2.2. Monera.

Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, etc.), no tienen núcleo ni orgánulos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología, una rama de la microbiología.
En todo el mundo se utilizan antibióticos para tratar las infecciones bacterianas. Los antibióticos son efectivos contra las bacterias ya que inhiben la formación de la pared celular o detienen otros procesos de su ciclo de vida. También se usan extensamente en la agricultura y la ganadería en ausencia de enfermedad, lo que ocasiona que se esté generalizando la resistencia de las bacterias a los antibióticos. En la industria, las bacterias son importantes en procesos tales como el tratamiento de aguas residuales, en la producción de queso, yogur, mantequilla, vinagre, etc., y en la fabricación de medicamentos y de otros productos químicos.
Aunque el término bacteria incluía tradicionalmente a todos los procariotas, actualmente la taxonomía y la nomenclatura científica los divide en dos grupos. Estos dominios evolutivos se denominan Bacteria y Archaea (arqueas). La división se justifica en las grandes diferencias que presentan ambos grupos a nivel bioquímico y en aspectos estructurales.

d) Usos de los virus en la biotecnología y la elaboración de vacunas

La biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina.
Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos".

Vacunas .

La vacunación es una forma barata y eficaz para la prevención de las infecciones causadas por los virus. Las vacunas se han utilizado para prevenir las enfermedades virales desde mucho antes al descubrimiento de los virus. Su uso ha dado lugar a una dramática disminución de la morbilidad (enfermedad) y mortalidad (muerte) asociada a infecciones virales como poliomielitis, sarampión, paperas y rubéola. La viruela ha sido erradicada. En la actualidad se dispone de vacunas para prevenir más de trece infecciones virales en los seres humanos, y algunas más se utilizan para prevenir infecciones virales en animales.[
Las vacunas pueden consistir en virus vivos atenuados o en virus muertos, o en sólo las proteínas virales (antígenos). Las vacunas vivas contienen formas debilitadas del virus que causa la enfermedad. Las vacunas vivas pueden ser peligrosas cuando se administran a las personas inmunodeficientes, puesto que en estas personas incluso el virus debilitado puede causar la enfermedad original. Sin embargo, la vacuna contra el virus de la fiebre amarilla, obtenida de una cepa atenuada denominada 17D, es posiblemente una de las vacunas más seguras y eficaces fabricadas.
La biotecnología y las técnicas de ingeniería genética se utilizan para producir vacunas de subunidades. Estas vacunas usan sólo la cápside de proteínas del virus. La vacuna de la hepatitis B es un ejemplo de este tipo de vacuna. Las vacunas de subunidades son seguras para pacientes inmunodeficientes, ya que no pueden causar la enfermedad.

ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Artículo publicado en la revista Nature, Abril 25, 1953, p. 737.

Una estructura para el Ácido Desoxirribonucleico

Deseamos sugerir una estructura para la sal del Ácido Desoxirribonucleico (A.D.N.). Esta estructura tiene aspectos novedosos que son de un interés biológico considerable.
Una estructura para el ácido nucleico ya ha sido propuesta por Pauling y Corey(1). Amablemente han puesto el manuscrito a nuestra disposición antes de su publicación. Su modelo consiste en tres cadenas entrelazadas, con los fosfatos cerca del eje de la fibra, y las bases hacia fuera. En nuestra opinión, esta estructura es poco satisfactoria por dos razones: (1) creemos que el material del que se obtienen los diagramas de rayos-X es la sal, no el ácido libre. Sin los átomos de hidrógeno del ácido no está claro qué las fuerzas puedan mantener la estructura unida, especialmente porque los fosfatos cargados negativamente cerca del eje se repelerían el uno al otro. (2) Algunas de las distancias de van der Waals parecen ser demasiado pequeñas.
Otra estructura en cadena triple ha sido sugerida por Fraser (en prensa). En su modelo los fosfatos, están hacia fuera y las bases hacia dentro, manteniéndose unidas por enlaces de hidrógeno. Esta estructura así descrita está más bien mal definida por lo que no la comentamos.
Deseamos ofrecer aquí una estructura radicalmente distinta para la sal del ácido desoxirribonucleico. Esta estructura tiene dos cadenas helicoidales cada vuelta en torno al mismo eje (ver diagrama). Hemos hecho las suposiciones químicas usuales, más específicamente, que cada cadena consiste en grupos fosfato-diéster uniendo residuos de ß-D-desoxirribofuranosa con enlaces 3',5'. Las dos cadenas (pero no sus bases) se relacionan por una díada perpendicular al eje de la fibra. Ambas cadenas siguen una hélice dextrógira, pero debido a las díadas las secuencias de átomos en las dos cadenas corren en direcciones opuestas. Cada una de las cadenas, por separado se parece al modelo Nº 1 de Furberg (2); esto es, las bases están sobre la parte interna de la espira y los fosfatos en la externa. La configuración del azúcar y los átomos cercanos se aproxima a la "configuración estándar" de Furberg, el azúcar se dispone perfectamente perpendicular a la base adjunta. Hay un residuo sobre cada cadena cada 3,4 Å en la dirección-z. Hemos asumido un ángulo de 36 grados entre residuos adyacentes en la misma cadena, para que la estructura se repita después de 10 residuos sobre cada cadena, esto es, después de 34 Å. La distancia de un átomo de fósforo desde el eje de la fibra es 10 Å. Como los fosfatos están sobre la parte externa, los cationes tienen fácil acceso a ellos. La estructura es abierta, y su contenido de agua es más bien alto. Para nosotros, a contenidos bajos las bases se acercarían y la estructura sería más compacta.
El aspecto novedoso de la estructura es la manera en que las dos cadenas se mantienen unidas por bases púricas y pirimidínicas. Los planos de las bases son perpendiculares al eje de la fibra. Se reúnen en pares, una base de una de las cadenas unida mediante enlaces de hidrógeno a una base de la otra cadena, y así las dos se unen lado a lado con idéntica coordenada z. Una del par debe ser purínica y la otra pirimidínica. Los enlaces de hidrógeno se hacen como se indica a continuación: purina en posición 1 con pirimidina en posición 1; purina en posición 6 con pirimidina en posición 6 [etc.]

Esta figura es puramente esquemática. Las dos cintas simbolizan las cadenas azúcar-fosfato, y las varillas horizontales los pares de bases que sostienen las cadenas unidas. La línea vertical marca el eje de la fibra.

Si se asume que las bases sólo aparecen dentro de la estructura en la forma tautomérica más plausible (que es, con la configuración ceto más que con la enol) se encuentran los pares específicos de bases que pueden unirse. Estos pares son: la adenina (purínica) con timina (pirimidínica), y guanina (purínica) con citosina (pirimidínica).
En otras palabras, si una adenina es uno de los miembros de un par, sobre una cadena, entonces el otro miembro debe ser timina; algo similar ocurre para la guanina y la citosina. La sucesión de bases sobre una cadena única no parece estar restringida de ninguna forma. Sin embargo, si sólo pueden formarse determinados pares de bases, se sigue que conociendo la sucesión de bases sobre una de las cadenas, entonces la sucesión sobre la otra cadena queda determinada automáticamente.
Se ha encontrado experimentalmente (3,4) que la relación de adenina a timina, y la relación de guanina a citosina, están siempre muy cerca de la unidad para el ácido desoxirribonucleico. Probablemente es imposible construir esta estructura con un azúcar ribosa en lugar de desoxirribosa, el átomo extra de oxígeno la haría demasiado cerrada y formaría un enlace de van der Waals.
Los datos de rayos-X anteriormente publicados (5,6) sobre el ácido desoxirribonucleico son insuficientes para una prueba rigurosa de nuestra estructura. Hasta el momento lo que podemos decir es a grosso modo compatible con los datos experimentales, pero debe observarse como improbado hasta que se haya verificado con resultados más exactos. Algunos de estos se aportarán en las siguientes comunicaciones. Nosotros no éramos conscientes de los detalles de los resultados presentados cuando ideamos nuestra estructura, que descansa principal aunque no enteramente sobre datos experimentales ya publicados y argumentos estereoquímicos.
No se escapa a nuestra comunicación que el emparejamiento específico que hemos postulado sugiere inmediatamente un mecanismo copiador para el material genético.
Todos los detalles de la estructura, incluyendo las condiciones presumidas para su construcción, junto con un conjunto de coordenadas para los átomos, se publicarán con posterioridad.
Estamos en deuda con el Dr. Jerry Donohue por las constantes críticas y consejos, especialmente sobre distancias interatómicas. También hemos sido estimulados por el conocimiento general de la naturaleza y los resultados experimentales inéditos así como ideas del Dr. M.H.F. Wilkins, la Dra. R.E. Franklin y sus colaboradores del King's College, en Londres. Uno de nosotros (J.D.W.) ha sido subvencionado por una beca de la Fundación Nacional para la Parálisis Infantil.

