EL DARWINISMO

En 1859 se publicó por primera vez un libro que tendría una profunda repercusión, no sólo en el campo de la biología, sino también en numerosas facetas de la vida. Este libro, elaborado por Charles Darwin, era El Origen de las Especies (The origin of species). En su elaboración tardó más de dos décadas y aún con este tiempo, en varias ocasiones indica que no son sino unos esbozos que deberá desarrollar más adelante.
En este libro, Darwin afirmaba que los seres vivos se originan por cambios a partir de otros seres vivos, de modo que la gran variedad de especies que existen en la naturaleza se han ido formando a partir de otras anteriores y aquellas a su vez de otras, etc. No se atrevió a afirmar que incialmente la vida surgió de la materia inorgánica, sino que surgió por creación de Dios. Parece ser que Darwin era profundamente religioso aunque por encima de ello, en el aspecto científico, sobreponía las conclusiones que él iba obteniendo a partir de sus observaciones, investigaciones, deduccíones es decir de su trabajo científico a las creencias.
Como toda gran obra, no surge de la nada. Antes que él ya había sido expuesta la idea de que los seres vivos cambian, evolucionan y que las especies que conocemoos no fueron creadas sino que se formaron a partir de otras preexistentes. El principal autor, anterior a Darwin, que propugnaba la evolución fue Lamarck, aunque el mecanismo propuesto no era diferente del de Darwin.
Otros precursores fueron el geólogo Charles Lyell que revolucionó a su vez su ciencia estableciendo el principio del actualismo y de la lentitud de los procesos geológicos.
Otro nombre es el de Malthus, economista que aportó una idea básica para el engranaje de la teoría de Darwin. La limitación de los recursos frente a una demanda enorme, que limita por tanto el crecimiento. Darwin adaptó esta idea a la evolución de los seres vivos proponiendo que ante una tendencia natural a un crecimiento desmesurado del número de individuos de una especie, existe la limitación de unos recursos limitados a los que podrán acceder los mejor adaptados, que serán los que se reproduzcan , desapareciendo o con menor descendencia los otros.

PRINCIPIOS DE LA TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN DE DARWIN

• Los individuos de una misma especie muestran una gran variabilidad.
  


• Aquellos individuos que se hallen mejor adaptados son los que dejarán más descendientes.
  


• Este proceso de selección es la seleccion natural.
  


• La acumulación de pequeños cambios, saleccionados y que vayan en una misma dirección, ocasionará la aparicion de individuos diferentes a otros de su misma especie. Esta diferencia se irá incrementando en el tiempo, pudiendo ocasionar individuos bastante distintos con respecto a los primeros, y terminando en la formación de una nueva especie.

EL NEODARWINISMO O LA ADAPTACIÓN DEL DARWINISMO A POSTERIORES DESCUBRIMIENTOS

El Darwinismo cayó en un cierto olvido, no así la evolución. Pero posteriormente, al incorporar nuevos descubrimientos, como la naturaleza del material genético, las leyes que rigen su transmisión, las mutaciones, volvió a surgir como una teoría válida para explicar la evolución.

• La variabilidad que presentan los individuos y que es heredable no se conocía cómo se transmitía a los descendientes: si seguía alguna ley (regularidad) o era completamente al azar. Posteriormente, Gregore Mendel descubrió que los caracteres hereditarios se trasmitían de modo regular y no al azar, siguiendo unas leyes, la leyes que llevan su nombre: Leyes de Mendel.

• En 1900 Hugo de Vries establece el concepto de mutación, como cambio en el material hereditario que es heredable, mostrando uno de los orígenes de la variabilidad genética de las especies.

• A principios del siglo XX, Thomas Hunt Morgan y estableció que los genes se hallaban en los cromosomas, ocupando un lugar determinado en ellos y siguiendo un orden. Durante la formación de los gametos podría producirse la reordenación de los genes que se hallaban en cromosomas homólogos, lo que se conoce como recombinación genética, aumentando la diversidad genética. 

