Origen de la fotosíntesis en el dominio eucariota

En esta noticia, se  habla del avance en la investigación del ''¿Por qué, las células eucariotas empezaron a realizar la fotosíntesis ? ''. Pues esta investigación ha sido llevada a cabo por científicos de la Universidad de Rutgers ( EEUU), mediante el análisis en la Cyanophora Paradoxa, un tipo de alga unicelular que aún mantiene rasgos primitivos similares a las plantas de hace millones de años. Tras la investigación durante meses en la Cyanophora Paradoxa, se sacaron conclusiones muy relevantes y que supondrían la solución a un enigma que tanto ha circulado por nuestras mentes. Y la solución es que un protista unicelular capturó en su interior una cianobacteria  capaz de llevar a cabo procesos químicos de transformación de elementos. Esta incubación del protista dió lugar al plástido, que es el actualmente comportamiento llevado a cabo por las células para realizar la fotosíntesis y a partir de luz del Sol, nutrientes y dióxido de carbono, es capaz de producir oxigeno al exterior.
Por lo tanto, gracias a la investigación que se está llevando a cabo en todos los puntos de nuestro planeta, cada día se resuelven la multitud de enigmas que rodean por nuestras cabezas y somos capaces de entender el '' ¿Por qué? '' de muchos acontecimientos que se llevan a cabo en los seres vivos y que son vitales para la existencia del ser humano y del conjunto que abarca nuestro planeta.

Esta noticia esta relacionada con el temario del Tema 13 '' Respiración y Fotosíntesis'' y la Teoria Endosimbiòtica del libro de Bachillerato de Biologia.

VIATGE MOLECULAR AL PASSAT

Esta notícia ha sigut publicada per la revista Investigació i Ciència del número publicada A l'Octubre de 2011.

Des que Darwin publicara 'El Origen De Les Especies' nombrosos paleontòlegs i biòlegs han fet estudis en el camp de la biologia evolutiva a partir de l'anàlisi de restes fòssils. Moltes vegades esta tècnica resulta complicada a causa de la degradació d'àcids nucleics i proteïnes que fa difícil la seua conservació i resulta impossible trobar restes moleculars. Per exemple, en el període precambrià la majoria dels organismes eren procariotes o eucariotes simples, a causa de les morfologies dels dits organismes, els seus restes fòssils són difícils d'analitzar ja que es poden confondre amb formacions minerals.

Per açò s'ha proposat una nova tècnica que permeten l'estudi de l'evolució de les espècies i de les seues molècules, com és la resurrecció d'enzims, reconstruint seqüències de gens i proteïnes ancestrals, cosa que fa possible establir relacions filogenètiques entre espècies a nivell d'àcids nucleics i proteïnes que incloguen seqüències dels tres dominis de la vida: Bacteri, Eucariota i Arqueja. Aplicant-los a estos models estadístics per a determinar quina és la seqüència més probable d'un determinat avantpassat entre dos seqüències conegudes. A partir d'ací es fan iteracions successives que permeten reconstruir les seqüències corresponents a tots els avantpassats d'una filogènia.

Esta tècnica ha sigut aplicada a la resurrecció de la tiorredoxina, molècula que es troba implicada en nombroses funcions cel·lulars com ara la reducció de ponts disulfur en proteïnes, replicació de l'ADN o plegament de proteïnes i posseïx característiques altament conservades en totes les espècies. Els passos van ser els següents, a partir de més de 200 seqüències d'organismes actuals es va construir una extensa filogènia que va permetre inferir la seqüència de tiorredoxinas ancestrals entre 1500 i 4000 Ma. Entre els enzims ressuscitades es trobaven tiorredoxinas pertanyents als últims avantpassats comuns dels bacteris i arqueges modernes, així com l'avantpassat comú d'arqueges i eucariotes.

Es va estudiar l'activitat, es va comprovar que eren els enzims més estables i es va comprovar que la seua estabilitat tèrmica ha disminuït durant els últims temps. També es va descobrir, per mitjà de les tècniques de molècula individual, que els enzims més antics eren actives a pH5, condicions en què les seues versions modernes no ho són. Van decidir triar com a objecte d'estudi la tiorredoxina ja que representen as proteïnes més antigues mai obtingudes i per l'interés que despertava el seu mecanisme catalític.

La recuperació d'enzims ajuda, sens dubte, a comprendre l'origen i l'evolució de les espècies.

más trabajo para las mitocondrias

Las mitocondrias son, como ya hemos estudiado en biología, unos orgánulos semiautónomos de la célula cuya función básica es la de la respiración celular.
Son las que se encargan de proporcionar la energía que la célula necesita para sobrevivir y realizar todas sus funciones con éxito.

