Anexos de la piel

Anexos de la piel Folículo piloso: cavidad que nace en la dermis y da origen al pelo Los pelos son filamentos flexibles compuestos de queratina Protegen la piel contra los rayos solares, el frío y la aíslan del calor. Uñas: son láminas semitransparentes y duras, compuestas de queratina, que protegen los extremos de los dedos de pies y manos. Glándulas sebáceas: · Se ubican en la dermis y junto al folículo piloso. · Secretan sebo que lubrica el pelo e impide que la piel se reseque. · No están presentes en la palma de las manos y en la planta de los pies. · Son muy abundantes en el cuero cabelludo.

Glándulas sudoríparas: · Son glándulas tubulares enrolladas que están situadas en la dermis y que se abren al exterior por medio de poros. · Producen sudor por el cual se eliminan sustancias de desecho y ayuda a regular la temperatura corporal.

Origen y evolución celular

La utilización del microscopio permitió a los biólogos diferenciar dos tipos de células: las eucarióticas y las procarióticas. Entre ambas hay diferencias estructurales muy importantes, pero a pesar de ello, los mecanismos moleculares básicos que rigen la vida en los dos tipos de células son los mismos, lo que implica que proceden de un antecesor común conocido como LUCA (del inglés, Last Universal Cellular Ancestor). Celula - El comienzo de la vida Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4500 M.a., y la aparición de la vida ocurrió aproximadamente hace 3800 M.a. La explicación de cómo apareció resulta especulativa, ya que las condiciones reinantes en la atmósfera primitiva no son exactamente reducibles en un laboratorio. No obstante, se han realizado experiencias para dar una explicación de los distintos pasos ocurridos hasta que surgió la vida; estas experiencias integran la denominada química prebiótica. En 1922, los bioquímicos A. L. Oparin y J. B. S. Haldane formularon simultáneamente hipótesis sobre los procesos de evolución química que debieron producirse durante el origen de la vida. Según ellos, las moléculas orgánicas podrían formarse con los gases de la atmósfera (hidrógeno, metano, amoniaco y vapor de agua), que reaccionarían entre sí gracias a la radiación solar. Estas nuevas moléculas orgánicas caerían a los océanos formando lo que llamaron "caldo nutritivo" o "sopa primitiva". Las moléculas se irían asociando entre sí formando unos agregados o coacervados -que serían, en realidad, coloides proteicos-, y se produciría una selección natural en virtud de la cual los coacervados con capacidad de autosíntesis evolucionarían hacia formas más estables y completas. La hipótesis de Oparin y Haldane fue, en parte, confirmada por el trabajo experimental de Stanley L. Miller (1930-2007). En los años cincuenta del siglo XX, Miller era un joven químico que trabajaba en la Universidad de Chicago bajo la dirección de H. C. Urey, nobel de química en 1934. Miller demostró en el laboratorio, utilizando un aparato ideado por él, la posibilidad de que se formaran espontáneamente moléculas orgánicas. Para ello, hizo pasar vapor de agua a través de un recipiente de cristal que contenía una mezcla de gases semejantes a la existente en la atmósfera primitiva: metano, amoníaco e hidrógeno. Al mismo tiempo, provocó en su interior una descarga eléctrica. El resultado fue la formación de moléculas orgánicas como el ácido aspártico, ácido glutámico, ácido acético, ácido fórmico, urea y aminoácidos como la alanina y la glicina. - Las primeras células El siguiente paso evolutivo tendría que ser la formación de macromoléculas. Se demostró que calentando mezclas secas de aminoácidos, estos se polimerizaban y formaban polipéptidos. Sin embargo, para que una macromoléculas pudiera estar implicada en los procesos vitales, tendría que tener capacidad para autorreplicarse, ya que según Geoffrey M. Cooper (1997): "Solamente una macromolécula capaz de dirigir la síntesis de nuevas copias de sí mismo podría ser capaz de reproducirse y posteriormente evolucionar". De las macromoléculas conocidas hoy día, solo los ácidos nucleicos son capaces de autoreplicarse. A principios de la década de 1980, Altman y Cech demostraron que el ARN es capaz de catalizar una serie de reacciones, incluida la polimerización de nucleótidos. "El ARN era por tanto, la única molécula capaz de servir como molde para catalizar su propia replicación". Este primer ARN enzimático, capaz de autoreplicarse, recibió el nombre de ribozima. Actualmente, está admitido que el ARN constituyó el primer sistema genético y, por tanto, existió un "mundo de ARN" en el que se debieron dar importantes pasos en la evolución química, basados en la propia replicación de las moléculas de ARN. El concepto del "mundo del ARN" fue acuñado por el Premio Nobel norteamericano W. Gilbert en 1986. Lo que llmaríamos primera célula estaría formada por su ARN autorreplicativo, rodeado de una membrana compuesta por fosfolípidos. El ARN encerrado por esta membrana produciría su propia replicación y la síntesis de proteínas, formando el modelo celular más sencillo y primitivo. - Otras teorías sobre el origen de la vida Una de las teorías sobre el origen de la vida es la denominada teoría de la panspermia. Según esta teoría, la vida sobre nuestro planeta procedería de moléculas orgánicas procedentes del polvo interestelar cósmico, presente en los meteoritos que impactaron en la Tierra primitiva. Otra propuesta que cuenta con bastantes seguidores es la de considerar que antes del "mundo de ARN" debió existir un "mundo pre-ARN", representado por la molécula PNA (Ácido Péptido Nucleico), similar al ARN. Dentro de las propuestas que se han realizado, una de las más llamativas -por su originalidad y carácter revolucionario- es la planteada por Cairns-Smith (Universidad de Glasgow) sobre la existencia de una vida inorgánica previa a la orgánica que conocemos. Esta vida inorgánica procedería de "arcillas" que habrían actuado como catalizadores, formando en su superficie moléculas de naturaleza orgánica. Wachterhaüser, en 1980, propuso la teoría del hierro-sulfuro. Se fundamenta en la existencia de chimeneas hidrotermales en los fondos oceánicos que emiten aguas sulfurosas a elevadas temperaturas. En estas zonas, existen minerales de sulfuro de hierro y níquel que pudieron catalizar la formación de las primeras biomoléculas. Sea cual sea la teoría más aceptada, toda la comunidad científica está de acuerdo en que en algún momento (probablemente en el "mundo del ARN") tuvo que ocurrir el proceso de "celularización" que diera lugar a la célula más primitiva. - La teoría endosimbionte Carl Woese (1980) denominó progenote o protobionte al antepasado común de todos los organismos y representante de la unidad viviente más primitiva, dotada ya con mecanismos de transcripción y traducción genética. De este tronco común (hoy llamado LUCA) surgirían en la evolución las células procarióticas (sin núcleo diferenciado), que comprenderían las arqueobacterias (extremófilas) y las eubacterias (las más conocidas). Posteriormente, aparecerían las células eucarióticas, ya dotadas de núcleo. Lynn Margulis, en su teoría endosimbionte (1967), propone que las células eucarióticas se originaron a partir de una primitiva célula urcariota, que en un momento englobaría a otras células u organismos procarióticos, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte.

