miércoles, 21 de julio de 2010

Ciclo celular

El ciclo celular es el ciclo vital que cumple la célula durante su vida: nace crece se desarrolla se reproduce y muere. Este ciclo tiene una duración que es característica para cada tipo celular. A una temperatura ideal y en condiciones ideales una célula humana cumple un ciclo en 20 hs aproximadamente (las bacterias tienen un ciclo celular de 15 minutos o menos).
El ciclo celular se divide en tres fases que son la interfase, la cariocinesis o mitosis y la citocinesis.
La interfase: es el período más largo en la vida de una célula. Puede llegar a durar 19 horas. Durante esta fase la célula crece se desarrolla, cumple con sus funciones particulares características para cada tipo celular duplica sus materiales incluso su material genético y finalmente se reproduce.
Visto a través del microscopio óptico parecería que una célula en interfase se encuentra en reposo. Dado que su cromatina se encuentra totalmente desplegada. Sin embargo es el período de mayor actividad celular.
La interfase se divide en tres fases que son la G1 S y la G2. La fase G1 dura aproximadamente 8 horas. La fase S 6 horas y la G2 5 horas
En la G1 la célula se encarga de sus funciones de duplicación de sus materiales como proteínas enzimas y organelos. Durante la fase S la célula realiza su replicación, por lo consiguiente la cantidad de material genético se duplica y la célula pasa a tener de C cantidad de ADN a tener 2C cantidad de ADN. Es el período de mayor intensidad sintética. Durante la G2 la célula aún no esta pronta para la división nuclear y deberán transcurrir aproximadamente 5 horas más.
Próximo a la mitosis la célula paraliza toda actividad y se concentra en su división celular. El metabolismo celular desciende notablemente y la cromatina se compacta reduciendo de esta manera la transcripción y traducción visto en clases anterior.


La mitosis es denominada también cariocinesis o división nuclear.
La división celular esta determinado en cierto modo por la relación entre la masa del núcleo y el citoplasma. Cuando esa proporción llega a cierto límite la célula se divide.
La mitosis es un tipo de división celular a través del cual una célula progenitora determina la formación de dos células hijas que contienen el mismo número de cromosomas. Esto se logra gracias a que la célula antes de dividirse duplica su material genético durante la fase S de la interfase. Luego de la interfase y antes de la mitosis la célula humana diploide cuenta con su ADN replicado es decir cuenta con 92 cromosomas. De una célula parenteral diploide se formarán dos células también diploides. La mitosis asegura que cada una de las células hijas recibirá exactamente el mismo número de cromosomas que tenía la célula parenteral. Esta dividido en cuatro fases que son: la profase metafase anafase y telofase.
Casi todas las células del cuerpo se dividen por mitosis salvo aquellas que originarán a los gametos, espermatozoides y óvulos. Estas células se dividen a través de la llamada meiosis.
La meiosis es un tipo panicular de división celular caracterizada por una sola duplicación y dos divisiones sucesivas llamadas meiosis uno y dos. Al final de la meiosis de una célula diploide con 46 cromosomas se formarán cuatro células haploides con 23 cromosomas cada uno.

Síntesis de proteinas

La formación de las proteínas está codificada en la estructura del ADN. La secuencia de tres bases nitrogenadas o triplete en el ADN codifica para uno de los veinte tipos de aminoácidos que forman todas las proteínas. La secuencia de amino-ácidos determina la estructura y la función de la proteína.
Si bien la información de cómo deben ordenarse los amino-ácidos parte del ADN la síntesis acontece en unos organelos citoplasmáticos llamados ribosomas.
Para formarse una proteína ocurren los siguientes pasos:


La estructura cerrada de la molécula de ADN se abre a través de sus bases nitrogenadas, quedando expuestas las bases.
La secuencia de bases sirve de molde para la formación de una molécula llamada ARN mensajero, proceso denominado transcripción. El ARNm en determinado momento queda libre en el núcleo-plasma.
El ARNm atraviesa así la membrana nuclear y pasa al citoplasma.
Una vez en el citoplasma se acopla a los ribosomas.
Al atravesar los ribosomas otro ARN llamado ARN de transferencia aproxima los amino-ácidos correspondientes a la secuencia de tres bases nitrogenadas del ARNm. Este proceso llamado traducción se repite con toda la secuencia del ARNm, lo que determina los enlaces peptídicos entre los amino-ácidos sucesivos y así la formación de las proteínas.


DIFERENCIAS BÁSICAS ENTRE EL ADN Y EL ARNm


ADN
Su nombre es ácido desoxirribonucleico.
Su función guardar el código genético para la síntesis de proteínas
El azúcar contenido en su molécula es una desoxirribosa.
Es una molécula de gran tamaño.
Posee dos cadenas polinucleotídica.
Las cadenas se entrelazan en doble hélice.
Entre sus bases nitrogenadas está la adenina, citosina, guanina y timina.
Su nombre es ácido ribonucleico.


ARNm
Su función es participar como copia del ADN para la síntesis de proteínas.
El azúcar contenido en su molécula es la ribosa.
Es de menor tamaño respecto al ADN.
Posee una sola cadena polinucleotídica
La cadena es lineal.
Entre sus bases nitrogenadas está la adenina, citosina, guanina y uracilo que substituye a la timina.

viernes, 18 de junio de 2010

Sistema de membrana & membrana celular

Cuando se estudia la célula se acostumbra a dividir las estructuras celulares en tres sectores:
1) membranas;
2) citoplasma;
3) núcleo.
Se estudiará los distintos sectores vinculándolos a su correspondiente actividad funcional, relacionando la estructura con la función.

SISTEMAS DE MEMBRANAS CELULARES
Al estudiar la célula encontramos que existe todo un sistema de membranas celulares que establecen verdaderos compartimientos que permiten una interconexión regulada de los distintos sectores.
En primer lugar existe la membrana plasmática o plasmalema que representa el límite de cada una de las células y que las vinculan con su entorno o ambiente extracelular.
Pero, aún dentro de la célula hallamos la carioteca o membrana nuclear. Limitando los organelos semi-autónomos (condrioma y cloroplastos) también vemos dobles membranas similares; envolviendo las enzimas de los lisosomas encontramos una membrana única. Como si esto fuera poco existen todavía las membranas del golgisoma y las que forman el retículo citoplasmático que se extienden por todo el hialoplasma o matriz.
La célula constituye un dinámico sistema abierto, pero este sistema está regulado y el flujo armónico de actividades entre los distintos compartimientos celulares depende, en gran parte, de las propiedades y constituyentes estructurales y funcionales de las membranas que poseen una permeabilidad selectiva.
Toda la vida celular depende de las membranas. La membrana plasmática, por ejemplo, si se lesiona o perfora, es capaz de realizar el cierre de esa perforación, por reacomodación molecular. Pero si el orificio es grande, es decir, la lesión es extensa, ello conduce a la muerte celular.

