viernes, 3 de diciembre de 2010
CARACTERÍSTICAS E IMPORTANCIA DE LOS VIRUS
Características
Los virus son parásitos intracelulares submicroscópicos, compuestos por ARN o por ácido desoxirribonucleico (ADN) —nunca ambos— y una capa protectora de proteína o de proteína combinada con componentes lipídicos o glúcidos. En general, el ácido nucleico es una molécula única de hélice simple o doble; sin embargo, ciertos virus tienen el material genético segmentado en dos o más partes. La cubierta externa de proteína se llama cápsida y las subunidades que la componen, capsómeros. Se denomina nucleocápsida, al conjunto de todos los elementos anteriores. Algunos virus poseen una envuelta adicional que suelen adquirir cuando la nucleocápsida sale de la célula huésped. La partícula viral completa se llama virión. Los virus son parásitos intracelulares obligados, es decir: sólo se replican en células con metabolismo activo, y fuera de ellas se reducen a macromoléculas inertes.
El tamaño y forma de los virus son muy variables. Hay dos grupos estructurales básicos: isométricos, con forma de varilla o alargados, y virus complejos, con cabeza y cola (como algunos bacteriófagos). Los virus más pequeños son icosaédricos (polígonos de 20 lados) que miden entre 18 y 20 nanómetros de ancho (1 nanómetro = 1 millonésima parte de 1 milímetro). Los de mayor tamaño son los alargados; algunos miden varios micrómetros de longitud, pero no suelen medir más de 100 nanómetros de ancho. Así, los virus más largos tienen una anchura que está por debajo de los límites de resolución del microscopio óptico, utilizado para estudiar bacterias y otros microorganismos.
Muchos virus con estructura helicoidal interna presentan envueltas externas (también llamadas cubiertas) compuestas de lipoproteínas, glicoproteínas, o ambas. Estos virus se asemejan a esferas, aunque pueden presentar formas variadas, y su tamaño oscila entre 60 y más de 300 nanómetros de diámetro. Los virus complejos, como algunos bacteriófagos, tienen cabeza y una cola tubular que se une a la bacteria huésped. Los poxvirus tienen forma de ladrillo y una composición compleja de proteínas. Sin embargo, estos últimos tipos de virus son excepciones y la mayoría tienen una forma simple.
Los virus representan un reto importante para la ciencia médica en su combate contra las enfermedades infecciosas. Muchos virus causan enfermedades humanas de gran importancia y diversidad.
Entre las enfermedades virales se incluye el resfriado común, que afecta a millones de personas cada año. Otras enfermedades tienen graves consecuencias. Entre éstas se encuentra la rabia, las fiebres hemorrágicas, la encefalitis, la poliomielitis y la fiebre amarilla. Sin embargo, la mayoría de los virus causan enfermedades que sólo producen un intenso malestar, siempre que al paciente no se le presenten complicaciones serias. Algunos de éstos son la gripe, el sarampión, las paperas, la fiebre con calenturas (herpes simple), la varicela, los herpes (también conocidos como herpes zóster), enfermedades respiratorias, diarreas agudas, verrugas y la hepatitis. Otros agentes virales, como los causantes de la rubéola (el sarampión alemán) y los citomegalovirus, pueden provocar anomalías serias o abortos. El síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), está causado por un retrovirus. Se conocen dos retrovirus ligados con ciertos cánceres humanos, y se sospecha de algunas formas de papilomavirus. Hay evidencias, cada vez mayores, de virus que podrían estar implicados en algunos tipos de cáncer, en enfermedades crónicas, como la esclerosis múltiple, y en otras enfermedades degenerativas. Algunos virus tardan mucho tiempo en originar síntomas, y producen las llamadas enfermedades víricas lentas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob y el kuru, en las que se destruye el cerebro gradualmente.
Todavía hoy se descubren virus responsables de enfermedades humanas importantes. La mayoría pueden aislarse e identificarse con los métodos actuales de laboratorio, aunque el proceso suele tardar varios días. Uno de ellos es el rotavirus que causa la gastroenteritis infantil.
Los tratamientos que existen contra las infecciones virales no suelen ser del todo satisfactorios, ya que la mayoría de las drogas que destruyen los virus también afectan a las células en las que se reproducen. La alfa-adamantanamina se utiliza en algunos países para tratar las infecciones respiratoriascausadas por la gripe de tipo A y la isatin-beta-tiosemicarbazona, efectiva contra la viruela. Ciertas sustancias análogas a los precursores de los ácidosnucleicos, pueden ser útiles contra las infecciones graves por herpes.
