PD Biologia Celular

Biología Celular Programa desarrollado

Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología 1

Licenciatura / Ingeniería en:

Biotecnología

Programa de la asignatura

Biología celular

Clave:

200920415

190920415

ESAD



Unidad 1. Vida

Presentación de la unidad

La vida puede entenderse como “las cualidades que distinguen a un ser vivo de un cuerpo

muerto”, resulta muy difícil definir concretamente dichas cualidades porque los seres

vivos somos muy diversos, todos podemos dar por sentado que entendemos de manera

intuitiva el significado de estar vivo pero no podemos definir concretamente lo que

significa “vida”. Una forma práctica de definir la vida es estudiando las interacciones entre

un ser vivo con su medio, el flujo entre lo que dicho organismo toma de su medio y lo que

le regresa; el cual es un flujo energético y puede entenderse como termodinámica. Un ser

vivo posee una estructura organizada y compleja, que mantiene ordenada por medio de la

homeostasis, crece, se reproduce heredando sus características almacenadas en el ADN

y muere. En este sentido la mínima expresión de vida que presenta estas características

es la célula como unidad básica de vida. En esta unidad estudiaremos el flujo

termodinámico entre la célula y su medio.

Propósitos

Al término de la unidad, comprenderás la necesidad de incorporar los conocimientos

generales de la biología celular, la importancia de la estructura y su relación con el

metabolismo celular, lo cual posteriormente te permitirá desarrollar habilidades para la

investigación, resolución de problemas y toma de decisiones.

Competencia específica

Analizar el concepto de vida para relacionar sus distintas definiciones bioquímicas y

termodinámicas con los distintos procesos biotecnológicos mediante la identificación de

las características que definen a un ser vivo.

1.1. Definiciones e interpretaciones bioquímicas y termodinámicas

La vida es un concepto abstracto y difícil de definir, a nivel biológico la vida se manifiesta

a través de la energía, la vida fluye gracias a que la energía está presente y se mueve a

través de los sistemas biológicos. Para entender la vida en términos de energía y explicar

sus procesos es necesario recurrir a la termodinámica, esta ciencia nos permite entender

el flujo de la energía y las transformaciones que sufre en un sistema cerrado, como

nuestro planeta y en un sistema abierto, como lo es la célula o un organismo multicelular.

Las leyes de la termodinámica expresan que la energía solo puede transformarse y que



estas transformaciones promueven el caos, el cambio, la aleatoriedad dentro de un

sistema. La célula a simple vista parece ir en contra de las leyes de la termodinámica al

permanecer siempre constante en sus procesos, invirtiendo mucha energía para

mantener el equilibrio u homeostasis en su sistema.

El abordaje de las leyes de la termodinámica desde el punto de vista de la biología celular

te permitirá comprender el flujo y las transformaciones de la energía dentro del ambiente

celular así como identificar y analizar el papel que juega la energía en el desarrollo de las

funciones celulares, como son el crecimiento, organización, metabolismo y reproducción.

Así mismo descubrirás que estos procesos han estado presentes desde la aparición de la

célula y que han permitido la adaptación y evolución de la vida hasta el día de hoy. En

esta unidad te brindaremos las bases que te permitan comprender el metabolismo celular

e identificar sus posibles aplicaciones en procesos biotecnológicos como puede ser el uso

de los procesos bioquímicos de microorganismos como herramienta en la obtención de

productos en industrias como la alimenticia, farmacéutica y salud pública.

1.1.1. Entropía y su relación con la vida

Si observamos a nuestro alrededor nos percataremos de que todo se mueve; el universo,

nuestro sistema solar, el planeta tierra, el aire, el mar, los seres vivos con quienes

coexistimos, nosotros, nuestras células, moléculas y átomos, todo está en movimiento

constante, este movimiento se debe a la energía. La energía se puede definir como la

capacidad de realizar un trabajo, y está presente de dos formas principales: energía

potencial y energía cinética, la primera es la que tiene todo cuerpo justo antes de realizar

un trabajo (puede entenderse como cuerpo a una molécula u organismo) y la segunda,

es la que se tiene cuando el cuerpo se encuentra en movimiento.

Imagina que tienes en tus manos una resortera y quieres lanzar una piedra con ella, para

poder hacerlo necesitas estirar la liga de la resortera cargándola de energía, que se

almacena en la liga antes de que la sueltes. En cuanto tu mano libera la liga, ésta

transfiere toda la energía potencial a la piedra, la energía potencial que estaba presente

al principio se convierte en energía cinética, o energía de movimiento, que le permite a la

piedra desplazarse por el aire primero muy rápido, después su velocidad va

disminuyendo conforme se le acaba la energía y finalmente se detiene cayendo al suelo.

De un modo similar, la energía potencial almacenada en los alimentos que consumes (en

forma de energía química) es convertida en energía cinética por los músculos de tu

brazo cuando jalas la liga de tu resortera.

La ciencia que estudia a la energía y las transformaciones que sufre se llama

Termodinámica, proviene de los vocablos griegos termo, que significa "calor" y dinamis,

que significa "fuerza-movimiento”. La energía puede estudiarse a través de su

interacción con dos tipos de sistemas: El sistema cerrado, que no puede intercambiar



materia, pero si energía con su alrededor: como nuestro planeta, y el sistema abierto,

que si puede intercambiar materia y energía con su medio: por ejemplo, un automóvil;

cabe mencionar que todos los seres vivos (incluyendo a las células) funcionamos como

sistemas abiertos.

Existen dos unidades de medida con las que se puede expresar o medir la energía:

La caloría (cal) que es la cantidad de energía que se necesita para elevar un grado

Celsius la temperatura de un gramo de agua pura, desde 14,5 °C a 15,5 °C, a una

atmósfera de presión. Ésta es principalmente una unidad de calor, en sistemas

biológicos no se utiliza con frecuencia ya que por lo general las células no utilizan el calor

como energía para realizar sus funciones; el calor es un producto celular de la

transformación de energía, sin embargo se utiliza el término caloría o kilocaloría para

describir el potencial energético de los alimentos y es usada comúnmente por los

nutriólogos; una caloría equivale a 4.148 Joules.

El joule (J) es la segunda unidad, que nos permite medir energía, trabajo y calor; tiene

muchas formas de expresarse, por ejemplo un joule equivale a 0.2390 Cal.

Para poder estudiar y entender a la energía y sus cambios nos valemos de las dos

primeras leyes de la termodinámica.

Primera ley de la termodinámica:

Esta ley postula que la energía no se crea ni se destruye, solo puede transformarse

en un tipo de energía distinto de la original. Una célula, por ejemplo, no puede crear la

energía que necesita para vivir, debe tomarla de su medio y transformarla para poder

realizar su trabajo (metabolismo). En una red trófica las plantas captan la energía

luminosa que proviene del sol y mediante la fotosíntesis la convierten en energía química

almacenada en las moléculas de azúcar que sintetiza la planta y que acumula en sus

frutos, posteriormente algún animal: por ejemplo, un mono, comerá este fruto lleno de

energía química y lo transformará en energía cinética para poder mover sus músculos y

en calor.

En este ejemplo, solo una parte de la energía proveniente del rayo de sol fue

transformada en azucares por la planta mediante la fotosíntesis, y solo una parte de la

energía química del azúcar es transformada en energía cinética por el músculo del mono

que consumió la fruta, el resto de la energía se transformó en calor que no puede ser

usado por un ser vivo para realizar trabajo; este calor se transfiere al medio cumpliéndose

la primera ley “la energía no se crea ni se destruye, solo puede transformarse.



En nuestra vida diaria encontramos muchos ejemplos de transformación de energía: La

energía cinética del agua corriente de un gran rio se convierte en energía eléctrica

mediante un alternador y se conduce a través de la red eléctrica hasta nuestro hogar y al

encender el foco de tu habitación esta energía eléctrica se transforma en energía

luminosa y calor.

Segunda ley de la termodinámica: “entropía”

La segunda ley de la termodinámica puede abordarse como sigue: cuando la energía es

convertida de una forma en otra parte de esta energía utilizable, es decir, la energía

disponible para realizar algún trabajo, se degrada a una forma menos útil; el calor, que

se dispersa a los alrededores del sistema. Como resultado, la cantidad de energía útil

disponible para realizar un trabajo va disminuyendo a lo largo del tiempo conforme se va

transformando.

Es importante comprender que la segunda ley de la termodinámica es consistente con la

primera ley, en otras palabras, la cantidad total de energía en el universo no disminuye

con el tiempo, sin embargo, la energía disponible para realizar trabajo se degrada en

energías menos utilizables con el tiempo; esta energía es más difusa o desorganizada.

La Entropía (S) es la unidad de medida de este desorden o aleatoriedad; la energía útil

es más organizada y tiene menos entropía, mientras que la energía desorganizada como

el calor tiene una alta entropía.

La entropía total del universo está en constante aumento en todos los procesos

naturales, de tal suerte que al paso del tiempo, billones de años a partir de ahora toda la

energía habrá sido transformada en calor y se distribuirá uniformemente por el universo.

Si esto ocurre, el universo dejará de moverse porque todo tendrá la misma temperatura

y no habrá forma de realizar trabajo porque no es posible utilizar el calor como energía

para realizar trabajo

Otra forma de explicar la segunda ley es que la entropía, o desorden, en un sistema

cerrado está presente de manera natural como parte inherente del sistema, ms que ser

causada por alguna influencia externa.

Como resultado de la segunda ley, ningún proceso en que se involucra la conversión de

energía es 100% eficiente, ya que como se ha explicado parte de la energía se dispersa

como calor contribuyendo al incremento de la entropía. Por ejemplo, el motor de un

automóvil, que convierte la energía química de la gasolina en energía mecánica tiene una

eficiencia del 20-30%, esto es; solo este rango de la energía es convertida en movimiento,

el resto se dispersa como calor. Las células tienen una eficiencia promedio del 40%.

Una célula, como sistema, para poder sobrevivir necesita mantenerse en un estado

ordenado y por lo que parecería que viola esta segunda ley al resistirse al desorden. Esto



puede explicarse porque la célula no es un sistema aislado(como lo marca la primera ley),

puede tomar energía de su entorno para generar su propio alimento y usar la energía

contenida en este por medio de reacciones químicas para mantener el orden dentro de sí

y mantener su estructura en un estado ordenado , en estas reacciones, parte de esta

energía será transformada en calor( primera ley), este calor incrementará el movimiento

de las moléculas del sistema y se transmitirá hacia el ambiente extracelular

desordenándolo, de tal suerte que la entropía total de la célula y el de su alrededor

incrementa, como lo demanda la segunda ley de la termodinámica(Alberts, 2002).

Análisis

termodinámico de

una célula.

ALBERTS, B. et

al. 2002 Molecular

Biology of the Cell

Para entender mejor este proceso, analicemos el siguiente ejemplo: En todo proceso

termodinámico, la transformación de energía genera calor que momentáneamente

calienta el sistema y se enfría nuevamente ya que el calor es transmitido al exterior.

Cuando pones a funcionar un automóvil la combustión de la gasolina lo calienta bastante

incrementando su entropía, sin embargo el motor no permanece caliente porque cuando

lo apagas este calor es transmitido al aire que rodea el motor, el aire absorbe el calor y lo

transporta enfriando el motor nuevamente llegando a su nivel máximo de entropía.

En un sistema biológico como nuestro cuerpo, el mantener el calor es importante, de

acuerdo a la primera ley de la termodinámica nuestro cuerpo transforma a los alimentos

en energía y calor, nosotros necesitamos mantener una temperatura constante de

alrededor de 36 °C para poder funcionar de manera óptima, si fuéramos un sistema

cerrado, al terminar de digerir el alimento nos enfriaríamos por debajo de esta

temperatura comprometiendo nuestra vida. Sin embargo mantenemos nuestra

temperatura corporal yendo en contra de la entropía quemando todas nuestras reservas

para generar calor y mantener nuestra temperatura constante. En apariencia estamos

yendo en contra de la entropía al impedir que nuestro cuerpo se enfríe, sin embargo el

aire que nos rodea se calienta con el calor que emana de nuestro cuerpo, al calentarse el

aire incrementa su entropía cumpliéndose así ambas leyes de la termodinámica



1.1.2. Organización

La vida está organizada en niveles jerárquicos ordenados de menor a mayor nivel de

complejidad donde cada nivel se construye a partir del nivel anterior. El primer nivel es el

sub atómico compuesto por las partículas que forman un átomo como protones,

neutrones y electrones (entre muchas otras) estas partículas elementales se organizan

para formar el siguiente nivel, el atómico, donde un átomo se define como la mínima

expresión de un elemento que conserva las características de este, por ejemplo, un

átomo de oro tiene las mismas propiedades que una tonelada de oro.

Los átomos se ordenan en un nivel superior para formar moléculas, que son la

combinación de átomos diferentes para dar origen a compuestos y moléculas: la sal de

mesa, formada por un átomo de Sodio más uno de cloro forman el cloruro de sodio

(NaCl), la unión de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno para formar el

hidróxido de hidrógeno, compuesto que conocemos como agua (H-OH). Las moléculas a

pesar de estar formadas por elementos químicos como los compuestos se diferencian de

ellos en que las moléculas son orgánicas, las moléculas orgánicas contienen carbono

(C). El alcohol que compramos en la farmacia está compuesto por un átomo de carbono,

cuatro de hidrógeno y un átomo de oxígeno. (CH3OH), el vinagre de cocina (CH3COO-)

también tiene carbono, existen moléculas que están directamente relacionadas con la

aparición y mantenimiento de la vida, a estas moléculas se les conoce como

biomoléculas: Carbohidratos o azúcares, lípidos o grasas, proteínas y ácidos nucléicos

ADN y ARN.

Azucar de mesa (Lodish, 2004).

Ácido linoléico (membranas celulares)

(Lodish, 2004).

Estructura de la doble

hélice del ADN (Levin,

2004).

Grupo hemo de la hemoglobina,

proteína wue transporta oxígeno en la

sangre (Lodish 2004).



Moléculas distintas se ordenan para formar organelos, donde un organelo es una

estructura celular que desempeña una función específica (el organelo encargado de

generar la energía para el funcionamiento de una célula eucarionte es la “mitocondria”),

Los organelos en su conjunto forman una célula que es la unidad de vida más pequeña.

Este es el nivel de organización que estudia la biología celular (sin embargo estos

niveles continúan en complejidad ya que las células forman tejidos, los tejidos órganos,

los órganos sistemas y los sistemas organismos).

Ejemplo: Yo quiero construir una casa de adobe. Las partículas subatómicas serían los

miles de granitos de arcilla que mezclo con agua para formar el adobe que serían mis

átomos de construcción. Al ampliar los adobes obtengo paredes que serían análogas a

moléculas, las paredes formarían cuartos que serían como los organelos; un organelo

baño, otro organelo recámara, un organelo cocina, un organelo cuarto de TV; Y el

conjunto recámaras organelos formarían mi casa, que sería la célula, muchas casas

formarían una cuadra que sería como un tejido, muchas cuadras formarían un órgano que

sería una colonia y muchas colonias formarían a un organismo multicelular que sería una

Ciudad.

Niveles de organización de la materia. Extraído de: Audresirk, T. et. Al, 1998. BIOLOGÍA, la vida en la tierra..

Actividad 1. ¿Qué es la vida?

Esta actividad aborda el tema de la Vida y la íntima relación que ésta tiene con la

energía y con el degradamiento del orden de los sistemas –de cualquier sistema tanto

físico como biológico- lo cual se esclarece con ayuda del concepto de entropía, todo

esto te permitirá profundizar y afinar tu punto de vista.



Para comenzar, elabora un documento de texto que contenga un ensayo sobre la vida

desde distintas perspectivas científicas con los siguientes elementos:

1. Una extensión por lo menos de una cuartilla.

2. Que incluya nombre del tema (original), introducción, desarrollo, conclusiones;

bibliografía y ligas de web consultadas.

3. Tipo de letra Arial 11, interlineado 1.15.

Nota 1: Si necesitas orientación para realizar tu trabajo, puedes consultar a tu

Facilitador(a).

Nota 2: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia

de contenidos, ya que tu Facilitador(a) podrá detectar esta situación sin dificultad y,

además, tu formación exige que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea

totalmente original y propio de tu iniciativa y creatividad; para que en lo sucesivo esta

actitud se proyecte directamente en tu práctica profesional.

(a) Cuando la célula es puesta

en una solución isotónica el

agua puede pasar a través de

la membrana hacia adentro y

hacia afuera, de tal forma que

el movimiento neto es cero.

(b) Si está en una solución

hipertónica el agua se mueve

fuera de la célula para tratar

de diluir la concentración

iónica e igualarla a la de su

interior

(c) Si la solución es hipotónica, el

agua se mueve dentro de la

célula para diluir la concentración

iónica dentro de esta e igualar la

concentración del exterior

(Solomon 2009).

1.1.3. Homeostasis

Tomando en cuenta que la energía no se crea ni se destruye, si no que se transforma y

que todos los sistemas tienden al desorden o entropía (primera y segunda ley de la



termodinámica), un sistema con un nivel de organización como la célula no se mantiene

ordenado fácilmente, precisamente por efecto de la entropía. Para que una célula

continúe con vida y funcionando óptimamente debe mantener sus condiciones celulares

constantes (su metabolismo en balance), este proceso se conoce como “homeostasis”

que significa equilibrio, permanecer sin cambio. La célula mantiene la homeostasis

por medio de su metabolismo consumiendo toda su energía en este proceso en el

entendido de la pérdida de la homeostasis significa la muerte como máximo grado

irreversible de entropía.

A nivel celular la homeostasis contrarresta el efecto caótico que la entropía ejerce sobre

la célula. Un ejemplo sencillo por el cual la célula mantiene su homeostasis es regulando

la presión de su interior en respuesta a los cambios en su exterior, este proceso se

conoce como regulación de la presión osmótica. Osmosis se refiere al movimiento de un

disolvente (en sistemas celulares el disolvente es el agua a través de una membrana

semipermeable). Dentro de la célula la concentración de sus iones en solución (por

ejemplo Na y Cl) tiende a ser constante, cuando la concentración de iones en el exterior

de la célula es igual a la del interior se dice que es una solución isotónica, que tiene la

misma concentración con respecto a la célula. Cuando la concentración de iones en el

exterior es menor que la de la célula, estamos hablando de una solución hipotónica con

respecto a la célula y si es mayor se dice que es hipertónica. La célula responde de

manera diferente si entra en contacto con una solución hipo o hipertónica.

1.1.4. Reproducción

La reproducción, en términos de biología celular es la generación de dos células

idénticas a la célula que le dio origen, para esto, la célula debe duplicar todo su

contenido (organelos, material genético, membranas) para asegurarse de que cada

célula hija cuente con todos los elementos necesarios para continuar con su vida

conservando las características del tipo celular que le dio origen.