J.D. WATSON
F.H.C. CRICK
Medical Research Council Unit for the Study of the Molecular Structure Biological Systems
Cavendish Laboratory, Cambridge
2 de Abril

(1) Pauling, L. y Corey, R.B., Nature, 171, 346(1953); Proc.U.S.Nat.Sci., 39, 84(1953).
(2) Furberg, S. Acta Chem.Scand., 6, 634 (1952).
(3) Chargaff, e. Para la referencia ver Zamenhof, S., Brawerman, G. y Chargaff, E., Biochem. et. Biophys. Acta, 9, 402 (1952).
(4) Wyatt, G.R., J. Gen.Physiol., 36, 201 (1952).
(5) Astbury, W.T., Symp.Soc.Exp.Biol. 1, Nucleic Acid, 66 (Cambridge University Press, 1947).
(6) Wilkins, M.H.F. y Randall, J.T., Biochim. et Biophys. Acta, 10, 192 (1953).

RITA LEVI-MONTALCINI, NEURÓLOGA, PREMIO NOBEL DE MEDICINA.

22/12/2005

-¿Cómo celebrará sus 100 años?

- Ah, no sé si viviré, y además no me placen las celebraciones. ¡Lo que me interesa y me da placer es lo que hago cada día!

- ¿Y qué hace?

- Trabajo para becar a niñas africanas para que estudien y prosperen ellas y sus países. Y sigo investigando, sigo pensando...

- No se jubila.

- ¡Jamás! ¡La jubilación está destruyendo cerebros! Mucha gente se jubila, y se abandona... Y eso mata su cerebro. Y enferma.

- ¿Y cómo anda su cerebro?

- ¡Igual que a mis 20 años! No noto diferencia en ilusiones ni en capacidad. Mañana vuelo a un congreso médico...

- Pero algún límite genético habrá...

- No. Mi cerebro pronto tendrá un siglo..., pero no conoce la senilidad. El cuerpo se me arruga, es inevitable, ¡pero no el cerebro!

- ¿Cómo lo hace

- Gozamos de gran plasticidad neuronal: aunque mueran neuronas, las restantes se reorganizan para mantener las mismas funciones, ¡pero para ello conviene estimularlas!

- Ayúdeme a hacerlo.

-Mantén tu cerebro ilusionado, activo, hazlo funcionar, y nunca se degenerará.

- ¿Y viviré más años

Vivirá mejor los años que viva, que eso es lo interesante. La clave es mantener curiosidades, empeños, tener pasiones...

-La suya fue la investigación científica...

- Sí, y sigue siéndolo.

- Descubrió cómo crecen y se renuevan las células del sistema nervioso...

- Sí, en 1942: lo llamé nerve growth factor (NGF, factor de crecimiento nervioso), y durante casi medio siglo estuvo en entredicho, ¡hasta que se reconoció su validez y en 1986 me dieron por ello el premio Nobel!

- ¿Cómo fue que una chica italiana de los años veinte se convirtió en neurocientífica?

- Desde niña tuve el empeño de estudiar. Mi padre quería casarme bien, que fuese buena esposa, buena madre... Y yo me negué. Me planté y le confesé que quería estudiar...

- Qué disgusto para papá, ¿no?

- Sí. Pero es que yo no tenía una infancia feliz: me sentía patito feo, tonta y poca cosa... Mis hermanos mayores eran muy brillantes, y yo me sentía tan inferior...

- Veo que convirtió eso en un estímulo...

- Me estimuló también el ejemplo del médico Albert Schweitzer, que estaba en África para paliar la lepra. Deseé ayudar a los que sufren, ¡ése era mi gran sueño...!

- Y lo ha hecho..., con su ciencia.

-Y, hoy, ayudando a niñas de África para que estudien. Luchemos contra la enfermedad, sí, ¡pero todo mejorará si acaba la opresión de la mujer en esos países islamistas...!

- La religión ¿frena el desarrollo cognitivo?(del conocimiento)

- Sí, la religión margina a la mujer frente al hombre, la aparta del desarrollo cognitivo.

- ¿Existen diferencias entre el cerebro del hombre y el de la mujer?

- Sólo en las funciones cerebrales relacionadas con las emociones, vinculadas al sistema endocrino. Pero en cuanto a las funciones cognitivas, no hay diferencia alguna.

- ¿Por qué todavía hay pocas científicas?

- ¡No es así! ¡Muchos hallazgos científicos atribuidos a hombres los hicieron en verdad sus hermanas, esposas e hijas!

-¿De veras?

- No se admitía la inteligencia femenina, y la dejaban en la sombra. Hoy, felizmente, hay más mujeres que hombres en la investigación científica: ¡las herederas de Hipatia!

- La sabia alejandrina del siglo IV...

-Ya no acabaremos asesinadas en la calle por monjes cristianos misóginos, como ella. Desde luego, el mundo ha mejorado algo...

- Nadie ha intentado asesinarla a usted...

-Durante el fascismo, Mussolini quiso imitar a Hitler en la persecución de judíos..., y tuve que ocultarme por un tiempo. Pero no dejé de investigar: monté mi laboratorio en mi dormitorio... ¡y descubrí la apoptosis, que es la muerte programada de las células!

- ¿Por qué hay tan alto porcentaje de judíos entre científicos e intelectuales?

- La exclusión fomentó entre los judíos los trabajos intelectivos: pueden prohibírtelo todo, ¡pero no que pienses! Y es cierto que hay muchos judíos entre los premios Nobel...

-¿Cómo se explica usted la locura nazi?

- Hitler y Mussolini supieron hablar a las masas, en las que siempre predomina el cerebro emocional sobre el neocortical, el intelectual. ¡Manejaron emociones, no razones!

- ¿Sucede eso ahora?

- ¿Por qué cree que en muchas escuelas de Estados Unidos se enseña el creacionismo en vez del evolucionismo?

- ¿La ideología es emoción, es sinrazón?

- La razón es hija de la imperfección. En los invertebrados todo está programado: son perfectos. ¡Nosotros, no! Y, al ser imperfectos, hemos recurrido a la razón, a los valores éticos: ¡discernir entre el bien y el mal es el más alto grado de la evolución darwiniana!

- ¿Nunca se ha casado, no ha tenido hijos?

- No. Entré en la jungla del sistema nervioso ¡y quedé tan fascinada por su belleza que decidí dedicarle todo mi tiempo, mi vida!

-¿Lograremos un día curar el alzheimer, el parkinson, la demencia senil...?

- Curar... Lo que lograremos será frenar, retrasar, minimizar todas esas enfermedades

-¿Cuál es hoy su gran sueño?

-Que un día logremos utilizar al máximo la capacidad cognitiva de nuestros cerebros.

- ¿Cuándo dejó de sentirse patito feo?

- ¡Aún sigo consciente de mis limitaciones!

- ¿Qué ha sido lo mejor de su vida?

- Ayudar a los demás.

- ¿Qué haría hoy si tuviese 20 años?

