ENZIMAS.
Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. No hacen factibles las reacciones imposibles, sino que solamente aceleran las que espontáneamente podrían producirse. Ello hace posible que en condiciones fisiológicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requerirían condiciones extremas de presión, temperatura o pH. Podríamos decir entonces que son moléculas de naturaleza proteica y estructural que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles: una enzima hace que una reacción química que es energéticamente posible, pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea cinéticamente favorable, es decir, transcurra a mayor velocidad que sin la presencia de la enzima. En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas Prácticamente todas las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos están catalizadas por enzimas. Los enzimas son catalizadores específicos: cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos. En una reacción catalizada por un enzima:
La sustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustrato. El sustrato se une a una región concreta de la enzima, llamada centro activo. El centro activo comprende (1) un sitio de unión formado por los aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato y (2) un sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente implicados en el mecanismo de la reacción
Una vez formados los productos el enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción 1.- El enzima y su sustrato 2.- Unión al centro activo 3.- Formación de productos
COENZIMAS Una coenzima es una molécula orgánica pequeña necesaria para la actividad de una enzima. Las coenzimas son cofactores de naturaleza orgánica. Una coenzima es un cofactor de naturaleza orgánica. Las coenzimas son necesarias para la actividad de muchas enzimas. La tetrahidrobiopterina, el ATP, el GTP, el NAD, la coenzima A o la coenzima Q son algunos ejemplos de coenzimas. Muchas coenzimas son vitaminas o derivados de ellas especialmente de la vitamina B. Normalmente sufren reacciones de oxidación, reducción y transferencia de grupos químicos. Las coenzimas sufren las transformaciones químicas necesarias para la catálisis enzimática evitando que la enzima las sufra. De este modo la enzima queda intacta y puede llevar a cabo otro ciclo de reacciones simplemente cambiando la coenzima. Las coenzimas tienen un papel fundamental en el metabolismo y en la fisiología del organismo y, de hecho, hay muchas enfermedades producidas por defectos en coenzimas. Algunos ejemplos de este tipo de enfermedades son la fenilcetonuria en la que existe un defecto de tetrahidrobiopterina o la pelagra que se produce por un déficit de NAD (Nicotina mida Adenina Di nucleótido La principal función de las coenzimas es actuar como intermediarios metabólicos. El metabolismo conlleva una amplia gama de reacciones químicas, pero la mayoría corresponden a unos tipos básicos de reacciones que implican la transferencia de grupos funcionales. Esta química común permite a las células utilizar un pequeño conjunto de intermediarios metabólicos para transportar grupos químicos entre las diferentes reacciones. Estos intermediarios en la transferencia de grupos son las coenzimas.
ACIDOS NUCLEICOS. Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.
TIPOS:
ADN El ADN por las siglas de Acido Desoxirribonucleico, es una molécula de gran tamaño que guarda y transmite de generación en generación toda la información necesaria para el desarrollo de todas las funciones biológicas de un organismo. El ADN está formado por la unión paralela de dos cadenas, cada cadena se encuentra conformada por 4 diferentes nucleótidos. Lo que hace que el ADN sea tan variado. Su estructura fue dilucidada en 1953 por los científicos Watson y Crick, descubrimiento que años más tarde los haría ganadores del premio Nobel.
Si pudiésemos tomar una cadena de ADN humano y la estiráramos de forma lineal nos daríamos cuenta que el ADN humano tiene una longitud de extremo a extremo de 2 metros, el ADN se enrolla sobre proteínas y se compacta formando los cromosomas. Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones. En el ADN, cada nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada nucleótido con el siguiente.
ARN ARN (ácido ribonucleico): Ácido nucleico formado por una cadena polinucleotídica. Su nucleótido, consiste en una molécula del azúcar ribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, uracilo, citosina y guanina. El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos, lineal y de hebra sencilla. •
ARN mensajero (ARNm)
ARN lineal, que contiene la información, copiada del ADN, para sintetizar una proteína. Se forma en el núcleo celular, a partir de una secuencia de ADN. Sale del núcleo y se asocia a ribosomas, donde se construye la proteína. A cada tres nucleótidos (codon) corresponde un aminoácido distinto. Así, la secuencia de aminoácidos de la proteína está configurada a partir de la secuencia de los nucleótidos del ARNm.
