Espero sigan cuidándose y protegiendo a sus familiares con enfermedades crónicas y con más de 60.
La Vida apareció en la Tierra probablemente hace unos 4.8 Ga, aunque con toda seguridad fue hace más de 3.5 Ga. En el eón llamado Arqueano (arque- = antiguo).
Representación artística del eón Arqueano
Las primeras células muy probablemente se originaron en el fondo oceánico. En unas estructuras llamadas Chimeneas Hidrotermales Submarinas que aún existen en la actualidad. En estas estructuras existe la fuente de energía química y condiciones termodinámicas adecuadas para impulsar los procesos análogos a los vitales y cuya evolución dió origen a los primeros seres vivos.
Ventosa alcalina de la "Ciudad Perdida" en el fondo del océano Atlántico.
Las primeras células fueron claramente de tipo procariótico.
Células procariotas: pequeñas sin organelos membranosos..
Durante más de 2 mil millones de años (2 Ga) todas las especies formadas por evolución fueron procarióticas. Al estudiar las secuencias del ADN de sus genomas, hoy sabemos que muy pronto la Vida se dividió en dos linajes, Bacteria y Archaea:
Carl Woese (1977) descubrió los dos linajes de especies con células procarióticas.
Las arqueobacterias y las eubacterias no pueden distinguirse visualmente entre sí. Ambos linajes tienen el mismo modo de vida y complejidad procariótica. Las diferencias entre ellas son profundas pero a nivel de sus secuencias de ADN y a nivel molecular. Por ello, es difícil hablar de ellas de un modo que tenga sentido y sea comprensible para los conocimientos previos de los estudiantes de bachillerato. Solamente como una probadita mencionamos:
Algunas diferencias entre las arqueobascterias y eubacterias.
Desde un tiempo muy lejano los dos linajes se separaron y siguieron divergiendo evolutivamente. En algún momento no más de hace 2 Ga apareció la célula Eucariótica. Con la fusión de dos organismos unicelulares procarióticos (endosimbiosis): una arqueobacteria y una eubacteria cuya evolución dio lugar una estructura celular nueva, capáz de mayores posibilidades morfológicas y de complejidad.
Fusión celular más probable, según lo que sabemos ahora.
La coevolución de ambas células dió origen a la célula eucariótica donde aún podemos reconocer a la eubacteria ancestral en las mitocondrias.
Así la Vida en la Tierra, entre hace 1. y 2 Ga, estaba representada por tres dominios según Woese:
Aunque al principio sólo existían organismos unicelulares eucarióticos del Reino Protista, según Whittaker.
Y dos Reinos según Whittaker: Monera y Protista.
Reino Monera.
Un ejemplo de organismo del Reino Protista.
Durante varios cientos de millones de años, a partir de la primera célula eucariótica evolucionaron muchos linajes de protistas y en algún momento de la coevolución de un protista con una cianobacteria aparecen las células eucarióticas fotosintéticas (algas). Las cianobacterias devienen con el tiempo en cloroplastos.
Más tarde, hace unos 800 a 600 Ma, con la evolución de la multicelularidad y el desarrollo embrionario aparecieron los linajes que Whittaker denominó Reinos: Fungi, Animalia y Plantae.
Esquema de 5 Reinos según Whittaker
Endosimbiosis en Eukarya dando origen a diferentes tipos de algas
Por M en C Rafael Govea Villaseñor Versión 4.1 Última modificación: 2020-04-25
Chicos:
Seguimos en Suspensión de Clases Presenciales. Estamos en los momentos más álgidos de la Pandemia del SARS-CoV-2. Espero que se estén cuidando y protegiendo a sus familiares mayores. Salgan para lo absolutamente necesario, guarden su distancia, no se toquen la cara y lávense con frecuencia. En caso de tener síntomas de resfriado, guárdense en casa lejos de los mayores. Llamen a la UIES (Unidad de Inteligencia Epidemiológica y Sanitaria) para instrucciones.
Flujo de Información
Las células son sistemas abiertos que intercambian masa y energía con su entorno. Los sistemas abiertos en estado estacionario tienen la propiedad intrínseca de alejarse del equilibrio termodinámico desplazando hacia su periferia al desorden (entropía) que se genera en cada proceso que ocurre en su interior.
Las células a lo largo de su evolución han adquirido la información que les permite aumentar su orden interno a costa de desordenar su medio. La Vida es la expresión de dicha información que se almacena y se transfiere de unas moléculas a otras. La información genética se almacena a largo plazo en el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y consiste en las instrucciones para construir las macromoléculas que participan en casi todos los procesos celulares, los diversos tipos de ARN, las Proteínas y de manera más indirecta, también los Polisacáridos.
