BIOLOGIA DEL DESARROLLO

La biología del desarrollo estudia los procesos mediante los cuales los organismos crecen y se desarrollan. La biología del desarrollo actual estudia los controles genéticos del crecimiento celular, la diferenciación celular y la morfogénesis (el proceso que origina los tejidos, órganos y la anatomía).

Crecimiento celular:

•Una serie de trastornos del crecimiento pueden ocurrir a nivel celular y pueden tener como consecuencia la evolución posterior en cáncer, en el que un grupo de células presentan un crecimiento incontrolado y una división más allá de los límites normales

•El crecimiento celular se puede detectar por varios métodos. El crecimiento del tamaño de la célula puede ser visualizado por microscopia, utilizando la tición adecuada, pero aumentar el número de células suele ser más significativo.

•Dependiendo de las condiciones de crecimiento celular y aspectos deseados (actividad, proliferación). La tarea se complica aún más con células de diferentes poblaciones, y por extensión al combinar las interferencias de crecimiento celular o toxicidad

Células en su contexto biosocial

GAMETOGENESIS:

•La gametogénesis es el proceso de maduración de los gametos tanto masculinos como femeninos. En este proceso se reduce a la mitad (meiosis) el número de cromosomas.

•La formación de los gametos femeninos y masculinos acontece durante la vida intraembrionario, pero variará en la mujer y en el hombre.

•La gametogénesis femenina se llama ovogénesis, y se caracteriza por que se inicia y finaliza en la vida intraembrionaria, nunca más habrá nueva formación de ovogonias, su número irá reduciéndose a lo largo de la vida hasta la menopausia, de cada oocito sólo se produce un óvulo y un corpúsculo polar no fertilizable, no existe ninguna fase final de maduración como en la espermatogénesis y todos los óvulos maduros serán portadores de un cromosoma X.

•La gametogénesis masculina se llama espermatogénesis, que continua durante toda la vida del varón tras la pubertad, de una espermatogonia proceden 4 espermatozoides fecundantes y hay una fase de espermátide que debe madurar hasta la formación del espermatozoide maduro

FECUNDACION:

•Proceso biológico en el que un óvulo y un espermatozoide se fusionan para crear un nuevo individuo, con el genoma aportado por sus progenitores. En la fecundación se concreta el sexo del embrión: si el espermatozoide tiene un cromosoma X el embrión será femenino, si tiene un cromosoma Y el embrión será masculino.

•Proceso de la fecundación:

•Los espermatozoides llegan a las trompas de Falopio del sistema reproductor femenino y uno de ellos se fusiona con un óvulo. A continuación se empieza a formar el embrión, que viaja por las trompas hasta llegar al útero. Se adhiere a la pared del útero y continúa su desarrollo para dar lugar al nuevo ser.

FASES DEL CICLO CELULAR Y CONTROLES DE LA DIVISION EN ORGANISMOS MULTICELULARES

•Las células de los distintos organismos pasan durante su vida por distintos períodos, cada uno de ellos característico y claramente diferenciado.

•Las nuevas células originadas en esta división poseen una estructura y función similares a las células progenitoras, o bien derivadas de ellas.

•Cada tipo celular cumple con sus funciones específicas durante la mayor parte de su vida, creciendo gracias a la asimilación de materiales provenientes de su ambiente

•Cuando una célula aumenta hasta llegar a un determinado tamaño, su eficiencia metabólica se torna crítica, entonces se divide. En los organismos pluricelulares, se produce un crecimiento a partir de una célula 

MECANISMO DE LA DIVISION CELULAR: MITOSIS, MEIOSIS, FASES Y COMPARACION :

•La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial se divide para formar células hijas.1Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los seres vivos. En los organismos pluricelulares este crecimiento se produce gracias al desarrollo de los tejidos y en los seres unicelulares mediante la reproducción vegetativa.

•Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada con la diferenciación celular. En algunos animales la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se deterioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo. Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas como tal.

•Las células hijas de las divisiones celulares, en el desarrollo temprano embrionario, contribuyen de forma desigual a la generación de los tejidos adultos.

