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Bien. Vamos a comenzar con la clase dos de la unidad uno. Niveles de organización de lo viviente.
Los objetivos para esta clase son: comprender que hay diferentes niveles de organización de lo viviente que en complejidad creciente van desde las moléculas al ecosistema. Entender que toda célula proviene de una célula preexistente. Comprender que un organismo pluricelular proviene de numerosas divisiones celulares de una célula fundadora o cigot. Comprender que en un organismo pluricelular la información genética es la misma en todas las células, pero distintas células expresan o leen información genética de información de genes diferentes. Visualizar que hay células con núcleo celular o eucariotas que pueden formar organismos pluricelulares y células sin núcleo, arqueas o bacterias, que no forman organismos pluricelulares.
Yendo viendo los niveles de organización desde lo más simple a lo más complejo, tenemos en primer lugar a las moléculas. Y en las moléculas podemos distinguir moléculas simples y macromoléculas. Moléculas simples son moléculas como la glucosa o la sacarosa, que es el azúcar de mesa, o el agua, o el ATP, que es la moneda de cambio de energía. Y en general, estas moléculas simples contienen eh, no hay un límite eh preciso, pero son moléculas que tienen, bueno, en principio, menos de 1000 átomos, una cosa así. Y luego tenemos las macromoléculas, que son moléculas más complejas y en general son, incluyen a todos los polímeros eh de lo viviente. Por ejemplo, las proteínas son polímeros de los 20 aminoácidos que hacíamos mención en la clase pasada. El ADN es una molécula que es un polímero de nucleótidos, de los nucleótidos adenina, timina, citosina y guanina, eh, de conformados por la A, T, C y G. Y los polisacáridos son polímeros de monosacáridos, que son unidades de azúcar. También hay polímeros de ARN, de ácido ribonucleico, similar al ADN, pero los nucleótidos en lugar de ser de soxi ribonucleótidos son ribonucleótidos.
Por encima de las macromoléculas tenemos complejos supramoleculares, en el cual tenemos eh el ensamble de varias macromoléculas formando un complejo. Un ejemplo de esto es el ribosoma, que es una máquina que sintetiza proteínas eh a partir de aminoácidos, sintetiza cadena polipeptídicas, proteínas, y está conformado esta máquina por alrededor de 80 eh proteínas diferentes y varias moléculas de ARN.
Luego tenemos los organelos, que son organitos en mitocondrias, eh, perdón, organitos en miniatura que están eh dentro de una célula, son subcelulares, y en particular dentro de una célula eucariota. Recuerden que las células procariotas no tienen organelos. Eh, estos organelos tienen una función precisa y un ejemplo de esto es la mitocondria, que es el organelo especializado en obtener energía dentro de una célula eucariota. Los organelos están delimitados por membrana eh, que es una membrana, lógicamente, interior interna de la célula, no es la membrana plasmática. Es decir, la mitocondria tiene su membrana, el núcleo, el eh, lisosoma, el peroxisoma están delimitados por membrana.
Por encima de los organelos tenemos un nivel de organización clave que es la célula. La célula es el nivel que puede reproducirse autónomamente y por ello es un nivel clave y a su vez, para un organismo, es el máximo nivel de organización eh como organismo, verdad, si este es unicelular. Para los organismos pluricelulares, las células pueden organizarse eh en tejidos. Distintos tipos celulares pueden organizarse en tejidos que tienen una función eh fisiológica y coordinada. Están reguladas eh esas células para cumplir una función. Por ejemplo, el tejido muscular para para la contracción muscular, el tejido nervioso para la conducción nerviosa, el tejido epitelial puede tener función de absorción de nutrientes, de protección del medio externo. Y así, los tejidos a su vez pueden organizarse conformando órganos. Más de un tipo de tejidos están eh arreglados de forma particular en un órgano para cumplir una función determinada. Y a su vez, los órganos eh son, conforman parte de un organismo pluricelular que puede tener eh, general, tiene varios órganos diferentes. Por ejemplo, eh, un ejemplo de un órgano puede ser el riñón en los en los mamíferos, el riñón o el hígado o el corazón o el cerebro, los pulmones. Esos son típicamente los órganos. Así como los tejidos, hacíamos mención al tejido conectivo, muscular, nervioso, epitelial, que son los cuatro grandes tipos de tejido.
