Los virus

El conocimiento de los virus se inicia en 1892 cuando Ivanovski botánico ruso estudio una enfermedad de la planta de tabaco conocida como mosaico del tabaco (nombre debido al aspecto que producía la enfermedad, en las hojas de dicha planta).

En esa época, ya se había iniciado la ciencia bac­teriológica y Chambarland, pocos años antes, había construido un filtro de porcelana que retiene a las bacterias, con el objeto de obtener agua pura por filtración. Ivanovski extrajo el jugo de hojas de tabaco enfermas, lo filtró en el filtro de Chamber­land y halló que el líquido filtrado, a pesar de no tener bacterias y ser completamente transparente, podía trasmitir la enfermedad a otras plantas de tabaco sanas, cuando era frotado sobre sus hojas. E1 agente causal (que Ivanovski no pudo ver y que no era una bacteria), fue denominado virus filtrable (virus significa veneno). Posteriormente se construyeron filtros de poros más pequeños, que pueden retener a los virus y por ello se abandonó el adjetivo filtrable.

Con la construcción de microscopios electrónicos (1934 en Alemania), pudo visualizarse a los virus o partículas virales y estudiarse su morfología y con los métodos bioquímicos modernos se analizó su estructura química.

Tamaño. Las partículas virales sólo pueden verse con el microscopio electrónico. Miden entre 10 y 300 nanómetros (antes lla­mados milimicras).

 En la figura  se compa­ran algunos virus con las bacterias. Los hay muy pequeños, del tamaño de un ribosoma; (el virus de 1a aftosa tiene sólo 10 nanóme­tros de diámetro). Otros, más grandes, miden 0.1 a 0.3 micrómetros.

 

Morfología. -  Hay viriones (o partículas virales) de forma esferoidal; otros con forma cilíndrica (virus del mosaico del tabaco, o VMT), otros en forma de raqueta (fagos).

 

Estructura química. - La estructura quí­mica de los virus consta de dos componentes principales y otros accesorios. Puede decirse que un virus consiste esencialmente en una masa de ácido nucleico (ADN o ARN, nunca los dos), envuelta por una cubierta proteica.

El ADN se encuentra en virus parásitos de animales: virus de la vacuna, del herpes, adenovirus y numerosos bacteriófagos.

El ARN se encuentra en virus parásitos de vegetales y en algunos parásitos de ani­males: VMT (del mosaico del tabaco)  de la gripe, de la poliomielitis y algunos bacteriófagos.

El ácido nucleico constituye una parte del virión que oscila entre 1 % (virus de la gri­pe) y un 50 % (bacteriófagos de la serie T).

Las proteínas contenidas en un mismo virus aparecen en número limitado. Están do­tadas de propiedades antigénicas, específicas de cada virus, lo cual permite reconocer al virus.

Algunos virus pueden tener componentes químicos adicionales: lípidos (que en algu­nos casos pueden representar el 59 % del virus) y polisacáridos.

 

Organización estructural. –

El adenovirus, por ejemplo, está constituido por un cápsido proteico, que se aparece en forma de icosaedro regular (poliedro de 20 caras, constituidas por triángulos equiláteros, de 750 A de diámetro (75 nanómetros). El cápsído; a su vez, está integrado por 252 capsómeros (vocablo que significa: partes del cápsido), dispuestos regularmente y a su vez, formados por sub-unidades, llamadas unidades estructurales.

La estructura cilíndrica, por otra parte, la encontrarnos en el VMT, con forma de bastón cilíndrico, de 3.000 A (300 nanómetros de longitud) y 170 A (17 nanómetros), de diámetro. Presenta, este virus, un nucleocápsido helicoidal. Las uni­dades estructurales están dispuestas en hé­lice.

El virus de la gripe, tiene estructura más compleja. Posee nucleocápsido con estructura parecida a la del VMT, pero este nucleocápsido está enrollado en el interior de una envoltura provista de espícu­las. Dicha envoltura posee proteínas estruc­turales (una de ellas corresponde a las espículas), pero además lípidos, mucopolisacáridos y varias enzimas.­

El bacteriófago T 2 con estructura en ra­queta  contiene ADN y proteínas. E1 cápsido corresponde a la zona llamada cabeza; pero también presenta una zona llamada cola. La cabeza tiene estructura comparable a la del cápsido del adenovirus, constituido por unidades formadas por una sola proteína. La cola, por su parte, po­see una vaina helicoidal, formada por 200 unidades proteicas idénticas, que recubren un eje tubular; y termina por una placa que contiene espinas y fibras caudales.

En resumen en la organización estructural de todos los virus, encontramos que cada virión presenta ADN o ARN, siempre en­vuelto el ácido nucleico por un cápsido pro­teico, que a veces se completa con otra en­voltura.

Los constituyentes del cápsido están pre­sentes bajo forma de sub-unidades, dispuestas regularmente y con número constante para cada virión.

 

Reproducción de los viriones. - Cuando un virión se aproxima a una célula viva, la cubierta proteica se desintegra y penetra sólo la fracción con ácido nucleico, que lleva la información genética. Toda la maquinaria metabólica de la célula inicia entonces la biosíntesis de las sustancias del virión bajo las instrucciones del  ácido nucleico. De esta manera se originan múltiples viriones, que finalmente abandonan la célula parasitada desintegrada y pa­san a invadir, penetrar, en otras células.

