La interfase contada tan breve como me sea posible

Ciclo celular
Snek01

La interfase es una época en la vida de la célula en la que se nutre y se relaciona. Y si todo va bien, se prepara para reproducirse. Y eso se refleja en las fases que tiene esa etapa de la vida de una célula.

Fase G1 (o G0, que también)

Esa etapa del ciclo es el tiempo en el que la célula está actuando como célula. Nutriéndose y relacionándose. Buscándose la vida. Haciendo lo que le corresponde. En esta fase fabrica las proteínas que caracterizan su acción (recuerda: las proteínas son las herramientas de la célula, con las que ejecuta sus tareas).

¿Cuánto tiempo pasa una célula en esta fase, en la G1? Pues es muy variable. Desde horas hasta toda la vida. Que, por cierto, si pasa toda la vida en ella, es decir, si no se divide (como le ocurre a muchas células de organismos pluricelulares; la mayoría de las neuronas sin ir más lejos), entonces no se llama G1, sino G0. Es decir, que se pasa toda su vida funcionando como tiene que hacerlo, sin preocuparse de dividirse. Pero si va a dividirse, si G1 es realmente G1, no G0, ¿qué ocurre?

Todo depende de si eres unicelular o pluricelular. No cambia el proceso de división no. Ese es común. Pero los mecanismos que lo ponen en marcha… ¡Esos cambian muuuuucho…! Si eres unicelular la división se produce por unas razones, si eres pluricelular por otras.

Unicelular: Verás, la célula necesita comida. Y cuanto más grande sea, más nutrientes precisa. Así, la cantidad de nutrientes depende del volumen de la célula. Por otra parte, los nutrientes entran por la membrana, que es una superficie. ¿Y todo esto para qué? Para comprender por qué necesita dividirse un organismo unicelular. Que va a ser muy fácil de entender con un pelín de matemáticas. El volumen de una esfera depende del cubo del radio. La superficie depende del cuadrado. Si una célula aumenta su radio al doble (crece el doble), su volumen se hace 8 (23) veces mayor mientras que su superficie se hace 4 (22) veces mayor. ¿Eso qué significa? Que su necesidad de comida es ocho veces más grande pero su capacidad para lograrla es sólo cuatro. Por tanto, si una célula tiene éxito y crece y crece, tiene un problema. ¡Se hace demasiado grande para poder seguir sobreviviendo!

¿Solución? Dividirse.

¿Cómo sabe que toca hacerlo? Normalmente por el tamaño. Ese es el factor que dispara el proceso. O sea, una señal interna. Así, los organismos unicelulares tienen un ciclo de vida sencillo. Crecer (si pueden) y dividirse.

Pluricelular: ¡Pero…! Si estás formado por muchas células, todo es distinto. Tus células no se pueden dividir cuando les dé la gana. Tienen que hablar entre ellas, escuchar sus mensajes, crecer hasta el tamaño adecuado y mantenerse ahí hasta que no reciban un aviso de que toca dividirse. En ellas también hay interfase, claro. Pero tiene otro significado. La interfase es el modo normal de funcionamiento de una célula en un organismo pluricelular (¡salvo en unas poquitas, las famosas células madre, cuya función es, precisamente, multiplicarse!).

¿Y cuándo te divides, entonces? Cuando te llegan señales de otras células. Son señales desde fuera, no tanto desde dentro, como en el caso anterior.

Fase S

Si recibe esas señales, internas o externas, entonces hay un cambio radical en la célula. Deja de fabricar las proteínas que le permitían llevar a cabo sus funciones normalmente y dedica toda su atención a duplicar el ADN. Se concentra en esa tarea. Es tan importante, como te decía al inicio, que no hace otra cosa durante un rato. Deja de nutrirse, deja de relacionarse (o lo hace muy, muy poco). Sólo se divide, nada más.

Al final de esta fase, la cantidad de ADN se ha duplicado. ¿Qué queda ahora? Pues la operación contraria. Si ha multiplicado por dos, ahora toca dividir por dos. Todo lo que sigue está destinado a que la división, el reparto de ese ADN duplicado, sea correcto.

Fase G2

La célula vuelve a fabricar proteínas. Pero no las mismas proteínas que en G1, no. Las que sintetiza en esta fase son las que dedica a permitir el buen reparto del ADN duplicado. Son, sobre todo, proteínas de citoesqueleto (especialmente microtúbulos). Que, como luego verás cuando te contemos mitosis, son como unas guías, unos ganchos, que arrastrarán cada cromosoma a su sitio.

La fase G2 finaliza cuando la célula tiene claro, mediante una serie de mecanismos moleculares de control, de vigilancia, que todo ha ido bien. Especialmente, cuando verifica que el ADN duplicado no tiene daños importantes y que está preparada toda la maquinaria molecular que servirá para repartirlo

¿Y ahora?