Las células procariontes, como las bacterias, cuentan con dos mecanismos de

reproducción

1) Asexual

Fisión binaria: La bacteria se divide en dos células similares, primero duplica su AND

circular, posteriormente forma una pared en su eje transversal que va creciendo y

eventualmente divide a la bacteria formado dos nuevas bacterias cada una con una copia

de ADN circular idéntico a la célula que les dio origen. Este proceso es muy rápido,

algunas especies se dividen cada 20 minutos de tal suerte que si nada interfiere, una sola

bacteria puede dar origen a una colonia de alrededor de un billón de bacterias en un

periodo de 10 horas



Gemación: En este mecanismo la bacteria que puede ser también una levadura, genera

una pequeña protuberancia o “gema” en su membrana, que conforme crece se va

separando de la célula original conteniendo dentro de si, una copia idéntica del material

genético de la célula madre.

Levadura en gemación (Alberts, 2002).



2) Sexual

El término sexual involucra la combinación de gametos como óvulos y espermatozoides,

las bacterias no tienen gametos, pero si intercambian porciones de su material genético

por lo que para fines didácticos a este tipo de reproducción se le conoce como sexual

Transformación: Una bacteria libera al exterior fragmentos de su ADN (principalmente

por lisis o rompimiento) y son tomados por otra bacteria, este nuevo material genético

enriquece al que la bacteria ya tenía confiriéndole nuevas características, un ejemplo de

ellos es la resistencia a antibióticos, en las moléculas de ADN que la bacteria absorbe por

transformación está codificada la información para sintetizar enzimas que degradan a los

antibióticos principalmente. Esta información que la bacteria antes no tenía, ahora pasa a

ser parte de su genoma y la heredará a sus células hijas.

Extradida de: Albrets, B. 2002. Biología molecular de la célula. Ediciones Omega. Barcelona, España. Cap 6,

figura 6,80



Transducción: En este proceso, los virus conocidos como “fagos” durante el proceso de

infección inyectan su material genético en la bacteria en forma de cromosoma circular, el

ADN bacteriano absorbe este cromosoma viral haciéndolo parte de su genoma

adquiriendo nueva información genética que se replica conforme la bacteria se divide (vía

lisogénica donde la bacteria sobrevive), cuando la bacteria se ve sometida a estrés, los

genes del fago lambda se activan, iniciando la producción de nuevos virus dentro de la

bacteria infectada.

Microscopía electrónica de un fago infectando a una

célula

Vegetal (Alberts, 2002).

Cuando estos virus ya están formados salen de la bacteria matándola quedando libres

para infectar a otras células. Estos nuevos virus ahora tienen una nueva mezcla de ADN

viral-bacteriano producto de la transducción que combinarán de

Nuevo cuando infecten a una nueva bacteria. Un claro ejemplo es la infección de la

bacteria Eschlerichia Coli por el bacteriófago lambda.

E. Coli en conjugación, microscopía electrónica de

transmisión: Sciencephotolibrary.com

Conjugación: En este proceso, dos bacterias de diferente estirpe se unen mediante una

estructura que funciona como puente entre ellas, una parte del material genético (que por

lo general es un plásmido producto de la infección de un virus como en la transducción,

Por plásmido se define al ADN circular de los virus, es el material genético que inyectan a

la célula que va a infectar) es duplicado y transferido hacia la otra bacteria, con lo que

adquiere nueva información genética. En contraste con los proceso de transformación t



transducción, este proceso requiere contacto estrecho entre las dos bacterias

involucradas.

La bacteria Eschlerichia Coli recurre con frecuencia a este proceso, existen cepas

(colonias bacterianas con el mismo origen, por lo general son clones) que fungen como

donadoras de material genético, a estas se les conoce como “machos” mientras que a las

cepas que preferentemente reciben el material genético se les conoce como “hembras”

aunque esta clasificación es meramente descriptiva, ya que las bacterias no tienen sexo.

Reproducción de las células eucariontes:

Eucarionte significa “núcleo verdadero” este término se emplea para definir a las células

más evolucionadas que presentan una estructura membranosa llamada núcleo, organelo

donde se almacena el material genético además del núcleo presentan otros organelos

como mitocondrias, cloroplastos (en plantas), retículo endoplásmico, aparato de golgi,

etc., que también son estructuras membranosas que tienen una función específica en la

célula. Las bacterias se definen como células procariontes (anteriores al núcleo) y no

presentan núcleo ni organelos, por lo que se les considera como células menos

especializadas o evolucionadas.

Las células eucariontes forman a todos los seres vivos, desde hongos y protozoarios

como las amibas, plantas, animales y al hombre.

La estrategia de reproducción de las células eucariontes se conoce como Mitosis o

división celular; cuando una célula eucarionte se va a dividir, primero debe duplicar todo

su material genético y ordenarlo en cromosomas, además del ADN también debe duplicar

sus organelos; cuando ha terminado de duplicarse la célula se divide por medio de la

mitosis que es un proceso que se asegura de repartir entre las dos células hijas que se

van a formar una copia completa del material genético que se duplicó previamente junto

con aproximadamente la misma cantidad de organelos para que ambas compartan las

mismas características de su célula madre. (Este proceso se abordará extensamente en

el apartado de ciclo celular).

1.1.5. Crecimiento

En sentido biológico, crecer implica el incremento en talla de un ser vivo (desde una

célula hasta cualquier organismo pluricelular como un elefante), también puede implicar

un incremento en el número de células que lo conforman o ambas. El crecimiento puede

apreciarse como aumento en talla como parte del desarrollo de un organismo, En una

colonia bacteriana, por ejemplo, el crecimiento implica incremento en el número

poblacional. A nivel celular, una célula debe alcanzar un tamaño adecuado que le

permita realizar sus funciones correctamente.



1.1.6. Evolución

Hablar de evolución desde la óptica de la biología celular resulta complicado, ya que

básicamente la teoría de la evolución explica los cambios secuenciales que sufre una

especia a lo largo del tiempo. Para que exista evolución debe presentarse un cambio, el

cambio implica incremento de la entropía, fenómeno que es contrarrestado por el

metabolismo celular para asegurar su continuidad, sin embargo existen algunos ejemplos

con los cuales se puede abordar la evolución e biología celular.

Existen teorías que postulan que las células eucariontes provienen de una célula

eucarionte primaria, está célula tomó la estrategia de ir incorporando dentro de sí misma a

otras células con características y metabolismo diferentes, realizando un trabajo de

equipo donde cada célula aportaba algo al conjunto y también recibía algo a cambio como

un trabajo en equipo, vivían en conjunto y se reproducían sincrónicamente, con el paso

del tiempo cada una de estas células se especializó y dio origen a los organelos que

conocemos hoy en día formando a la célula eucarionte, este proceso podría considerarse

como evolutivo. Una posible evidencia de esto es que algunos organelos como la

mitocondria y los cloroplastos conservan su propio ADN circular semejante a las

bacterias.

1.1.7. Movimiento

Para que un sistema pueda existir necesita energía, la energía implica movimiento e

incremento de la entropía como mecanismos inherentes a su existencia. En el universo

todo está relacionado con un proceso dinámico desde el movimiento estelar hasta los

procesos dinámicos de una célula. El metabolismo tanto celular como de un organismo

pluricelular implica movimiento, el que un organismo se desplace para conseguir su

alimento, emprender una migración, perpetuar su especie implica movimiento.

A nivel celular, la membrana plasmática y los organelos están en constante movimiento

sintetizando y transportando miles de sustancias, esto se replica también a nivel atómico.

Los seres vivos, se mueven conforme interactúan con su medio, como en todo sistema,

las moléculas contenidas dentro de una célula están en permanente movimiento como

fruto de la entropía generada en el sistema celular, este movimiento es necesario para dar

continuidad al flujo de energía, para dar continuidad a la vida, en el sentido de que la

ausencia de movimiento indica la ausencia de energía y la ausencia de energía conduce a

la muerte del sistema y la muerte es, para un ser vivo, el máximo grado de entropía, que

es en este punto irreversible, como lo dictan las leyes de la termodinámica.



Actividad 2. De chile, mole y pozole

En esta actividad leerás el artículo: Animales transgénicos: usos y limitaciones en la

medicina del siglo XXI, Arch Argent Pediatre 2010, 108(4):343-349, que puedes

descargar desde el aula; el cual te servirá de detonador para entablar una charla en el

foro que lleva el nombre de esta actividad.

Una vez que hayas leído el artículo dirígete al foro y participa a partir de las preguntas

que se te plantean.

De esta forma se llevará a cabo un trabajo colaborativo que te hará incursionar en el

tema particular de transgénicos y su relación con los sistemas celulares de los seres

vivos, con el que podrás manifestar el dominio del tema en caracterización de un

sistema celular, y las posibilidades de intervención en el mismo.

Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia de

contenidos, el facilitador puede detectar esta situación sin dificultad; tu formación exige

que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y

propio de tu iniciativa y creatividad; para que en lo sucesivo esta actitud se proyecte

directamente en tu práctica profesional.

1.2. Célula

La célula es la unidad estructural y funcional de la vida, existen muchas teorías que

intentan explicar su origen, su evolución y su variedad morfológica y funcional que se

refleja en la gran diversidad de seres vivos que podemos apreciar. Este tema tiene la

finalidad de abordar las teorías sobre el origen celular como preámbulo para comprender

las diferencias entre los dos grandes tipos celulares que podemos estudiar hoy en día: las

células procariontes; las bacterias como las primeras células en aparecer; y a las células

eucariontes; con una estructura y nivel de organización más compleja y responsable de la

diversidad de organismos. Analizaremos la anatomía celular, sus niveles de organización,

la relación estructura-función – metabolismo para comprender mejor el funcionamiento

celular como parte esencial de los procesos biotecnológicos. Así mismo, se estudiará a

los virus desde el punto de vista estructural y funcional como organismos con estrategias

diferentes a las celulares, así como la influencia que tienen estos en los procesos

celulares.



1.2.1. Teoría celular

En el año de 1665, ya existían los microscopios en su expresión más rudimentaria,

básicamente eran instrumentos compuestos por lentes semejantes a los de las lupas con

poder de aumento muy limitado. Por esas fechas y con un instrumento de este tipo,

Robert Hooke realizó observaciones de fragmentos de corcho (que es la corteza seca del

árbol de alcornoque) Hooke detectó pequeñas celdillas en la estructura del corcho,

posteriormente realizó observaciones en cortes de otras plantas observando “celdillas”

parecidas llenas de jugos.

Cortes de corcho de Hooke

Posteriormente en 1673 Anton Van Leewenhoek Realizó observaciones hechas con

microscopios más potentes que el mismo fabricaba tallando a mano sus lentes

observando otros tipos celulares como glóbulos rojos, espermatozoides y

microorganismos que vivían en aguas estancadas que describió como animáculos. Los

años pasaron y los microscopios se mejoraron a partir de los modelos construidos por

Leewenhoek. Alrededor de 1830 Theodor Schwann observó que el cartílago contenía

células semejantes a las descritas en las plantas, después de realizar sus observaciones

postuló su teoría, catalogando a las células como las partes elementales tanto de plantas

como de animales, más adelante, a mediados de 1800 Mattias Schleiden postula que los

procesos vitales de células deben formar los fundamentos básicos absolutamente

indispensables de la vida, en línea con este pensamiento, Rudolf Virchow escribió que

cada animal es la suma de sus unidades vitales, las células y que estas células provienen

de otras células.

Conjuntando las ideas de estos investigadores se formó la “Teoría celular”, que tiene tres

postulados

1) Los organismos están formados por una o más células

2) Los organismos vivos más pequeños son células únicas (unicelulares), además, las

células son las unidades funcionales de los organismos multicelulares

3) Todas las células provienen de células preexistentes.



Imagen de un microscopio electrónico de barrido

de Paramecium (protozoario) un organismo

unicelular, se puede apreciar su membrana, y los

cilios con los que genera su movimiento

1.2.2. Características estructurales

Los seres humanos estamos formados por varios sistemas que nos ayudan a cumplir con

nuestras funciones vitales, estos sistemas a su vez están formados por órganos y los

órganos por células, de tal forma que la vida de un ser humano puede definirse como la

interacción entre estos niveles de organización.

Por ejemplo, El esqueleto, que está formado por los huesos (y los huesos por osteocitos)

nos brinda soporte, resistencia, y resguarda nuestros órganos vitales, este sistema está

relacionado con el sistema muscular(formado por miocitos) que es el que permite nuestro

movimiento y la capacidad para realizar trabajo, el sistema digestivo, formado por los

dientes, lengua, esófago, estómago e intestinos es el encargado de asimilar el alimento

que consumimos, el sistema respiratorio formado por los pulmones, bronquios, tráquea y

nariz nos permite ingresar oxígeno vital para nuestro metabolismo y expulsar el dióxido

de carbono que producimos, El sistema circulatorio formado por el corazón, venas y

arterias y la sangre nos permite transportar nutrientes hacia las células y deshechos del

metabolismo hacia el sistema digestivo para su excreción y todos estos sistemas están

regulados por el sistema nervioso central, formado por el cerebro, médula espinal y

nervios, por mencionar algunos de nuestros sistemas.

Haciendo una analogía, una célula ya sea animal o vegetal tiene un nivel de organización

parecido al de nuestro cuerpo, cuenta con un esqueleto que le da soporte, estructuras

que se encargan de asimilar su alimento, generar su energía y respirar, una membrana,

que sería análoga de la piel, y un sistema coordinador de todas sus funciones por

mencionar algunos. Estas estructuras se conocen como organelos y se describirán en el

siguiente cuadro.



Membrana plasmática:

¿Te has dado cuenta que no se puede mezclar el agua con el aceite? En tu casa si lo

deseas puedes hacer este pequeño experimento, en un frasco con tapa pequeño, agrega

un poco de agua, la cantidad que tu quieras, después agrega un poco de aceite de

cocina, tapa el frasco y agita vigorosamente por al menos diez segundos, y observa lo

que pasa. Notarás que aparentemente ambas sustancias se mezclaron pero en cuanto

dejes de agitar el frasco y la entropía que tú ingresaste al sistema con la agitación

disminuya apreciarás que comienzan a formarse pequeñas burbujas de aceite que

parecen tener agua dentro de sí, estas estructuras se llaman micelas. Acabas de crear

membranas artificiales iguales a las de cada célula de tu cuerpo.

El agua y el aceite no se mezclan principalmente por su naturaleza química, el aceite es

hidrofóbico y tiene polaridad diferente a la del agua.

Hidrofóbico: que no es afín al agua, lo contrario de Hidrofóbico es hidrofílico, el azúcar, la

sal, el vinagre si pueden mezclarse con el agua porque son hidrofílicos.

Polar: las cargas de una molécula están organizadas en polos, positivo sin electrones y

uno negativo con electrones igual que un imán. El aceite es no polar, que quiere decir

que sus cargas no están ordenadas en polos, si no que se distribuyen por toda la

molécula, el agua es una molécula polar, de hecho es de las moléculas más polares que

existen, hay una regla que dice que lo polar solo se mezcla con lo polar, el aceite es no

polar y el agua polar, por eso no se mezclan y es precisamente esta característica lo que

permite que se formen y existan las membranas.

La membrana plasmática (membrana celular) es una estructura formada principalmente

por colesterol y lípidos, los lípidos que forman a la membrana se llaman fosfolípidos,

Corte ultra fino de una célula apical

de la raíz de una gramínea

(vegetal) Se observan sus

organelos, extraído de Alberts

(2002).



que son ácidos grasos o aceites, tienen una cabeza polar y dos colas no polares. Para

formar la membrana celular estos fosfolípidos se unen formando una bicapa, con las

cabezas hidrofílicas organizadas hacia el agua y las colas hidrofóbicas escondidas del

agua en el centro de la bicapa.

En este cuadro se puede apreciar la estructura

de un fosfolípido y como estas moléculas

forman micelas al interactuar con el agua.

También se puede apreciar la estructura de

bicapa con las cabezas polares orientadas

hacia el agua y las colas no plorares en el

centro de la bicapa. (Alberts,2002)

Esto se debe a que el aceite no puede diluirse en agua, porque es una molécula

hidrofóbica.

La membrana celular es una bicapa, esta bicapa tiene embebidas dentro de sí proteínas

esenciales para el funcionamiento de la célula, se clasifican como sigue:

a) algunas proteínas funcionan como poros o canales que permiten pasar agua,

electrolitos y otras sustancias.

b) receptores de membrana, que son moléculas por las cuales la célula recibe mensajes

químicos provenientes de otras células. Un

ejemplo de este tipo de proteínas son las que

conforman el complejo mayor de

histocompatibilidad, estas proteínas funcionan

como una huella digital, esta huella es única

para cada individuo y todas sus células la

expresan de tal modo que le permite diferenciar

al sistema inmune entre las células del propio

cuerpo de las que no lo son, de esta manera si

una célula presenta estas proteínas el sistema

inmune sabe que son propias y no las elimina,

pero si se encuentra con una célula que

expresa una proteína diferente como en el caso

de un trasplante de órganos o por una infección

el sistema inmune la elimina.



c) Otras proteínas con diferentes actividades metabólicas.

Estas proteínas y los

fosfolípidos de la

membrana, no están

estáticos, se dice que

están en una

estructura de mosaico

fluido, donde todo se

mueve hacia el lugar

donde se necesite,

haciendo a la

membrana una

estructura sumamente

dinámica

En esta imagen se puede apreciar la estructura de la membrana, en forma de bicapa con

las cabezas polares orientadas hacia donde hay agua, se aprecian también la estructura

de los fosfolípidos y la presencia de diferentes proteínas de membrana. Todas las

membranas de células procariontes y eucariontes tienen esta estructura en su

membrana, asi mismo, los organelos presentes en las células eucariontes(retículo

endoplásmico Liso, retículo endopásmico rugoso, aparato de golgi, mitocondria, núcleo,

peroxisomas y lisosomas), también son estructuras de doble membrana cuya

conformación es exactamente igual a la que aquí se muestra (Solomon, 2008)

El núcleo celular es el cerebro de la célula, es una estructura de doble membrana que en

su interior contiene el material genético ADN, la membrana del núcleo no es continua,

tiene poros por los cuales entran y salen moléculas escenciales para los procesos

nucleares como proteínas y ARN. Dentro del núcleo se puede apreciar otra estructura

conocida como nucléolo, es un acomodo especial del ADN, ARN ribosomal y proteínas.

Micrografía electrónica de barrido de una célula de

cáncer cervical humana. En beige se aprecia el

núcleo que contiene el material genético (no

mostrado) en la parte exterior de la membrana se

pueden apreciar las diferentes proteínas y

moléculas que están presentes en la cara externa

de la membrana. Sciencephotolibrary.com



El aparato de golgi forma parte de lo que sería el sistema digestivo de la célula. Es un

conjunto de sacos membranosos apilados unos sobre otros. Su principal función es la

síntesis de membrana plasmática cuando la célula necesita repararse o dividirse. Es un

centro de empaquetamiento, clasificación y envío de materiales desde el núcleo hacia la

membrana, y desde la membrana hacia el núcleo. Todo lo que la célula produce,

necesita o deshecha es transferido al aparato de golgi donde es clasificado, modificado

y empaquetado en vesículas para su distribución de acuerdo a su destino.