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ARN ribosómico (ARNr)
El ARN ribosómico, o ribosomal, unido a proteínas de carácter básico, forma los ribosomas. Los ribosomas son las estructuras celulares donde se ensamblan aminoácidos para formar proteínas, a partir de la información que transmite el ARN mensajero. Hay dos tipos de ribosomas, el que se encuentra en células procariotas y en el interior de mitocondrias y cloroplastos, y el que se encuentra en el hialoplasma o en el retículo endoplásmico de células eucariotas. Ribosomas unidos entre sí mediante ARN mensajero, formando un polisoma. ARN transferente (ARNt) El ARN transferente o soluble es un ARN no lineal. En él se pueden observar tramos de doble hélice intracatenaria, es decir, entre las bases que son complementarias, dentro de la misma cadena. Esta estructura se estabiliza mediante puentes de Hidrógeno. Además de los nucleótidos de Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo, el ARN transferente presenta otros nucleótidos con bases modificadas. Estos nucleótidos no pueden emparejarse, y su existencia genera puntos de apertura en la hélice, produciendo bucles. En el ARNt se distinguen tres tramos (brazos). En uno de ellos (1 en la figura), aparece una secuencia de tres nucleótidos, denominada anticodon. Esta secuencia es complementaria con una secuencia del ARNm, el codon. En el brazo opuesto (2 en la figura), en el extremo 3' de la cadena, se une un aminoácido específico predeterminado por la secuencia de anticodon. La función del ARNt consiste en llevar un aminoácido específico al ribosoma. En él se une a la secuencia complementaria del ARNm, mediante el anticodon. A la vez, transfiere el aminoácido correspondiente a la secuencia de aminoácidos que está formándose en el ribosoma.
EN CONCLUSION: El ADN y el ARN se diferencian porque: 1. El peso molecular del ADN es generalmente mayor que el del ARN. 2. El azúcar del ARN es ribosa, y el del ADN es desoxirribosa. 3. El ARN contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el ADN presenta timina.
4. La configuración espacial del ADN es la de un doble helicoide, mientras que el ARN es un polinucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos intracatenarios.
CITOLOGÍA
La citología o biología celular es la rama de la biología que estudia las células en lo que concierne a su estructura, sus funciones y su importancia en la complejidad de los seres vivos. Citología viene del griego κύτος (célula). Con la invención del microscopio óptico fue posible observar estructuras nunca antes vistas por el hombre, las células. Esas estructuras se estudiaron más detalladamente con el empleo de técnicas de cito química y con la ayuda fundamental del microscopio electrónico. La biología celular (antiguamente citología de citos=célula y Logos=Estudio o Tratado ) es una disciplina académica que se encarga del estudio de las células en cuanto a lo que respecta a las propiedades, estructura, funciones, orgánulos que contienen, su interacción con el ambiente y su ciclo vital La teoría celular constituye uno de los principios básicos de la biología, cuyo crédito le pertenece a los grandes científicos alemanes Theodor Schwann, MatthiasSchleiden y Rudolph Virchow, aunque por supuesto, no hubiese sido posible sin las previas investigaciones del gran Robert Hooke. La invención del microscopio en el siglo XVI abrió las puertas del mundo celular a los naturalistas y científicos, quienes rápidamente comenzaron a describir mediante bosquejos y observaciones, muchas veces rústicas y poco acabadas, lo que sus ojos veían: pequeños mundos contenidos en gotas de agua, sangre u otros fluidos, pequeños “animáculos” que habían estado conviviendo con los humanos desde siempre y que sólo ahora se hacían patentes para el común de las personas. Si bien muchos científicos e inclusive aficionados realizaron múltiples observaciones, destacan entre ellos las realizadas por:
Robert Hooke (1665): acuña el término de “célula” al observar el tejido vegetal muerto del corcho, viendo finas celdillas uniformes en él. o
Anton Van Leeuwenhoek (1675): observa la composición celular de la sangre humana y la describe, además observa “animáculos” formados por una célula en gotas de agua de charco.
o
MatthiasSchleiden (1837): observó múltiples estructuras vegetales en el microscopio, lo que le permitió generalizar que todas las plantas están formadas por células.
o
Theodor Schwann (1839): observó múltiples tejidos animales en el microscopio, lo que le permitió generalizar que todos los animales están formados por células.
o
Rudolf Virchow (1858): observó y describió la división celular, notando que a partir de una célula se forman dos nuevas idénticas a su predecesora.
En función de estas observaciones, y otras menores que fueron realizados por otros científicos, aparece y es formalmente aceptada hacia fines del siglo XIX la teoría celular, cuyos postulados plantean que:
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La célula es la unidad estructural: todos los seres vivos están formados por al menos una célula, independiente de su origen animal o vegetal. En ese sentido, las células deben ser entendidas como los cimientos estructurales de lo vivo, no es posible concebir vida en ausencia del fenómeno celular.