Un agente antiviral prometedor es el interferón, que es una proteína no tóxica producida por algunas células animales infectadas con virus y que puede proteger a otros tipos de células contra tales infecciones. En la actualidad se está estudiando la eficacia de esta sustancia para combatir el cáncer. Hasta hace poco, estos estudios estaban limitados por su escasa disponibilidad, pero las nuevas técnicas de clonación del material genético, permiten obtener grandes cantidades de ésta proteína. En unos años se podrá saber si el interferón es realmente eficaz como agente antiviral.
El único medio efectivo para prevenir las infecciones virales es la utilización de vacunas. La vacunación contra la viruela a escala mundial en la década de 1970, erradicó esta enfermedad. Se han desarrollado muchas vacunas contra virus humanos y de otros animales. Entre las infecciones que padecen las personas se incluyen la del sarampión, rubéola, poliomielitis y gripe. La inmunización con una vacuna antiviral estimula el mecanismo autoinmune del organismo, el cual produce los anticuerpos que le protegerán cuando vuelva a ponerse en contacto con el mismo virus. Las vacunas contienen siempre virus alterados para que no puedan causar la enfermedad.
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS ACTUALMENTE
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
En biología, identificación, denominación y agrupamiento de organismos en un sistema establecido. Las numerosas formas de vida que existen deben ser nombradas y organizadas de manera ordenada, de modo que los biólogos de todo el mundo puedan estar seguros de que conocen el organismo exacto que es objeto de estudio.
La definición de los grupos de organismos debe basarse en la selección de características importantes, o rasgos compartidos, responsables de que los miembros de cada grupo sean semejantes entre sí, y diferentes de los de otros grupos. Los métodos actuales de clasificación tratan también de reunir los grupos en categorías, de modo que éstas reflejen los procesos evolutivos que subyacen bajo las similitudes y diferencias que existen entre los organismos. Dichas categorías forman un tipo de pirámide, o jerarquía, donde los distintos niveles representan los diferentes grados de relación evolutiva.
La clasificación de plantas y animales por semejanzas estructurales fue establecida sobre bases sistemáticas firmes por el biólogo sueco Carl von Linne o Linneo.
Puesto muchas semejanzas estructurales dependen de relaciones de evolución, la clasificación moderna de los organismos es en muchos puntos semejante a la de Linneo basada en similitudes estructurales lógicas.
La unidad de clasificación para plantas y animales es la especie. Este término es difícil de definir peropodemos aproximarnos si decimos que es un grupo de individuos semejantes en cuanto a características estructurales y funcionales, que en la naturaleza sólo se reproducen entre sí y tienen un antecesor en común. Las especies vecinas se agrupan en géneros. El género es una unidad superior.
Los nombres científicos de los organismos constan de dos términos: el género y la especie en latín. Este sistema es el llamado binomial.
Así como varias especies se agrupan en géneros, los géneros semejantes se reúnen en familias, A su vez, éstas se agrupan en ordenes y estos en clases. Un conjunto de clases puede llamarse división si estamos estudiando las plantas o filo si se trata de animales. Los filos (o divisiones) son las grandesdivisiones de los reinos.
Dentro de los seres vivos se reconocen dos reinos, el Vegetal y el Animal, ya desde que Aristóteles estableció la primera taxonomía en el siglo IV a.C. Las plantas con raíces son tan diferentes en su forma de vida y en su línea evolutiva de los animales móviles y que ingieren alimentos, que el concepto de los dos reinos ha permanecido intacto hasta hace poco. Sólo en siglo XIX, bastante después de saber que los organismos unicelulares no se ajustaban adecuadamente a ninguna de las dos categorías, se propuso que éstos formaran un tercer reino, Protista. Mucho tiempo después de que se descubriera que la fotosíntesis era la forma básica de nutrición de las plantas, los hongos, que se alimentan por absorción, continuaban siendo clasificados como plantas debido a su aparente modo de crecimiento mediante raíces.
