UN RECIENTE ESTUDIO REVELA QUE LA EVOLUCIÓN DE LOS RIBOSOMAS, LAS MOLÉCULAS MÁS ANTIGUA EN LOS SERES VIVOS, PUEDE OFRECER LA CLAVE DEL ORIGEN DE LA VIDA

En la foto son los ribosomas 
de la glándula salival de un
 insecto. Los 
ribosomas son las superestructuras
 biológicos que traducen la 
información genética en las

pequeñas fábricas biosintéticas 

proteins.These convertir la
 información genética del ADN
 en una
 secuencia de aminoácidos - que 
es la estructura primaria de
 las proteínas que componen 
nuestro cuerpo

Según los datos del estudio “Daily Mail”, la evolución de los ribosomas, unas moléculas de 4.000 millones de años, puede explicar cómo las primeras moléculas de la vida en la Tierra primitiva formaron los propursores de las proteínas modernas y el ARN.

Los investigadores indican que el núcleo del ribosoma es esencialmente el mismo en todos los seres vivos, pero su capa exterior se expande a medida que el organismo evoluciona y se hace más complejo. Mediante la descamación digital de las capas de ribosomas modernos los expertos lograron modelar la estructura de los ribosomas primordiales.

"La historia de los ribosomas nos habla del origen de la vida", dice Loren Williams, profesor de la Facultad de Química y Bioquímica del GIT. "En su esencia, el ribosoma es el mismo en todas partes. El ribosoma es la biología universal".

Evolución del "sistema operativo" de la vida reveló: moléculas de 4 mil millones de años de edad, podrían proporcionar pistas a los orígenes de la existencia.

¿QUÉ ES UN RIBOSOMA?

Los ribosomas son las superestructuras biológicos que traducen la información genética en proteínas.

Estas pequeñas fábricas biosintéticas converte la información genética del ADN en una secuencia de aminoácidos - que es la estructura primaria de las proteínas que componen nuestro cuerpo.

En cada célula viva, la información contenida en el núcleo de una célula es 'transferido' de un ARN mensajero (ARNm).

El ARNm sale del núcleo y viaja a algo conocido como el retículo endoplasmático, donde dos subunidades del ribosoma se reúnen alrededor de ella y comienzan a sintetizar proteínas.

Cientos de miles de ribosomas funcionan en cada célula viva.

Por ejemplo, las células se replican rápidamente, tales como las células del hígado, pueden contener unos pocos millones de ribosomas.Incluso las células bacterianas pueden contener hasta 100.000 ribosomas.

En un nuevo estudio, los científicos compararon las estructuras tridimensionales de los ribosomas de una variedad de especies de diversa complejidad biológica, incluidos los seres humanos, levaduras, bacterias y arqueas. Los investigadores encontraron huellas distintas en los ribosomas que se han añadido nuevas estructuras a su superficie

Los ribosomas contienen secretos sobre cómo se reunieron las primeras moléculas de la vida.

1.- Son fábricas de una célula, la traducción de la información genética en proteínas.

2.- Los científicos en Atlanta peladas digitalmente vuelta capas de ribosomas modernos.

3.- Estudio encontró corazón de un ribosoma humana es la misma que en un ribosoma molde.

4.- Llegó a la conclusión de que la evolución puede añadir cosas al ribosoma, pero no puede cambiar lo que ya estaba allí.

Todos los seres vivos en la Tierra depende de una maraña misteriosa de moléculas llamadas ribosomas.

Estos son fábricas de proteínas de la célula, la traducción de la información genética en el ADN en una secuencia de aminoácidos para crear proteínas.

Los científicos creen que el ribosoma - cuya historia es una pista difícil - contiene pistas sobre cómo las primeras moléculas de la vida llegó hace en conjunto en torno a cuatro millones de años.

un nuevo estudio, los científicos compararon las estructuras tridimensionales de los ribosomas de una variedad de especies de diversa complejidad biológica, incluidos los seres humanos, levaduras, bacterias y arqueas.

Los investigadores encontraron huellas distintas en los ribosomas que se han añadido nuevas estructuras a su superficie.

Ahora los investigadores están un paso más cerca de descubrir estas pistas después de modelar la evolución de estas fábricas biológicas en un detalle sin precedentes.

núcleo del ribosoma es esencialmente el mismo en todos los sistemas vivos, mientras que las regiones externas se expanden y se vuelven complicado como especies ganan complejidad.

