13900 a 13700 millones de años

12000 millones de años

5 000 millones de años.

4 500 millones de años

Durante los primeros 500 millones de años las condiciones no fueron propicias para la aparición de las células puesto que habría altas temperaturas, carencia de atmósfera protectora, una lluvia constante de meteoritos, etc.

• Edad de la tierra 4600 millones de años.

• La atmósfera primitiva contenía:

• Dióxido de Carbono (CO2) • Monóxido de Carbono (CO) • Vapor de Agua (H2O) • Hidrógeno (H) • Nitrógeno (N2)• También es posible que

hubiera Amoníaco (NH3), Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Metano (CH4). Es probable que tuviera poco o nada de oxígeno (O2).

Para la evolución química de la vida se necesitaban al menos 3 requerimientos:

• 1- La ausencia total o casi completa de Oxígeno libre: ya que al ser muy reactivo hubiera oxidado las moléculas orgánicas que son esenciales para la vida.

• 2- Una fuente de energía:• la tierra primitiva era una

lugar caracterizado por la presencia de vulcanismo generalizado, tormentas eléctricas, bombardeo de meteoritos e intensa radiación, especialmente ultravioleta .

3- Sustancias químicas que funcionaran como "bloques de construcción químicos": Agua, minerales inorgánicos y gases

Polimerización• El siguiente paso fue la formación de grandes moléculas por

polimerización de las pequeñas moléculas.

– La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, o bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional.

• La interacción entre las moléculas así generadas se incrementó a medida que su concentración aumentaba.

• Para aumentar la concentración de los polímeros estos deberían presentar la propiedad de autorreplicación, es decir, la capacidad para producir otras moléculas similares o idénticas a ellas mismas.

• Con ello se consigue la transmisión de la información, que es una de las propiedades principales de la vida.

• Esta información sería de dos tipos: – secuencia de monómeros – organización espacial del polímero

• Los materiales y la energía para producir descendientes estarían libres en el medio y podrían atravesar fácilmente las membranas.

• Dentro de cada vesícula membranosa se crearían réplicas moleculares no exactas al original y algunas con mayor capacidad para autorreplicarse por lo que su proporción llegaría a ser mayor que las otras variantes

• Así, las diferentes vesículas membranosas enriquecidas en ciertas variantes moleculares competirían más eficientemente y aprovecharían más favorablemente los materiales libres, con lo que se emprende otra carrera que es la de la EVOLUCIÓN DARWINIANA (VARIABILIDAD MÁS SELECCIÓN NATURAL), LA OTRA GRAN PROPIEDAD DE LA VIDA

Reproducción molecular

• Las tres moléculas en la secuencia precisa: ADN contiene INFORMACIÓN PRECISA, pero solo el ADN y el ARN son capaces de autoduplicarse (copiarse a sí mismas). Así que debió ser uno de los ácidos nucléicos el candidato

.....

ADN ARN ARN PROTEÍNA

Reproducción molecular

• En las células vivas (actuales por supuesto) la información genética se almacena en el ADN, el cual transcribe su mensaje por medio del ARN que a su vez traduce esta información en una secuencia adecuada de aminoácidos que se ensamblan en PROTEÍNAS que son las encargadas de casi todas las funciones celulares.

• La química de la tierra prebiótica dio origen a moléculas de ARN autoduplicantes que habrían iniciado la síntesis de proteínas.

Éste es un esquema tridimensional de un ARN de transferencia existente en las células actuales. La secuencia de ribonucleótidos hace que se establezcan uniones por complementariedad de bases (trazos verdes). Esto le provoca una disposición tridimensional. ARN

• Biomoléculas o principios inmediatos, son aquellas que forman parte de los sistemas vivos.

• Bioelementos o elementos biogenésicos son los átomos que componen las biomoléculas, y el criterio empleado para clasificarlos es su abundancia.

• Bioelementos principales o primarios: Carbono (C), hidrógeno (H), Oxígeno (O), nitrógeno (N) y azufre (S), fósforo (P). Resultan imprescindibles para formar los principales tipos de moléculas biológicas. El 95% de la materia viva.

• Bioelementos secundarios: magnesio, calcio, sodio, potasio y cloro. Se encuentra en solución. Representan cerca del 4,5%

Mg++

CA++

K+

Na+

-

• Oligoelementos: aunque se han identificado unos 60, sólo 14 de ellos son comunes a todos los organismos: son los denominados esenciales.