ALTERNATIVAS

Neutralismo.

• Considera que en los seres vivos se van acumulando mutaciones que no ocasionan ni ventaja ni perjuicio a los individuos y que pueden ir modificando las características de los individuos sin que exista una selección natural. Serían mutaciones neutras en cuanto a la supervivencia de las especies, aunque posteriormente pueden favorecer la supervivencia de un individuo en determinadas circunstancias.

Saltacionismo.

• Algunos órganos de seres vivos no pueden seguir un desarrollo gradual. O bien surgen como un elemento completamente formado, con lo cual es válido, o bien si va desarrollándose poco a poco no representa ninguna ventaja evolutiva hasta alcanzar una longitud o una cualidad determinada.

• En el registro fósil hay lagunas en la evolución de los organismos. A veces no hay formas intermedias que expliquen una evolución gradual.

LAS CÉLULAS MADRE

LAS CÉLULAS MADRE


Cuando se produce la fecundación de un óvulo por un espermatozoide se produce un cigoto. Aquí empieza el desarrollo embrionario de todos los organismos pluricelulares. El cigoto comienza a dividirse dando lugar a miles de células. Las células que se obtienen no son todas iguales sino que durante el desarrollo se van diferenciando unas de otras. Consiste la diferenciación en que van adquiriendo la morfología que más se adapta a la función que van a desempeñar. A nivel molecular la diferenciación supone que sintetizan algunos componente diferentes a los de otras células. Cuando las células se diferencian muchas pierden su capacidad de división y además pierden la capacidad de transformarse en cualquier otro tipo de célula. Digamos que se han especializado tanto que ya no saben hacer otra cosa.


Sin embargo en un individuo adulto quedan algunas células menos diferenciadas y que pueden ocasionar diversos tipos celulares. Son las denominadas células madre adultas. Un ejemplo son las células de la médula ósea precursoras de los distintos tipos de células sanguíneas.
Las células embrionarias son células que aún no se han diferenciado y pueden dar lugar a cualquier tipo celular. Estas son las células madre embrionarias.
La investigación sobre células madre pretende conocer el mecanismo de diferenciación celular y la posibilidad de dirigir la diferenciación celular hacia un tipo específico para de ese modo poder realizar una terapia, reponiendo aquellas células dañadas en un individuo adulto. Un ejemplo de las investigaciones que actualmente se realizan sobre células madre se puede ver en el programa del último congreso de la Sociedad Española de Terapia Génica y Celular.
CULTIVOS DE TEJIDOS EN VEGETALES

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DE CÉLULAS MADRE A CÉLULAS INTESTINALES

UN INTESTINO DE ENCARGO

En este artículo tenéis descrita la obtención la obtención de un intestino a partir de células madre. 

Algunas preguntas que puede permitir contestar el artículo.

¿Qué células madre se han utilizado para la obtención del intestino?

¿A partir de que capa embrionaria se forman las células del intestino?

¿Cómo se consigue que se diferencien las células madre a células diferenciadas?

¿En qué consiste la diferenciación de las células intestinales?

SOBRE CÉLULAS MADRE

Este artículo hace referencia a la obtención de las madre a partir de células adultas. UNA FUENTE INAGOTABLE DE CÉLULAS MADRE. Trata de como científicos del Instituto Weizmann de Israel han identificado un gen, el Mbd3, cuya inactivación permitiría la obtención de células madre a partir de cualquier tipo celular. La transformación fue realizada por primera vez por el equipo de investigación del japonés Shinya Yamanaka, insertando los genes de cuatro factores de transcripción en la células. Los factores Oct-3/4, Sox2, c-Myc, y Klf4. El trabajo de los investigadores israelíes descubren cómo estos factores actúan. La inducción de células totipotentes a partir de células adultas elimina los problemas éticos que limita, en numerosos la utilización de células embrionarias.