Micrografía de transmisión electrónica del aparato

de golgi de una célula eucarionte.

sciencephotolibrary.com

El retículo endoplásmico liso (estructuras alargadas teñidas de amarillo) también forma

parte del sistema digestivo de la célula, una de sus funciones principales es sintetizar y

transportar los lípidos y colesterol necesarios para construir la membrana celular y la

membrana de todos los organelos.

Micrografía electrónica de transmisión de célula de

epitelio de mamífero. Sciencephotolibrary.com

Las estructuras teñidas de rojo son lisosomas los cuales son organelos de doble

membrana que en su interior tienen enzimas para degradar proteínas que han sido

dañadas o necesitan recambiarse, el material degradado dentro de los lisosomas es

transportado al aparato de golgi donde se seleccionan los elementos que pueden

reciclarse y los que se desechan.

Retículo endoplásmico rugoso (RER): al igual que el retículo endoplásmico liso, es una



red de estructuras membranosas, la diferencia entre ambos es que el retículo

endoplásmico rugoso cuenta con unas estructuras ancladas a su membrana conocidas

como ribosomas.

Micrografía electrónica de barrido de alta

resolución de retículo endoplásmico rugoso de una

célula olfatoria de mamífero.

Sciencephotolibrary.com

En los ribosomas se lleva a cabo la síntesis de todas las proteínas de la célula. Una vez

sintetizadas; las proteínas son internalizadas al RER donde son modificadas y

acondicionadas para que puedan funcionar correctamente, posteriormente son

transportadas al aparato de Golgi para su empaquetamiento y distribución.

La mitocondria es el aparato respiratorio y el

centro generador de energía de la célula. Su

estructura es muy particular ya que tiene dos

membranas plasmáticas la primera

membrana, que es la interna está plegada en

forma de crestas, y la segunda membrana es

la exterior, esta estructura le permite tener

dos compartimentos: el que encierra la

membrana interna que se conoce como matriz

mitocondrial y un espacio intermembranal que

se forma entre la membrana interna y externa.

Esta compartamentalización es vital apra la

mitocondria ya que le permite establecer

gradientes de concentración iónica entre los

espacios cuya diferencia es utilizada para

generar energía, como se explicará más

detalladamente en el apartado de

metabolismo.

En las plantas, algas y algunos protozoarios,

además de las mitocondrias están presentes

los cloroplastos que también funcionan como

generadores de energía. En este organelo se

lleva a cabo la fotosíntesis. El cloroplasto

también es un organelo con dos sistemas

Micrografía electrónica de barrido de una

mitocondria de una neurona.




membranosos, al igual que las mitocondrias tienen un espacio intermembranal y una

matriz que se conoce como estroma. Dentro del cloroplasto existen unas estructuras

saculares llamados tilacoides. Los tilacoides se apilan como si fueran monedas formando

una estructura conocida como grana; las grana están interconectadas pos estructuras

llamadas estroma. Dentro del cloroplasto se realiza la fotosíntesis. Existen dos fases, que

se desarrollan en compartimentos distintos:

Fase luminosa: Se realiza en la membrana de los tilacoides donde mediante la

clorofina se convierte la energía lumínica en energía química en forma de ATP

Fase oscura: Se produce en el estroma, donde se hallalal enzima RuBisCO,

responsable de la fijación del CO2 mediante el ciclo de Calvin que se discutirá en

el tema de metabolismo.

En las plantas y algas, además de la membrana plasmática está

presente la pared celular, es una estructura hecha de un polímero

de carbohidratos llamado celulosa, su función es brindar

estabilidad, fuerza y sostén a los tejidos vegetales.

Micrografía electrónica de transmisión de una

célula de raíz de maíz, se nota la pared celular

rodeando la membrana celular.


Las levaduras también tienen una pared celular compuesta de un polímero de azucar, el

betaglucano, las funciones de esta estructura en la levadura son resistencia, estructura,

reserva de alimentos y metabólica al tener embebidas algunas enzimas en ella. en la

micrografía electrónica de transmisión (derecha) se puede apreciar la pared celular de

una levadura teñida de azul, las estructuras circulares son vacuolas

http://es.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesis

http://es.wikipedia.org/wiki/Fase_luminosa

http://es.wikipedia.org/wiki/Tilacoide

http://es.wikipedia.org/wiki/Fase_oscura

http://es.wikipedia.org/wiki/RuBisCO

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Calvin



(Sciencephotolibrary.com).

Las bacterias también tienen pared celular principalmente construida de peptidoglucano,

otro polímero de azucares. Esta estructura ha servido como criterio de clasificación ya

que por medio de una técnica histológica conocida como tinción de gramm se puede

identificar si una bacteria posee o no pared celular, a las que si poseen se les conoce

como Gramm positivas y las que no presentan se conocen como gramm negativas.

En esta micrografía electrónica de transmisión se aprecia a una bacteria gramm positiva.

E.coli dividiéndose por fisión binaria. la sección teñida de verde es el citoplasma de la

bacteria y está rodeada por su membrana, más al exterior teñida de naranja se aprecia la

pared celular. (Sciencephotolibrary.com)

En plantas, levaduras, hongos , algas y protozoarios están presentes las vacuolas. Son

estructuras membranosas cuya principal función es la de almacén y reserva. Por

ejemplo, las plantas almacenan el almidón en vacuolas. No tienen un tamaño definido

pero son estructuras grandes, en algunos organismos la vacuola es su organelo más

evidente, conforme la célula va necesitando sus reservas la vacuola se va vaciando

disminuyendo su tamaño.

El protozoario Paramecio es un organismo unicelular que

presenta vacuolas, en esta fotografía de microscopio de luz se

aprecian las vacuolas alimenticias como estructuras circulares.


Citoesqueleto: las células también tienen una estructura que

les brinda soporte, resistencia y movimiento, este es el

citoesqueleto, que es un conjunto de fibras; micro filamentos

y filamentos intermedios construidos de actina y microtúbulos

de tubulina. Estas estructuras forman varillas celulares que

se anclan en la cara interna de la membrana celular dándole



forma y resistencia. Estas varillas celulares también fungen como carreteras por donde

se transportan las vesículas provenientes del aparato de golgi y la membrana celular.

Estas vesículas se transportan en dos sentidos.

Desde el núcleo hacia la membrana a cargo de la cinecina (que es un motor celular

similar a un camión de carga donde se transporta la vesícula) y desde la membrana

hacia el núcleo por medio de la dineina, otro motor celular transportador de vesículas.

Micrografía electrónica de células de cáncer cervico uterino humanas, se aprecian las

fibras del citoesqueleto dándole forma a la célula (Sciencephotolibrary.com).

1.2.3. Características funcionales

Como lo versa la teoría celular, un órgano es el producto de las funciones que realizan las

células que lo conforman, por ejemplo, las células musculares son capaces de contraerse

y relajarse, las neuronas de transferir impulsos eléctricos, las células de cartílago son

muy flexibles, las células de la piel son capaces de resistir tensión y torsión. Cada tipo

celular adquiere funciones y capacidades diferentes gracias a un proceso de

especialización y es este proceso el que le da la función al tejido.

Tejido conectivo: La función principal de este tejido es brindar sostén e integrar los

diferentes sistemas del organismo uniendo y/o separando los diferentes tejidos que

componen los órganos y sistemas y se divide en:

Tejido adiposo: formado por adipocitos que son células especializadas en almacenar

grasa proveniente de los alimentos principalmente; el tejido adiposo funciona como

barrera mecánica protegiendo a los órganos que envuelve de golpes y daño mecánico,

como aislante térmico y también sirve como fuente de reserva de grasa.

Tejido cartilaginoso: Este tejido se encarga de brindar soporte estructural y elasticidad a

los tejidos que conecta. Cuando está presente en los huesos los mantiene unidos en las

articulaciones. También proporciona resistencia a las fuerzas de compresión a las que se

someten las articulaciones. En la nariz, pabellón auditivo y en las estructuras del sistema

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_adiposo

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_cartilaginoso



respiratorio sirve principalmente como soporte estructural. La célula que forma el cartílago

se llama condrocito.

Esta célula altamente especializada se encarga de sintetizar los componentes que le dan

sus características elásticas y resistentes al cartílago: elastina, colágeno que le brindan

resistencia y elasticidad y los proteoglicanos funcionan como una esponja que retiene

agua y electrolitos formando un colchón hidráulico para resistir las fuerzas de compresión,

algo similar a los amortiguadores de un automóvil.

Micrografía electrónica de barrido de un condrocito

de tráquea. Se aprecia el condrocito propiamente

dicho en amarillo rodeado por su matriz

extracelular donde se aprecian las fibras de

colágeno. Sciencephotolibrary.com.

Tejido óseo: conocido como hueso, es la principal estructura de sostén y soporte del

cuerpo de los vertebrados, también brinda protección para los órganos vitales y puede

funcionar como reserva de calcio. El hueso está formado principalmente por agua, fosfato

de calcio, carbonato de calcio y proteínas como el colágeno. El hueso primario es

principalmente cartílago, conforme se va mineralizando adquiere su dureza característica.

La célula que sintetiza el hueso es el osteocito que se encarga de la regeneración del

tejido óseo, mientras que el osteoclasto se encarga de su remoción. Ambos procesos de

regeneración o construcción y remoción siempre están presentes de manera normal en el

hueso.

Micrografía electrónica de un osteocito de fémur.


Tejido hematopoyético: La hematopoyesis es el proceso por el cual se producen las

células sanguíneas: eritrocitos y las del sistema inmune (linfocitos, macrófagos, polimorfo

nucleares, plaquetas, etc.) Las células hematopoyéticas derivan de las células de la

médula ósea que conforme se van diferenciando dan lugar al tejido hematopoyético y al

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_%C3%B3seo

http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_hematopoy%C3%A9tico



tejido óseo. La función del tejido hematopoyético es transportar nutrientes, proteínas,

oxígeno y mensajeros químicos entre las células, también se encarga de transportar los

desechos del metabolismo celular para su eliminación, otra función es la respuesta

inmune a cargo de las células blancas de la sangre.

Micrografía electrónica de sangre humana, se

aprecian los glóbulos rojos, linfocitos y plaquetas.


Las plantas también tienen tejidos que les brindan sostén, protección, resistencia y una

vía de comunicación y transporte entre diferentes partes de su anatomía. Se divide de la

siguiente forma:

Parénquima: Tejido vivo y capaz de dividirse, es el tejido responsable del crecimiento de

las plantas, dentro de sus funciones se encuentran la fotosíntesis, reserva de nutrientes y

secreción de metabolitos.

Colénquima: Tejido vivo cuya principal función es el sostén y soporte de las estructuras en

crecimiento, sus células son alargadas y tienen pared celular gruesa

Esclerénquima: Tejido muerto, su función principal es el sostén y soporte de las

estructuras que han cesado su crecimiento, sus paredes celulares son extremadamente

gruesas

El sistema vascular de las plantas está compuesto por: Xilema: que es un tejido

conductor que transporta savia bruta (agua y nutrientes absorbidos del suelo) desde las

raíces hacia todo el cuerpo de la planta. Las células del xilema son largas, de pared

celular gruesa y forman vasos conductores que recorren toda la planta, algo similar a las

arterias que transportan sangre oxigenada.

El Floema también es un tejido vascular, transporta savia desde las hojas hacia el resto

de la planta, a la sabia que corre por el floema se le conoce como savia elaborada, que

contiene principalmente metabolitos de la fotosíntesis, nutrientes ya procesados y

deshechos, semejante a las venas.

Tejido Epitelial: El epitelio es un tejido formado por una o varias capas de células, su

función es recubrir órganos, cavidades y conductos del cuerpo de un organismo. Entre

estos tipos de tejido se encuentran las mucosas, el tejido vascular (venas y arterias) la

http://es.wikipedia.org/wiki/Par%C3%A9nquima

http://es.wikipedia.org/wiki/Col%C3%A9nquima

http://es.wikipedia.org/wiki/Escler%C3%A9nquima

http://es.wikipedia.org/wiki/Xilema

http://es.wikipedia.org/wiki/Floema



piel, entre otros. Dentro de sus funciones se destaca la protección, secreción y absorción,

percepción sensorial, excreción y transporte.

Micrografía electrónica de epidermis humana.


Tejido muscular: el músculo está compuesto por miocitos, que son células contráctiles,

tienen esta función gracias a la acción de dos proteínas, actina y miocina que se contraen

sobre si utilizando la energía química en forma de ATP. El músculo se divide en dos:

músculo liso que está presente en los órganos internos como los intestinos. Y el músculo

esquelético o estriado que es el responsable de brindarle movimiento al cuerpo.

Fibras de músculo liso humano.


Actividad 3. Casi iguales…

En esta actividad puedes dar rienda suelta a tu creatividad y a la indagación a fondo

acerca de la estructura, funciones metabólicas y morfología de diferentes clases de

sujetos microscópicos de tal manera que será posible no sólo usar texto para describir

esquemas y estructuras, sino también imágenes y efectos que desees integrar a la

información de la tarea haciéndola más completa e interesante.

Realiza lo siguiente:

1. En un documento de texto elabora un cuadro comparativo donde se contrasten 3

diferencias metabólicas y 3 morfológicas entre una bacteria (E.coli), una alga

unicelular (Euglena) y una célula protista (Entamoeba histolýtica).

2. Apoya con imágenes el trabajo de información que realizaste.

3. Sé cuidadoso(a) con la ortografía y presentación de tu trabajo. Al finalizar,

guárdalo y envíalo a tu Facilitador(a), nómbralo de la siguiente manera:

BIC_U1_A3_XXYZ.



1.2.4. Virus

La finalidad de un agente secreto como “James Bond” es introducirse en la fortaleza del

enemigo sin ser detectado, apoderarse de sus máximos secretos, sus procesos su

maquinaria para poder destruirlo y obligarlo a hacer lo que al espía le conviene y desde

luego salir ileso. Eso es precisamente lo que hace un virus. Un virus es el parásito más

extremo, es una molécula simple, compacta, es un paquete de información capaz de

someter a su voluntad a su huésped.

Técnicamente los virus no están vivos, ya que no pueden reproducirse por sí mismos,

necesitan secuestrar la maquinaria celular de la célula que infectan para poder

reproducirse, ensamblarse y salir de la célula huésped para continuar infectando

organismos.

Su estructura es simple, cuentan con una envoltura rígida hecha de proteínas que sirve

como cápsula protectora donde guardan su material genético que puede ser ADN o ARN

conocida como cápside y en algunos casos están recubiertos por una membrana similar

a la membrana de las células. Dentro de su material genético solo se encuentran las

instrucciones para construir su cápsula de proteínas, autocopiarse y ensamblarse.

No hay más; los virus simplemente son una cápsula de proteínas con un ácido nucléico.

Uno podría pensar que algo tan simple pueda causarnos tanto daño dejándonos

indefensos e incluso conducirnos hasta la muerte, esto se debe a varias razones, la

primera es que para poder liberarse, salir de la célula que infectaron necesitan matarla, en

segundo lugar su replicación es muy rápida y exponencial, de tal suerte que una sola

molécula de virus que infecta a una sola célula tras matarla puede liberar miles de copias

de si mismo capaces de infectar al mismo tiempo a miles de células del huésped y estos

miles transformarse en millones en unos cuantos días. En ocasiones, su velocidad es tal

que sobrepasa la capacidad del sistema inmune para detenerlo en las etapas iniciales de

la infección. Además son extremadamente pequeños. Finalmente los virus tienen

diferentes estrategias para prolongar el tiempo que pasan inadvertidos para el sistema

inmune del organismo que están infectando.

Los virus están ampliamente distribuidos, pueden infectar bacterias, hongos, protozoarios,

plantas y animales.

El ciclo de vida de un virus tiene dos fases. Para poder infectar a una célula, el virus debe

ser capaz de posarse sobre ella, anclarse para poder inyectar su material genético, por lo

general utilizan los propios receptores de membrana de las células, al conocer la

estructura de los receptores, un virus puede entrar sin ser detectado por el sistema

inmune, y entre más rápido realice este proceso tiene más posibilidades de éxito. Una



vez inyectado el material genético comienza la etapa lisogénica o ciclo lisogénico, donde

el virus tras infectar a su huésped camufla su material genético dentro del material

genético de su hospedero (la célula u organismo al cual infecta) manteniéndose en estado

de latencia, o lisogénico por tiempo indefinido como si hibernara, cuando la célula

infectada es sometida a estrés, como algún tipo de daño, el virus despierta de su

hibernación y comienza a replicarse y a ensamblar miles de copias de si mismo dentro de

su hospedero para posteriormente liberarse matando a la célula; a esta etapa se le

conoce como lítica o ciclo lítico porque implica la lisis o muerte de la célula infectada.

Cuando el virus está recién ensamblado de la célula pero todavía no sale de ella se le

conoce como virión, un virus completo pero que aun no es liberado, cuando sale de la

célula ya se le conoce como virus.

Entre los virus de ARN, el ejemplo clásico es el virus del SIDA, el VIH, este es un

retrovirus. Por lo general los retrovirus están cubiertos con una membrana similar a la de

las células que van a infectar, esto les permite pasar inadvertidos porque el sistema

inmune no los puede reconocer ya que no es capaz de distinguir entre la membrana

celular y la del virus, cuando el retrovirus ha localizado a la célula que va a infectar

fusiona su membrana con la de la célula esto permite la entrada libre de su cápside con el

ARN.

Micrografía electrónica de transmisión de un virus

VIH. Sciencephotolibrary.com

Adjunta a su molécula de ARN el virus cuenta con una enzima que se llama transcriptasa

reversa que es capaz de transformar este ARN en ADN viral activándolopara que se

apodere de la maquinaria celular. Se le conoce como transcriptasa reversa por lo

siguiente:

El dogma de la biología molecular postula que:

El ADN puede duplicarse en un proceso de replicación

A partir de una molécula de ADN puede obtenerse una de ARN en un proceso de

transcripción. La información contenida en el ARN puede traducirse para construir

proteínas.



En esta imagen se describe el ciclo de infección de un bacteriófago que es un virus de ADN sobre

una bacteria, E. coli. (Lodish, 2006).

Los retrovirus van en contra del dogma central ya que a partir de su molécula de ARN

construyen una de ADN. Estas estrategias son los motivos por los que algunos

especialistas en diversas áreas de la biología ubiquen a los virus en la cumbre de la

evolución.



Representación de la infección por el virus VIH sobre un linfocito: el virus reconoce a la célula que va a infectar,

fusiona su membrana con la membrana de la célula para poder liberar su cápside. Dentro de la célula se libera la

molécula de ARN y comienza el proceso de retrotranscripción a cargo de la enzima vira transcriptasa reversa para

sintetizar una molécula de ADN a partir de otra de ARN. El ADN retrotranscrito se incorpora al genoma de la célula

infectada y se replica junto con ella. Posteriormente, a partir de esta molécula viral de ADN se sintetizan múltiples

copias de ARN y proteínas del virus para que este se ensamble, finalmente la cápside es liberada robando un

fragmento de membrana de la célula infectada para recubrirse e infectar a una nueva célula (Lodish, 2006).

