CAPÍTULO 6 / TEMA 2

La célula: unidad estructural y funcional

La célula puede definirse como la unidad fundamental de los organismos vivos capaz de reproducirse independientemente. Esto no sólo quiere decir que con ella se inicia la vida, sino que además su presencia es requisito esencial para el desarrollo de otros seres vivos más complejos.

FUNCIONES VITALES

Dentro de una célula se llevan a cabo una gran cantidad de funciones vitales en las que participan los distintos elementos que la conforman al servicio de tareas particulares tales como la reproducción, la respiración, la nutrición y el crecimiento.

¿De quién se heredan las mitocondrias?

La mitocondrias son las células responsables de la respiración celular y son un organelo que se hereda únicamente de la madre.

En este sentido, puede decirse que cada una de ellas es una unidad funcional de la vida, de hecho, las células son los elementos más pequeños que pueden considerarse vivos.

¿CUÁL ES LA ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR?

Cada célula está contenida dentro de una membrana puntuada con puertas, canales y bombas especiales. Estos dispositivos permiten la entrada o salida de moléculas seleccionadas. Su propósito es proteger cuidadosamente el entorno interno de la célula: el citosol.

¿Sabías qué?

Las membranas plasmáticas tienen un espesor de 5 a 10 nm. Al comparar, los glóbulos rojos tienen alrededor de 8 μm de ancho, es decir, aproximadamente 1.000 veces más que la membrana plasmática.

La membrana celular es una capa externa semipermeable que se compone de una mezcla de proteínas y lípidos. La estructura de la membrana plasmática se puede describir con el modelo del mosaico fluido.

¿Quién describió el modelo del mosaico fluido?

El modelo de mosaico fluido fue propuesto por primera vez por S.J. Singer y Garth L. Nicolson en 1972 para explicar la estructura de la membrana plasmática, y aunque ha evolucionado un poco a lo largo del tiempo, aun así representa la mejor estructura descrita.

El modelo de mosaico fluido describe la estructura de la membrana plasmática como un mosaico de componentes que incluye fosfolípidos, colesterol, proteínas y carbohidratos. Las proporciones de proteínas, lípidos y carbohidratos en la membrana plasmática varían con el tipo de célula.

Componentes de la membrana plasmática

Fosfolípidos: tejido principal de la membrana.
Colesterol: incrustados dentro de los fosfolípidos y la bicapa lipídica.
Proteínas integrales: incrustados en la capa de fosfolípidos, pueden o no penetrarla.
Proteínas periféricas: en la superficie interna o externa de la bicapa lipídica.
Glucoproteínas: incrustadas en la superficie externa de la bicapa lipídica.
Glucolípidos: incrustados en la superficie externa de la bicapa lipídica.

¿CÓMO ES EL TRANSPORTE EN LA CÉLULA?

Transporte pasivo

Es el mecanismo a través del cual las sustancias son transportadas dentro y fuera de la célula sin la necesidad de utilizar energía. Debido a esto, el paso sólo es posible cuando las partículas se mueven a favor de un gradiente de concentración, desde una zona de mayor concentración hasta una de menor concentración. De acuerdo a esto, existen tres tipos de transporte pasivo:

– Difusión simple: es un tipo de transporte pasivo que permite el paso de pequeñas moléculas hidrofóbicas desde una región de concentración más alta a una de concentración más baja.

– Difusión facilitada: transporte pasivo de moléculas a través de la membrana plasmática con la ayuda de proteínas o canales transportadores.

– Osmosis: consiste en el transporte de agua a través de la membrana desde la zona más diluida, es decir, con poca concentración de solutos, hasta la zona más concentrada, es decir, con alta concentración de solutos con el fin de tener el mismo grado de concentración en ambos lados.

Transporte activo

Proceso de intercambio de sustancias a través de la membrana celular en el que es necesario el uso de energía en forma de adenosin trifosfato (ATP). El gasto de energía es necesario ya que, a diferencia del transporte pasivo, éste se realiza en contra de un gradiente de concentración, es decir, la concentración de la sustancia dentro de la célula es mayor que en el medio extracelular o viceversa.

¿DE QUÉ ESTÁ COMPUESTO EL CITOPLASMA?

El citoesqueleto y las proteínas motoras asociadas

El citoesqueleto es una red de estructuras proteicas filamentosas dentro del citoplasma. Está formado por tres tipos de filamentos: microtúbulos, filamentos intermedios y filamentos de actina. Algunas de las funciones son las de mantener la configuración de la célula, fijar sus organelas e intervenir en la movilidad celular al formar la parte central de cilios y flagelos. Además, participa en la división celular ya que constituye las fibras del huso acromático que dirigen a los cromosomas durante dicho proceso.

Los microtúbulos están formados por subunidades de la proteína tubulina y tienen como función proporcionar estructura y forma a la célula. Los filamentos de actina son los que están compuestos por subunidades de actina, ellos intervienen en los procesos de motiliad y división celular, y también son utilizados por la célula para mantener su estructura o modificarla. Los filamentos intermedios están conformados por proteínas fibrosas, mantienen la estructura de la membrana nuclear desde donde pueden asociarse a los microtúbulos.

La actina en la contracción muscular

La actina es una proteína globular que puede crear filamentos, y además de darle estructura al citoesqueleto, participa en la contracción muscular y relajación muscular. Junto con la miosina forman el 90 % de las proteínas musculares.

EL NÚCLEO CELULAR

El núcleo es un organelo membranoso presente únicamente en las células eucariotas. Se encuentra delimitado por una membrana doble nuclear. Su tamaño es variable, pero en general guarda relación con la célula.