• Funciones catalíticas imprescindibles, se encuentran en proporción inferior al 0,1%. Son fierro, zinc, boro, manganeso flúor, cobre, yodo, cromo, selenio, vanadio, cobalto, molibdeno, silicio y estaño.

• Los oligoelementos desempeñan funciones esenciales en las células. Cantidades anormales, ya sean por exceso o por defecto, causan diversas patologías

• Exceptuando el oxígeno, que predomina en ambos sistemas, son el silicio y el carbono los elementos más abundantes en los seres inertes y en los seres vivos, respectivamente.

• En combinación con el oxígeno, el carbono forma un compuesto gaseoso y soluble en agua, favoreciendo el intercambio entre los seres vivos y el medio. El silicio combinado con el oxígeno es sólido e insoluble.

• El carbono y los otros bioelementos primarios (H, O y N) resultan idóneos para edificar al ser vivo, debido a estas causas:

• Presentan variabilidad de valencias, lo que permite el establecimiento de un alto número de combinaciones entre ellos.

• Son los elementos más pequeños capaces de formar enlaces covalentes.

• Los átomos de carbono establecen con facilidad enlaces dobles y triples entre ellos, dando lugar a gran cantidad de grupos funcionales, que pueden reaccionar entre sí y originar nuevas moléculas.

• Los enlaces carbono - carbono son estables, forman largas y variadas cadenas carbonadas. La estructura tetraédrica proporciona a la molécula una configuración tridimensional de la que derivan sus múltiples funciones.

• si el ARN hizo copias de si mismo y apareció antes que que el ADN, cómo llegó éste a escena?.Quizá el ARN hizo copias bicatenarias de si mismo, que con el tiempo se transformaron en ADN que es más estable por su conformación de doble hélice, en tanto que el ARN es más reactivo por ser una molécula monocaternaria.

.

• En el mundo del ADN/ARN/Proteínas el ADN se convirtió en la molécula de almacenamiento de información y el ARN sigue siendo la molécula de transferencia de la información

• Membrana celular. Uno de los principales eventos en el origen de las células fue el desarrollo de una envuelta que aislara un medio interno y otro externo. Esto tiene muchas ventajas:

• a) permite tener todos los componentes necesarios próximos para las reacciones metabólicas y se hace más eficiente el proceso de replicación

• b) se evita que variantes ventajosas sean aprovechadas por grupos competidores. Esto es el egoísmo evolutivo

• c) se gana una cierta independencia respecto a las alteraciones del medio externo favoreciendo la homeostasis interna

• Estas envueltas son fáciles de producir a partir de moléculas de ácidos grasos anfipáticos, es decir, que tienen una parte cargada eléctricamente y otra es hidrófoba.

• Estas moléculas se organizan en soluciones acuosas formando películas finas.

• Las membranas de los organismos vivos poseen las mismas moléculas anfipáticas: glicerofosfolípidos y esfingolípidos.

• Código genético. En algún momento el ARN tuvo que intervenir en la síntesis de las proteínas. Para ello hubo que:

• inventar un código que identificara una secuencia de nucleótidos con un aminoácido determinado..

• Este código parece arbitrario y es prácticamente universal para todos los organismos vivientes, lo cual sugiere que hubo una sola organización de moléculas de ARN y péptidos,, de todas las posibles, que dieron lugar a todos los organismos actuales.

• A estas protocélulas de las cuales partieron todas las demás células que conocemos hoy en día se les denomina LUCA (en inglés: Last universal common ancestor).

• ADN como principal soporte de la información. Actualmente la información que transmiten los organismos a sus descendencia está codificada en forma de ADN y no de ARN o proteínas. El ADN tiene una serie de ventajas sobre el ARN: al ser el ADN una doble hélice es más estable, es más fácil de replicar, permite reparaciones más eficientes, entre otras.. .

• Se conocen enzimas que son capaces de realizar el paso de información contenida en el ARN al ADN, son la retrotranscriptasas. Estas enzimas las contienen muchos virus, como el del SIDA, con un genoma de ARN que se convierte en ADN tras la infección.