LA MEMBRANA PLASMATICA

FUNCIONES

Participa en la determinación de la forma celular.
Mantiene las diferencias bioquímicas entre el medio interno celular (hialoplasma) y el medio extracelular. Conserva las diferencias: iónicas de uno y otro lado y por ello presenta la diferencia de potencial y actúa como un dipolo con carga eléctrica.
Para cumplir la, función anterior, presenta permeabilidad selectiva
Participa en la captura de sustancias sólidas y líquida; (endocitosis) y también en la expulsión de partículas (exocitosis).
Los contactos intercelulares y los intercambios directos se producen entre las células mediante modificaciones o adaptaciones; funcionales de la membrana plasmática.
Es fundamental en el reconocimiento de sustancias extrañas mediante la llamada cubierta celular, provista de receptores celulares o de superficie. Esta característica tiene especial importancia en los fenómenos inmunitarios pues de esta manera se pueden reconocer las sustancias ajenas o extrañas, es decir, los antígenos.
Participa en el desplazamiento celular global; ya sea mediante prolongaciones llamadas seudópodos, ya sea mediante forma, especiales llamadas cilias o flagelos.

ESTRUCTURA La membrana plasmática aparece en todas las células, con un espesor variable entre 10 y 60 nanómetros.
Cuando se observa al microscopio electrónico se advierte que la membrana plasmática tiene una estructura trilaminar. En la zona central, aparece una banda clara de 3.5 nanómetros de espesor que correspondería a una doble capa de fosfolípidos. Esta bicapa estaría recubierta en ambas caras, por moléculas proteicas constituyendo dos capas, de las cuales la externa tiene más espesor que la interna (con alrededor de 2 nanómetros cada una).
Se sabe que los fosfolípidos presentan dos polos: uno hidrófobo, que se encuentra en la parte media de la membrana ; el otro, polo hidrófilo, es el que se relaciona con las capas proteicas, de uno y otro lado de la membrana. Tanto la bicapa lipídica como las capas proteicas son asimétricas y con distinta estructura química. Por otra parte presentan, una como otra, desplazamientos (para los lípidos, lateral; para las proteínas también de dentro a afuera) o fluidez.
Esta explicación es la llamada teoría del mosaico fluido. Existe, pues, una capa lipídica continua que presenta desplazamientos laterales y en la cual están intercaladas las proteínas integrales de la membrana.
Los glúcidos de la membrana plasmática, ya sea como glucoproteínas o glucolípidos, se encuentran en la superficie externa de la membrana, formando la llamada túnica celular.
Esta túnica celular presenta dos funciones importantes: función adhesiva y capacidad de receptor. Los receptores son moléculas proteicas que actúan a nivel de la interfase entre la superficie celular y el medio extracelular.
A las células llegan señales químicas (hormonas, prostaglandinas, antígenos, toxinas bacterianas, neurotransmisores). El receptor reacciona con esa molécula señal y determina respuestas biológicas. Entre estas respuestas pueden haber traslocación de iones o activación de enzimas de las membranas.
Dos de ellas son la adenil-ciclasa y la guanil-ciclasa, que a su vez producen AMP cíclico o segundo mensajero.
Mediante la superficie celular y la túnica o cubierta celular, las células se reconocen y se relacionan entre sí. Reconocen como extrañas o ajenas las células de otro individuo y se ponen en marcha los fenómenos inmunológicos del rechazo al trasplante, por ejemplo.

Modificaciones de la membrana plasmática

Se pueden advertir modificaciones con dos objetivos: aumentar la superficie celular o aumentar la interconexión celular.
Para aumentar la superficie celular existen, por ejemplo, las microvellosidades, en las células del epitelio intestinal. De esta manera se calcula que la célula aumenta unas 10.000 veces la superficie, si la comparamos con una célula que tuviera la superficie completamente lisa.
Existen también uniones de importancia funcional: uniones en hendidura (son formaciones que permiten la comunicación, mediante conductos que facilitan el pasaje de iones y moléculas pequeñas); los desmosomas que realizan fijaciones intercelulares barra terminal y la unión estrecha.

jueves, 17 de junio de 2010

Origen de la célula eucariota (Endosimbiosis)

Es lógico considerar que los ancestros de los organismos modernos eran muy sencillos. Entre los organismos mo­dernos, las formas mas simples de vida celular son los procariotes. Recuerda que estas células carecen de envoltura nuclear así como de otros organelos membranosos, como mitocon­drias, retículo endoplásmico· cloroplastos y complejo de Golgi


Los eucariotes (células con núcleo verdadero) aparecieron en el registro paleontológi­co hace 1500 a 1700 millones de años. La teoría endosimbiótica, sugiere que las mitocondrias, los cloroplastos y quizás incluso los centríolos y los flagelos pueden haberse originado a partir de relaciones simbióti­cas entre dos organismos procarióticos. De este modo, los cloroplastos se consideran antiguas bacterias fotosintéticas (pero por lo general no cianobacterias), y las mitocondrias, antiguas bacterias aerobias. Estos endosimbiontes fueron “ingeridos” originalmente por la célula huésped pero no digeridos. Sobrevivieron y se reprodujeron junto con la célula huésped, de modo que las generaciones sucesivas de esta también contenían endo­simbiontes. Los dos organismos desarrollaron una rela­ción mutualista, y con el tiempo el endosimbionte perdió la capacidad de vivir fuera de su huésped.
Esta teoría estipula que cada uno de estos socios apor­tó a la relación algo de lo que el otro carecía. Por ejemplo, las mitocondrias dieron la capacidad de realizar la respi­ración aerobia, de la que carecía la célula huésped original; los cloroplastos dieron la capacidad de realizar la fotosíntesis. La célula huésped propor­cionó un hábitat seguro y materias primas o nutrimentos.
La principal prueba en favor de la teoría endosimbió­tica es que mitocondrias y cloroplastos tienen su propio ADN (en un cromosoma circular, de manera muy parecida a como ocurre en los procariotes) y sus propios ribosomas (parecidos a los ribosomas procarióticos más que a los eucarióticos). Además, es posible matarlos con un antibiótico que afecte a bacterias pero no a células eucarióticas. Mitocondrias y cloroplastos están protegidos por una doble membrana. Se cree que la membrana externa se desarrolló por la invaginación de la membrana plasmática de la célula huésped, y que la interna se formó a partir de la membrana plasmática del endosimbionte.
Sin embargo esta teoría no explica como el material genético en el núcleo llegó a rodearse de una membrana nuclear.