El núcleo tiene tres funciones primarias, todas ellas relacionadas con su contenido de ADN. Ellas son: almacenar la información genética en el ADN, recuperar la información almacenada en el ADN en la forma de ARN, y ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas a través del producto de la expresión de los genes: las proteínas.

¿CÓMO SE ORGANIZA EL ADN EN EL NÚCLEO?

En el núcleo de cada célula, la molécula de ADN se empaqueta en estructuras parecidas a hilos llamadas cromosomas. Cada cromosoma está compuesto por ADN firmemente enrollado, muchas veces alrededor de proteínas llamadas histonas que soportan su estructura.

Cada cromosoma tiene un punto de constricción llamado centrómero que lo divide en dos brazos: el brazo corto se conoce como brazo p y el brazo largo como brazo q. La ubicación del centrómero en cada cromosoma permite definir qué tipo es.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “La célula”

En este enlace encontrará información más amplia sobre la célula, sus funciones, tipos de organismos y los diferentes tipos.

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Artículo “organelos celulares”

Este artículo contiene información más amplia sobre los organelos que componen la célula.

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Artículo “Membrana plasmática: transporte activo”

En este artículo encontrará información sobre el transporte activo y sus tipos.

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Artículo “Membrana plasmática: trasporte sin gasto de energía”

Este artículo contiene información sobre el transporte pasivo y sus tipos.

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Virus, viroides y priones

Con las investigaciones que los científicos han realizado para descubrir los agentes causantes de nuevas enfermedades, se han descubierto formas no vivas diferentes a los virus que están formadas sólo por ARN o sólo por proteínas, y que también pueden propagarse a expensas de un huésped.

	Virus	Viroides	Priones
¿Qué son?	Partículas acelulares.	Partículas acelulares.	Partículas acelulares.
Reproducción	A través de un huésped.	A través de un huésped.	Obligan a las proteínas celulares normales a comenzar a plegarse en formas anormales.
Visualización	A través de un microscopio electrónico.	A través de un microscopio electrónico.	A través de un microscopio electrónico.
Tipo de agente	Infeccioso.	Infeccioso.	Infeccioso.
Material genético	ADN o ARN.	ARN.	No tienen, están formados por proteínas.
Infecta	Todas las formas de vida.	Plantas.	Principalmente animales. Rara vez humanos.
Cubierta	Si presenta, se llama cápside.	No presenta.	No presenta.
Medio de propagación	Fluidos corporales, aire o picaduras de insectos.	Semillas o polen.	Aire.
Ejemplos	Varicela, VIH, gripe y herpes, entre otros.	Cadang-cadang, exocortis y piel de manzana, entre otros.	Enfermedad de las vacas locas y el kuru.

Fenotipo y genotipo

De generación en generación, los padres o progenitores pasan la información genética a sus hijos, desde características visibles como la altura o el color de ojos, hasta características como el tipo de sangre. Aquellas que podemos ver se conocen como fenotipo, mientras que las no observables son el genotipo.

	Fenotipo	Genotipo
Definición	Manifestación física de la carga genética.	Composición genética de un individuo.
¿Qué contiene?	Todas las características físicas de un individuo.	Toda la información genética de un individuo.
¿Son características observables?	Sí.	No.
Depende de	Genotipo, nutrición y medio ambiente.	La carga genética de los padres.
Medición de las características	A través de los sentidos.	A través de pruebas genéticas.
Ejemplos	Color de cabello, color de ojos, altura y tono de piel, entre otros.	Susceptibilidad a las enfermedades, el grupo sanguíneo y el ADN.

ADN y ARN

El ADN y el ARN son polímeros lineales largos, llamados ácidos nucleicos. Son las moléculas responsables del almacenamiento y la lectura de la información genética de los seres vivos, que puede transmitirse de una generación a la siguiente. Estas macromoléculas consisten en una gran cantidad de nucleótidos unidos, cada uno compuesto de un azúcar, un fosfato y una base.

	ADN	ARN
Nombre	Ácido desoxirribonucleico.	Ácido ribonucleico.
Función	Almacenar y transferir la información genética.	Codificar directamente los aminoácidos y actuar como mensajero entre el ADN y los ribosomas para producir proteínas.
Estructura	Doble hélice, molécula bicatenaria que consiste en una larga cadena de nucleótidos.	Hélice de cadena sencilla que consiste en cadenas más cortas de nucleótidos.
Bases nitrogenadas	Adenina, timina, citosina y guanina	Adenina, uracilo, citosina y guanina
Emparejamiento de las bases	AT-GC	AU-GC
Tipo de azúcar	Desoxirribosa	Ribosa
Ubicación	Núcleo y una pequeña parte en las mitocondrias.	Nucléolo y luego se mueve a regiones especializadas del citoplasma.
Propagación	Se autorreplica.	Se sintetiza a partir del ADN.
Sensibilidad ultravioleta	Vulnerable al daño UV.	Más resistente al daño UV.
Estabilidad	Estable en condiciones alcalinas.	No es estable en condiciones alcalinas y es suceptible al ataque enzimático.
Diferencia

Las leyes de la herencia de Gregor Mendel

Las características físicas de todas las personas no son fruto del azar sino que vienen regidas por las leyes de la herencia, las cuales fueron descubiertas por Mendel a mediados del siglo XIX y luego olvidadas, y redescubiertas a comienzos del siglo XX.