- ¡Pero si estoy haciéndolo!

c) Virus del SIDA y del papiloma humano

El Virus de Inmunodeficiencia Humano, o VIH, es el virus que produce el SIDA, Síndrome de Inmuno-Deficiencia Adquirida. Es una deficiencia del Sistema Inmunológico porque el VIH destruye las células que protegen al organismo de los agentes patógenos externos, que son los microorganismos que causan las enfermedades. La destrucción que el virus provoca es progresiva, de forma tal que se llega a un estado de enfermedad, conocido como SIDA
El sistema inmunitario defiende al organismo de las agresiones que le ocasionan diferentes tipos de microorganismos e impide, a su vez, la proliferación de células malignas (cánceres). Este sistema actúa en todo el cuerpo por medio de un tipo especial de glóbulos blancos, los linfocitos. De estos existen dos grandes grupos: Los linfocitos T atacan directamente a los invasores y los linfocitos B producen unas substancias que llamamos anticuerpos que son específicas para cada microbio.
En la práctica existen tres modos fundamentales de transmisión del VIH:
Transmisión sexual
Transmisión parenteral por el uso compartido de agujas, instrumentos contaminados, transfusión sanguínea, etc.
Transmisión vertical o de la madre al feto.
A ello se unen unas condiciones que modifican la transmisión: El virus de SIDA es débil y sobrevive mal fuera del cuerpo por lo que debe penetrar en el interior del organismo.
1.-Transmisión sexual. Las relaciones sexuales con penetración vaginal o anal, heterosexuales u homosexuales, pueden transmitir el virus del SIDA. Los contactos oro-genitales (contacto boca-órgano genital) pueden transmitir el VIH si hay lesiones en cualquiera de las dos zonas.
Todas las prácticas sexuales que favorecen las lesiones y las irritaciones aumentan el riesgo de transmisión.
Las relaciones anales son las más infecciosas porque son las más traumáticas y la mucosa anal es más frágil que la mucosa vaginal.
El riesgo de infección aumenta con el número de relaciones sexuales, pero una sola puede ser suficiente. El riesgo de transmisión es mayor en el sentido de hombre a mujer que en el contrario, mujer a hombre.
El riesgo aumenta si la mujer está en su período de menstruación (a causa del flujo de sangre)
Los besos profundos y la masturbación entre la pareja no transmiten el SIDA siempre que no existan lesiones sangrantes que puedan poner en contacto sangre contaminada con lesiones del eventual receptor
2.- Transmisión sanguínea. La transmisión del VIH por la sangre es, en la actualidad, el principal modo de transmisión del SIDA. Las agujas contaminadas que son compartidas pueden transmitir el VIH; además los objetos que se utilizan para la preparación de la droga también pueden estar contaminados.
La transmisión del VIH por transfusiones o inyecciones de productos derivados de la sangre es en la actualidad prácticamente nula ya que existe la obligatoriedad de detectar anticuerpos anti-VIH en todas las muestras de sangre desde 1987 y para estos fines sólo se utilizan muestras que son seronegativas.
Los elementos de cuidado corporal (tijeras, hojas de afeitar, cepillo dental, pinzas, etc.) presentan un riesgo teórico de transmisión del VIH ya que pueden entrar en contacto con la sangre. Su empleo exige la limpieza con una solución desinfectante o su calentamiento
3.- Transmisión madre – hijo. Puede producirse durante el embarazo, a través de la placenta, o en el momento del parto.
No se recomienda a la mujer seropositiva que quede embarazada.
Amamantar al recién nacido es una potencial vía de transmisión; por lo tanto también no es recomendable la lactancia materna cuando la madre es seropositiva.
El tratamiento de las embarazadas seropositivas con antirretrovirales reduce el riesgo de transmisión del VIH de la madre al feto. Por lo tanto se aconseja que todas las embarazadas sean informadas y se solicite su consentimiento para realizarle la prueba de detección de anticuerpos anti-VIH.
No existe una vacuna para prevenir la infección por VIH y no existe cura para el SIDA. Pero, es posible prevenir la infección. Esto significa leer sobre el SIDA y aprender a evitar comportamientos que son de alto riesgo para contraer el VIH.
Algunas medidas para prevenir el contagio con el VIH son:
Una relación ocasional, un sólo contacto, puede transmitir el VIH.
Debería tomarse tiempo para conocer a la pareja e intimar, preguntarse sobre comportamientos pasados y actuales.
Las relaciones sexuales, homo o heterosexuales, comportan un alto riesgo de transmisión del virus del SIDA.
La presencia de otras enfermedades de transmisión sexual, lesiones genitales, favorece la transmisión del virus.
La mayoría de las personas infectadas lo han sido en una relación sexual.
El contacto de la boca con el esperma o las secreciones vaginales suponen un riesgo de transmisión cuando existen lesiones en la boca.
La penetración anal es la que supone mayor riesgo.
En tal caso de que la relación sexual se tenga, es necesario prevenir de la siguiente manera:
A).- Usar preservativo o hacer que lo usen.
El preservativo es eficaz en la prevención de todas las enfermedades de transmisión sexual.
El preservativo masculino
1. Comprobar su fecha de caducidad y retirarlo de su envoltorio con precaución de no deteriorarlo.
2. Colocárselo en el pene en erección antes de cualquier penetración.
3. Si el preservativo carece de depósito, crearlo dejando un espacio libre de 2 cm. a lo largo de la punta del pene y apretar la punta del depósito para expulsar el aire.
4. Desenrollar el preservativo hasta la base del pene.
5. Para evitar que el esperma se derrame hay que retirarse y retirar el preservativo sujetándolo por la base antes del que pene se quede flácido.
6. El preservativo se debe utilizar sólo una vez y tirarlo a la basura con cuidado.
7. Evitar utilizar lubricantes de base grasa, como la vaselina, ya que pueden deteriorar el látex.
El preservativo femenino
Consiste en una fina bolsista plástica con un anillo flexible en sus extremos; el anillo más pequeño se introduce en la vagina apretándolo para darle una forma alargada y con un dedo se empuja hacia el interior con el fin de adherirlo al cuello del útero. El otro anillo queda fuera de la vagina.
Al igual que el preservativo masculino sólo debe utilizarse una vez.
B.- Evitar la penetración vaginal o anal.
Escoger actividades sexuales sin riesgo como pueden ser las caricias o la masturbación mutua.

El virus del papiloma humano (VPH) es un virus común que afecta tanto a hombres como a mujeres. Existen más de 100 diferentes tipos de VPH. La mayoría de los tipos de VPH no causan ningún signo o síntoma y desaparecen sin tratamiento.
Sin embargo, Ciertos tipos de VPH causan verrugas comunes en manos y pies. Alrededor de 30 tipos de VPH se conocen como VPH genitales debido a que afectan el área genital. Algunos tipos causan cambios en las células del revestimiento del cuello. Si no se tratan, estas células anormales pueden convertirse en células cancerosas. Otros tipos de VPH pueden causar verrugas genitales y cambios benignos (anormales pero no cancerosos) en el cuello. Muchos tipos de VPH pueden causar resultados anormales en las pruebas de Papanicolaou.
El VPH es altamente contagioso, así que es posible contagiarse al exponerse al virus una sola vez. Se calcula que mucha gente se contagia con el VPH en los primeros 2 a 3 años de haber iniciado su actividad sexual. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud dos terceras partes de las personas que tienen contacto sexual con una persona infectada desarrollarán una infección por el VPH en 3 meses.
En la mayoría de las personas que tienen el VPH, las defensas del cuerpo son suficientes para eliminar el virus. Sin embargo, para algunas personas, ciertos tipos de virus pueden convertirse en verrugas genitales o cambios benignos (anormales pero no cancerosos) en el cuello uterino.
Las mujeres que no eliminan ciertos tipos de virus pueden presentar cambios anormales en el revestimiento del cuello uterino. Si estas células anormales no son detectadas o tratadas, pueden avanzar hacia precáncer y cáncer.
Frecuentemente, el desarrollo del cáncer cervicouterino puede tardar varios años, aunque en casos raros puede ocurrir en un año. Por esta razón la detección temprana es muy importante, mediante la prueba de Papanicolaou (también conocida como frotis de Papanicolaou) que puede ayudar a detectar cambios celulares sospechosos en el cuello uterino.

b) Virus y enfermedades en el hombre.

