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.