Mendel, el padre de la genética

Hasta 1866 nadie había intentado explicar de modo científico algo tan evidente como la transmisión de caracteres de padres a hijos. Johann Gregor Mendel fue un religioso checo que vivió gran parte de su vida en un convento de la República Checa. Conocedor del cálculo de probabilidades, realizó multitud de cruzamientos entre plantas de guisantes. A partir de ellos observó cómo se distribuían caracteres o rasgos concretos para intentar descubrir las leyes que rigen su transmisión.

A partir de los resultados de sus observaciones, Mendel formuló tres conclusiones conocidas con el nombre de leyes de Mendel y que constituyen la base de la genética actual.

A pesar de su importancia, los trabajos de Mendel no fueron tomados en consideración por la comunidad científica hasta transcurridos alrededor de 50 años.

Mendel formuló tres leyes que hoy en día constituyen la base de la genética actual

Algunos conceptos básicos

La información responsable de los caracteres hereditarios se encuentra en los genes. Un gen es un fragmento de ADN (o ARN en algunos virus) que lleva la información para un carácter. En la época de Mendel no se conocía la biología molecular; lo que en la actualidad se denomina gen es lo que Mendel en su día denominó factor hereditario: unidad en que se transmite el material genético.

Pueden existir distintas versiones de un mismo gen, llamadas alelos; por ejemplo, un cierto gen determina el color de la flor de guisante. Pero este gen presenta varias versiones o alelos, lo que significa que uno determinará la aparición del color rojo en la flor, y otro, la del color blanco.

Los organismos diploides tienen los cromosomas ordenados por parejas, y por ello presentan también dos versiones de un mismo gen, es decir, dos alelos para un mismo carácter.

Para llegar a sus conclusiones, Mendel debió realizar una multitud de experimentos con plantas guisantes.

Si los dos alelos son iguales, el individuo es homocigótico; si son distintos, heterocigótico.

En los individuos homocigóticos para un gen está claro que se expresará el carácter determinado por el alelo que posee. Siguiendo con el ejemplo de la flor del guisante, un individuo que presenta dos alelos iguales que significan color rojo (homocigótico) va a presentar todas sus flores únicamente de color rojo.

¿Qué ocurre en un individuo heterocigótico, es decir, con dos versiones distintas de un mismo gen?

Pueden ocurrir dos cosas:

a) Uno de los alelos “anula” el efecto del otro. Al primero se le denomina alelo dominante; al segundo, alelo recesivo. Los alelos dominantes se suelen expresar con letras mayúsculas; los recesivos, con las correspondientes minúsculas.

Existen muchos caracteres dominantes, es decir, que se manifiestan también en los individuos heterocigóticos: el color blanco de la lana del borrego, los ojos rojos de la mosca Drosophila y el pelo corto en los conejos, entre otros.

En el caso del ser humano, algunos ejemplos de caracteres dominantes son: la piel oscura, el pelo rizado y la capacidad de enrrollar la lengua.

Algunas enfermedades están determinadas por un alelo dominante, como la calvicie prematura en el sexo masculino o la acondroplasia que supone un menor desarrollo de los huesos largos de las extremidades.

Sin embargo, la mayoría de las enfermedades humanas son debidas a un alelo recesivo. Las más conocidas son el albinismo, que consiste en la falta de pigmentación tanto en la piel como en el pelo, y la galactosemia: los niños que la padecen son incapaces de digerir el azúcar presente en la leche, por lo que acumulan sustancias tóxicas que darán lugar, entre otros síntomas, a retraso mental y cataratas. Estos efectos son, sin embargo, fáciles de prevenir si la enfermedad se detecta a tiempo y se les suministra una dieta carente de leche y de todos los derivados de ésta que posean lactosa.

Los estudios de Mendel permiten la prevención de muchas enfermedades de trasmisión genética

b) Ambos alelos se expresan simultáneamente dando lugar a un carácter intermedio. Entonces se dice que son codominantes.

Otros casos que se han detectado en la naturaleza de codominancia son:

El color de la piel en los cobayas puede ser amarillo, crema o blanco. Los heterocigóticos, que presentan un alelo de cada tipo, son de color crema.
La forma del rábano puede ser larga, redonda u oval (este último caso es el heterocigótico).
En el caballo palomino, el color dorado se debe a la presencia de un par de alelos codominantes. Los correspondientes homocigóticos presentan colores castaño rojizo y crema, respectivamente.

En la reproducción sexual, dos gametos o células, una procedente del padre y otra de la madre, se fusionan para dar lugar a una célula huevo, a partir de la cual se desarrollará un nuevo individuo.

Estos gametos son haploides y, por tanto, sólo van a tener una versión de cada gen. Todos los gametos de un individuo homocigótico para un determinado gen son completamente iguales.

Ahora bien, en un individuo heterocigótico se pueden originar dos tipos distintos de gametos según el alelo concreto que porten.

Por último, cuando decimos que un individuo es BB (por ejemplo) estamos hablando de su genotipo (dotación genética concreta). Sin embargo, si nos referimos al carácter observable que ese genotipo determina, por ejemplo “color blanco”, estamos aludiendo a su fenotipo.

Fenotipo y genotipo de un organismo

El genotipo de un organismo es el conjunto de genes que presenta. El fenotipo, en cambio, es el conjunto de características observables, por ejemplo, ser rubio o moreno, etc. El genotipo no cambia durante la vida del individuo, mientras que el fenotipo sí lo hace, como sucede durante el crecimiento que cambia la apariencia del individuo o la exposición al Sol que hace que nuestra piel se torne más oscura.