 

Por eso causan enfermedad, pues destruyen numerosas células de animales, vegetales o seres humanos. Existe una especificidad de acción de los virus. Algunos atacan a las neu­ronas motoras de la médula espinal, como el virus de la poliomielitis; otros las células he­páticas (hepatocitos), como los virus de la hepatitis; otros células epiteliales de la piel, como los virus de la viruela, varicela; otros las mucosas de las vías respiratorias, como los virus del resfrío y los de la gripe, etc.

 

Cultivo de virus. - Para multiplicarse los virus necesitan de una célula viva: son parásitos intracelulares obli­gados. Para cultivar virus, no se dispone de medios nutritivos de cultivo, como sucede con las bacte­rias.  Para ello se utilizan los cultivos en embrión de pollo  en desarrollo los cuales son inoculados mediante una jeringa. De esta manera se multiplican. También se pueden multiplicar  en un cultivo de tejidos.

Propiedades de los virus

Los virus tienen algunas características que los asemejan a la materia inerte. El VMT (virus del mosaico del tabaco) fue aislado diez veces consecutivas y al ino­cularlo, readquiría su capacidad infectiva.

Algo similar ocurre con muchos virus  que han sido aislados, cristalizados y estudiadas sus propiedades biológicas. No se conoce nin­gún ser vivo que pueda cristalizar y conser­var propiedades vitales.

Los virus no se nutren, no respiran, no metabolizan, pues no poseen la maquinaria metabólica y enzimática necesaria para cum­plir dichas funciones.

Están desprovistos de toda organización celular, característica de los seres vivos. Si se consideran seres o sistemas vivientes, constituirían una excepción a la teoría celu­lar. Si admitimos que una estructura viva es aquélla que metaboliza y se autoperpetúa, los virus no cumplen esas condiciones.

Los virus no se multiplican por sí mismos. Es la célula penetrada por el virus, que cam­bia la dirección de sus rutas metabólicas y produce el ADN o el ARN del virus, y las proteínas víricas.

Tienen un solo ácido nucleico: o el ADN o el ARN.  Las células de los seres vivos, aun las células procariotas como las bacterias  poseen los dos ácidos nucleicos.

Pero, sin embargo, los virus presentan ca­racterísticas que no tiene la materia inerte: Poseen información hereditaria, que se comporta como toda información genética de cualquier ser vivo, almacenada en moléculas de ácidos nucleicos.

Poseen especialización de acción. pues distinguen entre distintos tipos celulares que parasitan.

Tie­nen material genético y presentan mutaciones en un orden de frecuencia similar a la de los genes. Y participan en procesos de recombinación genética (se pueden obtener virus híbridos).

Por todo lo expuesto se cree que las par­tículas virales son sistemas moleculares en transición entre los organismos vivos y la sus­tancia inerte. Para algunos son genes desnu­dos, pues tienen la misma estructura (nu­cleoproteínas) y el mismo comportamiento que los genes. Hasta se ha planteado la su­posición de que serían sustancias químicas dotadas de vida.

La discusión adquiere nueva trascenden­cia, si se piensa que, desde 1967, Kornberg y colaboradores crearon la síntesis de Phi x 174, tomando como modelo este virus que parásita al colibacilo. Si admitimos que los virus son seres vivos, se habría creado vida en un tubo de ensayo.

Importancia de los virus.

1) Acción patógena: Todos 1os virus co­nocidos, son productoras  de enfermedades llamadas virosis que afectan a los animales, vegetales, or­ganismos humanos, bacterias, etc.

Los virus que atacan animales y al hombre, pue­den hacerlo sobre distintos sectores. Algunos virus atacan a la piel (se habla de virus dermatropos) y los recubrimientos internos de órganos huecos  (boca. faringe, etc.) como los virus de la vi­ruela, varicela, sarampión, rubéola.

Otros virus atacan al sistema nervioso (se habla de virus neurotropos). Los que producen la poliomie­litis humana, la encefalitis de la especie humana; la rabia de animales.

Otros virus atacan el aparato respiratorio; virus del resfrío (fosas nasales faringe), virus de la gripe (afecta faringe, traquea y bronquios); otros invaden el pulmón y ocasionan neumonías; otra producen infecciones intestinales, etc., Ya ci­tamos el virus de 1a hepatitis, que afecta las célu­las hepáticas.

 

Virus patógenos para el hombre

 

Los virus causan muchas enfermedades humanas comunes, como resfriados, gripes, diarreas, varicela, sarampión y paperas. Algunas enfermedades víricas, como la rabia, la fiebre hemorrágica, la encefalitis, la poliomielitis, la fiebre amarilla o el síndrome de inmunodeficiencia adquirida, son mortales. La rubéola y el citomegalovirus pueden provocar anomalías graves o la muerte en el feto. Se estima que hay entre 1.000 y 1.500 tipos de virus, de los que aproximadamente 250 son patógenos para el hombre.

 

 

TIPO

VIRUS

ENFERMEDAD

 

