Fotosíntesis y respiración celular

Existe una estrecha relación entre la fotosíntesis y la respiración celular ya que, los productos de un sistema son los reactivos del otro. Ambos consumen y crean las mismas sustancias como agua, glucosa, oxígeno y dióxido de carbono, pero de diferentes maneras. Juntos, permiten que la vida en la Tierra reúna energía para su uso en otras reacciones.

 

Fotosíntesis Respiración celular
Utiliza Luz solar, agua y dióxido de carbono. Glucosa y oxígeno.
Producto Glucosa y oxígeno. Dióxido de carbono y agua.
Ocurre en: Plantas y otros organismos fotosintéticos. Todos los seres vivos.
Propósito Capturar, convertir y almacenar la energía. Liberar energía.
Función en común Sintetizar y usar ATP Sintetizar y usar ATP
Proceso metabólico Anabólico Catabólico
Ubicación Cloroplasto Citoplasma y mitocondrias
Fuente de energía Luz solar Glucosa
Portadores de electrones NADPH NADH y FADH2
Etapas Reacciones de luz y ciclo de Calvin. Glucólisis, oxidación del piruvato, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.

 

La revolución tecnológica en los medios masivos

A partir de la segunda mitad del siglo XX los medios de comunicación han logrado avances que los han llevado a ser parte de una auténtica revolución cultural. La tecnología ha sido un factor clave en este cambio, introduciendo modificaciones en el modo en que nos comunicamos.

Nos levantamos y encendemos el televisor. Mirando el noticiero nos enteramos de una catástrofe natural en Indonesia y el estreno de una nueva película en Estados Unidos, al mismo tiempo que nos informan del clima en la calle. Vamos a la computadora y abrimos nuestro correo electrónico, recibimos un boletín informativo de una página de internet de viajes turísticos y lo leemos mientras chateamos con nuestro amigo de España. Nos pide que le mostremos la nueva remera que compramos y le sacamos una foto con el celular y la subimos a internet a través de facebook para que la conozcan cientos de personas. Al mismo tiempo proyectamos nuestros planes para el fin de semana y averiguamos el precio de una camisa en una página de ventas, contrastando el precio con otras 5 o 6 páginas de otros comercios.

En el texto anterior vemos como una rutina, tan parecida en algunas acciones a la nuestra, ha influenciado de forma determinante en nuestras vidas sin que nos demos cuenta. Primero definamos a qué nos referimos con “comunicación de masas”. Se trata de la interacción entre un emisor único y un receptor masivo, que es el destino al que se transmite nuestro mensaje. Pensemos en la forma en que llegan a nuestros ojos noticias de lugares distantes u ofertas para que adquiramos nuevos productos, además de nuestra posibilidad de ser quienes generemos algo para que sea visto a través de otros ojos en todo el mundo y entenderemos porque los medios masivos de comunicación son un tema tan en boga en la actualidad.

¿Sabías qué...?
El Día Mundial de las Telecomunicaciones se celebra el 17 de mayo.

A través de la pantalla

Los avances tecnológicos en torno al descubrimiento de los electrones, las ondas electromagnéticas y los circuitos eléctricos y electrónicos posibilitaron la aparición de uno de los descubrimientos más revolucionarios del siglo XX: la televisión. Referirnos a la televisión es referirnos al medio masivo por excelencia, al cual se le puede aplicar respecto a su función una fórmula aplicada con otros medios posteriores: formar, informar y entretener al público. Desde su creación en el año 1926 hasta la actual “Smart TV” o “televisión inteligente”, la influencia de la televisión como transmisora de imágenes y generadora de cultura ha sido un elemento determinante en la cultura masiva.

Los avances generados por la televisión desplazaron al uso de la radio que, a pesar del uso de transistores y las mejores auditivas, fue lentamente reemplazada a finales de la década del ´60. Asimismo, la audiencia fue modificando sus hábitos en función de una televisión que también modificaba el formato de su contenido: así lo manifiesta el intelectual italiano Umberto Eco, que señala la existencia de una paleotelevisión y una neotelevisión. En la paleotelevisión existe una cobertura formal de la noticia, que tiene que ser presentada con la mayor elegancia ante la audiencia, introduciendo figuras reconocidas que tienen la finalidad de entretener sin poner en evidencia el artificio de la puesta en escena ante las cámaras. Por otro lado, la neotelevisión es autoreferencial, a menudo fomentando poner en evidencia el artificio de la puesta en escena televisiva. Es decir, si antes se procuraba ocultar los artefactos con los que se daba lugar al programa televisivo, como cámaras o micrófonos, en la neotelevisión se abandona todo decoro y esto aparece como parte de la escena. Lo mismo ocurre con la actitud del público: mientras que en la paleotelevisión el televidente tenía una nula participación, disfrutando del espectáculo que se le presentaba, en la neotelevisión el espectador participa de forma directa sobre el contenido del programa a través de incentivos.