• En algún momento de la evolución, antes de LUCA, debió darse el paso de la información desde el ARN al ADN, y quedar este último como base para la conservación, lectura y transmisión de la información de las protocélulas

Moléculas primitivas o

Evolución Prebiótica

Hasta mediados del siglo 18 se pensaba que los compuestos orgánicos solo podían formarse por la acción de los seres vivos, la síntesis en el laboratorio de la urea (un compuesto orgánico), dió por tierra con esta creencia.

• En 1922, el científico ruso, Oparín

hipotetisó que la vida celular había sido precedida por un período de evolución química.

• En 1950 Stanley Miller, un estudiante graduado, diagramó un experimento destinado a corroborar la hipótesis de Oparin, que presumía como condiciones de partida:

• ausencia o escasas cantidades de oxígeno libre (es decir no combinado químicamente a otro compuesto).

• Abundancia de: C (carbono), H (hidrógeno), O (oxígeno), y N (nitrógeno).

• Los estudios de las modernas erupciones volcánicas avalan la inferencia de la existencia de tal atmósfera.

• Subsecuentes modificaciones de la atmósfera produjeron muestras o precursores de las cuatro clases de macromoléculas orgánicas

• Miller hizo pasar descargas eléctricas a través de una mezcla de gases que se asemejaría a la atmósfera primordial. En un recipiente de agua, que en el modelo experimental, representaba al antiguo océano, Miller recobró aminoácidos.

La primera presentación de los trabajos de Miller fue realizada en este artículo: Miller S L,.“ A production of amino acids under possible primitive Earth conditions”. Science 1953; 117: 528-529.

• La Tierra primordial era un lugar muy diferente del de nuestros días, con grandes cantidades de energía, fuertes tormentas etc.

• El océano era una "sopa" de compuestos orgánicos formados por procesos inorgánicos.

• Los experimentos de Miller y otros experimentos no probaron que la vida se originó de esta manera, solo que las condiciones existentes en el planeta hace alrededor de 3 mil millones de años fueron tales que pudo haber tenido lugar la formación espontánea de macromoléculas orgánicas.

• Las simples moléculas inorgánicas que Miller puso en su aparato, dieron lugar a la formación de una variedad de moléculas complejas:

:

• Dado que la atmósfera primitiva carecía de oxígeno libre y de cualquier forma de vida... estas moléculas orgánicas se acumularon sencillamente por que no fueron devoradas ni reaccionaron con el oxígeno como lo haría en la actualidad.

• Esta acumulación sería lo que se llama actualmente "caldo de cultivo primitivo" y a partir del cual podría haber surgido la primera forma de vida.

• ¿Cuándo apareció la vida en la Tierra?

• Los indicios fósiles sugieren que los primeros seres orgánicos que dejaron huellas aparecieron entre 3500 y 3900 millones de años atrás.

• El registro fósil ubica a las primeras células hace 3.500 millones de años. Las 1º células eran procariotas, es decir carecen de núcleo diferenciado.

• Estos heterótrofos primitivos obtenían su alimento del espeso caldo primitivo.

• Dado que no había oxígeno libre, el metabolismo era completamente anaerobio y por lo tanto bastante poco eficiente.

• Se descubren restos orgánicos que podrían pertenecer a organismos microscópicos sólo unos 1000 a 1200 millones de años después.

• Esto implica que el proceso físico-químico de formación de estos primeros organismos debió empezar antes, en una etapa denominada prebiótica.

• Restos fósiles

• De la región canadiense del Ártico la roca más antigua conocida en la Tierra con restos fósiles tiene 3 960 millones de años .

• De Groenlandia se obtuvieron rocas con 3 800 millones de años(?).

• J. William Schopf descubrió recientemente posibles procariotas fotosintetizadoras en rocas de 3 500 millones de años.

• La acumulación de moléculas orgánicas durante millones de años se acabó

• Solo algunos organismos sobrevivieron • Tal vez ocurrieron mutaciones (cambios

permanentes y heredables del material genético) que permitieron a algunas células obtener energía de la luz solar

• Apareció entonces la FOTOSÍNTESIS..

• Se desarrollaron varios tipos de bacterias fotosintéticas

• Las más importantes desde el punto de vista evolutivo son las Cianobacterias, que convierten el agua y el dióxido de Carbono en compuestos orgánicos y liberar oxígeno como producto de desecho a la atmósfera. Estamos a 3.100 millones de años atrás.