Ejemplos comunes de enfermedades humanas causadas por virus incluyen el resfriado común, gripe, varicela, poliomielitis, sarampión, paperas y rubéola. Entre las enfermedades graves causadas por virus están el ébola, SIDA, gripe aviar y SARS. Otras enfermedades son poliomielitis, paperas, rubéola, hepatitis B, hepatitis C, fiebre amarilla, dengue, viruela (erradicada), etc. Algunas enfermedades se encuentran bajo investigación para determinar si tienen un virus como agente causal, por ejemplo, el Herpesvirus humano tipo 6 (HHV6) podría estar relacionado con enfermedades neurológicas tales como la esclerosis múltiple y el síndrome de fatiga crónica. También se investiga si el Virus de Borna, causante de enfermedades neurológicas en caballos, pudiera ser responsable de enfermedades psiquiátricas en los seres humanos.
La capacidad relativa de los virus para causar enfermedades se describe en términos de virulencia. Los virus producen la enfermedad en el huésped a través de diferentes mecanismos que dependen en gran medida de la especie de virus. Los mecanismos a nivel celular incluyen principalmente la lisis y la posterior muerte de la célula. En los organismos pluricelulares, si suficientes células mueren, todo el organismo empezará a verse afectado. Los virus pueden también existir dentro de un organismo relativamente sin efectos. A esto se le llama estado latente y es una característica de los herpesvirus incluyendo el Virus del herpes simple, causante del herpes labial, el Virus de Epstein-Barr, que causa la fiebre glandular, y el virus varicela-zóster, que causa la varicela. El virus de la varicela, una vez superada la enfermedad, regresa en etapas posteriores de la vida como herpes zóster.
Algunos virus pueden causar infecciones crónicas, en las cuales el virus sigue replicándose en el cuerpo, a pesar de los mecanismos de defensa del huésped. Esto es común en las infecciones de hepatitis B y hepatitis C. Las personas infectadas crónicamente con el virus de la hepatitis B sirven como reservorios del virus (son los portadores). Cuando hay una alta proporción de portadores en una población, se dice que la enfermedad es endémica.

Ciclo reproductivo de los virus.

Los virus tienen un objetivo básico: producir copias de sí mismos en gran cantidad sirviéndose de la maquinaria que tiene una célula viva para los procesos de transcripción, traducción y replicación. El ciclo reproductivo de los virus varía considerablemente entre las especies, pero siempre están presentes seis etapas básicas:
Ciclo reproductivo genérico de los virus. 1-Adsorción, 2-Penetración, 3-Desnudamiento, 4- Multiplicación (4a-transcripción, 4b-traducción, 4c-replicación), 5-Ensamblaje, 6-Liberación.

1.- Adsorción. Es la unión entre la cápside viral de proteínas y los receptores específicos en la superficie celular del huésped. La unión virus-célula es bastante específica y determina la gama de huéspedes de un virus. Este mecanismo ha evolucionado a favor de que los virus sólo infecten a células en los que sean capaces de reproducirse. Por ejemplo, el Virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) presenta la proteína de superficie gp120 que puede interactuar con los receptores CD4 de los linfocitos T humanos.
2.- Penetración. La forma en la que el virus entra en la célula huésped varía dependiendo de la especie. La endocitosis es común en los virus con o sin envoltura; en la este caso, la partícula del virus es rodeada por la membrana plasmática de la célula, se forma una invaginación y luego la vesícula se introduce en el citoplasma. Otro método que se presenta en los virus con envoltura se basa en la fusión de la membrana plasmática con la envoltura del virus. La penetración directa se observa sólo en los virus sin envoltura. Por último, algunos virus sin envoltura y los bacteriófagos son capaces de inyectar directamente el genoma en la célula huésped.
3.- Desnudamiento. Es el proceso por el cual el ácido nucleico del virus es liberado dentro de la célula. Puede ocurrir simultáneamente o poco después de la penetración. En este último caso, la cápside vírica es degradada por las enzimas del huésped (o algunas veces por las enzimas que trae consigo el virus).
4.- Multiplicación. Es la biosíntesis de los elementos necesarios para la formación de nuevos virus: ARNm, proteínas y ácidos nucleicos. Incluye la expresión genética (transcripción y traducción) y la replicación del genoma. La transcripción es la síntesis de ARN mensajero (ARNm) a partir del genoma del virus. La traducción es la síntesis, en los ribosomas del huésped, de las proteínas virales, tanto las que componen la cápsida como las proteínas enzimáticas. Durante la replicación se obtienen las copias del genoma viral.
5.- Ensamblaje. En esta etapa se forma la cápside viral y se asocia con el genoma viral. Tras la formación de las partículas del virus, a menudo se realiza una modificación post-translacional de las proteínas virales. En los virus como el VIH, esta modificación (a veces llamada maduración), se produce después de que el virus haya sido liberado de la célula huésped.
6.- Liberación. Los virus salen de la célula huésped por lisis o por gemación. Los virus sin envoltura se acumulan por algún tiempo en la célula hasta que ésta se rompe (lisis). Los virus con envoltura (por ejemplo, el VIH) suelen ser liberados por gemación, proceso durante el cual el virus adquiere su envoltura de fosfolípidos en la que se insertan las glicoproteínas virales.

Resumen VIRUS

VIRUS
Representan el límite entre lo vivo y lo no vivo, su estructura simple y la ausencia de funciones vitales excepto la autoduplicación son factores que hacen que se les considere fuera de los reinos en donde se clasifican los seres vivos
El tamaño de los virus es de 17 a 450 milimicras, por lo que sólo se pueden ver al microscopio electrónico
Tienen un centro de ADN o ARN, rodeado por una cubierta proteica llamada cápside que posee unidades estructurales denominadas capsómeros (moléculas proteicas) cuyo arreglo es específico para cada virus

Los virus sólo están activos dentro de una célula
Cuando están fuera, son partículas proteínicas cristalizadas e inertes.
Pueden sobrevivir en muy diversos tipos de suelos y climas
Cuando entran en contacto con una célula, retoman su capacidad de infectar, llamándose entonces viriones
Producen enfermedades como la rabia, rubéola, herpes y SIDA entre otras.

De acuerdo a la forma y simetría de su cápside, los Virus se clasifican en:
Cilíndricos o Helicoidales
Icosaédricos (de varias caras)
Complejos (cápside, cola y placa caudal con filamentos)

Para reproducirse, los virus necesitan de una célula anfitriona.
Se insertan como un gene más en sus cromosomas.
Utilizan la maquinaria de síntesis de proteína de la célula.
Durante este proceso debilitan y matan a las células.
El proceso de replicación viral o ciclo lítico del virus consta de varias etapas.

Los virus que contienen ARN, poseen una enzima llamada transcriptasa inversa que permite que el mensaje del ARN viral se copie al ADN de la célula hospedera, para poder sintetizar las proteínas virales.
Por esta característica se les conoce como retrovirus y causan enfermedades graves como la hepatitis B y el SIDA

Vacunación.
Edward Jenner, médico rural inglés desarrolló el proceso de inmunización en 1796 en contra de la viruela que en Europa causaba la muerte de una de cada 10 personas.

La “vacuna” es una enfermedad (que atacaba al ganado bovino) semejante a la viruela.
Jenner observó que cualquier ordeñador que hubiera contraído una infección “vacuna” no contraía la viruela

A pesar del éxito, Jenner no tuvo la menor idea sobre que causaba la “vacuna” o la viruela. Los líquidos de las heridas, habían sido llamados “virus”, que literalmente significa “veneno”.