A veces el genotipo no basta para determinar un fenotipo concreto, sino que tienen también que coincidir circunstancias ambientales concretas. Por ejemplo, hay enfermedades que parecen presentar una cierta predisposición a aparecer, pero exigen que se dé además alguna circunstancia ambiental como ciertos abusos alimentarios, contacto con determinados agentes infecciosos, etcétera.

Francis Galton (1822-1911) empleó los términos naturaleza y crianza para referirse a los papeles desempeñados por la herencia y el ambiente en la aparición de un determinado carácter.

Para expresar esta interacción entre los genes y el medio ambiente nace el concepto de heredabilidad. Por ejemplo, según este criterio, la heredabilidad del peso del huevo de las gallinas es del 60%, mientras que el número de huevos sólo presenta una heredabilidad del 20%. Otro ejemplo sería en la especie humana, donde la estatura tendría un 80% de heredabilidad, mientras que la aptitud aritmética, un 12%.

Por otra parte, cabe destacar que determinados fenotipos resultan de la interacción de varios genes distintos. Muchas veces estos genes tienen efectos aditivos: la diferencia en la pigmentación de la piel entre blancos se debe a la acción de varios genes cuyos efectos se suman. Es un caso de herencia poligénica.

Se habla de alelos múltiples cuando, para un solo gen, existen más de dos alelos distintos. Lógicamente, cualquier organismo diploide sólo podrá llevar dos alelos. En los seres humanos uno de los casos más típicos es el del grupo sanguíneo (sistema ABO), para el cual existen tres versiones distintas de un gen: i, IA, IB; según las distintas combinaciones posibles entre ellos, aparecen individuos del grupo O, A, B y AB.

¿Lo sabías? Los estudios realizados por Mendel no fueron reconocidos sino hasta 50 años después de su publicación.

Mutación

Las mutaciones provocan cambios en el ADN, los cuales pueden provocar desórdenes genéticos devastadores o adaptaciones beneficiosas, razón por la cual es de suma importancia estudiarlas.

¿Qué son las mutaciones?

Las mutaciones son cambios en las secuencias del ADN o ARN y son una de las causas principales de la diversidad biológica. Se producen en muchos niveles diferentes, desde un bloque del ADN hasta un segmento de algún cromosoma, y tienen consecuencias diferentes en cada organismo.

A pesar de que existen varios tipos de cambios moleculares, la mutación se refiere típicamente a los cambios en los ácidos nucleicos.

En los sistemas biológicos capaces de reproducirse, los cambios pueden ser o no heredables. Por ejemplo, algunas mutaciones afectan a un solo individuo, el que la porta, mientras que otras a todos los descendientes del organismo portador y por lo tanto a futuras generaciones.

Mutaciones hereditarias vs. mutaciones somáticas o adquiridas

Las mutaciones hereditarias son aquellas que pasan de padres a hijos, generalmente están presentes en toda la vida de la persona y ocupan prácticamente todas las células de su cuerpo. Estas mutaciones también se conocen como mutaciones de línea germinal, porque se pueden hallarse en las células germinales del padre o de la madre, es decir, en el óvulo o los espermatozoides.

Las mutaciones hereditarias se producen en las células sexuales.

Por otro lado, las mutaciones adquiridas o somáticas pueden producirse en algún momento de la vida de la persona, pero solo estarán presentes en ciertas células del cuerpo. Estas no son pasadas a las siguientes generaciones porque no se producen en las células germinales, ocurren en las somáticas.

Las mutaciones adquiridas se pueden generar por factores ambientales o errores durante la división celular de las células somáticas.

Tipos de mutaciones

Existen muchas formas diferentes en las que el ADN puede cambiar, lo que da como resultado diversos tipos de mutaciones, las cuales se diferencian entre sí de acuerdo al lugar donde se producen, dividiéndose en:

Mutaciones génicas o moleculares.
Mutaciones cromosómicas.
Mutaciones genómicas.

Mutaciones genéticas

Son aquellas que ocurren cuando se producen cambios en la secuencia de nucleótidos del ARN, lo que puede traer como consecuencia que se formen las proteínas incorrectas. Dentro de este tipo se encuentran:

Sustituciones: son aquellas en las que hay un intercambio entre dos bases nitrogenadas, ejemplo, un cambio entre una timina (T) y una citosina (C). Dicha sustitución podría cambiar el codón y generar un aminoácido diferente, lo que provocará a su vez un cambio en la proteína producida.

CTGGAG

CTGGTG

La anemia falciforme es causada por una mutación de sustitución, en esta el codón GAG muta a GTG, y conduce al cambio del aminoácido glutamato a valina.

En algunos casos las sustituciones pueden no afectar la estructura de la proteína, a éstas se las conoce como mutaciones silenciosas.

Mutaciones cromosómicas

Son aquellas que afectan a los cromosomas mediante las supresiones o duplicaciones de algún segmento del cromosoma. Dentro de este tipo se encuentran:

Inserciones: son aquellas mutaciones en las que pares de bases extra se insertan en el ADN. Este número de bases puede variar entre uno y miles. La enfermedad de Huntington y el síndrome de X frágil son ejemplos de este tipo de mutaciones.

Deleciones: son aquellas en las que se suprime o se pierde una sección del ADN. El número de bases suprimidas puede variar de uno a miles.

El síndrome de deleción 22q11.2 es un ejemplo de mutación por deleción en el que se suprimen algunos pares de bases del cromosoma 22, lo que trae como consecuencia trastornos autoinmunes y defectos cardíacos.

Translocaciones: son aquellas mutaciones en las que una porción del ADN es pasada de un cromosoma a otro no homólogo. Algunos tipos de leucemia son provocados por translocaciones.