En la actualidad, debido al gran desarrollo que han experimentado las técnicas para estudiar la célula, se ha puesto de manifiesto que la división principal de los seres vivos no es entre vegetales y animales, sino entre organismos cuyas células carecen de envoltura nuclear y organismos cuyas células tienen membrana nuclear. Los primeros se denominan procariotas (anteriores al núcleo) y los segundos eucariotas (núcleos verdaderos). Las células procarióticas también carecen de orgánulos, mitocondrias, cloroplastos, flagelos especializados, y otras estructuras celulares especiales, alguna de las cuales aparece en las células eucarióticas. Las bacterias y las algas verdeazuladas son células procarióticas, y las taxonomías modernas las han agrupado en un cuarto reino, Monera, también conocido como el reino de los Procariotas.
Las células eucarióticas se desarrollaron con posterioridad y pueden haber derivado de asociaciones simbióticas de las células procarióticas. El reino Protista está compuesto por diversos organismos unicelulares que viven aislados o formando colonias. Se cree que cada uno de los reinos multicelulares se ha desarrollado más de una vez a partir de antecesores protistas. El reino Animal comprende los organismos que son multicelulares, tienen sus células organizadas en diferentes tejidos, son móviles o tienen movilidad parcial gracias a tejidos contráctiles, y digieren alimentos en su interior. El reino Vegetal o de las Plantas está formado por organismos multicelulares que en general tienen paredes celulares y que contienen cloroplastos donde producen su propio alimento mediante fotosíntesis. El quinto reino, los Hongos, incluye los organismos multicelulares o multinucleados que digieren los alimentos externamente y los absorben a través de superficies protoplasmáticas tubulares denominadas hifas (de las que están formados sus cuerpos).
La clasificación de los seres vivos en cinco reinos (ver tabla en la página siguiente), está basada en tres niveles de organización: el primitivo nivel procariota; el eucariota, relativamente simple y ante todo unicelular, y el complejo multicelular eucariota. Dentro de este último nivel, las tres líneas evolutivas principales se basan en tipos de nutrición diferentes, y se expresan en los distintos tipos de organización tisular característicos de los animales, vegetales y hongos.
La clasificación de los seres vivos es motivo de controversia desde hace mucho tiempo; estos tres esquemas son algunos de los utilizados actualmente.Arriba: El sistema aristotélico sólo reconoce plantas y animales, que diferencia por el movimiento, el mecanismo de alimentación y la forma de crecimiento. Este sistema agrupa procariotas, algas y hongos con las plantas, y protozoos móviles capaces de alimentarse con los animales. Centro: El perfeccionamiento de las técnicas y los materiales de laboratorio puso de manifiesto las diferencias entre células procarióticas y eucarióticas y determinó una nueva clasificación que las reflejaba. Abajo: En época más reciente se han admitido cinco reinos que tienen en cuenta la organización celular y la forma de nutrición.
domingo, 7 de noviembre de 2010
CELULA VEGETAL Y CELULA ANIMAL
Titulo:
*célula vegetal y célula animal.
Propósito:
*lograr diferenciar una célula vegetal de una animal. Todas la células presentan pequeñas estructuras llamadas orgánulos que desempeñan funciones especificas. En esta actividad observaremos células vegetales y animales e identificaremos algunas de sus partes utilizando el microscopio.
Materiales:
*microscopio.
*porta objeto
*cubre objeto.
* cebolla.
* tomate.
* apio.
* papa.
*sangre humana.
Procedimiento:
*cortamos la cebolla por la mitad y desprendimos una de sus capas y la observamos en el microscopio. Ajustamos el microscopio según nos convenía e hicimos lo mismo con todos los demás vegetales, después colocamos en el porta objeto una muestra de sangre humana y al igual que los vegetales la observamos en el microscopio. Al final anotamos nuestras conclusiones.
Resultado:
*observamos la forma y el tipo de célula que eran cada una de ellas y llegamos a una conclusión.
Observación:
*observamos la estructura, la forma y el tipo de célula que era cada uno de los materiales y llegamos ala conclusión de que la célula vegetal tiene una pared celular, una membrana celular y cloroplastos mientras que la célula humana nadamas tiene una membrana celular lo cual nos hace poder diferenciar las células; además de que cada una tiene una forma y estructura diferente. Todas las células vegetales tienen pared celular, su estructura y su forma no es la misma pero la sangre no tenia pared celular.
sábado, 23 de octubre de 2010
RECONOCE A LA CÉLULA COMO UNIDAD DE VIDA
Célula
Una célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.1 De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llamapluricelulares. En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano. Las células suelen poseer un tamaño de 10 µm y una masa de 1 ng, si bien existen células mucho mayores.