1.3. Metabolismo celular

El metabolismo se puede definir como el conjunto de procesos químicos que lleva a cabo

un organismo para mantenerse con vida, comprende a grandes rasgos procesos de

síntesis y degradación de compuestos vitales para la célula. El metabolismo celular actual

es el producto de un complejo mecanismo de selección, perfeccionamiento y eliminación

de procesos a lo largo del tiempo conocido como evolución. La evolución estudia los

cambios que sufre un organismo o especie a lo largo del tiempo producto de la interacción

con su medio, y como la selección natural influye en el proceso evolutivo del metabolismo

celular.

Las moléculas que conducen el metabolismo son las enzimas, que son proteínas que

regulan las reacciones bioquímicas que lleva a cabo la célula. Descubriremos que

organismos tan diferentes como una bacteria, una planta, un pez o un mamífero tienen

enzimas que realizan la misma función y explicaremos estas semejanzas desde el punto



de vista evolutivo. El conocer el funcionamiento enzimático y por ende el metabolismo

celular nos permitirá proponer mejores estrategias para optimizar y mejorar los procesos

biotecnológicos, como pude ser la síntesis de moléculas, la producción y mejora de

alimentos, entre otros.

1.3.1. Evolución y metabolismo

Evolución

Definir la evolución es una tarea compleja, básicamente la evolución estudia los cambios

que sufre una población de individuos (bacterias, hongos, animales, etc.) a lo largo del

tiempo. Nosotros intuimos que evolución significa mejora o al menos una diferencia con

respecto a un punto anterior.

La evolución es producto de la interacción entre un organismo (población) con su medio,

el medio siempre ejerce presión sobre los organismos y estos deben aprender a sobrevivir

en su medio, “adaptándose” a las condiciones, esta adaptación depende de las

habilidades y características que cada individuo tenga, algunos tendrán mucha habilidad o

características que los ayuden a adaptarse, otros tendrán habilidad moderada y otros no

tendrán habilidades, en los dos primeros casos los individuos sobrevivirán y heredarán

esas ventajas adaptativas a sus hijos que a su vez las heredarán a la siguiente

generación ayudando a que estas características se fijen en la población, los individuos

que no tuvieron habilidad morirán. A este proceso se le conoce como selección natura. La

selección natural es un proceso azaroso porque nunca se sabe que características de

todas las que tiene una población serán sujetas a selección por cambios en el medio.

Por ejemplo en la facultad de ingeniería hay un grupo de 20 alumnos que están tomando

la materia de cálculo diferencial 1. Esta población tiene algunas similitudes:

Todos son seres humanos.

Todos han cursado la preparatoria.

Todos son jóvenes con edad similar.

Todos presentaron el mismo examen de admisión para ingresar a la faculta de

ingeniería y pasaron, por lo que se asume que tienen un nivel de conocimientos

similar.

Todos están inscritos en la misma materia, en el mismo salón y tomarán la misma

clase con el mismo maestro.

Esta población también tiene algunas diferencias:

No provienen de la misma familia.

No nacieron en el mismo lugar.



No tienen el mismo estilo de vida.

No viven en el mismo lugar.

No tienen los mismos hábitos de estudio.

No provienen de la misma prepa.

No tienen la misma solvencia económica, entre otros.

Tras tomar unos meses la misma clase todos juntos, presentan el primer examen parcial y

después de la revisión algunos pasan con 10, otros con 8, otros con 6 y otros no pasan.

Siguen avanzando en su curso que se va haciendo más difícil, al llegar el segundo

examen parcial, los alumnos que sacaron diez en su primer examen vuelven a sacar diez,

algunos incrementan su calificación, algunos sacan lo mismo que en el examen anterior,

algunos sacan una calificación que la anterior y ortos vuelven a reprobar.

Al finalizar el curso, los alumnos que sacaron diez en ambos exámenes fueron

promovidos al semestre anterior (que fueron 5 alumnos), dos alumno pasaron con 8, tres

con 6 y el resto reprobó el curso y tendrán que tomarlo de nuevo.

En términos evolutivos podemos explicar este fenómeno como sigue:

Podemos definir al medio como la clase de cálculo, el medio ejerció presión en la

población de alumnos a través de dos exámenes parciales. Los alumnos a pesar de que

tuvieron acceso a la misma clase, el mismo tiempo, al mismo maestro y a la misma

biblioteca, obtuvieron resultados muy heterogéneos. Al formar parte de la misma

población tenían algunas similitudes y diferencias que no podemos catalogar de buenas o

malas, benéficas o perjudiciales, simplemente son factores individuales que los hacen

diferentes.

Los alumnos que pasaron con 10 tenían habilidades que ya traían y que no sabían que

les iban a servir para el curso de cálculo pero al presentarse la presión de medio

simplemente ocuparon esas características que ya tenían y pasaron sin problema, los

alumnos que subieron su calificación no tenían la misma habilidad que los alumnos de 10

y sin embargo se adaptaron al curso y pasaron. Los alumnos que bajaron su rendimiento

y los que reprobaron el curso no fueron capaces de adaptarse por lo que “murieron” en el

curso de cálculo 1 y tendrán que recursarlo, mientras que los que pasaron la materia

fueron seleccionados para pasar al siguiente semestre. De esta situación podemos

concluir lo siguiente:

Los alumnos que sacaron 10 no sabían cuales semejanzas o diferencias que traían les

iban a ser útiles simplemente ya contaban con estas y las utilizaron, el profesor no

conocía previamente a los alumnos y construyó el examen basándose solamente en lo

que se expuso en clase desarrollando las preguntas de manera azarosa, los alumnos que

incrementaron su calificación pudieron desarrollar cualidades que les permitieron pasar

evolucionando hacia un mejor estudiante, contrario a los que no pasaron. Este proceso



fue meramente azaroso donde los alumnos no pueden influir en el examen pero el

examen si puede influir en los alumnos, no sabemos qué características de todas las que

están presentes en los genes de una población van a ser elegidas por la selección

natural porque el medio cambia de manera azarosa.

En la evolución intervienen tres factores:

La variación genética presente en la población (características, semejanzas y

diferencias).

Estas diferencias en los genes se heredan a las siguientes generaciones.

La selección natural determinará cuales de esas características le permitirán a una

población adaptarse al medio, heredar sus características, sobrevivir y evolucionar a

una especie “diferente” (no sabemos si mejor o peor) que la anterior.

Metabolismo

El metabolismo se define como el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en

una célula o ser vivo, y podemos dividirlo en 2:

Anabolismo: Proceso por el cual a partir de moléculas pequeñas o simples se construyen

moléculas más grandes o complejas. Un ejemplo es la formación de músculo a partir de

las proteínas que consumimos, el crecimiento de un niño.

Catabolismo: Es el proceso por el cual las moléculas grandes o complejas se rompen en

sus componentes más elementales, por ejemplo La proteína contenida en un bistec al

llegar al estómago, es fragmentada (catabolizada) en aminoácidos por la acción de ácido

clorhídrico, otro ejemplo sería la ruptura de las moléculas de almidón que consumimos de

un plátano o una papa en moléculas individuales de glucosa por acción de la enzima

amilasa presente en la saliva.

Los procesos anabólicos y catabólicos del metabolismo están regulados por la acción de

las enzimas.

1.3.2. Principales enzimas

Enzima: Proteína que regula el ritmo de una reacción biológica.

Termodinámicamente, toda reacción metabólica necesita de energía para realizarse, esta

energía determina la velocidad con la que dicha reacción se lleva a cabo, las enzimas

disminuyen la energía que se necesita para llevar a cabo estas reacciones haciendo que

transcurran más rápido. De no existir las enzimas el metabolismo de todo ser vivo no

sería tan eficiente y por consiguiente el proceso evolutivo para cada especie hubiera sido



más lento y muy diferente al actual.

Existe una cantidad casi innombrable de enzimas presentes en la naturaleza, todas tienen

una actividad única y vital para el organismo que la realiza de tal suerte que no es posible

organizarlas de acuerdo a importancia ya que todas son importantes y su eliminación,

pérdida o modificación tiene serias repercusiones sobre el desarrollo de un organismo.

Sin embargo existen algunas enzimas que están presentes en muchos organismos y que

por diferentes motivos han sido estudiadas. A continuación se menciona su nombre

genérico y principal función.

Nombre Genérico Función

Polimerasa

Enzima que se encarga de la síntesis de ácidos nucléicos, 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

nucléicos.

ATPasa Enzima encargada de sintetizar ATP que es la principal fuente de energía

de todos los organismos vivos.

Cinasa

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.

Fosfatasa

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.

Transferasa Enzima que transfiere grupos funcionales entre proteínas, esta actividad

es necesaria en diferentes procesos metabólicos.

Proteasa

Enzima que degrada proteinas cuando ya han cumplido su función o están

dañadas o defectuosas rompiéndolas en aminoácidos que se reciclan en

diferentes procesos bioquímicos.

ADNsa Rnasa Enzimas que degradan ADN y ARN cuando este necesita ser reparado, o

ya ha cumplido con su función.

1.3.3. Definición de ruta metabólica

Una ruta metabólica es una sucesión de reacciones bioquímicas para transformar un

sustrato inicial en diferentes productos finales vitales para el mantenimiento de la vida de

un organismo. Al igual que con las enzimas es difícil hablar de importancia entre rutas

metabólicas ya que todas son esenciales para conseguir la homeostasis.

Existen algunas rutas metabólicas clásicas presentes en todo organismo:



Rutas metabólicas encargadas de sintetizar energía a partir de azucares y grasas

Azúcares: Esta ruta está compuesta por tres procesos, glucólisis, ciclo de Krebs y

fosforilación oxidativa, estas reacciones se encargan de transformar la glucosa en

energía (ATP)

Grasas: la reacción encargada de romper las moléculas de grasa y transformarlas

en energía se llama Beta-oxidación

Síntesis de proteínas:

De acuerdo con el dogma central de la biología molecular, los genes están contenidos en

el ADN, esta sería como la librería, para sintetizar una proteína no necesito toda la

librería, solo un libro en particular, un gen. Este gen debe ser extraído de la librería

transcribiéndolo de ADN a ARN, este ARN es semejante a una receta que indica el orden

en que se deben adicionar lo ingredientes (aminoácidos) para construir una proteína.

Evidencia de Aprendizaje: ¿Soy? o me parezco

Esta actividad implica que exteriorices en un cuerpo de ideas e información todo lo que

haz aprendido durante esta unidad; después de realizar la lectura del artículo: Nuevo

Arbol de la Vida y reflexionar acerca de los aspectos evolutivos de los microorganismos;

te enfocarás en discernir qué tan parecidos o diferentes evolutivamente son un virus, el

hongo del pie de atleta (Tinea pedis), un alga (Euglena viridis) y una amiba (Entamoeba

histolytica), tomando en cuenta todos los aspectos estructurales, funcionales y

metabólicos.


1. En un documento de texto describe, a manera de ensayo, la similitud metabólica,

estructural y evolutiva de los organismos mencionados.

Eres libre de profundizar tanto como deseas.



contenidos, el facilitador puede detectar esta situación sin dificultad; tu formación exige

que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y propio

de tu iniciativa y creatividad; para que en lo sucesivo esta actitud se proyecte


Nota 2: No olvides revisar/consultar la Escala de evaluación para que puedas guiarte



correctamente en el diseño de estructura de tu ensayo y en el proceso de solución o

respuesta de tu Evidencia de Aprendizaje (EA).

Al finalizar tu evidencia de aprendizaje, es importante que lleves a cabo tu ejercicio de

autorreflexión, para ello, ingresa al Foro de Preguntas de Autorreflexión y consulta las

preguntas que tu Facilitador(a) publique ahí para esta unidad, a partir de ellas, realiza tu

ejercicio en un documento de texto y envíalo mediante la herramienta Autorreflexiones.

Fuentes de consulta

Stevens, A. (2006). Histología Humana. Elsevier.

Lodish, H. et.al. (2006). Biología celular y molecular. Panamericana.

Montuenga, L., et.al. (2009). Técnicas en Histología y Biología Molecular. USA: Elsevier.

Bibliografía complementaria

Alberts. B. et al. (2002). Biología Molecular de la Célula (3a Ed.). Editorial Omega.

Robertis, De R. (2004). Fundamentos de Biología celular y Molecular de De Robertis.(4ª

Ed. ). Argentina: Editorial el Atenco.

Audesirk. T. et. Al. (2008). Biología, La vida en la Tierra (8a Ed.). México: Prentice Hall.

Moreno. J. (2008,10). Prebióticos en las fórmulas para lactantes. ¿Podemos modificar la

respuesta inmune? Barcelona: An. Pediatr.

Cavagnaria. B. (2010, 4). Animales transgénicos: usos y limitaciones en la medicina del

siglo XXI. Arch. Argent Pediatr.

Erijman, L, et,al. (2011). Impacto de los recientes avances en el análisis decomunidades

microbianas sobre el control del proceso de tratamiento de efluentes. Revista Argentina

de Microbiología.

Unidad 2. Dominio Bacteria




Una forma práctica de definir la vida es estudiando las interacciones entre un ser vivo con

su medio, el flujo entre lo que dicho organismo toma de su medio y lo que le regresa; el

cual es un flujo energético y puede entenderse como termodinámica. Un ser vivo posee

una estructura organizada y compleja, que mantiene ordenada por medio de la

homeostasis, crece, se reproduce heredando sus características almacenadas en el ADN

y muere. El dominio bacteria es un aspecto de la vida que debemos conocer en el

proceso de estudio de la unidad básica de la vida la –célula-, de modo que podamos en lo

sucesivo construir cognitivamente las estructuras básicas y luego las complejas en el

mundo de los pequeños organismos en este caso las bacterias.

Propósitos

Al término de la unidad, comprenderás la necesidad de incorporar los conocimientos

generales de la biología celular, la importancia de la estructura y su relación con el

metabolismo celular, lo cual posteriormente te permitirá desarrollar habilidades para la

investigación, resolución de problemas y toma de decisiones.

Propósitos

Diferenciar a los organismos bacterianos para identificar las diferentes características

metabólicas del dominio bacteria mediante el análisis de sus características específicas,

estructurales y metabolismo.

2.1. Características estructurales

Las células procariontes (procarionte proviene de los vocablos griegos Pro, que significa

“Antes de” y Karion, que significa “nuez o núcleo) fueron las primeras en aparecer en la

escala evolutiva, se caracterizan porque no tienen núcleo delimitado por una membrana,

ni organelos. Su genoma circular, es decir, la cadena de ADN está unida por sus

extremos formando una estructura similar a una dona o un aro, está disperso por el

citoplasma y en comparación con el genoma de una célula eucarionte como las nuestras

es muchísimo más pequeño. A continuación hablaremos de estas diferencias con más

detalle.



Micrografía electrónica de transmisión.

ADN bacteriano, se puede apreciar su

conformación circular. El segmento

señalado con verde corresponde a una

secuencia que se ha anexado por medio

de técnicas moleculares al ADN

bacteriano para que esta produzca una

proteína. De esta manera se ha podido

sintetizar artificialmente hormonas

humanas como la insulina.

Photosciencelibrary.com 12-Nov-2011

2.1.1. Estructura celular

Las bacterias están presentes en todos lados: Hay bacterias en el aire que respiramos, en

el agua que bebemos, en el suelo, en tu almohada, en nuestro cuerpo, en los geiseres, en

todos lados. Nos hemos acostumbrado a coexistir con ellas principalmente porque no las

vemos, pero nos damos cuenta de su existencia cuando se hacen presentes en algunos

aspectos de nuestra vida. Cuando la comida se echa a perder despide un olor

característico producto del metabolismo de las bacterias, cuando nos enfermamos del

estómago, por ejemplo puede ser porque una bacteria patógena ha crecido en nuestros

intestinos, cuando sufrimos alguna herida y por un mal cuidado esta se inflama y produce

una sustancia turbia y de mal olor que conocemos como pus, es producto de las

bacterias. Algunas bebidas como el tepache, el pulque, alimentos como el yogurt, la leche

búlgara, los chongos zamoranos, el queso, entre otros, son productos del metabolismo

bacteriano. Como puedes ver, las bacterias forman parte de nuestra vida en formas que ni

te imaginas. Pero, ¿Sabes como son, cuanto miden, como viven, que hacen?

Todos hemos utilizado alguna vez un metro, sabemos que un metro, tiene 100

centímetros, y que un centímetro se divide en 10 milímetros, nuestros ojos pueden ver sin

problema los milímetros, son la unidad de longitud más pequeña que podemos apreciar

en cualquier regla escolar y podemos medir muchas cosas con ella. Sin embargo, para

medir cosas más pequeñas necesitamos unidades más pequeñas, como la Micra o



micrómetro (µ ó µm). Un micrómetro es la milésima

parte de un milímetro. Definitivamente no podemos

verla

a simple vista. Imagínate un milímetro y pártelo en mil

porciones iguales y tendrás un micrómetro o micra,

esta es la unidad de medida que nos permitirá estudiar

a las bacterias.

El tamaño de una bacteria oscila entre los 0.2 µm de diámetro y 2 a 8 µm de largo. Como

te puedes dar cuenta su tamaño es microscópico y por eso no podemos verlas a simple

vista, pero están siempre presentes.

Estructuras citoplásmicas:

Como ya mencionamos, las células procariontes carecen de organelos delimitados por

membranas, como mitocondrias, cloroplastos, retículos endoplásmicos y núcleo, sin

embargo, se pueden apreciar ciertas estructuras con actividad metabólica importante,

muchas de sus enzimas están ancladas a la membrana, sin embrago es muy común

observar que estos microorganismos almacenen materiales de reserva en gránulos en

forma de polímeros, por ejemplo, el exceso de carbono (C) es almacenado en forma de

polímeros de glucosa como almidón y glucógeno donde estas moléculas sirven como una

posterior fuente de carbono cuando es necesario sintetizar proteínas y ácidos nucléicos

(ADN, ARN), otro ejemplo sería la acumulación de gránulos de fosfato como reserva de



Microscopíe electrónica de transmisión de Bacillus megaterium

mostrando el nucleoide en azul, mesosoma en gris, membrana

plasmática en púrpura y pared elular en rojo.

Scinecephotolibrary.com 12-Nov-2011

este compuesto para sintetizar ATP, que es la principal fuente de energía de todas las

células (procariontes y eucariontes).

Otras estructuras que pueden asemejar a organelos que se pueden encontrar en las

bacterias son los CARBOXISOMAS, que son un tipo particular de vesículas delimitadas

por proteínas contienen enzimas como la ribulosadifosfato carboxilasa, que es la enzima

encargada de fijar CO2 en algunas bacterias autótrofas (que son capaces de generar su

propio alimento por medio de reacciones químicas como la fotosíntesis). Los

MAGNETOSOMAS son vesículas delimitadas por magnetita (Fe3O4) que son empleadas

por algunas bacterias orientarse con respecto al campo magnético de la tierra de manera

semejante a como se orientan las brújulas hacia el norte, este fenómeno se conoce como

magnetotaxia. Las VESÍCULAS DE GAS, son muy particulares en bacterias acuáticas

como las cianobacterias, permitiéndoles la flotación.