Estructura del ADN: el modelo de Watson y Crick

El patrimonio genético de toda célula está contenido en la molécula de ADN, constituida por tres moléculas de naturaleza distinta, un azúcar con cinco átomos de carbono, la 2-D-desoxirribosa, un fosfato y cuatro bases nitrogenadas diferentes: dos purinas, la adenina y la guanina, y dos pirimidinas, la citosina y la timina; la unidad fundamental de la molécula de ADN está constituida por un nucleótido formado por una de las cuatro bases nitrogenadas enlazada a una molécula de azúcar y a una de fosfato. En 1953 el bioquímico estadounidense James Watson y el biólogo británico Francis Crick, a partir de estudios cristalográficos realizados por Wilkins y Franklin (que sugerían que la molécula de ADN poseía una estructura helicoidal) e inspirándose en las observaciones de otros investigadores (según las cuales los distintos ADN examinados presentaban siempre un número de adeninas igual al de timinas y un número de citosinas igual al de guaninas), propusieron asignar una estructura de doble hélice a la molécula de ADN.

La identificación de la estructura del ADN está considerada el descubrimiento más importante de nuestro siglo en el campo de la biología. De acuerdo con este modelo, el ADN es una macromolécula constituida por dos hebras o filamentos enrollados uno sobre otro en sentido dextrógiro (es decir, en el del movimiento de las agujas del reloj), formando así una doble hélice. Cada hebra está constituida por una larga secuencia de nucleótidos, que forman el esqueleto de la macromolécula de ADN. Los nucleótidos se unen entre sí por un enlace fosfodiéster entre los azúcares (es decir, entre un grupo fosfato, PO4-3, enlazado a un azúcar y un hidroxilo, OH, del azúcar del nucleótido precedente). La información genética está contenida en las distintas secuencias de nucleótidos del esqueleto del ADN. Las dos hélices de ADN se mantienen unidas por enlaces débiles de naturaleza física, los enlaces de hidrógeno, y por enlaces químicos débiles, los enlaces de Van der Waals. Los pares de bases son perpendiculares al eje principal de la molécula: una vuelta completa de la hélice sobre sí misma comprende diez pares de bases. Las dos hélices están polarizadas, es decir, poseen una dirección, que viene determinada por el extremo libre del último nucleótido, el cual puede ser el carbono número 3 o el número 5 de la molécula de desoxirribosa; en consecuencia, cada hebra de ADN poseerá una extremidad 5' - 3' y la otra en dirección 3' - 5', y se dice que son antiparalelas. La estructura antiparalela del ADN posee una importancia estratégica para la duplicación del ADN.

