Unidad 3. Dominio Eukarya
35
Biología Celular Unidad 3. Dominio Eukarya Ingeniería en: Biotecnología Programa de la asignatura: Biología Celular Clave: 200920415 ESAD
Transcript of Unidad 3. Dominio Eukarya
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Ingeniería en:
Biotecnología
Programa de la asignatura:
Biología Celular
Clave:
200920415
ESAD
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Unidad 3. Dominio Eukarya
Presentación de la unidad
Como resultado de un largo y complejo proceso, la selección natural tomó a una pequeña
y sencilla célula procarionte, una bacteria tal vez, y la condujo por el sendero de la
evolución ganando experiencia a cada paso, aprendió nuevas rutas metabólicas, de
repente ya era capaz de vivir en ambientes nuevos, diferentes a su lecho original, su
cuerpo se modificó, desarrolló nuevas estructuras (conocidas ahora como organelos) o
formó alianzas estratégicas con otras bacterias que le permitieron dominar nuevos
procesos, se hizo más grande y más fuerte, antes contaba con unos cuantos genes en su
genoma, ahora su acervo genético se conformaba por una enorme biblioteca de genes
con la información para crear proteínas poderosas que le permitieron diferenciarse,
especializarse y agregarse con otras células parecidas a ella, con esto descubrió que la
unión hace la fuerza.
Esta nueva célula grande y poderosa se convirtió en la consentida de la evolución, que
como a su hija pródiga la tomó como modelo, como materia prima, como los ladrillos de
una construcción con los cuales a partir de un proceso evolutivo de especiación se
construyeron diversas formas de vida, conocidas como especies, esta célula descubrió
que su fortaleza residía en el trabajo en equipo, en la división de las tareas, en la
coordinación, sin darse cuenta había dejado atrás su primitiva condición procarionte
dando paso a una nueva era, la era de la célula eucarionte, que con su estructura y
metabolismo mejorados fue capaz de diversificarse abriendo los horizontes de la vida y de
la especiación permitiendo la aparición de miles de organismos nuevos organismos
pluricelulares (algunos unicelulares también) que conquistaron nuevos ambientes
continuando su camino por la evolución conformando el dominio Eukarya, conformado por
los reinos: Protista, Fungi, Plantae y Animalia.
En esta unidad podrás conocer la anatomía y funcionamiento de una célula eucarionte,
así como los procesos evolutivos que condujeron a su desarrollo.
Propósitos
Que conozcas y comprendas las principales características a nivel metabólico, estructural
y evolutivo de una célula eucarionte y seas capaz de establecer diferencias entre ésta y
una célula procarionte.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
3.1. Características estructurales
La forma de una estructura anatómica, está relacionada cercanamente con la función,
está relación estructura-función es vital para que una célula pueda llevar a cabo sus
procesos metabólicos de la manera más eficiente y coordinada, en la primera unidad
abordamos los conceptos básicos sobre la anatomía de la célula eucarionte, conocimos
las principales características de los organelos así como su función, ahora tendremos la
oportunidad de integrar la información analizando la relación de estructura-función para
comprender mejor algunos procesos metabólicos de la célula eucarionte.
3.1.1. Estructura celular
Imagina que le encargan a un ingeniero civil la construcción de una mega torre con
muchos pisos, cada uno destinado a albergar ocupantes diferentes como centros
comerciales, restaurantes, oficinas diversas, salas de cine, jardines, en fin. Para que este
mega edificio sea funcional debe ser pensado a conciencia desde el principio, planear la
ubicación de los puntos de acceso, escaleras, elevadores, servicios, salidas de
emergencia, sistemas de iluminación como ventanas e iluminación eléctrica y las vías de
comunicación como el teléfono, radio, internet, TV, correos, pero sobre todo se debe
pensar en la forma de construir los cimientos, muros de carga, pilares, en fin. El éxito y
durabilidad del edificio depende de su esqueleto, de su estructura.
Igual pasa con la célula eucarionte, para que esta sepa que hacer y donde está (con
relación a las otras células que la rodean) necesita tener estos dos sistemas a punto:
cimientos y estructura firmes y resistentes que le permitan interactuar con su medio y sus
vecinas así como un sistema de comunicación rápido y eficaz que le permita responder a
sus necesidades, iniciaremos con el estudio de los pilares, trabes, muros y lozas de esta
construcción llamada célula eucarionte.
Para poder construir las columnas es necesario contar con varillas, el constructor debe
emplear varillas diferentes de acuerdo a lo que va a construir, unas varillas gruesas y
resistentes para el alma de las columnas, otras varillas más delgadas para los castillos y
trabes y otras para colar las lozas. En la construcción de la célula también se emplean
tres tipos de varillas: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios, estas tres
estructuras conforman en citoesqueleto de la célula.
El primer paso en la construcción de un edificio es la cimentación, los cimientos le
proporcionan a todo el edificio una superficie de contacto estable y dinámica con el suelo,
visto desde otro ángulo, los cimientos son el punto de comunicación entre el suelo y el
edificio, los cimientos le permiten a un edificio amortiguar los movimientos terrestres y
responder a ellos de una manera uniforme y controlada sin colapsarse. Buenos cimientos
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
son sinónimo de buen edificio, la célula, como toda construcción, también tiene cimientos
que la mantienen unida a su suelo, conocido como matriz extracelular y además le
permite mantener comunicación con las células que la rodean. Para estudiar la estructura
celular lo lógico sería iniciar pos sus cimientos, sin embargo, para comprender mejor la
relación estructura función estudiaremos primero la estructura, y después sus cimientos.
Imagen de la cimentación de una
construcción, se pueden apreciar los
diferentes tipos de varillas destinadas a
formar parte de los cimientos y de los
castillo que darán sostén, estabilidad y
dinamismo a la construcción.
http://imageshack.us/photo/my-
images/261/s6301433gx6.jpg/sr=1
Es fácil identificar el esqueleto de un edificio, las columnas, trabes, pisos, techos y muros
de carga resultan evidentes a simple vista, y sabemos que todas estas estructuras están
compuestas principalmente por varillas de acero fuerte y resistente, pero también flexible.
Del mismo modo, la forma y estructura de una célula está dada por el citoesqueleto, el
cual consiste en una serie de varillas moleculares responsables del sostén, la forma y
funcionamiento de la célula. A continuación se te presenta un esquema que ejemplifica los
componentes del citoesqueleto, así como de la función que cumplen dentro de la célula.
Esquema de la disposición del
citoesqueleto en una célula eucarionte,
Se pueden apreciar los componentes
del citoesqueleto y su interacción entre
ellos, así como con el núcleo, retículo
endoplásmico, y otros organelos.
Tomado de: www.nature.com/reviews/molcellbio.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Componentes del citoesqueleto de una célula eucarionte Estructura Nombre Función
Proteínas de la
membrana
nuclear externa
Proteínas de membrana ubicadas en la parte externa del
núcleo, interactúan con las proteínas de la membrana
nuclear interna y sirve como punto de anclaje entre el
núcleo y los microtúbulos, microfilamentos y filamentos
intermedios.
Proteínas de la
membrana
nuclear interna
Proteínas de membrana ubicadas en la parte interna de la
membrana nuclear, su función es interactuar con las
proteínas de la membrana nuclear externa para llevar al
interior del núcleo los mensajes provenientes del exterior
que son transportados por el citoesqueleto
Proteínas de
andamiaje tipo
Plaquina
Su función es interconectar diferentes elementos del
citoesqueleto, como si fuera un punto de soldadura
molecular.
