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| Abiogénesis Proceso natural del surgimiento de la vida a partir de la no existencia de ésta, es decir, partiendo de materia inerte, como simples compuestos orgánicos |
Biología celular III: Transporte y metabolismo celular
Vivir, sea una célula o un ser humano, implica extraer energía de fuentes externas para mantener las actividades fisiológicas que definen la vida y que implican el mantenimiento de la estructura interna constante del organismo (homeostasis), desarrollo y crecimiento y reproducción.
Vivir supone utilizar energía pero, puesto que la energía ni se crea ni se destruye (según la 1º ley de la termodinámica), en realidad implica la transformación de un tipo de energía en otro u otros.
La energía de mantenerla constante en contra de la tendencia natural de los sistemas, donde se da intercambio de energía a desordenarse y desorganizarse, es lo que se conoce como entropía (2º ley de la termodinámica).
1. La célula en su ambiente: el comercio celular
La funcionalidad de las células requiere el mantenimiento de un status quo o equilibrio ideal entre el exterior y el interior, equilibrio que no supone necesariamente una identidad de contenidos fuera y dentro de la célula. Lo cierto es que, cuando la disolución a uno de los lados de la membrana está más concentrada, el agua del otro lado tiende a equilibrarla, lo que conocemos como ósmosis, porque la membrana es permeable al agua, pero no a la mayoría de las moléculas disueltas en ella.
La obtención o expulsión de sustancias por parte de la célula se logra gracias a diferentes mecanismos:
a) cuando es a favor de gradiente se habla de difusión pasiva, difusión a través de canales proteínicos o proteínas transportadoras (difusión facilitada);
b) cuando es en contra de gradiente recibe el nombre de transporte activo, que requiere el aporte de energía necesaria para provocar cambios conformacionales en la proteína transportadora de la membrana celular, para trasladar la molécula correspondiente en contra de gradiente químico, o eléctrico.
Canal iónico: "proteína insertada en la membrana celular que conforma un orificio o poro central que comunica el citoplasma con el exterior de la célula y que permite el paso de iones a su través, a favor de gradiente, debido a que su interior es hidrofílico"
Es importante saber, que los canales proteínicos de la membrana pueden ser sensibles a cambios eléctricos (dependientes de voltaje) o a la acción de determinada sustancia (dependientes de ligando).
Canal iónico dependiente de voltaje: "tipo de canal iónico, cuya apertura o cierre depende del potencial eléctrico o voltaje que presenta la membrana celular; como los canales de Na+ y de K+ dependientes de voltaje, que se abren en respuesta a despolarizaciones del potencial de membrana"
Canal iónico dependiente de ligando: "canal iónico que se abre cuando los neurotransmisores se unen a sus proteínas receptoras"
2. Metabolismo celular: obtención y utilización de energía
La respiración celular o metabolismo aerobio proporciona un rendimiento energético óptimo a partir de azúcares, ácidos grasos y aminoácidos procedentes de la degradación de las proteínas.
El catabolismo completo de los azúcares comienza en el citoplasma en forma de glucolisis, gracias a la cual se obtienen dos ATP, que es la principal molécula orgánica acumuladora de energía.
Glucolisis: "transformación de un monosacárido, generalmente glucosa, en piruvirato en el citosol; produce ATP, molécula que almacena energía disponible sin consumir oxígeno (transformación anaeróbica)"
El piruvirato resultante de la glucolisis entra en la mitocondria, donde se inicia un proceso encaminado a lograr su oxidación completa, oxidación que permite la reducción de varias copias de dos enzimas, la NADH y la FADH. El total de moléculas de ambas enzimas obtenidas tanto en la glucolisis como en el ciclo de Krebs se oxidan (pierden electrones) y la energía liberada en esa oxidación está acoplada a un sistema de bombeo de protones, que se acumulan en el espacio intermembranal de la mitocondria.