•Una mutación es un cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo, que produce una variación en las características de este y que puede trasmitirse a su descendencia

NÚCLEO CELULAR

•NÚCLEO:

•Orgánulo membranoso que se encuentra en el centro de las células eucariotas.

•La principal estructura que lo constituye es la envoltura nuclear, una doble membrana y poros nucleares.

•Contiene la mayor parte del material genético celular.

•CROMOSOMAS:

•Estructuras altamente organizadas, formadas por ADN y proteínas, contiene la mauor parte de la información genética de un individuo

•En las divisiones celulares  (mitosis y meisis) presenta su forma más conocida , en forma de X

; mso-style-textfill-fill-colortransforms:"sato=0 lumo=0"'>Contiene la mayor parte del material genético celular.

•MEMBRANA NUCLEAR :

•Capa porosa con doble unidad de mebrana lipídica que delimita al núcleo

•Consta de dos bicapas de lípidos la membrana interna y externa con distinta composición proteica

•Principalmente delimita dos comportamientos funcionales: el de transcripción ADN en ARN, y el de traducción ARN en proteína

•CROMATINA

•Es el conjunto de ADN, histonas, proteínas no histónicas y ARN, constituye el genoma de dichas células.

•Constituye el genoma de dichas células

•Las unidades básicas son los nucleosomas

•Adapta su estado de compactación y empaquetamiento para optimizar los procesos de replicación, transcripción y reparación del ADN.

•NUCLÉOLO:

•Se considera una estructura supra-macromolecular.

•Su función principal es la transcripción del ARN ribosomal por la polimerasa y el proceso posterior de ensamblaje de los ribosomas.

•Funciones como la regulación del ciclo celular, el envejecimiento, la actividad de la telomerasa.

•EUCROMATINA:

•Forma de cromatina ligeramente compactada con gran concentración de genes y a menudo se encuentra la transcripción activa

•Se encuentra tanto en eucariotas como en procariotas

•Participa en la transcripción del ADN a ARN.

•En la eucromatina este empaquetamiento es menor para poder acceder con mayor facilidad al ADN.

Mecanismos Genéticos Básicos:

•Replicación del ADN

•Mecanismo que permite al ADN duplicarse, es decir, sintetizar una copia idéntica. De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "réplicas" de la primera.

•Gracias a la complementación entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

Síntesis del ARN y Proteínas:

•El proceso de síntesis de ARN o TRANSCRIPCIÓN, consiste en hacer una copia complementaria de un trozo de ADN. El ARN se diferencia estructuralmente del ADN en el azúcar, que es la ribosa y en una base, el uracilo, que reemplaza a la timina. Además el ARN es una cadena sencilla.

Transcripción inversa:

•Es un proceso que implica la generación de una cadena de ácido desoxirribonucleico (ADN) de doble cadena a partir de un ácido ribonucleico (ARN) de cadena simple, está mediada por varias enzimas e incluso por proteínas estructurales de la cápside.

Control de la Expresión Genética:

•Los controles que actúan sobre la expresión de genes (es decir, el capacidad de un gen para producir una proteína biológicamente activa) son mucho más complejo en eucariotas que en procariotas. Una diferencia importante es la presencia en eucariotas de la membrana nuclear, lo que impide la realización simultánea transcripción y traducción que se produce en procariotas. Considerando que, en procariotas, el control transcripcional de inicio es el principal punto de Reglamento, en eucariotas la regulación de la expresión génica está controlada casi el equivalente de muchos puntos diferentes.

Glucolisis y ciclo de Krebs

Glucolisis:

•Es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.

Ciclo de Krebs:

•El ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la matriz mitocondrial. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma.

Vacuolas, mitocondiras, lisosomas funciones y estructura

•Mitocondrias:

•Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular 

•La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila entre 0,5 y 1 μm de diámetro y hasta 7 μm de longitud

•Funcion:

•La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones; el ATP producido en la mitocondria supone un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la célula. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas.

•Su estructura:

•membrana externa e interna,espacio intermembranoso y matriz mitocondrial 

•Vacuolas:

•Las vacuolas son compartimentos cerrados o limitados por la membrana plasmática ya que contienen diferentes fluidos, como agua o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos como por ejemplo azúcares, sales, proteínas y otros nutrientes

•La mayoría de las vacuolas se forman por la fusión de múltiples vesículasmembranosas.