Nesprina Proteína de andamiaje que interconecta a las proteínas de
la membrana nuclear con elementos del citoesqueleto,
como filamentos intermedios entre otros
Placas de anclaje
de filamentos
intermedios
Estructuras proteicas que sirven como punto de anclaje
para los filamentos intermedios, proporcionan puntos de
apoyo al citoesqueleto
Placas de anclaje
de actina
Estructuras proteicas que sirven como punto de anclaje
para los filamentos de actina, proporcionan puntos de
apoyo al citoesqueleto
Ribosoma Estructura celular encargada de la síntesis de proteínas, se
encuentra por lo general asociada a la membrana del
retículo endoplásmico rugoso
Microfilamento Varilla molecular componente del citoesqueleto, forma
parte de la estructura de sostén y transporte global de la
célula, está compuesto por una proteína estructural
conocida como actina.
Filamento
intermedio
Varilla molécula de diámetro superior al microfilamento, al
ser más gruesa proporciona soporte y resistencia contra la
tensión a la que se somete a la membrana celular, está
compuesto por actina
Microtúbulo Es la varilla molecular más gruesa y resistente del
citoesqueleto, Su principal función es la de mantener la
forma de la célula
Integrinas Proteínas que fungen como parte de la cimentación celular,
sirven como base para las placas de anclaje de filamentos
intermedios y microtúbulos y a su vez mantienen adherida
a la célula con su base como un cimiento molecular.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Láminas Proteínas en forma de lámina ubicadas en la cara interna
de la membrana nuclear, su función es dar estabilidad y
forma a la membrana nuclear
Uniones
adherentes
Proteínas de membrana cuya función es mantener unidas
lateralmente a dos células, sirven como punto de anclaje
para los Microfilamentos de actina. Como si fuera una
especie de grapa molecular que mantiene unidas a dos
células
Desmosomas Otro tipo de grapa molecular, su función es mantener
unidas a dos células y servir como punto de anclaje para
los filamentos intermedios de actina
Hemidesmosomas Al igual que los desmosomas, sirven como punto de anclaje
para los filamentos intermedios, además mantienen a la
célula adherida a su base, fungiendo como los cimientos de
un edificio
Adhesiones
focales
Es otro tipo de cimiento celular similar al hemidesmosoma,
manteniendo a la célula adherida a su base, también sirve
como punto de anclaje para los microfilamentos.
3.1.2. Estructura del genoma
Una biblioteca es un espacio destinado al almacén de libros (principalmente) para que
estos sean consultados en el momento que se requieran, para que su consulta sea fácil y
sobre todo ágil, los libros deben ser ordenados de acuerdo a ciertos criterios, puede ser
por su título, por el tema que tocan, por el autor que los escribió, entre otros, así, si
queremos consultar un libro en particular, y si conocemos el criterio por el cual están
organizados los libros, fácilmente podemos identificar la ubicación del libro y acceder a él.
El genoma es una biblioteca de genes, como ya sabes un gen contiene las instrucciones
para sintetizar una proteína. La célula cuenta con un criterio de organización de sus genes
basados en etiquetas ubicadas al inicio de cada gen, así, si la célula requiere un gen en
particular, simplemente busca la etiqueta correcta y puede acceder al gen que necesita.
Por ejemplo, imagina que te acabas de comer un caramelo, los caramelos están hechos
de azúcar. Tu sistema digestivo transportará la glucosa hacia la sangre para que esta, a
su vez, la transporte hacia cada célula de tu cuerpo para ser transformada en energía,
para que este azúcar pueda entrar a la célula necesita de una proteína que le ayude a
ingresar, la insulina, entonces, cuando el sistema digestivo está digiriendo el azúcar se
manda una señal, un mensaje a las células que les indica que deben producir insulina
para poder ingresar el azúcar, una vez recibido este mensaje, la célula busca en el
genoma el gen de la insulina y la fabrica.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Los genes están ubicados en el DNA, son secuencias que contienen las instrucciones
para hacer una proteína. Luego entonces, el genoma es la totalidad de los genes que
tiene una especie y está incluido en el DNA. Los seres humanos por ejemplo, tenemos
entre 25000 y 30000 genes que componen nuestro genoma, y están almacenados en el
DNA que compone a nuestros cromosomas, nuestra especie contiene 23 pares de
cromosomas, un par heredado de nuestro padre y el otro de nuestra madre, por lo tanto
tenemos 2 copias de cada gen, uno de papá y otro de mamá. Uno de esos 23 pares de
cromosomas se conoce como par sexual, en las mujeres está compuesto por dos
cromosomas X igualmente heredados de cada uno de nuestros padres, mientras que en
los hombres el par sexual se compone de un cromosoma X heredado de la madre y un
cromosoma Y heredado del padre.
Si pudiéramos extender un cromosoma como si extendiéramos una hebra de hilo, nos
daríamos cuenta de que mide alrededor de un metro, entonces tenemos 46 hebras de
DNA que miden aproximadamente de un metro cada una y todas deben caber dentro del
núcleo que es una organelo extremadamente pequeño. Es como si quisieras introducir 46
carretes de hilo dentro de una cápsula de medicamento, para nosotros puede representar
una tarea imposible, sin embargo, la célula eucarionte cuenta con una increíble sistema
de empaquetamiento de DNA que permite que todo el genoma quepa dentro del núcleo.
La clave está en el súper enrollamiento y consta de 6 estados.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Esquema de los estados de súper enrollamiento del DNA en células eucariontes
1) El primer estado es la doble cadena de DNA de
doble hélice, cuyo diámetro es de 2nm.
2) El DNA comienza a empaquetarse asociándose
a unas proteínas llamadas histonas, las
histonas son parecidas a un yoyo, o un carrete
sobre el cual se enrollan dos vueltas de DNA, a
la asociación de DNA mas histonas se le
conoce como cromatina, la cromatina (DNA +
histonas) parece un rosario donde cada cuanta
del rosario es una histona y mide 11 nm.
3) El súper enrollamiento continúa torciendo a la
cromatina para forzar su empaquetamiento,
formando una estructura conocida como
solenoide, a cada vuelta corresponden 3
histonas haciendo una estructura más
compacta y gruesa de 30 nm.
4) La cromatina en forma de solenoide se arregla
formando bucles o lazos. Esta estructura tiene
un diámetro de 300 nm.
5) Los bucles continúan súper enrollándose para
formar una hebra de 700 nm, más gruesa y
compacta
6) Finalmente, esta estructura de 700 nm sufre
una condensación final para formar el
cromosoma que mide 1400 nm, que es la
estructura de máxima condensación del DNA.
Solo de esta forma es posible introducir 46
carretes de hilo dentro de una cápsula de
medicina.
Imagen extraída y modificada de Alberts, 2002.
Es importante mencionar que no todos los organismos eucariontes tenemos la misma
cantidad de DNA, por ejemplo, el perro tiene 78 cromosomas, el caballo 64, el maíz tiene
20, por mencionar algunos, sin embargo, a pesar de estas diferencias en la cantidad de
cromosomas, todas las especies eucariontes empaquetan sus cromosomas de esta
forma, es un proceso altamente conservado por la evolución gracias a su alta eficacia.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
3.1.3. Estructura extracelular
En este apartado, al hablar de estructura extracelular nos referiremos a las interacciones
que tiene la célula con su exterior, en concreto, estudiaremos a la matriz extracelular, que
corresponde al suelo de las células, la estructura donde se construyen los cimientos de
nuestro edificio.
La matriz extracelular es todo aquello que rodea a la célula, su ambiente externo, que
comprende el espacio entre las células y las sustancias que las rodean, en buena medida
la matriz extracelular contribuye a darle ciertas características anatómicas y fisiológicas a
un tejido en particular, por ejemplo el cartílago, la piel, el hueso, la sangre tienen matriz
extracelular, están compuestas por los mismos elementos, la diferencia es la proporción.