Eras geológicas y biodiversidad

Los sedimentos de la corteza terrestre consisten en cinco estratos de roca principales, cada uno subdividido en estratos menores, colocados los más recientes sobre los más antiguos. Estas capas de roca se formaron por la acumulación de fango y arena en los lechos de océanos, mares y lagos. Cada uno contiene algunos fósiles característicos que ayudan a identificar depósitos que se formaron más o menos al mismo tiempo en diferentes partes del mundo. El tiempo geológico se ha dividido en eras, subdividida en períodos, a su vez compuestos por épocas. Entre las principales eras hubo perturbaciones geológicas generalizadas (que ayudan a diferenciar dichas eras), las cuales elevaron o hundieron amplias regiones de la superficie terrestre y formaron o eliminaron mares interiores someros. Estas perturbaciones influyeron en la evolución de los organismos marinos y terrestres.Nosotros solamente estudiaremos las características principales de las distintas eras geológicas relacionadas con la evolución de la vida.Hay pruebas que la vida surgió en la llamada era precámbrica hace unos 3 500 millones de años, la cual comenzó conjuntamente con la formación de la corteza terrestre, cuando ya existían rocas y montañas; y habían comenzado los procesos de erosión y sedimentación.Se caracterizó por actividad volcánica generalizada y gigantescos levantamientos que dieron origen a montañas. EI calor, la presión y los movimientos geológicos destruyeron la mayor parte de los fósiles. Sin embargo se han recuperado fósiles de lo que parecen ser cianobacterias en varias formaciones de esta era.La segunda era o era proterozoica, comenzó hace unos 1 500 millones de años y se supone que duro casi 1 000 millones de años. Se caracterizó por la acumulación de grandes cantidades de sedimento. Los fósiles hallados en rocas de la era proterozoica presentan ejemplos irrefutables de algunos grupos importantes de bacterias, hongos, protistas (incluyendo algas multicelulares) y animales.La tercer era o paleozoica comenzó hace unos 570 millones de años. Los depósitos más ricos en fósiles datan de comienzos de esta era donde es posible observar una gran explosión de vida. En los mares abundaban todo tipo de criatura nadadora, caminadoras y excavadoras. Hubo formas parecidas a los arácnidos, algunos de cuyos descendientes como la cacerola de mar existen en la actualidad. El lecho marino estaba cubierto de esponjas corales caracoles y otros animales excepto por los animales cordados es decir el filum animal que incluye a los vertebrados. Durante el principio de esta era surgieron animales que pudieron adaptarse a la vida terrestre, sin embargo la vida en los mares llego a ser tan rica en cuanto a cantidad y variabilidad de especies que puede decirse que fue la “edad de los peces”. De los finales de esta era es posible encontrar fósiles de tiburones, incluso un grupo de peces particular de aleta lobulada algunos de los cuales se considera ancestros de los vertebrados terrestres. En l939 en la costa de Madagascar se capturó un ejemplar de pez con aleta lobulada llamada Celacanto el cual se consideraba hasta ese momento extinto. La cuarta era corresponde a la mesozoica que comenzó hace unos 248 millones de años. Se divide en tres períodos llamados triásicos, jurásico (el más conocido) y cretácico. La característica sobresaliente de esta era es el origen, diferenciación y extinción de una gran variedad de reptiles, por lo que se la conoce como edad de los reptiles. Desde el punto de vista botánico fue dominada por las gimnospermas hasta la mitad del período cretácico, cuando fueron sustituidas por las planta con flores o angiospermas. Los representantes más conocidos de esta era son los dinosaurios pero existen en la actualidad representantes sobrevivientes de aquellos tiempos que han sufrido pocos cambios como lo son los cocodrilos y las tortugas.Con igual justicia, la era cenozoica (quinta y última era) podría llamarse "edad de los mamíferos", "edad de las aves", "edad de los insectos o "edad de las plantas con flores". Se caracteriza por la aparición de todas estas formas en gran variedad y número de especies. La era cenozoica se extiende desde hace 65 millones de años hasta el presente y se subdivide en dos períodos, el período terciario con 63 millones de años de duración y el período cuaternario, que abarca los últimos dos millones de años. Es durante el período cuaternario de la era cenozoica que se produce la evolución del hombre

BIOMOLÉCULAS

Las sustancias orgánicas que, dentro de la sustancias seca, son los compuestos que se hallan en mayor proporción (90% de la sustancia seca y 22.5% del total del protoplasma), tienen una trascendencia indiscutida. Las podemos dividir en:
A) Glúcidos.
B) Lípidos.
C) Prótidos.
D) Ácidos nucleicos.
Los estudiaremos en ese orden aunque los ácidos nucleicos se analizan en otra parte del blog

A) GLUCIDOS
También llamados azúcares o hidratos de carbono, poseen la fórmula general (CH2O)n, son compuestos ternarios integrados por tres elementos químicos principales: el carbono, hidrógeno y el oxígeno.
En la fórmula general podemos apreciar por qué se los denominó hidratos de carbono.
Podemos subdividirlos, a su vez, en:
a) Monosacáridos u osas, o glúcidos simples
b) Disacáridos, o glúçidos semicomplejos.
c) Polisacáridos o glúcidos complejos.

a) Los glúcidos simples, están formados por moléculas sencillas, llamadas osas o también monosacáridos, que poseen diferente número de átomos de carbono. Y es precisamente de acuerdo a los átomos de carbono que poseen que se dividen en triosas, tetrosas, pentosas y hexosas (según tengan 3,4,5 ó 6 carbonos).
Dentro de las pentosas destacaremos la ribosa que forma parte de la estructura del ácido ribonucleico (ARN) y de otros nucleótidos importantes. También es una pentosa la desoxi-ribosa, emparentada con la anterior que forma parte de la molécula del ADN ó ácido des-oxi-ribo-nucleico. Vemos que estas pentosas, en la denominación distinguen a estos dos importantes ácidos.
Entre las hexosas destacaremos la glucosa o sea el azúcar de la sangre, que se encuentra normalmente en una proporción de 1 gramo por litro de sangre.

b) Los glúcidos semicomplejos o disacáridos, pueden considerarse formados por dos moléculas de hexosas, menos una molécula de agua. Entre ellos citaremos:

Sacarosa o azúcar común que se obtiene de la caña de azúcar o de la remolacha y está formada por la unión de dos hexosas (glucosa y fructosa).
Lactosa o azúcar de leche (compuesta por glucosa y galactosa).
Maltosa, o azúcar de malta, integrada por dos moléculas de alfa glucosa y que, se puede obtener por hidrólisis del almidón.
Celobiosa, constituida por dos moléculas de beta glucosa; es la unidad estructural de la celulosa, que encontramos en las membranas vegetales y esencialmente en el algodón.

c) Y finalmente hallamos los glúcidos complejos o polisacáridos que son polímeros de los disacáridós, es decir están constituidos por muchas moléculas de éstos.
Entre ellos tienen importancia biológica fundamental:
El glucógeno, o sea la molécula química que representa una forma de almacenamiento de la glucosa en el hígado y en los músculos.
El almidón, glúcido de reserva de los vegetales, que se puede encontrar en la papa, harina, etc. (formado por amilosa y amilopectina).
Y finalmente la celulosa, ya citada, que está constituida por miles de unidades de celobiosa.
Los glúcidos tienen función energética. Cada gramo de glúcidos que se quema origina 4 Calorías o quilocalorías.
Cumplen, pues, función de proveedores de energía (como veremos al estudiar respiración celular).
Unidos a proteínas, constituyen las glucoproteínas y unidos a los lípidos forman los cerebrósidos (lipoides).
Son glucoproteínas o glucopéptidos: algunas globulinas del plasma (las alfa-globulinas) la albúmina del huevo y los aglutinógenos (sustancias que integran los glóbulos rojos y permiten la clasificación de los grupos sanguíneos).
Otras moléculas incluidas dentro de los poliholósidos o polisacáridos son el ácido hialurónico, la heparina, la condroitina, las pectinas, la quitina, las antocianinas, etc.


