1. CONCEPTOS BASICOS DE LA BIOLOGIA HUMANA Y EL METODO CIENTIFICO Biología humana es la denominación de un campo de estudio interdisciplinario principalmente incluido dentro de la biología y por tanto de las ciencias naturales, aunque dada su implicación con el ser humano como objeto también puede enumerarse entre las ciencias humanas o ciencias sociales. Se relaciona con la antropología biológica, la nutrición y la medicina. Está estrechamente relacionado con la biología de los primates, así con un gran número de otras disciplinas. Un departamento universitario con el nombre de human biology major existe desde 1970 en la Universidad Stanford. La biología humana incluye el estudio de la variación genética entre las poblaciones humanas del presente y el pasado; la variación biológica relacionada con el clima y otros elementos del medio ambiente; los determinantes de riesgo de enfermedades degenerativas y enfermedades infecciosas en las poblaciones humanas (epidemiología); (epidemiología); el término
“desarrollo
humano”
entendido
desde
una
perspectiva
biológica;
la
biodemografía, etc. No existen límites precisos para esta ciencia, y su distinción con la investigación médica convencional consiste en su enfoque especial en la perspectiva de la salud a nivel poblacional e internacional, así como en su relación con la evolución humana, el concepto de adaptación y la genética de poblaciones en vez de la diagnosis individual. a fisiología (del griego φυσις physis, ‘naturaleza’, y λογος logos, ‘conocimiento, estudio’) es
la ciencia biológicaque estudia las funciones de los seres orgánicos. Esta forma de estudio reúne los principios de las ciencias exactas, dando sentido a aquellas interacciones de los elementos básicos de un ser vivo con su entorno y explicando el por qué de cada diferente situación en que se puedan encontrar estos elementos. Igualmente, se basa en conceptos no tan relacionados con los seres vivos como pueden ser leyes termodinámicas, de electricidad, gravitatorias, meteorológicas, etc. Para que la fisiología pueda desarrollarse hacen falta conocimientos tanto a nivel de partículas como del organismo en su conjunto interrelacionando con el medio. Todas las teorías en fisiología cumplen un mismo objetivo, hacer comprensibles aquellos procesos y funciones del ser vivo y todos sus elementos en todos sus niveles. En función del tipo de organismo vivo, podemos distinguir tres grandes grupos: Fisiología vegetal dentro de esta la fitofisiologia y desarrollada a taxones específicos de plantas Fisiología animal y dentro de ésta la fisiología humana. La anatomía (del lat. anatomĭa, y éste del gr. ἀνατομία;[1] derivado del verbo ἀνατέμνειν ‘cortar a lo largo’;[2] compuesto de ἀνά, aná «hacia arriba»[3] y τέμνειν, témnein
«cortar»)[4] es una ciencia que estudia la estructura de los seres vivos, es decir, la forma, topografía, la ubicación, la disposición y la relación entre sí de los órganos que las componen.
El término designa tanto la estructura en sí de los organismos vivientes, como la rama de la biología que estudia dichas estructuras, que en el caso de la anatomía humana se convierte en una de las llamadas ciencias básicas o “preclínicas” de la Medicina.
Si bien la anatomía se basa ante todo en el examen descriptivo de los organismos vivos, la comprensión de esta arquitectura implica en la actualidad un maridaje con la función, por lo que se funde en ocasiones con la fisiología (en lo que se denomina anatomía funcional) y forma parte de un grupo de ciencias básicas llamadas “ciencias morfológicas” (Biología
del desarrollo, Histología y Antropología), que completan su área de conocimiento con una visión dinámica y pragmática. Al científico que cultiva esta ciencia se le denomina anatomista (aunque el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española también acepta el término anatómico)
EL METODO CIENTIFICO Se entiende por método científico al proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que puedan explicar los fenómenos físicos que suceden en el mundo. De esa manera, y gracias al método científico, es posible obtener aplicaciones útiles al hombre. En general, son prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder, con el fin de exponer y confirmar sus teorías. Es requerimiento fundamental del método científico, que todas las hipótesis y teorías deben ser probadas mediante la observación del mundo natural, restándose importancia tanto al raciocinio como a la intuición. Según algunos investigadores, el método científico es el modo de llegar a elaborar teorías, entendiendo éstas como configuración de leyes. Todo experimento debe ser reproducible, es decir, debe estar planteado y descrito de forma que pueda repetirlo cualquier experimentador que disponga del material adecuado. Según el filósofo Francis Bacon, el método científico consta de los siguientes pasos. 1- OBSERVACIÓN La observación consiste en el estudio de un fenómeno que se produce en sus condiciones naturales. En el método científico, la observación debe ser cuidadosa, exhaustiva y exacta. Consiste en la medida y registro de los hechos observables a través de instrumentos científicos. Además, estas observaciones deben ser realizadas profesionalmente, sin la influencia de opiniones o emociones. Tener en cuenta que observar es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad. A partir de la observación surge el planteamiento del problema que se va a estudiar, lo que lleva a emitir alguna hipótesis o suposición provisional de la que se intenta extraer una consecuencia. consecuencia. La observación es una de las manifestaciones, junto con la experimentación, del método científico o verificación empírica. Ambas son complementarias, aunque hay ciencias basadas solo en la observación, tal el caso de la astronomía, pues el objeto de sus es tudios