La matriz está conformada por un conjunto de proteínas que forman fibras (fibrilares)
entrelazadas, esta asociación de proteínas, minerales y en conjunto con los
glucosaminoglucanos (GAGs) que retienen agua, y minerales principalmente forman un
gel. Que determina las propiedades de cada tejido.
Los GAGs están formados por largas cadenas de polisacáridos (un polisacárido es una
cadena de azucares) que por los elementos químicos que los forman tienen carga
negativa, esta carga les permite unirse de manera covalente a proteínas, formado
macromoléculas llamadas proteoglucanos, el GAG que se encuentra presente en mayor
cantidad en la matriz extracelular es el ácido hialurónico. Los proteoglucanos, gracias a su
capacidad de hidratarse y formar geles, son capaces de expandirse ocupando un volumen
considerable dentro de la matriz. Otra característica de los proteoglucanos es que también
pueden agregarse para formar moléculas aún más grandes, a estas moléculas se les
conoce como agrecanos. Estos agrecanos pueden interactuar con moléculas como el
ácido hialurónico para formar agregados altamente hidrofílicos.
Representación del ácido hialurónico, uno
de los principales GAGs que componen a
la matriz extracelular, se puede apreciar el
tipo de azúcares que componen a este
polisacárido. Alberts 2002.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Imagen de un agregado de agrecanos, en
esta estructura parecida a un escobillón, las
cerdas corresponden a moléculas de
agrecano, al ampliar la imagen (b) puede
observarse que los agrecanos está unidos a
una proteína central formando una molécula
también parecida a un escobillón donde las
cerdas están formadas ya sea por
condroitín sulfato o queratán sulfato
(GAGs), estos escobillones se agregan a
una cadena de ácido hialurónico y se
mantienen anclados por medio de proteínas
de unión. Formando un escobillón más
grande que es un agregado de agrecanos.
Alberts 2002.
Para su estudio, las proteínas fibrilares pueden dividirse en dos grupos, aquellas con
función estructural como el colágeno y la elastina y las adhesivas como la fibronectina y la
laminina.
Colágeno: Son proteínas fibrilares alargadas semejantes a una trenza, están formadas
por tres hebras llamadas cadenas alfa que se polimerizan entre sí formando largas
cadenas y estas a su vez se entrelazan formado un red extremadamente ordenada.
Diagrama de la síntesis de
colágeno. Alberts 2002
Elastina: Son proteínas que tienden a formar extensas redes fibrilares y laminares, estas
fibras están unidas entre si por puentes cruzados, su principal característica es la de
estirarse, de manera semejante a como lo hace una liga, esta molécula es la responsable
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
de proporcionarle su elasticidad al tejido, a mayor concentración, mayor elasticidad, y por
lo tanto mayor resistencia a la tensión y a la torsión.
Representación de un agregado de fibras de
elastina, las fibrillas de elastina se unen entre si por
medio de enlaces cruzados para formar una fibra
elástica que puede estirarse de manera semejante
a una liga sin perder sus propiedades. Alberts 2002.
La fibronectina y la laminina tienen función similar, ambas son glicoproteínas (proteínas
que tienen unidas azúcares) y tienen propiedades adhesivas ya que en su estructura tiene
diferentes sitios de unión que les permiten interactuar con otras fibras como la colágena y
además contribuir a la adhesión de las células.
Esquema de un dímero de fibronectina, esta
proteína tiene varios dominio de unión a
diferentes elementos de la matriz extracelular
La laminina es un trímero, se pueden
apreciar diferentes sitios de unión
globulares que pueden anclarse con
diversos elementos de la matriz
extracelular.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
En esta imagen, se pude apreciar el tipo de
interacciones que realizan los diferentes
componentes de la matriz extracelular, el
perlecano, un GAG contribuye con la
estabilidad de la matriz, al igual que la
entactina.
Imágenes obtenías de Alberts2002
3.1.4. Pluricelularidad
El término pluricelularidad quiere decir que un cuerpo está formado por varias células, no
solo de muchas células, si no de diferentes tipos de células. La existencia de diferentes
tipos celulares indujo a las células a agregarse con células iguales a ellas, esto ocasionó
que estos agregados celulares experimentara una especialización en sus funciones,
afinando algún proceso en particular y desechando otros, esto facilitó el desarrollo de
órganos especializados, sistemas y organismos tan complejos como los que nos rodean.
Para que la pluricelularidad tenga éxito la célula debe asegurarse de que se encuentra
rodeada por células iguales a ella en forma y función, esto le permite modificar su
metabolismo y coordinarlo con el metabolismo de sus vecinas para que todas hagan lo
mismo, por ejemplo dos células de hígado se mantendrán siendo células hepáticas
gracias a la comunicación entre las células vecinas y a que están ancladas a una
superficie que les permite mantenerse juntas y responder al unísono ante un estímulo o
una necesidad.
Actividad 1. La unión hace la fuerza.
En esta actividad podrás reforzar tus conocimientos sobre la importancia de la
pluricelularidad compartiendo y discutiendo tus ideas sobre este tema en un foro
titulado “La unión hace la fuerza” donde se discutirá el tema de la pluricelularidad y sus
beneficios en el desarrollo y diversificación de la vida, sigue en todo momento las
instrucciones que te brinde tu Facilitador(a).
Para participar en el foro:
1. Dirígete al aula.
2. Ingresa al foro con el nombre de esta actividad y realiza lo que en él se te
indica.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
*Es recomendable que previo a tu ingreso al foro consultes la Rúbrica de
participación en foros que se encuentra en la pestaña Material de apoyo.
Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia
de contenidos, ya que el facilitador(a) puede detectar esta situación sin dificultad. Ten
presente que tu formación exige que desde esta etapa todo producto o tarea que
reportes sea de tu iniciativa y creatividad, con la intensión de que en lo sucesivo esta
actitud se proyecte directamente en tu práctica profesional.
3.2. Metabolismo eucarionte
El equipo que lleva un soldado de fuerzas especiales (élite) puede componerse de
dispositivos GPS, microsistemas de radiocomunicación, un uniforme que garantice el
perfecto camuflaje, lentes de visión nocturna y calorífica, un rifle de asalto de última
generación, un cuchillo multifunciones, además el soldado debe conocer muchas tácticas
de supervivencia y ataque y desde luego, tener mucho, pero mucho entrenamiento. Este
equipo le permitirá hacer frente a cualquier eventualidad en una guerra, como cambios
climáticos, un ataque sorpresivo, terreno hostil, entre muchas otras, si algo le falta, su vida
puede correr peligro.
El metabolismo de un ser vivo, es el equivalente al equipo de un soldado, ya que los
eucariontes eso somos, soldados que tratamos de sobrevivir en una guerra llamada
selección natural donde competimos con otras especies, el que tenga mejores armas,
mejores técnicas, mejor entrenamiento, mejor metabolismo, es el que sobrevivirá.
En este tema, podrás tener un interesante acercamiento al metabolismo eucarionte,
podrás conocer sus fases, como se regula, y podrás analizar un caso concreto que te
permitirá tener una panorámica más amplia sobre la importancia del metabolismo en la
continuidad de la vida.
3.2.1. Características funcionales
El metabolismo es la suma de procesos que lleva a cabo una célula para mantenerse
con vida, esto incluye el mantenimiento de la homeostasis, la asimilación de nutrientes
provenientes de su alimento, el desecho de algunos productos, el mantenimiento y
reparación de su estructura, solo por mencionar algunos.