Mutaciones genómicas

También conocidas como mutaciones numéricas, son aquellas que afectan el número total de cromosomas de un individuo. Dentro de este tipo se pueden destacar:

Poliploidía: es aquella condición en la que un organismo diploide adquiere uno o más juegos de cromosomas adicionales. La poliploidía se produce como consecuencia de la no separación o separación incompleta de los cromosomas durante la mitosis o meiosis.

Aneuploidía: en este caso la mutación se produce en uno o varios cromosomas pero no afecta el juego completo, como en el caso de la poliploidía. La aneuploidía genera un número anormal de algún cromosoma. De acuerdo a esto, las aneuploidias pueden ser de tipo, monosomías, trisomías y tetrasomías, entre otras, de acuerdo al número de cromosomas que se dupliquen.

El síndrome de Down se produce porque hay 3 cromosomas del tipo 21, por eso también se conoce como trisomía 21.

Haploidía: son aquellas en las que se produce una disminución en el juego total de cromosomas de un individuo.

Efectos de las mutaciones

Los efectos de las mutaciones pueden ser beneficiosos, perjudiciales o neutrales, todo depende del contexto y de la ubicación donde ocurra la misma.

La mayoría de las mutaciones no neutrales son deletéreas, es decir, afectan la capacidad de un individuo sin causarle la muerte. Generalmente, cuanto mayor es el número de bases afectadas por una mutación, mayor será el efecto de la misma sobre el individuo.

Las mutaciones pueden variar en efecto, algunas pueden tener efectos enormes, mientras que otras, tienen efectos pequeños que pueden generar cambios evolutivos.

La mayoría de las veces en las que ocurre una mutación, se logra invertir por los procesos de reparación del ADN, los cuales están en constante trabajo para evitar cualquier error. Sin embargo, algunos cambios pueden permanecer y son los potencialmente generaran una enfermedad.

Los virus

Los virus son seres vivos tan pequeños que no pueden verse con el microscopio óptico, por lo que para observarlos hay que recurrir al microscopio electrónico.

En 1892 los trabajos llevados a cabo por Dimitri Ivanovsky en el jugo de las hojas atacadas por el mosaico del tabaco demostraron que los agentes causantes de esa enfermedad eran organismos ultramicroscópicos. Ivanovsky observó que si se hacían pasar extractos de estas hojas por filtros con poros muy finos (capaces de retener todas las bacterias conocidas hasta entonces), estos extractos seguían conservando su poder infeccioso, aunque no dio importancia a este hecho. Seis años más tarde, Löffler y Frosch describieron la existencia de agentes patógenos ultramicroscópicos y filtrables, a los que llamaron virus. La virología es la ciencia que se ocupa del estudio de los virus.

Dimitri Ivanovsky fue un científico ruso, el primero en descubrir la existencia de los virus, en 1892.

Los virus no son verdaderas células, su estructura es muy simple y consiste en un ácido nucleico rodeado de una envoltura de proteínas llamada cápsida, y en ocasiones una envoltura de carácter membranoso.

Según la forma de la cápsida, distinguimos varios tipos de virus:

Icosaédricos, cuando forman un poliedro con veinte caras de forma triangular.
Helicoidales, cuando su cápsida tiene forma de cilindro hueco en cuyo interior se encuentra el ácido nucleico. A este tipo pertenece el virus del mosaico del tabaco.
Complejos, cuando tienen formas muy típicas y específicas.

Los más conocidos son los virus de la serie T, que se caracterizan por presentar una cola con simetría helicoidal y una cabeza formada por un prisma hexagonal en cuyos extremos se disponen dos pirámides hexagonales (simetría icosaédrica). Al final de la cola, que puede ser contráctil, presentan una placa distal que está conectada en sus vértices con seis fibras que salen a modo de patas y que constituyen los órganos de reconocimiento del huésped.

Al ser tan simples, los virus no son capaces de vivir por sí solos. Necesitan permanecer en el interior de una célula, gracias a la cual son capaces de reproducirse.

Según el tipo de célula parasitada, los virus se pueden dividir en bacteriófagos o fagos (si infectan bacterias), virus de vegetales y virus de animales.

¿Lo sabías? Los virus no son organismos capaces de vivir por sí solos.

Para obtener poblaciones de virus en el laboratorio es necesario cultivarlos en los organismos vivos adecuados. Para los virus de vegetales se utilizan como sustratos células del meristemo de la raíz; los virus de animales se siembran en embriones de pollo o en cultivos de tejidos animales. Por último, en el caso de los fagos hay que contar con un cultivo de la bacteria específica a la que parasitan.

Cuando un fago se pone en contacto con una bacteria y la reconoce, inyecta su ácido nucleico mediante la contracción de la vaina. Una vez dentro de la bacteria, utiliza su propia información genética para bloquear la síntesis de ADN, ARN y de proteínas bacterianas. Apropiándose de la maquinaria sintética (ribosomas, enzimas…) dirige la síntesis de su ácido nucleico y de las proteínas de su cápsida, que en un momento dado se ensamblan formando nuevos virus. De este modo se acumulan gran cantidad de fagos en el interior de la célula huésped. Cuando las cápsidas están formadas, con los ácidos nucleicos en su interior, la pared de la bacteria se rompe de forma violenta (lisis) y numerosos fagos, dispuestos a infectar nuevas bacterias, son liberados al medio.

La infección por microorganismos constituye una de las causas más frecuentes de enfermedad en todas las sociedades.

Cuando un cultivo de bacterias ha sido infectado por un virus se observan unas “calvas” llamadas halos de lisis.