no puede ser llevado a cabo en un laboratorio. Ciencia es una palabra que deriva del latín scientia, que significa conocer. 2- HIPÓTESIS Una hipótesis puede definirse como una solución provisional (tentativa) para un problema dado. El nivel de verdad que se le asigne a tal hipótesis dependerá de la medida en que los datos empíricos recogidos apoyen lo afirmado en la hipótesis. Esto es lo que se conoce como proceso de validación de la hipótesis. 3- EXPERIMENTACIÓN Es el método común de las ciencias y las tecnologías basado en probar la hipótesis. Consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio, en las condiciones particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas variables que puedan influir en él. Los resultados de un experimento pueden describirse mediante tablas, gráficos y ecuaciones de manera que puedan ser analizados con facilidad y permitan así encontrar relaciones entre ellos que confirmen o no las hipótesis emitidas. De todos los pasos en el método científico, el que verdaderamente separa la ciencia de otras disciplinas es el proceso de experimentación. Para comprobar o refutar una hipótesis, el científico diseñará un experimento para probar esa hipótesis. 4- CONCLUSIONES Son proposiciones a las que se llega a través de argumentos válidos que parten de una hipótesis. Las conclusiones dan lugar a la formulación de tesis o teorías científicas. La tesis es una proposición que se da por verdadera. La teoría científica constituye una explicación o descripción de un conjunto de observaciones o experimentos. Está basada en hipótesis o supuestos verificados por grupos de investigadores, y en general abarca varias leyes comprobadas. Los científicos emplean el método científico como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la humanidad al momento cultural actual. 2. QUIMICA DE LA VIDA
La química de la vida Por: Rafael H. Pagán Santini 2012-04-04 04:00:00
Por siglos, el divorcio entre los diversos temas de investigación consistió, precisamente, en el perfil del objeto en estudio. Por ejemplo, mientras el biólogo estudiaba la estructura del cerebro el filósofo analizaba el ente del sujeto. El lenguaje entre las disciplinas era tan distante como el mismo tema de investigación. Sin embargo, hoy los campos de investigación se cruzan y los neurobiólogos estudian la naturaleza biológica del sujeto y los filósofos analizan el sustento biológico del fenómeno de la consciencia. Ambas disciplinas han convergido en puntos en común, uno de ellos es la constitución química de la vida. La química de la materia viva consiste en compuestos formados por enlaces covalentes alrededor del átomo de carbono. De manera muy general, podemos decir que los organismos están compuestos de materia, entendiendo a ésta como cualquier cosa que ocupe espacio y tenga masa. La materia está hecha de elementos, y anuqué hoy se intenta conocer todas las partículas subatómicas que conforman los elementos, por definición, estos se consideran como una sustancia que no puede ser dividida por reacciones químicas. Los químicos reconocen 92 elementos de la naturaleza y a la combinación de dos o más elementos, en proporciones fijas, se le conocen como compuestos. Una característica sorprendente de las combinaciones
químicas es su propiedad emergente. Por ejemplo, la unión entre el elemento metálico sodio (Na) y el elemento gaseoso cloro produce lo que comúnmente conocemos como la sal de mesa. El agua, otro compuesto, consiste en la unión de elementos de hidrógeno (H) con el elemento oxígeno (O) en una relación fija de 2:1. Las características emergentes del agua sobre pasan en mucho a las de sus componentes. Un compuesto tiene características diferentes a la de sus elementos. De los 92 elementos naturales, el ser humano requiere 25 de ellos (esenciales) para poder tener una vida saludable. Cuatro de ellos, carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno constituyen el 96 por ciento de la materia viviente. En el restante 4 por ciento se pueden encontrar el sodio (Na), el potasio (K), calcio (Ca), fosforo (P) y el azufre (S) y algunos más. El átomo de carbono, debido a su configuración electrónica, presenta una capacidad de combinación muy importante. Este elemento puede unirse entre sí formando estructuras complejas y enlazarse a otros átomos o grupos de átomos que confieren a las moléculas resultantes propiedades específicas. La enorme diversidad en los