Adenovirus		Resfriado común
Bunyavirus	Hantaan La Crosse Sin Nombre	Insuficiencia renal Encefalitis (infección cerebral) Síndrome pulmonar
Calicivirus	Norwalk	Gastroenteritis (diarrea, vómitos)
Coronavirus	Corona	Resfriado común
Filovirus	Ébola Marburg	Fiebre hemorrágica Fiebre hemorrágica
Flavivirus	Hepatitis C (no A, no B) Fiebre amarilla	Hepatitis Hepatitis, hemorragia
Hepadnavirus	Hepatitis B (VHB)	Hepatitis, cáncer de hígado
Herpesvirus	Citomegalovirus Virus Epstein-Barr (VEB) Herpes simple tipo 1 Herpes simple tipo 2 Virus herpes humano 8 (VHH8) Varicela-zóster	Defectos de nacimiento Mononucleosis, cáncer nasofaríngeo Herpes labial Lesiones genitales Sarcoma de Kaposi Varicela, herpes zóster
Ortomixovirus	Influenza tipos A y B	Gripe
Papovavirus	Virus del papiloma humano (VPH)	Verrugas, cáncer de cuello del útero
Picornavirus	Coxsackievirus Echovirus Hepatitis A Poliovirus Rinovirus	Miocarditis (infección del músculo cardiaco) Meningitis Hepatitis infecciosa Poliomielitis Resfriado común
Paramixovirus	Sarampión Paperas Parainfluenza	Sarampión Paperas Resfriado común, infecciones del oído
Parvovirus	B19	Eritema infeccioso, anemia crónica
Poxvirus	Ortopoxvirus	Viruela (erradicada)
Reovirus	Rotavirus	Diarrea
Retrovirus	Virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) Virus de la leucemia humana de las células T (VLHT-1)	Síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) Leucemia de células T del adulto, linfoma, enfermedades neurológicas
Rhabdovirus	Rabia	Rabia
Togavirus	Encefalomielitis equina del este Rubéola	Encefalitis Rubéola, defectos de nacimiento

 

 

2) Virus y el cáncer. Desde 1911 se sabe que existen virus que provocan cáncer en animales: pollos, ratas  ratones, ranas, venados conejos, mo­nos, gatos, perros, caballo, vacas. Hasta hoy, sin embargo, no se ha podido demostrar que cánceres humanos sean producidos por virus, si bien algunos científicos creen que algunas formas de leucemias son provocadas por virus.

3) Los virus y la inmunidad. Algunas virosis especialmente afectan el sistema inmunitario. Por ejemplo el virus del sarampión produce una dis­minución marcada de las defensas ante infecciones y por ello la persona convaleciente de sarampión adquiere otras infecciones que pueden tener una evolución breve.

Desde 1985 se está extendiendo por el mundo une virosis producida por un virus que se identifica como el VIH que determina atacando los linfocitos T 4 importantes  un síndrome de deficiencia inmunita­ria, llamada SIDA

Personas que sufren esta virosis, llegan al síndrome de insu­ficiencia inmunitaria.

La OMS reconoce tres formas de adquirir esta virosis y como consecuencia de ella el SIDA:

Por contacto sexual con una persona infec­tada.

Por contacto directo (por inoculación) con sangre o productos derivados de la sanare infectados.

Una madre infectada puede contagiar al hijo durante la vida intrauterina, en el momento del parto o posteriormente durante la lactancia.

4) Virus en las investigaciones biológicas.  He­mos comentado que 1os virus constituyen un instru­mento para estudiar problemas biológicos impor­tantes: estructura y propiedades de los ácidos nu­cleicos, mecanismos de transmisión hereditaria, ori­gen de la vida etc. Desde 1987 se pueden sinteti­zar construir virus simples, tomando como modelo algunos de los que existen en la naturaleza: tal es el caso de1 Phi X 174. ¿Se habrá creado una forma elemental de vida? ¿Será posible a través de los virus  preparar vacunas contra cánceres?

5) Virus útiles.  Los virus que determinan el jaspeado o veteado de algunas flores (por ejemplo tulipanes), las hacen más cotizadas Los que deter­minan cambios en hábitos alimenticios en los insectos hacen, que éstos, una vez infectados, se alimenten de una variedad de hojas mucho mayor  que antes de infectarse.

En la tipificación de estafilococos (bacterias) patógenos, se han utilizado bacteriófa­gos. Utilizando bacteriófagos se han podido determinar el origen de infecciones hospitalarias,  provocadas por estafilo­cocos y señalar en determinados portadores sanos, el origen de la infección.

La linotipia se basa en la propiedad lisogénica de cepas de algunas bacterias es decir algunos fagos cuyo ADN se incorpora al cromosoma bacteriano y se duplica como parte de este cromosoma, en generaciones sucesivas.-

Teoría celular

La palabra “celda” fue utilizada por primera vez por el botánico inglés Robert Hooke para designar las primeras cámaras o alvéolos  que había observado al seccionar una fina lámina de corcho (corteza o cubierta exterior de cualquier planta leñosa). En su libro “Micrografía” (publicada en 1665)  se aprecian algunos de los primeros dibujos nítidos de células vegetales. Sin embargo lo que Hooke vio eran las  paredes de las células muertas. Solo dos siglos más tarde se comprobó que la parte importante era su contenido y no sus paredes.

Fue por deformación de la palabra “celda” que hoy utilizamos “célula” para considerar a la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera independiente cumpliendo con las llamadas funciones vitales.

Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Aquellos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos (algunos hongos), son células únicas es decir organismos unicelulares, mientras que los animales plantas y algunos hongos son organismos pluricelulares formados por muchos millones de células organizadas en tejidos órganos aparatos y sistemas. Aunque los virus realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos.

Desde aquellos días en que observaba por primera vez las células hasta hoy se ha avanzado mucho permitiendo el desarrollo de una ciencia biológica llamada citología.