Nucleoide: Es la estructura

equivalente al núcleo, carece de

membrana (en las células

eucariontes, el núcleo está

delimitado por una membrana que

contiene todo el material genético)

En el nucleoide se ubica el único

cromosoma bacteriano que consta

de una sola molécula circular de

ADN aunque existen bacterias como

Borriela burgodorferi y en algunos

organismos de la familia

Streptomyces que presenta un

cromosoma lineal, por lo general el

ADN bacteriano se encuentra unido

a una región particular de la

membrana celular conocida como

MESOSOMA, el cual está

involucrado en la separación del

material genético durante la

división bacteriana.

Membrana celular:

La membrana bacteriana presenta la típica estructura en forma de bicapa lipídica, como

su nombre lo dice, consta de dos capas de fosfolípidos con proteínas ancladas a esta

estructural la principal diferencia entre las membranas celulares procarionte y eucariontes

es la presencia de colesterol, en las bacterias esta molécula no está presente, solo se

puede apreciar en las membranas eucariontes. Como en toda regla, existe una

excepción, ya que las bacterias conocidas como micoplasmas incorporan el colesterol

tomándolo de su medio ya que no lo pueden sintetizar como lo hacen los animales.



El colesterol, en las membranas eucariontes tiene funciones importantes, como brindarle

estabilidad y elasticidad a la membrana, además de intervenir en procesos de transporte

de sustancias contenidas en vesículas. En las membranas de las células eucariontes,

existen moléculas parecidas al colesterol llamadas Hopanoides, estas moléculas de

naturaleza lipídica tienen la misma función que el colesterol y también se intercalan en la

membrana plasmática procarionte.

Diagrama de la membrana celular

de una bacteria gram negativa, se

puede apreciar la membrana lipídica

en forma de bicapa, las proteínas

membranales, el espacio

peripásmico formado entre la capa

externa de la mambrana y la pared

de peptidoglicano. Extraída de:

(www.photosciencelibrary,com 12-

Nov-2011

Los RIBOSOMAS forman parte de la maquinaria de síntesis de proteínas, están

compuestos por dos subunidades, la más pequeña, denominada 30S (S se refiere al

coeficiente de sedimentación de Svedverg, que se obtiene al medir la velocidad de

sedimentación de una molécula o partícula en suspensión cuando se somete a ultra

centrífuga, entre más pequeña sea la molécula tardará más tiempo en sedimentarse.) es

la encargada de presentar la molécula de ARNm (ARN mensajero) a la subunidad

ribosomal 50S, que es la más grande y es en donde se lleva a cabo el proceso de síntesis

de una proteína. Brevemente el proceso es como sigue:

Los genes son segmentos en el ADN que contienen la “receta” para sintetizar una

proteína, es decir, en el gen se encuentra la secuencia de aminoácidos específica para

esa proteína. Cuando la bacteria necesita una proteína en particular, busca su gen dentro

de su ADN, al encontrarlo construye una molécula de ARNm a partir de la secuencia

genómica del ADN, este ARNm tiene el orden de aminoácidos de la proteína y se dirige al

RIBOSOMA donde esta secuencia será traducida y se adicionarán los aminoácidos que

indica la molécula de ARNm.

Imagina que tu eres un pastelero, y quieres hacer un pastel en particular, entonces de

diriges a tu recetario de pasteles, pero este recetario está escrito en francés, entonces

tienes que traducir la receta que elegiste al español y después dársela a tu ayudante para

que haga el pastel, el ayudante traducirá la receta en un pastel delicioso. Tomando en

http://www.photosciencelibrary,com/



cuenta esta analogía, el recetario en francés es el ADN, cada receta equivale a un gen

que codifica para una proteína específica que sería el pastel.

Como no te sirve la receta en francés porque tu ayudante no lee francés, necesitas

traducirla al español, la célula traduce el ADN en francés al ARNm que está en español,

ya en el idioma correcto, tu ayudante que sería el ribosoma adiciona los ingredientes en la

secuencia que marca la receta, del mismo modo que el ribosoma adiciona los

ingredientes de la proteína, que serían los aminoácidos, los aminoácidos son

transportados por otra molécula de ARN que se conoce como ARN de transferencia o

ARNt, cuya función es llevar a los aminoácidos hasta el ribosoma donde se sintetizará la

proteína. Los aminoácidos se unen entre si, como si fueran las cuentas de un rosario por

medio de un enlace covalente que se conoce como enlace peptídico.

Representación de la síntesis de proteínas,

se puede apreciar al ribosoma formado por

las sub unidades 30S y 50S, una molécula

de ARNm que está siendo traducida, así

como el ARNr que acarrea a los

aminoácidos hasta el ribosoma para unirlos

mediante un enlace peptídico. Extraída y

modificada de:

Photosciencelibrary.com. 12-Nov-2011

Las principales funciones de la membrana bacteriana son:

a) PERMEABILIDAD Y TRANSPOTE

La membrana es una estructura semipermeable, esto quiere decir que solo permite el

paso hacia adentro o hacia afuera de la bacteria de ciertas moléculas, en este caso como

las caras interna y externa de la membrana son hidrofílicas pueden atravesarla algunas

moléculas solubles en agua como iones (Fe, Ca, Na, K, entre otros)algunos nutrientes y el

agua misma, sin embargo, existen moléculas necesarias para el metabolismo bacteriano

que no son hidrofílicas o que son muy grandes para atravesar la membrana por sí mismas

y que sin embargo necesitan entrar o salir como azúcares, para estos casos existen

mecanismos de transporte que discutiremos en el apartado de metabolismo bacteriano.

2.1.2. Estructura del Genoma

El genoma es el material genético que contiene un

organismo, este material genético está compuesto por una

doble cadena de ADN, que significa Ácido

Desoxirribonucleico, es un ácido porque su carga neta es

negativa (-) el prefijo “desoxi” hace alusión a la molécula

de azúcar de cinco carbonos, la desoxirribosa, que forma

parte del esqueleto de la cadena de ADN y nucléico



porque esta molécula se encuentra en el núcleo (en el caso de las bacterias en el

nucleoide).

El ADN tiene forma de doble hélice, muy parecida a una escalera de caracol, donde los

barandales de la escalera serían el esqueleto de ribosa y fosfato, mientras que los

peldaños estarían formados por las bases nitrogenadas. Existen cuatro bases

nitrogenadas, para el ADN son GUANINA y ADENINA que son bases púricas o purinas, y

están formadas por dos anillos cíclicos, las dos bases restantes son la TIMINA y

CITOSINA a las cuales se les llama pirimídicas o pirimidinas.

Representación de las bases nitrogenadas que

conforman al ADN, nótese que las purinas contienen

dos anillos aromáticos, mientras que las pirimidinas

solo presentan uno. Extraída de:

http://benitobios.blogspot.com/2007_09_16_archive.ht

ml 12- Nov- 2011

A estas bases nitrogenadas se les adiciona, para el caso del ADN una molécula de

desoxirribosa y un grupo fosfato, para conformar a un NUCLEÓTIDO, que es la unidad

estructural del ADN.

http://benitobios.blogspot.com/2007_09_16_archive.html%2012-%20Nov-%202011

http://benitobios.blogspot.com/2007_09_16_archive.html%2012-%20Nov-%202011



Representación de los cuatro

nucleótidos que conforman al ADN. La

desoxirribosa se une al la base

nitrogenada por medio de su carbono 1,

mientras que el ATP se adiciona al

carbono 5 del azúcar. Nótese que en el

carbono 3 del azúcar se encuentra un

grupo OH, esta molécula es vital para el

proceso de polimerización del ADN.

Extraída de:

http://biologia-

ciclocelular.blogspot.com/2009_03_01_a

rchive.html

12-Nov-2011

Para que la doble hélice de ADN pueda construirse es necesario polimerizar a los

nucleótidos entre si, este proceso se lleva a cabo formando un enlace que se conoce

como Fosfodiester en donde el grupo fosfato que está unido al carbono 5´de la

desoxirribosa se enlaza con el grupo OH que se encuentra en el carbono 3¨de la ribosa

del nucleótido al cual se va a unir, este patrón de crecimiento de 5´hacia 3´ sirve para

darle orientación a las cadenas ya que en muchos procesos, como la replicación de ADN

se lleva a cabo en esta dirección.

Cada hebra de la doble hélice presenta orientación diferente, una cadena está acomodad

en dirección 5´3´y la otra al revés, 3´5´como si se tratara de una carretera de dos carriles

donde un carril corre de norte a sur (3´5´) y la otra lo hace de sur a norte (5´3´) por esta

característica se dice que son antiparalelas.

Las cadenas de la doble hélice de ADN se mantienen unidas entre si por medio de

puentes de hidrógeno, los puentes de hidrógeno no son enlaces químicos propiamente

dicho, ya que se forman mediante la interacción electrostática entre las nubes electrónicas

de dos átomos de hidrógeno, esta interacción no es al azar, la Guanina de una cadena

solo puede unirse a la Citocina de la otra cadena formando tres puentes de hidrógeno,

mientras que la Adenina de una cadena solo puede interactuar con la Timina de la otra

cadena mediante la formación de dos puentes de hidrógeno.

Los puentes de hidrógeno son muy frágiles, sin embargo a lo largo de la cadena de ADN

se forman cientos de miles de puentes de hidrógeno, si sumas la fuerza de cada uno

obtienes un gran poder cohesivo, este poder es lo que le da la estabilidad a la unión entre

las dos cadenas antiparalelas del ADN.

http://biologia-ciclocelular.blogspot.com/2009_03_01_archive.html



http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/img_c32/03.gif



En esta figura se pueden ver algunas

estructuras de la doble hélice del ADN, se

aprecia la ubicación y dirección de los

enlaces fosfodiester entre el fosfato 5´ y el

oh 3´de dos nucleótidos vecinos, se

pueden apreciar la formación de puentes

de hidrógeno, Adenina (A) y Timina (T)

interactúan por medio de dos puentes de

hidrógeno, mientras que la Citocina (C) y

la Guanina (G) interactúan formando tres

puentes de hidrógeno

Representación esquemática del ADN

donde se puede ver que las cadenas son

antiparalelas ya que una se orienta en

dirección 5´3´mientras que la cadena

complementaria lo hace en dirección

opuesta 3´5´.

Se Aprecia la interacción AT y GC

formando 2 y 3 puentes de hidrógeno

respectivamente.

Extraída de: ALBERTS 2002.

En una célula eucarionte como las nuestras, nuestro material genético se encuentra

organizado en cromosomas, estas estructuras están formadas por ADN lineal, esta es la

gran diferencia entre el genoma eucarionte y el procarionte, mientras que en primero las

molécula de ADN son lineales, en los procariontes el ADN está en forma circular, en

primer lugar porque es muchísimo más pequeño, y en segundo lugar porque de este

modo es más eficiente el proceso de replicación y de síntesis de proteínas. Al ADN

circular de las bacterias se le conoce como Plásmidos.

Representación del ADN bacteriano, se puede apreciar la

típica estructura de doble hélice en una espiral continua de

forma circular, a este tipo de configuración del ADN

bacteriano se le conoce como plásmidos.

Extraída de: Photosciencelibrary.com 12-Nov-2011

http://www.sciencephoto.com/image/151941/large/C0089255-Bacterial_DNA,_artwork-SPL.jpg



2.1.3. Estructura Extracelular

Los superhéroes pueden crear campos de fuerza,

estos pueden funcionar como extensiones de su

cuerpo y su principal función es protegerlos,

envolverlos, funcionan como barreras que impiden el

paso del ataque enemigo manteniendo al superhéroe

a salvo, seguro y sobre todo impide que sus

condiciones internas cambien, manteniéndose

constantes, entonces un campo de fuerza favorece la

homeostasis del superhéroe.

Las bacterias, al igual que un superhéroe tiene un campo de fuerza que tal vez sea su

estructura anatómica más importante y vital ya que las protege, les da forma, interviene

en su metabolismo y las resguarda de la lisis o ruptura celular lo que para la bacteria

representaría la muerte, este campo de fuerza se conoce como PARED CELULAR.

Los componentes principales de la pared celular bacteriana son el ácido N-

acetilmurámico, la N-acetilmuramina que son polímeros de azucares, cadenas de

aminoácidos (péptidos) y pentaglicina (solo para fines informativos).

Diagrama de la estructura básica de la pared

celular bacteriana, como puedes ver, tiene forma

de red, esta estructura se repite varias veces en la

pared celular, el grosor de esta va a depender de

la especie.

A pesar de que la estructura de peptidoglicano es más o menos conservada en la pared

celular de las bacterias existen diferencias que nos permiten marcar una gran división

entre las bacterias. La tinción de gram inventada por Christian Gram en 1884, hace ya

mucho tiempo y consiste a groso modo en someter a la bacteria a estudiar a un

tratamiento con violeta de genciana, seguido de un tratamiento con yoduro y un lavado

final con alcohol, este método nos permite ubicar a las bacterias en dos grupos, las

bacterias grampositivas que se tiñen de color azul –violáceo, y las bacterias

gramnegativas, que se tiñen de color rojos –rosáceos. Estas diferencias en la coloración

se deben a que la pared de las bacterias gramnegativas y grampositivas son diferentes.



Representación de la pared celular de una

bacteria grmpositiva, nótese la gruesa

capa de peptidoglucano en estrecha

relación con la membrana celular

bacteriana

Representación de la pared celular de una

bacteria gramnegativa. Como se puede

observar, la pared celular de peptidoglicano

es delgada en comparación de la pared

gramnegativa, adicional a la pared de

péptidoglucano se encuentra una segunda

membrana celular conocida como

membrana externa.

Actividad 1. Con melón o con sandía.

Descripción: Tabla con las principales características de las bacterias Gram

negativas y positivas.

En esta actividad ampliarás tus conocimientos sobre las diferencias que existen

entre las bacterias gram positivas y gram negativas para poder aplicar este

conocimiento en tu práctica diaria y elegir el organismo que cubra mejor tus

necesidades, tomando en cuenta lo anterior se te solicita lo siguiente:

1. Investiga los principales filos que corresponden a cada grupo, gram

positivas y gram negativas,

2. Identifica sus características principales tomando en cuenta los

siguientes aspectos

a. Morfología de la pared celular

b. Metabolismo

c. Evolución

3. Con la información que obtuviste elabora una base de datos que

contenga dos entradas:

Diferencias en el metabolismo bacteriano en función al grupo que

pertenecen

Diferencias a nivel evolutivo

Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o

copia de contenidos, ya que tu facilitador(a) puede detectar esta situación sin



dificultad, tu formación exige que desde esta etapa todo producto o tarea que

reportes sea totalmente original y propio de tu iniciativa y creatividad, con el fin de

que en lo sucesivo esta actitud se proyecte directamente en tu práctica

profesional.

2.1.4 Importancia de los biofilms

Una de las cosas que las bacterias hacen mejor es formar colonias ya que se dividen muy

rápido y de manera muy eficiente, una bacteria es capaz de dividirse más o menos cada

20 minutos creciendo de manera exponencial hasta donde el espacio y la cantidad de

nutrientes en el medio se lo permitan.

Para poder formar colonias las bacterias necesitan estar juntas, para esto segregan

polímeros orgánicos que son una mezcla de azucares. Este polímero funge como

pegamento que las mantiene unidas entre ellas y les permite posicionarse y colonizar

cualquier superficie formando una capa protectora por donde circulan agua, nutrientes y

metabolitos.

Las tuberías, los ductos de aire acondicionado, piedras, cuerpos de agua dulce y salada,

drenajes, zondas hospitalarias, cánulas y agujas hipodérmicas, las superficies inertes de

las prótesis biomédicas, nuestros intestinos, los dientes formando placa dentobacteriana,

la superficies de los lentes de contacto, heridas mal cuidadas, alimentos. Prácticamente

cualquier superficie es susceptible de convertirse en el lecho de un biofilm.

¿Te parece importante el estudio de los biofilms? ¡Sin duda!, los biofilms representan por

lo general un problema serio de contaminación, es por eso que los estudios sobre estos

están orientados a la comprensión de su dinámica para poder prevenir su crecimiento y

poder evitar problemas de contaminación en todos los medios donde las bacterias crecen.

Micrografía electrónica que muestra una

cerda de cepillo dental siendo colonizada

por bacterias, un ejemplo de biofilm.

Extraída de: www.photosciencelibrary.com

12-Nov-2011

Micrografía electrónica de transmisión

mostrando bacterias formadoras de placa

dentobacteriana, u ejemplo de biofilm.

Extraída de: www.photosciencelibrary.com

12-Nov-2011

http://www.sciencephoto.com/image/288386/large/M7820229-Used_toothbrush_bristles,_SEM-SPL.jpg

http://www.sciencephoto.com/image/200548/large/F0024571-Plaque-forming_bacteria,_SEM-SPL.jpg

http://www.photosciencelibrary.com/

http://www.photosciencelibrary.com/



2.2. Metabolismo Bacteriano

El metabolismo bacteriano es muy diverso y muy particular, desde siglos atrás el ser

humano se aprovecha de estas particularidades metabólicas desde un principio para

producir alimento como cremas, quesos, alcohol, vinagre, entre otros a baja escala, sin

embargo a través del estudio y manipulación del metabolismo bacteriano se ha podido

elevar a nivel industrial la elaboración de diferentes productos.


El metabolismo bacteriano a nivel evolutivo se ha especializado influenciado por dos

factores primordiales, El ambiente en el que se desarrolla la bacteria y el alimento de la

bacteria. Dentro de las características ambientales se encuentran, la ausencia o presencia

de oxígeno, la temperatura, si el ambiente es acuático o terrestre, entre otros.

Sustratos existen muchísimos, hay bacterias que metabolizan compuestos ricos en

nitrógeno, azufre, fósforo, azúcares, grasas y aceites de diferentes tipos y orígenes,

bacterias que fotosintetizan como las plantas. Esta diversidad se ha desarrollado a nivel

evolutivo favoreciendo la aparición, conservación y especialización de enzimas. A

continuación ejemplificaremos algunos procesos metabólicos utilizados con frecuencia en

la industria:

Fermentación.

Básicamente la fermentación es el proceso por el cual los carbohidratos se oxidan en

ausencia de oxígeno para generar energía. A nivel industrial se explotan dos tipos de

fermentación: fermentación alcohólica y fermentación láctica, en ambos procesos se toma

como punto de partida o sustrato a la glucosa o diversos azúcares como lactosa, fructosa,

sacarosa, entre otros azucares contenidos en el medio por ejemplo, los jugos frutales, o

lacteos. Existen bacterias que son capaces de llevar este proceso de manera natural.