compuestos del carbono hace de su estudio químico una importante área del conocimiento puro y aplicado de la ciencia actual. Durante mucho tiempo la materia constitutiva de los seres vivos estuvo rodeada de no pocas incógnitas. Frente a la materia mineral presentaba, entre otras, una característica singular, su capacidad de co mbustión. Parecía como si los únicos productos capaces de arder hubieran de proceder de la materia viviente. Además, se observó que la materia procedente de organismos vivos podía degradarse en materia mineral por combustión u otros procesos químicos, lo que no era posible llevarse a cabo de manera inversa en un laboratorio. Jöns Jacob von Berzelius (1779 –1848), a comienzos del siglo XIX, sugirió la existencia de dos tipos de materia en la naturaleza, la materia orgánica o materia propia de los seres vivos, y la materia inorgánica. Para justificar las diferencias entre ambas se admitió que la materia orgánica poseía una composición especial y que su formación era debida a la intervención de una influencia singular o “fuerza vital” exclusiva
de los seres vivos y cuya manipulación no era posible en el laboratorio. En la actualidad, se denomina química orgánica a la química de los derivados del carbono e incluye el estudio de los compuestos en los que dicho elemento constituye una parte esencial, aunque muchos de ellos no tengan relación alguna con la materia viviente. Algunos biólogos prefieren hablar de la materia viva y la materia física. El átomo de carbono constituye el elemento esencial de toda la química orgánica. Recordemos que las propiedades químicas de los elementos y de los compuestos son consecuencia de las características electrónicas de sus átomos y de sus moléculas. La propiedad que presentan los átomos de carbono de unirse de forma muy estable no sólo con otros átomos, sino también entre sí a través de enlaces C –C, abre una enorme cantidad de posibilidades en la formación de moléculas de las más diversas geometrías, en forma de cadenas lineales, cadenas cíclicas o incluso redes cúbicas. Éste es el secreto tanto de la diversidad de compuestos orgánicos como de su elevado número. Una característica de la materia viviente es su organización en jerarquías de niveles estructurales, en donde, en cada nivel sucesivo emergen propiedades adicionales. Además, la materia vivía mantiene cierto grado de organización que va de lo simple a lo complejo. Por ejemplo, los compuestos orgánicos presentes en la materia viva, aunque muestran una enorme variedad, y la mayor parte de ellos son extraordinariamente complejos, pueden clasificarse en uno de los siguientes cuatro grupos: ácidos nucleicos, proteínas, lípidos y glúcidos (carbohidratos), las macromoléculas biológicas están constituidas a partir de un pequeño número de pequeñas moléculas fundamentales (monómeros), que son idénticas en todas las especies de seres vivos, todas las proteínas están constituidas solamente por 20 aminoácidos distintos y todos los ácidos nucleicos por cuatro nucleótidos. Se ha calculado que, aproximadamente 90 por ciento de toda la materia viva, que contiene muchos millones de compuestos diferentes, está compuesto, en realidad por unas 40 moléculas orgánicas pequeñas1. Los elementos se organizan formando biomoléculas, éstas a su vez conforman la estructura así como la maquinaria reproductora y metabólica de una célula. La célula es la unidad funcional y estructural de un organismo. En los organismos multicelulares las células forman los órganos y sistemas. Estas estructuras, simples y complejas, forman los dominios y los reinos (arqueas y bacterias, protistas, hongos, plantas, animales) que conocemos como vida.
3. VIRUS Y LA CELULA
¿Qué son funcionan?
los
virus
Diego Santiago Alarcón Biología y Conservación de Vertebrados
y
cómo
DEFINICIÓN
El virus es un agente genético que posee una región central de ácido nucleico, ADN o ARN (genoma) y que está rodeado por una cubierta de proteína o cápside y, en algunos casos, por una envoltura lipoproteica. Los virus contienen toda la información necesaria para su ciclo reproductor; que solamente puede ocurrir adentro de las células vivas, apoderándose de las enzimas y de la maquinaria biosintética de sus hospedadores. Los virus difieren entre sí por el tamaño, la forma y la composición química de su genoma. Los virus son pequeños pedazos de ARN (ácido ribonucleico) o ADN (ácido desoxirribonucleico), muchos están encapsulados en una envoltura hecha a base de proteínas conocida como cápside, otros protegen su material genético con una membrana o envoltura derivada de la célula a la que infectan y algunos otros además rodean su cápside con una membrana celular. Los virus han evolucionado para reproducirse dentro de la célula que infectan, ya que por si solos no son capaces de hacerlo porque carecen de la maquinaria molecular necesaria. Entonces, hay tres problemas que un virus debe resolver para poder hacer más copias de él mismo: 1) ¿cómo reproducirse dentro de la célula que infecta? 2) ¿cómo esparcirse de un hospedero a otro? y 3) ¿cómo evitar ser eliminado por las defensas (sistema inmunológico) del hospedero?