• Su presencia quedó registrada en los estromatolitos; fósiles microbianos se han encontrado en rocas compuestas por finas capas denominadas estromatolitos, formados por bacterias heterótrofas y fotótrofas que vivían en un tipo de colonias

• Hace unos 2.000 millones de años, las cianobacterias habían producido suficiente oxígeno para modificar la atmósfera terrestre sustancialmente.

• Muchos anaerobios obligados (aquellos que no viven en presencia de oxígeno) fueron dañados por el oxígeno, algunos desarrollaron modos de neutralizarlo o se restringieron a vivir en áreas donde este no penetra.

• Algunos organismos aerobios se adaptaron a vivir desarrollando una vía respiratoria que utilizaba el oxígeno para extraer más energía de los alimentos y transformarla en ATP. La respiración aerobia se incorpora así al proceso anaerobio ya existente de la glucólisis.

• La aparición de organismos aerobios tuvo varias consecuencias:

• A) Los organismos que usan el O2 obtienen mas energía de 1 molécula de glucosa que la que obtienen los anaerobios por fermentación, por lo tanto son mucho mas eficientes.

• B) El O2 liberado a la atmósfera era tóxico par los anaerobios obligados, que se confinaron a áreas restringidas.

• C) Se estabilizó el oxígeno y el dióxido de Carbono en la atmósfera, y por lo tanto el Carbono empezó a circular por la ecósfera.

• D) En la atmósfera superior el O2 reaccionó para formar OZONO (O3) que se acumuló hasta formar una capa que envolvió a la tierra e impidió que las radiaciones ultravioletas del sol llegaran a la tierra... pero con su ausencia disminuyó la síntesis abiótica de moléculas orgánicas.

• Versión simplificada y modificada del Árbol filogenético Universal establecido por Carl Woese y su discípulo Gary Olsen que muestra los tres Dominios. El termino "dominio" refiere a un nuevo taxón filogenético que incluye tres líneas primarias: Archaea, Bacteria y Eucaria.

• En línea descendente siguen seis Reinos (I-Moneras, II-Arqueobacterias (obviamente separadas de Moneras), III-Protistos, IV-Hongos, V-Plantas y VI-Animales.

• El "árbol" de la vida construido a partir de los estudios del ARNr (ácido ribonucleico ribosómico)

• El árbol se basa en el estudio de las diferencias en las secuencias de ARNr comunes a todos los "seres vivos"), muestra cercano a su "raíz" (allí donde se encuentra LUCA, (del inglés, Last Universal Cellular Ancestor): último antepasado común universal de las células modernas, compartido por todos los "seres vivos")

• Podría pensarse que la vida "transitó por la senda de los sistemas hidrotermales" o, por qué no?, se originó en ellos.

• Pero bien podríamos colocar en la base un manojo de raíces para representar a la "Comunidad ancestral común de células primitivas"

• a partir de la cual divergieron ramas que dieron orígenes a los tres dominios actuales y además surcar la grafica con enlaces transversales entre ramas para indicar la existencia de una transferencia horizontal de genes.

GENERALIDADES DE LAS BACTERIAS

• De acuerdo al “Árbol de la Vida de Woese”, microbiólogo creador de la nueva taxonomía molecular basada en la comparación entre especies de la fracción del ARN ribosomal, se proponen 3 dominios:

• Archaea, Bacteria y Eucarya, en los que se incluye a todos los seres vivos, aunque existen controversias.

  • Los dominios Archeae y Bacteria corresponden a las células procariotas, una de cuyas características es la de carecer de membrana nuclear.

• Con base en el estudio de fósiles y modelos, se calcula que emergieron hace unos 3.6 - 4 billones de años.

• Importancia desarrollaron una pared celular o membrana externa que les confirió, desde el principio, de autonomía y protección con respecto a su medio ambiente.

• Desde entonces constituyeron la forma de vida más abundante en el planeta en términos de biomasa y número de especies.

TIPIFICACIÓN BACTERIANA• La tipificación de las bacterias se basa en el estudio de sus

características mediante técnicas que oscilan entre las más sencillas tinciones y los más complejos estudios moleculares.

