extensión y distribución mayor del R.E.R. es variables y depende de la actividad metabólica particular de la célula.El R.E.R. también es llamado ergastoplasma o sustancia basófila; en las células nerviosas se lo denomina sustancias tigroide o corpúsculos de Nissl.Funciones:· Circulación intracelular de sustancias que no se liberan al citoplasma;· Síntesis de proteínas: esta función es llevada a cabo en los ribosomas adosados a sus membranas. Las proteínas formadas entran a los sacos membranosos, y siguen circulando por el sistema vacuolar citoplasmático. Las proteínas que se producen en el R.E.G. son de dos tipos:o Enzimas hidrolíticas que van a formar parte de los lisosomas.o Proteínas de secresión, a las que también el aparato de Golgi proveerá de una membrana para su salida de la célula.· El R.E.R. está muy desarrollado en aquellas células con gran actividad secretora de proteínas, como los plasmocitos que fabrican anticuerpos, las células pancreáticas que fabrican enzimas digestivas, plasmáticas, etc.Lisosoma: Características: Se presentan como vesículas esféricas u ovales, limitadas por una unidad de membrana. Sus tamaños son muy variables, y pueden tener diámetros muy grandes.En el interior de estos organelos se encuentran enzimas hidrolíticas o hidrolasas, es decir, con capacidad para catalizar la degradación o digestión de diversas sustancias. Entre otras enzimas lisosomales se pueden citar:· Fosfatasas: interviene en la hidrólisis de fosfatos de moléculas orgánicas;· Lipasas y fosfolipasas: intervienen en la hidrólisis de lípidos y fosfolípidos;· Glucosidasas: intervienen en la hidrólosis de polisacáridos simples y complejos;· Catepsinas y otras proteasas; intervienen en la hidrólisis de proteínas;· Nucleasas: intervienen en la hidrólisis de ácidos nucleicos.Las hidrolasas lisosomales sólo actúan en presencia de las sustancias a digerir.La membrana del lisosoma es normalmente estable pero, si es dañada, las enzimas que se liberan pueden degradar a todos los componentes celulares.Funciones: Los lisosomas intervienen en la digestión intercelular. Las sustancias a digerir pueden provenir de la misma célular o pueden ser incorporadas desde el exterior por fago o pinocitosis. En el primer caso, el proceso se denomina autofagia, y por él una célula puede desdoblar organelos de su propio citoplasma, encerrados en vacuolas.En el caso de macromoléculas exógenas, el proceso de digestión por lisosomas consiste, en general, en los siguientes pasos:· Entrada de la sustancia a la célula por endocitosis, con lo cual la sustancia queda incluida dentro de una vacuola endocítica;· Contacto y fusión entre las membranas de una vacuola fagocítica y un lisosoma primario. Al ponerse en contacto el contenido enzimático lisosomal con la sustancia a digerir comienza la hidrólisis de la misma: la vacuola se denomina, en este momento, lisosoma secundario o vacuola digestiva;· A medida que transcurre la hidrólisis, los productos solubles atraviesan la membrana del lisosoma secundario y son aprovechados en el citoplasma;· Las sustancias no digeribles pueden acumularse en los lisosomas como cuerpos residuales, o bien pueden formar una vesícula de eliminación que vuelca los productos de desecho en el exterior de la célula por exocitosis.Ribosoma:Características: Los ribosomas se presentan como cuerpos esféricos o elípticos, sin membrana limitante. Son gránulos compuestos por ARN ribosomal y proteínas.Cada ribosoma está constituido por dos subunidades, llamadas mayor y menor. El tamaño de las subunidades se establece, en general, en función de la velocidad con la cual sedimentan en un campo centrífugo. La unidad que expresa esa velocidad es el Svedberg, y depende no sólo del tamaño de la partícula sino tambíen de su forma y densidad, y del medio en que está suspendida.Las dos subunidades están normalmente separadas y se unen entre sí con un filamento de ARN mensajero cuando empiezan a funcionar activamente en la síntesis de proteínas. El ARN mensajero es una molécula lineal de longitud variable, sobre la cual se unen varios ribosomas, constituyendo un polirribosoma o polisoma. Funciones: La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. Este es el proceso mediante el cual el mensaje contenido en el ADN nuclear, que ha sido previamente transcrito en un ARN mensajero, es traducido en el citoplasma, juntamente con los ribosomas y los ARN de transferencia que transportan a los aminoácidos, para formar las proteínas celulares y de secreción.Las proteínas celulares se sintetizan en diferentes lugares según su destino final:· Las proteínas enzimáticas del lisosoma y las proteínas de secreción, como ya se ha citado, son construidas sobre polisomas adheridos a membranas del retículo endoplásmico granular.