Louis Pasteur y sus contemporáneos reconocieron la importancia del “virus” como un agente de enfermedades.
A diferencia de las bacterias que siempre fueron encontradas en ciertas enfermedades, las partículas de enfermedades producidas por virus nunca se pudieron descubrir con el microscopio.
Los filtros de porcelana que se usaban para separar las bacterias de los líquidos no sirvieron para retener a los virus.
A principios de la década de 1930, cuando los investigadores se referían a estos agentes desconocidos, los denominaban “virus filtrables”

Wendell M. Stanley ganó el premio Nobel en 1946 por su trabajo en la cristalización del virus del mosaico del tabaco (VMT)

Enfermedades Virales
Pertenece al grupo de los Mixovirus; se aisló en 1933. Se han clasificado 3 tipos de virus:
El A, que origina grandes epidemias cada 2 ó 3 años.
EL B, que las causa cada 3 ó 6 años.
El C, que lo hace esporádicamente.

Entre 1918 y 1919, de España penetró a América el virus tipo A originando una grave pandemia, razón por la cual se le nombró “gripe o influenza española”. Se estima que murieron aproximadamente 25 millones de personas

Importancia de los Virus
Elaboración de Vacunas
Investigación de Fármacos antivirales
Transportadores de Genes en técnicas de ingeniería genética
Terapia Génica
Investigación de Genomas Víricos
Mediante un sintetizador de ADN, los especialistas obtienen genes del virus VIH y los introducen en una bacteria. De esta manera, se espera elaborar una vacuna recombinante anti- SIDA.

Estructura de los virus.

Una partícula de virus, conocida como virión, está compuesta de una molécula de ácido nucleico (ADN o ARN) y una envoltura proteínica. Ésta es la estructura básica de un virus, aunque algunos de ellos pueden añadir a esto la presencia de alguna enzima, bien junto al ácido nucleico, como la transcriptasa inversa de los retrovirus, bien en la envoltura, para facilitar la apertura de una brecha en la membrana de la célula hospedadora.
La envoltura proteínica recibe el nombre de cápside. Está formada por unas subunidades idénticas denominadas capsómeros. Los capsómeros son proteínas globulares que en ocasiones tienen una parte glicídica unida. Son codificadas por el genoma viral y su forma sirve de base para la distinción morfológica y antigénica. Se autoensamblan entre sí, por lo general requiriendo la presencia del genoma del virus, dando a la cubierta una forma geométrica. Sin embargo, los virus complejos codifican proteínas que asisten en la construcción de su cápside. Los capsómeros, a su vez, están compuestos de unidades denominadas protómeros. Las proteínas estructuralmente asociadas con el ácido nucleico se denominan nucleoproteínas mientras que la asociación de las proteínas de la cápside viral con el ácido nucleico se denomina nucleocápside.
Atendiendo la forma de la cápsida, se pueden distinguir los siguientes tres tipos básicos de virus:
1.- Virus cilíndricos o helicoidales. En los virus cilíndricos o helicoidales, los capsómeros, que son de un solo tipo, se ajustan en una estructura helicoidal en torno a un eje central donde se encuentra una hélice simple de ácido nucleico. Esta estructura se traduce en un virión con forma de varilla o filamentoso con una gran diversidad, desde los muy cortos y rígidos, a los muy largos y flexibles.
El material genético, generalmente ARN monocatenario, pero también ADN monocatenario en algunos casos, está rodeado por la hélice de proteínas a la que se une por la interacción entre la carga negativa del ácido nucleico y la positiva de la proteína. En general, la longitud de la cápside helicoidal está relacionada con la longitud del ácido nucleico contenido en ella y el diámetro depende del tamaño y disposición de los capsómeros. Un ejemplo bien estudiado lo constituye el Virus del mosaico del tabaco.
2.- Virus icosaédricos. En los virus icosaédricos, los capsómeros se ajustan formando un icosaedro regular (es decir, 20 caras triangulares y 12 vértices), y dejando un hueco central donde se sitúa el ácido nucleico fuertemente apelotonado. Algunos forman poliedros con más caras que el icosaedro, y algunos presentan fibras proteicas que sobresalen de la cápside. El icosaedro es la estructura cuasiesférica más eficiente y robusta que se puede construir a partir del ensamblado de varias piezas. Esta estructura se traduce en una apariencia esférica de los virus cuando se observan al microscopio.
Los capsómeros pueden ser pentagonales o hexagonales y se construyen con varios protómeros. Estos se asocian a través de una unión no-covalente para encerrar el ácido nucleico, aunque por lo general menos íntimamente que las cápsides helicoidales. El número de protómeros necesario para constituir la cápside se denota por el número T, el cual indica que se precisan 60×T proteínas para formar la cápside. En el caso del Virus de la hepatitis B, T=4 y se requieren 240 proteínas para formar la cápside. Otros ejemplos de este tipo de virus lo constituyen los adenovirus, que incluyen virus que producen enfermedades respiratorias, faringitis, gastroenteritis.
3.- Virus complejos. Los virus complejos, con pequeñas variantes, responden a la siguiente estructura general:
Una cabeza de estructura icosaédrica que alberga el ácido nucleico.
Una cola de estructura helicoidal que constituye un cilindro hueco.
Un collar de capsómeros entre la cabeza y la cola.
Una placa basal, al final de la cola, con unos puntos de anclaje que sirven para fijar el virus a la membrana celular. De la placa salen también unas fibras proteicas que ayudan a la fijación del virus sobre la célula hospedadora.
Como ejemplo de este tipo de virus podemos citar a la mayor parte de los virus bacteriófagos (que infectan bacterias).

Origen de los virus.

La posición de los virus como frontera entre lo vivo y lo inerte plantea a los científicos el problema de su origen. El origen de los virus modernos no está del todo clara; quizás un único mecanismo no pueda responder a esta cuestión. Como no fosilizan, las técnicas moleculares son los métodos más utilizados para hipotetizar su origen. Dos principales hipótesis existen en la actualidad:
1.- Los virus serían los primeros seres, en la historia de la evolución de lo inerte a lo vivo, que lograron reunir con eficacia las funciones de replicación, transcripción y traducción. Serían, pues, los organismos menos evolucionados.
2.- El hecho de que los virus solamente puedan realizar esas tres funciones vitales en el interior de células vivas, lleva a pensar que los virus no pudieron existir antes de que aparecieran las primeras células, por muy simples que éstas fueran.
Los virus con sólo unos pocos genes podrían ser partes de ácido nucleico procedentes del genoma de un organismo vivo. Su material genético podría haberse derivado de elementos genéticos transferibles, tales como plásmidos o transposones, que pueden entrar y salir de los genomas. Nuevos virus podrían surgen en cualquier momento, y por tanto, no siempre los virus tendrían antepasados.
Los virus con genomas más grandes, como los poxvirus, pueden haber sido una vez pequeñas células que parasitaron células más grandes. Con el tiempo, pudieron perder los genes no requeridos para su estilo de vida parasitaria en un proceso de simplificación conocido como evolución retrógrada. Las bacterias Rickettsia y Chlamydia son células vivas que, al igual que los virus, sólo se puede reproducir dentro de una célula huésped. El estilo de vida parasitaria de estos organismos les ha ocasionado una pérdida de genes que en el pasado les habrían permitido sobrevivir fuera de la célula huésped. Estos ejemplos prestan credibilidad a la hipótesis de la simplificación.
El descubrimiento de otras formas acelulares ha aportado nuevas luces al origen de los virus, pero no ha servido para solucionar la disyuntiva planteada. Las otras formas acelulares son:
Los provirus.
Los plásmidos.
Los viroides.
Algunos científicos han postulado que los virus serían el resultado de la evolución de estas formas acelulares: los virus de ADN procederían de provirus y plásmidos, y los de ARN, de los viroides. La cápsida de los virus sería un logro evolutivo por el que el material genético se vería protegido en su desplazamiento de una célula otra, y garantizaría el éxito de la infección. Por otra parte, las formas acelulares podrían haber nacido en el seno del medio celular, cuando unos determinados genes lograran autonomía respecto al funcionamiento del genoma celular; de esta manera, el origen de los virus no estaría ligado necesariamente a los episodios que acompañan a la aparición de la vida sobre la tierra.
Pero también podría hablarse de un proceso inverso: una pérdida de la cápsida reduciría a las unidades autónomas de replicación-transcripción-traducción a la condición de provirus, plásmidos o viroides.
En conclusión, el descubrimiento de formas acelulares más sencillas que los virus nos ayuda a comprender mejor su naturaleza y significado biológico, pero nos mantiene en la duda de si estamos frente a los primeros organismos salidos de la materia inerte, o frente a formas regresivas resultantes de la especialización al parasitismo.