Finalmente, los organismos, tanto unicelulares como pluricelulares, eh pueden formar comunidades. Y después vamos a ver cómo las distintas comunidades pueden interaccionar en un ecosistema. Algo que es importante de señalar es que vamos a ver hasta tejidos en IB1, hasta tejidos. Y eso que puede parecer algo eh caprichoso, eh, eh, no es, no es en realidad algo caprichoso. ¿Por qué? Porque la forma en que funciona la vida es más universal en los niveles de organización más elementales. Es decir, todos los organismos vivos eh tienen las mismas moléculas para la información, las mismas moléculas para descodificar la información, obtienen energía utilizando determinadas moléculas como el ATP, que son esenciales a todos los seres vivos. En definitiva, hay una forma eh universal que es común a todos los organismos vivos y esa universalidad se cumple mucho más a los niveles molecular y celular.
Por otro lado, lo que es importante y tampoco es caprichoso, sino que hay algo que que es este deliberado, digamos así, y y racional, que es que si entendemos bien estos niveles molecular y celular, entenderemos mucho de cómo funcionan los procesos y sistemas biológicos en general. Porque los procesos en un organismo dependen de qué procesos están ocurriendo a nivel celular y a nivel molecular. Y esto es fundamental para entender cómo funciona un organismo. Y cuando un organismo funciona mal, cuando un organismo eh está funcionando mal, qué es lo que está ocurriendo a nivel molecular, qué está ocurriendo a nivel celular, nos puede dar pistas muy valiosas sobre la enfermedad. Y lógicamente, para ocurrir, qué pasa en una enfermedad, por ejemplo, nos interesará saber también cómo eh funciona ese organismo eh sano, cuándo es cuando no está enfermo ese organismo sano.
Finalmente, mencionar que estos otros niveles de organización, organismos, órganos, organismos pluricelulares y comunidades, no los abordaremos en IB1 y s serán cubiertos en ICB2.
Continuando con continuando con los niveles de organización, acá lo vemos de una manera un poco más gráfica. Estas imágenes no están a escala. Acá tenemos una molécula de ATP. La molécula de ATP puede ser parte de una mitocondria, que es un organelo. El organelo puede estar, esta mitocondria, por ejemplo, puede estar dentro de una neurona, que es un tipo de célula. Las neuronas pueden organizarse para formar un ganglio, que es un tejido nervioso. Los ganglios pueden eh estar conformando un órgano como el cerebro, por ejemplo. Y los distintos órganos pueden estar conformando este organismo pluricelular, que es el pez que vemos acá. El organismo, este pez, puede ser parte de una población, que es un conjunto de de individuos de una misma especie. Entonces, acá tenemos una población. Y por último, tenemos en este ecosistema una comunidad de distintos organismos. Vean que vemos un eh, no solo peces de esta especie, sino que pueden haber peces de otra especie, pueden haber corales en el fondo del mar, etcétera. Y el nivel de organización máximo que no hicimos mención en la diapositiva anterior es la biosfera, que comprende a todo el planeta eh Tierra.
Bien, continuando con esto de niveles de organización de lo viviente, decíamos, están las moléculas, las macromoléculas, los complejos supramoleculares, los organelos y las células. Las células, el nivel de organización máximo en en el entendido de como organismo, ¿verdad? Porque ya no no tenemos más de una célula. Entonces, organismos unicelulares eh, el nivel organismo tenemos aquí conformado estrictamente por una célula cada organismo. Para los unicelulares, en los pluricelulares, las células pueden agruparse, como decíamos, conformando tejidos que funcionan coordinadamente. Los tejidos agruparse en órganos. Los órganos pueden dar eh, estar dentro de un organismo multicelular, lógicamente eh contiene varios diversos órganos un organismo multicelular. Y luego tenemos que tanto los organismos unicelulares como los organismos pluricelulares conforman poblaciones. Entonces, podemos hablar, por ejemplo, de, en fin, de una población de E. coli, que es una bacteria que vive en nuestro intestino. Está conformando una población de esas bacterias dentro de nuestro intestino. Ustedes saben, nuestro intestino no contiene una serie de microorganismos que son beneficiosos. Algunas de ellos pueden ser este eh, eventualmente causar alguna patología, pero en general hay una serie de organismos que nos ayudan a la digestión, a la absorción de alimentos y que conforman, son fisiológicamente parte de nuestro organismo. Las bien, las poblaciones son, como dijimos previamente, organismos de una misma especie. Y tenemos por otro lugar, por otro lado, comunidades ecológicas. Ya comentamos de las comunidades ecológicas, pero siguiendo con el ejemplo del intestino, en nuestro intestino, por ejemplo, tenemos una comunidad ecológica donde hay poblaciones no solo de E. coli, sino también hay poblaciones de otros eh, de otras bacterias, por ejemplo, lactobacilos, de diferentes bacterias que habitan nuestro intestino y que son eh necesarias para el para eh nuestras funciones de de sí, de absorción y y y también de defensas. Muchas veces nos previenen de que otros microorganismos patógenos nos invadan. Y bueno, y finalmente está la biosfera. Y la comunidad ecológica más el entorno físico conforma lo que se llama un ecosistema. Entonces, por ejemplo, un ecosistema podría ser nuevamente nuestro intestino con una comunidad de diferentes eh especies de bacterias que viven allí en un entorno físico que es ese órgano del ser humano. Y eso es un ecosistema. Hay otros ecosistemas, lógicamente, no eh, de distinta escala.