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La célula es la unidad funcional: todos los procesos y reacciones químicas necesarias para que un organismo viva, ocurren al interior de las células, y no en otro espacio. Es decir, el sinfín de transformaciones moleculares de las cuales depende un organismo para su sobrevivencia, llamadas metabolismo, ocurren en compartimientos específicos dentro de las células, y no fuera de ellas. La célula es la unidad de origen: toda célula, mediante el proceso de división celular, dará origen a dos células hijas, idénticas en tamaño, forma, contenido y estructura a su predecesora. El mecanismo mediante el cual los organismos definen su continuidad estructural y funcional está determinado por las mismas células. La célula es la unidad hereditaria: toda célula contiene la información necesaria para replicar las características propias que definen a un organismo completo. La información que definirá todo aspecto de la vida de un organismo, independiente de su origen animal o vegetal, o del número de células que puedan constituirlo estarán guardadas en un código genético específico, único e irrepetible para cada ser vivo.
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CUADRO CRONOLÓGICO. AÑO
CIENTÍFICO
DESCUBRIMIENTO
1665
ROBERT HOOKE
MICROSCOPIO Y OBSERVO TEJIDOS VEGETALES ( CÉLULAS DE CORCHO)
1670
ANTON VAN LEEUWENHOEK
OBSERVO LAS CELULAS EUCARIOTAS (ESPERMATOZOIDES) Y LAS PROCARIOTAS EN LAS MISMAS BACTERIAS.
1676
ANTON VAN LEEUWENHOEK
CONSTRUYE UN MICROSCOPIO DE MAYOR AUMENTO
1830
MATTHIAS SCHLEIDEN
ESTIDARON LAS CELULAS ANIMALES Y POSTULARON QUE LAS CELULAS SON LAS UNIDADES EN LA FORMACION DE PLANTAS Y ANIMALES.
THEODOR SCHWANN
1831
ROBERT BROWN
MOVIMIENTO BROWNIANO, OBSERVO QUE EL NUCLEO ESTABA EN TODAS LAS CELULAS VEGETALES.
1838
THEODOR SCHWANN
POSTULO QUE LA CELULA ERA UN PRINCIPIO DE CONSTRUCCION DE ORGANISMO MAS COMPLEJO.
1839
PURKINGE
OBSERVO EN EL MICROSCOPIO EL CITOPLASMA CELULAR
1855
REMARK Y VIRCHOW
AFIRMARA QUE TODA CELULA PROVIENE DE OTRA CELULA
1865
GREGOR MENDEL
PRIMERA LEY OPRINCIPIO DE LA SEGREGACION O 2 LEY O PRINCIPIO DE LA DISTRIBUCION
INDEPENDIENTE.
1869
FRIEDRICH NIETZSCHE
AILO EL ADN
PARTES DEL MICROSCOPIO El microscopio 贸ptico es el primero que se invent贸 Se emplea para aumentar o ampliar las im谩genes de objetos y organismos no visibles a simple vista.. Se trata de un instrumento 贸ptico que contiene una o varias lentes que permiten obtener
una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción. El microscopio óptico puede ser monocular, y consta de un solo tubo. La observación en estos casos se hace con un solo ojo. Es binocular cuando posee dos tubos. La observación se hace con los dos ojos. Esto presenta ventajas tales como mejor percepción de la imagen, más cómoda la observación y se perciben con mayor nitidez. • Sistema mecánico: Conjunto de piezas que sirven de soporte a las lentes y demás elementos (pie o base, columna, mecanismo de enfoque, platina, revolver, tubo). • Sistema óptico: Conjunto de lentes responsables del poder de aumento y resolución (objetivos y ocular) • Sistema de Iluminación: Elementos que producen las radiaciones (luz visible o no) y transmiten, reflejan y regulan tanto la intensidad como la cantidad de rayos que van a incidir sobre el espécimen (lámpara o fuente de iluminación, espejo, condensador y diafragma). • Accesorios: Son aditivos que permiten extender las capacidades del instrumento (cámaras fotográficas, de video, computadoras, accesorios para dibujar, entre otros). BRAZO.- Es la parte de donde se debe sujetar, las pinzas el carro el tubo del microscopio y el revólver. Además sirve para trasladar el microscopio de un lugar a otro. BASE O PIE.- Es una pieza que proporciona estabilidad y sirve de soporte a todas las partes del microscopio. PLATINA.- Es una pieza metálica, cuadrada, que tiene en su centro una abertura circular por la que pasará la luz del sistema de iluminación. Aquí se coloca el portaobjetos con la muestra a observar PINZAS DE SUJECION.- Parte mecánica que sirve para sujetar la preparación. La mayoría de los microscopios modernos tienen las pinzas adosadas a un carro con dos tornillos, que permiten un avance longitudinal y transversal de la preparación. TORNILLO MACROMETRICO: Permite hacer un movimiento rápido hacia arriba o hacia abajo del tubo o la platina, y se utiliza para localizar la imagen a observar. TORNILLO MICROMETRICO O DE ENFOQUE SUAVEREVOLVER.- Parte mecánica de movimiento giratorio que nos permite colocar en posición cualquiera de los objetivos que se encuentran en él. TUBO.- Parte mecánica que proporciona sostén a los oculares y objetivos.
