Unidad 3. Dominio eukarya by Jazina Ruiz Hernández

Biología celular Dominio Eukarya

Programa de la asignatura:

Biología celular

Dominio Eukarya

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Índice Presentación de la unidad…………………………………………………………………………3 Propósitos…………………………………………………………………………………………...4 Competencia específica…………………………………………………………………………...4 3.1. Características estructurales……………………………………………...…………………5 3.1.1. Estructura celular……………………………………………………………………………5 3.1.2. Estructura del genoma……………………………………………………………………..8 3.1.3. Estructura extracelular……………………………………………………...…………….11 3.1.4. Pluricelularidad…………………………………………………………………………….14 3.2. Metabolismo eucarionte…………………………………………………………………….14 3.2.1. Características funcionales…………………………………………………...………….15 3.2.2. Evolución y metabolismo…………………………………………………………………15 3.2.3. Principales enzimas……………………………………………………………………….18 3.2.4. Definición de ruta metabólica…………………………………………………………….19 3.3. Ciclo celular…………………………………………………………………………………..25 3.3.1 Fases………………………………………………………………………………………...26 3.3.2 Regulación…………………………………………………………...……………………..28 3.3.3 Expresión genética…………………………………………………………………………28 3.4. Origen del Dominio Eukarya………………………………………………………………..29 3.4.1. Aspectos evolutivos……………………………………………………………………….29 3.4.2. Principales filos…………………………………………………………………………….30 Actividades………………………………………………………………………………………...33 Autorreflexiones…………………………………………………………………………………...34 Cierre de la unidad…………………………..…………………………………….....................34 Fuentes de consulta………………………………………………………………………………35

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Presentación de la unidad Como resultado de un largo y complejo proceso, la selección natural tomó a una pequeña y sencilla célula procarionte, una bacteria tal vez, y la condujo por el sendero de la evolución ganando experiencia a cada paso, aprendió nuevas rutas metabólicas, de repente ya era capaz de vivir en ambientes nuevos, diferentes a su lecho original, su cuerpo se modificó, desarrolló nuevas estructuras (conocidas ahora como organelos) o formó alianzas estratégicas con otras bacterias que le permitieron dominar nuevos procesos, se hizo más grande y más fuerte, antes contaba con unos cuantos genes en su genoma, ahora su acervo genético se conformaba por una enorme biblioteca de genes con la información para crear proteínas poderosas que le permitieron diferenciarse, especializarse y agregarse con otras células parecidas a ella, con esto descubrió que la unión hace la fuerza. Esta nueva célula grande y poderosa se convirtió en la consentida de la evolución, que como a su hija pródiga la tomó como modelo, como materia prima, como los ladrillos de una construcción con los cuales a partir de un proceso evolutivo de especiación se construyeron diversas formas de vida, conocidas como especies, esta célula descubrió que su fortaleza residía en el trabajo en equipo, en la división de las tareas, en la coordinación, sin darse cuenta había dejado atrás su primitiva condición procarionte dando paso a una nueva era, la era de la célula eucarionte, que con su estructura y metabolismo mejorados fue capaz de diversificarse abriendo los horizontes de la vida y de la especiación permitiendo la aparición de miles de organismos nuevos organismos pluricelulares (algunos unicelulares también) que conquistaron nuevos ambientes continuando su camino por la evolución conformando el dominio eukarya, conformado por los reinos: Protista, Fungi, Plantae y Animalia. En esta unidad podrás conocer la anatomía y funcionamiento de una célula eucarionte, así como los procesos evolutivos que condujeron a su desarrollo.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Propósitos

Que el alumno conozca y comprenda las principales características a nivel metabólico, estructural y evolutivo de una célula eucarionte y sea capaz de establecer diferencias entre esta y una célula procarionte.

Competencia específica

Diferencia los organismos eucarioticos mediante el estudio de sus características estructurales y metabólicas para analizar la pluricelularidad.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

3.1. Características estructurales La forma de una estructura anatómica, está relacionada cercanamente con la función, está relación estructura-función es vital para que una célula pueda llevar a cabo sus procesos metabólicos de la manera más eficiente y coordinada, en la primera unidad abordamos los conceptos básicos sobre la anatomía de la célula eucarionte, conocimos las principales características de los organelos así como su función, ahora tendremos la oportunidad de integrar la información analizando la relación de estructura-función para comprender mejor algunos procesos metabólicos de la célula eucarionte.

3.1.1. Estructura celular Imagina que le encargan a un ingeniero civil la construcción de una mega torre con muchos pisos, cada uno destinado a albergar ocupantes diferentes como centros comerciales, restaurantes, oficinas diversas, salas de cine, jardines, en fin. Para que este mega edificio sea funcional debe ser pensado a conciencia desde el principio, planear la ubicación de los puntos de acceso, escaleras, elevadores, servicios, salidas de emergencia, sistemas de iluminación como ventanas e iluminación eléctrica y las vías de comunicación como el teléfono, radio, internet, TV, correos, pero sobre todo se debe pensar en la forma de construir los cimientos, muros de carga, pilares, en fin. El éxito y durabilidad del edificio depende de su esqueleto, de su estructura. Igual pasa con la célula eucarionte, para que esta sepa que hacer y donde está (con relación a las otras células que la rodean) necesita tener estos dos sistemas a punto: cimientos y estructura firmes y resistentes que le permitan interactuar con su medio y sus vecinas así como un sistema de comunicación rápido y eficaz que le permita responder a sus necesidades, iniciaremos con el estudio de los pilares, trabes, muros y lozas de esta construcción llamada célula eucarionte. Para poder construir las columnas es necesario contar con varillas, el constructor debe emplear varillas diferentes de acuerdo a lo que va a construir, unas varillas gruesas y resistentes para el alma de las columnas, otras varillas más delgadas para los castillos y trabes y otras para colar las losas. En la construcción de la célula también se emplean tres tipos de varillas: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios, estas tres estructuras conforman en citoesqueleto de la célula. El primer paso en la construcción de un edificio es la cimentación, los cimientos le proporcionan a todo el edificio una superficie de contacto estable y dinámica con el suelo, visto desde otro ángulo, los cimientos son el punto de comunicación entre el suelo y el edificio, los cimientos le permiten a un edificio amortiguar los movimientos terrestres y Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

responder a ellos de una manera uniforme y controlada sin colapsarse. Buenos cimientos son sinónimo de buen edificio, la célula, como toda construcción, también tiene cimientos que la mantienen unida a su suelo, conocido como matriz extracelular y además le permite mantener comunicación con las células que la rodean. Para estudiar la estructura celular lo lógico sería iniciar pos sus cimientos, sin embargo, para comprender mejor la relación estructura función estudiaremos primero la estructura, y después sus cimientos.

