El Descubrimiento de la Célula

Las primeras observaciones fueron en 1665. En 1674, Anthony Van Leeuwenhoek observó por primera vez células vivas y microorganismos (animáculos). Tras el perfeccionamiento de los microscopios, se descubrieron:

1. Robert Brown (1838): Interior de las células vegetales (núcleo)
2. Johannes Purkinje (1838): Término protoplasma para el líquido de la célula
3. Matthias Schleiden (1838) y Friedrich Schwann (1839): Afirmaron que todos los vegetales y animales estaban formados por células
4. Rudolf Virchow (1855): Toda célula viene de otra célula

La Teoría Celular

La célula es la unidad estructural y funcional, y la unidad genética de los seres vivos. Toda célula procede de otra célula.

Organización Celular

Son estructuras más complejas que el anterior. Se dividen en:

1. Abióticos: Partículas subatómicas, átomos, moléculas, macromoléculas, orgánulos
2. Bióticos: Células, tejidos, órganos, aparatos, sistemas, individuo, población, comunidad, ecosistema, ecosfera

Organización Celular

1. Procariotas: Sin núcleo. Poseen membrana plasmática, cromosomas bacterianos, ribosomas, flagelos, fimbrias (bacterias)
2. Eucariotas: Con núcleo. Poseen membrana plasmática, núcleo, citoplasma, centrosoma, orgánulos celulares (retículo endoplasmático, aparato de Golgi, ribosomas, mitocondrias, lisosomas, vacuolas)

El Núcleo Celular

Es la estructura más voluminosa de las células eucariotas. En él se encuentra la mayor parte del ADN que contiene la información genética. Está compuesto por la envoltura nuclear, el nucleoplasma, el nucleolo y la cromatina.

Los Cromosomas

Son estructuras con forma filamentosa que aparecen durante la división celular. Reparten la información genética contenida en el ADN. Cada cromosoma está formado por dos cromátidas (brazos) y un centrómero. Hay dos tipos: orgánulos haploides (un solo juego de cromosomas) y orgánulos diploides (dos juegos de cromosomas). Existen metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos.

El Cariotipo

Es el conjunto de cromosomas de una especie. Hay dos tipos: cromosomas sexuales (X, Y) y autosomas (resto de cromosomas, iguales en ambos sexos).

El Ciclo Celular

Es la secuencia de modificaciones que sufre una célula desde su formación hasta que se divide originando dos células hijas. Se diferencian dos fases:

• Interfase: Núcleo interfásico. La célula crece y realiza muchas funciones. Al final se produce la replicación del ADN.
• Fase M: El núcleo desaparece y los cromosomas se hacen visibles. Comprende la mitosis y citocinesis.

Mitosis

Se produce en las células somáticas (n o 2n). Es un proceso corto. No precisa que los cromosomas estén emparejados. El núcleo solo se divide una vez. No ocurre sobrecruzamiento. Durante la anafase se separan las cromátidas hermanas. Se originan dos células hijas idénticas entre sí y con los mismos cromosomas que la madre. Esta división supone el crecimiento del individuo mediante sucesivas divisiones a partir del cigoto. Es un mecanismo de reproducción asexual. En la mitosis hay varias fases:

1. Profase: La cromatina se condensa y forma los cromosomas. El nucleolo y la membrana nuclear desaparecen y comienza a formarse el huso acromático.
2. Metafase: Los cromosomas se disponen en el centro de la célula (placa ecuatorial) y se adhieren a las fibras del huso acromático.
3. Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y se dirigen a los polos de la célula.
4. Telofase: Reaparece el nucleolo y comienza a formarse la membrana nuclear. Desaparece el huso y los cromosomas se descondensan para construir la cromatina.