Estos orgánulos pueden encontrarse en prácticamente todas las células del cuerpo, pero en diferentes proporciones según las necesidades de estas (las células musculares tienen una cantidad mucho mayor, mientras que los eritrocitos no tienen).

La importancia de las mitocondrias es, por tanto, indudable ya que suponen la “central energética de nuestro cuerpo”.

Sin embargo, sus funciones llegan mucho más allá, ya que no solo actúan en la degradación de las moléculas energéticas.

Como ya he dicho antes, son semiautónomos, y esto es principalmente porque poseen fragmentos de ADN mitocondrial (son los únicos orgánulos, junto con los cloroplastos de las plantas, a parte del núcleo que tienen).
Este ADN es circular, no como el de núcleo, y contiene información heredada de las mitocondrias del óvulo materno (la teoría endosimbiótica dice que proviene de unas bacterias fagocitadas por células primitivas, que entraron en simbiosis e intercambiaron parte de su ADN), y actuá en la formación de ciertas proteínas a partir de los ribosomas mitocondriales.



















Un estudio publicado por la revista Nature demuestra que hay mayor variedad en el genoma mitocondrial de la esperada, y esto impresiona aún más cuando dicha variedad se observa en mitocondrias del mismo individuo, en tejidos diferentes.

La intención de los científicos encargados de esta investigación es aplicar la diversidad de este ADN, pero en este caso entre células sanas y cancerosas. Así se podrían llegar a colocar nuevos marcadores en tumores y células cancerosas.

El uso de estos biomarcadores puede ser fundamental en métodos clínicos y estudios contra esta enfermedad, facilitando el trabajo hasta ahora, muy complicado.

Se ha encontrado una nueva función a un orgánulo, que nadie podía cuestionar de “trabajador”. Las mitocondrias son, si cabe, aún más útiles y necesarias de lo que se creía hasta hace muy poco, lo cual tiene su mérito.

Video explicativo de la respiración celular:



Fuente: sinc

Las mitocondrias, el secreto de la obesidad

Casi todos los avances científicos han sido resultado de nuevos descubrimientos técnicos, pero podemos destacar el conocimiento de la célula.


Como ya sabemos, entre los distintos tipos de orgánulos celulares se encuentran las mitocondrias, unos orgánulos energéticos presentes en todas las células eucariotas. En su estructura encontramos la membrana externa y la interna, compuesta por enzimas, ADN, ARN y ribosomas. En ellas tiene lugar la respiración celular, proceso en el que, mediante la oxidación de materia orgánica, se obtiene la energía para llevar a cabo las distintas funciones de la célula.

Un estudio realizado en el Centro de Investigación Biomédica en Red de Fisiopatología de la Obesidad y la Nutrición ha podido demostrar que el ADN mitocondrial, el cual, a diferencia del ADN nuclear, es heredado únicamente a través de vía materna y no por parte de ambos progenitores, influye en la velocidad con que una persona quema el exceso de energía consumida. Por lo tanto, esto implica una variabilidad tanto en cantidad como en secuencia de este ADN.





Además de tratarse de una enfermedad crónica, la obesidad también constituye a otras patologías como hipertensión, cáncer o la diabetes mellitus (de tipo 2). Así se ha dado a conocer en un estudio alternativo, realizado en la Universidad de Bercelona, que relaciona la obesidad con la cantidad de ADN mitocondrial, es decir, a más cantidad de ADN de este tipo, aumenta, de forma proporcional, la cantidad de glucosa, la cual penetra en las células.

También se ha estimado que los pacientes con obesidad suponen un coste en cuidados médicos superiores en un 36% a los pacientes con un índice de masa corporal 'media'. Estos datos justifican la importancia de investigar nuevas pautas terapéuticas, así como la terapia genética, la cual, utilizando fármacos, compuestos vitamínicos u otras medidas nutricionales, se puede variar la cantidad de ADN mitocondrial de una persona para mejorar la oxidación de las calorías ingeridas. Esta disminución del peso corporal también implica la disminución de riesgo de desarrollar dichas patologías.


Todos estos avances y descubrimientos científicos hacen posible que cada vez sea mayor el campo que engloba la Biología Celular. Un campo que, como ya sabemos, fue iniciado hacia los años treinta y el cual ha hecho posible la mejora del conocimiento humano y la elaboración de fármacos.



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Células con memoria cómica

Una noticia de Noticiascadadía un experimento mostró que existen células cerebrales que de manera individual se activan no sólo al ver escenas humorísticas, sino que también se activan cada vez que la persona recuerda esos episodios. Esas mismas células permanecían inactivas al ver otras escenas no jocosas.