LOS TEJIDOS BIOLÓGICOS

Un tejido es una agrupación de células, con una morfología similar ya que realizan la misma función. Los tejidos que forman los seres pluricelulares se forman a partir de una célula, el cigoto. Todas las células de un mismo individuo, aunque pertenezcan a distintos tejidos, poseen la misma información genética. Las diferencias entre ellas son debidas a los genes que se transcriben y el momento en que lo hacen. El resultado son las diferentes morfologías y funciones de las distintas células que forman la mayor parte de los organismos pluricelulares. Podemos distinguir entre los tejidos vegetales y los animales.

TEJIDOS VEGETALES

En los textos de bachillerato se normalmente se consideran los tejidos de las plantas fanerógamas, gimnospermas y angiospermas y principalmente éstas.
MERISTEMOS:
Todos los tejidos proceden del embrión que se halla en la semilla que está constituído por un tejido llamado meristemo embrionario. Posteriormente, a medida que la planta se va desarrollando,  van quedando células meristemáticas, descendientes directamente de los meristemos embrionarios, en los ápices de la raíz y del tallo y entre los tejidos vasculares. Son los meristemos primarios: meristemos apicales y meristemos  laterales. Cuando la planta tiene más de un año, el crecimiento en grosor se produce por meristemos secundarios (el cambium vascular y el cambium cortical) que se forman a partir de células parenquimáticas.

Tejidos Vegetales

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LOS TEJIDOS ANIMALES

Los tejidos de los animales proceden del cigoto. Este comienza a dividirse dando lugar a un embrión, que puede tener un desarrollo directo o bien con metamorfosis, formándose un estado anterior al de adulto, con vida libre y muy diferente a aquel. El caso más conocido es el de la mariposa. En todo caso las primeras células embrionarias son iguales entre sí pero llegado un momento comienzan a experimentar cambios morfológicos y funcionales, comienzan a diferenciarse, ocasionando distintos tipos de tejidos y estos órganos. Los cambios morfológicos y funcionales, sabemos que son debidos a cambios en la parte del ADN que se transcribe en cada célula, y esto puede venir determinado por la posición que ocupa una célula en el embrión.

Los distintos tipos de tejidos animales que se diferencian son:

• Epiteliales: glandulares y de recubrimiento.
• Conjuntivos: conectivos, cartilaginosos, óseos, adiposos.
• Musculares: liso, estriado esquelético y estriado cardiaco.
• Nervioso.

Tejidos

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LA CÉLULA

LA CÉLULA
El estudio de la célula es un ejemplo de cómo la tecnología influye en la investigación biológica de modo que nuevos hallazgos tecnológicos que permiten construir nuevos instrumentos abren nuevos campos de investigación o una perspectiva nueva sobre lo ya estudiado.
Es en el siglo XVII cuando se tienen las primeras comunicaciones sobre la existencia de organismos no visibles a simple vista y sí a través del microscopio. Distintos naturalistas son los que utilizando este instrumento comenzaron a observar el mundo microscópico. Anthon Lewenhook, Robert Hook son algunos de los nombres más conocidos.



Imagen observada por Robert Hooke de una lámina de corcho y que dió lugar a la utilización del término "cell" (célula en español).

Sin embargo dicho descubrimiento no representó un cambio importante en cuanto a la concepción que se tenían sobrelos seres vivos. No fue hasta siblo y medio más tarde que se comenzó a conocer la importancia de aquellas estructuras minúsculas. Este conocimiento quedó reflejado en la "Teoría Celular" que estableció:

• Las células constituyen la unidad estructural y funcional de los seres vivos.


• Toda célula procede de otra célula anterior.


• La célula es la estructura más pequeña con vida propia.

A finales del siglo XIX ya se tiene una idea clara de la importancia que tienen las células en los seres vivo. Una de las últimas aportaciones fue la realizada por Santiago Ramón y Cajal al afirmar y demostrar que el sistema nervioso se hallaba también formado por células: las neuronas.