· Las proteínas de uso de la misma célula y que no quedan encerradas en una vacuola son sintetizadas en polisomas libres en el citoplasma. En realidad, los ribosomas y polisomas no se encuentran suspendidos o flotando en la matriz citoplasmática, sino que se hallan sujetos en la trama del sistema microtrabecular.Citoplasma (Hialioplasma): Característica: Es un gel casi líquido, que durante mucho tiempo fue considerado como una matriz sin estructura; sin embrago, estudios más recientes han revelado que posee un sistema de fibras que constituyen un citoesqueleto, en el cual están suspendidos los organelos y las formaciones intracelulares identificables microscópicamente.La matriz citoplasmática está compuesta por agua, iones inorgánicos y moléculas orgánicas pequeñas, macromoléculas y enzimas solubles, y las proteínas que constituyen el citoesqueleto.Funciones: En el hialoplasma se realizan, entre otras, las reacciones bioquímicas de la glucólisis y las fermentaciones, y la activación de los aminoácidos para la síntesis de proteínas. En cuanto a su papel estructural, en algunas células se observa que la capa más externa del hialoplasma es más rígida o gelificada; recibe el nombre de ectoplasma y, en general, carece de organelos. Esta zona posee la propiedad de presentar cambios reversibles gel Û sol. Estas transformaciones parecen estar ligadas a ciertos movimientos citoplasmáticos como, por ejemplo, la ciclosis en muchas células vegetales, o la emisión de pseudópodos características de la locomoción ameboide.Núcleo: Características: El núcleo es el organelo más sobresaliente de la célula eucarionte animal y vegetal. Puede presentar formas regulares o irregulares. Su tamaño es variable, pero en general está relacionado con el tamaño de la célula.El número de núcleos por célula también es variable: es uno en la mayoría de las células; pueden ser dos, como en algunos hepatocitos, o muchos, como en los osteoclastos y las fibras musculares estriadas.El núcleo puede presentar en la célula diferentes localizaciones, pero en general su posición es fija y característica para una célula dada.El núcleo presenta una organización típica durante la interfase del ciclo vital de la célula. En esta etapa está constituido por:· Una envoltura nuclear, que lo limita y separa del citoplasma;· Jugo nuclear, carioplasma o nucleoplasma, un coloide en el cual se hallan suspendidos:· La cromatina, donde se halla el material genético o hereditario;· Y el o los nucleolos, lugar de armado de los ribosomas citoplasmáticos.Cuando la célula entra en división, el núcleo pierde esta organización; la envoltura nuclear se fragmenta, con lo cual no hay barrera que impida el contacto entre el hialoplasma y el nucleoplasma; el nucleolo desaparece, y la cromatina se condensa y forma los cuerpos compactos denominados cromosomas. Funciones: Debido al hecho de que contienen la cromatina, el núcleo resulta el depósito de prácticamente toda la información genética de la célula, y por los tanto es el centro de control de la actividad celular.3. ¿Qué factores influyen en la forma y tamaño celular? ¿cómo influye cada uno de ellos?Existen células de diferentes formas, por ejemplo: estrelladas (neuronas), con forma de esfera o bastones (bacterias), disco bicóncavas (eritrocito), etc. Pero mantienen su forma dependiendo de donde se encuentren dentro del organismo y la función que desempeñen.Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra (1 micra es igual a una millonésima de metro ). En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 micras de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, entre 10 y 20 micras de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.Sin embargo, la forma celular también varía por otros factores:Tensión Superficial: Las moléculas que se encuentran en la superficie de un líquido son atraídas hacia el seno del mismo por las moléculas interiores. La fuerza resultante que actúa en un plano tangente a la superficie, por unidad de longitud, se denomina tensión superficial.La tendencia de un liquido a introducirse dentro de poros diminutos y pequeñas aberturas recibe el nombre de capilaridad. La capilaridad se explica tomando en cuenta la cohesión de las moléculas y su adhesión con otras clases de moléculas.El agua es el principal componente inorgánico de los seres vivos y constituye aproximadamente desde un 60 hasta un 95% de la materia global de los mismos. Esto la hace imprescindible para la vida en el Planeta Azul. Y tiene unas características físicas y químicas únicas que la hacen aún más preciada. También podemos observar que el agua tiene elevada tensión superficial. La tensión superficial de un líquido es la resistencia que opone a la penetración de cuerpos en él. El agua tiene máxima tensión superficial de entre los líquidosAcción Mecánica: Es la presión mecánica que ejercen las células próximas, en un espacio limitado y con gran número de células, estas se comprimen entre sí, modificando su forma.Viscosidad del Protoplasma: . Influyen en este