De manera general los virus de ADN utilizan partes de la información del hospedero, así como también parte de su maquinaria celular. El problema con esta estrategia es que la mayor parte de las células maduras del hospedero no están replicándose activamente, se encuentran reposando para ahorrar energía. Por lo tanto, los virus de ADN necesitan encontrar la manera de activar el motor (“pasarle corriente”) de la célula hospedera o, alternativamente, traer c onsigo los
aditamentos de aquellas partes celulares que no están activas cuando el virus entra. Básicamente lo que los virus hacen para reproducirse es secuestrar la fábrica de la célula para producir virus en lugar de nuevas células. Por otro lado, los virus de RNA traen consigo sus propias máquinas de copiado de información genética (ej. enzima RNApolimerasa) o poseen genes (información genética) que producen las proteínas que se requieren para ensamblar las máquinas de copiado dentro de la célula que infectan, lo que los hace independientes de la maquinaria celular y capaces de infectar células que no están activamente reproduciéndose.
La forma en que los diferentes tipos de virus se esparcen es muy variada: por vía aérea cuando respiramos, cuando los ingerimos con los alimentos, los que obtenemos directamente de nuestras madres, los que obtenemos por contacto sexual y los que se trasmiten por picaduras de insectos como los mosquitos. La piel representa una barrera impenetrable para un virus porque esta conformada por capas de células muertas, y los virus necesitan células vivas para poder reproducirse. Por lo tanto, a menos que la piel se rompa (ej. heridas) o sea picada (ej. mosquitos), los virus han elegido tomar otras rutas de entrada al hospedero. Por ejemplo, atacando la barrera de mucosa celular que recubre al sistema respiratorio y reproductivo. Aún así, la barrera de mucosa es altamente efectiva y ayuda a eliminar a la mayoría de los virus que quedan atrapados en ella. La mucosa es ayudada por macrófagos (células de defensa) que ingieren a los virus y los eliminan. En el caso de la vagina,
además de la mucosa, las bacterias que colonizan el tracto reproductivo producen ácido, el cual hace que el medio sea poco propicio porque muchos virus son sensibles a las condiciones ácidas. Y por si fuera poco, aquellos virus que deciden entrar por el aparato digestivo deben lidiar con defensas muy agresivas, tal es el caso de la saliva que contiene compuestos potentes que desactivan a los virus. Además, si logran pasar la saliva, los espera un baño de ácidos estomacales aderezados con enzimas digestivas (diseñadas para desbaratar proteínas, carbohidratos y lípidos) y sales biliares (detergente para desintegrar las grasas ingeridas) que son muy efectivos en desintegrar las envolturas que protegen el material genético de los virus. Finalmente, una vez que los virus logran pasar las barreras físicas impuestas por la piel, éstos se enfrentan al sistema inmunológico innato y adaptativo. El sistema innato se llama así porque es un sistema de defensa que todos los animales parecen tener. Esta constituido por cuatro armas: 1) los fagocitos, que son células blancas (ej. macrófagos) que patrullan los tejidos del cuerpo limpiándolo de basura, restos celulares e invasores. 2) El sistema complementario, el cuál esta conformado por aproximadamente veinte proteínas producidas en el hígado y que se encuentran en altas concentraciones en la sangre y los tejidos, éstas trabajan en conjunto para destruir a los invasores (hacen perforaciones en la envoltura proteínica o membrana celular de los invasores) y para dar la señal de alarma a otros miembro del equipo del sistema inmune. Este sistema es muy antiguo, incluso los erizos de mar que evolucionaron hace aproximadamente 700 millones de años lo tienen. 3) El sistema de alerta de interferones, que son proteínas producidas por las células que se unen a pequeños receptores (llaves) de la membrana celular y que sirven para alertar a la célula de que pronto será atacada por virus, en cuyo caso la célula infectada cometerá suicidio! Y 4) las células naturales asesinas, este tipo de células se encargan de destruir a todas las células que han sido infectadas por algún virus; el misterio es ¿cómo lo hacen? Al parecer hay señales a nivel molecular, como los interferones, que les indican algo como “mátame porque estoy infectas”, pero también hay señales que dicen “no me mates estoy sana”, los detalles todavía están siendo
descubiertos.