Unidad 2. Microbiología

2.1.Virus
a) Origen, estructura y replicación
Un virus (de la palabra latina virus, toxina o veneno) es una entidad biológica que para replicarse necesita de una célula huésped. Cada partícula de virus o virión es un agente potencialmente patógeno compuesto por una cápside (o cápsida) de proteínas que envuelve al ácido nucléico, que puede ser ADN o ARN. La forma de la cápside puede ser sencilla, típicamente de tipo helicoidal o icosaédrica (poliédrica o casi esférica), o compuesta, típicamente comprendiendo una cabeza y una cola. Esta estructura puede, a su vez, estar rodeada por la envoltura vírica, una capa lipídica con diferentes proteínas, dependiendo del virus.
Ninguno de los virus posee orgánulos y, sobre todo, ninguno tiene autonomía metabólica, por lo que no son considerados células. Su ciclo biológico tiene dos fases, una extracelular y metabólicamente inerte, y otra intracelular que es reproductiva. Se puede agrupar las características definitorias de los virus en torno a tres cuestiones: su tamaño, el hecho de que sean cristalizables y el hecho de que sean parásitos intracelulares o microcelulares obligados. Estas tres cuestiones colocan a los virus en la frontera entre lo vivo y lo inerte.
Los virus son estructuras extraordinariamente pequeñas. Su tamaño oscila entre los 24 nm del virus de la fiebre aftosa a los 300 nm de los poxvirus. Comúnmente, se utilizan microscopios electrónicos tanto de barrido como de transmisión para visualizar las partículas de virus. Para aumentar el contraste entre los virus y el fondo se utilizan tintes de alto contraste a los electrones.

Protein Data Bank

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El Protein Data Bank (PDB) (Banco de Datos de Proteínas) es una base de datos en 3-D sobre estructura de las proteínas y ácidos nucleicos. Estos datos, generalmente obtenidos por Cristalografía de rayos X o Resonancia Magnética Nuclear, son enviados por biólogos y bioquímicos de todo el mundo. Están bajo el dominio público y pueden ser usados libremente.
Contenido[ocultar]
1 Historia
1.1 Crecimiento
2 Referencias
3 Enlaces externos
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Historia [editar]
Fundado en 1971 por los Drs. Edgar Meyer y Walter Hamilton del Brookhaven National Laboratory, la gestión fue transferida en 1988 al Research Collaboratory for Structural Bionformatics (RCSB). Rutgers University es la sede principal y esta actualmente dirigido por Helen M. Berman.[1]
El Worldwide Protein Data Bank (wwPDB) consiste en organizaciones que actúan como centros de depositado, procesado y distribución de los datos PDB. Los miembros fundadores son RCSB PDB (EE.UU.), MSD-EBI (Europa) y PDBj (Japón). El grupo BMRB (EE.UU) se unió al wwPDB en 2006. La misión del wwPDB es la de mantener un único archivo Protein Data Bank de datos de estructuras macromoleculares disponible gratuita y públicamente para la comunidad global.
Crecimiento [editar]
Cuando se fundó, el PDB contenía tan sólo 7 estructuras de proteínas. Desde entonces ha experimentado un crecimiento aproximadamente exponencial en el número de estructuras y nada parece indicar que el ritmo vaya a decaer.
El ritmo de crecimiento del PDB ha sido analizado en profundidad en diversos estudios.
Referencias [editar]
↑ «Helen M. Berman». Rutgers Chemistry and Chemical Biology Department.
Enlaces externos [editar]
Protein Data Bank
Worldwide Protein Data Bank
MSD-EBI
Protein Data Bank Japan
BMRB (EE.UU)
Research Collaboratory for Structural Bionformatics (RCSB)
Banking on structures Un artículo de revisión de Tracy Smith Schmidt (PDF link).
The Protein Data Bank - Un extenso y ampliamente citado artículo de Berman et al. PMID: 10592235
Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Protein_Data_Bank"

Hb (Hemoglobina) 1

d) Fraccionamiento celular

Las diferentes moléculas localizadas en los distintos compartimientos de las células eucariotas pueden analizarse con la ayuda de las técnicas de fraccionamiento celular, que permiten disgregar los diferentes orgánulos celulares, conservando la integridad de los mismos y la funcionalidad de sus macromoléculas. El fraccionamiento celular se logra sometiendo las células a procedimientos como vibraciones de alta intensidad o ruptura mecánica en aparatos denominados homogeinizadores. Si se procede cuidadosamente, se rompen la membrana plasmática y el retículo endoplásmico (cuyos fragmentos se reagrupan formando pequeñas vesículas o microsomas), pero quedan intactos los núcleos, las mitocondrias, los aparatos de Golgi, los lisosomas y diferentes vesículas.
Todos estos componentes pueden separarse en distintas fracciones mediante centrifugación diferencial o bien mediante centrifugación en una solución que presenta un gradiente de zonas de diferente concentración, de manera que cada porción celular sedimenta en la zona en la cual la densidad del medio es similar a la suya.
Cada una de las fracciones obtenidas conserva intactas sus propiedades fisicoquímicas y puede estudiarse por separado ya sea para analizar su aspecto al microscopio, su constitución bioquímica, etc. Si el material desea observarse con MET, los sedimentos (o "pellets") obtenidos por centrifugación se deshidratan y se incluyen en plástico en el mismo tubo en el que se centrifugaron, y luego se procesan como un taco común.
El análisis bioquímico de las moléculas puede realizarse, por ejemplo, separando entre sí las diferentes proteínas de una de las fracciones celulares, mediante técnicas como la cromatografía o la electroforesis, lo que permite investigar posteriormente la organización de cada proteína, así como la secuencia de aminoácidos que la constituyen.
La organización tridimensional de grandes moléculas que presentan una estructura de tipo cristalino (como ciertas proteínas o el ADN), puede ser deducida mediante el análisis de difracción de rayos X, que informa acerca de la posición de cada átomo en la molécula. El principio de funcionamiento de esta técnica se basa en enviar un angosto haz de rayos X a través de la muestra a analizar; al atravesar las moléculas el haz se divide y se separa, y luego es registrado por una película fotográfica ubicada por detrás de la muestra. Como no existen lentes capaces de enfocar longitudes de onda tan cortas como las de los rayos X, no se obtiene una imagen sino un "patrón de difracción" que debe ser analizado mediante cálculos matemáticos que proporcionan un modelo aproximado de la estructura molecular.