• En la célula madura, el 90 % de su volumen puede estar ocupado por una vacuola, con el citoplasma reducido a una capa muy estrecha apretada contra la pared celular.

Funcion:

•Desintegración de macromoléculas y el reciclaje de sus componentes dentro de la célula.

Lisosomas:

•Los lisosomas son orgánulos relativamente grandes, formados por el complejo de Golgi, que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos. Es decir, se encargan de la digestión celular.

•Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple.

•El tamaño de un lisosoma varía entre 0,1-1,2 μm.

Función:

•Los lisosomas cumplen una función esencial: impedir que sean degradadas las estructuras necesarias para la célula.

Aparato de Golgi estructura y funcionamiento

Las funciones del APARATO de golgi son: 

1- Funciones de SECRECIÓN, ya que en la cara externa de los Sacos membranosos y hacia ambos costados comienzan a elaborar unas pequeñas vesículas, que luego al aumentar de tamaño se desprenden formando los LISOSOMAS.

2- En la cara interna comienzan a secretar pequeñas y abundantes vesículas, que luego serán incorporadas una detrás de otra por una proceso de Fagocitosis hasta dar 1 o varias Vesículas grandes llamadas VACUOLAS.

3- Se los considera como un verdadero DEPÓSITO ENERGÉTICO por la gran cantidad de Proteínas, Lípidos, Hidratos de Carbono, Enzimas que presentan.

4- Los productos que se forman en otros lugares de la célula, se depositan en el aparato de golgi y también participan en el depósito y modificación de sustancias lipídicas.

5- Intervienen en la secreción y participan en la deposición de la pared celular (vegetales).

6- Los productos de secreción son sintetizados en el Retículo Endoplasmático Rugoso, pasan al Complejo de Golgi donde son "empaquetados" y secretados mediante vesículas.

Retículo Endoplasmatico liso y rugoso:

•Réticulo endoplásmatico :

•El retículo endoplasmático es un complejo sistema de membranas celulares dispuestas en forma de sacos aplanados y túbulos que están interconectados entre sí compartiendo el mismo espacio interno.

•Réticulo endoplásmatico liso:

•El retículo endoplasmático liso no tiene ribosomas y participa en el metabolismo de lípidos.

•sus funciones son:

•Biosíntesis protéica

•Metabolismo de lipidos

•Desintoxicacion y glicosilacion

•Réticulo endoplásmatico rugoso:

•El retículo endoplasmático rugoso tiene esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a su membrana mediante unas proteínas denominadas riboforinas. 

Citoplasma y Cito esqueleto

CITOPLASMA:

El citoplasma es la parte del protoplasma que, en una célula eucariota, se encuentra entre el núcleo celular.

Consiste en una dispersión coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol o hialoplasma, y en una diversidad de orgánulos celulares que desempeñan diferentes funciones.

Su función es albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de estos. El citosol es la sede de muchos de los procesos metabólicos que se dan en las células.

El citoplasma de las células eucariotas está subdividido por una red de membranas (retículo endoplasmático liso y retículo endoplasmático rugoso) que sirven como superficie de trabajo para muchas de sus actividades bioquímicas

CITOESQUELETO:

El citoesqueleto es un orgánulo y también es un entramado tridimensional de proteínas que provee soporte interno en las células eucariotas, organiza las estructuras internas e interviene en los fenómenos de transporte, tráfico y división celular.

Las células eucariotas tienen tres tipos de filamentos citoesqueléticos: microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. Las septinas se consideran el cuarto componente del citoesqueleto

El citoesqueleto es una estructura dinámica que mantiene la forma de la célula, facilita la movilidad celular (usando estructuras como los cilios y los flagelos)

porte, tráfico y división celular.

       

La célula y sus componentes, función y estructura

Membrana celular:

La membrana plasmática, membrana celular, membrana citoplasmática o plasmalema, es una bicapa lipídica que delimita todas las células. Es una estructura formada por dos láminas de fosfolípidos, glucolípidos y proteínas que rodean, limita la forma y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de las células.