Figura 1. Imagen de la cimentación de una construcción, se pueden apreciar los diferentes tipos de varillas destinadas a formar parte de los cimientos y de los castillo que darán sostén, estabilidad y dinamismo a la construcción. http://imageshack.us/photo/myimages/261/s6301433gx6.jpg/sr=1

Es fácil identificar el esqueleto de un edificio, las columnas, trabes, pisos, techos y muros de carga resultan evidentes a simple vista, y sabemos que todas estas estructuras están compuestas principalmente por varillas de acero fuerte y resistente, pero también flexible. Del mismo modo, la forma y estructura de una célula está dada por el citoesqueleto, el cual consiste en una serie de varillas moleculares responsables del sostén, la forma y funcionamiento de la célula. A continuación se te presenta un esquema que ejemplifica los componentes del citoesqueleto, así como de la función que cumplen dentro de la célula.

Figura 2. Esquema de la disposición del citoesqueleto en una célula eucarionte, Se pueden apreciar los componentes del citoesqueleto y su interacción entre ellos, así como con el núcleo, retículo endoplásmico, y otros organelos. Tomado de: www.nature.com/reviews/molcellbio. | JULY 2007 | VOLUME 8.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Componentes del citoesqueleto de una célula eucarionte Estructura Nombre Función Proteínas de la Proteínas de membrana ubicadas en la parte externa membrana del núcleo, interactúan con las proteínas de la nuclear externa membrana nuclear interna y sirve como punto de anclaje entre el núcleo y los microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. Proteínas de la Proteínas de membrana ubicadas en la parte interna membrana de la membrana nuclear, su función es interactuar con nuclear interna las proteínas de la membrana nuclear externa para llevar al interior del núcleo los mensajes provenientes del exterior que son transportados por el citoesqueleto Proteínas de Su función es interconectar diferentes elementos del andamiaje tipo citoesqueleto, como si fuera un punto de soldadura Plaquina molecular. Nesprina Proteína de andamiaje que interconecta a las proteínas de la membrana nuclear con elementos del citoesqueleto, como filamentos intermedios entre otros Placas de anclaje Estructuras proteicas que sirven como punto de de filamentos anclaje para los filamentos intermedios, proporcionan intermedios puntos de apoyo al citoesqueleto Placas de anclaje Estructuras proteicas que sirven como punto de de actina anclaje para los filamentos de actina, proporcionan puntos de apoyo al citoesqueleto Ribosoma Estructura celular encargada de la síntesis de proteínas, se encuentra por lo general asociada a la membrana del retículo endoplásmico rugoso Microfilamento Varilla molecular componente del citoesqueleto, forma parte de la estructura de sostén y transporte global de la célula, está compuesto por una proteína estructural conocida como actina. Filamento Varilla molécula de diámetro superior al intermedio microfilamento, al ser más gruesa proporciona soporte y resistencia contra la tensión a la que se somete a la membrana celular, está compuesto por actina Microtúbulo Es la varilla molecular más gruesa y resistente del citoesqueleto, Su principal función es la de mantener la forma de la célula Integrinas Proteínas que fungen como parte de la cimentación celular, sirven como base para las placas de anclaje de filamentos intermedios y microtúbulos y a su vez Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

mantienen adherida a la célula con su base como un cimiento molecular. Láminas Proteínas en forma de lámina ubicadas en la cara interna de la membrana nuclear, su función es dar estabilidad y forma a la membrana nuclear Uniones Proteínas de membrana cuya función es mantener adherentes unidas lateralmente a dos células, sirven como punto de anclaje para los Microfilamentos de actina. Como si fuera una especie de grapa molecular que mantiene unidas a dos células Desmosomas Otro tipo de grapa molecular, su función es mantener unidas a dos células y servir como punto de anclaje para los filamentos intermedios de actina Hemidesmosomas Al igual que los desmosomas, sirven como punto de anclaje para los filamentos intermedios, además mantienen a la célula adherida a su base, fungiendo como los cimientos de un edificio Adhesiones Es otro tipo de cimiento celular similar al focales hemidesmosoma, manteniendo a la célula adherida a su base, también sirve como punto de anclaje para los microfilamentos. Tabla 1. Componentes del citoesqueleto de una célula eucarionte.

3.1.2. Estructura del genoma Una biblioteca es un espacio destinado al almacén de libros (principalmente) para que estos sean consultados en el momento que se requieran, para que su consulta sea fácil y sobre todo ágil, los libros deben ser ordenados de acuerdo a ciertos criterios, puede ser por su título, por el tema que tocan, por el autor que los escribió, entre otros, así, si queremos consultar un libro en particular, y si conocemos el criterio por el cual están organizados los libros, fácilmente podemos identificar la ubicación del libro y acceder a él. El genoma es una biblioteca de genes, como ya sabes un gen contiene las instrucciones para sintetizar una proteína. La célula cuenta con un criterio de organización de sus genes basados en etiquetas ubicadas al inicio de cada gen, así, si la célula requiere un gen en particular, simplemente busca la etiqueta correcta y puede acceder al gen que necesita. Por ejemplo, imagina que te acabas de comer un caramelo, los caramelos están hechos de azúcar. Tu sistema digestivo transportará la glucosa hacia la sangre para que esta, a su vez, la transporte hacia cada célula de tu cuerpo para ser transformada en energía, Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

para que este azúcar pueda entrar a la célula necesita de una proteína que le ayude a ingresar, la insulina, entonces, cuando el sistema digestivo está digiriendo el azúcar se manda una señal, un mensaje a las células que les indica que deben producir insulina para poder ingresar el azúcar, una vez recibido este mensaje, la célula busca en el genoma el gen de la insulina y la fábrica. Los genes están ubicados en el DNA, son secuencias que contienen las instrucciones para hacer una proteína. Luego entonces, el genoma es la totalidad de los genes que tiene una especie y está incluido en el DNA. Los seres humanos por ejemplo, tenemos entre 25000 y 30000 genes que componen nuestro genoma, y están almacenados en el DNA que compone a nuestros cromosomas, nuestra especie contiene 23 pares de cromosomas, un par heredado de nuestro padre y el otro de nuestra madre, por lo tanto tenemos 2 copias de cada gen, uno de papá y otro de mamá. Uno de esos 23 pares de cromosomas se conoce como par sexual, en las mujeres está compuesto por dos cromosomas X igualmente heredados de cada uno de nuestros padres, mientras que en los hombres el par sexual se compone de un cromosoma X heredado de la madre y un cromosoma Y heredado del padre. Si pudiéramos extender un cromosoma como si extendiéramos una hebra de hilo, nos daríamos cuenta de que mide alrededor de un metro, entonces tenemos 46 hebras de DNA que miden aproximadamente de un metro cada una y todas deben caber dentro del núcleo que es una organelo extremadamente pequeño. Es como si quisieras introducir 46 carretes de hilo dentro de una cápsula de medicamento, para nosotros puede representar una tarea imposible, sin embargo, la célula eucarionte cuenta con una increíble sistema de empaquetamiento de DNA que permite que todo el genoma quepa dentro del núcleo. La clave está en el súper enrollamiento y consta de 6 estados.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Esquema de los estados de súper enrollamiento del DNA en células eucariontes 1) El primer estado es la doble cadena de DNA de doble hélice, cuyo diámetro es de 2nm. 2) El DNA comienza a empaquetarse asociándose a unas proteínas llamadas histonas, las histonas son parecidas a un yoyo, o un carrete sobre el cual se enrollan dos vueltas de DNA, a la asociación de DNA más histonas se le conoce como cromatina, la cromatina (DNA + histonas) parece un rosario donde cada cuanta del rosario es una histona y mide 11 nm. 3) El súper enrollamiento continúa torciendo a la cromatina para forzar su empaquetamiento, formando una estructura conocida como solenoide, a cada vuelta corresponden 3 histonas haciendo una estructura más compacta y gruesa de 30 nm. 4) La cromatina en forma de solenoide se arregla formando bucles o lazos. Esta estructura tiene un diámetro de 300 nm. 5) Los bucles continúan súper enrollándose para formar una hebra de 700 nm, más gruesa y compacta 6) Finalmente, esta estructura de 700 nm sufre una condensación final para formar el cromosoma que mide 1400 nm, que es la estructura de máxima condensación del DNA. Solo de esta forma es posible introducir 46 carretes de hilo dentro de una cápsula de medicina. Figura 3. Esquema de los estados de súper enrollamiento del DNA en células eucariontes. Imagen extraída y modificada de Alberts, 2002.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Es importante mencionar que no todos los organismos eucariontes tenemos la misma cantidad de DNA, por ejemplo, el perro tiene 78 cromosomas, el caballo 64, el maíz tiene 20, por mencionar algunos, sin embargo, a pesar de estas diferencias en la cantidad de cromosomas, todas las especies eucariontes empaquetan sus cromosomas de esta forma, es un proceso altamente conservado por la evolución gracias a su alta eficacia.