Por digitalmente pelar las capas de los ribosomas modernas, los científicos del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta fueron capaces de modelar las estructuras de la primera de estas fábricas biológicas.

'La historia del ribosoma nos habla del origen de la vida ", dijo Loren Williams, profesor en la Facultad de Química y Bioquímica en el Instituto de Tecnología de Georgia.

"Hemos trabajado en un buen nivel de detalle cómo se originó y evolucionó el ribosoma.

Los seres humanos tienen los ribosomas más grandes y complejos.

'Pero los cambios están en la superficie - investigadores encontraron el corazón de un ribosoma humana es la misma que en un ribosoma molde.

Origins and ovolution of the first forms of ARN

Cientos de miles de ribosomas funcionan en cada célula viva. Por ejemplo, las células se replican rápidamente, tales como las células del hígado, pueden contener unos pocos millones de ribosomas. Incluso las células bacterianas pueden contener hasta 100.000 ribosomas. Ribosoma (en la foto) se puede encontrar en diferentes partes de una célula

VIRUS

Los virus fueron descritos originalmente como "agentes filtrables". El primer virus en ser reconocido como tal, fue el agente causal de la fiebre aftosa  o glosopeda, descrito por los investigadores Loeffler y Frosch a fines del siglo pasado. Su tamaño pequeño les permite pasar a través de los filtros diseñados para retener a las bacterias.

Los virus presentan pocas propiedades de la vida y no pueden ser clasificados en ninguno de los cinco reinos que agrupan a los seres vivos. No están formados por células, no pueden desplazarse y no pueden realizar actividades metabólicas en forma independiente. 

A diferencia de la mayoría de las bacterias, hongos y parásitos celulares, los virus son parásitos intracelulares obligatorios que dependen de las complejas estructuras de la célula huésped para su replicación. Asimismo la reproducción de éstos se produce mediante ensamblaje de componentes individuales, en vez de fisión binaria u otras formas de reproducción propias de la materia viviente.

A diferencia de los demás organismos presentan o DNA o RNA, pero nunca los dos simultáneamente. Además carecen de ribosomas y de las enzimas necesarias para la síntesis de proteínas. Los virus se reproducen sólo dentro de otras células vivas a las que infectan.

Al carecer de capacidad para incorporar materia y transformar energía, deben sintetizar sus proteínas y replicar su genoma dependiendo totalmente de la célula hospedadora. La estructura física y genética de los virus ha sido optimizada mediante mutaciones y selección para infectar a los humanos y otros huéspedes, y para interaccionar con la maquinaria bioquímica de toda clase de células. Por otra parte deben soportar condiciones ambientales duras, atravesar la piel u otras barreras protectoras del huésped y evitar ser eliminados por la respuesta inmune del organismo animal o humano.


Se los agrupa según cuatro criterios principales:

Cacterísticas estructurales: a) tamaño, b) forma.

Características genéticas: c) presencia o ausencia de envoltura externa y d) tipo de ácidonucleico que poseen (DNA o RNA).

 También pueden ser agrupados teniendo en cuenta el tipo de enfermedad que causan o el modo de transmisión.

Un virus es una partícula infecciosa que presenta un ácido nucleico rodeado por una cubierta proteica llamada cápside. Algunos virus presentan una cubierta membranosa externa denominada envoltura externa. El genoma viral está contenido en el ácido nucleico ya sea DNA o RNA y posee de 5 a varios cientos de genes. Todos los virus, excepto el de la viruela que es más grande, tienen un diámetro menor de 0.25 µm y pueden ser observados sólo con microscopio electrónico.

La forma de un virus está determinada por la organización de las subunidades proteicas que forman la cápside. La cápside puede ser:

a) helicoidal: como por ejemplo el virus del mosaico del tabaco. Las proteínas de la cápside se ensamblan en una hélice que forma un cilindro hueco que encierra al ácido nucleico. En este caso los virus se observan como largos hilos o barras.

b) poliédrica: las proteínas forman placas triangulares que se disponen en un poliedro. El virus tiene una forma casi esférica. Algunos virus poliédricos, como por ejemplo el virus de la atrofia arbustiva vegetal, carecen de envoltura externa. Otros pueden presentar, como el virus de la influenza, envoltura membranosa y glucoproteínas, o picos proteicos, como los adenovirus.

c) combinaciones complejas de formas helicoidales y poliédricas: como el bacteriófago T4.