Bien, un nivel de organización clave en lo de lo viviente es la célula. ¿Por qué es clave? Porque todos los organismos se componen de una o más células. Y es la unidad más pequeña que puede estar viva, la forma de vida más simple. El metabolismo ocurre dentro de la célula. Recuerden que estar vivo significa poder reproducirse por un lado y obtener energía por el otro, de forma autónoma. Porque bueno, la energía, si se quiere, es previa a la reproducción. Sin obtener energía, no es posible la reproducción. Entonces, el metabolismo autónomo y la reproducción autónoma son esenciales para definir que algo está vivo. Y ese nivel, el el nivel más simple de lo viviente que permite el metabolismo autónomo y la reproducción autónoma es el nivel celular. La, como decíamos también hace unos momentos, toda célula proviene de otra célula preexistente. Entonces, no solo es la unidad funcional de lo viviente, sino también la unidad histórica de lo viviente. Y algo que es importante mencionar es que en condiciones especiales, las células se pueden mantener vivas aisladas de organismos pluricelulares. Es decir, nuestras células o las células de un ratón pueden mantenerse en lo que se llama cultivo celular, en condiciones apropiadas, con determinados medios ricos que soporten que que permitan la la sobrevivencia de esas células, pueden mantenerse en cultivo. Y en definitiva, en eso está eh la base de que, por ejemplo, podamos donar sangre y que esa sangre sea útil para eh un receptor de esa sangre, ¿verdad? También en eso está la base de que incluso los la donación de órganos, los órganos incluso pueden mantenerse vivos por algunas horas y puede haber donación de órganos. Pero vale la pena comentar que esas células en cultivo, fuera del del organismo, que se las puede cultivar, y eso es una herramienta sumamente útil para estudiar procesos celulares, qué pasa con las células si uno sufren determinado estímulo o qué pasa si se los eh enfrenta a determinada condición eh, también para probar eh medicamentos in vitro o o potenciales medicamentos in vitro antes de administrar selo a un organismo, se puede probar su toxicidad en células en cultivo. Entonces, simplemente mencionar que nuestras células pueden estar vivas fuera de nosotros mismos y eso es importante para eh tanto desde el punto de vista de básico de entender procesos celulares como des el punto de vista de las potenciales aplicaciones. Acá tienen ustedes un medio de cultivo típico. Ese color es de un de un indicador de pH y es este un pH cercano a la neutralidad. Y esto es como se ven, por ejemplo, unos fibroblastos, que son células del tejido eh conectivo eh de los mamíferos.
Bueno, decíamos que los organismos pluricelulares son comunidades de células que derivan de una única célula o célula fundadora o cigoto. Acá teníamos un GIF con un gusano que corre, pero en la presentación por Zoom eso no se puede ver. Pero este gusano, que se llama C. elegans o C. elegans, tiene tan solo 959 células, menos de 1000 células, y unas tres y tiene 302 neuronas, o sea, también muy poquitas neuronas. Pero tiene tejidos, órganos y comportamientos complejos. Es decir, puedes saber si una comida eh es, puede sentirse atraído por una comida o repelido por un, por ejemplo, un olor tóxico, por decir algo o potencialmente este potencialmente dañino para el organismo. Tiene comportamientos de cópula, en fin, tiene como comportamientos eh complejos. Entonces, un organismo, aún un organismo sencillo como este, con menos de 1000 células, eh tiene por órganos, tejidos y y y comportamientos complejos.
Acá vemos un poco lo que queremos ilustrar, que tenemos un cigoto, no está marcado el cigoto, pero lo pondríamos por acá, que da lugar a dos células, y cada una de estas dos células da lugar a otras dos, y esta también da lugar a otras dos, y así sucesivamente se van dando divisiones celulares en las cuales eh se va por un lado eh dividiendo, ocurriendo divisiones celulares y ocurriendo también diferenciación celular. Hay algo que hay que comentar de este diagrama, que es una serie de sucesivas divisiones celulares, que es que cada bifurcación, cada vez que una rayita se divide en dos, es una implica una división celular. Por otro lado, acá tenemos el eje del tiempo. Noten ustedes que en un poco más de dos días se va desde un cigoto a un gusano adulto que puede eh poner huevos y generar nuevos gusanitos. Entonces, en tan en tan solo unos tres días, tenemos un organismo adulto a partir de un cigoto, producto de numerosas divisiones celulares. Fíjense ustedes que tempranamente se forma ya la faringe, que es un órgano del aparato digestivo fundamental, neuronas, se forma, empieza a formarse el intestino, las células sexuales también. Acá tenemos estas células que conforman la la piel del gusano, la epidermis del gusano. La vulva termina formándose este tardíamente. Esta es la parte somática de las gónadas, que eh son este el órgano que produce los los gametos, las células sexuales. Entonces, tenemos aquí en este eje vertical el tiempo en horas y cómo van ocurriendo estas divisiones celulares y diferenciaciones celulares. Y luego luego tenemos en este lo otro que se puede decir de estas divisiones celulares es que de este lado a la izquierda tenemos la parte anterior del gusano y acá la parte posterior del gusano.