• Una técnica útil y de bajo costo consiste en la tinción de Gram y posterior observación de la muestra mediante el microscopio de luz para estudiar las bacterias, su forma, tipo de agrupación y color: grampositivas o gramnegativas.

• La mayor parte de las bacterias puede ser ubicada en uno de estos dos grupos o en un tercero, de acuerdo a la ácido-alcohol resistencia que presenten (Ziehl-Neelsen).

MORFOLOGÍA BACTERIANA

• Las bacterias que tienen forma esférica u ovoide se denominan cocos. Si se tiñen de azul con el Gram, se les llama grampositivos.

• Cuando los cocos se agrupan en cadenas, se les denomina estreptococos

• Cuando lo hacen en racimos, se les llama estafilococos

• También se pueden agrupar en pares que reciben el nombre de diplococos.

• Las bacterias en forma de bastón reciben el nombre de bacilos.• Si al teñirlos con el Gram quedan de color rojo, se les denomina

gramnegativos. • Los bacilos curvados que presentan espirales se llaman espirilos,

rígidos• Algunas bacterias en espiral presentan formas fácilmente

reconocibles, como las espiroquetas, semejantes a un tornillo o sacacorchos, flexibles.

• Las bacterias que carecen de pared celular tienen gran plasticidad (micoplasmas) y adoptan una variedad de formas.

• Las bacterias esféricas tienen un tamaño promedio de 1 micrómetro de diámetro, mientras que los bacilos miden 1.5 de ancho por 6 micrómetros de largo.

SEM. Staphylococcus aureus. Cocos Gram positivos. CDC/ Matthew J. Arduino, DRPH

EM. Escherichia coli. Bacilos cortos gram negativos no esporulados, flagelados. CDC/Janice Haney Carr

Campo oscuro. Treponema pallidum. Se le ubica dentro de las espiroquetas. CDC

SEM. Leptospira interrogans. Borrelia, Leptospira y Treponema conforman las familias de espiroquetas patógenas. CDC

Ejemplos de formas y tinción bacterianas:

• GENÉTICA BACTERIANA• El genoma bacteriano consiste en uno o más cromosomas, que

contienen los genes necesarios y una gran variedades de plásmidos que generalmente codifican para genes no esenciales.

• El cromosoma está constituido por una doble hebra de DNA circular. Presenta dominios de superenrrollamiento debido a que se dobla y tuerce para ser almacenado en la célula, que en promedio, mide 1 micrómetro. Este genoma mide entre 1 - 6 millones de pares de bases de DNA (es decir, de 1 - 6 Mb).

• El nombre nucleoide sirve para identificar a este DNA no confinado por una membrana. Cuando la célula se encuentra en fase logarítmica (de crecimiento rápido) pueden encontrarse varias copias cromosómicas, completas o parciales.

• Las bacterias son microorganismos haploides y se dividen por fisión binaria, cuyo tiempo de generación varia desde 20 minutos hasta varias horas.

• Las bacterias pueden intercambian material genético mediante tres mecanismos: transformación, conjugación y transducción.

ESTRUCTURA BÁSICA• Citoplasma:

En el citoplasma se encuentran todas las enzimas necesarias para división y metabolismo bacterianos, asimismo, cuenta con ribosomas de menor tamaño en relación a células eucariotas.

• No presenta mitocondrias, retículo endoplásmico ni cuerpo de Golgi.

• Las enzimas para el transporte de iones se encuentran en la membrana citoplásmica.

• Los pigmentos requeridos por bacterias fotosintéticas se localizan en vesículas debajo de la mencionada membrana.

• Las reservas se observan como gránulos insolubles (azufre, glucógeno, fosfatos y otros).

• La base del citoplasma es parecida a un gel en la que se identifican vitaminas, iones, agua, nutrimentos, desechos, el nucleoide y plásmidos.

Pared celular:

• Con la tinción de Gram, una proporción importante de bacterias puede dividirse en dos grandes grupos: grampositivas (se observan de color azul - debido al colorante cristal violeta) y gramnegativas (pierden el cristal violeta y conservan la safranina - se aprecian de color rojo o rosado).

• La técnica se basa en las diferencias físicas fundamentales de la pared celular y emplea colorantes catiónicos (cristal violeta y safranina), que se combinan con elementos cargados negativamente.

• Las bacterias grampositivas cuentan con tres capas externas: cápsula (en algunos casos), pared celular gruesa y membrana citoplásmica.