Bacteriófagos



Se los llama simplemente “fagos”. Son virus que infectan bacterias. Su forma más común consiste en una larga cadena de ácido nucleico enrollada dentro de una cápside poliédrica. Muchos de ellos presentan una cola y fibras que se extienden desdela cola con las que se fijan a la célula huésped. La mayoría de los fagos tienen DNA como material genético. Los fagos que infectan a cada cepa o especie de bacteria son específicos. Se cultivan con facilidad en el laboratorio y la mayor parte de los conocimientos sobre virus provienen del estudio de los bacteriófagos.



Existen bacteriófagos virulentos o líticos que destruyen o lisan la célula huésped y bacteriófagos templados o lisogénicos que no matan la célula durante su ciclo.

Infección lítica: cuando un virus lítico infecta una célula huésped susceptible, usa la maquinaria metabólica de la célula huésped para duplicar el ácido nucleico viral y producir sus proteínas.

La infección de un bacteriófago lítico ocurre en las siguientes etapas:

a) fijación: el fago se une a sitios receptores específicos en la pared celular de la bacteria huésped.

b) penetración: la cola del fago se contrae, perfora la pared celular de la bacteria e inyecta el ácido nucleico a través de la membrana plasmática. La cápside permanece en el exterior.

c) duplicación: el DNA de la bacteria es degradado y se replica el DNA del fago, utilizando ribosomas, energía y enzimas de la célula huésped. El genoma del fago contiene toda la información para formar nuevos fagos.

d) ensamblaje: los componentes virales recién sintetizados se ensamblan y forman nuevos bacteriófagos.

e) liberación: la pared de la bacteria es degradada por una enzima producida por el fago, la célula se rompe y quedan en libertad alrededor de 100 bacteriófagos que pueden infectar otras células.

Un ciclo lítico completo, desde la fijación hasta la liberación dura aproximadamente 30 minutos.

Infección lisogénica: A diferencia de los virus líticos que lisan (rompen) la célula huésped, los virus templados o lisogénicos no siempre destruyen a sus huéspedes. Se produce la fijación y la penetración del DNA, el cual se integra al DNA del huésped y cuando éste se duplica, se duplica el genoma viral. Los genes virales pueden permanecer reprimidos cierto tiempo. La célula bacteriana infectada, denominada lisógena, puede realizar sus funciones normalmente o en algunos casos exhibir nuevas propiedades, lo que se denomina conversión lisogénica. En
determinadas condiciones, estos fagos pueden entrar en fase lítica y destruir a la célula huésped.

Virus que infectan animales

Cientos de virus infectan al ser humano y a otros animales. Los sitios receptores en las células huésped varían según la especie y el tipo de tejido, por lo tanto existen virus que infectan a una determinada especie o tejido.

Los virus penetran en las células animales de dos maneras:

a) los virus que no presentan envoltura se unen a un sitio receptor en la membrana plasmática de la célula, la membrana se invagina, forma una vesícula rodeada por membrana que contiene al virus y de esta manera el virus es ingresado al citoplasma. Este proceso se denomina endocitosis adsortiva y

b) los virus envueltos ingresan a la célula por fusión de la envoltura viral con la membrana plasmática. Esto permite que tanto la cápside como el material genético ingresen al citoplasma. Una vez en el interior de la célula huésped los virus se duplican y producen nuevas partículas virales y se inhibe la duplicación de DNA y la síntesis de proteínas del huésped. Luego, se sintetizan las proteínas estructurales del virus y se ensamblan las nuevas partículas virales. Los virus que carecen de envoltura rompen la membrana
plasmática y son liberados. Los virus envueltos adquieren su envoltura al atravesar la membrana plasmática de la célula huésped, son liberados lentamente y no destruyen a la célula.

Las proteínas virales sintetizadas en el interior de la célula huésped pueden afectarla de diversas maneras: alterando la permeabilidad de la membrana plasmática, inhibiendo la síntesis de proteínas, debido al gran número de partículas virales presentes (hasta 100.000). Entre las enfermedades causadas por virus se encuentran:

moquillo, leucemia felina, varicela, herpes, paperas, rubéola, rabia, sarampión, hepatitis y SIDA. También se sabe que tanto virus con DNA como con RNA son causantes de algunos tipos de cáncer.