La aparición del primer organismo vivo sobre la Tierra suele asociarse al nacimiento de la primera célula.
Existen dos grandes tipos celulares: las procariotas (que comprenden las células de arqueas y bacterias) y las eucariotas (divididas tradicionalmente en animales y vegetales, si bien se incluyen además hongos y protistas, que también tienen células con propiedades características).
Célula animal y célula vegetal |
En ambos casos presentan un alto grado de organización con numerosas estructuras internas delimitadas por membranas.
La membrana nuclear establece una barrera entre el material genético y el citoplasma.
Las mitocondrias, de interior sinuoso, convierten los nutrientes en energía que utiliza la planta.
Diferencias entre células animales y vegetales:
Tanto la célula vegetal como la animal poseen membrana celular, pero la célula vegetal cuenta, además, con una pared celular de celulosa, que le da rigidez.
La célula vegetal contiene cloroplastos: organelos capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar (fotosínteis) lo cual los hace autótrofos (producen su propio alimento) , y la célula animal no los posee por lo tanto no puede realizar el proceso de fotosíntesis.
Pared celular: la célula vegetal presenta esta pared que está formada por celulosa rígida, en cambio la célula animal no la posee, sólo tiene la membrana citoplasmática que la separa del medio.
Una vacuola única llena de líquido que ocupa casi todo el interior de la célula vegetal, en cambio, la célula animal, tiene varias vacuolas y son más pequeñas.
Las células vegetales pueden reproducirse mediante un proceso que da por resultado células iguales a las progenitoras, este tipo de reproducción se llama reproducción asexual.
Las células animales pueden realizar un tipo de reproducción llamado reproducción sexual, en el cual, los descendientes presentan características de los progenitores pero no son idénticos a él.
Componentes o estructuras de la célula:
1. ¿DE QUE MATERIALES ESTÁN HECHAS LAS CÉLULAS?Las células son un producto de la Tierra y, por tanto, están constituidas por los mismos elementos químicos del mundo mineral. Hay unos 40 elementos químicos que intervienen en la constitución de las células, denominados bioelementos. Entre ellos se distinguen:
a) El carbono, oxigeno , hidrógeno y nitrógeno, constituyen cerca del 99% de la masa de la célula.
b) El fósforo y el azufre están en cantidades menores, pero son imprescindibles para el desarrollo de las funciones vitales.
c) El hierro, cobre , Zinc , yodo , sodio , potasio, flúor y todos los restantes se encuentran en cantidades pequeñísimas pero son imprescindibles para el desarrollo de las funciones vitales.
III. LOS COMPONENTES CELULARES
Las bacterias, como muchos otros microorganismos, y las células vegetales están cubiertas por una membrana plasmática relativamente débil y semejante a la de muchas otras células. Sin embargo, por sus propias características de vida libre y por estar sujetas a una variedad muy grande de ambientes, muchos de ellos inhóspitos, además de la membrana requieren de una pared adicional protectora. La figura III.1 es una micrografía de la pared celular del quiste de una amiba y en ella se muestra una estructura de fibras entrecruzadas, todas de polímeros de azúcares, de gran resistencia, que sirven para proteger a la célula.
La pared celular funciona en parte como protección mecánica, pero tal vez su papel principal consista en proteger a la célula de los cambios en la presión osmótica interna, que se generan por la gran cantidad de sustancias que contiene, cuando en el exterior hay una baja concentración de sustancias disueltas. Las sustancias disueltas en una célula se comportan como las moléculas de un gas comprimidas dentro de un tanque, y generan una fuerza que llamamos presión. Si un microorganismo o una levadura o el quiste de una amiba se colocan en agua, se produce una presión de varias atmósferas, por la cantidad de sustancias disueltas en el interior. De no existir la pared, se produciría de inmediato la ruptura de la membrana celular. Para tener idea de la presión que se puede desarrollar en un microorganismo en esas condiciones, se le puede comparar con la del neumático de un coche que se llena de aire a una presión aproximada de dos atmósferas. En este caso, la resistencia de la pared evita que estalle.