Bien. Entonces, en un organismo pluricelular, todas las células tienen el mismo ADN, el ADN de la célula fundadora, porque previo a cada división celular, el ADN es copiado y heredado por las dos por las células hijas. Siempre hay un previo a la división celular, copia del material genético que lo heredan las dos células hijas. Lógicamente, tenemos células diferentes. Por lo tanto, cada tipo celular está eh leyendo parte de la información genética diferente. Y eso es lo que apreciamos en esta imagen, en la cual vemos que los diferentes tipos celulares difieren porque expresan diferentes genes o leen distintas partes del genoma. Entonces, este es una, esta figura muestra los tipos celulares del gusano clasificados por unos métodos informáticos que no viene al caso eh comentar, según el conjunto de genes que expresan. Y en función de qué genes se expresan, van a ser las proteínas que cada tipo celular tiene. Por ejemplo, las neuronas, que están acá en verde claro, por ejemplo, expresan un conjunto de genes que es diferente al que expresa el intestino. Eh, estos ejes acá son características que permiten, dos, dos este variables que permiten separar los tipos celulares. Eso se realiza por métodos informáticos que decíamos que no no vamos a entrar en eso, pero es un análisis estadístico. Y decíamos, las neuronas expresan distintos genes. Cada puntito acá es un gen. Se ve una nube de puntos. Acá hay una nube de puntos diferente para intestino, la hipodermis tiene otros genes, la línea germinal tiene otros genes. La línea germinal es la que da lugar a los gametos, a las células sexuales, que son las que van a seguir después eh, van a ser heredadas, digamos. No, acá están las células de la vulva y del útero. Eh, bueno, y así, acá las del músculo. Y si pusiéramos la lupa dentro de la neurona, van a ver que allí hay, se puede incluso eh caracterizar a cada una de las 302 neuronas. Es decir, la neurona no sé, ABL, eh prende determinados genes que los prende solo esa neurona, y otra neurona prende otros genes y así. O sea, si pusiéramos la lupa acá, podemos ver todavía aún más fino esto que comentábamos, que distintos tipos celulares expresan diferentes genes. Acá tienen un código de colores donde se puede ver en los distintos tipos celulares groseramente, porque después, como decía, cada neurona puede ser discriminada. Bien.
Entonces, en un organismo pluricelular, todas las células tienen el mismo ADN, pero expresan y leen genes diferentes.
Volviendo al a la escala de las células, que las células pueden ser muy chicas a simple vista, acá tenemos una punta de lápiz y en esta punta de lápiz, cuando empezamos a poner aumento, vemos que hay un detalle. Acá estamos viendo el detalle en esta punta del lápiz. Si aumentamos el aumento, y estos detallecitos acá son bacterias. Si seguimos ampliando, vemos que acá tenemos una comunidad de bacterias sobre esta punta de lápiz. Si seguimos ampliando, acá vemos las bacterias con mejor, con más ampliación y de forma más este clara. Entonces, las células son muy chicas, sí, muy bien, son muy chicas para el ojo humano, porque no las podemos ver. Sin embargo, sin embargo, también desde el punto de vista de las moléculas son muy grandes. Acá quiero introducir algo que es, lo vamos a precisar, que en términos generales, mili quiere decir milésima parte de algo y es 10 a la menos tres. Micro quiere decir millonésima parte de la magnitud que sea, acá esto es 10 a la menos seis. Y nano es 10 a la menos nueve, que es mil millonésima parte de algo. Y esto se aplica a cualquier unidad. Por ejemplo, el milímetro es 10 a la menos tres metros. Dos milímetros son dos milésimas partes de un metro. El micrómetro o micra, simplemente, es 10 a la menos seis metros, o sea, la milésima parte del milímetro. Y el nanómetro es 10 a la menos nueve metros, la milésima parte del micrómetro, de la micra. Bien, simplemente esto, porque lo vamos a precisar.