La irrupción del zapping con el control remoto, que le daba al espectador el poder de cambiar el canal de la TV, obligó a la neotelevisión a captar al receptor utilizando todas las herramientas posibles, dando lugar a programas basados íntegramente en su participación a través de concursos, encuestas o entretenimientos. Por otro lado, el trabajo de producción de la imagen que veía el televidente era elaborada a través de un cuidadoso trabajo de puesta en escena, dando lugar a que los límites entre “fantasía” y “ficción” comenzaran a desdibujarse en los informativos. Un caso emblemático de la espectacularización de la imagen a través de un informativo se puede ver en las transmisiones que se hicieron de la Guerra del Golfo en 1991: la elección de la escenografía, el montaje y el trabajo sobre el sonido fueron una herramienta de manipulación diseñada por personalidades hollywoodenses para generar un discurso paralelo y fragmentario de un conflicto bélico que buscaba el consenso de la opinión pública.

Rutas de información

Los avances en los medios de transmisión lograron que el caudal de información fuera mayor y de mayor calidad visual. Tal es el caso de la fibra óptica, un invento revolucionario que utiliza la luz para transmitir información a través de conductos con sensores. Las ventajas de este medio -que tendría su primera transmisión telefónica a finales de la década del ´70-se observarían en la mayor capacidad que otorga el ancho de banda en las frecuencias ópticas, la inmunidad tanto en transmisiones cruzadas como en interferencia estática, la resistencia a climas extremos y la seguridad en su instalación y mantenimiento debido a que el material utilizado (fibra de vidrio y plástico) no es conductor de electricidad.

Para tener una idea aproximada de la revolución tecnológica que implicó el uso de la fibra óptica hay que tener en cuenta que en un cable con sólo 8 fibras ópticas se puede transmitir la misma cantidad de comunicaciones que 60 cables de 1623 pares de cobre o 4 cables coaxiales de 8 tubos. Su tamaño también resulta sumamente versátil para su manipulación, contando con un revestimiento de tan sólo 125 micras de diámetro. Si comparamos utilizando la relación tamaño/cantidad entre un cable tipo TAB con un grosor de 8 centímetros, y uno de fibra óptica del mismo tamaño, veremos que el primero logra la transmisión de 2400 llamadas simultaneas mientras que el segundo logra 30.720 llamadas simultaneas.

El mundo conectado

Los avances en la tecnología informática y la comunicación dieron lugar al nacimiento de Internet, herramienta que surgió como una necesidad militar a mediados de la década del ´50 pero que daría lugar a una auténtica revolución cultural y comunicacional. La primera incursión ocurrió en el año 1969 con la conexión entre la Universidad de California y la Universidad de Stanford, que debido a su éxito llevo a la creación de Arpanet a comienzo de los años ´70, una red interuniversitaria que precedió a Internet y dio el puntapié para la aparición del correo electrónico. En el año 1974 se crea el TCP de VintonCerf y Bob Kahn, luego reemplazado por el TCP/IP, que quiere decir “Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet”, un conjunto de protocolos de red basados en Internet que posibilitan la transmisión de datos. La popularización de estos protocolos, que son la base de Internet como la conocemos hoy en día, se debe a que el TCP/IP no correspondía a una empresa concreta y el Departamento de Defensa de los Estados Unidos autorizaba su uso a cualquier fabricante, dando lugar a que terminaran adoptando el TCP/IP y abandonaran sus propios códigos.

Hacia el año 1987 el número de servidores instalados promediaba los 10.000 y en el año 1989 el número de computadoras conectadas ascendía a las 100.000, dando lugar a que el número de investigaciones nos acerque a Internet como la conocemos hoy en día. Un avance significativo se dio gracias al británico Timothy Berners-Lee, que desarrolló la famosa World Wide Web (WWW) en un proyecto enmarcado en la investigación nuclear. Su objetivo era que se pudiera efectuar un intercambio efectivo de información entre los miembros del proyecto, facilitando la transferencia de archivos de textos, gráficos, sonidos y videos, vinculándose entre sí.