La citología es una rama de la biología que estudia la estructura y función de las células como unidades individuales, complementando así a la histología (que estudia a las células como componente de los tejidos). La citología abarca el estudio de la estructura y actividad de las diferentes partes de la célula y membrana celular, el mecanismo de división celular, el desarrollo de las células sexuales, la fecundación y la formación del embrión, las alteraciones de las células, como las que ocurren en el cáncer, la inmunidad celular y los problemas relacionados con la herencia. Hasta hace poco tiempo, la citología se limitaba a la observación microscópica de células muertas teñidas, intentando correlacionar dichas observaciones con los fenómenos fisiológicos ya conocidos. Las técnicas más recientes permiten hoy el estudio y observación de las células vivas. Con el microscopio de contraste de fase se pueden observar las células vivas en funcionamiento gracias al uso de contrastes. Las técnicas de micro disección, microinyección y microquímica, permiten obtener material del interior de las células (protoplasma) para su estudio y análisis, utilizando tubos de media micra de diámetro (una micra corresponde a la milésima parte del milímetro).  La citología tiene gran valor en la medicina actual, ya que ayuda a diagnosticar enfermedades mediante el análisis de las células extraídas de diversos fluidos corporales. 

Todos esos avances han permitido desarrollar posturas definidas sobre el rol de la célula en relación a los seres vivos constituyendo lo que hoy denominados teoría celular.

La teoría celular es una parte fundamental de la Biología que explica la constitución de la materia viva a base de células y el papel que éstas tienen en la constitución de la vida.

No es obra de un solo científico ni fue creada a partir de una sola investigación. En base a los conocimientos que se han adquirido luego de tres siglos de avances en la citología y en la que han participado científicos tales como Robert Hooke,  Theodor Schwann,  Rudolf Virchow,  August Weismann,  Louis Pasteur y otros se puede establecer los siguientes postulados:

 

 

1. La célula es la unidad anatómica de los seres vivos. Es decir que todo ser vivo está formado por células ya sea por una sola  (unicelular)  o  por muchas (pluricelular).
2. La célula es la unidad fisiológica, funcional. Significa que los procesos vitales en última instancia se cumplen en las células.
3. Toda célula se origina de otra previamente existente.
4. Todas las células presentan una unidad de plan es decir se asemejan estructuralmente.
5. Todas las células presentan una unidad de composición química formadas por un limitado número de elementos químicos.
6. Todas las células se encuentran gobernadas a través de la información genética codificada dentro de la molécula de ADN.
7. Todas las células presentan en su interior un conjunto de reacciones metabólicas que le permiten cumplir con sus funciones vitales.
8. Las funciones vitales de los organismos multicelulares están gobernadas por las acciones e interacciones de sus componentes celulares.

Defeniciones sobre la vida

¿Qué es la vida?

Su respuesta parece fácil, pero como se verá a poco que se comienza a profundizar en el tema parece que pocas son las palabras para describir este capricho de la naturaleza.

En primer lugar distinguir un ser vivo parece algo muy sencillo si nos fijamos en seres pluricelulares del reino vegetal o animal. Pero la biología tiene que dar respuestas en todos los casos algunos de los cuales se encuentran en situaciones límites entre lo vivo y no vivo como los virus, dado que estos no cumplen con la totalidad de las características intrínsecas de los seres vivos.

Desde la más remota antigüedad, el hombre se ha preguntado que es lo que llamamos vida. Sin embargo las respuestas a esta pregunta han ido variando a lo largo de los tiempos. Respuestas como que la vida es un don sobrenatural u otras tan escuetas como la vida es un producto al azar o tan científicamente rigurosa desde un punto de vista físico como la vida es una característica que aparece sólo en sistemas físico químicos termodinámicamente abiertos y en desequilibrio, es decir sistemas en los que se producen continuamente un intercambio de materia y energía con el medio externo, son algunas de las respuestas que el hombre ha dado a esta interrogante.

Si bien las dos últimas son ciertas, también son incompletas. Otras definiciones posibles e incompletas son las siguientes:

Filosófica:

La vida es una actividad natural  autoperfectiva

Fisiológica:

Es la capacidad que tiene un sistema compuesto por materia orgánica (C,H,O,N,S,P), capaz de llevar a cabo funciones tales como comer, metabolizar, excretar, respirar, moverse, crecer, reproducirse y responder a estímulos externos.

Metabólica:

Un sistema vivo es un objeto con una frontera definida que continuamente intercambia sustancias con el medio circundante sin alterarse.

Bioquímica:

Es la capacidad que tiene un sistema de contener  información hereditaria reproducible codificada en los ácidos nucleicos los cuales controlan el metabolismo celular a través de unas moléculas (proteínas) llamadas enzimas que catalizan o inhiben las diferentes reacciones biológicas.

Genética:

La vida es todo sistema capaz de evolucionar por selección natural.

Termodinámica:

Los sistemas vivos son regiones localizadas donde se produce un continuo incremento de orden sin intervención externa.

Con tantas definiciones indefinidas se hace necesario pues desarrollar instrumentos y técnicas adecuadas para definir con cierta precisión lo vivo.

Características principales de los seres vivos

Para identificar fácilmente a un ser vivo, se han creado ciertas características que deben de cumplir. Si no cumplen con estas características, no es posible definir al sujeto como un ser vivo.

Organización

Un ser vivo es resultado de una organización muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas éstas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organización específica y compleja a la vez.

Como grado más sencillo de organización en un organismo esta la célula. Los procesos que se efectúan en todo el organismo son el resultado de las funciones coordinadas de todas las células que lo constituyen. En vegetales y animales superiores se observan grados de organización más compleja, como los tejidos-órganos y el más avanzado, sistemas.

Homeostasis

Debido a la tendencia natural de la perdida del orden, denominada entropía, los organismos están obligados a mantener un control sobre sus cuerpos, al que se denomina homeostasis, y de esta forma mantenerse sanos. Para lograr este cometido se utiliza mucha cantidad de energía. Algunos de los factores regulados son:

• Termorregulación: Es la regulación del calor y el frío.
• Osmorregulación: Regulación del agua e iones, en la que participa el Sistema Excretor principalmente, ayudado por el Nervioso y el Respiratorio.
• Regulación de los Gases respiratorios.