Ahora, vamos a ver la escala y qué está pasando dentro de una célula. Entonces, ahí tenemos un esquema de un dedo eh de un dedo de la mano. Tenemos 20 milímetros de de lado a lado del cuadradito. Si ponemos la lupa en este cuadradito chico del cuadrado, empezamos a ver las estrías de la piel. Aumentamos 10 veces, 2 milímetros, tenemos ahora de largo del cuadrado y acá vemos las estrías de la piel. Si volvemos a aumentar 10 veces, tenemos de 2 milímetros pasamos a 0.2 milímetros. Aumentamos 10 veces y ya empezamos a distinguir las células que hay en nuestra piel. Acá tenemos una célula y su núcleo, otra célula y su núcleo, otra, otra. Bueno, todas estas son células de nuestra piel, del tejido epitelial. Por debajo tenemos células del tejido conjuntivo. Esto es a escala 0.2 milímetros. Si aumentamos 10 veces más, empezamos a ver eh cómo empezamos a ver el interior de la célula, esquemáticamente, lógicamente, no. Entonces, acá tenemos una célula delimitada por su membrana plasmática. Esta es una célula eucariota. Tiene su núcleo, donde está la información genética. Esta es una mitocondria, otra mitocondria, otra mitocondria, otra y otra. Tenemos cinco mitocondrias en esta célula central, una de ellas eh dentro de un cuadrado. Pero simplemente comentar que comenzamos a ver eh organelos en este esquema. Sí, aparece la mitocondria, vemos al núcleo y que las células están todas delimitadas por una membrana plasmática que está en amarillo aquí, como estamos mostrando. Esto es una escala de 20 micras, que es más o menos una célula eucariota está cercana a los 20 micras, entre 10 y 20 micras, dependiendo de de qué eje de la célula miremos. Y si ponemos la lupa nuevamente, aumentamos 10 veces, vemos la mitocondria con cierto detalle y vemos que dentro de la mitocondria podemos observar que tiene invaginaciones de la membrana interna. Tiene una membrana interna que es esta que estoy mostrando, que se invagina, se repliega, y luego tiene una membrana externa. Esta mitocondria tiene doble membrana. Y luego vemos unos puntitos, unos puntitos que son un eh son eh ribosomas, que son máquinas, complejos supramoleculares especializados en la síntesis de proteína. Entonces, simplemente ver cómo empezamos a ver más y más y más. Ahora estamos en dos micras. Este es el tamaño de una mitocondria aproximado y también es el tamaño de una célula procariota, como veíamos en un esquema en la clase anterior. Una célula procariota es también del orden de dos micras. Si aumentamos eh 10 veces esta mitocondria, que recuerden que era el organelo especializado en la producción de energía, si aumentamos 10 veces acá, vamos a ver al ribosoma, que es este complejo supramolecular responsable de la síntesis proteica. Que era lo que le comentaba yo. La mitocondria es el organelo responsable de la obtención de energía. Los ribosomas es un complejo supramolecular responsable de la síntesis proteica. Y vemos que este ribosoma podemos distinguir en estos ribosomas una subunidad, una parte pequeña y una parte grande. Es como que vemos dos dos formas ahí del ribosoma, una en verde claro y otra en verde oscuro, que son subunidades grandes y pequeñas de esa ribosoma. Y acá, bueno, simplemente muestra ribosomas cumpliendo su función, que lo veremos más adelante en el curso. Acá tenemos 0.2 micras. Estamos por debajo de la micra. Esto serían 200 nanómetros. Y si aumentamos 10 veces más, vemos el detalle del ribosoma. Ya empezamos a ver cierta características externas de cómo es este ribosoma. Esto es 20 nanómetros. Y si seguimos aumentando, ya vemos el el el enjambre de átomos de ese ribosoma, ¿verdad? Se aumentamos aún más y ahora llegamos a 0.2 nanómetros y acá estamos viendo estos átomos que eh nos muestra este esquema. Entonces, desde el punto de vista del ojo humano, las células son muy pequeñas, pero para una molécula, una desde el punto de vista de una molécula, una célula es algo muy grande. Fíjense ustedes, acá esto es parte de una molécula, todo esto está dentro de unas, es parte de un ribosoma. El ribosoma es parte, en este caso, del organelo de la mitocondria. La mitocondria es parte de la célula. O sea, en verdad, hay una complejidad enorme dentro de una célula.