Virus que infectan plantas

Muchos tipos de virus vegetales contienen RNA, el cual actúa como RNA mensajero. Las enfermedades virales de las plantas son dispersadas por insectos, a través de semillas infectadas o por propagación asexual. Una vez en la planta los virus se diseminan por todo el cuerpo a través de los plasmodesmos, que son conexiones citoplasmáticas que penetran las paredes celulares de células adyacentes.

Origen de los virus

¿Cuál es el origen evolutivo de los virus? Una hipótesis es que, debido a su sencillez, representan una forma primitiva de vida acelular. Otra hipótesis sostiene que surgieron de ancestros celulares y se especializaron como parásitos obligados. Se cree que durante el curso de su evolución perdieron todos sus componentes celulares, excepto su material genético y los componentes necesarios para la duplicación y la infección.

La hipótesis que en la actualidad se considera más factible es que los virus son fragmentos de ácido nucleico que “escaparon” de organismos celulares. Algunos virus se originaron de células animales, algunos de células vegetales y otros de bacterias. La alta especificidad de infección y la similitud genética entre un virus y el tipo celular que infecta apoyarían esta hipótesis.

Partículas atípicas asociadas Virus defectuosos

Los virus defectuosos son aquellos cuyo genoma carece de un gen o genes específicos, debido a mutación o deleción. Como resultado de lo anterior, los virus defectuosos no son capaces de llevar a cabo un ciclo de vida productivo en las células.

Sin embargo, si la célula infectada con el virus defectuoso está co-infectada con un "virus ayudante" el producto del gen que carece el virus defectuoso es complementado por el virus ayudante, y el virus defectuoso puede replicarse. Es interesante que, para algunos virus, durante la infección se produce una mayor cantidad de viriones defectuosos que de viriones infecciosos (tanto como 100:1). La producción de partículas defectuosas es característica de algunas especies virales y se cree que modera la severidad de la infección/enfermedad in vivo. Los virusoides, que son

ejemplo de virus defectuosos, se discutirán más adelante en esta sección. Pseudoviriones

Los pseudoviriones pueden ser producidos durante la replicación viral cuando el genoma del hospedero se fragmenta. Como resultado de este proceso algunos fragmentos del ADN del hospedero se incorporan en la cápside en lugar del ADN viral.

Entonces, los pseudoviriones poseen la cápside viral a la cual los anticuerpos pueden unirse y facilitar el anclaje y penetración en la célula hospedera, pero no pueden replicarse una vez que logran el acceso a la célula, debido a que no tienen ninguno de los genes virales esenciales para el proceso de replicación.

Priones

Aunque no son virales, los priones son partículas proteicas infecciosas asociadas con encefalopatías espongiformes transmisibles (TSE por sus siglas en inglés) de humanos y de animales. TSE incluye la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob en humanos, "scrapie" en ovejas y encefalopatía espongiforme bovina. Priones y TSEs en animales seç discuten detalladamente en el capítulo 29. En el análisis a la necropsia, el cerebro presenta grandes vacuolas en las regiones de la corteza y del cerebelo, por lo que la enfermedad causada por priones se llaman "encefalopatías espongiformes". Una examinación más detallada del tejido cerebral revela la acumulación de fibrillas y placas amiloideas asociadas con proteínas de priones. Estas enfermedades se caracterizan por la pérdida del control motor, demencia, parálisis, desgaste y eventualmente la muerte. Los detalles de la patogenia son en su mayoría desconocidos.

Viroides

Los viroides son ácidos nucleicos de bajo peso molecular, desnudos, extremadamente resistentes al calor, a la radiación ultravioleta y la radiación ionizante. Estas partículas se componen exclusivamente de una pieza de ARN circular de cadena sencilla, con algunas regiones de cadena doble. Los viroides causan en su mayoría enfermedades de plantas, como la enfermedad del tubérculo ahusado de la papa.

Virusoides

Los virusoides (también llamados ARN satélites) son similares a los viroides en el sentido de que son ácidos nucleicos desnudos, de bajo peso molecular, extremadamente resistentes al calor y a las radiaciones ultravioletas y ionizantes. Sin embargo, dependen de un virus ayudante para la replicación. Los virusoides se replican en el citoplasma de la célula a través de una polimerasa ARN dependiente de ARN.

Cubierta proteica de un virus. Estructura proteica formada por una serie de monómeros llamados capsómeros.

En el interior de esta cápside se encuentra siempre el material genético del virus. Puede estar rodeada por una envoltura.