Recordarás por lo visto en la unidad 1 que el metabolismo está dividido en dos grandes
vertientes: El Anabolismo que engloba a todos los procesos que implican la
construcción o síntesis de moléculas complejas o más grandes a partir de otras
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
moléculas más simples o más pequeñas. La síntesis de proteínas, la duplicación del
DNA previa a una división celular, el crecimiento de un ser vivo, los procesos de
cicatrización y reparación de estructuras y tejidos, son ejemplos de procesos
anabólicos.
La otra gran vertiente abarca a todos aquellos procesos que implican la degradación,
digestión, catálisis o ruptura de moléculas grandes o complejas para obtener moléculas
más simples o más pequeñas, a estos procesos se les conoce como Catabolismo, la
digestión de alimentos, la oxidación de azúcares y grasas de la dieta para obtener
energía, procesos de remodelación celular son claros ejemplos de catabolismo. Ambos
procesos solo se separan para su estudio, la realidad es que se dan a la par y de
manera siempre constante en todos los procesos metabólicos de un ser vivo.
3.2.2. Evolución y metabolismo
En líneas anteriores mencionamos que el proceso de empaquetamiento del DNA es un
proceso altamente conservado entre todos los organismos pertenecientes al dominio
Eukarya, desde un protozoario como Entamoeba, pasando por los mamíferos hasta las
impresionantes secoyas de los bosques de coníferas de América del norte con una altura
cercana a los cien metros, todos llevan a cabo el mismo proceso de compactamiento del
DNA, de esta misma forma, todos los organismos pertenecientes al dominio Eukarya
compartimos las rutas metabólicas básicas, por ejemplo las reacciones de oxidación de
azucares y grasas para obtener energía son las mismas entre un pez, un león, un ser
humano, un ratón, un cocodrilo, una chinche, un hongo y una planta, incluso estas
reacciones se comparten con integrantes de otros fila, por ejemplo, con bacterias,
¿porqué, como? La respuesta es simple, evolución.
Evolución….¿Evolución?
http://domingoantonioperez.com/2011/07/la-
evolucion-del-marketing-multinivel-primera-
parte/
Recordemos que una de las herramientas de las que se vale la evolución para dirigir el
destino de una especie es la selección natural, que para fines prácticos podemos definir
como un proceso por el cual, ante un cambio en el ambiente (un terremoto, cambio de
temperatura, humedad, altitud, adición de sustancia químicas y moléculas al sistema,
etc.). Se seleccionan aquellas características que en ese momento le permiten a un
organismo hacerle frente a ese cambio súbito en su entorno y sobrevivir.
Si sobrevive, es casi seguro que esas características se hereden a sus hijos, nietos y
eventualmente pasen a formar parte de las características propias de una especie. Este
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
proceso es meramente al azar, ya que no se sabe que cambio va a ocurrir ni cuándo va a
ocurrir, y por lo tanto no se sabe que características o genes van a resultar útiles en un
momento dado, esto no se sabe hasta que el cambio ocurre y los afortunados que por
casualidad tenían alguna característica que les confiere cierta ventaja sobrevivirán,
mientras que los desafortunados que no cuenten con esta característica inevitablemente
morirán, al morirse, se eliminarán de la especie esas características que no funcionaron
abriéndole paso a las características que permitieron sobrevivir. Estas características no
son otra cosa más que los genes.
Los genes aparecieron primero en las bacterias, que son microrganismos muy antiguos.
En un principio cuando la vida apenas iniciaba, existían algunos tipos de bacterias,
algunas podían arreglárselas bien en presencia de oxigeno, otras podían sobrevivir en
ambientes sin oxigeno, otras podían manejar ciertas concentraciones de elementos como
nitrógeno, azufre, fósforo, y hasta sobrevivir en altas temperaturas. De haberse
mantenido así, aisladas de otras especies, de otras variedades, la vida no sería como la
conocemos.
Tal vez por azar, por accidente o quizás por instinto de sobrevivencia, la razón pasa a
segundo término, los procariontes primitivos cayeron en cuenta de que al sumar
esfuerzos era más sencillo y más probable sobrevivir, por lo que formaron equipos de
trabajo, equipos metabólicos que les permitieron multiplicar sus habilidades para
sobrevivir, por ejemplo, un procarionte que es capaz de oxidar azúcares se asocia con
otro procarionte que puede transformar la luz solar en energía y dan origen a un
organismo que puede hacer ambas cosas por lo que la obtención de energía resultará
más fácil. A estas asociaciones se les conoce como simbiosis, que significa trabajo en
equipo, ayuda, suma de esfuerzos para obtener un bien común. En este sentido existe
una teoría que proporciona una explicación para la evolución de procariontes en
eucariontes y se conoce como la teoría de la endosimbiosis, endo -significa hacia
adentro, introducir- y simbiosis -significa convivir-.
Básicamente propone que en tiempos remotos existía una bacteria que depredaba otras
bacterias para sobrevivir, entre estas bacterias que consumía se encontraba una bacteria
muy parecida a la mitocondria, una mitocondria primitiva con capacidad de producir
energía. De manera fortuita ambas especies comenzaron a colaborar, la bacteria
depredadora en lugar de degradar a la mitocondria primitiva la conservó dentro de si y
con esto adquirió la capacidad de sintetizar energía, al conservar a la mitocondria,
también conservó sus propiedades metabólicas y sus genes, a cambio de producir
energía la mitocondria recibía un ambiente rico en nutrientes, estable y libre de
depredadores en el interior de la bacteria que la había engullido, ahora las dos formaban
un nuevo organismo más adaptado, este proceso de adquisición y conservación de
procesos eventualmente condujo a la aparición de la célula eucarionte. Esta puede ser
una explicación que justifique por qué algunos procesos metabólicos básicos se
comparten entre organismos de diferentes dominios.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Esquema que represente el posible
mecanismo de la endosimbiosis
propuesto por la bióloga Lynn
Margullis en la década de los 70´s
http://www.fundacionypf.org.ar/publicaci
ones/Tierra/contents/actividades/Endosim
biosis.htm
3.2.3. Principales enzimas
Las enzimas son proteínas con actividad metabólica, son las responsables de la
regulación de todos los procesos bioquímicos que experimenta un ser vivo, estas
reacciones metabólicas se llevan a cabo de una manera perfectamente coordinada en
tiempo y especia para asegurar la continuidad de la vida, de tal suerte que no sobra ni
falta ninguna. Tomando como ejemplo al ser humano, nuestra especie cuenta con
alrededor de 30000 genes, de los cuales al menos la mitad, 15000, son genes que
codifican para enzimas, esto quiere decir que en nuestro cuerpo, nuestras células llevan
a cabo al menos 15000 reacciones metabólicas que nos mantienen vivos, es difícil
contar con criterios para asignarle un rango de importancia a una enzima en particular,
pero podemos darnos cuenta de lo que pasa cuando una enzima falta y el metabolismo
se altera en consecuencia. Un ejemplo de ello es la fenilcetonuria, que es una condición
genética donde la enzima fenilalanina deshidroxilasa, responsable de la transformación
del aminoácido fenilalanina en tirosina no está presente en el genoma, como
consecuencia de esta condición ocasiona que la fenilalanina se acumule en la sangre,
dañando principalmente al cerebro, los pacientes que la padecen por lo general no
mueren, sin embargo a causa de las altas concentraciones de este aminoácido
experimentan retraso mental serio, trastornos sanguíneos, alteraciones en la
pigmentación de piel y cabello. No está comprometida la vida, sin embargo las
consecuencias a causa del retraso mental irreversible son importantes.