3.1.3. Estructura extracelular En este apartado, al hablar de estructura extracelular nos referiremos a las interacciones que tiene la célula con su exterior, en concreto, estudiaremos a la matriz extracelular, que corresponde al suelo de las células, la estructura donde se construyen los cimientos de nuestro edificio. La matriz extracelular es todo aquello que rodea a la célula, su ambiente externo, que comprende el espacio entre las células y las sustancias que las rodean, en buena medida la matriz extracelular contribuye a darle ciertas características anatómicas y fisiológicas a un tejido en particular, por ejemplo el cartílago, la piel, el hueso, la sangre tienen matriz extracelular, están compuestas por los mismos elementos, la diferencia es la proporción. La matriz está conformada por un conjunto de proteínas que forman fibras (fibrilares) entrelazadas, esta asociación de proteínas, minerales y en conjunto con los glucosaminoglucanos (GAGs) que retienen agua, y minerales principalmente forman un gel. Que determina las propiedades de cada tejido. Los GAGs están formados por largas cadenas de polisacáridos (un polisacárido es una cadena de azucares) que por los elementos químicos que los forman tienen carga negativa, esta carga les permite unirse de manera covalente a proteínas, formado macromoléculas llamadas proteoglucanos, el GAG que se encuentra presente en mayor cantidad en la matriz extracelular es el ácido hialurónico. Los proteoglucanos, gracias a su capacidad de hidratarse y formar geles, son capaces de expandirse ocupando un volumen considerable dentro de la matriz. Otra característica de los proteoglucanos es que también pueden agregarse para formar moléculas aún más grandes, a estas moléculas se les conoce como agrecanos. Estos agrecanos pueden interactuar con moléculas como el ácido hialurónico para formar agregados altamente hidrofílicos.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Figura 4. Representación del ácido hialurónico, uno de los principales GAGs que componen a la matriz extracelular, se puede apreciar el tipo de azúcares que componen a este polisacárido. Alberts 2002.

Figura 5. Imagen de un agregado de agrecanos, en esta estructura parecida a un escobillón, las cerdas corresponden a moléculas de agrecano, al ampliar la imagen (b) puede observarse que los agrecanos está unidos a una proteína central formando una molécula también parecida a un escobillón donde las cerdas están formadas ya sea por condroitín sulfato o queratán sulfato (GAGs), estos escobillones se agregan a una cadena de ácido hialurónico y se mantienen anclados por medio de proteínas de unión. Formando un escobillón más grande que es un agregado de agrecanos. Alberts 2002.

Para su estudio, las proteínas fibrilares pueden dividirse en dos grupos, aquellas con función estructural como el colágeno y la elastina y las adhesivas como la fibronectina y la laminina. Colágeno: Son proteínas fibrilares alargadas semejantes a una trenza, están formadas por tres hebras llamadas cadenas alfa que se polimerizan entre sí formando largas cadenas y estas a su vez se entrelazan formado un red extremadamente ordenada.

Figura 6. Diagrama de la síntesis de colágeno. Alberts 2002.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Elastina: Son proteínas que tienden a formar extensas redes fibrilares y laminares, estas fibras están unidas entre si por puentes cruzados, su principal característica es la de estirarse, de manera semejante a como lo hace una liga, esta molécula es la responsable de proporcionarle su elasticidad al tejido, a mayor concentración, mayor elasticidad, y por lo tanto mayor resistencia a la tensión y a la torsión.

Figura 7. Representación de un agregado de fibras de elastina, las fibrillas de elastina se unen entre sí por medio de enlaces cruzados para formar una fibra elástica que puede estirarse de manera semejante a una liga sin perder sus propiedades. Alberts 2002.

La fibronectina y la laminina tienen función similar, ambas son glicoproteínas (proteínas que tienen unidas azúcares) y tienen propiedades adhesivas ya que en su estructura tiene diferentes sitios de unión que les permiten interactuar con otras fibras como la colágena y además contribuir a la adhesión de las células.

Figura 8. Esquema de un dímero de fibronectina, esta proteína tiene varios dominio de unión a diferentes elementos de la matriz extracelular

Figura 9. La laminina es un trímero, se pueden apreciar diferentes sitios de unión globulares que pueden anclarse con diversos elementos de la matriz extracelular.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Figura 10. En esta imagen, se pude apreciar el tipo de interacciones que realizan los diferentes componentes de la matriz extracelular, el perlecano, un GAG contribuye con la estabilidad de la matriz, al igual que la entactina. Imágenes obtenías de Alberts2002

3.1.4. Pluricelularidad El término pluricelularidad quiere decir que un cuerpo está formado por varias células, no solo de muchas células, si no de diferentes tipos de células. La existencia de diferentes tipos celulares indujo a las células a agregarse con células iguales a ellas, esto ocasionó que estos agregados celulares experimentara una especialización en sus funciones, afinando algún proceso en particular y desechando otros, esto facilitó el desarrollo de órganos especializados, sistemas y organismos tan complejos como los que nos rodean. Para que la pluricelularidad tenga éxito la célula debe asegurarse de que se encuentra rodeada por células iguales a ella en forma y función, esto le permite modificar su metabolismo y coordinarlo con el metabolismo de sus vecinas para que todas hagan lo mismo, por ejemplo dos células de hígado se mantendrán siendo células hepáticas gracias a la comunicación entre las células vecinas y a que están ancladas a una superficie que les permite mantenerse juntas y responder al unísono ante un estímulo o una necesidad.