2. Microscopio electrónico (microscopía electrónica):

La potencia amplificadora de un microscopio óptico está limitada por la longitud de onda de la luz visible. El microscopio electrónico utiliza electrones para iluminar un objeto. Dado que los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas. La longitud de onda más corta de la luz visible es de alrededor de 4.000 ángstroms (1 ángstrom es 0,0000000001 metros). La longitud de onda de los electrones que se utilizan en los microscopios electrónicos es de alrededor de 0,5 ángstroms.
Todos los microscopios electrónicos cuentan con varios elementos básicos. Disponen de un cañón de electrones que emite los electrones que chocan contra el espécimen, creando una imagen aumentada. Se utilizan lentes magnéticas para crear campos que dirigen y enfocan el haz de electrones. El sistema de vacío es una parte relevante del microscopio electrónico. Los electrones pueden ser desviados por las moléculas del aire, de forma que tiene que hacerse un vacío casi total en el interior de un microscopio de estas características. Por último, todos los microscopios electrónicos cuentan con un sistema que registra o muestra la imagen que producen los electrones.
Tipos de Microscopios Electrónicos:
Hay dos tipos básicos de microscopios electrónicos:
- El microscopio electrónico de transmisión (TEM): Dirige el haz de electrones hacia el objeto que se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada del espécimen. Para utilizar un TEM debe cortarse la muestra en capas finas, no mayores de un par de miles de ángstroms. Se coloca una placa fotográfica o una pantalla fluorescente detrás del objeto para registrar la imagen aumentada. Los microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar un objeto hasta un millón de veces.
- El microscopio electrónico de barrido (SEM): Crea una imagen ampliada de la superficie de un objeto. No es necesario cortar el objeto en capas para observarlo, sino que puede colocarse en el microscopio con muy pocos preparativos. El SEM explora la superficie de la imagen punto por punto. Su funcionamiento se basa en recorrer la muestra con un haz muy concentrado de electrones, de forma parecida al barrido de un haz de electrones por la pantalla de una televisión. Los electrones del haz pueden dispersarse de la muestra o provocar la aparición de electrones secundarios. Los electrones perdidos y los secundarios son recogidos y contados por un dispositivo electrónico situado a los lados del espécimen. Cada punto leído de la muestra corresponde a un píxel en un monitor de televisión. Cuanto mayor sea el número de electrones contados por el dispositivo, mayor será el brillo del píxel en la pantalla. A medida que el haz de electrones barre la muestra, se presenta toda la imagen de la misma en el monitor. Los microscopios electrónicos de barrido pueden ampliar los objetos 100.000 veces o más. Este tipo de microscopio es muy útil porque, al contrario que los TEM o los microscopios ópticos, produce imágenes tridimensionales realistas de la superficie del objeto.
- Microscopio electrónico de barrido y transmisión (STEM): Combina los elementos de un SEM y un TEM, y puede mostrar los átomos individuales de un objeto. El microanalizador de sonda de electrones, un microscopio electrónico que cuenta con un analizador de espectro de rayos X, puede analizar los rayos X de alta energía que produce el objeto al ser bombardeado con electrones. Dado que la identidad de los diferentes átomos y moléculas de un material se puede conocer utilizando sus emisiones de rayos X, los analizadores de sonda de electrones no sólo proporcionan una imagen ampliada de la muestra, como hace un microscopio electrónico, sino que suministra también información sobre la composición química del material.

c) Microscopía

Consiste en el uso básicamente de microscopios, estos son de 2 tipos, los ópticos (microscopia óptica) y los electrónicos (microscopia electrónica). La microscopia como tal consiste en el aumento del objeto a observar, dado que el ojo humano tiene un poder de resolución de 0,1 mm, y las células tienen tamaños inferiores.
Definiciones de conceptos y características de sus formas de uso:
Microscopio:
Un microscopio es cualquiera de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para obtener una imagen aumentada de objetos minúsculos o detalles muy pequeños de los mismos, estos son usados para cualquier tipo de cosas que deseemos ver más detalladamente, que nuestros ojos no sean capaz de observar con detención o que simplemente no podamos ver.
1. Microscopio Óptico (microscopia óptica):
Este es el microscopio mas usado, que se sirve de la luz visible para crear una imagen aumentada del objeto. El microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo general se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 1.000 veces.
El microscopio compuesto consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El objetivo está compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto que es examinado. Las lentes de los microscopios están puestas de forma que el objeto que se desee examinar se encuentre en el punto focal del ocular. Cuando se mira a través del ocular se ve una imagen virtual aumentada de la imagen real. El aumento total del microscopio depende de las longitudes focales de los dos sistemas de lentes.
El equipamiento adicional de un microscopio óptico consta de un armazón con un soporte que sostiene el material examinado y de un mecanismo que permite acercar y alejar el tubo para enfocar la muestra.
Los especímenes o muestras que se examinan con un microscopio son transparentes y se observan con una luz que los atraviesa, y se suelen colocar sobre un rectángulo fino de vidrio. El soporte tiene un orificio por el que pasa la luz. Bajo el soporte se encuentra un espejo que refleja la luz para que atraviese el espécimen. El microscopio puede contar con una fuente de luz eléctrica que dirige la luz a través de la muestra.
La fotomicrografía, que consiste en fotografiar objetos a través de un microscopio, utiliza una cámara montada por encima del ocular del microscopio. La cámara suele carecer de objetivo, ya que el microscopio actúa como tal.
Los microscopios que se utilizan en entornos científicos cuentan con varias mejoras que permiten un estudio integral del espécimen. Dado que la imagen de la muestra está ampliada muchas veces e invertida, es difícil moverla de forma manual. Por ello los soportes de los microscopios científicos de alta potencia están montados en una plataforma que puede moverse con tornillos micrométricos. Algunos microscopios cuentan con soportes giratorios. Todos los microscopios de investigación cuentan con tres o más objetivos montados en un cabezal móvil que permite variar la potencia de aumento.
Microscopios ópticos especiales:
Hay diversos microscopios ópticos para funciones especiales. Uno de ellos es el microscopio estereoscópico, que no es sino un par de microscopios de baja potencia colocados de forma que convergen en el espécimen. Estos instrumentos producen una imagen tridimensional.
- El microscopio de luz ultravioleta utiliza el rango ultravioleta del espectro luminoso en lugar del rango visible, bien para aumentar la resolución con una longitud de onda menor o para mejorar el detalle absorbiendo selectivamente distintas longitudes de onda de la banda ultravioleta. Dado que el vidrio no transmite las longitudes de onda más cortas de la luz ultravioleta. Además, dado que la radiación ultravioleta es invisible, la imagen se muestra con fosforescencia en fotografía o con un escáner electrónico. El microscopio de luz ultravioleta se utiliza en la investigación científica.
- El microscopio petrográfico se utiliza para identificar y estimar cuantitativamente los componentes minerales de las rocas ígneas y las rocas metamórficas. Cuenta con un prisma de Nicol u otro tipo de dispositivo para polarizar la luz que pasa a través del espécimen examinado. Otro prisma Nicol o analizador determina la polarización de la luz que ha pasado a través del espécimen. El microscopio tiene un soporte giratorio que indica el cambio de polarización acusado por el espécimen.
- El microscopio en campo oscuro utiliza una luz muy intensa en forma de un cono hueco concentrado sobre el espécimen. El campo de visión del objetivo se encuentra en la zona hueca del cono de luz y sólo recoge la luz que se refleja en el objeto. Por ello las porciones claras del espécimen aparecen como un fondo oscuro y los objetos minúsculos que se están analizando aparecen como una luz brillante sobre el fondo. Esta forma de iluminación se utiliza para analizar elementos biológicos transparentes y sin manchas, invisibles con iluminación normal.
- El microscopio de fase ilumina el espécimen con un cono hueco de luz, como en el microscopio en campo oscuro. Sin embargo en el microscopio de fase el cono de luz es más estrecho y entra en el campo de visión del objetivo, que contiene un dispositivo en forma de anillo que reduce la intensidad de la luz y provoca un cambio de fase de un cuarto de la longitud de onda. Este tipo de microscopio es muy útil a la hora de examinar tejidos vivos, por lo que se utiliza con frecuencia en biología y medicina.
- Entre los microscopios avanzados se encuentran el microscopio de campo cercano, con el que pueden verse detalles algo menores a la longitud de onda de la luz. Se hace pasar un haz de luz a través de un orificio diminuto y se proyecta a través del espécimen a una distancia equivalente a la mitad del diámetro del orificio, formando una imagen completa.

b) Métodos citoquímicos

Mediante las reacciones coloreadas, las enzimáticas ó de inmunofluorescencia se averigua la composición bioquímica de las estructuras celulares, su localización y su funcionamiento.
Las Reacciones Enzimáticas:
- son específicas y controladas
- dependen de factores como: temperatura, pH y la presencia de sales
- son difíciles de ver a simple vista
Inminofluorescencia:
La inmunofluorescencia es una técnica de laboratorio y su exactitud puede variar dependiendo del anticuerpo específico que se está investigando y del laboratorio que la esté aplicando. Se corta una porción congelada del hígado de un ratón (u otras substancias) y se coloca en una laminilla portaobjeto de un microscopio, luego una pequeña cantidad de suero sanguíneo de la persona (parte líquida de la sangre que contiene los anticuerpos) se coloca sobre la sustancia y se lava. Un medio de contraste (fluoresceína) que se ha enlazado químicamente a los anticuerpos anti-humanos del conejo se aplica y se lava. Finalmente el anticuerpo del conejo enlazado a la fluoresceína y algunos anticuerpos humanos se enlazan, permitiendo que los grupos de medios de contraste sean visibles bajo el microscopio (prueba positiva).