LIPIDOS (o GRASAS)
Son ésteres de ácidos grasos con glicerol u otros alcoholes. Tienen en su molécula los mismos elementos químicos que encontramos en los glúcidos (C, H y O).
Cumplen funciones de reserva, siendo abundantes en los tejidos adiposos donde se encuentran en el citoplasma como inclusiones.
Los acilglicéridos (o ésteres del glicerol) pueden estar parcialmente esterificados. Si se esterifica un solo radical OH, hablamos de monoglicéridos. Si son dos los OH esterificados son diglicéridos; y triglicéridos o mejor
triacilglicéridos si las esterificación es total.
Pero existen ácidos grasos libres, no saturados (sigla AGNE: ácidos grasos no esterificados), que circulan libremente por nuestra sangre y pueden ser oxidados por todos los tejidos de nuestro cuerpo, hasta obtener agua y anhídrido carbónico. Tales ácidos grasos se pueden originar por hidrólisis de los tri-acil­glicéridos.
Hay lípidos no saturados, por ejemplo: los ácidos linoleico, linolénico y araquidónico, que no pueden ser sintetizados por nuestro organismo. Por tanto deben incluirse en la alimentación y por ello se los conoce con el nombre de ácidos grasos esenciales.
Existen lípidos simples: los aceites, la manteca y el sebo. Y lipoides o lípidos complejos: los fosfolípidos (como la lecitina), las esterinas o esteroides (como el colesterol) y los carotenoides (como el caroteno y la xantofila).
Los lípidos pueden transformarse en glúcidos, por cambios metabólicos.
Son hidrófobos, es decir, no tienen afinidad por el agua.
No son, por tanto, solubles en agua sino en alcohol, éter, etc. Desempeñan una función doble: plástica o estructural, al formar parte de las células (especialmente en las membranas); y energética, pues cada gramo que se quema libera 9 Calorías (es decir, quilocalorías); tal es su valor calórico.
Entre los lipoides encontramos:
Los cerebrósidos (unión de lípidos y glúcidos), casi siempre están formados por galactosa (hexosa).
Los gangliósidos (también glucolípidos, como los cerebrósidos). Se encuentran asimismo en relación con los tejidos nerviosos, especialmente en el cerebro. Muchas veces, se hallan asociados a los fosfátidos.
Los fosfolípidos o fosfátidos, resultan de la unión de lípidos con el ácido fosfórico y los hallamos especialmente en las membranas celulares y constituyendo la lecitina o lecito, sustancia de reserva de los huevos u óvulos. Existe una sustancia: la mielina, que forman una vaina a la mayoría de las fibras nerviosas (fibras mielínicas). Es una lipoproteína, formada por fosfátidos o fosfolípidos (que cumplen una función aislante) y por proteínas (que facilitan la conducción nerviosa).

PROTIDOS
Su nombre deriva de la palabra griega próteios, que significa “de primera importancia". Y, efectivamente, son compuestos cuaternarios (con C, H, O y N), de valor fundamental en la integración de la estructura del protoplasma. Además de los cuatro elementos biógenos principales citados, pueden tener en su molécula fósforo (P) y azufre (S).
Las proteínas están integradas por prótidos simples, llamados ácidos aminados o aminoácidos (que se designan con la sigla AA).
La capacidad de regular el pH se denomina acción tampón (o en inglés ~ se utiliza la palabra buffer).
Constituyendo las proteínas se han identificado muchas unidades diferentes, es decir, aminoácidos. Hay 20 aminoácidos que constituyen las principales unidades proteicas.
Estos aminoácidos o monopéptidos, se unen para formar dipéptidos, tripéptidos y polipéptidos (mediante la llamada unión peptídico y finalmente proteínas complejas.
Estos aminoácidos constituyen verdaderos "ladrillos" de esas grandes estructuras llamadas proteínas, que pueden llegar a tener un peso molecular de millones de daltones.
Existen proteínas filamentosas (que poseen moléculas muy largas), como el colágeno que forma el tejido conjuntivo y la actina del tejido muscular. Otras son globulares, como por ejemplo: las albúminas y globulinas.
Los prótidos, pues, pueden dividirse, con fines didácticos en:
a) Monopéptidos o ácidos aminados.
b) Dipéptidos (formados por dos aminoácidos).
c) Tripéptidos, como el glutation, formado por tres aminoácidos.
d) Polipéptidos (tienen más de tres aminoácidos) Ejemplos: hormona adrenocorticotrofina (conocida con la sigla en inglés ACTH), y los antibióticos penicilina, gramicidina, etc.
Algunos polipéptidos tienen particular importancia pues son hormonas, como la corticotrofina hipofisaria, la vasopresina y la ocitocina, (las tres de origen hipofisario).
e) Proteínas puras u Holoproteínas
Existen proteínas filamentosas (que poseen moléculas de gran longitud), como el colágeno que forma el tejido conjuntivo y la actina del tejido muscular. Por otra parte hay proteínas globulares: por ejemplo las albúmínas, y las globulinas.
Las proteínas habitualmente son moléculas gigantescas , es decir, macromoléculas.
La hormona conocida con el nombre de insulina (producida por el páncreas y que regula la cantidad de glucosa en la sangre) es una proteína; formada por 51 aminoácidos, dispuestos en dos cadenas (una formada por 20 aminoácidos y otra por 31 ). La hemoglobina, pigmento de los glóbulos rojos, está integrada por dos cadenas de 141 y 146 aminoácidos, respectivamente.

f) Heteroproteínas o proteidos.
No son proteínas puras, es decir, no están constituidas exclusivamente por ácidos aminados. Son proteínas unidas a otro grupo químico, que se denomina grupo prostético.
Pueden ser nucleoproteínas, cuando la proteína se une a ácidos nucleicos. O cromoproteínas, cuando se unen a molécplas pigmentadas, como por ejemplo la hemoglobina, la clorofila, los citocromos, la hemocianina, la mioglobina, etc.
En la hemoglobina y en la mioglobina el grupo prostético es el hem o hemo.

ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
El orden, la secuencia en que están ubicados estos ácidos aminados en la cadena proteica constituye la llamada estructura primaria. Pero esta cadena lineal de polipéptidos (polímeros de los ácidos aminados), a veces se arrolla alrededor de un eje imaginario, como ocurre en la insulina, donde se forma una especie de hélice alfa. A esta disposición se la conoce con el nombre de estructura secundaria. En algunos casos, en lugar de la alfa hélice, se produce una disposición en hoja plegada o acordeón de dicha estructura secundaria.
Y todavía existe una estructura terciaria determinada por el plegamiento de las cadenas para formar una masa compacta, especialmente en las proteínas globulares.
Actualmente se habla de conformación de la proteína para referirse a las estructuras secundarias y terciarias, que siempre están relacionadas. Porque la molécula proteica, además de tener disposición en alfa hélice, tiene pliegues (dobladuras) tridimensionales de la cadena.