parámetro las sales disueltas y las sustancias contaminantes.PROTOPLASMA : Disolución acuosa de azúcares, proteínas, grasas y sales minerales que constituyen el contenido de las células. VISCOSIDAD : pegajoso.La célula viva ya no es más el protoplasma que fluctúa entre sol y gel. Hemos de pensar en el interior celular como un medio de elevada viscosidad, en el que el movimiento de las moléculas se halla fuertemente restringido, en el que el agua contribuye a la ordenación del complejo entramado microtubular al que quedan asociados orgánulos, membranas y macromoléculas "solubles".Rigidez de la membrana Plasmática: La membrana plasmática como delimitante externo de la célula, es la responsable de la forma celular, dependiendo de su rigidez es la forma que va adoptando la célula, ya que frente a factores externos permitirá o no, un cambio en la forma celular.La Pared Celular: Como es el caso de la célula vegetal, la rigidez de la pared celular, le otorga una forma geométrica a la misma, ya que esta al no tener flexibilidad, obliga a la membrana plasmática a adoptar su forma regular.El tamaño celular varía según el organismo al cual corresponda la célula, por ejemplo organismos superiores pluricelulares, como linfocitos, eritrocitos, células musculares o nerviosas, con independencia del tamaño o de que sea una entidad autónoma o una parte de un organismo, todas las células tienen ciertos elementos estructurales comunes. Todas están encerradas por algún tipo de envuelta externa semipermeable que protege un interior fluido rico en agua, llamado citoplasma, y todas contienen material genético en forma de ADN (ácido desoxirribonucleico).Complete el siguiente cuadro comparativo entre células procariontes y eucariontes.CÉLULA PROCARIONTECÉLULA EUCARIONTECÉLULA ANIMALCÉLULA VEGETAL1. TamañoEntre 0.5 y 5 µm de diámetro.Entre 5.0 µm y hasta 75 mm. (Como es el caso del óvulo de avestruz)Entre 10 µm y 100 µm.2. Envoltura NuclearNo posee envoltura nuclear, el ADN se encuentra disperso en el citoplasma.Posee una envoltura nuclear definida que contiene el DNA. Esta membrana tiene muchos poros para dejar entrar o salir cosas.Posee envoltura nuclear definida, al igual que la célula eucarionte animal.3. NucleolosNo posee nucleolos.Posee nucleólo más denso, para la síntesis de subunidades de ribosomas.Algunas veces posee mas de uno.4. CromosomasEl ADN se organiza en un solo cromosoma.Posee mas de 1 cromosomas, en células de animales superiores se presenta en pares y su número depende de la especie a cual corresponda.Posee mas de 1 cromosomas, en células vegetales se presenta en pares y su número es fijo para cada especie.5. Pared CelularPosee una pared celular rígida, protege frente a daños e hinchamiento osmótico. Está constituida por polisacáridos. Se encuentra por dentro de la cápsula o vaina y por fuera de la membrana plasmática, y también es segregada por la misma célulaNo posee una pared celular.Posee una pared celular rígida compuesta de celulosa, lo que determina las formas geométricas que encontramos en los tejidos vegetales, como el hexagonal observado en las células de la cubierta de las cebollas.6. Organoides-Ribosomas (partículas formadas por proteínas y ácidos nucleicos que sintetizan proteínas).-Aparato de Golgi-Vacuolas pequeñas-Ribosomas-Lisosomas-Los Retículos endoplasmáticos liso y rugoso-Mitocondrias-Centríolos-Aparato de Golgi-Vacuolas grandes-Ribosomas-Lisosomas-Retículo endoplasmáticos liso y rugoso-Mitocondrias-Cloroplastos7. Membrana PlasmáticaPosee una membrana plasmática, formada por una doble capa de lípidos y de proteínas, la cual tiene unos pliegues hacia el interior denominados mesosomas. Rodea a la célula manteniendo la individualidad. Hay muchos transportadores para meter o sacar moléculas. Además tiene la función de producir energía creando un gradiente de concentración para que cuando se deshaga usar esa energía. Para crear este gradiente se usa energía procedente de nutrientes o del sol.Posee una membrana plasmática, permite entrada o salida de componentes mediante multitud de transportadores específicos. Así mismo tiene muchos receptores de señales. No está relacionada con la producción de energía.Posee una membrana plasmática. Su forma se adapta a la rigidez de la pared celular.4. ¿Cuál es la importancia de la teoria celular?El desarrollo de la teoría celular es una ilustración de la interacción entre hechos e ideas. Los avances técnicos han permitido ir descifrando poco a poco los más intrincados problemas biológicos, hasta llegar a facilitar en nuestros días una visión precisa y de gran complejidad de los organismos vivos y en particular de la célula.Si retrocedemos al menos unos trescientos años, Robert Hooke, al describir las "células", y Antonie van Leeuwenhoek, al observar por vez primera los microorganismos y otras formas celulares, con sus microscopios rudimentarios, ponían al alcance