Posteriormente distinto tipos de técnicas permitieron a los investigadores adentrarse en el mundo de la célula: el fraccionamiento celular con la separación por centrifugación de los distintos orgánulos; la utilización de isótopos radioactivos para ir rastreando las rutas metabólicas y la microscopía electrónica, que permitió observar la gran variedad de orgánulos presentes en las células y comprobar su gran complejidad estructural.

Distinguimos dos tipos de células: células procariontes y células eucariontes y dentro de las células eucariontes las células vegetales y las células animales.

Una buena guía para conocer la célula está en la página web sobre la célula de la Universidad de Vigo 

Para ver imágenes de microscopía electrónica visitar este "Atlas de microscopía electrónica".

EL CITOESQUELETO

EL CITOESQUELETO

Es uno de los componentes de las células eucariotas y podría compararse sus funciones con la realizada por los huesos y los músculos en los animales pluricelulares.

• Dar forma a la célula, en el caso de las células animales.
• Organizar internamente la célula y permitir el movimiento interno de los orgánulos celulares, como ocurre con los cromosomas durante la división celular.
• Permitir el movimiento de las células, en los casos que tengan movilidad.

El citoesqueleto está constituído por estructuras filamentosas que forman una red en el citoplama de la célula. Se distinguen tres tipos de filamentos:
Los microfilamentos, formados por la unión de muchas moléculas de una proteína llamada actina. La unión de las moléculas de actina para dar un filamento de actina se llama polimerización. El proceso contrario es la despolimerización y conjugando ambos procesos la célula puede cambiar la red de microfilamentos y adaptarla a sus necesidades.
Los microfilamentos permiten a la célula moverse.

Red de microfilamentos en células eucariotas animales.
Los microtúbulos, están formados por la proteína tubulina. Sufre también procesos de polimerización y despolimerización y su función principal es la organización interna, permitiendo distribuir los distintos orgánulos por la célula. Cuando la célula se va a dividir la red de microtúbulos se tranforma y forma el huso mitótico, responsable de la separación de los cromosomas y su distribución en las células hijas.




Red de filamentos intermedios (citoqueratinas) en células epiteliales (línea celular Ptk2). Como las anteriores fotografías se han obtenido por inmunofluorescencia.



El citoesqueleto se une con un esqueleto que hay en la membrana citoplasmática. Éste a su vez se une con las estructuras filamentosas que hay en la matriz extracelular, principalmente colágeno.
Para una descripción más detallada del citoesqueleto pinchar aquí.

Vida interior de una célula
Este vídeo muestra una visión artística y dinámica del citoesqueleto y otros componentes celulares. Es un acercamiento tridimensional al espacio encerrado dentro de una célula.

COENZIMAS

Las enzimas son biocatalizadores de naturaleza proteica. Hay alguna otra molécula orgánica con capacidad catalítica como ácidos ribonucleicos pero en su mayor parte la actividad enzimática está relacionada con las proteínas. Algunas enzimas solo precisan de su estructura proteica para llevar a cabo su función. Otras precisan de moléculas no proteicas, a las que se denominan cofactores. Los cofactores pueden ser elementos metálicos situados en el interior de la cadena plegada de la proteína y cerca del centro activo en donde juega un papel importante en la actividad catalítica. En otros casos son moléculas orgánicas no aminoacídicas que se unen al centro activo junto con el sustrato y que intervienen en la catálisis. Son los coenzimas, si no se unen por enlaces covalentes a la cadena de aminoácidos o grupos prostéticos si se unen por enlaces covalentes, aunque no en todos los libros se establece esta diferenciación de términos. Los coenzimas suelen intervenir como donadores o aceptores de energía, electrones, protones, grupos acilo etc. y en muchos de ellos forma parte de su estructura una vitamina.

Más información sobre los coenzimas en el siguiente enlace.