Este avance dio la posibilidad de que se gestaran aplicaciones interactivas sobre cualquier navegador de la web (browser), que eran ubicados en el Localizador Universal de Recursos (cuya traducción sería URL). Esta terminología también sería parte del proceso conocido como globalización, a través de la universalización de un lenguaje vinculado directamente a Internet que figura en todos los idiomas. Algunos casos serían el uso de la @, http, mail, PC, URL, browser o password. Hacia mediados de los ´90 Internet se transformó en una utilidad incorporada por casi 50 millones de usuarios alrededor del mundo que ahora contaban con un acceso a un correo electrónico consolidado, el chat, el comercio electrónico (e-commerce) y la multiplicación de páginas de empresas vinculadas a Internet a través del “.com”.

¿Sabías qué...?
Las telecomunicaciones se desarrollaron en la primera mitad del siglo XIX con el telégrafo eléctrico.

Al alcance de la mano

A pesar de que la invención de un modelo de teléfono celular ocurrió en 1947, recién fue un modelo portátil en el año 1983. Está tecnología se basa en la combinación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de radio y centrales telefónicas de conmutación que posibilitan la comunicación entre terminales telefónicas móviles o entre ellas y teléfonos de la red tradicional. Si bien su principal función es la comunicación de voz como el teléfono tradicional, sus funcionalidades se han expandido drásticamente a comienzos del siglo XXI con la incorporación de cámara de fotos, reproducción multimedia o sistema operativo para dispositivos móvil. El potencial de esta herramienta móvil como medio de transmisión impactó en la sociedad, llevando a que la captura “del momento” sea parte de la vida social del individuo a través del uso de estas aplicaciones. La generación de información y datos susceptibles de ser utilizados en los medios aumento drásticamente, dando lugar a individuos conectados que “suben” constantemente información a Internet a través de distintos canales, sin necesidad de estar conectados a un ordenador fijo.

Ciclo de Krebs: respiración celular

Después de la glucólisis, sigue otro mecanismo de la respiración celular que consta de múltiples etapas: el ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo del ácido cítrico o el ciclo de ácido tricarboxílico.

¿Qué es el ciclo de Krebs?

Ciclo de ácido tricarboxílico, también conocido como ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico, es la segunda etapa del proceso de respiración celular, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse.

 

Se lleva a cabo en las mitocondrias, específicamente en la matriz, a excepción de las bacterias.

El ciclo de Krebs desempeña un papel central en la descomposición o catabolismo de moléculas de combustible orgánico, es decir, la glucosa, los ácidos grasos y algunos aminoácidos. Antes de que estas moléculas puedan entrar en el ciclo, deben ser degradadas en un compuesto de dos carbonos llamado acetil coenzima A (acetil CoA).

El ciclo de Krebs se produce en la mayoría de los organismos, tanto animales como vegetales.

¿Qué es el acetil CoA?

Es una molécula sintetizada a partir del piruvato e imprescindible para la síntesis de sustancias como: ácidos grasos, colesterol acetilcolina. Está formado por un grupo acetil unido a la coenzima A, el cual finalmente es degradado en CO2 H2O a través del ciclo de Krebs, la síntesis de ácidos grados o la fosforilación oxidativa.

El acetil CoA, es una molécula sumamente energética.

Etapas del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs consiste en ocho etapas catalizadas por ocho enzimas diferentes. Se inicia cuando el acetil CoA reacciona con un compuesto denominado oxaloacetato para formar citrato y liberar coenzima A (CoA-SH).

¿Sabías qué...?
El ciclo de Krebs en total forma 1 molécula de GTP, NADH y FADH2, las cuales en su paso por la cadena transportadora de electrones, realizada en la mitocondria, serán transformadas por ATP sumamente energética. 

Luego, el citrato se reordena para formar isocitrato; el cual posteriormente pierde una molécula de dióxido de carbono y sufre oxidación para formar alfa-cetoglutarato; seguidamente éste pierde una molécula de dióxido de carbono y se oxida para formar succinil CoA; el succinil-CoA se convierte en succinato y se oxida a fumarato, el cual se hidrata para producir malato, finalmente el malato se oxida a oxaloacetato.

Reacciones del ciclo de Krebs.