Los virus de vegetales y animales actúan de forma muy parecida, “matando” a las células que parasitan una vez que han conseguido multiplicarse a sus expensas. Esto es un ciclo lítico.

La mayoría de los virus perjudican más o menos a la célula que los hospeda (célula huésped) y producen enfermedades llamadas virosis, tanto en plantas -el virus del mosaico del tabaco-, como en animales -el virus de la mixomatosis en los conejos-. Otro tipo de ciclo es el ciclo lisogénico: no destruyen la célula huésped, sino que el ácido nucleico se incorpora al ADN celular. Son virus atenuados o profagos. La célula receptora se llama lisógena. Es un ciclo que puede permanecer así latente hasta que se produce un estímulo del profago y se inducirá el ciclo lítico.

Enfermedades humanas tales como el sarampión, las paperas, la gripe o el sida son también producidas por virus.

Las enfermedades producidas por microorganismos pueden denominarse enfermedades infecciosas porque están provocadas por la “infección” o entrada de estos en el organismo.

Un individuo enfermo puede transmitir la enfermedad a otro sano, y entonces se habla de contagio. Esto puede ocurrir directamente, de un individuo a otro de la misma especie, o bien a través de un intermediario. Como ejemplos de enfermedades transmitidas por contagio se hallan la mordedura de un perro rabioso, que nos puede producir la rabia; la picadura de un mosquito, la fiebre amarilla y el paludismo.

Decimos entonces en el primer caso que se ha producido un contagio directo. En el segundo de los casos se habla de contagio indirecto y el medio por el que se transmite la enfermedad (el mosquito, la ropa, el aire, el agua, etc.) es denominado agente propagador o agente infeccioso, que no tiene que padecer la enfermedad que transmite.

Cáncer

El cáncer es un conjunto de enfermedades en las cuales el organismo produce un exceso de células malignas (conocidas como cancerígenas o cancerosas), con crecimiento más allá de los límites normales, (invasión del tejido vecino y, a veces, metástasis).

La metástasis es la propagación a distancia, por vía fundamentalmente linfática o sanguínea, de las células originarias del cáncer, y el crecimiento de nuevos tumores en los lugares de destino de dicha metástasis. Estas propiedades diferencian a los tumores malignos de los benignos, que son limitados y no invaden ni producen metástasis. Las células normales al sentir el contacto con las células vecinas inhiben la reproducción, pero las células malignas no tienen este freno.

El cáncer puede afectar a todas las edades, incluso a fetos, pero el riesgo de sufrir los más comunes se incrementa con la edad.

¿Cuáles son las causas?

El cáncer es causado por anormalidades en el material genético de las células. Estas anormalidades pueden ser provocadas por agentes carcinógenos, como la radiación (ionizante, ultravioleta, etc.), de productos químicos (procedentes de la industria, del humo del tabaco y de la contaminación en general, etc.) o de agentes infecciosos. Otras anormalidades genéticas cancerígenas son adquiridas durante la división normal del ADN, al no corregirse los errores que se producen durante la misma, o bien son heredadas y, por consiguiente, se presentan en todas las células desde el nacimiento (esto causa una mayor probabilidad de desencadenar la enfermedad).

¿Cómo se hace el diagnóstico?

El diagnóstico de cáncer en pacientes está, en gran medida, influenciado por el tipo de cáncer, así como por la etapa o la extensión de la enfermedad, la presencia de metástasis entre otros.

El tratamiento del cáncer incluye cirugía, radioterapia y quimioterapia, entre otras.

¿Cuál es el tratamiento?

El tratamiento del cáncer se basa en estrategias de control local -como la cirugía y la radioterapia- y estrategias de control sistémico -como la quimioterapia, hormonoterapia y terapias biológicas.

De acuerdo con la situación del paciente, y de la extensión y el tipo de enfermedad, el tratamiento puede hacerse con el objetivo de curar a la persona, de controlar los síntomas o de prolongar la vida. En todo caso, deben realizarse junto con el tratamiento antitumoral tratamientos que ayuden a la persona a controlar el dolor u otros síntomas de modo que su calidad de vida sea la mejor posible.
En los pacientes en los que no es posible curar ni prolongar la vida, el control de síntomas se vuelve aún más importante porque ayuda a que la persona enfrente con mejores herramientas la última etapa de su vida.

A veces, dada la incapacidad actual de la ciencia para curar los tipos de cáncer más agresivos en estados avanzados de evolución, es preferible renunciar al tratamiento curativo y aplicar un tratamiento paliativo que proporcione el menor grado posible de malestar y conduzca a una muerte digna.

¿Cómo se puede prevenir?

Es importante realizar la detección del cáncer en individuos asintomáticos, con el objetivo de disminuir la morbilidad y la mortalidad.

Educación y hábitos saludables:

Dejar de fumar: salva y prolonga la vida más que cualquier actividad de salud pública. Además del tabaco con su nicotina, prácticamente todo humo que se inhala frecuentemente posee elementos carcinógenos.
Dieta saludable: en tal sentido se recomienda que sea variada, con la suficiente cantidad de nutrientes (en especial vitaminas y elementos como los fitoesteroles, azufre, selenio y ácidos grasos esenciales como el Omega 3). Se recomienda el consumo de alimentos orgánicos en particular repollos o coles, coliflores, brecoles o brocolis; frutas ricas en vitamina C, tomate, almendra, los cítricos y los alimentos ricos en fibra — como el pan integral— facilitan el tránsito intestinal y así la eliminación de toxinas, lo mismo hace el consumo de más de un litro de agua potable por día (el agua potable debe estar libre o poseer solo ínfimas cantidades de arsénico).