En el siguiente cuadro se enlistan algunas enzimas con importancia en el campo de la
biotecnología.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Nombre Función
Polimerasa
Enzima que se encarga de la síntesis de ácidos nucleicos, la enzima que sintetiza
ADN es la ADN polimerasa y la que sintetiza ARN es la ARN polimerasa y está
presente en todos los organismos que tienen ácidos nucleicos
ATPasa Enzima encargada de sintetizar ATP que es la principal fuente de energía de todos
los organismos vivos
Cinasa
Se le llama cinasa a la proteína que adiciona grupos fosfatos en otras proteínas,
por lo general la adición de grupos fosfato es un proceso vital para activar a una
proteína y hacerla funcional, está presente en todos los organismos
Fosfatasa
Enzima que elimina grupos fosfato de una proteína, es la actividad contraria de la
cinasa y su principal función es inactivar proteínas o enzimas para regular su
acción conforme se necesite, está presente en todos los organismos
Transferasa Enzima que transfiere grupos funcionales entre proteínas, esta actividad es
necesaria en diferentes procesos metabólicos
Proteasa
Enzima que degrada proteínas cuando ya han cumplido su función o están
dañadas o defectuosas rompiéndolas en aminoácidos que se reciclan en
diferentes procesos bioquímicos
ADNsa Rnasa Enzimas que degradan ADN y ARN cuando este necesita ser reparado, o ya ha
cumplido con su función.
3.2.4. Definición de ruta metabólica
Una ruta es un camino, una sucesión de eventos, una secuencia de pasos a seguir para
llegar de un punto a otro, una ruta metabólica es la sucesión de procesos o reacciones
bioquímicas que van a permitir la transformación de un sustrato “a” en un producto o
productos “b,c,d,n”
En una ruta metabólica, las enzimas involucradas, los sustratos y los productos son
siempre los mismos y se llevan a cabo siempre bajo las mismas condiciones. Eso
permite conservar la eficiencia del metabolismo y la conservación de la vida. Dentro de
las rutas metabólicas clásicas, que son compartidas por todos los eucariontes podemos
mencionar a la glucólisis, al ciclo de Krebs y a la fosforilación oxidativa, que en conjunto
permiten transformar carbohidratos en energía. Así como un automóvil necesita
combustible para funcionar la célula también, el combustible de las células tanto
procariontes como eucariontes es una molécula conocida como ATP o adenosin
trifosfato, esta molécula está compuesta por un nucleótido que ya conoces, la adenina,
un componente del ADN unido a tres moléculas de fosfato, al romperse estos enlaces de
fosfato se libera mucha energía que le permite a la célula funcionar, igual que el motor de
un auto cuando quema la gasolina.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Estructura química del ATP, se puede
apreciar la adenina unida a una
molécula de ribosa (un azúcar de cinco
carbonos) y a tres moléculas de fosfato,
se señalan los enlaces que liberan alta
energía para la célula.
http://temasselectosdebiofisicadamaris.blog
spot.com/2011/06/adenosin-trifosfato-
atp.html
Glucólisis: Lisis significa, romper, deshacer, quebrar, glucólisis significa rompimiento de la
glucosa, la glucosa es una molécula compuesta por 6 átomos de carbono enlazados entre
si de manera covalente, la finalidad de la glucólisis como ruta metabólica es romper y
transformar a la glucosa de seis carbonos en dós moléculas de tres carbonos, el piruvato
que sirve como materia prima para la segunda fase del proceso de síntesis de energía a
partir de le la glucosa. Este proceso se lleva a cabo dentro de la mitocondria, que es el
organelo encargado de la síntesis de energía.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Diagrama de la glucólisis
El primer paso es la adición de un grupo
fosfato a la molécula de glucosa en el carbono
6 llamándose glucosa 6 fosfato, esta reacción
está a cargo de la enzima exocinasa (1) las
cinasas adicionan grupos fosfato.
La segunda reacción implica la conversión de
la glucosa en otro carbohidrato, la fructosa
esto implica un re arreglo en la estructura de la
glucosa y está a cargo de la enzima
fosfohexosa isomerasa (2) las isomerasas
reacomodan los átomos dentro de una
molécula para crear nuevas.
El tercer paso implica la adición de un nuevo
grupo fosfato a la fructosa, estos grupos
fosfatos son donados por el ATP, esta
reacción está a cargo de la enzima fosfofructo
cinasa (3)
El cuarto paso es la ruptura de la fructosa de 6
carbonos en dos moléculas de 3 carbonos, el
fosfogliceraldehido y la dihidroxiacetona a
cargo de la enzima aldolasa (4), las aldolasas
rompen enlaces carbono-carbono.
La dihidroxiacetona necesita convertirse en
fosfogliceraldehido para poder continuar la
ruta, este paso está coordinado por la enzima
triosa fosfato isomerasa (5)
El fosfogliceraldehido se transforma en 1-3 difosfoglicerato, esta reacción la lleva a cabo
la deshidrogenasa (6) las deshidrogenasas eliminan átomos de hidrógeno de una
molécula.
El grupo fosfato contenido en el difosfoglicerato sirve como sustrato par sintetizar la
primera molécula de ATP, una enzima cinasa (7) toma este grupo fosfato y lo transfiere al
ATP.
El siguiente paso implica el cambio de posición del grupo fosfato restante en el
fosfoglicerato, este fosfato ubicado en el carbono 3 pasará al carbono 2, proceso
realizado por la enzima mutasa (8)
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
El 2 fosfoglicerato es transformado en fosfoenolpiruvato, a cargo de la enzima enolasa (9)
las enolasa deshidratan moléculas.
El paso final implica la conversión de fosfoenol piruvato en piruvato una molécula de 3
carbonos a cargo de una cinasa, en este paso se sintetiza una nueva molécula de ATP
(10).
En total por cada molécula de azúcar se obtienen como podrás ver 4 moléculas de ATP y
si restamos las dos moléculas de ATP que se invirtieron en las primeras reacciones de la
glucólisis la ganancia neta es de 2 ATP. Además de dos moléculas de NADH (nicotin-
adenin dinucleótido) estas moléculas tienen la capacidad de almacenar y transportar
protones que se van a a emplear en otro proceso conocido como fosforilación oxidativa.
Como puedes ver, el metabolismo de la glucosa es un proceso complejo, la intención en
este curso es que conozcas que ejemplos reales de rutas metabólicas, y que las
identifiques como una secuencia de reacciones químicas precisas llevadas a cabo por
enzimas.
El siguiente paso en la ruta de conversión de la glucosa en energía se conoce como ciclo
de Krebs, un ciclo, al igual que una ruta es una serie de reacciones químicas, con la
salvedad de que el ciclo se repite constantemente. En el ciclo de Krebs se emplea al
piruvato como precursor de una molécula conocida como acetil coenzima A. A
continuación te presente el ciclo de Krebs.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Como puedes ver, el ciclo inicia y termina con el citrato, una molécula de 6 carbonos que
nosotros conocemos como ácido cítrico o vitamina “C”. Como puedes darte cuenta, el
citrato sufre 8 transformaciones antes de regenerarse e iniciar el ciclo, lo importante de
este proceso es que tú puedas conocer con fines didácticos un poco sobre las estructuras
químicas de las moléculas involucradas y que corrobores que cada proceso de
transformación está gobernado por una enzima que siempre es la misma y siempre se
obtiene el mismo resultado.
Entre los productos obtenidos de esta ruta metabólica se encuentran el NADH y el FADH,
acarreadores de protones y materia prima para el siguiente paso.