Reacción 1: citrato sintasa

La primera reacción del ciclo de Krebs es catalizada por la enzima citrato sintasa, durante esta etapa, el oxaloacetato, un intermediario metabólico, se une con el acetil-CoA para formar ácido cítrico. Una vez unidas las dos moléculas, una de agua ataca al acetilo para provocar la liberación de la coenzima A.

Reacción 2: acontinasa

La siguiente reacción del ciclo del ácido cítrico es catalizada por la enzima acontinasa. En esta reacción, una molécula de agua se retira del ácido cítrico y se coloca en otra ubicación. El efecto de esta conversión es que el grupo -OH se mueve de la posición 3′ a la posición 4′ sobre la molécula, esto trae como consecuencia la transformación de citrato a isocitrato.

Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa

En esta etapa ocurren dos eventos dependientes de la enzima isocitrato deshidrogenasa, localizada en la mitocondria. En la primera fase dicha enzima cataliza la oxidación del isocitrato, el cual se transforma en oxalsuccinato (un intermediario), lo que libera una molécula de NADH formada a partir de NAD.

Seguidamente, se produce la descarboxilación (liberación del CO2) del oxalsuccinato, lo que conlleva a la formación de alfa-cetoglutarato, una molécula compuesta por dos grupos carboxilos en los extremos y una cetona en posición alfa a uno de los carboxilos.

Reacción 4: alfa-cetoglutarato deshidrogenasa

Durante esta reacción se produce otra descarboxilación, el alfa-cetoglutarato es quien pierde la molécula de dióxido de carbono y en su lugar se añade la coenzima A. Esta descarboxilación se produce con la ayuda de NAD, quien es transformado durante el proceso en NADH.

La enzima catalizadora de esta reacción es la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa u oxoglutarato deshidrogenasa, como resultado de esta etapa se forma la molécula succinil CoA.

Reacción 5: succinil CoA sintetasa

La enzima succinil-CoA sintetasa es la protagonista de esta reacción y se encarga de catalizar la síntesis de trifosfato de guanosina o GTP. El GTP es una molécula muy similar en estructura y propiedades energéticas al ATP, por lo que puede ser utilizado por las células de la misma manera.

El GTP es formado por la adición de un grupo fosfato libre a una molécula de GDP. En esta reacción, el grupo fosfato libre ataca primero a la molécula de succinil-CoA lo que provoca la liberación de la coenzima A. Después de que el fosfato se une a la molécula, se transfiere al GDP para formar GTP, el producto final es una molécula denominada succinato.

Reacción 6: succinato deshidrogenasa

La enzima succinato deshidrogenasa cataliza la eliminación de dos hidrógenos del succinato en la sexta reacción del ciclo del ácido cítrico. En esta etapa, una molécula de FAD, se reduce a FADH2 debido a que recibe los hidrógenos provenientes del succinato, de esta reacción se genera el fumarato.

Reacción 7: fumarasa

Esta reacción se produce gracias a la catálisis de la enzima fumarasa, la cual genera la adición de una molécula de agua en forma de OH al fumarato para dar lugar a la molécula L-malato.

Reacción 8: malato deshidrogenasa

Es la reacción final del ciclo, en ella es regenerado el oxaloacetato mediante la oxidación del L-malato, se utiliza otra molécula de NAD como aceptor de hidrógeno y se forma un NADH.

Energía en los alimentos

La mayor parte de nuestra energía la obtenemos de nuestros alimentos, los cuales por varias reacciones metabólicas nos permiten obtener moléculas energéticas como el ATP, FADH2 y el NADH, por ejemplo, el ciclo de Krebs logra aprovechas el 62 % de la energía contenida en la glucosa.

 

Células madre

El cuerpo humano tiene más de 200 tipos de células y las células madre se destacan. Las habilidades regenerativas únicas de estas células permiten que sean usadas en diversos tratamientos y se estudia la posibilidad de emplearlas en la cura de enfermedades degenerativas.

Cada tipo de célula tiene su propio tamaño y estructura apropiada para su trabajo. Las células de la piel, por ejemplo, son pequeñas y compactas, mientras que las células nerviosas que permiten mover los dedos de los pies tienen fibras nerviosas largas y ramificadas llamadas axones, que conducen impulsos eléctricos.

Las células con funcionalidad similar forman los tejidos y los tejidos se organizan para formar órganos.

Cada célula tiene una función particular dentro del tejido en el que se encuentra, y todas las células trabajan juntas para asegurarse de que cada tejido y órgano funcionen correctamente.

¿Qué son las células madre?

Son células que tienen el potencial de convertirse en otro tipo de célula del cuerpo.