Evitar la exposición prolongada al Sol (o a otras fuentes de radiaciones UV), es casi obvio que se deben evitar todo lo posible las exposiciones a otras radiaciones ionizantes como lo son los rayos x y elementos radiactivos.

Atender las enfermedades gastrointestinales comunes, la bacteria (Helicobacter pylori) que provoca la úlcera gástrica o úlcera péptica produce toxinas carcinógenas.

Observar el desarrollo de lunares en especial los nuevos de colores: lunares de gran tamaño o asimétricos requieren especial precaución y se sugiere su extirpación, en cuanto a queratosis y verrugas siempre es aconsejable la consulta al médico, las verrugas raramente se malignizan aunque conviene la precaución en especial si afectan zonas genitales o zonas de frecuente rozamiento.

Quimioprevención: es la utilización de determinados agentes químicos, naturales o sintéticos, para revertir, suprimir o impedir la carcinogénesis antes del desarrollo de una neoplasia maligna.
Las prácticas sexuales deben ser seguras, muchas enfermedades de transmisión sexual pueden degenerar en cánceres (por ejemplo la hepatitis C y la hepatitis B, el virus de papiloma genital o el VIH-sida).
Vacunación: las vacunas para determinados virus, pueden prevenir determinados tipos de cáncer. Por ejemplo la vacunación universal contra la hepatitis B, puede reducir la incidencia de hepatoma.

Se ha observado que un déficit crónico de vitamina D predispone al ser humano a ser afectado por diversos tipos de cáncer.

Fuente: Ministerio de Salud – Presidencia de la Nación (Argentina) http://www.msal.gob.ar/index.php/component/content/article/48/89-cancer#sthash.gle23gWH.dpuf

Conectoma: la red de redes está en nuestro cerebro

En este artículo periodístico Sebastian Seung, profesor de Neurociencia del MIT (Massachusetts Institute of Technology), comenta los resultados de su investigación sobre las conexiones neuronales plasmados en el libro El proyecto Conectoma. Su hipótesis fundamental es que «somos mucho más que nuestros genes» porque lo que nos hace realmente singulares es el sistema de conexión interneuronal.

Por Carina Maguregui

Sebastian Seung es uno de los tantos científicos que desde hace muchos años fue seducido por los grandes misterios del cerebro, ese órgano que pesando aproximadamente un kilo y medio tiene la complejidad de las galaxias.

En la conferencia TED de 2010, que incluimos en esta nota, Seung toma las madejas de lana neuronales que tanto lo fascinan para desovillar las implicancias de semejante tejido y lo hace con un lenguaje llano y algunos toques de humor.

Los últimos treinta años fueron, sin duda, los de la genómica. El genoma abarca toda la secuencia del ADN. Si bien todos nosotros somos seres humanos, cada una de nuestras secuencias de ADN es levemente diferente a las de otros individuos. Por eso tenemos aspectos diferentes, por ejemplo, ojos marrones, celestes o grises; cabello lacio u ondulado, y así podríamos enumerar cientos de características que no son solo superficiales. Los genes también son los responsables de un gran número de enfermedades y trastornos de diverso tipo. Además, los genes parecen moldear nuestra personalidad y tienen un poder impresionante sobre nuestro destino. Sin embargo, dice Seung, «Yo les propongo otra hipótesis: somos más que nuestros genes. Somos nuestro conectoma».

Del gusano al hombre

El científico, cuya formación académica comenzó con una carrera en Física teórica, explica: «Hasta ahora se conoce un solo conectoma: el de un gusano minúsculo. Su modesto sistema nervioso consta de solo 300 neuronas. Y en las décadas de 1970 y 1980 un equipo de investigadores trazó el mapa de sus 7.000 conexiones interneuronales, es decir, su conectoma. El nuestro es mucho más complejo porque el cerebro humano tiene más de 100 mil millones de neuronas y 10 mil veces más conexiones. Nuestro conectoma tiene un millón de veces más conexiones que letras en todo nuestro genoma. Eso es mucha información».

En las últimas décadas son muchas las cosas que nos sorprenden acerca del crecimiento exponencial de la información, sus múltiples modos de transmisión y la variedad de formas para almacenarla. Hablamos deterabytes, petabytes, exabytes y zetabytes para referirnos a cifras cuya cantidad de ceros apenas podemos imaginar y, sin embargo, no nos asombra llevar un megalmacenador y procesador de información espectacular dentro de nuestras cabezas. ¡Nuestas cabezas! ¡Las de todos!

¿Qué hay en nuestras cabezas? «No lo sabemos con seguridad pero hay teorías. Desde el siglo XIX los neurocientíficos han especulado que quizá los recuerdos y la información que nos define están almacenados en las conexiones interneuronales. Y tal vez otros aspectos de la identidad personal, quizá la personalidad, el intelecto, tal vez también estén codificados en las conexiones interneuronales», señala Seung.

«Probablemente ya hayan visto imágenes de neuronas. Pueden reconocerlas instantáneamente por sus formas fantásticas. Tienen largas y delicadas ramificaciones; en pocas palabras, parecen árboles. Pero esto es una sola neurona. Para encontrar conectomas tenemos que ver todas las neuronas al mismo tiempo. Bobby Kasthuri, un colega de Seung que trabaja en el laboratorio de Jeff Lichtman en la Universidad de Harvard, “cortó rebanadas muy delgadas” de un cerebro de ratón y luego aumentó 100.000 veces la resolución para poder ver las ramas de las neuronas todas al mismo tiempo».