El "hilo" que se ve en esta microfoto es el ADN de la bacteria E. coli.
La secuencia de pares de bases del ADN almacena también la información de cuándo, cuánto, dónde y en respuesta a qué circunstancias del entorno se deben producir las decenas de miles de especies diferentes de proteínas que cada célula requiere para vivir.
Producción de una proteína en respuesta a la presencia de una hormona
Las proteínas se asocian por complementaridad de superficies determinando los procesos celulares. Formando complejas redes de interacciones que terminan construyendo a los organismos, determinan su funcionamiento y su apariencia (fenotipo).
Arriba el SARS-CoV-2, abajo una célula del epitelio respiratorio. De rojo el Trímero de la proteína S viral y de azul la proteína ACE-2 humana.
Vean por ejemplo el primer mapa de interacciones entre las proteínas humanas (http://www.mdc-berlin.de/en/news/2008/20080910-erwin_schr_dinger_prize_2008_goes_to_resea/).
Cada punto es una proteína y cada línea es una asociación. El estudio encontró 3200 asociaciones entre 1700 proteínas, sólo una pequeña fracción de las proteínas humanas:
Cada punto una proteína y cada línea una interacción
El fluir normal de la información sigue el siguiente esquema:
El ADN almacena información usando 4 "letras químicas" que son las bases nitrogenadas G (guanina), A (adenina), C (citosina) y T (timina) de sus nucleótidos. El ADN es una doble hélice hecha de pares de bases de nucleótidos A=T y G=C que unen sendas cadenas de nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster:
El ADN tiene dos cadenas complementarias de nucleótidos que son moldes recíprocos: La cadena sentido en dirección 5' ---> 3' y la cadena antisentido en dirección opuesta 3' ---> 5'.
La síntesis de una cadena de ADN requiere una cadena molde y los 4 nucleótidos activados, es decir en forma de: dGTP, dATP, dCTP y dTTP. La adición de cada nucléotido sólo ocurre en el extremo 3' de cada cadena.
Toda célula procede de otra célula progenitora y recibe de ella su información genética. Así pues, antes de cada división celular ocurre la Replicación del ADN. Las dos cadenas del ADN se separan y sirven de molde para rehacer las cadenas complementarias: La G empareja a la C, la A a la T y viceversa:
5'TATgCgTAAAgCTTC3'
__________3'TTCgAAg5'
---> 5'TATgCgTAAAgCTTC3'
3'ATACgCATTTCgAAg5'
--->
5'TATgC3'____________
3'ATACgCATTTCgAAg5'
Lo mismo, esquemático y animado:
Ahora la replicación del ADN en 3D y animado:
Verde = helicasa, beige = ADNpol, rosa = primasa
Así se forman dos moléculas idénticas a la original aunque cada una de ellas tiene una cadena vieja y otra nueva (replicación es semiconservativa). De ese modo cada célula hija tendrá, luego de dividirse, la información para fabricar las macromoléculas necesarias para funcionar.
Tres células en división mitótica
Cuando la célula requiere de una proteína o de un ARN funcional, entonces copia el gen correspondiente, pero usando un "alfabeto" distinto. En vez de GACT del ADN usa GACU del ARN.
El proceso se llama Transcripción del ADN porque se escribe la misma información, pero usando un conjunto de "signos" un poco distinto. En vez de T se usa U.
Como puedes ver en la imagen de arriba, la cadena antisentido es el molde para elaborar el ARN (transcripción) que crece por su extremo 3'.
Copia a un procesador de textos la siguiente molécula de ADN y debajo de la cadena antisentido escribe la secuencia de ribonucleótidos de unidos durante la transcripción del ADN. Luego envíame tu ejercicio al grupo KIK Escribo 4 nucleótidos de ejemplo y el símbolo de la guanina con "ge minúscula" para no confundir con la C de la citosina.
Muestro la cadena sentido en naranja, la cadena antisentido en verde y el ARN en azul.
5'TATgCgTAAAgCTTCgCTACgATCCgTAgCUCgACCATCgA3'
3'ATACgCATTTCgAAgCgATgCTAggCATCGAgCTggTAGCT5'
5'UAUg...
En las células, muchas de las moléculas de ARN fabricadas son de ARN ribosomal (ARNr) que se ensamblan con decenas de proteínas para constituir los ribosomas (las "máquinas" que fabrican proteínas) catalizando la formación del enlace peptídico, otras son de ARNt (de transferencia) cuya función es transportar cada uno de los 20 tipos de aminoácidos proteicos al ribosoma y leer las instrucciones del ARN mensajero (ARNm). Las moléculas ARN mencionadas antes se llaman no codificantes (nc) porque no dirigen la síntesis de proteínas como el ARNm (m = mensajero. Recientemente se han descubierto muchas moléculas de ARNnc distintas que participan en la regulación de distintas fases del flujo de información y también en la defensa antiviral de las células.