Fermentación alcohólica Fermentación Láctica

Descripción del

metabolito o producto

principal

Alcohol: puede ser metanol

Ácido láctico

Algunos

microorganismos que

la llevan a cabo

Zymomonas,

Thermoanaerobacter

Lactobacillus sp

Sustratos principales Azúcares Leche y derivados lácteos

(lactosa, glucosa)



Ruta metabólica

Extraída de:

http://recursos.cnice.mec.es

12-Nov-2011

Productos finales Etanol Quesos, yogut, jocoque,

lacteos

Como puedes darte cuenta, ambas rutas metabólicas se parecen, en primer lugar ambas

rutas comparten el sustrato inicial, que es la glucosa o azúcar, esta molécula de seis

átomos de carbono se somete a un proceso metabólico llamado glucólisis, en donde a

través de varias reacciones enzimáticas se obtienen dos moléculas de tres carbonos

llamada piruvato, para fines prácticos, la glucólisis es el proceso metabólico por el cual se

rompe una molécula de 6 carbonos en dos moléculas de tres carbonos que sirve como

segundo sustrato para otra reacción metabólica, en la fermentación alcohólica el piruvato

se transforma en alcohol y dióxido de carbono, mientras que en la fermentación láctica se

convierte en ácido láctico y dióxido de carbono. En la industria alimenticia estos procesos

metabólicos bacterianos se emplean a gran escala para producir alcoholes y derivados

lácteos para consumo humano.

Otros productos elaborados a nivel industrial donde interviene el metabolismo bacteriano

Producto Microorganismo

Lacteos tipo yacult Lactobacilus acidophilus

Crema agria Lactococcus, Leuconostoc

Yogur Streptococcus, Lactobacillus bulgaricus

Requeson Lactococcus

Café (procesamiento) Erwinia dissolvens

Aceitunas e conserva Leuconostoc mesenteroides

Salsa de soya Lactobacillus delbrueckii

Acetona y butanol Clostridium acetobutylicum

Aminoácidos Corynebacterium glutamicum

Metano Methanobacterium

cloranfenicol (antibiótico) Streptomyces venezuelae

Eritromicina (antibiótico) Streptomyces erythraeus

Vinagre Acetobacter

http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud04/02_04_04_02_035.html

http://recursos.cnice.mec.es/

http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud04/02_04_04_02_035.html



Actividad 2. Algo me huele mal…

Descripción: Mapa conceptual con los conceptos básicos de la fermentación aeróbica y

anaeróbica.

Esta actividad te permitirá reforzar y afianzar tus conocimientos sobre las dos vías de

fermentación más utilizadas en la industria con la finalidad de que tengas un buen

dominio de estas y puedas implementarlas en tus actividades profesionales. Con base

en lo anterior se te pide que desarrolles lo siguiente:

Investiga los aspectos generales de cada proceso de fermentación

Sustratos

Sucesión de reacciones metabólicas y condiciones necesarias para el

proceso

Enzimas participantes

Productos intermedios obtenidos

Productos finales

Algunos microorganismos que la lleven a cabo

A partir de la información que obtuviste elabora un mapa conceptual que explique

secuencialmente como se lleva a cabo cada proceso de fermentación desde que el

microorganismo entra en contacto con el sustrato hasta que se obtiene el producto final

haciendo énfasis en:

1. Sustratos

2. Sucesión de reacciones metabólicas y condiciones necesarias para el

proceso

3. Enzimas participantes

4. Productos intermedios obtenidos

5. Productos finales.

Plasma tu trabajo en un documento realizado en Word cubriendo ampliamente todos y

cada uno de los puntos que se te solicitan.

2.2.2 Principales Enzimas

Básicamente una enzima es una proteína que cataliza o realiza la conversión de un

sustrato en un producto diferente, esto lo hace la bacteria de forma natural como parte de

su metabolismo, actualmente se ha logrado manipular sido metabolismo a favor del

desarrollo de las industrias.

Prednisolona Corynebacteriums simplex



Enzima función Microorganismo del que

proviene

Industria de

aplicación

Subtilisina Proteasa,

enzima que

rompe otras

proteínas en

fragmentos más

pequeños

Bacillus licheniformis detergentes de uso

doméstico,

cosméticos y

procesamiento de

alimentos,

cosméticos, líquidos

limpiadores de lentes

de contacto

alfa-

amilasa

el almidón en

moléculas de

maltosa

Bacillus subtilis Producción de

jarabes de maíz para

la industria

refresquera

EcoR1 Enzima que

corta el ADN

Eschlerichia coli Biotecnología y

biología molecular en

los procesos de

manipulación

Genética

ADNpol Sintetiza

moléculas de

ADN cuando la

bacteria va a

dividirse

Esclerichia coli Biotecnología y

biología molecular en

los procesos de

manipulación

Genética

Estos son algunos ejemplos de enzimas bacterianas aplicadas en la industria, sin

embargo, gracias a las técnicas de biología molecular se ha podido manipular a las

bacterias introduciendo en su genoma genes de otros organismos para producir muchas

enzimas a esta tecnología se le conoce como ADN recombinante.

Dentro de las enzimas producidas por estas bacterias transgénicas se encuentran la

insulina humana, hormona del crecimiento humana, por mencionar algunas.

2.3. Ciclo celular

Un ciclo es una secuencia de eventos que se repiten dos o más veces de manera

secuencial e inalterable. En la primaria te hablaron del ciclo de la vida, donde para un

organismo implicaría, el nacer, crecer, reproducirse y morir, no se puede cambiar esta

secuencia ya que no se puede primero morir y después reproducirse y crecer, suena



obvio pero vale la pena mencionarlo para entender la importancia de la sucesión de

eventos en un ciclo, como lo es el ciclo celular bacteriano, el cual involucra también el

nacer, crecer, reproducirse y eventualmente morir.

2.3.1 Fases del ciclo celular

En las bacterias hablar de ciclo celular es sinónimo de ciclo de vida:

Crecimiento: antes de poder dividirse la bacteria debe tener el tamaño suficiente para

darle origen a dos nuevas células bacterianas que en principio serán mucho más

pequeñas que la célula que les dio origen, pero tendrán el tamaño mínimo necesario para

conservar sus funciones vitales y desempeñar su metabolismo, si una bacteria se

dividiera antes de alcanzar su tamaño “adulto” por nombrarlo de alguna manera, las

nuevas bacterias estarían condenadas a muerte porque no contarían con el tamaño

mínimo necesario para sobrevivir.

Síntesis y Replicación: Para que la división celular bacteriana tenga éxito primero debe

duplicar todo su contenido para que cada célula hija tenga todo lo necesario para vivir,

esto implica un proceso de síntesis de todos sus componentes como enzimas y la

duplicación de su material genético para asegurarse de que cada hija reciba una copia

exacta de todo su genoma, este es un proceso vital e involucra un enorme gasto de

energía para la bacteria ya que debe asegurarse de que se copie todo el material genético

perfectamente para disminuir el riesgo de mutaciones.

Recordemos que el

cromosoma de una bacteria

como E.coli es circular, este

cromosoma contiene marcas

que le dicen a la célula por

donde iniciar la copia del

material genético, esta

marca se conoce como Ori

C, u origen de replicación, es

una secuencia específica

dentro del ADN bacteriano

que le indican a las proteínas

encargadas de la replicación

como la ADN polimerasa

donde iniciar a duplicar el

material.

Como puedes observar, este

proceso es bidireccional y

corre hacia ambos sentidos

del cromosoma circular, al



final se obtienen dos copias

idénticas del cromosoma

original.

División celular: en este proceso, la célula se divide en dos mitades equivalente donde a

cada una le toca la mitad de todo el contenido de la bacteria, principalmente una copia

completa del cromosoma circular recién sintetizado, cuando el proceso de división ha

terminado, las nuevas células se separan quedando lista para iniciar nuevamente el ciclo

con la fase de crecimiento.

Diagrama representativo del ciclo celular de

E.coli, se pueden apreciar las fase de

crecimiento, el inicio de la división y la

separación de las nuevas células para iniciar

nuevamente el ciclo.

Cabe mencionar que se hace referencia a

“polos” celulares, en este caso se hace

referencia a la parte frontal y posterior del

cuerpo de la célula, esta polaridad de adelante

y atrás no solo es importante para llevar a

cabo el proceso de división, si no todo el

metabolismo.

Imágenes de Alberts, (2002).

Actividad 3. La invasión.

Descripción: Mapa conceptual que describa las relaciones entre las diferentes

estrategias reproductivas bacterianas.

Con esta actividad profundizarás tu conocimiento sobre las diferentes estrategias

reproductivas de las bacterias.

Para obtener este beneficio se te solicita que desarrolles lo siguiente:

1. Investiga las estrategias de reproducción sexual y asexual bacteriana

2. Identifica los aspectos principales de cada estrategia reproductiva, ya sea sexual



o asexual

3. Identifica las situaciones o los momentos en los que la bacteria decide que

estrategia reproductiva llevar a cabo

4. Con base en tu investigación desarrolla un mapa conceptual que describa las

relaciones entre las diferentes estrategias reproductivas.

Tu mapa deberá hacer énfasis en:

Descripción de las estrategias

Diferencias entre estrategias

Finalidad de cada estrategia

Situaciones en las que se lleva a cabo cada estrategia.

2.3.2. Regulación del ciclo celular.

El ciclo celular es controlado por indicadores que le avisan a la bacteria si ya está lista

para dividirse. Un indicador es el tamaño, si es muy pequeña no podrá dividirse, el otro

control es la cantidad de material genético, solo hasta que la bacteria ha replicado total y

fielmente su material genético puede considerarse lista para dividirse.

En promedio el ciclo celular de E.coli dura alrededor de 60 minutos, pero puede ser

menos dependiendo de las condiciones ambientales como la humedad y temperatura así

como de la disposición de espacio y nutrientes. En el presente esquema se aprecian los

puntos críticos para dar sucesión al ciclo celular. Extraído de: Prescott. 2ooo

2.3.3. Expresión genética

En las bacterias, los genes están agrupados dentro del ADN circular en función del

proceso metabólico, es decir, todos los genes que están involucrados en un proceso en

particular se encuentran uno tras de otro en el ADN en una unidad genética llamada



OPERÓN. El operón es una unidad funcional del genoma que regula la expresión de un

conjunto de genes.

Por lo general estos operones son inducibles y regulables, esto quiere decir que solo

cuando se les necesita se van a expresar y el tiempo que se expresen está en función de

las necesidades de la bacteria. Es frecuente que el propio producto del metabolismo al

que corresponden los genes sea el que le avise a la bacteria cuando detenerse si este

producto llega a la concentración necesaria par la bacteria.

Un ejemplo cásico es el operón del triptófano, esta molécula es un aminoácido y la

bacteria tiene un operón especial para la síntesis del triptófano y funciona como sigue:

En las bacterias, por ejemplo E. coli, los genes que codifican para las enzimas que

sintetizan el aminoácido triptófano están arreglados en un operón donde se encuentran

adyacentes uno del otro dentro del cromosoma y son transcritos mediante un promotor

único a partir del cual se sintetiza una sola molécula de mRNA, sin embargo, cuando este

aminoácido está presente en el medio y es censado por la célula, esta ya no necesita

mantener activa la maquinaria de síntesis de triptófano, por lo que la apaga.

Dentro del promotor que dirige la transcripción se encuentra un elemento regulador

llamado OPERADOR que es reconocido por una proteína represora, el REPRESOR DE

TRIPTÓFANO que es miembro de la familia hélice-vuelta-hélice.

EL promotor y el operador están configurados de tal manera que cuando el represor está

posado sobre el operador bloquea el acceso de la ARNpol hacia el promotor, impidiendo

la expresión de la maquinaria enzimática productora de triptófano.

El bloqueo de la expresión es regulado de la siguiente manera: Para unirse a su operador

en el ADN, la proteína represora necesita tener dos moléculas de triptófano unidas a ella,

la unión del triptófano, La

unión del triptófano modifica

el motivo hélice-vuelta-hélice

del represor de tal manera

que se pueda presentarse

apropiadamente en el surco

mayor de ADN anclándose

sonde la molécula de ADN . Sin triptófano, el motivo experimenta un giro interno que

impide que la proteína se una al operador. Así, el represor de triptófano y el operador

forman un dispositivo simple que modula la producción de las enzimas involucradas en la

síntesis de triptófano encendiendo y apagando la maquinaria de acuerdo a la

disponibilidad de este aminoácido. Debido a que la forma activa que puede unirse al ADN

sirve para reprimir la transcripción de los genes a este tipo de regulación se le conoce

como “control negativo” mediado por un represor transcripcional.



En esta figura, se pueden apreciar el grupo de cinco genes que son transcritos en una

sola molécula de ARNm de una vez, esta característica permite su expresión de manera

controlada y coordinada, a este tipo de grupos génicos se les conoce como OPERON

Modelo de encendido y apagado del operón de triptófano. Si la concentración intracelular

de triptófano es baja La ARNpol se

une al promotor y transcribe los cinco

genes del operón, por el contrario, si el

nivel de este aminoácido es alto, Se

activa el represor de triptófano

uniéndose al operador, bloqueando el

acceso de la ARNpol al promotor,

liberándolo en cuanto los niveles de

triptófano desciendan de nuevo.

2.4 Origen del Domino Bacteria

La clasificación de los organismos se basaba principalmente en su bioquímica, su

metabolismo y su morfología, sin embargo debido al desarrollo alcanzado por la biología

molecular en 1965 se propuso un método diferente utilizando secuencias genéticas,

conocido como filogenia molecular.

2.4.1 Aspectos evolutivos

Para 1977, el Dr. Carl R. Woese, en sus análisis filogenéticos empleando el RNA

ribosomal como medida evolutiva, encontró que dentro de las procariotas había un grupo

que a nivel molecular era contrastante, el Archaea. Como consecuencia del

descubrimiento, en 1990, planteó la necesidad de crear un nuevo taxón (grupo jerárquico

de clasificación) llamándolo Dominio, el cual reagrupa a los seres vivos en 3 tres

diferentes dominios: Archaea , Bacteria y Eukarya.

Este sistema de los tres dominios, propuesto por Woese, se basa en las diferencias

encontradas entre las secuencias de nucleótidos en el ARNr, la estructura de los lípidos

de la membrana celular y además en la sensibilidad a los antibióticos. El comparar la

estructura del ARNr es especialmente útil ya que las moléculas de ARNr realizan siempre

la misma función en todos los organismos, por lo que su estructura cambia muy poco a lo

largo del tiempo. Debido a ello, las similitudes y diferencias en la secuencia de nucleótidos

en el ARNr son un buen indicador de cómo se encuentran relacionados los organismos

entre sí.

El sistema propone que una célula ancestral común dio origen a tres tipos de células

diferentes y cada una está representada por un dominio.



Bacteria

En la actualidad la clasificación taxonómica de las bacterias está basada principalmente

en las secuencias del gen rrs que codifica para la subunidad 16S de rARN.

El dominio Bacteria (Eubacteria) corresponde a seres unicelulares procariontes que

presentan membranas compuestas de lípidos, predominando diesteres de diacil glicerol,

además de contener una pared celular con peptidoglicanos, estas son sensibles a los

antibióticos además de que contienen rARN y regiones de tARN claramente diferentes de

Archaea y Eukarya. En este grupo se incluyen a mycoplasmas, cianobacterias, bacterias

Grampositivas y bacterias Gramnegativas.

2.4.1 Principales fila

Extraída de: http://erasmus.ugr.es/filo/bacteria.htm

Cierre de unidad

Es seguro que en este punto tu concepto sobre las bacterias ha cambiado, ya que

descubriste que a pesar de que en apariencia son organismos simples y pequeños, son

capaces de llevar a cabo procesos metabólicos complejos y muy útiles y aplicables en

diferentes aspectos de la industria.

Es importante tomar en cuenta que eventualmente tu podrás ser capaz de abordar el

estudio de estos microorganismos a nivel bioquímico y molecular y podrás proponer

estrategias para poder aprovechar su metabolismo o modificarlo para hacer más eficiente

algún proceso industrial y también proponer alternativas de control de crecimiento

bacteriano con aplicación en el campo de la Ecología.

http://erasmus.ugr.es/filo/bacteria.htm



Evidencia de Aprendizaje. De lo simple a lo complejo…

Descripción: Principales diferencias entre una bacteria y una célula eucarionte.

1. Esta actividad te servirá para tener más claras las diferencias entre una célula

procarionte y una eucarionte a nivel anatómico, metabólico y evolutivo. Para esta

actividad se te pide que realices lo siguiente:

2. Investiga las características que definen a una célula procarionte y a una

eucarionte en los siguientes aspectos

Anatomía

Metabolismo

Evolutivo

3. Con base en la información que recabaste construye una tabla comparativa

donde expliques ampliamente las diferencias entre ambas células haciendo

énfasis en los siguientes aspectos

Diferencias anatómicas (extracelulares, intracelulares, morfológicas,

estructurales, y genómicas)

Diferencias metabólicas (puedes tomar como ejemplo las diferencias en el

metabolismo de la glucosa de ambas células)

Diferencias a nivel evolutivo

4. Elabora tu tabla en un documento de texto con la extensión que te permita

abordar ampliamente cada uno de los aspectos que se te solicitan

Fuentes de consulta






Robertis, De R. (2004). Fundamentos de Biología celular y Molecular de De Robertis.(4ª

Ed. ). Argentina: Editorial el Atenco.



Audesirk. T. et. Al. (2008). Biología, La vida en la Tierra (8a Ed.). México: Prentice Hall.





Erijman, L, et,al. (2011). Impacto de los recientes avances en el análisis decomunidades

microbianas sobre el control del proceso de tratamiento de efluentes. Revista Argentina

de Microbiología.



Unidad 3. Dominio Eukarya


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.

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.




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.

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 lozas. 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

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.

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/my-

images/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.

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.

http://imageshack.us/photo/my-images/261/s6301433gx6.jpg/sr=1

http://imageshack.us/photo/my-images/261/s6301433gx6.jpg/sr=1

http://www.nature.com/reviews/molcellbio



Componentes del citoesqueleto de una célula eucarionte Estructura Nombre Función

Proteínas de la

membrana

nuclear externa

Proteínas de membrana ubicadas en la parte externa del

núcleo, interactúan con las proteínas de la membrana

nuclear interna y sirve como punto de anclaje entre el

núcleo y los microtúbulos, microfilamentos y filamentos

intermedios.

Proteínas de la

membrana

nuclear interna

Proteínas de membrana ubicadas en la parte interna de la

membrana nuclear, su función es interactuar con 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

andamiaje tipo

Plaquina

Su función es interconectar diferentes elementos del

citoesqueleto, como si fuera un punto de soldadura

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

de filamentos

intermedios

Estructuras proteicas que sirven como punto de anclaje

para los filamentos intermedios, proporcionan puntos de

apoyo al citoesqueleto

Placas de anclaje

de actina

Estructuras proteicas que sirven como punto de 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

intermedio

Varilla molécula de diámetro superior al 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 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

adherentes

Proteínas de membrana cuya función es mantener 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

focales

Es otro tipo de cimiento celular similar al hemidesmosoma,

manteniendo a la célula adherida a su base, también sirve

como punto de anclaje para los microfilamentos.