Como ya se mencionó, durante mucho tiempo se consideró a la membrana celular como una estructura inerte, si acaso con poros más o menos específicos para la entrada y la salida por mecanismos poco claros de los diferentes materiales que la célula debe captar o expulsar al medio en que se encuentra. En la actualidad, este concepto ha cambiado (véase el capítulo I) y el modelo es el de una estructura fundamental, constituida por fosfolípidos, en la cual se encuentran embebidas otras numerosas moléculas, principalmente proteínas, que tienen diferentes actividades.
La mayor parte de las células mantiene en su citoplasma una composición y, casi siempre, una concentración de sustancias disueltas notablemente diferente del medio que las rodea; aun en las células de los animales superiores, que viven en un ambiente prácticamente invariable, la composición del citoplasma celular es muy diferente de la del medio que lo rodea. Es relativamente sencillo explicar el hecho de que la membrana de la célula impida la salida o la entrada de las moléculas de gran tamaño, como las proteínas, los ácidos nucleicos o los polisacáridos; y también se puede explicar que las moléculas polares o cargadas deban mantenerse de un lado o del otro de la membrana. El fenómeno del transporte a través de una membrana ocurre de una manera muy sencilla. Para atravesar la doble capa de fosfolípidos que constituye la base estructural de la membrana y la separación entre ambos lados, una molécula o ion requieren de la presencia de un sistema de transporte, o acarreador, o un poro especifico, capaz de permitirle el paso de un lado a otro de la membrana. Estos sistemas de transporte, para permitir el paso de la sustancia en cuestión, primero deben reconocerla entre lo que puede ser un sinnúmero de otras moléculas que se encuentran en los líquidos que bañan a las células.
En algunas membranas se localizan funciones más especializadas, como la movilidad de las amibas y otros protozoarios con movimiento amiboide; las mismas células musculares deben establecer contactos entre los materiales contráctiles del interior y la membrana, para producir efectivamente la contracción o acortamiento de la fibra. En otras células, la membrana elimina al exterior o toma de él sustancias, mediante la formación de vesículas que se producen al englobarlas. La fagocitosis y la exocitosis son ejemplos de este fenómeno; en la primera, la membrana envuelve a una partícula o grupo de ellas, se cierra luego a su derredor, y forma finalmente una vesícula que se desprende de la membrana y pasa al citoplasma, convirtiéndose en una vacuola digestiva mediante la interacción de esa vesícula con un lisosoma (figura III.3). Es lógico suponer que funciones como las descritas implican la participación de grandes números de componentes, que hacen de la membrana celular una estructura más complicada todavía.
En las bacterias, que no poseen organelos en su interior, la membrana externa los sustituye y se encarga de un buen número de funciones que en otras células y organismos están asignadas a ellos. Como se verá más adelante, la fosforilación oxidativa y la fotosíntesis son funciones realizadas en las mitocondrias y en los cloroplastos, respectivamente. Estas funciones requieren de una estructura membranosa cerrada, pero como las bacterias no cuentan más que con la membrana externa, es ahí donde se realizan. La semejanza que hay entre la membrana externa de las bacterias y la membrana interna de las mitocondrias ha dado lugar a que se considere, con cierto grado de certeza, que las mitocondrias y los cloroplastos resultaron de la inclusión de bacterias en el interior de las células.
Dentro de esta denominación se incluye una serie de grandes formaciones intracelulares, como las mitocondrias, el retículo endoplásmico, o hasta el núcleo mismo; casi todos ellos representan de alguna forma estructuras en las que, o bien una membrana es la base, o al menos es componente principal de ellas.
Algunos han definido con claridad su papel funcional dentro de la célula, mientras que otros apenas empiezan a conocer su significado fisiológico. De cualquier manera, el conocimiento actual de cada una de estas formaciones celulares es suficiente para tener una idea de la organización funcional que existe dentro de las células.
Esta formación se encuentra en todas las células. Consiste en un conjunto de túbulos dispuestos en forma de red, conectados unos con otros, que se distribuyen por toda la célula. Es posible distinguir dos tipos en esta estructura, el retículo endoplásmico liso y elrugoso, que se diferencian por su aspecto. Ambos presentan en la microscopía electrónica la misma imagen tubular, pero en el liso los contornos son suaves y continuos, mientras que en la variedad rugosa, como su nombre lo indica, existen partículas más o menos abundantes a todo lo largo del contorno, que no son otra cosa que ribosomas, estructuras supramacromoleculares que ya se describieron.