La mayoría de las moléculas de ARN parecen pertenecer a la clase codificante, el ARNm. Estos, son una especie de "planos" de las proteínas que contienen el nombre (o codón) de cada uno de los aminoácidos que deben de ser unidos para fabricar los miles de proteínas que requiere una célula para funcionar.
En el ARNm se encuentra codificada la secuencia de aminoácidos que debe unir el ribosoma como una serie de tripletes de nucleótidos llamados codones. Hay 64 codones posibles y sólo 20 aminoácidos proteicos. Así que hay codones sinónimos para casi todos los aminoácidos.
Por ejemplo: el codón GGG = glicina, GGU = glicina y UUU = fenilalanina o UUC = fenilalanina.
El esquema que contiene todos los codones y su equivalencia se llama Código Genético que es prácticamente Universal. En el esquema se especifican en círculos concéntricos la primera "letra": G, A, C o U; la segunda: G, A, C o U, la tercera "letra" de cada codón (también G, A, C o U) y el aminoácido que codifica.
En el esquema circular mostrado abajo, los codones se muestran radialmente desde el centro hacia afuera. Los aminoácidos se escriben con su símbolo de 3 letras. Los colores muestran el tipo de aminoácido:
Por ejemplo:
Ahora, traduce el pequeño trozo de ARN que simula ser un ARNm. Cópialo al procesador. Usa el código genético. Busca el codón de inicio y a partir de ese triplete coloca el símbolo de tres letras del aminoácido correspondiente. Precisamente como se muestra en la figura de arriba. Luego envía el ejercicio junto con el anterior a mi Kik. 5'UAACGAUgUUAgCggUgAUgUggCUAUggggCUAUUAAG3' Proteína:
Traducción. ARNm, amarillo; ARNt, verde; Ribosoma, azul y Proteína, rojo
Ahora, vean los videos siguientes. Fíjense en las imágenes. No importa si no entienden inglés: Replicación: ADN --> 2ADN
Transcripción: ADN ---> ARN
Este otro video con subtítulos sobre transcripción:
Un tercer video sobre transcripción:
Traducción: ARNm -----> Proteína
Otro video sobre la traducción o síntesis de proteína:
Chicos: Espero se estén guardando en casa. Saliendo exclusivamente por necesidad. También deben cuidar a sus familiares mayores y con enfermedades crónicas (hipertensión, diabetes y obesidad). Ya saben: Lavándose las manos unas 15 ó 30 veces según lo que hagan, limpiando superficies con agua y jabón. También aplicando la sana distancia (más de 5 cuadritos por favor).
Regresando a nuestra materia, esta semana comprenderán cómo las células se multiplican (obviamente dividiéndose).
La Reproducción (re- = volver, repetir, prod- = hacer y -cion = proceso) es un proceso biológico esencial para la existencia de las especies. A contra pelo, la reproducción NO es un proceso vital. Ningún organismo fallece por no haberse reproducido. Incluso, ni siquiera la mayoría de los organismos logra alguna vez tener descendencia. De allí que de acuerdo a las condiciones del microambiente que le rodea de manera específica, éste selecciona a los organismos que han de heredar los genes de la siguiente generación haciendo posible la Evolución de las especies. Tópico que estudiarán, en Biología dos. Mencionamos la reproducción y su relevancia porque durante casi 3 Ga (3 mil millones de años) todos los organismos existentes eran unicelulares. En estos seres la División Celular, tema de esta semana, era también el modo de reproducción. Solamente en los últimos 600 Ma (millones de años), al aparecer los organismos multicelulares, la división celular dejó de ser equivalente a la reproducción y fue coptada como medio de otros procesos como el desarrollo embrionario, crecimiento y la reparación de los organismos.
Ahora si, entremos en el tema, revisen las diapositivas de la siguiente presentación:
Nos vemos en el día y la hora clase para su examen de Socrative Student. Ojalá no hayan olvidado entrenar durante estas NO-vacaciones según el horario especificado en mis mensajes de KiK. CG2: Un poco de música: .
Transporte de Sustancias a través de las Membranas
Transporte pasivo por difusión simple-
Chicos: Versión 3.1 Última modificación: 2020-03-29 Antes de entrar en materia: Recuerden que estamos en Suspensión de clases presenciales. Con algunos grupos logré platicar en clase acerca de la pandemia del nuevo coronavirus. Me faltaron algunos porque me enviaron a casa por pertenecer al grupo de edad, susceptible de complicaciones.