1.3 Técnicas de estudio de la célula

a) Estudio de células vivientes
Las primeras técnicas utilizadas para el estudio de la célula fueron rudimentarias: una simple cuchilla de barbero, para obtener una capa muy delgada de material biológico, y una lupa más o menos modificada, para aumentar el tamaño aparente de las estructuras que se querían observar. Hasta prácticamente mediados del siglo XIX todo lo que se sabía de las células se había logrado por estos procedimientos. Por supuesto la construcción de instrumentos científicos se había perfeccionado, pero, comparados con los actuales, los microscopios de 1800 son primitivos.
Cuando se observan células o cualquier otro material, con un microscopio, cabe la duda de si aquello que se corresponde a la realidad o es un artificio introducido por la técnica, o, simplemente, el resultado de la destrucción y transformación parcial que provocamos con nuestras manipulaciones. Para salvar todos estos inconvenientes, los citólogos han desarrollado métodos especiales que pretenden preservar el material que va a ser estudiado. Son las técnicas de fijación, con las que se intenta conservar sin cambios la estructura global de la célula tal como era antes de nuestra intervención.
Una vez fijado el material, se hace imprescindible obtener piezas muy delgadas, del espesor de una sola célula si es posible, para que, al obtenerlas al microscopio, no se superpongan demasiados planos, sea más fácil la iluminación y, en fin, obtengamos una imagen más nítida y precisa del producto biológico que pretendemos estudiar. La obtención de cortes de esas características se logra con aparatos llamados microtomos, que exige previamente la inclusión del tejido en una sustancia de suficiente consistencia, tal como la parafina. Para evitar esta larga y costosa operación no exenta de posibles errores, se han desarrollado otros aparatos: criomicrotomos, en los que el tejido adquiere la suficiente consistencia como para ser cortado mediante su congelación.
Una vez obtenidos los cortes, se someten a técnicas de tinción, que son muy variadas, pero en general todas persiguen el mismo objetivo: lograr que el índice de refracción de las distintas estructuras celulares sea diferente, para que al ser atravesadas por la luz den una imagen no homogénea. Si no se usaron colorantes, los rayos de luz pasarían a través de las células sin modificar su trayectoria, o modificándola muy poco, y nos darían una imagen muy homogénea, casi sin ningún accidente. El microscopio electrónico sustituye los rayos de luz por haces de electrones. Para aumentar el contraste de una estructura celular respecto de otras, no es entonces suficiente un colorante. En estos casos se usan metales pesados, como el osmio, que al depositarse sobre un determinado componente celular impiden total o parcialmente el paso del haz de electrones y proporcionan una imagen diferencial.
Otras técnicas de introducción relativamente recientes, que estás suministrando gran cantidad de información, son: la autorradiografía, que permite averiguar la localización precisa de moléculas marcadas con isótopos radiactivos suministrados previamente a la célula, y las técnicas citoquímicas, que persiguen el objetivo de localizar un tipo particular de moléculas, usando para ello reacciones coloreadas específicas de una determinado grupo químico.

Metabolismo de la Glucosa

La glucólisis se inicia en el citosol y produce dos ácidos pirúvicos a partir de cada molécula de Glucosa, de tal manera que cada conjunto de reacciones de matriz ocurren dos veces durante el metabolismo de una sola molécula de Glucosa.
En la matriz mitocondrial ocurre la formación de CoA y el Ciclo del Ácido Cítrico o ciclo de Krebs, llamado así en honor de su descubridor Hans Krebs.

Primera etapa: Formación de acetil CoA
El ácido pirúvico se divide en CO2 y un grupo acetil. El grupo acetil se une a la coenzima–A para formar acetil CoA. Simultáneamente el NAD+ recibe dos electrones y un ion hidrógeno para formar el NADH. El acetil CoA entra a la segunda etapa de las reacciones en la matriz.

Segunda etapa: Ciclo del Ácido Cítrico o Ciclo de Krebs
El acetil CoA cede su grupo acetil al ácido oxalacético para formar ácido cítrico.
El ácido cítrico se reordena para formar ácido isocítrico.
El ácido isocítrico cede un carbono para el CO2 formando ácido isocetoglutárico; se forma NADH a partir de NAD+.
El ácido isocetoglutárico pierde un carbono hacia CO2, formando ácido succínico, se forma NADH a partir de NAD+ y energía adicional que está almacenada en forma de ATP. En este punto, se han producido dos moléculas de CO2. (Estas dos moléculas de CO2, junto con la que fue liberada durante la formación de acetil CoA se toman en cuenta para los tres carbonos del ácido pirúvico original.)
El ácido succínico se convierte en ácido fumárico, y el transportador de electrones FAD es cargado para formar FADH2. El ácido fumárico se convierte en ácido maléico.
El ácido maléico se convierte en ácido oxalacético y se forma NADH a partir de NAD+.
El ciclo del ácido cítrico produce tres moléculas de CO2 y NADH, una de FADH2 y una de ATP por cada acetil CoA.
El NADH y el FADH donarán sus electrones al sistema de transporte de electrones de la membrana interna, donde la energía de los electrones se utilizará para sintetizar ATP.
Los electrones de los transportadores de electrones NADH y FADH2 entran al sistema de transporte de electrones de la membrana mitocondrial interna. Aquí su energía se utiliza para elevar el gradiente de iones hidrógeno. El movimiento de iones hidrógeno hacia su gradiente a través de las enzimas que sintetizan ATP produce la síntesis de 32 a 34 moléculas de ATP. Al final del sistema de transporte de electrones, se combinan dos electrones con un átomo de oxígeno y dos iones hidrógeno para formar agua.

Metabolismo de la Glucosa

Los animales, como los demás heterótrofos, dependen de la energía química contenida en las moléculas orgánicas sintetizadas por las plantas.
Las células de los heterótrofos no pueden utilizar directamente la energía química de las moléculas orgánicas, necesitan transformarla a energía utilizable en forma de ATP, mediante 2 procesos: Glucólisis y Respiración Celular.

Glucólisis

Ocurre en el citosol de la célula, se lleva a cabo exactamente de la misma manera bajo condiciones aeróbicas (con oxígeno) y anaeróbicas (sin oxígeno).

Cada molécula de Glucosa se desdobla en 2 moléculas de ácido pirúvico; durante estas reacciones se forman 2 moléculas de ATP y 2 de NADH (molécula trasportadora de electrones)

Respiración celular

Es un conjunto de reacciones en las cuales el ácido pirúvico producido por la glucólisis se desdobla a bióxido de carbono y agua, produciéndose grandes cantidades de ATP.
Las reacciones finales de la respiración celular necesitan oxígeno porque éste actúa como aceptor final de electrones. En las células eucarióticas, la respiración celular se realiza en la mitocondria.

La estructura de la mitocondria es parecida a la del cloroplasto; su membrana interna separa un compartimiento interno o matriz (que contiene enzimas solubles) del compartimiento intermembranoso que se encuentra entre las membranas externa e interna.