Entonces, volver sobre este asunto, que aún una célula sencilla como la bacteria E. coli es compleja. Acá tenemos representada una E. coli. Y si tomamos un cubo, un cubo de 100 nanómetros de lado de E. coli, bueno, ese cubo chiquitito contiene en promedio 30 ribosomas y 500 moléculas de proteína. Noten ustedes la complejidad que hay en este esta partecita ampliada acá. Todo esos son moléculas que están eh hacia el exterior celular de la bacteria y hacia el interior de la bacteria, hay un mar de moléculas ahí adentro. Y un cubo de 100 nanómetros, como decíamos, contiene en promedio 30 ribosomas y 500 moléculas de proteína. También para dar una idea, podemos comentar que en cualquier momento dado, una bacteria posee entre 15,000 y 30,000 ribosomas que están sintetizando del orden de 1000 proteínas de tamaño promedio por segundo. O sea, hay una complejidad muy importante aún en una célula eh muy sencilla.
Ahora, es importante señalar que, claro, decíamos, el estos tamaños que no son que no podemos ver con el ojo humano, no podemos acceder. Si ayudados por instrumentos, podemos observar estructuras biológicas que no son visibles al ojo eh desnudo a simple vista. Entonces, la invención del microscopio, que es relativamente reciente, de 1665, permitió el descubrimiento de las células y comenzar a ver eh qué hay allí debajo de las células. En esta escala, lo que vemos es el ojo desnudo, que bueno, qué rango de de puede ver el ojo desnudo dentro de qué eh sí, rango de longitud. Y el alcance del ojo desnudo de resolución es 0.2 milímetros. Por debajo de 0.2 milímetros, 0.2, 0.3 milímetros, nuestro ojo no puede resolver. Sí, en la resolución anda ahí entre 0.2 y 0.3 milímetros. Resolución quiere decir cuando nosotros podemos separar dos puntos, eh dos puntos, los podemos ver como dos puntos separados y cuando no dejamos de verlo. Entonces, si dos puntos están separados a 0.3, 0.4 milímetros, nuestro ojo lo puede ver. Pero si dos puntos están separados por 0.2, 0.1 milímetros o 0.01 milímetros, ya no podemos ver que allí hay dos puntos, porque esos dos puntitos están demasiado juntos para nuestro ojo, porque no resuelve por debajo de 0.2, 0.3 milímetros.
El microscopio óptico, como ustedes ven, nos aumenta 1000 veces el límite de resolución y podemos ver hasta 0.2 micras, o sea, 200 nanómetros con microscopía óptica. Eso nos permite ver, por ejemplo, en bastante detalle el huevo o las células animales y vegetales. También permite ver las bacterias, no el detalle de las bacterias, pero sí nos permite ver bacterias. También incluso organelos como el cloroplasto, que es un organelo de las células vegetales. Bien, entonces, el microscopio óptico alcanza un límite de resolución que es 1000 veces mayor que el ojo humano, va hasta 0.2 micras. Y el microscopio electrónico alcanza 1000 veces más que el óptico y va hasta 0.2 nanómetros y aumenta hasta un millón de veces eh el límite de resolución del ojo humano. 0.2 milímetros, 0.2 micras, 0.2 nanómetros. Y acá podemos observar, bueno, con bastante detalle la organización eh intracelular con con mucho detalle. Y podemos incluso llegar a ver moléculas, no con el detalle que quisiéramos, pero eh, pero sí se pueden visualizar, no con un nivel de resolución asombroso, pero sí se pueden visualizar.
Bien, comentar a su vez que algo que ya lo vinimos eh ya lo dijimos, que la célula eucariota típica mide del orden de 20 micras de longitud. Una bacteria típica es del orden de dos micro micrometros de longitud. Y las células pueden verse, bueno, al microscopio eh, lo que ya dijimos, óptico o de luz. Y para observar las estructuras subcelulares en detalle, se utiliza el microscopio electrónico. Para muestras biológicas, la resolución es del orden de 2 a 10 nanómetros, por más que alcanza para algún tipo de muestra los 0.2 nanómetros. Para las muestras biológicas, el límite de resolución eh del microscopio óptico es del orden de 2 a 10 nanómetros. Bueno, y acá tenemos imágenes típicas obtenidas por el microscopio de luz. Y algo que es importante de mencionar es que el microscopio de luz, pero no el el microscopio electrónico, ninguno de los tipos de ahora vamos a ver el de barrido ni el de transmisión, permiten observar células vivas. Pero sí permite observar células vivas el microscopio óptico. Acá hay vemos células que están este adheridas a un a un el frasco de cultivo. Acá vemos otro tipo de microscopía óptica que es por contraste diferencial, donde se pueden apreciar mejor las delimitaciones de de membrana. Y bien, eso recordar que el microscopio de luz tiene un alcance de 1000 veces mayor que el del ojo humano y que podemos ver células vivas. Lo otro es que las células se observan mejor con la ayuda de tinciones, ya que en general son transparentes. Entonces, bueno, acá en esta imagen de la derecha, por ejemplo, vemos una tinción en la cual se observan los núcleos teñidos de estas células. Acá tenemos un núcleo, otro núcleo, otro núcleo, otro núcleo. Y bueno, acá tenemos otra tinción característica que tiñe al material genético. Eh, y bien, con tinciones podemos eh apreciar eh aún mejor a las células por microscopía óptica.