Irritabilidad

La reacción a ciertos estímulos (sonidos, olores, etc) del medio ambiente constituye la función de la irritabilidad. Por lo general los seres vivos no son estáticos, son irritables, responden a cambios físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno.

Los estímulos que pueden causar una respuesta en plantas y animales son: cambios en la intensidad de luz, ruidos, sonidos, aromas, cambios de temperatura, variación en la presión, etc.

Movimiento

El movimiento es el desplazamiento de un organismo o parte de él, con respecto a un punto de referencia. Los seres vivos se mueven, esto es fácilmente observable en algunos casos: nadan, se arrastran, vuelan, ondulan, caminan, corren, se deslizan, etc. El movimiento de las plantas es menos fácil de observar: en el caso del girasol, su flor sigue la posición del sol.

Metabolismo

El fenómeno del metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para obtener nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se efectúan dos procesos fundamentales:

• Anabolismo: Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas.
• Catabolismo: Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda de enzimas en materiales simples liberando energía.

Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas y energéticas. Así como el crecimiento, la auto reparación y la liberación de energía dentro del cuerpo de un organismo. A estas reacciones las denominamos procesos metabólicos:

• El ciclo material, es decir, los cambios químicos de sustancia en los distintos períodos del ciclo vital, crecimiento, equilibrio e involución;
• El ciclo energético, o sea, la transformación de la energía química de los alimentos en calor cuando el animal está en reposo, o bien en calor y trabajo mecánico cuando realiza actividad muscular, así como la transformación de la energía luminosa en energía química en las plantas. En los organismos heterótrofos, la sustancia y la energía se obtienen de los alimentos. Éstos actúan formando la sustancia propia para crecer, mantenerse y reparar el desgaste, suministran energía y proporcionan las sustancias reguladoras del metabolismo.

Desarrollo o crecimiento

Una característica principal de los seres vivos es que éstos crecen. Los seres vivos (organismos) requieren de nutrientes (alimentos) para poder realizar sus procesos metabólicos que los mantienen vivos, al aumentar el volumen de materia viva, el organismo, logra su crecimiento.

Reproducción

Los seres vivos son capaces de multiplicarse (reproducirse). Mediante la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y se perpetúa la especie.

En los seres vivos se observan dos tipos de reproducción:

• Asexual (sin sexo): En este tipo de reproducción un solo individuo se divide o se fragmenta en dos células iguales que poseen características hereditarias similares a la de su progenitor y recibe el nombre de célula hija.
• Sexual (con sexo): En esta forma de reproducción se necesita la participación de 2 progenitores; cada uno aporta una célula especializada llamada gameto (óvulo o espermatozoide), que se fusionan para formar un huevo o cigoto. Esta forma de reproducción permite la combinación de diversas características hereditarias.

Adaptación

Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian ya sea lenta o rápidamente, estos cambios pueden ser ocasionados por un incendio, una tormenta, que baje o suba la temperatura o una sequía. Los seres vivos deben adaptarse a estos cambios que ocurren en el medio que los rodea para poder sobrevivir.

El proceso por el que una especie se condiciona lenta o rápidamente para lograr sobrevivir ante los cambios ocurridos en su medio, se llama adaptación biológica.

Origen de la vida y eras geológicas.

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA TIERRA.   

La formación de la Tierra y el resto del sistema solar está vinculada con la formación del universo. Hay datos que sugieren que el Universo no siempre estuvo disperso como lo esta ahora. Parece ser que hace 10 000 a 20 000 millones de años, el Universo era un cuerpo infinitamente compacto que estalló (el Gran Estallido o Big Bang), dispersando su materia en el espacio. Esta  materia se ha estado desplazan­do desde entonces, por lo cual el Universo esta en continua expansión. Cuando la materia se enfrió se formaron los átomos de diferentes elementos, en particular hidrógeno y helio.Nuestro sol es una estrella que se formo hace 5 000 a 10 000 millones de años. Cuando la materia solar fue comprimida por fuerzas gravitacionales entró en ignición, produciendo una enorme cantidad de calor. Este calor desencadeno la formación de otros elementos a partir de hidrógeno y helio. Parte de esta materia fue expulsada del sol y se unió con detritos, polvo y gases alrededor del sol para formar los planetas.La Tierra tiene unos 4 600 millones de años. La materia que la constituía originalmente se compactó como resulta­do de fuerzas gravitacionales; los elementos mas pesados -níquel y hierro- formaron el núcleo central, los elemen­tos de peso intermedio dieron origen al manto, y los ligeros permanecieron en la superficie. La primera atmósfera, formada en gran medida por los elementos mas ligeros; a saber: hidrogeno y helio, se perdió del planeta debido a que las débiles fuerzas gravitacionales terrestres no pudie­ron retener dichos elementos.Se cree que al principio la Tierra era fría. Conforme continuaba  la compactación gravitacional se acumuló calor, al que contribuyó la energía de la desintegración radiactiva de algunos elementos. Este calor escapaba en ocasiones a través de fuentes termales y volcanes, que también produ­jeron gases. Estos gases constituyeron la segunda atmósfe­ra de la Tierra primitiva. Era una atmósfera reductora, con poco o nada de oxigeno libre. Entre esos gases se incluían dióxido de carbono (CO2), vapor de agua (H20), monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2). Tam­bién es posible que la atmósfera primitiva contuviera algo de amoniaco (NH3), sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4). A medida que la Tierra se enfriaba con lentitud, se condensaba vapor de agua hasta que comenzaron a caer lluvias torrenciales, que formaron los océanos. La precipi­tación pluvial erosiono la superficie terrestre, aportando minerales a los océanos y haciéndolos salados.    