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,

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 fabrica.

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.

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 mas 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.

Imagen extraída y modificada de Alberts, 2002.

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.



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.

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.



Diagrama de la síntesis de

colágeno. Alberts 2002

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.

Representación de un agregado de fibras de

elastina, las fibrillas de elastina se unen entre si 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.



Esquema de un dímero de fibronectina, esta

proteína tiene varios dominio de unión a

diferentes elementos de la matriz extracelular

La laminina es un trímero, se pueden

apreciar diferentes sitios de unión

globulares que pueden anclarse con

diversos elementos de la matriz

extracelular.

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.



Actividad 1. La unión hace la fuerza.

En esta actividad podrás reforzar tus conocimientos sobre la importancia de la

pluricelularidad compartiendo y discutiendo tus ideas sobre este tema en un foro

titulado “La unión hace la fuerza” donde se discutirá el tema de la pluricelularidad y sus

beneficios en el desarrollo y diversificación de la vida, sigue en todo momento las

instrucciones que te brinde tu facilitador.

Para participar en el foro:

1. Dirígete al aula.

2. Ingresa al foro con el nombre de esta actividad y realiza lo que en él se te

indica.

*Es recomendable que previo a tu ingreso al foro consultes la Rúbrica de

participación en foros que se encuentra en la pestaña Material de apoyo.

Nota: Te exhortamos atentamente a abstenerte de cualquier acción de plagio o copia

de contenidos, ya que el facilitador(a) puede detectar esta situación sin dificultad. Ten

presente que tu formación exige que desde esta etapa todo producto o tarea que

reportes sea de tu iniciativa y creatividad, con la intensión de que en lo sucesivo esta


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.

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.


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

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.



Evolución….¿Evolución?

http://domingoantonioperez.com/2011/07/la-

evolucion-del-marketing-multinivel-primera-

parte/

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 que 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 oxigeno, otras podían sobrevivir en

ambientes sin oxigeno, 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.

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

http://domingoantonioperez.com/2011/07/la-evolucion-del-marketing-multinivel-primera-parte/





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.

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/publicaci

ones/Tierra/contents/actividades/Endosim

biosis.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

http://www.fundacionypf.org.ar/publicaciones/Tierra/contents/actividades/Endosimbiosis.htm





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.

Nombre Función

Polimerasa

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

ATPasa Enzima encargada de sintetizar ATP que es la principal fuente de energía de todos

los organismos vivos

Cinasa

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

Fosfatasa

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

Transferasa Enzima que transfiere grupos funcionales entre proteínas, esta actividad es

necesaria en diferentes procesos metabólicos

Proteasa

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

ADNsa Rnasa Enzimas que degradan ADN y ARN cuando este necesita ser reparado, o ya ha

cumplido con su función.

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

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.

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/

06/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.

http://temasselectosdebiofisicadamaris.blogspot.com/2011/06/adenosin-trifosfato-atp.html

http://temasselectosdebiofisicadamaris.blogspot.com/2011/06/adenosin-trifosfato-atp.html



Diagrama de la glucólisis

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)

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 par



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)

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 (nicotin-

adenin 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.



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

http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=TCA



molécula de 6 carbonos conocida como citrato que sufre 8 transformaciones con la

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

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.

Figura tomada de: http://www.geocities.ws/batxillerat_biologia/metabolcatabol.htm

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.

Actividad 2. Una amiba y un ser humano

En esta actividad podrás poner en práctica lo aprendido con respecto al metabolismo

eucarionte. Ingresa al foro titulado “Una amiba y un ser humano” donde discutirás si una

amiba y un ser humano metabolizan cualquier biomolécula, recuerda que únicamente los

carbohidratos, los lípidos, las proteínas, y los ácidos nucleicos son biomoléculas. De la

misma forma. Puedes recurrir a la información obtenida en el curso y enriquecerla

investigando el tema en la bibliografía sugerida ya que tendrás que sustentar tus

opiniones, sigue las instrucciones de tu facilitador en todo momento.


1. Dirígete al aula.

2. Ingresa al foro con el nombre de esta actividad y realiza lo que en él se te

indica.



http://www.geocities.ws/batxillerat_biologia/metabolcatabol.htm








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.

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.



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 hacia nada. Ahora se sabe que la fase G1 es de

crecimiento celular

2) La segunda fase el 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.

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.

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. ¿Como 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.

Gen inhibido por el represor Gen libre para transcribirse



Actividad 3. Todo tiene su función

Esta actividad es un gran reto ya que implica crear un mapa conceptual (MMCC) en el

cual reflejarás tu dominio del tema anterior, al construirlo pondrás en práctica lo

aprendido con respecto a la estructura de una célula eucarionte y su ciclo celular.

El mapa conceptual debe presentar una estructura arborescente que incluya los

siguientes aspectos:

1.- concepto o idea original

2.- palabras clave

3.- conectores

4.- conectivos y palabras de conexión

5.- conceptos en diferentes niveles en este caso puedes desarrollarlo mínimo en tres

niveles.

De esta manera a partir del concepto o idea de origen ocurre:

1.- desprendimiento de conceptos secundarios

2.- conectores y proposiciones.- conectores son palabras o preposiciones insertas entre

dos conceptos y son útiles para producir nuevas proposiciones o enunciados con sentido

3.- enlaces cruzados.- son puentes entre proposiciones dentro de la arborización

4.- Jerarquización.- es el orden en ascendente-descendente en función de la complejidad

de los conceptos o proposiciones tratados en la arborización del MMCC.

Tomando en cuenta lo anterior realiza:

1.- En un documento de texto elabora un mapa conceptual sobre la relación entre la

estructura de la célula eucarionte y su ciclo celular

2.- Haz énfasis en el tipo de estructuras que componen a una célula eucarionte y el

papel que desempeñan en las etapas del ciclo celular.

3.- Sé cuidadoso con la ortografía

3.- Guarda tu documento con la nomenclatura BIC_U3_A3_XXYZ y envíalo a tu

facilitador (a) mediante la sección de tareas.


contenidos, ya que tu facilitador (a) puede detectar esta situación sin dificultad, tu

formación exige que todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y propio



de tu iniciativa y creatividad, con el fin de que en lo sucesivo esta actitud se proyecte


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 mas

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.

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.

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.

Fungi

http://www.sciencephoto.com/image/151378/large/C0088688-Amoeba,_artwork-SPL.jpg



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.

Izquierda: Microscopía

electrónica de barrido de un

micelio de Bulmeria

graminis degradando una

hoja. Derecha: 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

el polen, el cual cae por gravedad y es atrapado por las estructuras femeninas llevándose

a cabo la polinización.



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

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.

http://www.cybertruffle.org.uk/vinales/esp/pinus_caribaea.htm



Blástula de rana, la blástula es un estadio

embrionario de todos los metazoarios.

http://www.sciencephoto.com/media/116127/view

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

Evidencia de aprendizaje

Actividad: Platícamelo con manzanas

En esta actividad podrás integrar lo aprendido a lo largo de esta unidad con respecto a la

relación entre estructura de los componentes de una célula y su función abordando un

caso concreto. Elabora una presentación Power Point en la que, con un lenguaje simple,

expliques la relación entre la estructura celular (organelos) y el papel que tienen en el

ciclo celular. Haz énfasis en el tipo de estructuras que componen a una célula eucarionte

y el papel que desempeñan en las etapas del ciclo celular, es necesario que enriquezcas

tus láminas con diagramas y figuras, puedes investigar en las bibliografía propuesta para

el curso o de fuentes electrónicas con alta calidad en el contenido científico que

manejan.


1. En un documento de Power Point elabora una presentación de 10 diapositivas máximo

siguiendo las indicaciones anteriores. Eres libre de profundizar tanto como deseas.



4.- Guarda tu documento con la nomenclatura BIC_U3_EA_XXYZ y envíalo a tu

http://www.sciencephoto.com/media/116127/enlarge

http://www.sciencephoto.com/media/134596/enlarge





contenidos, el facilitador puede detectar esta situación sin dificultad, tu formación exige

que desde esta etapa todo producto o tarea que reportes sea totalmente original y propio

de tu iniciativa y creatividad, para que en lo sucesivo esta actitud se proyecte


Nota 2: No olvides revisar/consultar la Escala de evaluación para que puedas guiarte

correctamente en el diseño de estructura de tu ensayo y en el proceso de solución o

respuesta de tu Evidencia de Aprendizaje (EA).

Al finalizar tu evidencia de aprendizaje, es importante que lleves a cabo tu ejercicio de

autorreflexión, para ello, ingresa al Foro de Preguntas de Autorreflexión y consulta las

preguntas que tu Facilitador(a) publique ahí para esta unidad, a partir de ellas, realiza tu

ejercicio en un documento de texto y envíalo mediante la herramienta Autorreflexiones.

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, mas 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.

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.

ROBERTIS, De R. (2004.) Fundamentos de Biología celular y Molecular de De

Robertis.(4ª Ed. ) Argentina: Editorial el Atenco.

Audesirk. T. el. Al. (2008) Biología, La vida en la Tierra. (8a Ed.) México. Prentice

Hall.

Tórtora, G. J., Funke, B. R. y Case, C. L. (2007). Introducción a la microbiología. 9a

ed. Editorial Médica Panamericana. pp 956.

Brooks. (2011). Microbiología Médica. 25° ed. Mc Graw Hill. pp 815.

Brock, Madigan, Martinko, Parker. 2004. Biología de los microorganismos, 10 ed,

Prentice Hall.

Unidad 4. Dominio archaea


En esta unidad podrás ubicar como es que las Archaeas forman parte de uno de los tres

dominios que existen en la clasificación de la vida, los otros dos son el dominio Bacteria y

Eukarya.

Las Archaeas fueron los primeros organismos que aparecieron hace 4,500 millones de

años (Eón arcaico) cuando inició la formación del planeta Tierra, en ese entonces la

atmósfera existente era muy cambiante, puesto que había muchas erupciones volcánicas

y con ellas grandes emanaciones de azufre a la atmósfera primitiva ,este hecho junto con

otros procesos termodinámicos propiciaron que los organismos se fueran especializando

para adaptarse a los ambientes extremos y cambiantes, por lo cual hay archaeas

termófilas, acidófilas, metanógenas, halófilas, entre otras. La estructura celular también

presenta características especiales para poder vivir en ambientes acuáticos y terrestres

extremos, en lugares con más de 80 °C, otros bajo 0 °C, salinos, ácidos. Entre otros.



Competencia específica

Diferenciar a los organismos archeanos mediante el estudio de sus

características estructurales y metabólicas para analizar el aprovechamiento de las

extremozimas en el área de la biotecnología.


Desde el origen de la vida en el planeta Tierra, le evolución ha forzado a los organismos

a someterse a una serie de etapas y cambios a través del tiempo, esto originó un

proceso de especiación importante y ha dotado a los organismos de la capacidad para

adaptarse al medioambiente, en respuesta a esto existen tres grandes dominios el

Archaea, bacteria y Eukarya.

El dominio Archaea lo integran los microrganismos más primitivos del planeta, su origen

data desde hace 4.5 millones de años, la mayoría son organismos anaerobios y pueden

habitar climas tan extremos que van desde los hielos del antárctico (< 0°C), agua

hirviendo (>100° C), cráteres y depresiones geológica donde se emanan gases como

azufre, cuerpos de agua con alta salinidad o acidez, entre otros.

Al igual que las bacterias, las Archaeas o arqueas (los podemos ocupar de forma

indistinta) son organismos procariontes, a diferencia de los Eukarya que son células

eucariontes. Como sabes, los procariontes son más sencillos y presentan una pared

celular sencilla que delimita a las células, no presentan organelos rodeados por

membranas como mitocondrias y retículos que si vemos en una célula eucarionte, por

consiguiente el citoplasma contiene solo al nucleoide (ADN), los ribosomas que son útiles

para la síntesis de proteínas, y los plásmidos. También se les llega denominar

arqueobacterias.

Una arquea

Editar de la web

http://oxigenacioncelular-evolv.blogspot.com/2011/04/que-son-las-archaeas-

http://oxigenacioncelular-evolv.blogspot.com/2011/04/que-son-las-archaeas-archaea-active.html



archaea-active.html y

http://www.google.com.mx/imgres?q=archaea&um=1&hl=es&sa=N&rlz=1W1RNQN

_esMX460&biw=1280&bih=783&tbm=isch&tbnid=989VYDNpXwvPzM:&imgrefurl=h

ttp://www.hiperbiologia.net/bacterias/arqueobacterias.htm&docid=QbTO3oHyGKgX

MM&imgurl=http://www.hiperbiologia.net/bacterias/figbac/NRPoctopussprsm.jpg&w

=300&h=200&ei=rhvhTru8GYeKsAL4wMHhBg&zoom=1


Al ser las Archaeas microorganismos procariontes comparten características morfológicas

con las bacterias, sin embargo, al comparar el material genético que presentan, se

descubrió que las arqueas están más emparentadas con los Eukarya que con las

bacterias (se explicara en temas más adelante).

Pared celular: está conformada por un polisacárido similar al peptidoglucano conocido

como pseudopeptidoglicano molecularmente consta de N-acetilglucosamina y ácido N-

acetitalosaminurónico, su función es conferirle forma y resistencia, además de que le

proporciona protección mecánica a la arquea

Estructura química del pseudopeptidoglicano

Membrana celular: tiene la misma conformación de bicapa lipídica que ya conoces,

formada de fosfolípidos polares.

Citoplasma: Se compone de todo el material que se alberga al interior de la célula,

entre ellos están el nucleoide, ribosomas y plásmidos.

http://oxigenacioncelular-evolv.blogspot.com/2011/04/que-son-las-archaeas-archaea-active.html

http://www.google.com.mx/imgres?q=archaea&um=1&hl=es&sa=N&rlz=1W1RNQN_esMX460&biw=1280&bih=783&tbm=isch&tbnid=989VYDNpXwvPzM:&imgrefurl=http://www.hiperbiologia.net/bacterias/arqueobacterias.htm&docid=QbTO3oHyGKgXMM&imgurl=http://www.hiperbiologia.net/bacterias/figbac/NRPoctopussprsm.jpg&w=300&h=200&ei=rhvhTru8GYeKsAL4wMHhBg&zoom=1







Nucleoide: contiene el material genético ADN

Ribosomas: Elementos citoplasmáticos que se encargan de traducir la secuenca

genética en proteínas

Plásmidos: Elementos de DNA de forma circular, dentro de los plasmidos por lo

general se codifican secuencias génicas que confieren resistencia antibiótica a los

microorganismos que los poseen

4.1.2. Estructura del genoma

A nivel filogenético, comparten características con el dominio Bacteria y Eukarya, su ADN

esta contenido tanto en el nucleoide como en los plásmidos. El cromosoma de las

arqueas es circular, se parce mucho al de las bacterias conteniendo de 500 a unos

cuantos miles de genes. No obstante la semejanza mayor que existe con las arqueas es

hacia el dominio Eukarya.

Las arqueas presentan DNA-girasa e histonas que se condensa por súper enrollamiento

como se discutió en la unidad anterior. Estas estructuras formadas por la asociación del

DNA arqueano y las histonas se conoce como nucleosoma, estas estructuras están

presentes en las células eucariontes

La secuencia de aminoácido de las histonas arqueanas es homóloga con respecto a la

secuencia de aminoácidos de las Eukarya. Se ha observado que en algunas arqueas de

tipo hipertermófilas presentan la enzima girasa inversa (topoisomerasa) se encarga de

disminuir la tensión torsional a la que se somete el DNA a causa del súper enrollamiento,

así mismo, el súper enrollamiento también protege al DNA del daño ocasionado por

someterse a altas temperaturas como sucede con algunas arqueas termófilas. El

cromosoma circular de las arqueas se replica por síntesis bidireccional al igual que

sucede con las bacterias.

La replicación bidireccional del ADN circular de las arqueas, tomada desde su origen

forma una estructura intermedia que se asemeja a la letra theta (θ) del alfabeto griego, se

forma una horquilla de replicación, iniciándose en dos cadenas que avanzan en ambos

sentidos utilizando enzimas replicativas como las polimerasa de la familia B y se van

sintetizando las proteínas de la doble hélice del ADN.



Micrografía electrónica que muestra una horquilla de

replicación bidireccional de una archaea. Lewin 2002

4.1.3. Estructura extracelular

La pared celular de las arqueas está constituida por pseudopeptidoglicano que le confiere

dureza y resistencia contra el medio que la rodea. Se consideran como precursoras de las

bacterias, pues al igual que ellas también pueden ser gram positivas o gram negativas

respecto a la estructura de su pared celular, aunque no debe compararse con las

bacterias, ya que de estas últimas, la gran mayoría no soportan condiciones extremas en

y mueren inmediatamente cuando experimentan cambios bruscos en su medio

(temperatura, pH)

Actividad 1. El Secreto

En esta actividad podrás reforzar tus conocimientos sobre la estructura arqueana

compartiendo y discutiendo tus ideas sobre este tema en un foro


1.- Ingresa al foro titulado el secreto donde se discutirá el tema de la estructura

arqueana, sigue en todo momento las instrucciones que te brinde tu facilitador.

2.- Puedes recurrir a la información obtenida en el curso y enriquecerla investigando el

tema en la bibliografía sugerida, esto es importante ya que deberás sustentar tus

participaciones.










4.2. Metabolismo archeano

La característica que separa filogenéticamente a las Arqueas de las Bacterias y de los

Eukarya, es que las arqueas han desarrollado mecanismos que les permiten habitar en

ambientes muy extremos, para lo cual han desarrollado mecanismos de adaptación y

resistencia al ambiente extremo , su metabolismo es tan diferente que puede ser

empleado en procesos industriales y bioquímicos, como emplear enzimas archeanas que

pueden trabajar a temperaturas superiores a los 80°C , o enzimas que degradan los

aceites industriales, entre otros.


Por posicionarse en un lugar intermedio de los dominios Bacteria y Eukarya, el dominio

archaea comparte caracteres filogenéticos con ellos. Por ejemplo pueden ser gram

positivas o gram negativas, su forma es esférica (cocos), bacilos, espiral, filamentosa.

Algunas son aerobias (en presencia de O2), anaerobias facultativas o anaerobias

obligadas, quimioorganotróficas o quimiolitróficas, no llevan a cabo la fotosíntesis porque

no presentan pigmentos. Habitan en ambientes marinos y terrestres, pueden realizar

simbiosis con animales.

Las bacterias metanógenas representan un número mayor respecto a las halófilas y

termófilas, al ser anaerobias obligadas producen metano a partir de compuestos de

carbono simples, su función es reciclar los componentes de productos orgánicos que

producen los organismos que habitan en los pantanos. Aquellas arqueas que viven en el

tracto digestivo del humano, del ganado y de otros animales producen metano que es

liberado a la atmósfera como producto de la digestión. Se considera que estas arqueas

generan más del 80% de metano que se produce en todos los ecosistemas.