Meiosis

Es un tipo de división reduccional. De una célula madre (2n) se forman células hijas (n). Tiene lugar en las gonadas y en las células en las que se forman los gametos. Se producen divisiones nucleares sucesivas y se forman 4 células hijas (n). Mediante la meiosis se originan gametos haploides. Asegura la variabilidad genética de la descendencia. Se produce la segregación independiente. Este proceso solo se produce en las células madre de los gametos. Es un proceso largo. Solo se produce con un número diploide de cromosomas. El núcleo se divide dos veces. Durante la primera división meiótica tiene lugar el sobrecruzamiento entre cromosomas homólogos. Durante la primera división meiótica se separan pares de cromosomas homólogos. En la segunda división se separan cromátidas. Se originan 4 células hijas genéticamente distintas, con la mitad de cromosomas que la célula madre.

Los Ácidos Nucleicos

Almacenan y transmiten la información genética. Son macromoléculas formadas por la unión de unidades más sencillas llamadas nucleótidos.

Nucleótidos: Están compuestos por el grupo fosfato (fósforo y oxígeno), el glucido (pentosa de 5 átomos de carbono, ribosa o desoxirribosa) y la base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina, uracilo). Los nucleótidos están unidos formando polinucleótidos. Los tipos son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN).

ADN

En él se encuentra toda la información genética necesaria para el funcionamiento y desarrollo de un ser vivo. La mayor parte se encuentra en el núcleo. Constituye la cromatina o los cromosomas. También hay ADN en las mitocondrias y cloroplastos. Su estructura fue establecida por Francis Crick y James Watson (1953). Por ello recibieron el premio Nobel en 1962. Sus características son: dos largas cadenas de polinucleótidos enrolladas en espiral alrededor de un eje imaginario (doble hélice). Las pentosas y los grupos fosfato forman el esqueleto externo de la hélice y las bases nitrogenadas están hacia el interior. Las dos cadenas son antiparalelas y se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno que se establecen entre las bases nitrogenadas. Son complementarias.

ARN

Participa en la expresión de la información contenida en el ADN mediante la síntesis de proteínas, que son las que regulan los procesos vitales del organismo. Se localiza en el núcleo y citoplasma. Está formado por una sola cadena de nucleótidos. Hay varios tipos:

• ARNm: Copia la información del ADN nuclear y la transporta hasta los ribosomas.
• ARNr: Se asocia a proteínas y forma los ribosomas donde se sintetizan las proteínas.
• ARNt: Se une a aminoácidos y los transporta hasta el ribosoma para formar las proteínas.

La Replicación del ADN

Tiene la capacidad de realizar copias idénticas de sí mismo. Permite que las células hijas resultantes de la mitosis reciban la misma información genética que la madre. Tiene lugar al final de la interfase. Es de tipo semiconservativo. En la célula existen enzimas de reparación que detectan los nucleótidos incorrectos, los retiran y los cambian.

Experimentos y Genética

Experimento de Griffith: Realizó una serie de experimentos con una bacteria (neumonía). Hizo varias pruebas con ratones y dedujo que en las bacterias de cepa S muertas había algo (factor transformante) que se transmitía a través de las bacterias vivas de la cepa R y se transformaba en bacterias de cepa S.

Experimento de Avery: Explicó el fenómeno al descubrir que la sustancia encargada de transformar a las bacterias inofensivas en virulentas era el ADN, que determinaba la producción de la cápsula bacteriana.

Gen: Es un fragmento de ADN que contiene la información genética para un carácter estructural. El experimento de Beadle y Tatum fue decisivo para conocer cuál era la función de los genes. Enunciaron la hipótesis de un gen-una enzima. Desde el punto de vista funcional, el gen es un fragmento de ADN que lleva la información para sintetizar una proteína. El genoma es el conjunto completo de genes de un organismo.

Las Mutaciones

Son cambios aleatorios que se producen en el ADN de un organismo. Constituyen una fuente de variabilidad genética y un motor para la evolución de las especies. Se producen al azar por causas naturales (espontáneas). Otras pueden ser artificiales mediante los agentes mutagénicos. Pueden ser perjudiciales, beneficiosas o neutras; somáticas o germinales; genéticas, genómicas o cromosómicas.