Las células madre tienen el notable potencial de desarrollar tipos diferentes de células en el cuerpo durante la vida temprana y el crecimiento. Además, en muchos tejidos sirven como una especie de sistema de reparación interno que se divide sin límite para reponer otras células mientras el ser viva.

¿Sabías qué...?
Las células madre cambian a medida que envejecemos, por ejemplo, las de nuestra piel a la edad de 20 años no serán exactamente las mismas que a los 80 años.

Comúnmente, provienen de dos fuentes principales:

  • Los embriones formados durante la fase de blastocisto del desarrollo embrionario, también llamadas células madre embrionarias.
  • Tejido adulto, conocidas como células madre adultas.

Cuando una célula madre se divide, cada nueva célula tiene el potencial de permanecer como una célula madre o convertirse en otro tipo con una función más especializada, como por ejemplo, un glóbulo rojo, una célula muscular o una cerebral.

 

En los seres humanos hay muchos tipos de células madre que vienen de diferentes lugares del cuerpo o se forman en diferentes momentos de nuestras vidas.

Tipos de células madre según su fuente

Células madre embrionarias

Se derivan de un embrión humano de cuatro o cinco días de edad que se encuentra en la fase de desarrollo del blastocisto; este presenta una masa celular interna y una masa celular externa, la externa se convierte en parte de la placenta y la interna es el grupo de células que se diferenciarán para convertirse en todas las estructuras de un organismo adulto.

Las células madre embrionarias son pluripotentes, lo que significa que pueden dar lugar a cualquier tipo de células en el cuerpo completamente formado, menos la placenta y el cordón umbilical. Estas células son increíblemente valiosas, ya que proporcionan un recurso para estudiar el desarrollo normal, las enfermedades, la prueba de drogas y otras terapias.

Un avance inesperado

Uno de los avances imprevistos de la década pasada fue el descubrimiento de células madre pluripotentes inducidas (iPS). Se trata de células madre adultas que han sido tratadas o inducidas para regresar a un estado embrionario o pluripotente. Mediante esta creación existe mayor posibilidad de tratar con éxito enfermedades degenerativas.

Las células madre embrionarias humanas se han derivado principalmente de blastocistos creados por fertilización in vitro (FIV).

Células madre adultas

Las células madre específicas de tejidos, también denominadas células madre adultas o somáticas, son más especializadas que las embrionarias. Típicamente, estas pueden generar diferentes tipos de células para el tejido u órgano específico en el que viven.

Estas células madre se han encontrado en tejidos como el cerebro, la médula ósea, la sangre, los vasos sanguíneos, los músculos esqueléticos, la piel y el hígado.

Estas células permanecen en un estado de reposo o de no división durante años hasta que se activan por enfermedad o lesión en los tejidos y pueden dividirse o auto-renovarse indefinidamente, lo que les permite generar un rango de tipos de células del órgano de origen o incluso regenerar todo el órgano original.

En general se piensa que tienen limitada su capacidad de diferenciarse en función de su tejido de origen, pero hay algunas pruebas que sugieren que pueden diferenciarse para convertirse en otros tipos de células.

Tipos de las células madre según su potencial

Las células madre se clasifican por su potencial para diferenciarse en otros tipos de células. La clasificación completa incluye:

  • Totipotentes: poseen la capacidad de diferenciarse en todos los posibles tipos de células.
  • Pluripotentes: tienen la capacidad de diferenciarse en casi todos los tipos de células.
  • Multipotentes: adquieren la capacidad de diferenciarse en una familia de células estrechamente relacionada.
  • Oligopotentes: capaces de diferenciarse en algunas células.
  • Unipotentes: tienen la capacidad de producir sólo células de su propio tipo, pero tienen la propiedad de auto-renovación necesaria para ser etiquetadas como una célula madre.

Un ejemplo de célula madre totipotente lo constituye el cigoto, es decir, la estructura que se forma cuando un espermatozoide fecunda el óvulo.

Regeneración de órganos y tejidos

La regeneración del tejido es probablemente la aplicación más importante de la investigación con células madre. Actualmente, los órganos deben ser donados y trasplantados, pero la demanda de órganos excede con creces la oferta. Las células madre podrían ser utilizadas potencialmente para cultivar un tipo particular de tejido u órgano.

Las células madre que se encuentran justo debajo de la piel se han utilizado para diseñar nuevos tejidos que pueden ser injertados en las víctimas de quemaduras.