La Duplicación del ADN

La información genética de cualquier célula se encuentra, pues, en su ADN y no es más que la secuencia de las distintas bases nitrogenadas dispuestas a lo largo del esqueleto de dicha molécula. Pero ¿cómo se transmite la información genética a las generaciones sucesivas?

Cuando una célula se divide y da como resultado dos células hijas, cada una de éstas recibe una molécula de ADN idéntica a la de la célula madre. En consecuencia, una molécula de ADN ha de duplicarse durante la división celular, generando una copia idéntica a ella, es decir, con la misma secuencia de bases. Cuando Watson y Crick desvelaron que la estructura del ADN estaba formada por dos hélices complementarias (es decir, emparejadas), comprendieron enseguida que esta misma estructura sugería un modelo para su duplicación. Durante la duplicación, las dos hebras del ADN se separan gradualmente formando la horquilla de replicación; cada hebra hace de plantilla para la síntesis de una nueva cadena complementaria, ateniéndose a la regla de que una adenina siempre ha de emparejarse con una timina, y una citosina con una guanina. La enzima responsable de la síntesis del ADN es la ADN polimerasa, que empareja cada base complementaria. La síntesis se produce siempre en la misma dirección, del extremo 5' al extremo 3' de la hebra plantilla; cuando la doble hélice se abre para que cada una de sus hebras pueda servir de plantilla, cada una de ellas posee una dirección opuesta a la de la otra; de este modo, la síntesis de las nuevas hélices hijas se produce simultáneamente sobre las dos hélices plantilla: cada una en dirección opuesta a la otra. Se forman así dos moléculas hijas idénticas, constituida cada una por una hélice antigua, usada como plantilla, y una hélice nueva sintetizada. Este tipo de duplicación se denomina semiconservativa porque la doble hélice hija conserva sólo una de las dos hebras de la molécula madre. En la actualidad es posible observar, mediante el microscopio electrónico, las horquillas de replicación previstas por el modelo semiconservativo elaborado por Watson y Crick, es decir, los puntos en que la doble hélice se abre para que se produzca la síntesis; de hecho, se constata que la duplicación de la molécula de ADN se produce simultáneamente en las dos direcciones opuestas con dos horquillas de replicación. En las células procariotas, con ADN circular, la duplicación del ADN se inicia en un único punto de origen y continúa en las dos direcciones hasta que las dos horquillas de replicación se encuentran. En las células procariotas, en las que la cantidad de ADN es superior, la duplicación se inicia en varios puntos dispersos en la molécula, cada uno de los cuales actúa como origen de una replicación que procede en ambas direcciones. De hecho, el proceso de síntesis del ADN, es decir, la velocidad a la que avanza la horquilla de replicación, es de unas 2.600 copias de bases por minuto; en una célula eucariota, si la duplicación de todo el ADN se hubiera de producir a partir de un único punto de origen como en las células procariotas, el tiempo necesario para ello resultaría excesivo. Los puntos de origen de la replicación del ADN en las células eucariotas son numerosísimos. Además de la ADN polimerasa, en el proceso de duplicación del ADN intervienen otras enzimas, como por ejemplo la helicasa, que "desenrolla" la parte de la doble hélice que ha de abrirse para que se inicie la replicación. Cada organismo vivo viene definido por la información genética contenida en su ADN, es decir, por una secuencia particular de cuatro bases distintas. Para desempeñar este papel primordial, el ADN ha de poseer en consecuencia características especiales: la principal es que puede contener una gran cantidad de información en un volumen muy pequeño; piénsese que todas las informaciones necesarias para construir el cuerpo humano están contenidas en una molécula de unos dos metros de longitud; además, el ADN es una molécula muy estable en comparación con las proteínas o con otras biomoléculas celulares, ya que, de hecho, su desnaturalización, separándose en las dos hélices complementarias, sólo se produce en condiciones extremas, como las de temperaturas elevadas, que se sitúan en torno a los 90-100 ºC.