CREMALLERA.- Permite que el movimiento de los tornillos macro y micrométrico sea de mayor o de menor amplitud. OCULAR.- Se localiza en la parte superior del tubo ocular y son las lentes que Capta y amplia la imagen formada en los objetivos. Los primeros microscopios eran monoculares, es decir, poseían una sola lente. Los microscopios actuales poseen dos oculares, uno para cada ojo y se les llama binoculares. OBJETIVOS: Se encuentran incrustados en el revolver Son unos pequeños cilindros colocados en el revolver que proporciona el poder de resolución del microscopio y determinan la cantidad total de aumento. CONDENSADOR.- Es una lente de gran abertura que permite dirigir o condensar la mayor parte de los rayos luminosos en la preparación. En nuestro microscopio está integrado en la platina y tiene un diafragma unido en la parte inferior. DIAFRAGMA: Existe un diafragma en el condensador, que elimina el exceso de luminosidad para tener una buena iluminación del objeto a observar FUENTE DE LUZ.- Para observar la muestra microscópica es necesario que ésta se ilumine con algún tipo de luz y nuestros microscopios cuentan con un foco que da energía eléctrica que dirige sus rayos luminosos hacia el sistema condensador. TIPOS DE MICROSCOPIOS Existen diversas clases de microscopios, según la conformación, la naturaleza de los sistemas de luz y otros elementos utilizados para obtener las imágenes. El microscopio óptico puede ser monocular, binocular, trinocular (para microfotografía). En los microscopios binoculares la observación se hace con los dos ojos y esto permite una observación más cómoda y se percibe una mayor nitidez de los detalles en la imagen. Se fabrican en diferentes tamaños incluyendo microscopios pequeños portátiles o de viaje. Dentro de los tipos de microscopios se describen: • Microscopio vertical: Es el microscopio convencional, perfeccionado a partir de los modelos antiguos, que posee la fuente de luz ubicada en la base, por debajo de la platina. Es el microscopio de uso más común.
• Microscopio invertido: La estructura del microscopio es invertida en comparación al microscopio convencional. La fuente de luz está ubicada por encima de la platina y el principio de funcionamiento y formación de la imagen es el mismo que el del microscopio tradicional. Utilizado principalmente para cultivos celulares (células vivas) sin una preparación previa y para monitorear actividades (crecimiento, comportamiento). • Microscopio estereoscópico: Este tipo de microscopio proporciona una imagen estereoscópica, en tres dimensiones (3D) del espécimen. Se fundamenta en la visión binocular convencional, en la que los dos ojos observan el espécimen con ángulos levemente distintos. El microscopio estereoscópico debe ser binocular. Se utiliza para observar especímenes de gran tamaño, sin corte o preparación previa puesto que emplea luz incidente y no funciona por transiluminación. Es ideal para realizar microdiseccion.
• Microscopio quirúrgico: Es un microscopio que se emplea en microcirugía. Proporciona un campo muy bien iluminado y un aumento de las estructuras anatómicas, facilitándole al cirujano una mayor visibilidad de los tejidos sanos y patológicos que serán manipulados más cuidadosamente y con menores posibilidades de lesión. Algunos modelos más sofisticados tienen piezas automatizadas robóticas. Se utiliza principalmente en intervenciones quirúrgicas en las que se amerite una minuciosa disección, como por ejemplo del cráneo y cerebro o del globo ocular. • Microscopios fotónicos especiales: Ciertos especímenes, principalmente las células vivas o muestras no coloreadas, al ser observados en el microscopio común de campo claro, muestran un muy pobre contraste de sus estructuras y no aportan datos relevantes, a pesar del poder de resolución de los objetivos empleados. Para ello se han creado microscopios con ciertas particularidades que permiten la observación de ese tipo de especímenes con un incremento muy satisfactorio del contraste. Entre ellos se citan: Microscopio de campo oscuro. Microscopio de luz ultravioleta. Microscopio de fluorescencia.
Microscopio de polarizaci贸n. Microscopio de contraste de fases. Microscopios interferenciales.