IMPORTANCIA DE LAS PROTEÍNAS
a) Poseen una función estructural o plástica fundamental. Son el material esencial con que se construyen las células.
Todo ser vivo en crecimiento presenta un aumento en su masa proteica. También cumplen función energética en caso de hambre, es decir, de extrema emergencia. Si el organismo no tiene otra sustancia orgánica para quemar utiliza los prótidos.
b) Integran las enzimas. Todas las enzimas están formadas exclusiva o principalmente por proteínas, aunque no todas las proteínas son enzimas, es decir, catalizadores biológicos (por ejemplo el colágeno no tiene actividad enzimática).
c) Son específicas, es decir, características de cada especie. Cada uno de nosotros tiene proteínas del tipo humano. Pero todavía más, las proteínas determinan nuestra individualidad. Cada individuo posee un tipo de proteínas determinado por la fórmula genética, hereditaria.
Por ello cuando se realiza un injerto o transplante de órganos de otra persona, se produce el fenómeno del rechazo, pues dicho órgano tiene proteínas extrañas.

Agua y sales minerales

COMPUESTOS QUIMICOS DEL PROTOPLASMA:

Si sometemos al protoplasma a procedimientos de análisis químico inmediato, como por ejemplo: centrifugación decantación, filtración, disolución, diálisis, etc., obtenemos una serie de compuestos químicos que se conocían con el nombre de principios inmediatos. Actualmente se prefiere utilizar el término de biomoléculas o moléculas biológicas, para distinguir a los compuestos que integran el protoplasma.
Si analizamos de esta manera el protoplasma encontramos que, en promedio, el 75% es agua y el resto sustancias seca. Y esta sustancia seca (que integra alrededor del 25% del protoplasma), está a su vez constituida sobre todo por sustancias orgánicas (90%) y solamente 10% por sustancia inorgánica (sales minerales).
Estudiaremos sucesivamente estos compuestos:

AGUA
La cantidad de agua que poseen los seres vivos es siempre considerable, aunque varía de una especie a otra. Algunos animales, como las medusas (vulgarmente conocidas como "agua vivas") poseen una proporción de hasta el 98%. Nuestro organismo tiene alrededor de 65% de agua, de tal manera que una persona que pese 70 quilogramos contiene unos 44 quilos de agua. La mitad de esta cantidad de agua está en los músculos, que constituyen gran parte de la masa corporal aunque en la sustancia gris cerebral existe hasta un 85% de agua.
Sin agua no es posible la vida en la tierra. Aun las células que están en estado de vida latente (como las semillas y esporas) y que se ha
Dicho que viven privadas de agua (anhidrobiosis) la contienen en un porcentaje que oscila entre 10 y 20 %
Este compuesto químico es el disolvente más difundido y más importante en los seres vivos. Se puede decir que es el disolvente de la vida. Difícilmente podría existir sustancia viva con otro disolvente, por su abundancia pero sobre todo por su excepcional capacidad para disolver una gran diversidad de sustancias. Por esta razón tanto en los líquidos biológicos como en el agua de mar se constituyen muchos equilibrios simultáneamente. De la misma forma es el dispersante para las sustancias en estado coloidal, y juega por lo tanto un rol esencial en la constitución del protoplasma.
Es el principal transporte biológico, integrando sangre, linfa, líquidos extracelulares, secreciones, etc. Constituye el medio vital no solo para los seres acuáticos, pues representa parte fundamental del llamado medio interno (sangre, linfa, etc.) de los seres terrestres­
Interviene fundamentalmente en la regulación térmica de los seres vivos por su elevado calor específico, conductibilidad térmica y alto calor de evaporación.


SALES MINERALES
En la sustancia viva encontramos distintas sales:
Cloruros (especialmente cloruro de sodio o sal común), que se encuentra en el medio interno y en secreciones (sudor, lágrimas, saliva. etc.).
Fosfatos, sobre todo el calcio. Ya hemos señalado la importancia que tiene este radical fosfato en la integración de nucleótidos (en el ATP, NAD y ácidos nucleicos). Es el principal anión intracelular. Cuantitativamente. Y Carbonatos y bicarbonatos. Este último es un importante anión intracelular.
Dentro de los cationes intracelulares los más importantes son el potasio (K), el calcio (Ca) el magnesio (Mg) y el sodio (Na).
Y entre los aniones: el fosfato (P04 ), el cloro (CI-), bicarbonato (HCO3) y el sulfato (S04 ).
Las sales minerales intervienen en la regulación de la reacción del medio, acidez o alcalinidad (pH). Asimismo de ellas depende la cantidad de agua en los líquidos orgánicos (sangre, linfa, secreciones): También integran los esqueletos ya sea internos o externos (dermatoesqueleto).
Son especialmente destacables, en este sentido, los fosfatos de calcio en los huesos y el carbonato de calcio en las caparazones (como las de moluscos, por ejemplo).
La disminución de iones Ca en los mamíferos, los lleva a convulsiones y muerte. El músculo cardíaco, para su correcto funcionamiento necesita un equilibrio entre los iones Na, K y Ca,.

miércoles, 16 de junio de 2010

Ácido desoxirribonucleico (ADN)

Una vez identificada la macromolécula que almacena la información genética, quedaba una nueva pregunta por resolver: ¿cuál es la estructura química del DNA? La respuesta a esta pregunta la darían en 1953 el genetista norteame­ricano James D. Watson y el físico inglés Francis Crick.
Modelo de Watson y Crick