3.2. Metabolismo eucarionte El equipo que lleva un soldado de fuerzas especiales (élite) puede componerse de dispositivos GPS, microsistemas de radiocomunicación, un uniforme que garantice el perfecto camuflaje, lentes de visión nocturna y calorífica, un rifle de asalto de última generación, un cuchillo multifunciones, además el soldado debe conocer muchas tácticas de supervivencia y ataque y desde luego, tener mucho, pero mucho entrenamiento. Este equipo le permitirá hacer frente a cualquier eventualidad en una guerra, como cambios climáticos, un ataque sorpresivo, terreno hostil, entre muchas otras, si algo le falta, su vida puede correr peligro.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

El metabolismo de un ser vivo, es el equivalente al equipo de un soldado, ya que los eucariontes eso somos, soldados que tratamos de sobrevivir en una guerra llamada selección natural donde competimos con otras especies, el que tenga mejores armas, mejores técnicas, mejor entrenamiento, mejor metabolismo, es el que sobrevivirá. En este tema, podrás tener un interesante acercamiento al metabolismo eucarionte, podrás conocer sus fases, como se regula, y podrás analizar un caso concreto que te permitirá tener una panorámica más amplia sobre la importancia del metabolismo en la continuidad de la vida.

3.2.1. Características funcionales El metabolismo es la suma de procesos que lleva a cabo una célula para mantenerse con vida, esto incluye el mantenimiento de la homeostasis, la asimilación de nutrientes provenientes de su alimento, el desecho de algunos productos, el mantenimiento y reparación de su estructura, solo por mencionar algunos. Recordarás por lo visto en la unidad 1 que el metabolismo está dividido en dos grandes vertientes: El Anabolismo que engloba a todos los procesos que implican la construcción o síntesis de moléculas complejas o más grandes a partir de otras moléculas más simples o más pequeñas. La síntesis de proteínas, la duplicación del DNA previa a una división celular, el crecimiento de un ser vivo, los procesos de cicatrización y reparación de estructuras y tejidos, son ejemplos de procesos anabólicos. La otra gran vertiente abarca a todos aquellos procesos que implican la degradación, digestión, catálisis o ruptura de moléculas grandes o complejas para obtener moléculas más simples o más pequeñas, a estos procesos se les conoce como Catabolismo, la digestión de alimentos, la oxidación de azúcares y grasas de la dieta para obtener energía, procesos de remodelación celular son claros ejemplos de catabolismo. Ambos procesos solo se separan para su estudio, la realidad es que se dan a la par y de manera siempre constante en todos los procesos metabólicos de un ser vivo.

3.2.2. Evolución y metabolismo En líneas anteriores mencionamos que el proceso de empaquetamiento del DNA es un proceso altamente conservado entre todos los organismos pertenecientes al dominio Eukarya, desde un protozoario como Entamoeba, pasando por los mamíferos hasta las impresionantes secoyas de los bosques de coníferas de América del norte con una altura cercana a los cien metros, todos llevan a cabo el mismo proceso de compactamiento del DNA, de esta misma forma, todos los organismos pertenecientes al dominio Eukarya compartimos las rutas metabólicas básicas, por ejemplo las reacciones de oxidación de Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

azucares y grasas para obtener energía son las mismas entre un pez, un león, un ser humano, un ratón, un cocodrilo, una chinche, un hongo y una planta, incluso estas reacciones se comparten con integrantes de otros fila, por ejemplo, con bacterias, ¿porqué, como? La respuesta es simple, evolución.

Figura 11. Evolución… ¿Evolución? http://domingoantonioperez.com/2011/07/laevolucion-del-marketing-multinivel-primeraparte/

Recordemos que una de las herramientas de las que se vale la evolución para dirigir el destino de una especie es la selección natural, que para fines prácticos podemos definir como un proceso por el cual, ante un cambio en el ambiente (un terremoto, cambio de temperatura, humedad, altitud, adición de sustancia químicas y moléculas al sistema, etc.). Se seleccionan aquellas características que en ese momento le permiten a un organismo hacerle frente a ese cambio súbito en su entorno y sobrevivir. Si sobrevive, es casi seguro que esas características se hereden a sus hijos, nietos y eventualmente pasen a formar parte de las características propias de una especie. Este proceso es meramente al azar, ya que no se sabe que cambio va a ocurrir ni cuándo va a ocurrir, y por lo tanto no se sabe qué características o genes van a resultar útiles en un momento dado, esto no se sabe hasta que el cambio ocurre y los afortunados que por casualidad tenían alguna característica que les confiere cierta ventaja sobrevivirán, mientras que los desafortunados que no cuenten con esta característica inevitablemente morirán, al morirse, se eliminarán de la especie esas características que no funcionaron abriéndole paso a las características que permitieron sobrevivir. Estas características no son otra cosa más que los genes. Los genes aparecieron primero en las bacterias, que son microrganismos muy antiguos. En un principio cuando la vida apenas iniciaba, existían algunos tipos de bacterias, algunas podían arreglárselas bien en presencia de oxígeno, otras podían sobrevivir en ambientes sin oxígeno, otras podían manejar ciertas concentraciones de elementos como nitrógeno, azufre, fósforo, y hasta sobrevivir en altas temperaturas. De haberse mantenido así, aisladas de otras especies, de otras variedades, la vida no sería como la conocemos.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Tal vez por azar, por accidente o quizás por instinto de sobrevivencia, la razón pasa a segundo término, los procariontes primitivos cayeron en cuenta de que al sumar esfuerzos era más sencillo y más probable sobrevivir, por lo que formaron equipos de trabajo, equipos metabólicos que les permitieron multiplicar sus habilidades para sobrevivir, por ejemplo, un procarionte que es capaz de oxidar azúcares se asocia con otro procarionte que puede transformar la luz solar en energía y dan origen a un organismo que puede hacer ambas cosas por lo que la obtención de energía resultará más fácil. A estas asociaciones se les conoce como simbiosis, que significa trabajo en equipo, ayuda, suma de esfuerzos para obtener un bien común. En este sentido existe una teoría que proporciona una explicación para la evolución de procariontes en eucariontes y se conoce como la teoría de la endosimbiosis, endo -significa hacia adentro, introducir- y simbiosis -significa convivir-. Básicamente propone que en tiempos remotos existía una bacteria que depredaba otras bacterias para sobrevivir, entre estas bacterias que consumía se encontraba una bacteria muy parecida a la mitocondria, una mitocondria primitiva con capacidad de producir energía. De manera fortuita ambas especies comenzaron a colaborar, la bacteria depredadora en lugar de degradar a la mitocondria primitiva la conservó dentro de si y con esto adquirió la capacidad de sintetizar energía, al conservar a la mitocondria, también conservó sus propiedades metabólicas y sus genes, a cambio de producir energía la mitocondria recibía un ambiente rico en nutrientes, estable y libre de depredadores en el interior de la bacteria que la había engullido, ahora las dos formaban un nuevo organismo más adaptado, este proceso de adquisición y conservación de procesos eventualmente condujo a la aparición de la célula eucarionte. Esta puede ser una explicación que justifique por qué algunos procesos metabólicos básicos se comparten entre organismos de diferentes dominios.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Figura 12. Esquema que represente el posible mecanismo de la endosimbiosis propuesto por la bióloga Lynn Margullis en la década de los 70´s. http://www.fundacionypf.org.ar/publicacion es/Tierra/contents/actividades/Endosimbios is.htm