Una partícula del virus SARS-CoV-2
Los virus son, como lo estudiaremos en el tercer corte, entidades biológicas no vivas. Constituidas por un ácido nucleico que codifica para algunas proteínas. Algunas de ellas lo protegen y le permiten al virus adherirse a las membranas celulares, entrar en ellas y apoderarse de su metabolismo para multiplicar su ácido nucleico (genoma) y autoensamblarse. Por ello se dice que los virus son agentes infecciosos intracelulares obligados.
Ciclo de multiplicación de un virus, en este caso del VIH
Les comento que recién se ha encontrado un virus similar al SARS-CoV-2 que tiene como hospedador a una población de pangolines malayos al sur de china. Parece que en esa población se recombinaron coronavirus de murciélagos con los propios de estos animales de nicho terrestre como nuestros armadillos.
Pangolín
No importa ahora, realmente de dónde llegó el SARS-CoV-2. Él es un virus nuevo para nuestra especie y nadie tiene anticuerpos contra él. Así que todos somos susceptibles de infectarnos si nos encontramos con él. Debido a ello, una vez que se infectó un humano y este transmitió a otros el coronavirus, se disparó una epidemia en Wuhan, China. Como seguramente saben. Dado que la epidemia se ha extendido y tiene alcance mundial, la llamamos Pandemia.
El curso natural de una epidemia tiene la siguiente gráfica: El número de casos nuevos con el tiempo.
Primero hay muy pocos casos (fase retrasada). Luego el # de casos aumenta cada día más rápido (fase de crecimiento acelerado). Finalmente, conforme se recuperan cada día más personas y se tornan inmunes, se llega a un máximo y empiezan a disminuir el # de nuevos casos.
NO HAY MANERA DE EVITAR PASAR POR TODA LA CURVA EPIDEMIOLÓGICA.
Lo que podemos hacer es modificar la curva para pasar de la mejor manera por todas las fases. En el video se muestras simulaciones de contagio variando el parámetro de la movilidad de las personas. Vean de nuevo el video.
Como lo vieron, sí limitamos la movilidad de las personas, reducimos la velocidad de nuevos contagios y aplanamos la curva como se ve en los casos 3 y 4. Por cierto, por eso es que estamos en suspensión de clases presenciales.
Ustedes y todos sus familiares deben quedarse en casa, siempre que sea posible. Guarden siempre unas 5 losetas de distancia. Lávense las manos frecuentemente y limpien las superficies con agua jabonosa. Con ello aplanaremos la curva y el número de casos graves no superará la capacidad del sistema de salud.
Quédense en casa, pero no dejen que sus familiares mayores salgan. Guárdenlos y vayan ustedes por las tortillas, guardando la sana distancia. Siempre... "más de 5 cuadritos".
Pasemos de nuevo a biología 1.
En esta semana estudiaremos unos conceptos básicos sobre los procesos de transporte a través de membrana que permiten la entrada y salida de sustancias necesarias para la nutrición, respiración y excreción. Preparen los conceptos más importantes. Hagan una lista en su CET (hoja 10), realicen un Mapa Mental. Estudien las siguientes diapositivas:
Se representa una rebanada de una célula eucariótica durante producción de una proteína en respuesta a señales del exterior.
Modelo Celular Eucariótico
Chicos: Versión 2.2 última actualización: 2020-03-19 Recuerden que estamos en suspensión de clases presenciales debido a la epidemia del SARS-CoV-2. Deben de evitar en lo posible salir de sus casas, lavarse las manos con frecuencia, limpiar las superficies y autoaislarse si tienen síntomas de resfriado. Eviten poner en riesgo a personas mayores o con enfermedades crónicas.
El esquema muestra cómo entra un virus cubierto a la célula eucariótica
Para esta semana les toca conocer y aprender sobre la estructura de las células eucarióticas. Pueden visitar la página del enlace anterior. Noten que hay enlaces de hipertexto anidados. También estudien las diapositivas de la siguiente presentación:
Células que recubren el interior de la Traquea de ratón (muy similar a la nuestra)
Las células en esta fotografía del tejido epitelial se muestran en falso color, Microscopio NanoFab Zeiss, X10000 *
Acuarela hecha a escala por David Goodselldel citosol eucariótico entre el REL y el A de Golgi. Véase una vesícula en formación y otra yendo hacia el Golgi. La forma de las proteínas, tamaño y su número es real.