MODELO DE WATSON y CRICK

El modelo planteado por Watson y Crick se basa en la interpretación de los resultados aportados por Chargaff y de los datos experimentales obtenidos por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, a través de una técnica conocida como difracción de rayos X.
Esta técnica permite obtener una representación de la estructura molecular de diferentes compuestos químicos.
Para estos investigadores el DNA consiste en dos cadenas helicoidales en­rrolladas de izquierda a derecha, en torno a un eje común imaginario, a la manera de una escalera de caracol.
El modelo de estos investigadores organiza espacialmente los tres componen­tes del DNA: grupos fosfatos, azúcares de cinco carbonos o pentosas y las ba­ses nitrogenadas.
Las unidades de azúcar y fosfato se orientan hacia el exterior, formando un esqueleto molecular que correspondería a las barandas de la escalera de cara­col. Hacia el interior están las bases nitrogenadas, formando un ángulo recto con el esqueleto de azúcares y fosfatos. En nuestra analogía con la escalera, las bases nitrogenadas corresponderían a los peldaños.
La unión de un grupo fosfato, una pentosa y una base nitrogenada se deno­mina nucleótido. Cada hebra de la doble hélice está formada por muchos nucleótidos, por lo que se dice que es una cadena polinucleotídica.
Watson y Crick postularon que las bases pirimidínicas de una de las cadenas se aparean con las bases purínicas de la otra cadena. De esta forma, la adenina siempre se une con la timina y la citosina con la guanina, lo que representa una confirmación de los resultados de Chargaff.
Concepto molecular de gen
Los trabajos de Mendel y de otros notables genetistas permitieron inferir la existencia de factores que portaban la información genética. Sin embargo, hasta el advenimiento de la Genética Molecular estas partículas no tenían existencia física.
Gracias al trabajo de los primeros genetistas moleculares fue posible com­prender que el lugar físico de las partículas o genes se encontraba en el DNA y que cada gen contenía la información genética para la síntesis de una enzima. Investi­gaciones posteriores modificaron el postulado estableciendo que cada gen co­dificaba para la síntesis de un polipéptido.
Hoy sabemos que la secuencia lineal de las bases nitrogenadas determina la información genética característica de un ser vivo y son las pautas que diri­gen la síntesis de las proteínas.
El DNA posee la información que controla la duplicación del material ge­nético y la regulación de su expresión.
Las unidades básicas del DNA son los desoxirribonucleótidos.
Un desoxirribonucleótido está formado por una pentosa llamada desoxirribo­sa, una base nitrogenada y un grupo fosfato.
En cada nucleótido el grupo fosfato se une al carbono número 5 de la pentosa, y la base nitrogenada lo hace en el carbono número 1. Los nucleótidos de una misma cadena se unen a través de un enlace lla­mado fosfodiester, en el que parti­cipan los carbonos número 3 del azúcar de un nucleótido y el número 5 de la pentosa del nucleótido si­guiente.
Las bases nitrogenadas de cada ca­dena se unen a través de enlaces llamados puentes de hidrógeno. Los estudios demuestran que la adenina se une con la timina a tra­vés de dos puentes de hidrógeno, en tanto que la guanina y la citosina se unen por tres puentes de hidrógeno. Si bien el nucleótido es la unidad básica del DNA cabe preguntarse cuál de los tres componentes de un nucleótido es el que codifica la in­formación genética. Al examinar distintos nucleótidos, se observa que el único componente que cam­bia es el de las bases nitrogenadas, por lo que se concluye que este es el componente químico que codifica la información genética.

Propiedades del DNA
La Genética Molecular ha estudiado con detalle los procesos que conducen a la duplicación del DNA y que permiten asegurar una repartición equitativa del material genético durante la división celular. También se ha interesado por comprender los mecanismos que permiten la expresión de la información genética contenida en el DNA.
El dogma central de la Genética Molecular sintetiza los procesos que permi­ten la duplicación del DNA así como los mecanismos por los cuales se expresa la información genética. Se distinguen así tres procesos fundamentales: repli­cación, transcripción y traducción.

1- Replicación
Es el proceso que permite la formación de nuevas copias de la información ge­nética a partir de una molécula patrón de DNA. Como consecuencia, se gene­ran dos copias de DNA, cada una idéntica a la otra en cantidad y calidad de la información genética.
La replicación es un proceso bioquímico controlado en forma precisa por nume­rosas proteínas y enzimas.


2- Transcripción
La expresión de la información genética requiere que el mensaje contenido en el DNA se copie en una molécula semejante llamada ácido ribonucleico (RNA). Este proceso se denomina transcripción.
El RNA presenta diferencias respecto del DNA: el azúcar presente en su es­tructura es una pentosa llamada ribosa; el RNA tiene una base llamada ura­cilo en vez de timina y está formada solo por una hebra.

3- Traducción
Como su nombre lo indica, es el proceso que "traduce" la información del RNAm en proteínas específicas. En él intervienen proteínas citoplasmáticas, enzimas, RNAm, RNAr, RNAt y los ribosomas, el lugar físico donde se lleva a cabo la síntesis de las proteínas.


Niveles de organización del DNA eucarionta

Se reconocen cinco niveles de organización del DNA eucariótico: DNA dúplex, hebra nucleosomal, fibra de cromatina, dominios cromosómicos y cromo­soma metafásico.
En el nivel de DNA dúplex se realiza la replicación y transcripción. La fibra de cromatina corresponde al estado en que se encuentra el material genético en la etapa de interfase, mientras que los cromosomas son solo distinguibles durante la mitosis o la meiosis.
Alteraciones y manipulación del DNA
El DNA contiene la información genética para la expresión de la gran mayo­ría de las características de un ser vivo. En ocasiones ocurren alteraciones del patrimonio genético llamadas mutaciones que conducen a la aparición de in formación genética nueva.

martes, 23 de marzo de 2010

Teorías sobre el origen de la vida (Panspermia)

Hipótesis que sugiere que las Bacterias o la esencia de la vida prevalece diseminada por todo el universo y que la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de esporas bacterianas.
El término fue acuñado por el biólogo alemán Ritcher en 1865. Fue en 1908 cuando el químico sueco Arrhenius usó la palabra panspermia para explicar el comienzo de la vida en la Tierra. Existen estudios que sugieren la posible existencia de bacterias capaces de sobrevivir largos períodos de tiempo incluso en el espacio exterior, lo que apoyaría el mecanismo subyacente de este proceso. Una posible consecuencia de la panspermia sería la manera en que podemos ver que la vida en todo el Universo poseería una base bioquímica similar, a menos que hubiera más de una fuente original de vida. El mayor inconveniente de esta teoría es que no resuelve el problema inicial de cómo surgió la vida, sino que se limita a mover la responsabilidad del origen a otro lugar. Otra objeción a la panspermia es que las bacterias no sobrevivirían a las altísimas temperaturas y las fuerzas involucradas en un impacto contra la Tierra, aunque no se ha llegado aún a posiciones concluyentes en este punto (ni a favor ni en contra), pues se conocen algunas especies de bacterias extremófilas capaces de soportar condiciones de radiación, temperatura y presión extremas que hacen pensar que la vida pudiera adquirir formas insospechadamente resistentes. El análisis del meteorito ALH84001, generalmente considerado como originado en el planeta Marte, sugiere que contiene estructuras que podrían haber sido causadas por formas de vida microscópica. Esta es hasta la fecha la única indicación de vida extraterrestre y aún es muy controvertida. Por otro lado, existe el meteorito Murchison, que contiene uracilo y xantina, dos precursores de las moléculas que configuran el ARN y el ADN estructuras esenciales que guardan la inforación química de la vida.