3.2.3. Principales enzimas Las enzimas son proteínas con actividad metabólica, son las responsables de la regulación de todos los procesos bioquímicos que experimenta un ser vivo, estas reacciones metabólicas se llevan a cabo de una manera perfectamente coordinada en tiempo y especia para asegurar la continuidad de la vida, de tal suerte que no sobra ni falta ninguna. Tomando como ejemplo al ser humano, nuestra especie cuenta con alrededor de 30000 genes, de los cuales al menos la mitad, 15000, son genes que codifican para enzimas, esto quiere decir que en nuestro cuerpo, nuestras células llevan a cabo al menos 15000 reacciones metabólicas que nos mantienen vivos, es difícil contar con criterios para asignarle un rango de importancia a una enzima en particular, pero podemos darnos cuenta de lo que pasa cuando una enzima falta y el metabolismo se altera en consecuencia. Un ejemplo de ello es la fenilcetonuria, que es una condición genética donde la enzima fenilalanina deshidroxilasa, responsable de la transformación del aminoácido fenilalanina en tirosina no está presente en el genoma, como consecuencia de esta condición ocasiona que la fenilalanina se acumule en la sangre, dañando principalmente al cerebro, los pacientes que la padecen por lo general no mueren, sin embargo a causa de las altas concentraciones de este aminoácido experimentan retraso mental serio, trastornos sanguíneos, alteraciones en la pigmentación de piel y cabello. No está comprometida la vida, sin embargo las consecuencias a causa del retraso mental irreversible son importantes. En el siguiente cuadro se enlistan algunas enzimas con importancia en el campo de la biotecnología. Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Nombre

Polimerasa

ATPasa

Cinasa

Fosfatasa

Transferasa Proteasa ADNsa Rnasa

Función Enzima que se encarga de la síntesis de ácidos nucleicos, la enzima que sintetiza ADN es la ADN polimerasa y la que sintetiza ARN es la ARN polimerasa y está presente en todos los organismos que tienen ácidos nucleicos Enzima encargada de sintetizar ATP que es la principal fuente de energía de todos los organismos vivos Se le llama cinasa a la proteína que adiciona grupos fosfatos en otras proteínas, por lo general la adición de grupos fosfato es un proceso vital para activar a una proteína y hacerla funcional, está presente en todos los organismos Enzima que elimina grupos fosfato de una proteína, es la actividad contraria de la cinasa y su principal función es inactivar proteínas o enzimas para regular su acción conforme se necesite, está presente en todos los organismos Enzima que transfiere grupos funcionales entre proteínas, esta actividad es necesaria en diferentes procesos metabólicos Enzima que degrada proteínas cuando ya han cumplido su función o están dañadas o defectuosas rompiéndolas en aminoácidos que se reciclan en diferentes procesos bioquímicos Enzimas que degradan ADN y ARN cuando este necesita ser reparado, o ya ha cumplido con su función.

Tabla 2. Cuadro de enzimas con importancia en el campo de la biotecnología.

3.2.4. Definición de ruta metabólica Una ruta es un camino, una sucesión de eventos, una secuencia de pasos a seguir para llegar de un punto a otro, una ruta metabólica es la sucesión de procesos o reacciones bioquímicas que van a permitir la transformación de un sustrato “a” en un producto o productos “b, c, d, n”. En una ruta metabólica, las enzimas involucradas, los sustratos y los productos son siempre los mismos y se llevan a cabo siempre bajo las mismas condiciones. Eso permite conservar la eficiencia del metabolismo y la conservación de la vida. Dentro de las rutas metabólicas clásicas, que son compartidas por todos los eucariontes podemos mencionar a la glucólisis, al ciclo de Krebs y a la fosforilación oxidativa, que en conjunto permiten transformar carbohidratos en energía. Así como un automóvil necesita combustible para funcionar la célula también, el combustible de las células tanto Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

procariontes como eucariontes es una molécula conocida como ATP o adenosin trifosfato, esta molécula está compuesta por un nucleótido que ya conoces, la adenina, un componente del ADN unido a tres moléculas de fosfato, al romperse estos enlaces de fosfato se libera mucha energía que le permite a la célula funcionar, igual que el motor de un auto cuando quema la gasolina. Figura 13. Estructura química del ATP, se puede apreciar la adenina unida a una molécula de ribosa (un azúcar de cinco carbonos) y a tres moléculas de fosfato, se señalan los enlaces que liberan alta energía para la célula. http://temasselectosdebiofisicadamaris.blogspot.com/2011/0 6/adenosin-trifosfato-atp.html

Glucólisis: Lisis significa, romper, deshacer, quebrar, glucólisis significa rompimiento de la glucosa, la glucosa es una molécula compuesta por 6 átomos de carbono enlazados entre si de manera covalente, la finalidad de la glucólisis como ruta metabólica es romper y transformar a la glucosa de seis carbonos en dós moléculas de tres carbonos, el piruvato que sirve como materia prima para la segunda fase del proceso de síntesis de energía a partir de le la glucosa. Este proceso se lleva a cabo dentro de la mitocondria, que es el organelo encargado de la síntesis de energía.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

El primer paso es la adición de un grupo fosfato a la molécula de glucosa en el carbono 6 llamándose glucosa 6 fosfato, esta reacción está a cargo de la enzima exocinasa (1) las cinasas adicionan grupos fosfato. La segunda reacción implica la conversión de la glucosa en otro carbohidrato, la fructosa esto implica un re arreglo en la estructura de la glucosa y está a cargo de la enzima fosfohexosa isomerasa (2) las isomerasas reacomodan los átomos dentro de una molécula para crear nuevas. El tercer paso implica la adición de un nuevo grupo fosfato a la fructosa, estos grupos fosfatos son donados por el ATP, esta reacción está a cargo de la enzima fosfofructo cinasa (3) El cuarto paso es la ruptura de la fructosa de 6 carbonos en dos moléculas de 3 carbonos, el fosfogliceraldehido y la dihidroxiacetona a cargo de la enzima aldolasa (4), las aldolasas rompen enlaces carbono-carbono. LA dihidroxiacetona necesita convertirse en fosfogliceraldehido para poder continuar la ruta, este paso está coordinado por la enzima triosa fosfato isomerasa (5) Figura 14. Diagrama de la glucólisis. El fosfogliceraldehido se transforma en 1-3 difosfoglicerato, esta reacción la lleva a cabo la deshidrogenasa (6) las deshidrogenasas eliminan átomos de hidrógeno de una molécula. El grupo fosfato contenido en el difosfoglicerato sirve como sustrato para sintetizar la primera molécula de ATP, una enzima cinasa (7) toma este grupo fosfato y lo transfiere al ATP. El siguiente paso implica el cambio de posición del grupo fosfato restante en el fosfoglicerato, este fosfato ubicado en el carbono 3 pasará al carbono 2, proceso realizado por la enzima mutasa (8)

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

El 2 fosfoglicerato es transformado en fosfoenolpiruvato, a cargo de la enzima enolasa (9) las enolasa deshidratan moléculas. El paso final implica la conversión de fosfoenol piruvato en piruvato una molécula de 3 carbonos a cargo de una cinasa, en este paso se sintetiza una nueva molécula de ATP (10).