Obtenida de: http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=TCA
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa, la síntesis de ATP
Nos encontramos en el último tercio del proceso de transformar el azúcar en energía, en
la glucólisis convertimos el azúcar en una molécula que se maneja más fácil
metabólicamente, el piruvato de 3 carbonos sirve como elemento para construir una
molécula de 6 carbonos conocida como citrato que sufre 8 transformaciones con la
finalidad de obtener moléculas acarreadores de protones que serán transportados a la
mitocondria, donde liberarán los protones que acarrean dentro de la mitocondria para
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
formar una corriente de protones que servirá como motor para sintetizar el ATP en un
proceso conocido como cadena respiratoria llevado a cabo en la mitocondria.
Recordarás que la mitocondria es un organelo que tiene doble membrana, esta
característica le permite contar con dos compartimentos en su interior, el espacio
intermembranal formado por el espacio entre las membranas y la matriz mitocondrial, que
es el espacio delimitado por la membrana interna que está plegada en forma de crestas.
Estos dos espacios son vitales en la síntesis de ATP ya que permite que se formen
diferencias de concentración de protones entre ambos espacios, esta diferencia de
concentración, es decir que de un lado haya más que del otro genera una presión (como
la presión osmótica) esta presión genera energía y esta energía sirve para sintetizar el
ATP. Como te puedes imaginar todo está perfectamente calculado para no desperdiciar
nada.
Diagrama de la cadena respiratoria y la Síntesis de ATP
En este esquema estás viendo una porción de la membrana interna mitocondrial, una cara
de esta membrana está viendo hacia el espacio intermembranal y la otra hacia la matriz.
Puedes ver también que dentro de la membrana están alojadas una serie de proteínas
que sirven para llevar los protones (H) desde la matriz hacia el espacio intermembranal
formando un gradiente. Estas proteínas se llaman citocromos y forman sistemas
conocidos como 1,2 y 3. El FADH deposita los protones que acarrea desde el sistema 1,
mientras que FADH lo hace desde el sistema dos. Entre el sistema y el 2 se encuentra
una molécula conocida como coenzima Q, y entre el sistema 2 y 3 se encuentra el
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
citocromo C, ambas moléculas, el citocromo C y la coenzima Q pueden moverse a través
de la membrana sirviendo como puente para transportar los protones entre los sistemas,
la finalidad es acumular la mayor cantidad de protones en el espacio intermembranal.
La membrana interna funciona como una presa, impidiendo que regresen a la matriz los
protones, en una presa el agua acumulada libera energía al ser liberada cuando se abren
las compuertas, la fuerte corriente de agua generada por la presa sirve para mover
turbinas para generar energía eléctrica.
La mitocondria funciona igual, los protones se acumulan en el espacio intermembranal
porque la membrana interna no los deja regresar, la membrana cuenta también con una
compuerta y una turbina, ambas, compuerta y turbina están acoplados en una enzima
conocida como bomba de protones que al abrirse pasa la corriente de protones como un
rio a través de ella, esta corriente mueve un mecanismo igual al de una turbina y la bomba
de protones gira, el giro genera la fuerza necesaria para sintetizar el ATP.
Figura tomada de: http://www.geocities.ws/batxillerat_biologia/metabolcatabol.htm
Por cada molécula de azúcar se generan 32 moléculas de ATP, esa es mucha energía.
Este es el final de la ruta metabólica destinada a transformar el azúcar en energía.
Actividad 2. Una amiba y un ser humano
En esta actividad podrás poner en práctica lo aprendido con respecto al metabolismo
eucarionte. Ingresa al foro titulado “Una amiba y un ser humano” donde discutirás si una
amiba y un ser humano metabolizan la glucosa de la misma forma. Puedes recurrir a la
información obtenida en el curso y enriquecerla investigando el tema en la bibliografía
sugerida ya que tendrás que sustentar tus opiniones, sigue las instrucciones de tu
facilitador en todo momento
Para participar en el foro:
1. Dirígete al aula.
2. Ingresa al foro con el nombre de esta actividad y realiza lo que en él se te
indica.
*Es recomendable que previo a tu ingreso al foro consultes la Rúbrica de
participación en foros que se encuentra en la pestaña Material de apoyo.
Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia
de contenidos, ya que el facilitador(a) puede detectar esta situación sin dificultad. Ten
presente que tu formación exige que desde esta etapa todo producto o tarea que
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
reportes sea de tu iniciativa y creatividad, con la intensión de que en lo sucesivo esta
actitud se proyecte directamente en tu práctica profesional.
3.3. Ciclo celular
El ciclo celular concierne una serie de sucesos ordenados que conducen a la replicación
celular, este corresponde a la vida de una célula, a partir del momento en que fue
formada hasta el momento en que se divide dando lugar a dos nuevas células. Su función
principal es la de duplicar fielmente su material genético para distribuirlo a su dos células
hijas. Durante la división celular, en la mayoría de las células eucariontes, se mantiene la
misma cantidad de material genético en las células hijas que en la progenitora, a este tipo
de división celular se le llama mitosis.
3.3.1 Fases
El ciclo de vida de un ser vivo implica nacer, crecer, reproducirse y morir, el ciclo celular
tiene las mismas fases, a continuación las abordaremos.
EL ciclo celular se compone de 4 fases
1) La fase G1 inicia inmediatamente después de que termina la mitosis que sería
como el nacimiento de la célula la letra G proviene de la palabra inglesa GAP que
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
significa hueco, hoyo, espacio vacío porque cuando se describió por primera vez
se pensaba que la célula no hacia nada. Ahora se sabe que la fase G1 es de
crecimiento celular
2) La segunda fase el la S, de síntesis, aquí la célula comienza a prepararse para
dividirse de nuevo, en esta fase la célula duplica todo su contenido celular,
principalmente al DNA.
3) G2 es la tercera fase del ciclo, es un segundo periodo de crecimiento y
reclutamiento de todos los elementos necesarios para dividirse
4) El último paso es la fase M de mitosis que es el proceso de división celular. Todas
las células eucariontes llevan a cabo el mismo proceso.
Mitosis proviene de mitos, vocablo griego que quiere decir hebra, haciendo alusión a las
hebras de DNA. Es un proceso vital ya que mediante este la célula se asegura de
transmitir a cada célula hija un juego completo de cromosomas idéntico a los suyos.
La mitosis es un proceso de división que consta de cuatro fases que abarcan desde la
formación de los cromosomas, su alineamiento en el centro de la célula, su separación
para formar los núcleos de las células hijas y finalmente dar origen a dos nuevas células
idénticas a la que les dio origen.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
3.3.2. Regulación
Se sabe que el ciclo celular se encuentra codificado por una serie de activaciones e
inactivaciones cíclicas (fosforilaciones y degradaciones) de proteínas que forman
complejos, capaces de iniciar o regular la replicación del material genético. Las
reacciones de fosforilación son llevadas a cabo por unas proteina cinasas que se
encuentran siempre presentes en el ciclo celular, sin embargo cuando es el momento
específico se activan y pasado este se inactivan. Esta activación e inactivación en el
momento específico dependen de otras proteínas llamadas ciclinas, que por sí solas no
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
presentan actividad enzimática hasta el momento en que interactúan con las cinasas.
Este complejo es llamado proteina cinasas dependientes de ciclinas o Cdk, que es
entonces el encargado de regular el ciclo celular.
El sistema de control del ciclo celular se lleva a cabo de manera muy precisa, es decir,
sólo se llevará a cabo la mitosis si toda la cantidad de ADN ha sido replicada en su
totalidad y sólo se llevará a cabo la bipartición si la mitosis ha sido completada. Si por
cualquier situación se ha retrasado el ciclo celular existen para este caso unas proteínas
llamadas proteínas inhibidoras de las Cdk´s, que son capaces de evitar el ensamblado de
las ciclinas-Cdk.