Ciclo de Krebs: "fase central del metabolismo oxidativo; serie de reacciones a través de las cuales se oxida el Acetil CoA a dióxido de carbono, lo que permite generar capacidad reductora en forma de NADH y FADH, para impulsar la cadena transportadora de electrones"
La gran acumulación de protones en el espacio intermembranal genera un fuerte potencial electroquímico, cuya energía es canalizada y utilizada por la enzima de la membrana interna ATP sintetasa, para formar ATP a partir de ADP y pirofosfato (Pi).
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| Estramolitos del Precámbrico en la Formación de Siyeh (Parque Nacional de los Glaciares, Estados Unidos) En 2002, William Schopf de la UCLA (Universidad de California, Los Ángeles) publicó un artículo en la revista Nature defendiendo que estas formaciones geológicas de hace 3500 millones de años son fósiles debidos a cianobacterias, constituyendo una evidencia de vida muy antigua. |
Resumen
La Introducción a la Biología celular se divide en tres partes:
I. Las moléculas de la vida
II. Estructura, desarrollo y reproducción celular
III. Transporte y metabolismo celular
Para finalizar, se ha tratado sobre cómo las células se relacionan con su ambiente externo, con el fin de explicar de qué manera consiguen mantener íntegra su estructura y, a la vez, incorporar y transformar adecuadamente los elementos necesarios para la vida.
Las formas de vida más antiguas sobre la faz de la Tierra son posibles microorganismos encontrados en fuentes hidrotermales, los cuales podrían haber vivido hace 4280 millones de años, poco después de que se formaran los océanos hace 4410 millones de años, y no mucho después de la formación de la Tierra hace 4540 millones de años.
Los microorganismos (también llamados microbios) son seres vivos que sólo pueden visualizarse con un microscopio. Están dotados de individualidad (unicelulares) que presentan, a diferencia de las plantas y los animales superiores, una organización biológica elemental.
En 1953, Stanley Miller (1930-2007) y Harold Urey (1893-1981) probaron la hipótesis de Aleksandr Oparin (1894-1980), realizando un experimento que procuró simular las condiciones atmosféricas de la Tierra primitiva. Cuando examinaron la sustancia, encontraron una colección de aminoácidos, los componentes de la vida.
Críticas al experimento Miller-Urey:
el oxígeno estaba evidentemente presente en la Tierra primitiva, pero la presencia de oxígeno prohíbe el desarrollo de compuestos orgánicos;
si los gases que los científicos creen ahora que estuvieron presentes en la Tierra primitiva fueron utilizados en la proporción correcta, ninguno de estos aminoácidos sería producido;
suponiendo que se descubriera un caldo primigenio que poseyera una capacidad mística para formar proteínas: para formar una célula viva se requiere de cientos de proteínas especializadas que necesitan ser coordinadas de manera precisa;
también se necesitaría producir ADN y ARN, una membrana de célula y una cantidad de otros compuestos químicos, y colocarlos en sus lugares correctos para que realizaran sus respectivas funciones;
claramente, para conseguir una célula viva del experimento Miller-Urey, se requeriría que improbabilidades se amontonaran sobre improbabilidades;
¿cómo se podría juntar en un volumen diminuto y sub-microscópico del océano primitivo todos los cientos de diferentes componentes moleculares que se necesitarían para establecer un ciclo de auto-réplica?
(Dean H. Kenyon, profesor emérito de la Universidad Estatal de San Francisco)
Todos los organismos perpetúan sus caracteres hereditarios mediante el material genético, el cual está basado en el ácido nucléico ADN, que emplea un código genético universal.
Código genético: "conjunto de tripletes de bases del ADN que determinan el orden de los aminoácidos en las proteínas, en función del orden en que esos tripletes se hallan en el ADN y se transcriben al ARN mensajero; cada triplete de bases codifica un aminoácido (o bien el inicio de una secuencia)"
En relación a la hipótesis de la Abiogénesis, y de lo extremadamente complejo que parece ser la hipotética creación de una célula viva a partir de materia inerte, es decir, a partir de la no existencia de vida:
¿Cómo explicaría la Abiogénesis el origen de la vida partiendo de materia inerte?
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| Animación de una estructura de ADN de doble hélice |