ORIGEN  DE LA VIDA. 

Se cumplieron cuatro requerimientos para la evolu­ción química de la vida: 1 - ausencia de oxigeno libre, 2 - energía, 3 - "bloques de construcción" químicos, y 4 - tiempo.  1 - Primero, la vida sólo pudo haber comenzado en ausencia de oxigeno libre. El oxigeno es muy reactivo y habría degradado las moléculas orgánicas que son un paso necesario para el origen de la vida. Sin embargo, debido a que la atmósfera terrestre era fuertemente reductora, cualquier oxigeno li­bre habría formado óxidos con otros elementos. 2 -Un segun­do requerimiento era un lugar de alta energía, con violentas tormentas eléctricas, vulcanismo generalizado, bombardeo de meteoritos e intensa radiaci6n, incluyendo radiación ultravioleta del sol. Tal vez el sol "joven" producía mas radiación ultravioleta que el actual, además de que la Tierra carecía de una capa de ozono protectora que bloqueara gran parte de esa radiación. 3 -En tercer lugar, deben haber estado presentes las sustancias químicas necesarias como constituyentes para la evolución química. Entre ellas se incluían agua, minerales inorgáni­cos disueltos  y los gases de la atmósfera primitiva.  4 - Un último requerimiento fue tiempo suficiente para que las moléculas se acumularan y reaccionaran. La edad de la Tierra, de unos 4 600 millones de años, es un tiempo adecuado para la evolución química. Dado que las moléculas orgánicas son los componentes esenciales para los organismos vivos, consideremos la for­ma en que pudieron haberse originado. El concepto de que moléculas orgánicas sencillas como azúcares, nucleótidos y aminoácidos pudieron formarse de manera espontánea a partir de materia prima no viva fue propuesto por vez primera en el decenio de 1920 por  Oparin, bioquímico ruso.Su hipótesis fue sometida a prueba en el año de 1953 por Miller y Urey, quienes diseñaron un aparato que simulaba las condiciones que se pensaba prevalecieron en la Tierra primitiva. La atmósfera con que partie­ron era rica en hidrógeno metano agua y amoníaco. Sometieron esta atmósfera a una des­carga eléctrica, que simulaba relámpagos. El análisis de las sustancias producidas en una semana reveló que se habían sintetizado aminoácidos y otras moléculas orgánicas.     Oparin concibió que durante largos periodos las mo­léculas orgánicas pudieron acumularse en los mares some­ros, como un "mar de sopa orgánica". Considero que en tales condiciones las moléculas orgánicas más pequeñas (monómeros) se habrían unido para formar moléculas grandes (polímeros). Con base en datos acumulados desde la época de Oparin, la mayoría de los científicos piensan que la polimerización que habría formado proteínas, áci­dos nucleicos y otras grandes moléculas orgánicas no pudo ocurrir en mares someros sino que es posible que haya  ocurrido en  la superficie de las rocas o arcilla en cuyo caso la polimerización es mas probable y puede demostrarse experimentalmente. Los polímeros formados (es decir las grandes moléculas) se ensamblaron entre si constituyendo los llamados protobiontes estructuras parecidas en varios sentidos a formas de vida sencilla pero que no pueden ser considerados células vivas. Estos protobiontes a menudo “crecían” y se dividían. Su ambiente interno era químicamente distinto al ambiente externo, y en algunos casos podían ocurrir en su interior reacciones químicas es decir presentaban cierto metabolismo. Los científicos han logrado obtener varios tipos de protobiontes: microsfera, liposomas, coacervado. Oparin formo coacervados a partir de mezclas relativamente complejas durante sus experimentos, pero no puede considerarse células vivas sino “precélulas”.    

EVOLUCIÓN CELULAR   

Es incuestionable qué las primeras células en surgir fueron procarióticas. En rocas de Australia y Sudáfrica se han obtenido fósiles microscópicos de células procarióti­cas con 3100 a 3 400 millones de años de antigüedad. Algunas de las primeras células pueden haber sido heterótrofas es decir que obtenían del medio las moléculas orgánicas que requerían. Estos organismos primitivos tal vez consumían muchos tipos de moléculas que se habrían formado espontáneamente a lo largo de millones de años. Obtenían la energía necesaria para la vida fermentando estos compuestos orgánicos que abundaban a su alrededor. La fermentación es un proceso anaerobio es decir que ocurre en ausencia de oxígeno. Por lo que los primeros seres vivos eran organismos unicelulares, heterótros y anaeróbicos. Antes de que se agotara la existencia de moléculas orgánicas generadas espontáneamente, podrían haber ocurrido mutaciones que dieron origen a organismos con una clara ventaja evolutiva, obtener la energía a partir de la luz solar mediante el proceso de la fotosíntesis. Surgieron así los seres autotróficos fotosintéticos. Los primeros autótrofos fotosintéticos en romper moléculas de agua a fin de obtener hidrógeno fueron las cianobacterias. EI agua es muy abundante en la tierra, y la ventaja selectiva de romper estas moléculas permitió a las cianobacterias prosperar. En el proceso de rotura se libe­raba oxigeno (O2). A1 inicio, el oxigeno liberado por la fotosíntesis oxidó minerales del océano v la corteza terres­tre. Con el tiempo se libero mas oxigeno del que podía ser absorbido por estos sumideros (grandes depósitos), y di­cho gas comenzó a acumularse en los océanos y la atmós­fera.Las Cianobacterias  aparecie­ran hace unos 3 100 a 3 400 millones de años. Las rocas de ese tiempo contienen restos de clorofila.  Hace unos 2 000 millones de años, las cianobac­terias habían producido oxigeno suficiente para que la atmósfera comenzara a cambiar de manera significativa.A1 aumentar el contenido de oxigeno de la atmósfera, surgieron organismos aerobios que podían utilizarlo durante la respiración aeróbica.EI incremento del oxigeno atmosférico tuvo un profundo efecto en la Tierra y en la vida. Primero, el oxigeno de la atmósfera superior reaccionó  para formar ozono, 03. EI ozono protege a la Tierra al reflejar gran parte de la radiación ultravioleta proveniente del sol e impedir que llegue a la superficie terrestre. Permitió a los organismos vivir más cerca de la superficie en los ambientes acuáticos e incluso en tierra. Debido a que la energía de la radiación ultravioleta había sido necesaria para la formación espon­tánea de moléculas orgánicas, la síntesis de estas disminu­yó. Muchos de los seres anaeróbicos fueron afectados por el oxígeno y desaparecieron como especie.    