Fuente: wikipedia (modificado)

jueves, 11 de marzo de 2010

Teoría de Oparín sobre el origen de la vida

La formación de la Tierra y el resto del sistema solar está vinculada con la formación del universo. Hay datos que sugieren que el Universo no siempre estuvo disperso como lo esta ahora. Parece ser que hace 10 000 a 20 000 millones de años, el Universo era un cuerpo infinitamente compacto que estalló (el Gran Estallido o Big Bang), dispersando su materia en el espacio. Esta materia se ha estado desplazan­do desde entonces, por lo cual el Universo esta en continua expansión. Cuando la materia se enfrió se formaron los átomos de diferentes elementos, en particular hidrógeno y helio.
Nuestro sol es una estrella que se formo hace 5 000 a 10 000 millones de años. Cuando la materia solar fue comprimida por fuerzas gravitacionales entró en ignición, produciendo una enorme cantidad de calor. Este calor desencadeno la formación de otros elementos a partir de hidrógeno y helio. Parte de esta materia fue expulsada del sol y se unió con detritos, polvo y gases alrededor del sol para formar los planetas.
La Tierra tiene unos 4 600 millones de años. La materia que la constituía originalmente se compactó como resulta­do de fuerzas gravitacionales; los elementos mas pesados -níquel y hierro- formaron el núcleo central, los elemen­tos de peso intermedio dieron origen al manto, y los ligeros permanecieron en la superficie. La primera atmósfera, formada en gran medida por los elementos mas ligeros; a saber: hidrogeno y helio, se perdió del planeta debido a que las débiles fuerzas gravitacionales terrestres no pudie­ron retener dichos elementos.
Se cree que al principio la Tierra era fría. Conforme continuaba la compactación gravitacional se acumuló calor, al que contribuyó la energía de la desintegración radiactiva de algunos elementos. Este calor escapaba en ocasiones a través de fuentes termales y volcanes, que también produ­jeron gases. Estos gases constituyeron la segunda atmósfe­ra de la Tierra primitiva. Era una atmósfera reductora, con poco o nada de oxigeno libre. Entre esos gases se incluían dióxido de carbono (CO2), vapor de agua (H20), monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2). Tam­bién es posible que la atmósfera primitiva contuviera algo de amoniaco (NH3), sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4). A medida que la Tierra se enfriaba con lentitud, se condensaba vapor de agua hasta que comenzaron a caer lluvias torrenciales, que formaron los océanos. La precipi­tación pluvial erosiono la superficie terrestre, aportando minerales a los océanos y haciéndolos salados.
Se cumplieron cuatro requerimientos para la evolu­ción química de la vida: 1 - ausencia de oxigeno libre, 2 - energía, 3 - "bloques de construcción" químicos, y 4 - tiempo.

1 - Primero, la vida sólo pudo haber comenzado en ausencia de oxigeno libre. El oxigeno es muy reactivo y habría degradado las moléculas orgánicas que son un paso necesario para el origen de la vida. Sin embargo, debido a que la atmósfera terrestre era fuertemente reductora, cualquier oxigeno li­bre habría formado óxidos con otros elementos.
2 -Un segun­do requerimiento era un lugar de alta energía, con violentas tormentas eléctricas, vulcanismo generalizado, bombardeo de meteoritos e intensa radiaci6n, incluyendo radiación ultravioleta del sol. Tal vez el sol "joven" producía mas radiación ultravioleta que el actual, además de que la Tierra carecía de una capa de ozono protectora que bloqueara gran parte de esa radiación.
3 -En tercer lugar, deben haber estado presentes las sustancias químicas necesarias como constituyentes para la evolución química. Entre ellas se incluían agua, minerales inorgáni­cos disueltos y los gases de la atmósfera primitiva.
4 - Un último requerimiento fue tiempo suficiente para que las moléculas se acumularan y reaccionaran. La edad de la Tierra, de unos 4 600 millones de años, es un tiempo adecuado para la evolución química.

Dado que las moléculas orgánicas son los componentes esenciales para los organismos vivos, consideremos la for­ma en que pudieron haberse originado. El concepto de que moléculas orgánicas
sencillas como azúcares, nucleótidos y aminoácidos pudieron formarse de manera espontánea a partir de materia prima no viva fue propuesto por vez primera en el decenio de 1920 por Oparin, bioquímico ruso.
Su hipótesis fue sometida a prueba en el año de 1953 por Miller y Urey, quienes diseñaron un aparato que simulaba las condiciones que se pensaba prevalecieron en la Tierra primitiva. La atmósfera con que partie­ron era rica en hidrógeno metano agua y amoníaco. Sometieron esta atmósfera a una des­carga eléctrica, que simulaba relámpagos. El análisis de las sustancias producidas en una semana reveló que se habían sintetizado aminoácidos y otras moléculas orgánicas.

Oparin concibió que durante largos periodos las mo­léculas orgánicas pudieron acumularse en los mares some­ros, como un "mar de sopa orgánica". Considero que en tales condiciones las moléculas orgánicas más pequeñas (monómeros) se habrían unido para formar moléculas grandes (polímeros). Con base en datos acumulados desde la época de Oparin, la mayoría de los científicos piensan que la polimerización que habría formado proteínas, áci­dos nucleicos y otras grandes moléculas orgánicas no pudo ocurrir en mares someros sino que es posible que haya ocurrido en la superficie de las rocas o arcilla en cuyo caso la polimerización es mas probable y puede demostrarse experimentalmente. Los polímeros formados (es decir las grandes moléculas) se ensamblaron entre si constituyendo los llamados protobiontes estructuras parecidas en varios sentidos a formas de vida sencilla pero que no pueden ser considerados células vivas. Estos protobiontes a menudo “crecían” y se dividían. Su ambiente interno era químicamente distinto al ambiente externo, y en algunos casos podían ocurrir en su interior reacciones químicas es decir presentaban cierto metabolismo. Los científicos han logrado obtener varios tipos de protobiontes: microsfera, liposomas, coacervado. Oparin formo coacervados a partir de mezclas relativamente complejas durante sus experimentos, pero no puede considerarse células vivas sino “precélulas”.

Teorías sobre el origen de la vida (Generación espontánea)