Por lo regular el sistema inmune innato es suficientemente bueno controlando las infecciones, pero hay ocasiones en la que este sistema no se da abasto, principalmente cuando la cantidad de virus producidos durante las fases iniciales de la infección es muy alta. Es en este momento cuando el sistema inmune adaptativo entra en acción. Este sistema esta constituido por dos armas:anticuerpos y células asesinas T (conocidas también como CTL por sus siglas en inglés): 1) los anticuerpos (pequeñas etiquetas moleculares) son producidos en células especiales conocidas como células B. Dichas células poseen una diversidad enorme de pequeñas etiquetas sobre su superficie (membrana celular), las cuales se utilizan para reconocer a cualquier molécula orgánica que pueda existir, como los patógenos. Cuando las células B encuentran a un invasor (ej. virus), se produce una reacción en cadena que hace que se generen muchas células B que van a producir únicamente las etiquetas (anticuerpos) específicas que fueron seleccionadas por el invasor. De esta manera los anticuerpos o etiquetas se adhieren a la superficie del invasor o de las células infectadas y envían un mensaje de alerta (algunas etiquetas ayudan a prevenir que los virus infecten células sanas bloqueando los accesos de entrada a las células); estos mensajes serían algo como: “Oigan, soy una célula que está infectada, por favor destrúyanme” o “Aquí hay un virus, hay que destruirlo”. Finalmente, algunas células B se convierten en células de
memoria del sistema inmune; es decir, son las células que nos protegerán en caso de que el mismo invasor llegue de nuevo al cuerpo. 2) Las células asesinas T o CTL son células blancas que, al igual que las células B, poseen una gran variedad de etiquetas en su superficie que son utilizadas para analizar los fragmentos de proteínas que las células del cuerpo exponen sobre su superficie. Como los virus utilizan la maquinaria de la célula infectada para producir proteínas virales, fragmentos de éstas son llevados a la superficie celular y expuestas al
exterior por moléculas (mostradores) especiales; una vez ahí, estas son evaluadas por las células CTL y en caso de detectar una infección, las células asesinas T destruirán a la célula que ha sido infectada. La manera en que los virus evaden estas defensas del hospedero son muy variadas, algunas de ellas son: 1) producción de proteínas que interfieren o inhabilitan las señales moleculares de alerta de la célula (ej. bloquean el sistema de producción de interferón), y que pueden evitar que las moléculas involucradas en la activación de la programación de muerte celular entren en funcionamiento; permitiendo así, que la célula viva lo suficiente hasta que el virus haya producido un número grande de nuevos virus que infectarán a más células. 2) El sistema inmune adaptativo (células B) tiene memoria para los tipos de cepas virales a los que ya ha sido expuesto el individuo, pero las altas tasas de mutación hacen que el virus cambie rápidamente por lo que el sistema inmune adaptativo ya no la reconoce y escapa (este método se conoce como “carnada y cambio”). 3) Algunos virus con diferente origen
(ej. influenza humana e influenza aviar) pueden hacer mezclas de su material genético cuando infectan a un mismo individuo de la misma u otra especie (ej. cerdo), esto hace que el sistema inmune no tenga memoria en contra de está nueva variante! 4) Utilizar disfraces para esconderse del sistema de defensa celular; por ejemplo, hay un grupo de virus conocido como rotavirus, los cuáles tienen una triple capa proteínica protegiendo su material genético, de las cuales únicamente la más exterior se elimina por enzimas del sistema digestivo, pero el material genético se mantiene escondido del sistema inmune dentro de las otras dos envolturas. 5) Esconderse del sistema de defensa tomando rutas alternativas de infección; por ejemplo, el virus de la hepatitis A entra por la vía oral, pero después toma un atajo para llegar al hígado que es donde se reproduce en grandes
cantidades. Como el sistema de defensa en contra de invasores intestinales es diferente al que defiende órganos internos y la sangre, entonces le toma un tiempo al sistema de defensa darse cuenta de que ha sido engañado, y es ese tiempo el que le virus utiliza para reproducirse! 6) Fusión de varias células del hospedero (formando aglutinaciones conocidas como células gigantes) para transmitirse directamente entre ellas sin exponerse al sistema de defensa. 7) Destrucción de células de defensa que regulan la coordinación (el coach y el capitán del equipo) de la respuesta inmunológica del hospedero, provocando que no se genere la respuesta adecuada de defensa. 8) Utilizando señuelos para distraer al sistema de defensa; por ejemplo, el virus de hepatitis B produce muchas envolturas virales sin material genético (cajas vacías!), entonces el sistema de defensa reconoce dichas envolturas por las etiquetas que hay en su superficie, pero no puede distinguir entre las que traen material genético y las que no, así que muchos virus escapan! Asumiendo que los virus han evadido todas las defensas, éstos tiene dos estrategias generales para ingresar al interior de la célula que van a infectar: 1) las proteínas sobre la superficie de la envoltura del virus se unen a receptores moleculares de la membrana celular, una vez hecho eso se abre una puerta por la que se inyecta el material genético viral en el citoplasma de la célula; y 2) las proteínas de la envoltura del virus se unen a los receptores moleculares de la membrana celular, y entonces el virus completo es encapsulado en contenedores especiales hechos de membrana celular, los cuales son llevados al interior de la célula. Una vez ahí la envoltura proteínica del virus y la membrana del contenedor se fusionan y el material genético del virus es liberado, éste