Luego tenemos la m, el microscopio electrónico. Y ahí tenemos dos tipos de microscopía electrónica. El microscopio de transmisión, que permite estudiar la ultraestructura de las moléculas, que es eh como si hubiéramos cortes de las moléculas, secciones de las moléculas, cortes transversales. Y bueno, siempre se observan eh, no podemos observar células vivas. Las células que estamos viendo siempre por microscopía electrónica son células muertas que están teñidas por metales pesados. Noten ustedes, esto es una célula eucariota y lo que estamos señalando es eh la membrana que delimita al núcleo celular. En lo que está más teñido de negro es eh, bueno, contiene una mayor densidad de proteínas y ácidos nucleicos. Y luego vemos una red de túbulos que es toda esta que estamos observando aquí, que corresponde al retículo endoplasmático, que es un organelo que vamos de la célula eh eucariota que vamos a ver más adelante. Típicamente, esto es una imagen eh de ultraestructura de una célula eucariota.
Además de la microscopía de de transmisión, también está la microscopía de barrido, que da estas imágenes de apariencia eh tridimensional. Y esto es por cómo es la técnica este microscopía electrónica de barrido, que permite reconstruir la estructura eh eh tridimensional. Pero no podemos observar hacia dentro. Es decir, nos da como el volumen de en en el espacio de esa muestra, pero no podemos acceder al interior celular como en el caso de la eh microscopía electrónica de transmisión. En la de barrido, siempre nos queda con la superficie y la tridimensionalidad de esa célula, pero no podemos ver hacia el interior.
Finalmente, comentar que en los últimos años han surgido técnicas que permiten estudiar estructura y dinámica de moléculas, células y tejidos con una enorme resolución. Y estas técnicas, bueno, son están en pleno desarrollo, son una innovación creíble en relación a la microscopía electrónica, porque o avances de la microscopía electrónica, porque permiten sí observar con mucho mayor detalle que la microscopía electrónica a nivel eh eh de proteínas y de macromoléculas. Y en particular, acá la clave fue la criomicroscopía electrónica. Desarrollar la criomicroscopía eh electrónica es tiene que ver con poder congelar rápidamente o vitrificar las muestras biológicas, y eso permite preservar estructuras nativas en su entorno. Entonces, esta técnica que permite vitrificar a las estructuras y a las muestras biológicas, alcanza una resolución que es excelente, por debajo del nanómetro. Acá vean ustedes que un nanómetro son 10 Angstroms y acá tenemos una enzima que es la lactato deshidrogenasa, que bueno, tiene cierto tamaño, 145 kilodaltons, y estamos viendo a 2.8 Angstroms, es decir, por debajo del nanómetro. Recuerden que 10 Angstroms es un nanómetro. Entonces, alcanza una resolución excelente. Acá vemos otra enzima, acá vemos otra enzima, acá otra enzima, beta-lactamasa, beta-galactosidasa, isocitrato deshidrogenasa, lactato deshidrogenasa, eh, la GDH, P97, sura proteína. Acá vemos un ribosoma, que como decíamos, es un complejo supramolecular que está formado por 80 proteínas diferentes y lo podemos ver a una resolución increíble de menos de un nanómetro. Esta es una partícula del virus del dengue, que también la podemos observar con mucho detalle. Y en la medida en la que aumenta el el tamaño de las moléculas y aumenta la dificultad en el análisis de la microscopía electrónica o o cryo-EM, como se llama también, entonces, en la medida que aumenta el tamaño de las moléculas, bueno, es más difícil el análisis de estas moléculas. Permite visualizar proteínas y complejos macromoleculares, incluso las que son objetos flexibles o insertas en membranas, que son difíciles de cristalizar.
Acá hay algo que nosotros no mencionamos, y es que la microscopía electrónica se no podía dar el detalle, lógicamente, no, la de barrido y la de transmisión no puede dar el detalle molecular. Entonces, de las proteínas, para obtener detalle molecular de las proteínas, siempre se recurría a una técnica que era de cristalografía de rayos X, en la cual se cristalizan las proteínas y luego se difractan los cristales. Esto es complicado, no viene mucho a cuento, pero sí comentar que esa técnica no solo eh podía eh ser utilizada para proteínas que cristalizan, y eso es algo muy difícil para proteínas, por ejemplo, que están insertas en membrana, que no cristalizan. Entonces, est, esta técnica viene a aportar un montón en todo todo ese mundo de proteínas que son, están insertas en membranas o que son objetos flexibles, que no son rígidos y que no pueden cristalizar fácilmente. Y permite reconstrucción de volúmenes de 3D con alta resolución.