En total por cada molécula de azúcar se obtienen como podrás ver 4 moléculas de ATP y si restamos las dos moléculas de ATP que se invirtieron en las primeras reacciones de la glucólisis la ganancia neta es de 2 ATP. Además de dos moléculas de NADH (nicotinadenin dinucleótido) estas moléculas tienen la capacidad de almacenar y transportar protones que se van a a emplear en otro proceso conocido como fosforilación oxidativa. Como puedes ver, el metabolismo de la glucosa es un proceso complejo, la intención en este curso es que conozcas que ejemplos reales de rutas metabólicas, y que las identifiques como una secuencia de reacciones químicas precisas llevadas a cabo por enzimas. El siguiente paso en la ruta de conversión de la glucosa en energía se conoce como ciclo de Krebs, un ciclo, al igual que una ruta es una serie de reacciones químicas, con la salvedad de que el ciclo se repite constantemente. En el ciclo de Krebs se emplea al piruvato como precursor de una molécula conocida como acetil coenzima A. A continuación te presente el ciclo de Krebs.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Figura 15. Ciclo de Krebs; como puedes ver, el ciclo inicia y termina con el citrato, una molécula de 6 carbonos que nosotros conocemos como ácido cítrico o vitamina “C”. Como puedes darte cuenta, el citrato sufre 8 transformaciones antes de regenerarse e iniciar el ciclo, lo importante de este proceso es que tú puedas conocer con fines didácticos un poco sobre las estructuras químicas de las moléculas involucradas y que corrobores que cada proceso de transformación está gobernado por una enzima que siempre es la misma y siempre se obtiene el mismo resultado. Entre los productos obtenidos de esta ruta metabólica se encuentran el NADH y el FADH, acarreadores de protones y materia prima para el siguiente paso. Obtenida de: http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=TCA

Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa, la síntesis de ATP Nos encontramos en el último tercio del proceso de transformar el azúcar en energía, en la glucólisis convertimos el azúcar en una molécula que se maneja más fácil metabólicamente, el piruvato de 3 carbonos sirve como elemento para construir una molécula de 6 carbonos conocida como citrato que sufre 8 transformaciones con la Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

finalidad de obtener moléculas acarreadores de protones que serán transportados a la mitocondria, donde liberarán los protones que acarrean dentro de la mitocondria para formar una corriente de protones que servirá como motor para sintetizar el ATP en un proceso conocido como cadena respiratoria llevado a cabo en la mitocondria. Recordarás que la mitocondria es un organelo que tiene doble membrana, esta característica le permite contar con dos compartimentos en su interior, el espacio intermembranal formado por el espacio entre las membranas y la matriz mitocondrial, que es el espacio delimitado por la membrana interna que está plegada en forma de crestas. Estos dos espacios son vitales en la síntesis de ATP ya que permite que se formen diferencias de concentración de protones entre ambos espacios, esta diferencia de concentración, es decir que de un lado haya más que del otro genera una presión (como la presión osmótica) esta presión genera energía y esta energía sirve para sintetizar el ATP. Como te puedes imaginar todo está perfectamente calculado para no desperdiciar nada. Diagrama de la cadena respiratoria y la Síntesis de ATP

Figura 16. Diagrama de la cadena respiratoria y la Síntesis de ATP. Figura tomada de: http://www.geocities.ws/batxillerat_biologia/metabolcatabol.htm

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

En este esquema estás viendo una porción de la membrana interna mitocondrial, una cara de esta membrana está viendo hacia el espacio intermembranal y la otra hacia la matriz. Puedes ver también que dentro de la membrana están alojadas una serie de proteínas que sirven para llevar los protones (H) desde la matriz hacia el espacio intermembranal formando un gradiente. Estas proteínas se llaman citocromos y forman sistemas conocidos como 1,2 y 3. El FADH deposita los protones que acarrea desde el sistema 1, mientras que FADH lo hace desde el sistema dos. Entre el sistema y el 2 se encuentra una molécula conocida como coenzima Q, y entre el sistema 2 y 3 se encuentra el citocromo C, ambas moléculas, el citocromo C y la coenzima Q pueden moverse a través de la membrana sirviendo como puente para transportar los protones entre los sistemas, la finalidad es acumular la mayor cantidad de protones en el espacio intermembranal. La membrana interna funciona como una presa, impidiendo que regresen a la matriz los protones, en una presa el agua acumulada libera energía al ser liberada cuando se abren las compuertas, la fuerte corriente de agua generada por la presa sirve para mover turbinas para generar energía eléctrica. La mitocondria funciona igual, los protones se acumulan en el espacio intermembranal porque la membrana interna no los deja regresar, la membrana cuenta también con una compuerta y una turbina, ambas, compuerta y turbina están acoplados en una enzima conocida como bomba de protones que al abrirse pasa la corriente de protones como un rio a través de ella, esta corriente mueve un mecanismo igual al de una turbina y la bomba de protones gira, el giro genera la fuerza necesaria para sintetizar el ATP. Por cada molécula de azúcar se generan 32 moléculas de ATP, esa es mucha energía. Este es el final de la ruta metabólica destinada a transformar el azúcar en energía.

3.3. Ciclo celular El ciclo celular concierne una serie de sucesos ordenados que conducen a la replicación celular, este corresponde a la vida de una célula, a partir del momento en que fue formada hasta el momento en que se divide dando lugar a dos nuevas células. Su función principal es la de duplicar fielmente su material genético para distribuirlo a su dos células hijas. Durante la división celular, en la mayoría de las células eucariontes, se mantiene la misma cantidad de material genético en las células hijas que en la progenitora, a este tipo de división celular se le llama mitosis.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

3.3.1 Fases El ciclo de vida de un ser vivo implica nacer, crecer, reproducirse y morir, el ciclo celular tiene las mismas fases, a continuación las abordaremos.

Figura 17. Ciclo celular.

EL ciclo celular se compone de 4 fases 1) La fase G1 inicia inmediatamente después de que termina la mitosis que sería como el nacimiento de la célula la letra G proviene de la palabra inglesa GAP que significa hueco, hoyo, espacio vacío porque cuando se describió por primera vez se pensaba que la célula no hacía nada. Ahora se sabe que la fase G1 es de crecimiento celular 2) La segunda fase es la S, de síntesis, aquí la célula comienza a prepararse para dividirse de nuevo, en esta fase la célula duplica todo su contenido celular, principalmente al DNA. 3) G2 es la tercera fase del ciclo, es un segundo periodo de crecimiento y reclutamiento de todos los elementos necesarios para dividirse 4) El último paso es la fase M de mitosis que es el proceso de división celular. Todas las células eucariontes llevan a cabo el mismo proceso.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Mitosis proviene de mitos, vocablo griego que quiere decir hebra, haciendo alusión a las hebras de DNA. Es un proceso vital ya que mediante este la célula se asegura de transmitir a cada célula hija un juego completo de cromosomas idéntico a los suyos. La mitosis es un proceso de división que consta de cuatro fases que abarcan desde la formación de los cromosomas, su alineamiento en el centro de la célula, su separación para formar los núcleos de las células hijas y finalmente dar origen a dos nuevas células idénticas a la que les dio origen.

