Organismos unicelulares
Se asume ampliamente que la vida comenzó como un organismo unicelular. Una comprensión de la morfología y función celular, particularmente en organismos unicelulares, es por lo tanto esencial a cualquier estudio serio del origen de la vida. Todas las células vivas pertenecen a uno de los dos grupos, procariotas y eucariotas
Los Procariotas parecen ser mucho más simples, están desprovistos de la mayoría de los orgánulos excepto ribosomas. Contienen un área donde las moléculas de ADN están relativamente concentradas en la región central de la célula, en contraste con eucariota, en la que el ADN intracelular está encerrado en una membrana nuclear o envolvente.
Los Procariotas parecen ser mucho más simples, están desprovistos de la mayoría de los orgánulos excepto ribosomas. Contienen un área donde las moléculas de ADN están relativamente concentradas en la región central de la célula, en contraste con eucariota, en la que el ADN intracelular está encerrado en una membrana nuclear o envolvente.
E. coli, ha sido,con mucho el procariota más extensamente estudiado debido a su simplicidad, y velocidad y facilidad con que se reproducen. Su genoma completo ha sido descifrado. Aunque uno podría haber esperado encontrar proteínas mucho más simples y menos interacciones intermoleculares complejas que las observadas en eucariotas, que no ha demostrado ser el caso. La microscopía electrónica ha revelado una colección relativamente grande de moléculas de ADN en un área denominada nucleoide, localizada en o cerca del centro del organismo, así como muchos ribosomas pequeños en el citosol. Se producen procesos interactivos complejos entre el ADN, el mRNA y la síntesis de proteínas. E. coli tiene flagelos múltiples que proporcionan una movilidad impresionante. Pueden reaccionar a su ambiente moviéndose hacia las fuentes de nutrientes, así como retardando su tarifa metabólica cuando los alimentos son escasos. Pueden reproducirse rápidamente, sufriendo la división celular cada 20 min. Bajo circunstancias ideales. Un medio de cultivo adecuadamente preparado, inoculado con E. coli, cuando se incuba durante la noche puede producir millones de organismos vivos idénticos listos para el estudio a la mañana siguiente.
Apenas se puede mencionar el papel que E. coli ha desempeñado en la investigación sin reconocer cómo contribuyó a dilucidar la "fuerza motriz protónica" y la hipótesis quimiosmótica asociada, propuesta por Peter Mitchell en 1961. Reconoció un vínculo entre la transferencia de electrones y la adenosina Trifosfato (ATP) sintetasa de ATP, estaba convencido de que había un fenómeno eléctrico asociado con el proceso químico.Había un proceso de transferencia de electrones, donde los electrones pasan un gradiente de electrones, a lo largo de una cadena de varias moléculas a lo largo o a lo largo de las membranas celulares, Produciendo su energía en pequeños incrementos a medida que pasan.A medida que avanza, los protones se acumulan fuera de la membrana, la construcción de un gradiente de protones, conocida como la "fuerza motriz protónica".
Posteriormente pasan por su gradiente, conduciendo máquinas como como ATP. Realmente requería unos 16 años para que su teoría fuera ampliamente aceptada. En 1978 Mitchell fue galardonado con el Premio Nobel de Química. No sólo su hipótesis quimiosmótica se estableció bien, pero también se descubrió que este fenómeno se produce en muchas bacterias, en todas las mitocondrias animales y en los cloroplastos en todo el reino vegetal.
Otro ejemplo de lo que podemos esperar del estudio adicional de procariotas es la reciente documentación de la acuaporina en E. coli, que es altamente específica y muestra una velocidad rápida de flujo de agua a través de su canal. Se espera que proporcione un modelo útil para el estudio adicional de acuaporinas que son grandes proteínas macromoleculares complejas localizadas en membranas celulares y en general son responsables de controlar el flujo de agua y glicerol dentro y fuera de las células.
A pesar de que los procariontes muestran relativamente pocas estructuras subcelulares, parece haber una organización subcelular significativa o una compartimentación intracelular a nivel molecular. Los microbiólogos, Lucy Shapiro y Richard Losick, declararon: "El uso de la microscopía electrónica inmunológica y la microscopía de fluorescencia para estudiar la organización subcelular de las células bacterianas ha revelado un sorprendente grado de compartimentación y localización de proteínas". Siguen describiendo ejemplos tales como ADN polimerasa, proteínas de división celular y citoesqueleto bacteriano.
Los Eucariotas pueblan los cuerpos de todo el reino animal y representan nuestro concepto general de una célula típica. Presentan una gran compartimentación intracelular con un núcleo rodeado por una galaxia de orgánulos altamente sofisticados que desempeñan funciones específicas. Sus sistemas energéticos están bien definidos y altamente especializados. Los cloroplastos de las plantas funcionan como paneles solares, transformando la energía del espectro visible de la luz solar en energía química en forma de azúcares, almidones, celulosa y ATP, mientras que las mitocondrias animales transforman la energía química almacenada en los azúcares y almidones ingeridos Como ácidos grasos, en ATP. La energía también se puede extraer de proteínas y aminoácidos ingeridos innecesarios si la dieta contiene una sobreabundancia.
Franklin M. Harold, profesor emérito de bioquímica en la Universidad Estatal de Colorado, cuya carrera profesional abarcó 40 años de investigación centrada en los microorganismos, proporciona esta interesante perspectiva sobre nuestra comprensión de la vida basada en nuestro conocimiento de las células. En su reciente libro El Camino de la Célula, declaró:
"Los bioquímicos insisten, con razón, en que cuando se quitan las celdas no se encuentran más que moléculas: no hay fuerzas únicas en la vida, no hay plan cósmico, sólo moléculas cuyas retorcidas y acoplamientos subyacen y explican todo lo que hace la célula. Mecanismos que permiten a E. coli detectar y nadar hacia una fuente de nutrientes, no encontraron nada que no pudiera "reducirse a la química." Comparto el compromiso con una concepción material de la vida, pero que hace que sea doblemente necesario recordar que antes de que las células fueran desmontadas -en tanto tiempo, de hecho, como estaban vivas- mostraron capacidades que van más allá de la química.La homeostasis, el comportamiento intencionado, la reproducción, la morfogénesis y el descenso con modificación no forman parte del vocabulario de la química, sino que apuntan a niveles superiores de orden. A medida que un catálogo de piezas pequeñas se acerca a la terminación, la transición de la química molecular al orden supramolecular de la célula surge como un prodigioso desafío a la imaginación. No nos equivoquemos: aquí tocamos, si no el mismo secreto de la vida, por lo menos un estrato esencial de ese misterio en capas múltiples. Porque si la vida debe ser explicada de manera convincente en términos de materia y energía, la organización es todo lo que está entre una sopa de sustancias químicas y una célula viva ". (El énfasis es mío.)
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