LAS BIOMOLÉCULAS

LAS BIOMOLÉCULASLos seres vivos están formados por los mismos elementos químicos que encontramos en la materia inorgánica. Sin embargo la proporción en la que se hallan es distinta, siendo los elementos más comunes: C, O, H y N. Son los llamados bioelementos primarios. En algunos textos se considera también el P y el S. El resto de los elementos químicos que encontramos en un ser vivo son los bioelementos secundarios (en menor proporción que los anteriores) como el Na, K, Cl, Mg, Fe, etc. y oligoelementos cuando se hallan en cantidades mínimas pero cuya ausencia ocasiona problemas en la actividad vital de los seres vivos: I, Mn, Ni, Cu Zn, Mo, etc.
Estos elementos se combinan formando moléculas que por poder hallarse en los seres vivos se denominan biomoléculas. Diferenciamos las inorgánicas, existentes también en la materia inorgánica, y las orgánicas, formadas exclusivamente por los seres vivos.
INORGÁNICAS: agua, sales minerales, gases. (ACTIVIDAD PRESIÓN OSMÓTICA)
ORGÁNICAS: las principales son: hidratos de carbono o glúcidos, lípidos, prótidos, ácidos nucleicos y vitaminas. También se incluyen hormonas, neurotransmisores y diversos metabolitos.
Para ampliar y realizar unos ejercicios pulsa aquí.

SUSTANCIAS AMORTIGUADORAS DE pH O TAMPÓN

Los seres vivios están constituidos por disoluciones complejas en las que podemos diferenciar distintos componentes: sales minerales, moléculas orgánicas de pequeño tamaño como monosacáridos, aminoácidos, ácidos orgánicos, etc. y grandes macromoléculas, como proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos. Las sales minerales juegan un papel importante, manteniendo la presión osmótica entre el interior y el exterior celulares y también regulando los valores de pH. El pH es una medida de la concentración de protones disueltos en el medio (H+). Podemos poner de manifiesto el valor de pH de una disoolución con un indicador de pH. Compruébalo en el siguiente enlace (LABORATORIO VIRTUAL) Las sales minerales tienen la capacidad de regular el pH de las disoluciones, en función de su concentración y dependiendo de su pK. No todas las sales regulan en el mismo rango de pH. Los seres vivos tienen en la mayoria de las disoluciones que los forman un pH cercano a la neutralidad. El mantenimiento de esos valores de pH es fundamental para el mantenimiento de las condiciones del medio interno.

OTRAS ACTIVIDADES DE BIOQUÍMICA

LOS GLÚCIDOS O HIDRATOS DE CARBONO

Los glúcidos son un grupo de biomoléculas que se caracterizan por estar constituidas por C, H y O, principalmente, siendo polihidroxialdhídos o polihidroxicetonas. Diferenciamos distintos tipos de glúcidos, según su grado de complejidad. Osas. Son aquellos formados por C, H y O que no pueden hidrolizarse obteniendo otros glúcidos. Son los más sencillos y podemos denominarlos monosacáridos. La glucosa, la fructosa, la ribosa, la ribulosa, son ejemplos. Algunas osas son derivados que presentan otros grupos funcionales como la N-acetil glucosamina (tiene además N). Ósidos. Son glúcidos hidrolizables formados por la unión de varios monosacáridos, pudiendo presentar otros compuestos químicos, como lípidos, péptidos, proteínas. Diferenciamos los holósidos, constituidos solo por unión de monosacáridos. Los heterósidos que contienen otras moléculas de naturaleza química diferente, como aminoácidos (péptidos, proteínas), lípidos.

GLÚCIDOS (UNIVERSIDA DE MURCIA)

REACCIONES DE RECONOCIMIENTO DE GLÚCIDOS

PRÁCTICA CON LA AMILASA SALIVAL

EL COLÁGENO

Lee este artículo

sobre el colágeno y realiza un resumen de él. Investiga las características que tiene esta proteína y dónde podemos encontrarla en el organismo.

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos, como otras biomoléculas, son grandes polímeros, es decir moléculas formadas por la unión de cientos o miles de unidades similares. En los ácidos nucleicos estas unidades o monómeros son los nucleóticos. Se distinguen dos tipos de nucleótidos: los ribonucleótidos y los desoxirribonucleótidos, cada uno de los cuales da lugar a ácidos nucleícos diferentes.