En el músculo, el retículo endoplásmico tiene una función especial, pues requiere de una disposición regular en relación con las miofibrillas; esto, aunado al hecho de que posee una gran capacidad para transportar calcio, así como una gran cantidad de evidencias experimentales de otro tipo, permite asegurar que participa en la regulación de la contracción muscular.
varias estructuras vesiculares se apilan unas junto a otras, generalmente cerca del núcleo celular; esta disposición también aparece en las células que tienen funciones secretoras. Esta estructura recibe el nombre de aparato de Golgi, y a partir de las vesículas grandes cercanas al núcleo, forma, con los productos de su secreción, vesículas más pequeñas que viajan luego hasta la superficie de la célula, se funden con la membrana externa y vacían su contenido al exterior. Esta estructura tiene también que ver con la producción de enzimas digestivas, y se observa con mucha claridad por ejemplo en el páncreas, en las células de la pared intestinal y en otras glándulas.
Se ha estudiado ahora este sistema con más detalle, y se descubrió que las vesículas que forma pueden llevar proteínas, no sólo al exterior de la célula, sino también algunas que se insertan sólo en la membrana plasmática y en otros organelos. Así, el papel del aparato de Golgi se vuelve una especie de correo o sistema de distribución de las proteínas de las células a los sitios donde deben cumplir su función. No sólo eso, también en algunas ocasiones, las proteínas pueden regresar de la membrana al aparato de Golgi, en una especie de ciclo, que puede regular ciertas funciones, al modificar la cantidad de enzimas o receptores que se encuentran en una membrana.
El aparato de Golgi también se encarga de producir y distribuir las proteínas que sintetiza a todos los organelos celulares. Una vez sintetizadas, las procesa e incluye en vesículas que se dirigen a los distintos organelos de las células, a los que se incorporan para realizar funciones especiales.
Las mitocondrias se pueden aislar puras; de hecho, fueron estos organelos los primeros en ser separados en grandes cantidades para su estudio, a partir de células del hígado. El mecanismo de la transformación de la energía que lleva a la síntesis del ATP, y que se conoce como fosforilación oxidativa.
El espacio contenido dentro de la membrana interna recibe el nombre de matriz mitocondrial. Las mitocondrias se encargan de diferentes funciones, pero la principal de ellas es la fosforilación oxidativa; para realizarla cuentan con una complicada serie de moléculas en su membrana interna, que se encargan de llevar átomos de hidrógenos y electrones de diferentes sustancias que provienen de los alimentos, al oxígeno y que en conjunto se conocen como la cadena respiratoria o cadena de transporte de electrones.
En la transformación de la energía la función de las mitocondrias comprende primero la producción de varias sustancias, mediante el proceso que se conoce como el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, que ya se describió en el capítulo II, también llamado ciclo de Krebs, en honor del científico que llegó a integrarlo.
el cloroplasto es el que se encarga de capturar la energía del Sol y atraparla, convertirla o almacenarla en los enlaces químicos de los azúcares. Posteriormente, o bien los azúcares son utilizados por otros organismos o dentro de la misma planta, y a partir de ellos se obtienen las proteínas, las grasas y otros compuestos que los organismos necesitan. Por último, aunque hemos presentado aquí el esquema general de la fotosíntesis en un cloroplasto, también en el caso de las bacterias fotosintéticas la fotosíntesis se realiza en la membrana externa del microorganismo y la matriz interna (al igual que sucede con la fosforilación oxidativa).
Las células vegetales cuentan con una vesícula en su interior, la vacuola, que en algunos casos puede llegar a ocupar gran parte del espacio interno. Este organelo está encargado de almacenar distintos tipos de moléculas pequeñas, principalmente sales (iones) y aminoácidos, entre las primeras destacan el potasio, el fosfato y derivados de él —como pirofosfato o metafosfato—, calcio y otros iones de distintos tipos. Las vacuolas se encargan de tomar materiales que, o bien la célula requiere almacenar o le son tóxicas; también se encarga de guardar en su interior muchas sustancias que, por la concentración que alcanzan y la presión osmótica que generan le pueden hacer daño a la célula.