Se encarga de :

Aislar selectivamente el contenido de la célula del ambiente externo

•Regular el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular (lo que entra y sale de la célula).

•Comunicación intercelular

Función :

•Protección

•Ayudar a la compartimentalización subcelular

•Regular el transporte desde y hacia la célula y de los dominios subcelulares

•Servir de receptores que reconocen señales de determinadas moléculas y transducir la señal al citoplasma.

•Permitir el reconocimiento celular.

•Proveer sitios de anclaje para los filamentos del citoesqueleto o los componentes de la matriz extracelular  lo que permite, entre otras, el mantenimiento de la forma celular.

•Servir de sitio estable para la catálisis enzimática.

•Proveer de "puertas" que permitan el pasaje  través de las membranas de diferentes células (gap junctions)

•Regular la fusión de la membrana con otra membrana por medio de uniones (junctions) especializadas.

•Permitir direccionar la motilidad celular.

Bioelementos, biomoléculas, aminoácidos

BIOELEMENTOS

•Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos, presentes en seres vivos. La materia viva está constituida por unos 70 elementos, la práctica totalidad de los elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles.

•Se dividen en :

•Biolementos Primarios

•Bioelementos Secundarios

•Bioelementos primarios

•Carbono

•Hidrogeno

•Oxigeno

•Nitrógeno

•Fosforo

•Azufre

•Bioelementos secundarios

•Bioelementos secundarios indispensables

•Calcio (Ca) Sodio (Na) Potasio (K) Magnesio (Mg)  Cloro (Cl) Hierro (Fe) Yodo (I)

•Bioelementos secundarios variables (oligoelementos)

•Boro (B) Bromo (Br) Cobre (Cu) Flúor (F) Manganeso (Mn) Silicio (Si

Aminoácido:

•Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH).

•Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas.

•Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación entre el grupo amino de uno y el carboxilo del otro, liberándose una molécula de agua y formando un enlace amida que se denomina enlace peptídico ; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido.

• Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, hasta formar un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de manera natural dentro de las células, en los ribosomas

Proteínas

Carbohidratos:

Ácidos grasos:

•Los ácidos grasos son ácidos orgánicos monoenoicos, que se encuentran presentes en las grasas, raramente libres, y casi siempre esterificando al glicerol y eventualmente a otros alcoholes. Son generalmente de cadena lineal y tienen un número par de átomos de carbono. 

•Ácidos grasos saturados  Los ácidos grasos saturados más comunes son los de 14, 16 y 18 átomos de carbono. Dada su estructura, los ácidos grasos saturados son sustancias extremadamente estables desde el punto de vista químico.

•ácidos grasos insaturados Los ácidos grasos insaturados tienen en la cadena dobles enlaces, en un número que va de 1 a 6. los que tienen una sóla insaturación se llaman monoinsaturados, quedando para el resto el término de poliinsaturados, aunque evidentemente también puede hablarse de diinsaturados, triinsaturados

Ácidos Nucleicos:

•Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos  y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.

Niveles de organización de los organismos vivos.

La  biologia es (la ciencia que estudia a los seres vivos) se ocupa de analizar jerarquías o niveles de organización que van desde la celula a los ecosistemas. Este concepto implica que en el universo existen diversos niveles de complejidad.

Vida a partir del ADN.

Por lo tanto, es posible estudiar biología a muchos niveles, desde un conjunto de organismos (comunidades) hasta la manera en que funciona una célula o la función de las moléculas de la misma.

Para una mayor comprensión, partiendo desde la materia no viva, en orden ascendente mencionaremos los principales niveles de organización:

1.- Nivel molecular: Es el nivel abiótico o de la materia no viva.

En este nivel molecular se distinguen cuatro subniveles:

- Subnivel subatómico: Lo constituyen las partículas subatómicas; es decir, los protones, electrones y neutrones.

- Subnivel atómico: Constituido por los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción.

- Subnivel molecular: Constituido por las moléculas;, es decir, por unidades materiales formadas por la agrupación de dos o más átomos mediante enlaces químicos (ejemplos: O₂, H₂O), y que son la mínima cantidad de una sustancia que mantiene sus propiedades químicas. Distinguimos dos tipos de moléculas: inorgánicas y orgánicas.