Cada capsómero puede estar constituido por una o varias proteínas distintas.

El término nucleocápside se refiere al material genético envuelto en su cápside.

FUNCIONES DE LA CÁPSIDE

. Protección del ácido nucleico de la disección y de las enzimas tisulares.

. Presenta estructuras que permiten la unión a los receptores de membrana de la célula que infectaron (virus desnudos).

. Actúan como complejo antígeno, estimulando la respuesta inmuna del huesped.

MITOCONDRIAS

Son organelos alargados, rodeados por dos membranas. A diferencia de otros organelos, pueden dividirse gracias a la presencia de su propio material genético ADN mitocondrial. Las mitocondrias constituyen el centro donde se completa  la mayor parte de la “extracción” de la energía de los nutrientes que ingresan a la célula, en un proceso llamado respiración celular.

La mitocondria es un orgánulo de gran tamaño cuya función principal es llevar a cabo la respiración celular aeróbica, que tiene como fin la producción de energía en forma de ATP. Sólo se encuentra en células eucariotas. Es el único orgánulo, junto con cloroplastos de células vegetales, que presenta un sistema genético propio. Mutaciones en el ADN mitocondrial producen múltiples enfermedades.

La mitocondria es un orgánulo citoplasmático compuesto por una matriz rodeada por una doble membrana (externa e interna). Ambas membranas quedan separadas por el espacio intermembrana. La membrana interna se repliega abundantemente formando crestas dentro de la matriz. La función principal de la mitocondria es la generación de ATP, en un proceso conocido como respiración celular aeróbica, y por tanto, dependiente de oxígeno. Debido a esta función hay células que presentan gran cantidad de mitocondrias, como las células musculares o los espermatozoides. La respiración celular aeróbica consta de tres etapas: generación de acetil-CoA a partir de piruvato, aminoácidos o ácidos grasos; ciclo del ácido cítrico; y transporte electrónico y fosforilación oxidativa. Las dos primera etapas son llevadas a cabo en la matriz mitocondrial y la última en las crestas. 

La síntesis directa de ATP ocurre en la fosforilación oxidativa. Existen compuestos que inhiben la respiración celular, concretamente algún paso de la cadena de transporte electrónico, como el cianuro, el monóxido de carbono o antibióticos como la antimicina A o la oligomicina. También hay antibióticos que específicamente inhiben la síntesis protéica a nivel mitocondrial, como el cloranfenicol, la tetraciclina y la eritromicina, de ahí que puedan ser tóxicos para el hombre. Además, la mitocondria presenta otras funciones: interviene en la proliferación celular, en la apoptosis, en la síntesis del grupo hemo y de esteroides y en la regulación del estado redox de la célula.

La mitocondria, como el cloroplasto (células vegetales), presentan un sistema génetico independiente del presente en el núcleo, que le permite sintetizar sus propias proteínas. Así, está formado por una molécula de ADN (ADNmt), ribosomas, enzimas para la replicación, transcripción y traducción, etc. Hay múltiples enfermedades relacionadas con la función mitocondrial. Las más estudiadas son aquellas que afectan a la cadena de transporte electrónico de las crestas y ocurren principalmente por mutaciones en el ADN mitocondrial. 

Entre ellas se encuentran la neuropatía óptica hereditaria de Leber (LHON), la oftalmoplejia crónica progresiva externa (CPEO), el síndrome de Leigh heredado por vía materna (MILS), la encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y accidentes cerebrovasculares (MELAS), la epilepsia mioclónia con fibras rojas rasgadas (MERRF) o la neuropatía, ataxia y retinitis pigmentosa (NARP). La mitocondria también se relaciona con el envejecimiento y con enfermedades neurodegenerativas relacionadas con él, como el Alzheimer. 

Una teoría del envejecimiento relaciona la disfunción mitocondrial con un aumento de la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que a su vez lleva a más daño en la cadena de transporte electrónico, con más generación de tales sustancias. Otros autores proponen que no existe tal ciclo, siendo la disfunción de la cadena respiratoria el inductor primario del envejecimiento prematuro.

VER: CÉLULA -BIOLOGÍA CELULAR

VER: Las mitocondrias

VER: La respiración celular aeróbica y generación de ATP - Biología

VER: Respiración celular: formación de acetil coenzima A y ciclode Krebs

VER: Respiración celular: glucólisis

VER: La respiración celular aeróbica y generación de ATP – Biología