Para analizar este comportamiento, el equipo, liderado por el doctor Hagar Gelbard-Sagiv, del Instituto de Ciencia Weizmann, Rehovot, Israel, y el profesor Itzhak Fried, de la Universidad de California, Los Ángeles, implantaron electrodos en los cerebros de 13 pacientes epilépticos, colocados para detectar dónde se inician los ataques que sufren. Esos mismos electrodos los pudieron emplear, mientras mostraban las escenas cómicas, para monitorizar células cerebrales individuales del hipocampo, que es una estructura que juega un papel importante en la memoria. Cuando los pacientes recordaron las escenas minutos más tarde, las mismas células se activaron otra vez, hecho que asombró por lo específico de la localización de estas células.

Las células fueron ubicadas en un paciente en el córtex entorrino del hipocampo, donde una célula nerviosa respondía muy acentuadamente al ver 48 diferentes episodios de los Simpsons, más de 15 veces por segundo, en contraste con un par de veces por segundo o ninguno ante otros episodios. Esta activación duraba varios segundos y continuaba incluso después del término de la visualización de la escena.

Los investigadores creen que, debido a la gran cantidad de experiencias y cultura de la gente, cada célula responde probablemente a más de una escena, pero todavía no se comprenden las reglas que operan para seleccionar las células que deben responder a los estímulos de las escenas de humor. La célula que respondió a los Simpsons también respondió, y no respondió ante Friends (otro producto cómico), por lo que indicaron que es muy especulativo concluir que se trata de una “célula del humor”, y así sea, es sólo una célula en un estudio de muchas células.

Para el profesor Fried, lo más crítico es que las mismas células nerviosas respondan también cuando se recuerdan las escenas cómicas. Consideran notable que las células se aviven incluso 1.5 milésimos de segundo antes de que los pacientes digan a los estudiosos que la memoria de la escena vino a sus mentes, lo que sugiere una relación entre el libre recuerdo y la “repetición de la escena” en estas células de esta parte del cerebro. El hipocampo es una estructura que se observa también en muchas criaturas, como los ratones, a quienes les sirve como órgano de navegación, pero en los animales no se ha podido determinar, pues no pueden hablar. Para el equipo, el hipocampo parece haberse preservado en los humanos para actividades más elaboradas y abstractas. Las personas que no se ríen, ¿tendrán algún daño en estas células...?

¿Como apareció la primera célula eucariota?

Posiblemente la simbiosis bacteriana con un eucariota primitivo fue la principal etapa en la evolución de la célula eucariota. En 1980, Lynn Margulis propuso la teoría de la endosimbiosis para explicar el origen de las mitocondrias y los cloroplastos. De acuerdo a esta idea un procariota grande o quizás un primitivo eucariota fagocitó o rodeo a un pequeño procariota hace unos 1500 a 700 millones de años.

En vez de digerir al pequeño organismo el grande y el pequeño entraron en un tipo de simbiosis conocida como mutualismo en el cual ambos se benefician y ninguno es dañando.El organismo grande gana un excedente de ATP provisto por la "protomitocondria" o un excedente de azúcar provisto por el "protocloroplasto", y proveyó al recién llegado de un medio ambiente estable y de material nutritivo para el endosimbionte.Con el tiempo esta unión se convirtió en algo tan estrecho (la función regeneradora de ATP se delegó a los orgánulos celulares) que las células eucariotas heterotróficas no pueden sobrevivir sin mitocondrias ni los eucariotas fotosintéticos sin cloroplastos , y el endosimbiota no puede sobrevivir fuera de la célula huésped.La división de mitocondrias y cloroplastos es muy similar a la de los procariotas. Sin embargo los orgánulos celulares no son independientes a pesar de contener su propia molécula de ADN. Una parte de la información necesaria para la síntesis de sus proteínas se encuentra en el núcleo del eucariota.Como ejemplo citemos aquí la ribulosa-bifosfato carboxilasa el enzima clave de la fotosíntesis,que onsta de 8 subunidades grandes y de 8 subunidades pequeñasLa información de las subunidades grandes se localiza en el ADN del cloroplasto, la de las pequeñas en el núcleo celular.

En resumen, según la hipótesis endosimbiótica las mitocondrias proceden de bacterias aeróbicas incoloras y los cloroplastos, de cianobacterias,que entraron en una relación endosimbiótica con una célula eucariota primitiva.

Margulis también explica por esta teoría la aparición de flagelos por simbiosis con células móviles o espiroquetas,pero esta teoría no esta aceptada,ya que deja sin explicar algunos aspectos.

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