Los lisosomas son estructuras membranosas cerradas, constituidas por una sola membrana, y son más pequeños que las mitocondrias. Los lisosomas se pueden obtener en estado de pureza por métodos especiales de centrifugación que permiten separarlos de las mitocondrias, pues en los métodos generales de preparación se obtienen juntos. Estos organelos, si se les rompe colocándolos en agua, o por medio de algún detergente, ponen en evidencia una serie de actividades enzimáticas muy diversas, pero capaces de romper por hidrólisis (introduciendo en algunos enlaces moléculas de agua) lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos, ésteres, etcétera.
Son dos cuerpos pequeños que se encuentran cerca del núcleo de las células, y tienen la capacidad de duplicarse antes de que se inicie la división celular. En las células ciliadas o flageladas, la duplicación continuada de los centriolos representa el origen de los cuerpos basales, que dan luego lugar a los cilios y flagelos y a sus llamados centros cinéticos o de movilización; de alguna forma los centriolos están implicados en el movimiento de estos componentes de la célula.
Estas estructuras, como su nombre lo indica, representa formaciones de apariencia tubular o filamentosa que se encuentran en el interior de prácticamente todas las células, con características y disposición a veces constantes y otras veces variables; se encuentran en el citoplasma, ya sea aislados o asociados con centriolos, cilios y flagelos. Están compuestos por proteínas llamadas tubulinas y tienen la capacidad de contraerse. Estas estructuras intervienen en el movimiento celular primitivo, como por ejemplo el de tipo amiboide de las amibas y los glóbulos blancos. También participan en los movimientos del citoplasma celular, en la llamada ciclosis, o en el movimiento de sustancias, o hasta de vesículas dentro de las células; muchos de estos movimientos están dirigidos por los microtúbulos. También los centriolos, que tienen una función tan importante durante la división celular, pues parecen dirigirla están formados por microtúbulos. Durante esta etapa de la vida celular, los microtúbulos también se asocian para constituir haces más gruesos, que constituyen el huso acromático.
Los microfilamentos son estructuras semejantes a los microtúbulos, formados por distintos tipos de proteínas, de las cuales las más conocidas son la actina y la miosina, que se encuentran en el músculo. Estas estructuras han sido objeto de muchísimos estudios, y gracias a ellas sabemos que son las responsables de la contracción muscular. Las fibras de actina y de miosina se deslizan unas sobre otras, al tiempo que rompen al ATP, y con su energía producen el acortamiento de las fibras y de las células que las contienen
El núcleo ha sido considerado como el centro de gobierno de las funciones celulares; suele ser la estructura más voluminosa de las células, separada de manera imperfecta del resto del citoplasma por una membrana que muestra grandes poros.
El interior del núcleo, por otra parte, es una estructura relativamente uniforme cuando las células no están dividiéndose. En cuanto a su contenido, la parte más importante es el DNA y las proteínas que a él se asocian, así como las enzimas relacionadas en la duplicación del DNA y la transcripción, es decir, la síntesis de las diferentes moléculas de RNA a partir de la información contenida en el DNA. El DNA forma los cromosomas, que es como se agrupa para organizar la información "escrita" que contiene, en una especie de capítulos. No se conoce con precisión la forma en que los cromosomas se organizan dentro del núcleo; sin embargo, durante la meiosis, uno de los hechos más espectaculares es que la estructura nuclear se desintegra, y es posible identificarlos por su forma. Durante el tiempo en que las células no están en división los cromosomas no son visibles, y parece que todos se encuentran formando una masa uniforme y compacta en el interior del núcleo.
La división celular es uno de los fenómenos más espectaculares de la naturaleza; tanto desde el punto de vista morfológico, como del bioquímico. Antes de iniciarse tiene lugar laduplicación del DNA. Mediante ella se hacen dos copias idénticas del DNA, las cuales irán a dar a cada una de las dos células hijas resultantes. También se elaboran las proteínas que lo recubren, de modo que, antes de iniciarse el proceso visible de la división celular, ya se han generado dos "juegos" de cromosomas. En el siguiente paso se observa la fase visible del fenómeno, en el cual se distribuyen los cromosomas para las futuras células hijas, y se divide la célula madre. El fenómeno de la división celular es tan asombroso que ha llamado la atención de numerosos investigadores desde hace muchos decenios; además, produce la modificación y la interacción concertada de prácticamente todo el interior de la célula.
Clásicamente se han distinguido en la parte visible de la división celular varias etapas, las cuales se muestran en la figura III.17 en forma esquemática: en la primera de ellas, la profase, se observa que el contenido del núcleo adquiere la forma de un grueso filamento; al final de este estadio desaparece la membrana nuclear.