Figura 18. Fases de la mitosis.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

3.3.2 Regulación Se sabe que el ciclo celular se encuentra codificado por una serie de activaciones e inactivaciones cíclicas (fosforilaciones y degradaciones) de proteínas que forman complejos, capaces de iniciar o regular la replicación del material genético. Las reacciones de fosforilación son llevadas a cabo por unas proteina cinasas que se encuentran siempre presentes en el ciclo celular, sin embargo cuando es el momento específico se activan y pasado este se inactivan. Esta activación e inactivación en el momento específico dependen de otras proteínas llamadas ciclinas, que por sí solas no presentan actividad enzimática hasta el momento en que interactúan con las cinasas. Este complejo es llamado proteina cinasas dependientes de ciclinas o Cdk, que es entonces el encargado de regular el ciclo celular. El sistema de control del ciclo celular se lleva a cabo de manera muy precisa, es decir, sólo se llevará a cabo la mitosis si toda la cantidad de ADN ha sido replicada en su totalidad y sólo se llevará a cabo la bipartición si la mitosis ha sido completada. Si por cualquier situación se ha retrasado el ciclo celular existen para este caso unas proteínas llamadas proteínas inhibidoras de las Cdk´s, que son capaces de evitar el ensamblado de las ciclinas-Cdk.

3.3.3 Expresión genética Como se había mencionado antes, una célula es capaz de seleccionar un gen en particular de su genoma y expresarlo en el momento que lo necesita. ¿Cómo lo hace? Cada gen tiene una secuencia que sirve como promotor de transcripción, es decir, esta secuencia permite identificar la posición del gen que se desea y sirve como punto de partida para que ese gen se exprese. Normalmente un gen se compone de una secuencia promotora, que permite que la polimerasa lo localice y lo exprese, más la secuencia del gen y una tercera secuencia que le indica a la polimerasa hasta donde termina el gen para que no exprese secuencias que no pertenecen al gen. Normalmente, el gen está bloqueado por un inhibidor que impide que la polimerasa acceda al gen y lo pueda expresar. Cuando la célula recibe la señal correcta, el inhibidor es removido del promotor dejándolo libre para que la polimerasa lo reconozca y lo pueda expresar y por consiguiente se puede sintetizar la proteína que necesitamos en un momento en particular.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Figura 19. Gen inhibido por el represor

Figura 20. Gen libre para transcribirse.

3.4. Origen del Dominio Eukarya Los dominios resultan increíblemente útiles como criterios de clasificación, anteriormente con la clasificación de los cinco reinos se tenían algunas carencias, algunos organismos no estaban necesariamente ubicados en los taxa que les correspondían, sin embargo, al apoyarse en técnicas avanzadas de biología molecular donde se han podido comparar los genomas se han encontrado semejanzas que permitieron hacer un ordenamiento más preciso y fidedigno, pero sobre todo útil. En este tema, podrás adentrarte en el dominio Eukarya, podrás conocer sus orígenes, sus principales integrantes y sus características.

3.4.1. Aspectos evolutivos A este dominio le corresponden los eucariontes y todos los organismos que tienen organelos membranosos y núcleos bien definidos. Sus características principales son: presentan membranas con fosfolípidos formados de ácidos grasos linéales unidos al glicerol por enlaces éster, algunos Eukarya presentan paredes celulares pero a diferencia de las bacterias estas no contienen peptidoglicanos, además de que presentan RNAr. La teoría endosimbiótica es la que mejor explica su origen, recordarás que el término simbiosis hace la alusión a trabajo en equipo, cooperación, ayuda mutua, es una relación donde, los que la mantienen, reciben un beneficio que de estar solos no tendrían, en la naturaleza existen muchos ejemplos de simbiosis, por ejemplo, los lactobacilos que conforman la flora intestinal de nuestro sistema digestivo toman azúcares y otros nutrientes de la comida que ingerimos, a cambio colaboran con nosotros en la síntesis de algunas vitaminas y ácidos grasos de cadena media que nosotros no producimos. Otro ejemplo es el de las micorrizas, una relación simbiótica que se da entre las raices los pinos que crecen en nuestros bosques mexicanos y un hongo microscópico, el hongo habita dentro de las células de la raíz, a cambio de alimento, el hongo le ayuda al pino a absorver nutrientes como carbono y nitrógeno. Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Estos ejemplos de simbiosis tienen origen hace millones de años, donde por cuestiones de supervivencia, dos células procariontes decidieron cohabitar, una dentro de otra contribuyendo por igual con sus características metabólicas creando un organismo muevo, más complejo, mejor adaptado, esta práctica tuvo tanto éxito, que, de acuerdo con esta teoría este nuevo organismo siguió endocitanto nuevos organismos enriqueciendo sus características lo que conllevó, de acuerdo a la teoría endosimbiótica a la aparición de la célula eucarionte y eventualmente al desarrollo de organismos pluricelulares.

3.4.2. Principales filos Protista: Reino de los organismos eucariontes unicelulares, los primeros procariontes en aparecer y de acuerdo a algunas teorías a partir de este grupo se originaron, plantas y animales multicelulares y hongos. La gran mayoría son acuáticos ya sea marinos o de agua dulce, el resto son parásitos, como Entamoeba histolytica, mejor conocida como Amiba, la responsable de la amebiasis.

Figura 21. Entamoeba sp, un protozoario. Derecha, micrografía electrónica donde se muestra la estructura interna de Entamoeba. Izquierda: diagrama anatómico de una Amiba. www.sciencephotolibrery.com (30/nov/2011).

Como puedes observar en las imágenes, se trata de un organismo unicelular, sin embargo, cuenta con todas las características propias de un eucarionte, como membrana plasmática, núcleo definido por membrana, DNA ordenado en cromosomas, y organelos con funciones diversas, su forma y su metabolismo, fueron modelados evolutivamente por medio de la selección natural permitiéndole desarrollarse como un parásito cuyos efectos sobre la salud, son bien conocidos. Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Fungi Corresponde al reino de las levaduras y mohos mejor conocidos como hongos, son heterótrofos degradadores y presentan una pared celular hecha de una proteína llamada quitina y se reproducen por medio de esporas. Las levaduras son unicelulares, mientras que los mohos forman agregados filamentosos multicelulares llamados micelio, es algo semejante a una maraña de hilos, donde cada hilo se denomina hifas. El micelio es la estructura no reproductora de los hongos y presenta gran actividad metabólica y siempre está en contacto con el sustrato que se va a degradar, mientras que la estructura reproductora se conoce como cuerpo fructífero o esporocarpo, es una modificación del micelio que por lo general es aéreo es la estructura encargada de almacenar las esporas producidas en el micelio y dispersarlas por el aire, si la espora cae en un lugar con humedad, nutrientes y temperatura propicios dará origen a una nueva hifa y está a un nuevo micelio para continuar su ciclo. Estos cuerpos fructíferos tú los conoces muy bien, ya que son las estructuras que normalmente consumimos como alimento.