• Las bacterias gramnegativas presentan cápsula (algunas), una pared celular delgada, membrana externa (que equivale al lipopolisacárido) y una membrana interna (citoplasmática).

• La pared celular le da forma a la bacteria y su composición varía entre bacterias.

• En bacterias grampositivas, consiste de varias capas de peptidoglucano (formado por los azúcares N-acetilglucosamina más N-acetilmurámico y un tetrapéptido) que retienen el cristal violeta utilizado en la tinción de Gram; otros componentes de la pared incluyen redes de ácido teicoico y ácido lipoteicoico.

• Las bacterias gramnegativas cuentan con dos membranas (una externa y una interna) así como una capa delgada de peptidoglucano entre ambas, en el llamado espacio periplásmico.

Origen de los Eucariotas

• La abundancia de bacterias ofrece un rico panorama para quién pueda alimentarse de ellas. A pesar que no existe registro fósil, los paleobiólogos especulan que algunos predadores primitivos eran capaces de rodear a bacterias enteras como presa; debieron haber sido bastante primitivos (considerando la época, claro), ya que al ser incapaces de realizar fotosíntesis y metabolismo aeróbico metabolizaba de manera deficiente lo que engullian.

• En 1980 Lynn Margulis (MIT), propuso la teoría de la endosimbiosis para explicar el origen de la mitocondria y los cloroplastos. De acuerdo a esta idea un procariota grande o quizás un primitivo eucariota fagocitó o rodeó a un pequeño procariota hace unos 1500 a 700 millones de años.

• En vez de digerir al pequeño organismo, el grande y el pequeño entraron en un tipo de simbiosis conocida como mutualismo en el cual ambos se benefician y ninguno es dañando.El organismo grande pudo haber ganado un excedente de ATP, provisto por la "protomitocondria" o un excedente de azúcar provisto por el "protocloroplasto", y haber proveído al endosimbionte recién llegado de un medio ambiente estable y de material nutritivo

• Con el tiempo esta unión se convirtió en algo tan estrecho (la función regeneradora de ATP se delegó a los orgánulos celulares) que las células eucariotas heterotróficas no pueden sobrevivir sin mitocondrias ni los eucariotas fotosintéticos sin cloroplastos (la membrana que rodea al protoplasto del eucariota no dispone de los componentes de la cadena de transporte de electrones), y el endosimbiota no puede sobrevivir fuera de la célula huésped.

• Esta teoría también se aplica a otros orgánulos celulares como cilios, flagelos y microtúbulos, originados por simbiosis entre bacterias del tipo de los espirilos y un eucariota primitivo.

• ¿Y el Núcleo?: su origen aún no se ha podido explicar. Tal vez se formó por una invaginación de la membrana externa rodeó al ADN....Lo cierto es que su presencia determinó la aparición de las células Eucarióticas.

• El término biología se acuña durante la Ilustración por: Lamarck y Treviranus que, simultáneamente, lo utilizaron para referirse al estudio de las leyes de la vida.

• El neologismo fue empleado por primera vez en Francia en 1802, por parte de Jean-Baptiste Lamarck en su tratado de Hidrogeología

• En el mismo año, el naturalista alemán Treviranus había creado el mismo neologismo en una obra en seis tomos titulada Biología o Filosofía de la naturaleza viva: "la biología estudiará las distintas formas de vida, las condiciones y las leyes que rigen su existencia y las causas que determinan su actividad."

• La historia de la Biología tradicionalmente ha sido dividida en tres etapas de desarrollo, cada una de estas se caracteriza por una serie de descubrimientos y propuestas, un desarrollo tecnológico y una forma de organizar el pensamiento; estas etapas son:

• antigua• moderna • molecular.

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•.

BIOLOGÍA MODERNA

• Dentro de esta época, destacan algunos investigadores que establecieron la importancia de la célula en la estructura de los organismos, entre ellos tenemos a los siguientes:

• Robert Hooke (1635 – 1703): Este investigador fue el primero en utilizar la palabra “célula”.

• Marie Francois Bichat (1771 – 1802): Este médico estableció que los órganos estaban formados por subunidades a las que llamó tejidos; también estableció que dentro de los tejidos existía un nivel más bajo de organización, posteriormente se descubre que este nivel inferior estaba formado por células.