3.3.3. Expresión genética
Como se había mencionado antes, una célula es capaz de seleccionar un gen en
particular de su genoma y expresarlo en el momento que lo necesita. ¿Como lo hace?
Cada gen tiene una secuencia que sirve como promotor de transcripción, es decir, esta
secuencia permite identificar la posición del gen que se desea y sirve como punto de
partida para que ese gen se exprese.
Normalmente un gen se compone de una secuencia promotora, que permite que la
polimerasa lo localice y lo exprese, más la secuencia del gen y una tercera secuencia que
le indica a la polimerasa hasta donde termina el gen para que no exprese secuencias que
no pertenecen al gen.
Normalmente, el gen está bloqueado por un inhibidor que impide que la polimerasa
acceda al gen y lo pueda expresar. Cuando la célula recibe la señal correcta, el inhibidor
es removido del promotor dejándolo libre para que la polimerasa lo reconozca y lo pueda
expresar y por consiguiente se puede sintetizar la proteína que necesitamos en un
momento en particular.
Gen inhibido por el represor Gen libre para transcribirse
Actividad 3. Todo tiene su función
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Esta actividad es un gran reto ya que implica crear un mapa conceptual (MMCC) en el
cual reflejarás tu dominio del tema anterior, al construirlo pondrás en práctica lo
aprendido con respecto a la estructura de una célula eucarionte y su ciclo celular.
El mapa conceptual debe presentar una estructura arborescente que incluya los
siguientes aspectos:
1.- concepto o idea original
2.- palabras clave
3.- conectores
4.- conectivos y palabras de conexión
5.- conceptos en diferentes niveles en este caso puedes desarrollarlo mínimo en tres
niveles.
De esta manera a partir del concepto o idea de origen ocurre:
1.- desprendimiento de conceptos secundarios
2.- conectores y proposiciones.- conectores son palabras o preposiciones insertas entre
dos conceptos y son útiles para producir nuevas proposiciones o enunciados con sentido
3.- enlaces cruzados.- son puentes entre proposiciones dentro de la arborización
4.- Jerarquización.- es el orden en ascendente-descendente en función de la complejidad
de los conceptos o proposiciones tratados en la arborización del MMCC.
Tomando en cuenta lo anterior realiza:
1.- En un documento de texto elabora un mapa conceptual sobre la relación entre la
estructura de la célula eucarionte y su ciclo celular
2.- Haz énfasis en el tipo de estructuras que componen a una célula eucarionte y el
papel que desempeñan en las etapas del ciclo celular.
3.- Sé cuidadoso con la ortografía
3.- Guarda tu documento con la nomenclatura BIC_U3_A3_XXYZ y envíalo a tu
facilitador (a) mediante la sección de tareas.
Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia de
contenidos, ya que tu facilitador (a) puede detectar esta situación sin dificultad, tu
formación exige que todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y propio
de tu iniciativa y creatividad, con el fin de que en lo sucesivo esta actitud se proyecte
directamente en tu práctica profesional.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
3.4. Origen del Dominio Eukarya
Los dominios resultan increíblemente útiles como criterios de clasificación, anteriormente
con la clasificación de los cinco reinos se tenían algunas carencias, algunos organismos
no estaban necesariamente ubicados en los taxa que les correspondían, sin embargo, al
apoyarse en técnicas avanzadas de biología molecular donde se han podido comparar los
genomas se han encontrado semejanzas que permitieron hacer un ordenamiento mas
preciso y fidedigno, pero sobre todo útil.
En este tema, podrás adentrarte en el dominio Eukarya, podrás conocer sus orígenes, sus
principales integrantes y sus características.
3.4.1. Aspectos evolutivos
A este dominio le corresponden los eucariontes y todos los organismos que tienen
organelos membranosos y núcleos bien definidos. Sus características principales son:
presentan membranas con fosfolípidos formados de ácidos grasos linéales unidos al
glicerol por enlaces éster, algunos Eukarya presentan paredes celulares pero a diferencia
de las bacterias estas no contienen peptidoglicanos, además de que presentan RNAr.
La teoría endosimbiótica es la que mejor explica su origen, recordarás que el término
simbiosis hace la alusión a trabajo en equipo, cooperación, ayuda mutua, es una relación
donde, los que la mantienen, reciben un beneficio que de estar solos no tendrían, en la
naturaleza existen muchos ejemplos de simbiosis, por ejemplo, los lactobacilos que
conforman la flora intestinal de nuestro sistema digestivo toman azúcares y otros
nutrientes de la comida que ingerimos, a cambio colaboran con nosotros en la síntesis de
algunas vitaminas y ácidos grasos de cadena media que nosotros no producimos. Otro
ejemplo es el de las micorrizas, una relación simbiótica que se da entre las raices los
pinos que crecen en nuestros bosques mexicanos y un hongo microscópico, el hongo
habita dentro de las células de la raíz, a cambio de alimento, el hongo le ayuda al pino a
absorver nutrientes como carbono y nitrógeno.
Estos ejemplos de simbiosis tienen origen hace millones de años, donde por cuestiones
de supervivencia, dos células procariontes decidieron cohabitar, una dentro de otra
contribuyendo por igual con sus características metabólicas creando un organismo
muevo, más complejo, mejor adaptado, esta práctica tuvo tanto éxito, que, de acuerdo
con esta teoría este nuevo organismo siguió endocitanto nuevos organismos
enriqueciendo sus características lo que conllevó, de acuerdo a la teoría endosimbiótica a
la aparición de la célula eucarionte y eventualmente al desarrollo de organismos
pluricelulares.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
3.4.2. Principales filos
Protista: Reino de los organismos eucariontes unicelulares, los primeros procariontes en
aparecer y de acuerdo a algunas teorías a partir de este grupo se originaron, plantas y
animales multicelulares y hongos.
La gran mayoría son acuáticos ya sea marinos o de agua dulce, el resto son parásitos,
como Entamoeba histolytica, mejor conocida como Amiba, la responsable de la
amebiasis.
Entamoeba sp, un protozoario.
Derecha, micrografía electrónica donde se muestra la estructura interna de Entamoeba.
Izquierda: diagrama anatómico de una Amiba. www.sciencephotolibrery.com
(30/nov/2011)
Como puedes observar en las imágenes, se trata de un organismo unicelular, sin
embargo, cuenta con todas las características propias de un eucarionte, como membrana
plasmática, núcleo definido por membrana, DNA ordenado en cromosomas, y organelos
con funciones diversas, su forma y su metabolismo, fueron modelados evolutivamente
por medio de la selección natural permitiéndole desarrollarse como un parásito cuyos
efectos sobre la salud, son bien conocidos.
Fungi
Corresponde al reino de las levaduras y mohos mejor conocidos como hongos, son
heterótrofos degradadores y presentan una pared celular hecha de una proteína llamada
quitina y se reproducen por medio de esporas. Las levaduras son unicelulares, mientras
que los mohos forman agregados filamentosos multicelulares llamados micelio, es algo
semejante a una maraña de hilos, donde cada hilo se denomina hifas. El micelio es la
estructura no reproductora de los hongos y presenta gran actividad metabólica y siempre
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
está en contacto con el sustrato que se va a degradar, mientras que la estructura
reproductora se conoce como cuerpo fructífero o esporocarpo, es una modificación del
micelio que por lo general es aéreo es la estructura encargada de almacenar las esporas
producidas en el micelio y dispersarlas por el aire, si la espora cae en un lugar con
humedad, nutrientes y temperatura propicios dará origen a una nueva hifa y está a un
nuevo micelio para continuar su ciclo. Estos cuerpos fructíferos tú los conoces muy bien,
ya que son las estructuras que normalmente consumimos como alimento.