Figura 22. Microscopía electrónica de barrido de un micelio de Bulmeria graminis degradando una hoja.

Figura 23. Esporocarpo o cuerpo fructífero Omphalotus olearius. Se pueden apreciar las laminillas donde se almacenan las esporas. Solomon, 2008.

Reino Plantae Comprende a todas las plantas que producen semillas, para su estudio las plantas se dividen en dos grandes grupos, las gimnospermas fueron las primeras en aparecer, son árboles y arbustos leñosos, como las coníferas: pinos, cedros, esos árboles enormes que ves en los bosques son coníferas. Las “piñitas” que recolectamos en el bosque para adornar el arbolito de navidad, son las estructuras reproductivas femeninas de las gimnospermas, es en esas estructuras donde se maduran los óvulos para su posterior polinización, liberación y germinación. Los estróbilos masculinos liberadores de polen son más pequeños, se encuentran en la parte superior del dosel del árbol y desde ahí liberan Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

el polen, el cual cae por gravedad y es atrapado por las estructuras femeninas llevándose a cabo la polinización.

Figura 24. Arriba, estróbilo masculino de pino, es más pequeño, se ubica en las ramas superiores del árbol. Obtenido de: http://www.cybertruffle.org.uk/vinales/esp/pinus_caribaea.htm. Abajo: Estróbilo femenino, es más grande que el masculino, se ubica en la parte inferior del árbol para captar el polen liberado por los estróbilos masculinos para fecundar los óvulos que resguarda:¡Error! Referencia de hipervínculo no válida.

Las plantas denominadas como Angiospermas son más evolucionadas, sus principales características son dos: que son plantas con flores, las cuales son estructuras reproductivas evolucionadas y que tras la fecundación producen frutos como estructura de almacén y dispersión de sus semillas, voltea a tu alrededor, seguramente estás rodeado de gimnospermas.

Reino animalia Es el reino de los animales o metazoarios, sus integrantes son organismos eucariontes, heterótrofos, es decir, que no producen su propia energía como las plantas, viéndose en la necesidad de procurarse su alimento, cazando, por ejemplo, la pluricelularidad les permite tener diferentes tipos celulares, estos tipos celulares forman tejidos y los tejidos órganos, y los órganos sistemas que le permiten diversificar su metabolismo y habitar un mayor rango de hábitats. Una adaptación metabólica producto de la pluricelularidad fue el desarrollo de un sistema nervioso central que además de coordinar las funciones vitales les dota a los animales la capacidad de reaccionar rápidamente ante un estímulo, como una agresión ambiental. La locomoción es otra característica que los define, los animales (salvo algunos ejemplos concretos, como las esponjas) se mueven, y lo hacen gracias a su sistema muscular. El desarrollo embrionario de los metazoarios se da formando blástulas. Que eventualmente formarán un embrión, los metazoarios pueden tener columna vertebral Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

como un perro, un pingüino, un pez, un ser humano, y se llaman cordados o vertebrados, si no tienen columnra vertebral y huesos, son invertebrados, como una lombriz, un cangrejo, un caracol. Estas son las características más importantes que comparten los integrantes del reino Animalia.

Figura 25. Blástula de rana, la blástula es un estadio embrionario de todos los metazoarios. http://www.sciencephoto.com/media/116127/view

Figura 26. Micrografía de luz de una planaria, un gusano plano perteneciente a los metazoarios. Se puede apreciar su sistema nervioso primitivo rodeando su cuerpo. http://www.sciencephoto.com/media/134596/view

Actividades La elaboración de las actividades estará guiada por tu docente en línea, mismo que te indicará, a través de la Planeación didáctica del docente en línea, la dinámica que tú y tus compañeros (as) llevarán a cabo, así como los envíos que tendrán que realizar.

Para el envío de tus trabajos usarás la siguiente nomenclatura: BBIC_U3_A1_XXYZ, donde BBIC corresponde a las siglas de la asignatura, U3 es la etapa de conocimiento, A1 es el número de actividad, el cual debes sustituir considerando la actividad que se realices, XX son las primeras letras de tu nombre, Y la primera letra de tu apellido paterno y Z la primera letra de tu apellido materno.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Autorreflexiones Para la parte de autorreflexiones debes responder las Preguntas de Autorreflexión indicadas por tu docente en línea y enviar tu archivo. Cabe recordar que esta actividad tiene una ponderación del 10% de tu evaluación. Para el envío de tu autorreflexión utiliza la siguiente nomenclatura: BBIC_U3_ATR _XXYZ, donde BBIC corresponde a las siglas de la asignatura, U3 es la unidad de conocimiento, XX son las primeras letras de tu nombre, y la primera letra de tu apellido paterno y Z la primera letra de tu apellido materno

Cierre de la unidad Cómo pudiste darte cuenta, la presión selectiva que ejerce la evolución sobre los organismos ocasiona que estos respondan en consecuencia afinando sus procesos, mejorando sus estructuras, desarrollando estructuras y procesos nuevos, todo con la finalidad de sobrevivir. Las especies no saben si las estrategias que desarrollaron en respuesta a la presión ambiental, más adelante constituyan una desventaja, nunca se sabe, no hay modo de predecirlo, en el volado de la evolución la moneda siempre está en el aire, algunas especies apuestan por el águila, y otras por el sol el desenlace siempre viene de forma súbita, hoy podemos estar aquí, mañana, quién sabe, lo único que podemos hacer como especies es poner nuestro mejor esfuerzo y nuestros mejores genes para fortalecer la relación forma-función que nos ha mantenido vivos y presentes por miles de millones de años.

Universidad Abierta y a Distancia de México

Biología celular Dominio Eukarya

Fuentes de consulta

 

Lodish, H. et.al. 2006. Biología celular y molecular. Panamericana Montuenga, L., et.al. 2009. Técnicas en Histología y biología Molecular. USA. Elsevier.

Bibliografía alternativa:  Alberts, B. et al. (2002.) Biología Molecular de la Célula (3a Ed.)España: Editorial Omega.  Audesirk. T. el. Al. (2008) Biología, La vida en la Tierra. (8a Ed.) México. Prentice Hall.  Brock, Madigan, Martinko, Parker. 2004. Biología de los microorganismos, 10 ed, Prentice Hall.  Brooks. (2011). Microbiología Médica. 25° ed. Mc Graw Hill. pp 815.  Robertis, De R. (2004.) Fundamentos de Biología celular y Molecular de De Robertis.(4ª Ed. ) Argentina: Editorial el Atenco.  Tórtora, G. J., Funke, B. R. y Case, C. L. (2007). Introducción a la microbiología. 9a ed. Editorial Médica Panamericana. pp 956.

Universidad Abierta y a Distancia de México