Finalmente, tenemos una variante de la eh criomicroscopía electrónica, que es la tomografía electrónica o la cryo-ET o PIE, que es similar a la cryo-EM, pero se adquiere una es similar, pero adquiere una serie de micrografías desde distintos ángulos de un único objeto, y eso permite obtener una reconstrucción eh tridimensional en volumen de la muestra en su contexto celular nativo con resolución nanométrica. En este caso, estamos viendo una dilatación presináptica. Esto no importa, pero es es algo que tiene que ver con cómo se comunican dos neuronas entre sí. Y bueno, cómo esa comunicación se da eh, ocurre una apertura en el lugar de la sinapsis, donde conecta una neurona con la otra, que es la que vemos acá en esta reconstrucción. Hay una serie de vesículas que van a ser liberadas en esa sinapsis entre las dos neuronas. Acá hay mitocondrias, mitocondrias, en fin, retículo endoplasmático en amarillo, mitocondrias en verde, y las vesículas aquí en violeta. No, toda esa liberación de vesículas se va a dar en la sinapsis. Y bueno, permite reconstruir eh este tipo de estructuras en base a múltiples imágenes eh de una muestra desde distintos ángulos.
Bien, finalmente, vale la pena explorar este sitio donde pueden tener una biblioteca de imágenes de de células que está muy buena. Y bueno, y para finalizar, podemos hacer estos problemitas que planteamos en clase usualmente. Y el primero, estos ejercicios, el primero dice: ¿Qué nivel de organización está ausente en el caso de bacterias? Célula, órgano, población, comunidad ecológica. Lógicamente, las bacterias son organismos unicelulares, por lo tanto, el nivel celular está. El nivel órgano no, porque es típico de organismos pluricelulares. La población, lógicamente sí, porque decíamos que son eh muchos organismos de la misma especie, y hablamos, por ejemplo, de la población de E. coli en nuestro intestino. Y lógicamente, ahí tenemos una población de bacterias. También una comunidad ecológica, porque hay como poblaciones de distintas bacterias en nuestro intestino. Siguiendo con ese ejemplo, entonces, la respuesta correcta es B, órgano. Es un nivel que solo lo tienen los organismos pluricelulares. Tejido, órgano es un nivel que está solo lo presente en los organismos pluricelulares.
Acá otra pregunta: ¿Qué tipo de microscopio permite observar células vivas? El microscopio de luz o óptico solamente, electrónico de transmisión solamente, electrónico de barrido solamente, opción de microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido solamente. Y acá, el único microscopio que permite observar células vivas es el microscopio de luz, como comentamos cuando hacíamos referencia a esto eh hace unos minutos.
Luego, esta pregunta dice: ¿En qué orden de tamaño se encuentra una célula eucariota típica? Y acá tenemos 2 nanómetros, 20 nanómetros, 20 micras, 200 micras. Acá la opción correcta es la opción C. Las células eucariotas tienen del orden de 20 micras, como mencionábamos. Y simplemente es una pregunta relativamente eh sencilla. Y no es que nos interese en particular que ustedes recuerden números, pero sí tener una idea aproximada de algunos valores que son importantes, como por ejemplo, las dimensiones de una célula típica eucariota de 20 micras y las dimensiones de una célula procariota típica, que son dos micras. Fíjense que ni siquiera está el distractor de dos micras, que sería el que más complicaría esta la resolución de esta pregunta.
Finalmente, a manera de resumen, comentar que la vida puede concebirse como un conjunto de procesos que de manera esencial incluyen el metabolismo y la reproducción autónomos y la evolución. En conjunto, estas características diferencian a los seres vivos de la materia inerte. Existen diversos niveles de organización en biología, desde las biomoléculas a la biosfera. Entre estos, la célula es el elemento fundamental, porque es el nivel más sencillo en el cual la vida puede mantenerse y replicarse a sí mismo. Todas las células provienen de otras células preexistentes. En un organismo pluricelular, todas las células tienen el mismo ADN. Se considera que todos los seres vivos provienen de un ancestro común y comparten una historia evolutiva única y continuada.
Esto sería como parte resumen de clase, clase dos. Y en relación a vocabulario, es importante retener: mili, micro, nano, micro se esquematiza con la letra griega mu. Bueno, en particular, micrómetro, nanómetro, macromolécula, complejo supramolecular, ribosoma, organelo, tejido, órgano, especie, población, organismos unicelulares, organismos pluricelulares, microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido y de transmisión. Bueno, y así damos por terminado este teórico dos.