La Expresión de la Información Genética

Las proteínas son moléculas que resultan de la combinación de monómeros (aminoácidos). La información contenida en el ADN está organizada en tripletes. Un gen no sintetiza un polipéptido de forma directa, para ello tiene que estar descodificada. Se realiza en dos fases:

• Transcripción del Mensaje: Copiar la información genética contenida en el ADN a una molécula de ARNm. Se realiza en el núcleo.
• Traducción del Mensaje: Traducir el mensaje contenido en el ARNm al lenguaje de las proteínas. El ARNm traslada la información desde el núcleo al citoplasma, donde los ribosomas leen la información en forma de tripletes (codón). El ARNt es la molécula que transporta los aminoácidos hasta el ribosoma.

El Código Genético

Es la correspondencia entre los codones del ARNm y los aminoácidos que forman las proteínas. Es universal. Cada molécula de ARNt porta en uno de sus extremos un aminoácido concreto y un anticodón.

Biotecnología

Es la utilización de seres vivos con el fin de obtener productos de interés para las personas. Este término fue empleado por primera vez en 1919. Desde hace siglos se utiliza. La biotecnología emplea técnicas avanzadas de manipulación del ADN que permiten detectar y tratar enfermedades genéticas, modificar productos, etc. Algunos usos son: la producción de sustancias terapéuticas, la producción de alimentos, la eliminación de metales pesados, la biorremediación y la producción de energía.

Ingeniería Genética

Consiste en la manipulación del ADN de un organismo para conseguir un objetivo práctico. Se lleva a cabo mediante la transferencia de uno o más genes de un organismo a otro. Se denomina organismo transgénico a aquel cuyo genoma ha sido modificado con genes procedentes de otros organismos. El ADN sintetizado de manera artificial mediante la unión de ADN de orígenes diferentes se denomina ADN recombinante. Para sintetizarlos hace falta: enzimas de restricción (proteínas bacterianas que cortan el ADN en puntos concretos), vector de transferencia (agente que transfiere un segmento de ADN de un organismo a otro, como los plásmidos) y ADN ligasas (enzimas encargadas de unir fragmentos de ADN). Sus aplicaciones son la obtención de fármacos, la mejora en la producción agrícola y animal y la terapia génica.

Los Transgénicos

Son aquellos en los que se ha introducido un gen llamado transgén, procedente de otro organismo, o se ha suprimido un gen propio. La modificación genética permite que el organismo transgénico produzca alguna proteína útil. Hoy en día hay plantas con resistencia a insectos, etc.

Clonación

Hacer una o varias copias idénticas al original.

Reproductiva: Tiene como objetivo conseguir individuos nuevos idénticos entre sí. Dolly fue el primer mamífero clonado mediante la transferencia nuclear.

Terapéutica: Su objetivo es tratar enfermedades y regenerar tejidos. Necesita obtener células madre, que pueden obtenerse de las células somáticas de tejidos adultos o embriones.

Consideraciones Éticas: Hubo muchas especulaciones sobre la posibilidad de hacerlo con personas. Ahora la ley prohíbe la clonación reproductiva. Tiene importantes aplicaciones médicas al poder tratar ciertas enfermedades y reparar órganos dañados.

El Genoma Humano

Nace en 1980 con el objetivo de conocer el orden en que se disponen los nucleótidos en las cadenas de ADN en los cromosomas humanos. Sus objetivos son: identificar todos los genes humanos y localizar el lugar que ocupan en los cromosomas, secuenciar cada gen y determinar la función que realiza. El 12 de febrero de 2001 se publicaron los primeros mapas del genoma humano. Se trabajó en la secuenciación del genoma de otros seres vivos y permitió avanzar en la tecnología. Los conocimientos actuales indican que nuestro genoma tiene unos 25000 genes, el tamaño de nuestro genoma es de 2900 millones de pares de bases, que muchos de los genes que poseemos proceden de microorganismos primitivos, que los genes que codifican proteínas son pocos, que los seres humanos somos genéticamente semejantes y que cada gen está implicado en la síntesis de proteínas. La proteómica es el estudio de conjuntos completos de proteínas que codifican los genomas.