Izquierda: Microscopía
electrónica de barrido de un
micelio de Bulmeria
graminis degradando una
hoja. Derecha: Esporocarpo
o cuerpo fructífero
Omphalotus olearius. Se
pueden apreciar las
laminillas donde se
almacenan las esporas.
Solomon, 2008.
Reino Plantae
Comprende a todas las plantas que producen semillas, para su estudio las plantas se
dividen en dos grandes grupos, las gimnospermas fueron las primeras en aparecer, son
árboles y arbustos leñosos, como las coníferas: pinos, cedros, esos árboles enormes que
ves en los bosques son coníferas. Las “piñitas” que recolectamos en el bosque para
adornar el arbolito de navidad, son las estructuras reproductivas femeninas de las
gimnospermas, es en esas estructuras donde se maduran los óvulos para su posterior
polinización, liberación y germinación. Los estróbilos masculinos liberadores de polen son
más pequeños, se encuentran en la parte superior del dosel del árbol y desde ahí liberan
el polen, el cual cae por gravedad y es atrapado por las estructuras femeninas llevándose
a cabo la polinización.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Arriba, estróbilo masculino de pino, es más pequeño, se ubica en las
ramas superiores del árbol. Obtenido de:
http://www.cybertruffle.org.uk/vinales/esp/pinus_caribaea.htm
Abajo: Estróbilo femenino, es más grande que el masculino, se ubica en
la parte inferior del árbol para captar el polen liberado por los estróbilos
masculinos para fecundar los óvulos que resguarda:¡Error! Referencia de
hipervínculo no válida.
Las plantas denominadas como Angiospermas son más evolucionadas, sus principales
características son dos: que son plantas con flores, las cuales son estructuras
reproductivas evolucionadas y que tras la fecundación producen frutos como estructura de
almacén y dispersión de sus semillas, voltea a tu alrededor, seguramente estás rodeado
de gimnospermas.
Reino animalia
Es el reino de los animales o metazoarios, sus integrantes son organismos eucariontes,
heterótrofos, es decir, que no producen su propia energía como las plantas, viéndose en
la necesidad de procurarse su alimento, cazando, por ejemplo, la pluricelularidad les
permite tener diferentes tipos celulares, estos tipos celulares forman tejidos y los tejidos
órganos, y los órganos sistemas que le permiten diversificar su metabolismo y habitar un
mayor rango de hábitats.
Una adaptación metabólica producto de la pluricelularidad fue el desarrollo de un sistema
nervioso central que además de coordinar las funciones vitales les dota a los animales la
capacidad de reaccionar rápidamente ante un estímulo, como una agresión ambiental
La locomoción es otra característica que los define, los animales (salvo algunos ejemplos
concretos, como las esponjas) se mueven, y lo hacen gracias a su sistema muscular.
El desarrollo embrionario de los metazoarios se da formando blástulas. Que
eventualmente formarán un embrión, los metazoarios pueden tener columna vertebral
como un perro, un pingüino, un pez, un ser humano, y se llaman cordados o vertebrados,
si no tienen columnra vertebral y huesos, son invertebrados, como una lombriz, un
cangrejo, un caracol.
Estas son las características más importantes que comparten los integrantes del reino
Animalia.
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
Blástula de rana, la blástula es un estadio
embrionario de todos los metazoarios.
http://www.sciencephoto.com/media/116127/view
Micrografía de luz de una planaria, un gusano
plano perteneciente a los metazoarios. Se puede
apreciar su sistema nervioso primitivo rodeando
su cuerpo.
http://www.sciencephoto.com/media/134596/view
Evidencia de aprendizaje
Actividad: Platícamelo con manzanas
En esta actividad podrás integrar lo aprendido a lo largo de esta unidad con respecto a la
relación entre estructura de los componentes de una célula y su función abordando un
caso concreto. Elabora una presentación Power Point en la que, con un lenguaje simple,
expliques la relación entre la estructura celular (organelos) y el papel que tienen en el
ciclo celular. Haz énfasis en el tipo de estructuras que componen a una célula eucarionte
y el papel que desempeñan en las etapas del ciclo celular, es necesario que enriquezcas
tus láminas con diagramas y figuras, puedes investigar en las bibliografía propuesta para
el curso o de fuentes electrónicas con alta calidad en el contenido científico que
manejan.
Realiza lo siguiente:
1. En un documento de Power Point elabora una presentación de 10 diapositivas máximo
siguiendo las indicaciones anteriores. Eres libre de profundizar tanto como deseas.
2. Apoya con imágenes el trabajo de información que realizaste.
3.- Sé cuidadoso con la ortografía
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
4.- Guarda tu documento con la nomenclatura BIC_U3_EA_XXYZ y envíalo a tu
facilitador (a) mediante la sección de tareas.
Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia de
contenidos, el facilitador puede detectar esta situación sin dificultad, tu formación exige
que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y propio
de tu iniciativa y creatividad, para que en lo sucesivo esta actitud se proyecte
directamente en tu práctica profesional.
Nota 2: No olvides revisar/consultar la Escala de evaluación para que puedas guiarte
correctamente en el diseño de estructura de tu ensayo y en el proceso de solución o
respuesta de tu Evidencia de Aprendizaje (EA).
Al finalizar tu evidencia de aprendizaje, es importante que lleves a cabo tu ejercicio de
autorreflexión, para ello, ingresa al Foro de Preguntas de Autorreflexión y consulta las
preguntas que tu Facilitador(a) publique ahí para esta unidad, a partir de ellas, realiza tu
ejercicio en un documento de texto y envíalo mediante la herramienta Autorreflexiones.
Cierre de la unidad
Cómo pudiste darte cuenta, la presión selectiva que ejerce la evolución sobre los
organismos ocasiona que estos respondan en consecuencia afinando sus procesos,
mejorando sus estructuras, desarrollando estructuras y procesos nuevos, todo con la
finalidad de sobrevivir. Las especies no saben si las estrategias que desarrollaron en
respuesta a la presión ambiental, mas adelante constituyan una desventaja, nunca se
sabe, no hay modo de predecirlo, en el volado de la evolución la moneda siempre está en
el aire, algunas especies apuestan por el águila, y otras por el sol el desenlace siempre
viene de forma súbita, hoy podemos estar aquí, mañana, quién sabe, lo único que
podemos hacer como especies es poner nuestro mejor esfuerzo y nuestros mejores
genes para fortalecer la relación forma-función que nos ha mantenido vivos y presentes
por miles de millones de años.
Fuentes de consulta
Lodish, H. et.al. 2006. Biología celular y molecular. Panamericana
Montuenga, L., et.al. 2009. Técnicas en Histología y biología Molecular. USA.
Elsevier.
Bibliografía alternativa:
Biología Celular
Unidad 3. Dominio Eukarya
ALBERTS, B. et al. (2002.) Biología Molecular de la Célula (3a Ed.)España:
Editorial Omega.
ROBERTIS, De R. (2004.) Fundamentos de Biología celular y Molecular de De
Robertis.(4ª Ed. ) Argentina: Editorial el Atenco.
Audesirk. T. el. Al. (2008) Biología, La vida en la Tierra. (8a Ed.) México. Prentice
Hall.
Tórtora, G. J., Funke, B. R. y Case, C. L. (2007). Introducción a la microbiología. 9a
ed. Editorial Médica Panamericana. pp 956.
Brooks. (2011). Microbiología Médica. 25° ed. Mc Graw Hill. pp 815.
Brock, Madigan, Martinko, Parker. 2004. Biología de los microorganismos, 10 ed,
Prentice Hall.