utiliza señales moleculares para dirigirse al núcleo de la célula y poder utilizar la maquinaria celular para hacer más copias de él mismo. GLOSARIO ADN – ácido desoxirribonucleico; es un componente químico que contiene instrucciones genéticas usadas para el desarrollo y funcionamiento de los organismos, y se transmite de una generación a otra. ARN – ácido ribonucleico; es un componente químico que ayuda a transmitir la información genética contenida en el ADN a las fábricas de proteínas localizadas en el citoplasma de la célula. Anticuerpos – son proteínas producidas por células blancas del sistema inmunológico adaptativo que se utilizan para identificar y neutralizar elementos extraños al cuerpo tales como bacterias, virus u otro tipo de parásitos. Cápside – estructura hecha de proteínas que rodea y protege el material genético del virus. Ésta puede estar rodeada por una envoltura hecha de membrana celular. Carbohidrato – moléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno que tienen como principal función ser una fuente de energía inmediata para los seres vivos, así como dar estructura a las células. Células T – pertenecen al grupo de células blancas o leucocitos conocidos como linfocitos. Son las encargadas de coordinar la respuesta inmune celular y de eliminar elementos extraños específicos del cuerpo. Citoplasma – es la parte del cuerpo de la célula que se encuentra contenida entre la núcleo celular y la membrana plasmática o celular. Esta compuesta de una sustancia coloidal o semisólida muy fina que sirve de sostén para diversos componentes o maquinaria celular (ej. mitocondria, ribosomas, aparato de Golgi). Enzima – son un tipo de proteínas que se utilizan para dar estructura y para ayudar a agilizar o acelerar ciertas reacciones químicas. Fagocitos – son células presentes en la sangre y otros tejidos animales capaces de consumir y eliminar restos celulares y elementos extraños como microorganismos. Forman parte importante del sistema inmune innato. Gen – segmento de ADN, el cual representa una unidad de información genética que permite la síntesis de una proteína específica.
Hospedero – organismo vivo que alberga a otro organismo ya sea en su exterior o interior. Por lo regular el organismo que vive dentro o sobre el hospedero es dañino, pero en ocasiones puede no tener efecto alguno (comensal) o puede ser benéfico (mutualista). Interferón – proteínas producidas por el sistema inmunológico en respuesta a agentes invasores como virus y células cancerígenas. Sus funciones son la activación de células inmunes, interferir en la replicación de los virus, señalizar las células que están infectadas para que puedan ser eliminadas e incrementar la capacidad de resistencia de células sanas a nuevas infecciones virales. Lípido - moléculas compuestas por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Su característica principal es que no son solubles en agua, sirven como reserva energética, dan estructura a la membrana celular y pueden ser hormonas que regulan funciones del cuerpo. Macrófagos – células del sistema inmune innato que se localizan en los diferentes tejidos del cuerpo y que se derivan de la médula ósea. Son un tipo de fagocitos, por lo tanto su función es eliminar restos celulares y elementos extraños o invasores. Mutación – cambio en la información genética de un ser vivo, la cual produce variaciones en la proteína codificada por un gen específico. Una mutación tiene un efecto normalmente negativo en el organismo, pero en ocasiones el efecto es positivo y ayuda a la supervivencia y reproducción del organismo. Proteína – moléculas compuestas por aminoácidos, las cuales tiene diversas funciones. Son la base estructural de los organismos vivos (nuestro cuerpo está hecho de proteínas), son anticuerpos que nos defienden de invasores, son enzimas que ayudan en las reacciones químicas del cuerpo y ayudan a mantener un ambiente (pH) químico estable. Replicación – mecanismo que permite que el ADN o material genético se duplique, es decir generar una copia idéntica de la información que será transmitida a las células hijas. Receptor de Membrana Celular – proteínas que se encuentran sobre la superficie de la membrana celular y que permiten la interacción de determinadas sustancias (hormonas, neurotransmisores) con la célula. Es decir, sirven como receptores de información del medio exterior y transmiten dicha información al interior de la célula.
Sistema Inmunológico Adaptativo – esta conformado por células y mecanismos que defienden al hospedero, generando una respuesta especializada y específica en contra de parásitos concretos. Este sistema de defensa solo está presente en animales vertebrados (es decir que tienen huesos) y puede generar inmunidad a largo plazo. A diferencia del sistema inmunológico innato, su respuesta es lenta y le toma al cuerpo de una a dos semanas para general las defensas específicas; sin embargo, es un sistema muy eficiente. Sistema Inmunológico Innato – esta conformado por las células y mecanismos que defienden al hospedero de infecciones por otros organismos. Este equipo de defensa no es específico, es decir que reconocerán y responderán a cualquier elemento extraño para el organismo. Es un sistema de defensa que se encuentra tanto en animales como en plantas. A diferencia del sistema inmunológico adaptativo, este sistema no confiere inmunidad a largo plazo.