del hombre valiosos medios de observación que al ser perfeccionados mas tarde, servirían para dar pasos de gigantes al asentamiento de los conocimientos de la célulaDurante el período inicial de desarrollo de la teoría celular, los científicos acumularon hechos relativos a las células, con la ayuda de microscopios simples. El período medio de desarrollo de la teoría celular comprendió no solo la observación, sino también los intentos de los científicos para llegar a generalizaciones a partir de sus descubrimientos.En 1839 ocurrieron dos hechos sobresalientes en conexión con este tema: Purkinje, en Bohemia, acuña el término "protoplasma" para significar el contenido vivo de la célula, y los alemanes Schleiden y Schwann presentan la idea de que todos los seres vivos están formados por células, provocando así el nacimiento de lo que mas tarde habría de llamarse "teoría celular", en la que se define un hecho trascendental: la célula es la unidad fundamental no solo por lo que respecta a su función, sino también en cuanto a su estructura.Este período terminó con el enunciado de la teoría celular cuyos postulados pueden resumirse:· Todos los animales y vegetales están constituidos por células.· La célula es la unidad básica de estructura y función en un organismo multicelular.· La división celular da origen a la continuidad genética entre células progenitoras y sus descendientes.· La vida del organismo depende del funcionamiento y control de todas sus células.La teoría celular, que inicialmente se acogió con bastantes reservas, produjo un marco apropiado para el progreso posterior de la biología celular, al presentar a los biólogos algo uniforme y coherente en donde fundamentar sus estudios de la célula aislados y comparativos. Ofreció una esperanzadora seguridad de que las variaciones sugeridas por la teoría de la evolución, tenían un tronco común y que este estaba constituido por la organización celular de los sistemas vivientes.Desde entonces la teoría celular se ha ido desarrollando y expandiendo, dando un explicación lógica sobre como pueden haber evolucionado los organismos multicelulares a partir de formas unicelulares.Los procesos de fermentación, respiración, fotosíntesis y duplicación de cromosomas son actividades que tienen lugar en el interior de las células , estos se llevan a cabo tanto en células de organismos unicelulares o multicelulares. Con la teoría de la evolución y la teoría genética, la teoría celular forma parte de la estructura conceptual de todas las Ciencias Biológicas.Esta idea revolucionaria constituye uno de los pilares fundamentales sobre los que se apoya la Biología moderna, y sirvió para desplazar en gran medida el centro de gravedad de las investigaciones hacia el terreno microscópico. Pronto se descubrieron el núcleo, los cromosomas, el aparato de Golgi y otros orgánulos celulares, y la introducción en Biología del microscopio electrónico reveló innumerables detalles de las ultraestructura celular, poniendo aún en más de manifiesto esa unidad existente entre todos los seres vivos, a pesar de la aparente diversidad. Los hallazgos conseguidos por este procedimiento, junto con los descubrimientos iniciados a finales del siglo XIX sobre la relación existente entre la estructura y la función de los orgánulos celulares, resultaron en parte de la unión de técnicas histológicas, citológicas y químicas, cuyo resultado fue la aparición de la histoquímica y de la citoquímica. Al descubrirse que la base material de la herencia son los cromosomas y que la molécula portadora de la información que se transmite de una generación a otra es el ADN, se establecieron las bases de la citogenética. En la actualidad son tantos los campos de la Biología que han enriquecido a la citología, y han sido tan importantes y transcendentales las repercusiones de estos conocimientos a todos los niveles de organización, que la célula ha pasado a ser el centro de la atención de muchos investigadores y a constituir por sí sóla un capítulo importante entre las ciencias biológicas, al que por mérito propio se llama "Biología celular".LEYES DE MENDELConviene aclarar que Mendel, por ser pionero, carecía de los conocimientos actuales sobre la presencia de pares de alelos en los seres vivos y sobre el mecanismo de transmisión de los cromosomas, por lo que esta exposición está basada en la interpretación posterior de los trabajos de Mendel.Primera ley de MendelEnunciado de la ley â A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1). , y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura ambos (homocigotos ) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales.El experimento de Mendel.-Figura 1Mendel llegó a esta conclusión trabajando con una variedad pura de plantas de guisantes que producían las semillas amarillas y con una variedad que producía las semillas verdes. Al hacer un cruzamiento entre estas plantas, obtenía siempre plantas con semillas amarillas.Interpretación del experimento.