APARICIÓN DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS (TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA)  

Es lógico considerar que los ancestros de los organismos modernos eran muy sencillos. Entre los organismos mo­dernos, las formas mas simples de vida celular son los procariotes. Recuerda que estas células carecen de envoltura nuclear así como de otros organelos membranosos, como mitocon­drias, retículo endoplásmico· cloroplastos y complejo de Golgi     Los eucariotes (células con núcleo verdadero) aparecieron en el registro paleontológi­co hace 1500 a  1700 millones de años. La teoría endosimbiótica, sugiere que las mitocondrias, los cloroplastos y quizás incluso los centríolos y los flagelos pueden haberse originado a partir de relaciones simbióti­cas entre dos organismos procarióticos. De este modo, los cloroplastos se consideran antiguas bacterias fotosintéticas (pero por lo general no cianobacterias), y las mitocondrias, antiguas bacterias aerobias. Estos endosimbiontes fueron “ingeridos” originalmente por la célula huésped pero no digeridos. Sobrevivieron y se reprodujeron junto con la célula huésped, de modo que las generaciones sucesivas de esta también contenían endo­simbiontes. Los dos organismos desarrollaron una rela­ción mutualista, y con el tiempo el endosimbionte perdió la capacidad de vivir fuera de su huésped.Esta teoría estipula que cada uno de estos socios apor­tó a la relación algo de lo que el otro carecía. Por ejemplo, las mitocondrias dieron la capacidad de realizar la respi­ración aerobia, de la que carecía la célula huésped original; los cloroplastos dieron la capacidad de realizar la fotosíntesis.  La célula huésped propor­cionó un hábitat seguro y materias primas o nutrimentos.La principal prueba en favor de la teoría endosimbió­tica es que mitocondrias y cloroplastos tienen su propio ADN  (en un cromosoma circular, de manera muy parecida a como ocurre en los procariotes) y sus propios ribosomas (parecidos a los ribosomas procarióticos más que a los eucarióticos). Además, es posible matarlos con un antibiótico que afecte a bacterias pero no a células eucarióticas. Mitocondrias y cloroplastos están protegidos por una doble membrana. Se cree que la membrana externa se desarrolló por la invaginación de la membrana plasmática de la célula huésped, y que la interna se formó a partir de la membrana plasmática del endosimbionte.Sin embargo esta teoría no explica como el material genético en el núcleo llegó a rodearse de una membrana nuclear. 

ERAS GEOLÓGICAS Y BIODIVERSIDAD  

Los sedimentos de la corteza terrestre consisten en cinco estratos de roca principales, cada uno subdividido en es­tratos menores, colocados los más recientes sobre los más antiguos. Estas capas de roca se formaron por la acumula­ción de fango y arena en los lechos de océanos, mares y lagos. Cada uno contiene algunos fósiles característicos que ayudan a identificar depósitos que se formaron más o menos al mismo tiempo en diferentes partes del mundo. El tiempo geológico  se ha dividido en eras, subdividida   en períodos, a su vez compuestos por épocas. Entre las principales eras hubo perturbaciones geológicas generalizadas (que ayudan a diferenciar dichas eras), las cuales elevaron o hundieron amplias regiones de la superficie terrestre y formaron o eliminaron mares inte­riores someros. Estas perturbaciones influyeron en la evolución de los  organismos marinos y terrestres.Nosotros solamente estudiaremos las características principales de las distintas eras geológicas relacionadas con la evolución de la vida.   

De acuerdo con el esquema, consideremos que los acontecimientos que tuvieron lugar en la tierra durante 3500 millones de años lo pudiéramos resumir en solo doce horas. Es decir que el origen de la vida habría ocurrido a la hora cero. Podemos ver que la era precámbrica o arqueozoica duró aproximadamente unas seis horas. En esa enormidad de tiempo de dos mil millones de años solo existieron organismos unicelulares y la evolución fue un proceso muy lento. Desde las seis horas hasta las diez, los organismos se multiplicaron y diversificaron. Aparecieron los primeros seres pluricelulares no solo en los océanos sino también en las riveras. A ese período de tiempo se le llamó era proterozoica. De las diez a las once; la era paleozoica se caracterizó por la abundancia de peces y los primeros seres vivos exclusivamente terrestres. De las once a las doce menos cuarto fue el tiempo del predominio de los saurios durante la era mesozoica. En ese reloj de doce horas el hombre (Homo sapiens) habría surgido diez segundos antes de completarse las doce durante el período cuaternario de la era cenozoica.