LA CELULA La Célula. Estructura Y Función
Hasta el final del s. XIX no se elaboró la teoría celular, que enuncia que la célula es la unidad morfológica, fisiológica y genética de todos los seres vivos, y que además toda célula proviene de otra. Todas las células tienen una estructura común: la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético o ADN. Se distinguen dos clases de células: las células procariotas (sin núcleo) y las células eucariotas, mucho más evolucionadas y que presentan núcleo, citoesqueleto en el citoplasma y orgánulos membranosos con funciones diferenciadas.
Forma y tamaño de las células La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN). Las células tienen la capacidad de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción (ver t13).
La forma de las células está determinada básicamente por su función. La forma puede variar en función de la ausencia de pared celular rígida, de las tensiones de uniones a células contiguas, de la vi scosidad del citosol, de fenómenos osmóticos y de tipo de citoesqueleto interno. El tamaño de las células es también extremadamente variable. Los factores que limitan su tamaño son la capacidad de captación de nutrientes del medio que les rodea y la capacidad funcional del núcleo.
Cuando una célula aumenta de tamaño, aumenta mucho más su volumen (V) que su superficie (S) (debido a que V = 4/3 r 3 mientras que S = 4/3 r 2). Esto implica que la relación superficie/volumen disminuye, lo que es un gran inconveniente para la célula ya que la entrada de nutrientes está en función de su superficie y no del volumen. Por este motivo, la mayoría de las células maduras son aplanadas, prismáticas e irregulares, y pocas son esféricas, de forma que así mantienen la relación superficie/volumen constante. El aumento de volumen de la célula nunca va acompañado del aumento de volumen del núcleo, ni de su dotación cromosómica.
Célula procariota: bacteria Gram positiva.
Célula eucariota. Epitelial secretora.
Estructura de las células La estructura común a todas las células comprende la membrana plasmática, el citoplasma y el material genético o ADN.
Membrana plasmática: constituida por una bicapa lipídica en la que están englobadas ciertas proteínas. Los
lípidos hacen de barrera aislante entre el medio acuoso interno y el medio acuoso externo. El citoplasma: abarca el medio líquido, o citosol, y el morfoplasma (nombre que recibe una serie de estructuras denominadas orgánulos celulares). El material genético: constituido por una o varias moléculas de ADN. Según esté o no rodeado por una membrana, formando el núcleo, se diferencian dos tipos de células: las procariotas (sin núcleo) y las eucariotas (con núcleo).
Las células eucariotas, además de la estructura básica de la célula (membrana, citoplasma y material genético) presentan una serie de estructuras fundamentales para sus funciones vitales (ver t27 y t28):
El sistema endomembranoso: es el conjunto de estructuras membranosas (orgánulos) intercomunicadas que
pueden ocupar casi la totalidad del citoplasma. Orgánulos transductores de energía : son las mitocondrias y los cloroplastos. Su función es la producción de energía a partir de la oxidación de la materia orgánica (mitocondrias) o de energía luminosa (cloroplastos). Estructuras carentes de membranas : están también en el citoplasma y son los ribosomas, cuya función es sintetizar proteínas; y el citoesqueleto, que da dureza, elasticidad y forma a las células, además de permitir el movimiento de las moléculas y orgánulos en el citoplasma. El núcleo: mantiene protegido al material genético y permite que las funciones de transcripción y traducción se produzcan de modo independiente en el espacio y en el tiempo.
En el exterior de la membrana plasmática de la célula procariota (ver t40) se encuentra la pared celular, que protege a la célula de los cambios externos. El interior celular es mucho más sencillo que en las eucariotas; en el citoplasma se encuentran los ribosomas, prácticamente con la misma función y estructura que las eucariotas pero con un coeficiente de sedimentación menor. También se encuentran los mesosomas, que son invaginaciones de la membrana. No hay, por tanto, citoesqueleto ni sistema endomembranoso. El material genético es una molécula de ADN circular que está condensada en una región denominada nucleoide. No está dentro de un núcleo con membrana y no se distinguen nucleolos.
LAS CELULAS Todos los seres vivos estamos formados por unas diminutas unidades, las células, solo visibles almicroscopio.
Hace unos 500 años un científico llamado Robert Hooke observó por primera vez las células de los vegetales. Hook observó que un tejido estaba formado por diminutas celdas que parecían las celdillas de un panel de abejas. Las llamó Células. La Teoría celular dice que todos los seres vivos, sin excepción, estamos formados por células. Entonces...
¿Qué son las Células? Una célula es la unidad anatómica y funcional de todo ser vivo que tiene la función de autoconservación y autoreproducción, por lo que se la considera la mínima expresión de vida de todo ser vivo. Cada célula de tu cuerpo se hizo a partir de una célula ya existente.