«Tomamos muchas imágenes de muchas rebanadas del cerebro y las apilamos para obtener una imagen 3D. Pero todavía no podíamos ver las ramas completas. Así que empezamos por arriba y coloreamos de rojo la sección transversal de una rama, e hicimos lo mismo con la rebanada siguiente y con la próxima. Y seguimos así, rebanada tras rebanada. Continuamos con toda la pila y pudimos reconstruir la figura tridimensional de un pequeño fragmento de la rama de una neurona. También pudimos hacerlo con otra neurona en verde. de esta manera, vimos que la neurona verde tocaba la neurona roja en dos partes, y eso es lo que se llama sinapsis».

«Acerquémonos a una sinapsis –continúa Seung–, mantengamos la vista en el interior de la neurona verde. Deberíamos ver unos circulitos. Se llaman vesículas. Contienen una molécula conocida comoneurotransmisor. Y así, cuando la neurona verde quiere comunicarse, cuando quiere enviar un mensaje a la neurona roja, escupe un neurotransmisor. En la sinapsis las dos neuronas están conectadas como dos amigas que hablan por teléfono. Ya ven cómo encontrar una sinapsis –dice Seung– . ¿Cómo podemos encontrar un conectoma? Bueno, tomamos esta pila de imágenes tridimensionales y la procesamos como si fuera un libro para colorear en 3D. Pintamos cada neurona con un color diferente y luego miramos en todas las imágenes, encontramos las sinapsis y anotamos los colores de las dos neuronas involucradas en cada sinapsis. Cuando hacemos esto con todas las imágenes hallamos un conectoma».

Pensar puede cambiar nuestro conectoma

«Pero hallar un conectoma humano entero es uno de los desafíos tecnológicos más grandes de todos los tiempos. A medida que crecemos en la infancia y envejecemos en la adultez nuestra identidad cambia lentamente. Del mismo modo, cada conectoma cambia con el tiempo». ¿Qué tipo de cambios ocurren? «Bueno, las neuronas, como los árboles, pueden tener nuevas ramas y perder otras. Se pueden crear sinapsis y se pueden eliminar otras. Y las sinapsis pueden aumentar o disminuir de tamaño». ¿Qué provoca estos cambios? «Bueno, es verdad. Hasta cierto punto están programados por los genes. Pero esa no es la historia completa porque hay señales, señales eléctricas, que viajan por las ramas de las neuronas y señales químicas que saltan de rama en rama. Estas señales se llaman actividad neuronal, y hay mucha evidencia de que la actividad neuronal puede hacer que cambien nuestras conexiones. Si se unen estos dos hechos, esto significa que nuestras experiencias pueden cambiar nuestro conectoma. Por eso cada conectoma es único, incluso los de gemelos genéticamente idénticos. El conectoma es la confluencia de naturaleza y crianza. Y podría ser cierto que el mero acto de pensar puede cambiar nuestro conectoma; una idea que puede resultar poderosa», agrega Seung.

Millones de kilómetros de cables

Apelando a su gran humor, Seung exclama: «¡Qué lío! ¿Alguna vez han tratado de conectar un sistema tan complejo como ese? Espero que no. Pero si lo han hecho sabrán que es muy fácil cometer un error. Las ramas neuronales son como los cables del cerebro. ¿Alguien puede adivinar cuál es la longitud total de cables del cerebro? Les daré una pista. Es un número grande, estimo que son millones de kilómetros. Todos dentro del cráneo. Y si uno entiende ese número puede ver fácilmente qué problemas genera un mal cableado cerebral. De hecho a la prensa popular le encantan los titulares como: “Los cerebros anoréxicos tienen un cableado diferente”, o “Los cerebros autistas tienen un cableado diferente”. Estas son afirmaciones plausibles, pero en verdad, no podemos ver el cableado cerebral tan claramente como para saber si son realmente ciertas. Las tecnologías de visualización de conectomas nos permitirán finalmente leer el mal cableado del cerebro para ver desórdenes mentales en los conectomas».

«Supongamos que las tecnologías para hallar conectomas funcionan. Propongo una prueba directa: tratemos de leer recuerdos de los conectomas. Piensen en la memoria de largas secuencias temporales de movimientos como las de un pianista que toca una sonata de Beethoven. Así que una manera de tratar de probar la teoría es buscar esas cadenas dentro de los conectomas. Pero no va a ser fácil porque van a estar cifradas. Tendremos que usar nuestras computadoras para tratar de descifrar la cadena. Y si podemos hacer eso, la secuencia de neuronas que recuperemos al descifrar [la cadena] será una predicción del patrón de actividad neuronal que se reproduce en el cerebro en la recuperación de memoria. Y si eso funcionara sería el primer ejemplo de lectura de memoria de un conectoma».

Perspectivas

Seung describe la búsqueda que se inicia en el mundo de lo muy pequeño y nos impulsa hacia el mundo del futuro lejano: «Los conectomas marcarán un punto de inflexión en la historia humana. A medida que evolucionamos respecto de nuestros antepasados simios en la sabana africana, lo que nos distinguió fue el cerebro más grande. Hemos usado el cerebro para elaborar tecnologías cada vez más asombrosas. Con el tiempo estas tecnologías se volverán tan poderosas que las usaremos para conocernos a nosotros mismos desarmando y reconstruyendo nuestros propios cerebros. Creo que ese viaje de autodescubrimiento no solo es para los científicos sino para todos», concluye el investigador.

Fuente: http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=109109&referente=docentes

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