En la metafase, el filamento que se formó se fragmenta, dando lugar a una clara definición de los cromosomas, que se ordenan formando la placa ecuatorial.
En la anafase, etapa siguiente del proceso, se inicia la aparición de los centriolos, uno en cada polo celular, de donde irradian estructuras en forma de estrellas, que no son otra cosa que microtúbulos que resplandecen al observarlos a través del microscopio. En la anafase, los cromosomas que han de corresponder a cada una de las células hijas empiezan a separarse, y un juego emigra hacia cada polo de la célula madre.
Finalmente, durante la telofase, o fase final, la porción ecuatorial de la célula se empieza a estrangular para dar lugar a dos células que regresan a su estado original.
Así vemos que no todos los elementos participantes provienen del núcleo de la célula, aunque parezca que el fenómeno tiene su origen en el núcleo y que lleva a la formación de dos nuevas células, habitualmente con las mismas características que la célula madre.
En el núcleo se llevan a cabo los principales fenómenos relacionados con la transferencia de la información genética y su utilización. En el núcleo se encuentra el DNA, y ahí tienen lugar los procesos de duplicación de esta molécula como fase preparatoria a la división celular. Es también en el núcleo donde se realiza la transcripción, es decir, la síntesis de las moléculas de RNA que se necesitan para la síntesis de las proteínas. Las moléculas de RNA son enviadas al citoplasma, que es donde tiene lugar finalmente la traducción de la información que contienen, es decir, la síntesis de las proteínas, a partir de la información enviada desde el núcleo. Para realizar estas funciones, el núcleo, además de las moléculas de DNA y las proteínas asociadas a él, debe contar con un buen número de enzimas que se encarguen tanto de la duplicación como de la transcripción (figura III.18). En el núcleo se encuentra también un gran número de efectores que intervienen en la regulación de la síntesis de las proteínas; en este sentido, debemos recordar que hay mecanismos deinducción y represión de la síntesis de las enzimas y otras proteínas que la célula necesita.
Finalmente, hemos de tener en cuenta que no siempre una célula da lugar a otra exactamente igual. También hay mecanismos de diferenciación que hacen que, a partir de una sola célula, el huevo, resulten células tan diferentes como pueden ser las neuronas, las células musculares, las óseas, los eritricitos, etcétera.
Dentro del núcleo se encuentra también un corpúsculo fácilmente identificable por medios ópticos, el nucleolo. Aunque no se conocen todas sus funciones, sí se sabe que es el responsable de la síntesis del RNA de los ribosomas —el llamado RNA ribosomal— y que es el principal componente de esas partículas, que a su vez son las responsables de la síntesis de las proteínas.
El citosol no es un organelo, ni puede considerarse como tal; sin embargo, debemos tener presente que no se trata de un simple ambiente inerte que sirva sólo de asiento a los organelos y otras estructuras celulares. El citosol es en primer lugar el componente más extenso de la célula, y contiene una cantidad enorme de enzimas, muchas de las cuales funcionan de manera concertada para constituir vías metabólicas. Por otra parte, el citosol es el paso obligado en el camino de tantos miles de moléculas que van de uno a otro componente de la célula.
Entre los caminos metabólicos que tienen lugar en el citosol se encuentra la glucólisis, que es una serie larga de reacciones que convierten a la glucosa en ácido pirúvico o láctico en algunas células, o en alcohol etílico en otras, por ejemplo, en las levaduras. Es ahí donde tienen lugar los cambios necesarios para llevar a muchas moléculas o sus partes hacia el ciclo de los ácidos tricarboxílicos.
Cuando las proteínas, o parte de sus componentes se convierten en azúcares, como sucede durante periodos de ayuno prolongados, utilizan gran parte de la misma vía en un proceso que se llama gluconeogénesis, que también tiene lugar en el citosol. La síntesis de los ácidos grasos sigue un camino que está organizado como un complejo multienzimático (supramacromolecular) y que se encuentra en el citosol. Las fases preparatorias para utilizar los aminoácidos en la síntesis de las proteínas se realizan en el citosol. Estos son sólo unos cuantos de los cientos de caminos metabólicos que siguen para producir los varios miles de moléculas que constituyen a las células. En la figura III.19 se presentan algunos de ellos.
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