El ser vivo más simple está formado por una sola célula, por ejemplo las bacterias. Estos seres vivos se llaman Unicelulares. Los seres vivos que están formados por más de una célula se llaman Pluricelulares. Todos los seres vivos, grandes o pequeños, vegetales o animales, se componen de células. El tamaño normal de una célula es entre 5 y 50 micras (una micra es la millonésima parte de un metro). dividamos un metro entre 1.000.000 millón y eso es una micra. Pues la célula puede medir 5 micras. ¿Pequeña verdad?. Las células proporcionan una estructura para el cuerpo, pueden tomar nutrientes de los alimentos, convertir los nutrientes en energía, y llevar a cabo funciones especializadas. Las células también contienen material hereditario del cuerpo y pueden hacer copias de sí mismas. Las células tienen muchas partes, cada una con una función diferente. Más adelante veremos más, pero ahora veamos las 3 principales y que son comunes a todas las células: - Una fina membrana que rodea a la célula, la protege y permite el paso de ciertas sustancias, llamada Membrana Plasmática o Celular. - El Citoplasma, que está compuesto fundamentalmente por agua y sobre el están flotando unas pequeñas estructuras llamadas Orgánulos (luego explicaremos los más importantes). - El núcleo, que contiene la información para regular las funciones de la célula y donde se encuentra el material genético hereditario. En su interior se encuentran los cromosomas. En la siguientes imagen puedes ver las partes de la célula en una imagen para que se
entienda mejor.
Tipos de Celulas Las células se pueden clasificar en dos grandes grupos o tipos, según su estructura: - Las células procariotas que no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana (carece de membrana el núcleo, por lo que no está aislado). Los organismos procariontes son las células más simples que se conocen. En este grupo se incluyen las algas azul-verdosas y las bacterias. OJO estas células si tienen núcleo pero no lo tienen protegido con membrana. Si quieres saber más sobre este tipo de celulas te recomendamos este enlace: Célula Procariota. - Las células eucariotas poseen un núcleo celular delimitado por una membrana. Estas células forman parte de los tejidos de organismos multicelulares como nosotros. Poseen múltiples orgánulos. Las eucariotas a su vez pueden ser clasificadas en
función de su origen Célula animal y célula vegetal (luego veremos esta clasificación). Si quieres saber más sobre este tipo de célula te recomendamos este enlace: Célula Eucariota.
Por lo que hemos visto las células se clasifican según su estructura en procariotas y eucariotas. Las eucariotas, además, se pueden clasificar en dos tipos de célula dependiendo del ser vivo al que pertenezca: Animal o Vegetal.
Las dos principales diferencias entre la animal y vegetal es que las células vegetales presentan una Pared Celular formada por celulosa, que las envuelve y que les proporciona la consistencia característica de los vegetales. Estas células además poseen Cloroplastos, orgánulos con una sustancia
llamada clorofila. Los cloroplastos son los encargados de realizar la fotosíntesis. Las animales no tienen cloroplastos (ni clorofila) y no tienen pared celular rígida de celulosa. Si quieres saber más sobre estos dos tipos de células te recomendamos el siguiente enlace: Celula Animal y Vegetal.
Veamos un esquema de los tipos de células en cada uno de los 5 reinos de los seres vivos: - Reino Animal: Células eucariotas y pluricelulares (más de una
célula). - Reino Vegetal: Células eucariotas y pluricelulares. Por supuesto son células vegetales, el resto son animales. - Reino de los Hongos: Células eucariotas y pluricelulares. - Reino Mónera: Células procariotas y unicelulares. Son las Bacterias. - Reino Protoctista: Células procariotas y pueden ser unicelulares y pluricelulares. Reproducción de las Células Las células se reproducen por Bipartición (dividiéndose en dos) y se llama Mitosis al proceso de división celular por el cual se conserva la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las sucesivas células a que la mitosis va a dar origen.
Cromosomas: Cuerpos en forma de bastoncillos que se encuentran en el núcleo de la célula y que son los portadores de la mayor parte del material genético, condicionando la organización de la vida y las características hereditarias de cada especie. Partes de las Células
Vamos hablar ahora de los 3 orgánulos más importantes de las células y sus funciones: - Los Lisosomas: Son orgánulos formado por pequeñas vesículas rodeadas por membrana y que contienen enzimas digestivos. Su función es digerir los alimentos que llegan a la célula. - Las Mitocondrias: Son orgánulos de las células animales y vegetales, encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, Son la central de Energía. - Los Cloroplastos: Son exclusivos de las células vegetales y en ellos tiene lugar la fotosíntesis. Captan la energía luminosa por un pigmento de color verde llamado clorofila. Agrupación de Células Cuando se agrupan varias células con una misión en común se le llama Tejido, por ejemplo el tejido pulmonar. Varios Tejidos formarán un Órgano, por ejemplo el pulmón. Varios órganos forman lo que se llama Un Sistema, por ejemplo el Sistema Respiratorio. Y varios Sistemas forman un Ser Vivo o Individuo, por ejemplo el Cuerpo Humano.