-El polen de la planta progenitora aporta a la descendencia un alelo para el color de la semilla, y el óvulo de la otra planta progenitora aporta el otro alelo para el color de la semilla ; de los dos alelos, solamente se manifiesta aquél que es dominante (A), mientras que el recesivo (a) permanece oculto.Otros casos para la primera ley.-Figura 2La primera ley de Mendel se cumple también para el caso en que un determinado gen de lugar a una herencia intermedia y no dominante, como es el caso del color de las flores del "dondiego de noche" (Mirabilis jalapa). Al cruzar las plantas de la variedad de flor blanca con plantas de la variedad de flor roja, se obtienen plantas de flores rosas. La interpretación es la misma que en el caso anterior, solamente varía la manera de expresarse los distintos alelos.Segunda ley de MendelEnunciado de la ley â A la segunda ley de Mendel también se le llama de la separación o disyunción de los alelos.El experimento de Mendel.Figura 3Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior (figura 1) y las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporción que se indica en la figura 3. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generación.Interpretación del experimento.Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generación filial, no se han mezclado ni han desaparecido , simplemente ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos. Cuando el individuo de fenotipo amarillo y genotipo Aa, forme los gametos, se separan los alelos, de tal forma que en cada gameto sólo habrá uno de los alelos y así puede explicarse los resultados obtenidos.Figura 4Otros casos para la segunda ley.En el caso de los genes que presentan herencia intermedia, también se cumple el enunciado de la segunda ley. Si tomamos dos plantas de flores rosas de la primera generación filial (F1) del cruce que se observa en la figura 2 y las cruzamos entre sí, se obtienen plantas con flores blancas, rosas y rojas, en la proporción que se indica en el esquema de la figura 4. También en este caso se manifiestan los alelos para el color rojo y blanco, que permanecieron ocultos en la primera generación filial.RetrocruzamientoEn el caso de los genes que manifiestan herencia dominante, no existe ninguna diferencia aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los homocigóticos (AA), pues ambos individuos presentarían un fenotipo amarillo.Si es homocigótico, toda la descendencia será igual, en este caso se cumple la primera Ley de Mendel.(figura 5).Figura 5Si es heterocigótico, en la descendencia volverá a aparecer el carácter recesivo en una proporción del 50%. (figura 6).Figura 6La prueba del retrocruzamiento, o simplemente cruzamiento prueba, sirve para diferenciar el individuo homo del heterocigótico. Consiste en cruzar el fenotipo dominante con la variedad homocigota recesiva (aa).Tercera ley de Mendel
Enunciado de la ley â Se conoce esta ley como la de la herencia independiente de caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia de la presencia del otro carácter.El experimento de Mendel.Figura 7Figura 8Mendel cruzó plantas de guisantes de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa ( Homocigóticas ambas para los dos caracteres). (Figura 7)Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así la primera ley para cada uno de los caracteres considerados, y revelándonos también que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa.Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb).Estas plantas de la F1 se cruzan entre sí, teniendo en cuenta los gametos que formarán cada una de las plantas y que pueden verse en la figura 8.En el cuadro de la figura 9 se ven las semillas que aparecen y en las proporciones que se indica.Figura 9Se puede apreciar que los alelos de los distintos genes se transmiten con independencia unos de otros, ya que en la segunda generación filial F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros que son verdes y lisos, combinaciones que no se habían dado ni en la generación parental (P), ni en la filial primera (F1).Asímismo, los resultados obtenidos para cada uno de los caracteres considerados por separado, responden a la segunda ley.Interpretación del experimento.Los resultados de los experimentos de la tercera ley refuerzan el concepto de que los genes son independientes entre sí, que no se mezclan ni desaparecen generación tras generación. Para esta interpretación fue providencial la elección de los caracteres, pues estos resultados no se cumplen siempre, sino solamente en el caso de que los dos caracteres a estudiar estén regulados por genes que se encuentran en distintos cromosomas. No se cumple cuando los dos genes considerados se encuentran en un mismo cromosoma, es el caso de los genes ligados.
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