Pantanos de Centla en México donde se unen los ríos

Grijalva, Usumacinta, y San Pedro

Editar de la web

http://www.eltabasqueno.or

g/blog/pantanos-de-centla/

Las arqueas halófilas son heterótrofas y viven solamente en ambientes salinos como los

estanques salados (Mar Muerto entre Israel y Jordania) y Mar de sal de Cargill (Bahía de

San Francisco, Estados Unidos) donde por medio de sus mecanismos de respiración

aerobia sintetizan ATP, también realizan fotosíntesis como las plantas, capturando la luz

solar por medio de un pigmento purpura llamado bacteriorrodopsina que es muy similar a

la rodopsina que participa en la visión d los animales, sin embargo, no obtienen mucha

energía por medio de la fotosíntesis.

Mar Muerto izquierda y derecha Mar de sal de Cargill

Editar de la web

http://elblogverde.com/mar-muerto/ y http://elocle.blogspot.com/2011/04/vista-de-

pajaro.html

Las arqueas termófilas requieren de temperaturas altas para su desarrollo (45-110 °C) y

ambientes ácidos, por ejemplo en el Parque Yellowstone (localizado entre los Estados de

Wyoming, Montana e Idaho) existen fuentes sulfurosas a casi 60 °C y pH de 1-2 (pH del

ácido sulfúrico H2SO4), otras resisten ambientes de zonas volcánicas debajo del mar.

http://www.eltabasqueno.org/blog/wp-content/uploads/2011/03/pantanos_1.jpg

http://www.eltabasqueno.org/blog/pantanos-de-centla/

http://www.eltabasqueno.org/blog/pantanos-de-centla/

http://2.bp.blogspot.com/-lht205KDtBQ/TaWJ5-3j24I/AAAAAAAABwE/m0GiZ_xJGcw/s1600/2.jpg

http://elblogverde.com/mar-muerto/

http://elocle.blogspot.com/2011/04/vista-de-pajaro.html

http://elocle.blogspot.com/2011/04/vista-de-pajaro.html



Geiser en el Parque Yellowstone

Editar de la web

http://forum.elcafedelforo.com/viewtopic.php?p=463096 y

http://0sirispella.blogspot.com/2011_05_01_archive.html

Existen otras arqueas que no se han identificado, pero que su intervención es de vital

importancia en los ciclos biogeoquímicos y cadenas tróficas marinas, ya que viven en

condiciones menos extremas y no son tan abundantes encontrándose pues en el suelo y

las aguas superficiales frías de los océanos.

4.2.2. Aplicaciones industriales: extremozimas

Todos los microorganismos producen variedades de enzimas en pequeñas cantidades,

pero algunas se producen en grandes cantidades las cuales pueden digerir polímeros

insolubles (celulosa, proteínas, almidón), las cuales son excretadas fuera de la célula y se

utilizan como nutrientes para el crecimiento. Denominadas extremoenzimas porque son

capaces de producirse en presencia de una o varias condiciones físicas o químicas

extremas como altas temperaturas y pH ácido (hipertermófilas).

Dichas extremoenzimas funcionan como catalizadores industriales por la alta

especificidad que presentan para el sustrato. Por ejemplo en la industria alimenticia se

emplean para producir suplementos dietéticos y a nivel sanitario para producir

detergentes para la ropa y la industria textil. Las extremozimas que más se producen son

proteasas a partir de hongos, bacterias y arqueas que se utilizan en la elaboración de

aditivos para lavar la ropa; además de también se producen amilasas, lipasas y

reductasas.

Las extremozimas se obtienen a partir del aislamiento de microorganismos alcalófilos

(crecen a pH alcalino 9-10). En la siguiente tabla se mencionan algunas extremozimas

que se producen y que aplicación tienen:

http://forum.elcafedelforo.com/viewtopic.php?p=463096

http://0sirispella.blogspot.com/2011_05_01_archive.html



Enzima Aplicación

Amilasa Coberturas de almidón (industria del almidón)

Almidonado en frio de la ropa

Eliminación de revestimientos (industria textil)

Eliminación de manchas y detergentes (lavandería)

Proteasa Eliminación de manchas (limpieza en seco)

Reblandecimiento de la carne (industria cárnica)

Limpieza de heridas (medicina)

Eliminación de revestimientos (industria textil)

Detergentes de uso doméstico (lavanderia9

Glucosa isomerasa Jarabe de maíz rico en fructuosa (industria del refresco)

Celulasa Suavizante de tejidos, abrillantador, detergente (lavandería)

ADN polimerasa Replicación del ADN en la técnica de la reacción en cadena de la

polimerasa (PCR) (investigación biológica y a nivel forense)

4.2.3. Clasificación de las archeas de acuerdo al metabolismo.

Para su estudio, las arqueas se ordenan en tres grandes grupos:

Hipertermófilas: viven en temperaturas mayores a 60° donde la mayoría de otros

microorganismos no pueden sobrevivir, como los géneros de Pyrodictium,

Metanothermus, Thermotoga y Metanopyrus; son microorganismos aerobios, oxidan el

H2S, pH predomínate 2 u 11.

Metanógenas: arqueas que utilizan el CO2 y H2O para generar metano (CH4) como

producto de desecho o excreción, el oxígeno es toxico para ellas, viven en aguas

estancadas, pantanos, aguas residuales, alcantarillas, fondo del océano y en el

aparato digestivo de los mamíferos; los géneros principales son Metanobrevibacter

rumiantium, Metanobacterium y Metanospirillum.

Halófilos extremos: viven en ambientes salados (pH básico), en lagos salados como

el Mar Muerto, el borde de los océanos, la membrana plasmática les ayuda para

mantener los altos gradientes de iones (Na, K, Ca, Mg) que le permiten transportar

sustancias dentro y fuera de la célula. Géneros principales Halobacterium, Haloferax y

Halococcus.

Psicrófilas: arqueas que soportan temperaturas frías por debajo de los 0° C. El factor

clave que les permite adaptarse a climas con temperatura extremadamente baja es que

tienen la capacidad de sintetizar enzimas y moléculas que pueden trabajar a estas

temperaturas, estos productos tienen la finalidad de reducir el punto de congelación del



agua para asegurar el curso normal de todos los procesos químicos y metabólicos pese a

las bajas temperaturas, sin estas moléculas los organismos, simplemente se congelarían.

Además las proteínas de los psicrófilos le confieren un grado superior de flexibilidad a la

membrana celular, esta característica le permite a la membrana resistir los cambios de

temperatura. Todo mundo sabe que cuando se congela el parabrisas de un automóvil no

puedes verterle agua caliente porque se estrella, se estrella por el cambio brusco de

temperatura, lo mismo le pasaría a los psicrófilos si no tuvieran estas adaptaciones.

Actividad 2: Difícil de creer

En esta actividad podrás integrar los conocimientos aprendidos sobre ambientes

extremos y la relación con los microrganismos que ahí se desarrollan. Elaborando una

base de datos:

1.- Ingresa a la base de datos titulada Difícil de creer y a modo de cuadro sinóptico

elabora una base de datos donde concentraras la información sobre las características

de los ambientes extremos donde se desarrollan las arqueas y las características que les

permiten vivir en esos ambientes, estas características pueden, ser morfológicas y

metabólicas

2.- Puedes recurrir a la información obtenida en el curso y enriquecerla investigando el

tema en la bibliografía sugerida, sigue en todo momento las instrucciones de tu

facilitador.

3.- Apoya tu trabajo con imágenes y sé cuidadoso con la ortografía.

4.- Guarda tu documento con la nomenclatura BIC_U4_A2_XXYZ y envíalo a tu

Facilitador(a) mediante la Base de datos.


contenidos, ya que tu Facilitador(a) puede detectar esta situación sin dificultad, tu


4.3. Ciclo celular

El material genético de estos organismos se encuentra en el área nuclear pero no está

rodeado por una envoltura nuclear. En la mayoría de las especies, el material genético

está contenido en una sola molécula circular de DNA. Si se extendiera en toda su

longitud, la molécula sería unas 1000 veces más larga que la célula misma. A diferencia

de los cromosomas eucariontes, el DNA procarionte tiene pocas proteínas asociadas.



Además de su DNA genómico, la mayoría de estas tienen una pequeña cantidad de

información genética presente en uno o más fragmentos circulares menores de DNA,

llamados plásmidos, los cuales se replican de manera independiente respecto al DNA

genómico o llegan a integrarse con él. Los plásmidos a menudo contienen genes que

codifican enzimas catabólicas, intercambio genético, o la resistencia a antibióticos.

Los procariontes son organismos con mucho éxito en términos de número de

distribución. Su éxito se debe, en gran parte, a su notable capacidad para reproducirse

rápidamente.

Una forma menos común de reproducción asexual entre las bacterias es la gemación.

Micrografía electrónica de transmisión donde

se puede apreciar una molécualde DNA

circular con una horquilla de replicación, la

replicación ocurre de manera bidireccional.

www.sciencephoto..com

4.3.1. Fases

El cromosoma circular de las arqueas es estructuralmente similar al bacteriano y se

replica por síntesis bidireccional, de manera semejante a este. No obstante, la

maquinaria de replicación cromosómica en arqueas muestra más similitud con la de los

eucariotas.

Generalmente se considera que los múltiples orígenes de replicación encontrados en los

cromosomas escaróticos son necesarios para replicar los larguísimos cromosomas en un

período de tiempo razonable. Curiosamente, se conocen diversas arqueas cuyo único

cromosoma circular, a pesar de ser relativamente corto comparado con los de los

eucariotas, también tienen múltiples orígenes de replicación.



Esquema del origen de replicación de una molécula de DNA circular, semejante al de las arqueas,

Se puede apreciar la estructura de doble hélice, así como el sentido en el que corren las horquillas

de replicación, cabe mencionar que las arqueas dentro de su genoma cuentan con varias sitios de

replicación semejantes a este.

Imagen obtenida de: http://www.genomasur.com/lecturas/Guia12a.htm

Las proteínas que forman la maquinaria de replicación de las arqueas y de los eucariotas

son capaces de reconocer el origen de replicación (figura anterior) y ayudan a sintetizar

el DNA muestran mucha más semejanza entre sí y con las proteínas funcionalmente

equivalentes de las bacterias. En algunos casos, como la DNA-helicasa o el complejo de

reconocimiento del origen (ORC), los eucariotas tienen complejos enzimáticos formados

por seis subunidades proteicas diferentes (aunque relacionadas). Las arqueas tienen

solo una proteína que forma complejos equivalentes. En términos generales, por tanto,

las arqueas parecen contar con una versión simplificada del aparato de replicación

eucarionte.

http://www.genomasur.com/lecturas/Guia12a.htm



Una de las estrategias reproductivas de los procariontes es la fisión binaria, en este

proceso, una célula se divide para dar origen a dos nuevas células de menor tamaño.

Primero replica su DNA circular, y después continúa con el crecimiento interno de la

membrana plasmática y posteriormente la pared celular forma una pared transversal.

En la gemación, la célula crea una protuberancia de su membrana celular también

conocida como yema, esta, aumenta de tamaño paulatinamente conforme se le

transfiere un juego de todos los elementos de su progenitora, principalmente un juego

completo de su DNA, la yema madura y eventualmente se separa de su célula madre.

4.3.2. Regulación



Para la división celular de los procariontes, incluyendo a las arqueas, son necesarias

muchas proteínas, entre ellas las proteínas FtsZ, Filamentous temperature sensitive, que

quiere decir filamentos sensibles a la temperatura, estas proteínas forman el aparto de

división llamado divisoma, las proteínas FtsZ forman un anillo en el centro de la célula,

este anillo se va cerrando como un cinturón alrededor del nucleoide, con esto se logra la

división equitativa del material genético una vez duplicado, por otro lado, Las proteínas

MinE fungen como guía dirigiendo a las proteínas FtsZ para que solo formen el cinturón

en el centro de la célula y no en los polos, esto es para asegurare que la división se de

en el centro.

¿Que condiciones determinan la división celular? Los principales factores son las

condiciones ambientales, principalmente que la temperatura y pH sean óptimos para la

especie, el espacio es otro factor, y los recursos, principalmente los nutrientes.

4.3.3. Expresión genética

Se han caracterizado pocas proteínas activadoras o represoras de arqueas en detalle,

pero parece claro que existen ambos tipos de proteínas reguladoras. Las proteínas

represoras de arqueas funcionan bloqueando la unión de la polimerasa para el

reconocimiento del promotor. Recordaremos que este mecanismo también está presente

en las bacterias, esto es de esperarse ya que las arqueas son más antiguas y la

evolución seleccionó este mecanismo de control de la expresión génica de este domino

para ser conservado y escalado al dominio bacteria.

Esquema de la maquinaria de división de procariontes, incluyendo a las arqueas.

Adaptado de: Barák, K. Muchová, A.J. Wilkinson, P.J. O’Toole and N. Pavlendová. 2008.

Lipid spirals inBacillus subtilis and their role in cell division. Mol. Microbiol. 68: 1315–

1327.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18430139?ordinalpos=1&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18430139?ordinalpos=1&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum



Gen inhibido por el represor Gen libre para transcribirse

Actividad 3: Leche de bacterias

En esta actividad podrás poner en práctica lo aprendido con respecto al

metabolismo arqueano analizando un caso específico de aplicación en la industria.

1.- En un documento de texto elabora un mapa conceptual sobre cada uno de los

siguientes casos: a) El papel de los integrantes del género Pyrococcus en los

procesos de clonación. b) El papel de los integrantes del género Pyrococcus en

los procesos de fabricación de leche con bajo contenido en lactosa.

El mapa conceptual debe presentar una estructura arborescente que incluya los

siguientes aspectos:

concepto o idea original

palabras clave

4.4. Origen del dominio archea

Como grupo, Archea, o las arqueobacterias (del griego archaios, antiguo; y bakterion,

bastoncillo), en investigaciones recientes han mostrado que, a pesar de la ausencia de

núcleo, las arqueas son más similares en muchas de sus propiedades a los eucariotas

que a las bacterias.

Las arqueas constituyen uno de los tres dominios de la vida. Comparten muchas

características con los otros dos dominios, bacterias y eucariotas, pero son

evolutivamente distintas.

El último ancestro común de bacterias, arqueas y eucariontes era sin duda un

http://es.wikipedia.org/wiki/Pyrococcus

http://es.wikipedia.org/wiki/Pyrococcus



organismo relativamente complejo, lo que explica la características compartidas de

todos los organismos actuales. Es poco probable que los eucariontes desciendan de un

procarionte altamente desarrollado, ya que las diferencias entre bacterias y eucariontes

son muy profundas. Entre los desarrollos evolutivos importantes que originaron la

variedad actual de bacterias, arquea y eucariontes, se encuentra la aparición de

mecanismos de reproducción sexual (Voet et al., 2009).

4.4.1. Aspectos evolutivos

Las arqueas son en esencia procariotas; pero, su historia evolutiva está separada de la

de bacterias. Los mecanismos de transferencia genética horizontal (es decir entre

especies diferentes, como cuando un virus transfiere su genoma a la célula infectada o

los procesos de conjugación bacteriana que hemos descrito anteriormente)

contribuyeron a la aceleración del proceso evolutivo que tuvo lugar en los procariontes

4.4.2. Principales filos

Con la ayuda del árbol filogenético basado en la secuencia de genes del 16S rRNA, se

descubre la importante separación de las arqueas en dos grupos, la euryarchaeota y los

crenarchaeota.

Filum crenarchaeota: entre las arqueas que han sido cultivadas en el laboratorio, las

crenarchaeota incluyen fundamentalmente hipertrmófilos (organismos cuya temperatura

óptima de crecimiento supera los 80°C), lo que incluye aquellos capaces de crecer a las

más altas temperaturas de todos los organismos conocidos, sin embargo, es interesante

resaltar que varios crenarqueotas no termófilos relacionados con las especies

hipertermófilas habitan en ambientes acuáticos y terrestres.

Muchos hipertermófilos son quimiolitótrofos autótrofos y como no existen fotótrofos

capaces de sobrevivir a tales temperaturas, estos organismos son los únicos productores

primarios en estos hábitats.

Las especies hipertermófilas de crearqueotas tienden a estar muy agrupadas y a ocupar

ramas cortas en el árbol filogenético. Por lo tanto, se cree que estos organismos

evolucionan más lentamente que otros linajes del mismo dominio.

Filum Euryarchaeota: Este es un grupo filogenéticamente diverso, entre sus integrantes

se encuentran las crenarqueotas, el cual incluye metanógenos (formadoras de metano

(CH4)) y a las halobacterias. Los metanógenos son anaerobios de los más estrictos,

mientras que los halófilos extremos son en su mayor parte aerobios estrictos.



Otros grupos de euriarqueotas incluyen los hipertermófilos Thermococcus y Pyrococcus

y el metanógeno Methanopyrus, todos los cuales se separan cerca de la raíz del árbol

filogenético y un organismo fenotípicamente similar a los micoplasmas denominado

Thermoplasma, que carece de pared celular.

Cierre de unidad

Cómo pudiste ver, el metabolismo es una suma de procesos que resultan vitales para

que un organismo pueda vivir, en un principio, cuando la vida tenía unos cuantos años

sobre la tierra solo existían ambientes hostiles, la única forma de sobrevivir era

adaptándose a esas condiciones. Hoy en día esos ambientes extremos no han

desaparecido, solo se han hecho más pequeños y menos accesibles, afortunadamente

para nosotros ya que podemos acceder a esos ambientes para disponer de los super

microorganismos que ahí se desarrollan y sacar provecho de sus características

especiales en un sinfín de procesos industriales.

Evidencia de aprendizaje. Bacterias suicidas y síntesis de antibióticos

En esta actividad podrás integrar lo aprendido a lo largo de esta unidad con respecto al

dominio Archaea y sus particularidades metabólicas con aplicación en la biotecnología

analizando un caso concreto.

1.- En un documento de Word elabora un ensayo de al menos una cuartilla donde

expongas la relación que tiene el género Halobacteria en la síntesis de antibióticos de

nueva generación

2.- Haz énfasis en los procesos metabólicos o adaptaciones morfológicas que son de

interés en este proceso, es necesario que enriquezcas tu ensayo con información que

puedes investigar en las bibliografía propuesta para el curso o de fuentes electrónicas

con alta calidad en el contenido científico que manejan.


4.- Guarda tu documento con la nomenclatura BIC_U4_EA_XXYZ y envíalo a tu



contenidos, ya que tu facilitador (a) puede detectar esta situación sin dificultad, tu


de tu iniciativa y creatividad, con el fin de que en lo sucesivo esta actitud se proyecte




Fuentes de consulta

Bibliografía básica






Robertis, De R. (2004). Fundamentos de Biología celular y Molecular de De Robertis (4ª

Ed.). Argentina: Editorial el Atenco.

Audesirk. T. et. al. (2008). Biología, La vida en la Tierra (8a Ed.). México: Prentice Hall.





Erijman, L, et,al. (2011). Impacto de los recientes avances en el análisis de comunidades

microbianas sobre el control del proceso de tratamiento de efluentes. Argentina: Revista

Argentina de Microbiología.

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