• Robert Brown: En 1831 estableció que todos los tipos de célula tienen núcleo.• Theodor Schwann y Mathias Schleiden: En 1838, estos dos biólogos alemanes

establecieron que la célula era la unidad anatómica y estructural de los seres vivos. Estos son dos de los postulados de la Teoría Celular.

• Rudolf Virchow: En 1858 propone el tercer postulado de la teoría celular al puntualizar que la célula es la unidad de origen.

• Otros investigadores de la época, destacaron al explicar la historia evolutiva de las especies, el origen de la vida y los mecanismos de la herencia; entre ellos:

• Charles Darwin (1809 – 1882)• Luis Pasteur (1822 – 1895)• Gregor Johann Mendel (1822 – 1884)

•.

• Otro científico que hizo una gran contribución a la biología fue Charles Darwin, autor del libro denominado El Origen de las Especies. En él expuso sus ideas sobre la evolución de las especies por medio de la selección natural. Esta teoría originó, junto con la teoría celular y la de la herencia biológica, la integración de la base científica de la biología actual.

Charles Robert Darwin fue un naturalista inglés que postuló que todas las especies de seres vivos han evolucionado con el tiempo a partir de un antepasado común mediante un proceso denominado selección natural.

• La herencia biológica fue estudiada por Gregor Mendel, quien hizo una serie de experimentos para estudiar cómo se heredan las características de padres a hijos, con lo que asentó las bases de la Genética.

• Uno de sus aciertos fue elegir chícharos para realizar sus experimentos, estos organismos son de fácil manejo: ocupan poco espacio, se reproducen con rapidez, muestran características fáciles de identificar entre los padres e hijos y no son producto de una combinación previa.

• Por otra parte, Louis Pasteur demostró la falsedad de la hipótesis de la generación espontánea al comprobar que un ser vivo procede de otro.

• El suponía que la presencia de los microorganismos en el aire ocasionaba la descomposición de algunos alimentos y que usando calor sería posible exterminarlos, este método recibe actualmente el nombre de pasterización o pasteurización.

• Pasteur asentó las bases de la bacteriología, investigó acerca de la enfermedad del gusano de seda; el cólera de las gallinas y desarrolló exitosamente la vacuna del ántrax para el ganado y la vacuna antirrábica.

• ,.

BIOLOGÍA MOLECULAR

• Es el momento actual de la Biología, se inicia aproximadamente en 1920 y se caracteriza por el estudio de la estructura celular y sus funciones, tanto a nivel fisiológico como a nivel molecular.

• La invención del microscopio electrónico• Los avances tecnológicos hicieron y han hecho

posible grandes logros en los distintos campos de la Biología:

• investigación genética; actualmente ya no solo se habla de mejoramiento genético de especies animales y vegetales; hoy se habla sobre terapias génicas, clonación, conocimiento total del genoma humano, posibilidad de teñir la fibra del DNA y relacionar la forma que presenta con alguna enfermedad, etc.

• Otro hecho importante:• es el estudio de la estructura y fisiología

celular a nivel molecular.

• La teoría celular, propuesta en 1839 por Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann, postula que todos los organismos están compuestos por células, y que todas las células derivan de otras precedentes.

• De este modo, todas las funciones vitales emanan de la maquinaria celular y de la interacción entre células adyacentes; además, la tenencia de la información genética, base de la herencia, en su ADN permite la transmisión de aquélla de generación en generación.2

• Existen dos grandes tipos celulares: las procariotas (que comprenden las células de arqueas y bacterias) y las eucariotas (divididas tradicionalmente en animales y vegetales, si bien se incluyen además hongos y protistas, que también tienen células con propiedades características

Alexander Ivánovich Oparin, en su libro El origen de la vida sobre la Tierra (1936) dio una explicación de cómo pudo la materia inorgánica transformarse en orgánica y cómo esta última originó la materia viva.

• James Watson y Francis Crick elaboraron un modelo de la estructura del ácido desoxirribonucleico, molécula que controla todos los procesos celulares tales como la alimentación, la reproducción y la transmisión de caracteres de padres a hijos. La molécula de DNA consiste en dos bandas enrolladas en forma de doble hélice, esto es, parecida a una escalera enrollada.