• Los ribonucleótidos ocasionan los ácidos ribonucleicos o ARN, de los que hay tres tipos: ARNm o mensajero, ARNr o ribosómicos y ARNt o de transferencia.

• Los desoxirribonucleotidos que forman el ácido desoxirribonucleico o ADN.

Los ARN están formados por una sola cadena de ribonucleótidos, desempeñando distintas funciones en las células: formar parte de los ribosomas; transferir la información genética contenida en el ADN desde éste a los ribosomas; transportar específicamente aminoácidos en el proceso de síntesis de las proteínas que ocurre en los ribosomas.
El ADN está formado por una doble cadena de desoxirribonucleótidos unidas a través de las bases nitrogenadas. Contiene la información genética del individuo y al tener la capacidad de replicarse, es decir, de hacer copias idénticas de sí mismo, permite la reproducción.
Para saber mucho más sobre el ADN pincha aquí

Los nucleótidos que constituyen el ADN

Estructura del ADN

El ácido fosfórico y la desoxirribosa forman las bandas azules y las bases nitrogenadas constituyen las zonas de unión entre ambas bandas, existiendo un emparejamiento determinado entre la adenina y la timina y la guanina y la citosina.

La duplicación del ADN

En esta imagen se observa como una cadena de ADN se abre y se van formando las cadenas complementarias respectivas. Este proceso está controlado en todo momento por distintos tipos de enzimas.

Síntesis de proteínas

En esta imagen se ve el proceso de síntesis de proteínas. En rojo el ADN. A partir de él se forma una cadena de ARNm (en azul) que se traslada al citoplasma. En él los ribosomas la recorren, como el cursor de una cremallera, y ayudan a traducir la información del ADN (secuencia de nucleótidos) en una proteína (secuencia de aminoácidos) en morado, con la ayuda de los ARNt.

Este es un vídeo sobre la trascripción del ARN y la síntesis de proteínas.

LABORATORIO VIRTUAL

LAS PROTEÍNAS Y LOS ENZIMAS

Las proteínas son grandes moléculas que se hallan constituídas por la unión de muchos aminoácidos que forman una larga cadena. Existen 20 aminoácidos distintos que son los constituyentes de la mayor parte de las proteínas. Una proteína se diferencia de otra por el número de aminoácidos que la forman, por la proporción entre ellos y el orden que siguen en la cadena. Esto determina que esta cadena se pueda plegar de un modo u otro, adoptando una estructura tridimensional diferente, que es la que va a determinar su función.
La estructura de las proteínas



Estructura terciaria de una proteína

En este modelo pueden verse distintas formas. cables, láminas, modelos de aminoácidos. Ello quiere indicar las distintas formas que pueden adoptar los aminoácidos al plegarse. La cadena inicial puede plegarse formando una pequeña lámina o una hélice o no plegarse formando un codo o una curva. Posteriormente estas distintas estructuras a su vez se van acercando unas a otras conformando la llamada estructura terciaria.

Es el siguiente vídeo puede observarse la simulación del plegamiento de una proteína. En el vídeo puede observarse la estructura primaria, la estructura secundaria (constituída por varias hélices) y cómo estas hélices se acoplan originando la estructura terciaria.


Los enzimas. Dentro de las proteínas, un tipo muy importante son los enzimas. Son proteínas con capacidad para catalizar determinadas reacciones químicas, es decir que ocurran a una velocidad miles de veces mayor a la que ocurrirían espontáneamente.
Para saber más pincha aquí

ACTIVIDAD SOBRE PRINCIPIOS INMEDIATOS

VIRUS

En la siguiente presentación se muestran las características generales de los virus, morfología, tipos de virus, ciclo vírico (lítico y lisogénicos) e información sobe el virus del SIDA. 

Virologia - Super super med from emanuel

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