Hay pruebas que la  vida surgió en la llamada era precámbrica  hace unos  3 500 millones de años, la cual comenzó conjuntamente con la formación de la corteza terrestre, cuando ya existían rocas y montañas; y habían comenzado los procesos de erosión  y  sedimenta­ción.Se  caracterizó por actividad volcánica generalizada y gigan­tescos levantamientos que dieron origen a montañas. EI calor, la presión y los movimientos geológicos destruyeron la mayor parte de los fósiles. Sin embargo se han recuperado fósiles de lo que parecen ser cianobacterias en varias formaciones de esta era.La segunda era o era proterozoica, comenzó hace unos 1 500 millones de años y se supone que duro casi 1 000 millones de años. Se caracterizó por la acumulación de grandes cantidades de sedimento. Los fósiles hallados en rocas de la era proterozoica  presentan ejem­plos irrefutables de algunos grupos importantes de bacte­rias, hongos, protistas (incluyendo algas multicelulares) y animales.La tercer era o paleozoica comenzó hace unos 570 millones de años. Los depósitos más ricos en fósiles datan de comienzos de esta era donde es posible observar una gran explosión de vida. En los mares abundaban todo tipo de criatura nadadora, caminadoras y excavadoras. Hubo formas parecidas a los arácnidos, algunos de cuyos descendientes como la cacerola de mar existen en la actualidad. El lecho marino estaba cubierto de esponjas corales caracoles y otros animales excepto por los animales cordados es decir el filum animal que incluye a los vertebrados. Durante el principio de esta era surgieron animales que pudieron adaptarse a la vida terrestre, sin embargo la vida en los mares llego a ser tan rica en cuanto a cantidad y variabilidad de especies que puede decirse que fue la “edad de los peces”.  De los finales de esta era es posible encontrar fósiles de tiburones, incluso un grupo de peces particular de aleta lobulada algunos de los cuales se considera ancestros de los vertebrados terrestres. En l939 en la costa de Madagascar se capturó un ejemplar de pez con aleta lobulada llamada Celacanto el cual se consideraba hasta ese momento extinto. La cuarta era corresponde a la mesozoica que comenzó hace unos 248 millones de años. Se divide en tres períodos llamados triásicos, jurásico (el más conocido) y cretácico. La característica sobresaliente de esta era es el origen, diferenciación y extinción de una gran variedad de reptiles, por lo que  se la conoce como edad de los reptiles. Desde el punto de vista botánico  fue dominada por las gimnospermas hasta la mitad del período cretácico, cuando fueron sustituidas por las planta con flores o angiospermas. Los representantes más conocidos de esta era son los dinosaurios pero existen en la actualidad representantes sobrevivientes de aquellos tiempos que han sufrido pocos cambios como lo son los cocodrilos y las tortugas.Con igual justicia, la era cenozoica (quinta y última era)  podría llamarse "edad de los mamíferos", "edad de las aves", "edad de los insec­tos o "edad de las plantas con flores". Se caracteriza por la aparición de todas estas formas en gran variedad y número de especies. La era cenozoica se extiende desde hace 65 millones de años hasta el presente y se subdivide en dos períodos, el período terciario con 63 millones de años de duración  y  el período cuaternario, que abarca los últimos dos millones de años. Es durante el período cuaternario de la era cenozoica que se produce la evolución del hombre.-

Programa oficial - 3ero EMT administración

UNIDAD I

Teorías acerca del origen de la tierra y la vida. Diferentes respuestas a través de la historia de la humanidadLa química prebiótica. Moléculas precursoras de vida. Las moléculas se organizan. Microesferas o coacervados.

Membranas. Significación biológica de la membrana. Características de lo vivo. Reproducción y autorregulación. Primeras formas de vida: evolución celular. La multicelularidad, el inicio de la diferenciación y la biodiversidad. Aproximación a su origen evolutivo. 

     UNIDAD II

Dónde se encuentra y cómo está organizado el material hereditario. Carioplasma.Cromosomas. Cariotipos. Cariogramas. Bases de la diploidía y haploidía. El lenguaje molecular de la vida: Los ácidos nucleicos. Los genes. Codificación de la información. El flujo de la información. Secuencias que sí codifican proteínas y que no codifican en el genoma. Bases de la variabilidad genética: reproducción sexual, mutaciones. Concepto de especie y población.  

    UNIDAD III

Estudios relacionados a la transmisión de las características hereditarias:

Jardineros, agricultores, granjeros, y finalmente la experimentación sistematizada: Mendel y sus principios Transmisión independiente. Dominancia incompleta. Cromosoma gene: trabajos de Morgan con Drosophila melanogaster. Autosomas y heterocromosomas.

Los genes en las poblaciones. Equilibrio de las frecuencias génicas en las poblaciones ideales. Factores que modifican las frecuencias poblacionales: mutación, selección natural, migraciones.Organismos idénticos: clonación natural y artificial. Perspectiva evolutiva.   

    UNIDAD IV

Estudio de la genética del siglo XXI

Proyecto HUGO. ADN recombinante: enzimas que cortan, enzimas que pegan. La transferencia de genes de una especie viva a otra. Vectores, plásmidos. Microorganismos, plantas y animales transgénicos. Biotecnologías: alimentos, fitofármacos, antibióticos.