- Subnivel macromolecular: Está constituido por los polímeros que son el resultado de la unión de varias moléculas (ejemplos: proteínas, ácidos nucleicos). La unión de varias macromoléculas da lugar a asociaciones macromoleculares (ejemplos: glucoproteínas, cromatina). Por último, las asociaciones moleculares pueden unirse y formar organelos u orgánulos celulares(ejemplos.: mitocondrias y cloroplastos).

Las asociaciones moleculares constituyen el límite entre el mundo biótico (de los seres vivos) y el abiótico (de la materia no viva o inerte). Por ejemplo, los ácidos nucleicos poseen la capacidad de autorreplicación, una característica de los seres vivos.

La célula, unidad básica en los seres vivos.

2.- Nivel celular: Incluye a la célula, unidad anatómica y funcional de los seres vivos. La más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente.

Cada célula tiene un soporte químico para la herencia (ADN), un sistema químico para adquirir energía etc.

Se distinguen dos tipos de células:

Las células procariotas: son las que carecen de envoltura nuclear y, por lo tanto, la información genética se halla dispersa en el citoplasma, aunque condensada en una región denominada nucleoide.

Un tejido celular.

Las células eucariotas son las que tienen la información genética rodeada por una envoltura nuclear, que la aísla y protege, y que constituye el núcleo.

Las células son las partes más pequeñas de la materia viva que pueden existir libres en el medio. Los organismos compuestos por una sola célula se denominan organismos unicelulares, y deben desarrollar todas las funciones vitales.

3.- Nivel pluricelular u orgánico: Incluye a todos los seres vivos constituidos por más de una célula. En los seres pluricelulares existe una división de trabajo y una diferenciación celular alcanzándose distintos grados de complejidad creciente:

- Tejidos: es un conjunto de células muy parecidas que realizan la misma función y tienen el mismo origen. Por ejemplo el tejido muscular cardíaco.

- Órganos: Grupo de células o tejidos que realizan una determinada función. Por ejemplo, elcorazón, es un órgano que bombea la sangre en el sistema circulatorio.

- Sistemas: es un conjunto de varios órganos parecidos que funcionan independientemente y  están organizados para realizar una determinada función; por ejemplo, el sistema circulatorio.

- Aparatos: Conjunto de órganos que pueden ser muy distintos entre sí, pero cuyos actos están coordinados para constituir una función.

Una población de cabras.

4.- Nivel de población: Los seres vivos generalmente no viven aislados, sino que se relacionan entre ellos.

Una población es un conjunto de individuos de la misma especie, que viven en una misma zona en un momento determinante y que se influyen mutuamente. Grupos de individuos similares que tienden a aparearse entre sí en un área geográfica limitada. Esto puede ser tan sencillo como un campo con flores separado de otro campo por una colina sin flores, o una manada de cabras en un predio.

Una Comunidad es la relación entre grupos de diferentes especies. Por ejemplo, las comunidades del desierto pueden consistir en conejos, coyotes, víboras, ratones, aves y plantas como los cactus. La estructura de una comunidad puede ser alterada por cosas tales como el fuego, la actividad humana y la sobrepoblación.

5.- Nivel de ecosistema: La diferentes poblaciones que habitan en una misma zona en un momento determinado forman unacomunidad o biocenosis. Las condiciones fisicoquímicas y las características del medio en el que viven constituyen el biotopo. Al conjunto formado por la biocenosis, el biotopo y las relaciones que se establecen entre ambos se denomina ecosistema.

Nuestra biósfera.

6.- Biósfera: La suma de todos los seres vivos tomados en conjunto con su medio ambiente. En esencia, el lugar donde ocurre la vida, desde las alturas de nuestra atmósfera hasta el fondo de los océanos o hasta los primeros metros de la superficie del suelo (o digamos mejor kilómetros sí consideramos a las bacterias que se pueden encontrar hasta una profundidad de cerca de cuatro kilómetros de la superficie). Dividimos a la Tierra en atmósfera (aire), litósfera (tierra firme), hidrósfera (agua), y  biósfera (vida).