• NOMENCLATURA Y UNIDADES BIOLÓGICAS• Con el fin de lograr la mayor precisión posible y tener un sistema

aceptable internacionalmente es costumbre usar términos latinos o griesgos para designar especies y descubrimientos recientes.

• En cuanto a unidades de longitud las unidades más aceptadas son:• La micra que es la milésima parte del milímetro

• El Amgstron que sería 1 mm = 100000000 A • , en cuanto a unidades de peso:

• El microgramo con la equivalencia de 1 gr = 1 000 000 mcrg, • El nanogramo 1 gr = 1 000 000 000

• El picogramo 1 gr = 1 000 000 000 000 • El Dalton, donde un dalton es la peso del átomo de hidrógeno,

• (una molécula de agua serían 18 dalton ).

Aída Ortega(serie animales)

a) Dibujo esquemático de unacélula nerviosa que muestra el movimiento de vesículas a lo largo del axón siguiendo las vías de los microtúbulos. Las vesículas se mueven en ambas direcciones dentro del axón. b) Dibujo esquemático de laorganización de los microtúbulos y los filamentos intermedios (neurofilamentos) dentro de un axón. Las vesículas que contienen materiales transportados se unen a los microtúbulos mediante proteínasde unión transversa, incluyendo proteínas motoras como la cinesinay la dineína.

Cada monómero (paso 1) consiste en uno de una amplia variedad de diferentes polipéptidos que comparten organización similar al tener dominios terminales globulares separados por una larga región o-helicoida). Los pares de monómeros se asocian en orientación paralela con sus terminaciones alineadas para formar dímeros (paso 2). Dependiendo del tipo de filamento intermedio/ los dímeros pueden estar compuestos de monómeros idénticos (homodímeros) o no idénticos (heterodímeros). Los dímeros, en cambio, se asocian en formaescalonada antiparalela para formar tetrámeros {paso 3), que se supone son la subunidad básica de ensamble de los filamentos intermedios.( paso 4).La organización de las subunidades tetraméricas con el filamentoModelo del ensamble y

arquitectura del filamentointermedio

Microfilamentos

• Los microfilamentos miden cerca de 8 nm de diámetro y se componen de la proteína actina.

• Los términos "filamento de actina", mícrofilamento", y "actina F" son todos sinónimos para este tipo de filamento de doble cadena

• Según el tipo de célula y la actividad en la que participan los filamentos de actina, se pueden organizar en disposiciones altamente ordenadas, redes laxamente definidas o haces apretados.

• la actina se identifica como una proteína principal en casi todos los tipos de células eucariotas observadas.

• Los monómeros de actina deben enlazarse a un nucleótido de adenosina, por lo regular ATP, antes de polirnerizarse.

• El papel del ATP en el ensamblado de la actina es similar al del GTP en el ensamblado de microtúbulos .

• El ATP relacionado con monómeros de actina se hidroliza a ADP en algún momento luego de su incorporación al filamento de actina en crecimiento. Por consiguiente, cuando

• Las células están ensamblando filamentos de actina a gran velocidad, el extremo del filamento contiene un casquete de subunidades actina-ATP que impide el desensamblado del filamento y favorece su ensamblado continuo.

• Los filamentos de actina participan en casi todo tipo de procesos de movimiento en los cuales ocurren las células.

• Las miosinas por lo general se dividen en dos clases: la miosina convencional (tipo II) y la no convencional (tipo I).

• Ambos tipos de miosina se presentan juntas en muchas células eucariotas. Las moléculas de tipo II son las mejor conocidas de los dos tipos.

• Ensamblado de actina in vitro. • a) Micrografía electrónica de un

filamento corto de actina marcado con miosina 51

• y luego utilizado para nuclear la polimerización de actina. La adición de subunidades de actina ocurre con mayor rapidez en el extremo

• barbudo (más) que en el puntiagudo (menos) del filamento existente.

• b) Diagrama de la adición preferencial de subunidades de actina en el extremo más de un microfilamento y su pérdida preferencial del extremo menos en un ensayo in vitro. Como resultado, las subunidades giran como rueda de molino a través del filamento in vitro.

• (a: Cortesía de M.S. Runge y Tilomas D. Pallará.)

• Todos los motores• conocidos que operan

junto con filamentos de actina son miembros de la superfamilia miosina.