Durante mucho tiempo se ha estado suponiendo que la tierra era el centro del mundo y que el sol giraba en torno a ella. Asimismo, se ha creído durante miles de años que todos los animales, desde los insectos a los mamíferos podían ser engendrados no solamente por seres de la misma especie, sino también por vegetales o incluso por materia inerte, como el barro.
Desde la antigüedad, tanto en Europa como en los confines de Asia, se ha creído que existía un fenómeno de generación espontánea de los organismos vivos. Así en la china antigua estaban convencidos de que los pulgones nacen espontáneamente de los bambúes si los brotes jóvenes de éstos se replantan en tiempo húmedo y cálido.
En el ramayana el libro sagrado de la India, se encuentra referencias al nacimiento espontáneo de moscas, coleópteros y parásitos diversos a partir de sudor y de basura. Las inscripciones babilónicas señalan que el barro de los canales pueden engendrar gusanos y otros animales. Igualmente en el Egipto antiguo, se pensaba que el limo del Nilo producía espontáneamente sapos, ranas, ratas, serpientes y cocodrilos.
Esas creencias corresponden a observaciones reales, pero mal interpretadas. ¿Por qué los hombres habrían de tener otra explicación? Esa generación espontánea aparecía, en pura lógica como una voluntad creadora divina.
En la Grecia antigua, la vida se consideraba como una propiedad intrínseca de la propia materia. Por ser eterna, tiene que aparecer espontáneamente cada vez que las condiciones sean propicias. Aristóteles (384 322 AC) realizó la gran sistensis de las ideas sobre la generación espontánea. Pensaba que animales y plantas no solamente nacían de sistemas vivos parecidos a ellos, sino también de la materia en descomposición activada por el calor del Sol. El propio hombre podría tener un origen de características similares. Procedería de gusanos generados espontáneamente. Hasta el siglo XVI abundan los relatos de observaciones de generación espontánea, así como las leyendas trasmitidas a modo de testimonios.
En el renacimiento período de cambio de los conceptos acerca del universo un italiano Francesco Redi (1626 1697) asestó el primer golpe serio a los partidarios de la teoría de la generación espontánea. Este médico naturalista Toscano describió en un tratado publicado en 1668 una serie de experimentos que demostraban que, contrariamente a lo que se creía todavía en esa época, las larvas blancas de la mosca de la carne no se generaban espontáneamente a partir de la carne en putrefacción. No obstante, hacía falta algo más para echar por tierra un dogma tan bien establecido. El propio Redi, por otra parte, admitía la posibilidad de generación espontánea en otros casos. Redí colocó en unos frascos diversos pescados y trozos de carne y los recubrió con una muselina muy fina. Lleno otros tarros con idénticos ingrediente pero los dejó sin cubrir. Al cavo de varios días comprobó que sólo el contenido de los segundos tarros estaba lleno de gusanos blancos. También observó que unas moscas ponían sus huevos sobre la muselina de los primeros frascos. De ello dedujo que los gusanos blancos de carne en descomposición eran larvas de mosca debidas a una contaminación por las moscas en un medio favorable y no una supuesta generación espontánea.
Sólo seis años después de la publicación de la obra de Redi, el holandés Antón van Leeuwenhock (1632 1723) inventó el antepasado del microscopio y realizó las primeras observaciones de microorganismos. A través de unas lentes de aumento, una especie de microscopio rudimentario fabricado por él mismo, vio cómo se abría ante él una nueva visión de la vida, totalmente insospechada hasta entonces.
En el agua de lluvia conservada al aire libre, en las infusiones más variadas o en los excrementos, observó y describió unos pequeños “animálculos” vivos de una gran diversidad. Demostró así la existencia de la mayoría de las grandes clases de microorganismo que más tarde se llamarían infusorios, levaduras y bacterias. La descripción de sus primeras observaciones contenida en una carta dirigida a la Royal Society de Londres el 9 de octubre de 1677 suscitó un enorme interés y provocó numerosos estudios similares. Se encontraron microorganismos en todas partes, tanto en infusiones de vegetales como en las sustancias orgánicas en putrefacción. ¿Cómo no suponer que esos animálculos se encontraban ahí por generación espontánea, si basta con dejar que la materia se descomponga en un lugar cálido para que aparezcan esos seres microscópicos? Sin embargo Van Leewnhock no creyó en semejante explicación y dedujo que los microorganismos habían sido trasportados por el aire ambiente.
La hipótesis del sabio holandés fue confirmada por uno de sus discípulos Louis Joblot (1645 1723) quien realizó experimentos parecidos a los de Redí pero a escala microscópica. Los publicó en 1718 pero no resultaron lo suficientemente convincentes y pronto fueron olvidados. Los naturalistas siguieron en su gran mayoría, apoyando la idea de la generación espontánea, al menos en lo que respecta al mundo microscópico.
Así el conde de Bufón (1707 1788) pensaba a mediados del siglo XVIII que en la naturaleza están presentes unos gérmenes de vida que se dispersan con la descomposición de la sustancia orgánica y que son capaces de volverse a unir para producir microbios.
El naturalista galés Jhon Needham (1713 1781) amigo de Bufón, llevó a cabo numerosos experimentos para confirmar esa idea. Colocó en frascos herméticamente cerrados diversos sustancias orgánicas infusiones, licores extractos de animales. Y a pesar de proceder a un calentamiento sin esterilizare el medio observó la presencia de numerosos microbios.
Pero el abad Lázaro Spallanzani (1729 1799) un biólogo italiano criticó vivamente esas observaciones. Él mismo realizo centenares de pruebas análogas y obtuvo resultados completamente opuestos. Así se inició una viva polémica en la que los dos sabios se acusaron recíprocamente de utilizar unas deficientes condiciones en sus experimentos.
Spallanzani aseguraba que su colega utilizaba un calentamiento demasiado débil para provocar la esterilización. Needham acusaba al sabio italiano de lo contrario, es decir, de utilizar un calentamiento demasiado intenso que destruía la “fuerza vital” contenida en la materia orgánica del medio nutritivo. Ahora bien, sería precisamente esa misteriosa “fuerza vital” la que generaría los microorganismos.
Esa controversia se prolongó durante casi un siglo con diversos protagonistas y alcanzó su punto más álgido en 1860 con la publicación por parte del biólogo Félix Pouchet (1800 1872) de una obra voluminosa sobre la teoría de la generación espontánea, en la que se basaba en una multitud de ejemplos que le parecían irrefutables. Pouchet había estudiado muchos líquidos orgánicos. Después de esterilizarlos y aislarlos del aire exterior, todos producían microorganismos. El autor negaba categóricamente que éstos hubieran podido penetrar en los frascos desde el exterior.
Para acabar con esta polémica la Academia de Ciencias de Paris instituyo un premio para quien resolviera el problema mediante experimentos concluyentes.
Corría el año 1860 Louis Pastear (1822 1885) acababa de ser nombrado director de estudios científicos y administrador de la Escuela Normal Superior de Paris. En el desván de esa ilustre institución creó un laboratorio. En él prosiguió sus trabajos hasta culminar unos experimentos que lo llegarían a la celebridad y que le valdrían la obtención del Premio de la Academia de 1862. También sirvió para acabar definitivamente con el dogma de la generación espontánea.
Basándose en técnicas ya utilizadas, Pasteur aspiró aire a través de un tampón de algodón contenido en un tubo. Recuperó las partículas sólidas así concentradas y las analizó al microscopio. Observó en ellas la presencia de miles de microorganismos absolutamente idénticos a los microbios habituales. De esta forma demostró que el aire ambiente contiene multitud de microorganismos susceptibles de contaminar absolutamente todo desde las manos del investigador hasta las paredes del frasco de laboratorio. Entonces ideó un método experimental que permite mantener estéril un medio nutritivo sin que pierda su poder. Tomo un líquido nutritivo (zumo de fruto por ejemplo) en un matraz redondo. Ablandó el cuello de matraz calentándolo y lo estiró y le dio una forma de S. Luego hirvió el contenido del matraz con lo que lo estiró y produjo una violenta corriente de vapor de agua. Después de este tratamiento el contenido del frasco no se modificó. Las gotitas de agua atrapadas en el tubo en S impidieron la entrada de los microorganismos del aire. El líquido nutritivo aislado de los microorganismos del aire, puede quedar indefinidamente inalterado. Por el contrario si se corta el cuello de cisne, el líquido invadido por los microorganismos se altera rápidamente. Así demostró Pasteur que la generación no existe.