Pues la mitosis, claro. Pero te la cuento otro día…

Proteínas contadas lo más breve que me es posible

Todas, todas, todas las proteínas son lo mismo. Un aminoácido unido a otro aminoácido, unido a otro aminoácido… y así, formando una cadena. De aminoácidos. Pero cada proteína es distinta de otra. Porque no tiene los mismos aminoácidos. O tiene los mismos, pero en distinto orden. En ese sentido, las proteínas se parecen a los libros en que éstos últimos están hechos de letras. Hay tantos porque, aunque sólo son unas pocas letras, se pueden combinar entre sí de formas muy distintas. El Quijote está escrito con las mismas letras que el periódico del otro día; y no es lo mismo.

Aminoácido
Yassine Mrabet

Un aminoácido es una molécula fácil. Sobre un átomo de carbono se unen cuatro grupos químicos distintos. Primero, hay un grupo químico llamado amino (-NH2) y un grupo químico llamado ácido (-COOH). Siempre un amino y un ácido (¡de ahí el nombre!). Están en todos,  absolutamente en todos los aminoácidos. El tecer grupo químico sin embargo, es distinto en cada aminoácido. En uno es un conjunto de átomos, en otro es otro, en otro más es otro distinto… Es el tercer grupo químico el que hace a los aminoácidos diferentes entre sí. Se representa con la letra “R” (que en química es como la “x” en matemáticas). ¿Y el cuarto enlace del carbono? Pues fácil. Un átomo de H.

Por tanto, la fórmula general de un aminoácido es como cuenta el gráfico.

¿Para qué sirve cada uno de esos cuatro grupos químicos, qué función tienen? Pues los cuatro tienen algún papel en las proteínas. Los cuatro contribuyen a que una proteína logre su forma característica, la que le permite tener función. Resulta que los grupos aminos de un aminoácido se unen a los grupos ácido de otro. Así forman una cadena, una fila india. Esa es su función. Los grupos “R” (recuerda que “R” es un símbolo que significa “grupo químico variable”) sirven para que, atraídos por ellos, unos aminoácidos se acerquen a otros. Pero también para repelerlos, para que se alejen. Los grupos R hacen que la fila india de aminoácidos se retuerza sobre sí misma, se doble o se estire. ¿Cómo lo logran? Pues… ¡fácil! Imagina que un grupo R tiene carga positiva y otro negativa. ¡Se atraen! O los dos cargas positivas. ¡Pues se repelen y se alejan! O imagina que un grupo R se une fácilmente al agua y otro no. Pues el hidrófilo (el que se une al agua) se esforzara en colocarse en una zona en contacto con el medio; y el otro se esforzaá por esconderse, lejos del agua. Para que todo esto tenga lugar no es necesario que los aminoácidos estén adyacentes. Los que están en una punta de la cadena pueden interaccionar con los de la otra punta. Aunque, claro, cuanto más cerca, más fácil…

¿Y qué pasa cuando los aminoácidos se unen en cadena?

Plegamiento proteínico
DrKjaergaard

Al final, una proteína se dobla, se retuerce sobre sí misma y logra tener “su” forma. Y con “su” forma cumple “su” función. ¿Que hay que reconocer enemigos que han entrado? Pues fabrico proteínas que encajen con algo que ellos tengan en la superficie (función inmunológica). ¿Que hay que encontrar a la molécula “A” y hacerla reaccionar con la “B”? Pues fabrico una proteína con una región que tenga una forma en la que encaje A y otra en la que encaje B, y luego las hago reaccionar entre sí (función catalítica). ¿Que hay que lograr que la célula sea plana pero alargada todo el tiempo? Pues fabrico proteínas largas y rígidas, que no se doblen, que sirvan de andamiaje (función estructural). ¿Que hay que llevar una sustancia de un sitio a otro? Pues fabrico una proteína en la que encaje esa sustancia y la llevo, así de fácil (función transportadora). ¿Que hay que mover algo? Pues fabrico una proteína que se una a otra en varios sitios y al cambiar su posición de anclaje se estiran y se contraen; como si cogiera a algien de las muñecas, luego de los codos, luego de los hombros, luego otra vez de los codos y volviera a las muñecas (función contráctil). ¿Que fabrico una proteína (mensajero), con una forma determinada, que llega a una célula donde hay otra con forma complementaria, en la que encaja (receptor)? Pues así puedo conseguir que haya comunicación entre las células de mi cuerpo (función hormonal y neurotransmisora).

Y probablemente más funciones que aún no conocemos, ¿eh?

Transcriptómica (¡toma ya!) y enfermedades asociadas entre sí

Esta entrada es bilíngüe.

El transcriptoma es algo que me llama la atención.Es una palabra rara, pero un concepto muy sencillo: qué genes se están expresando en una célula dada en un momento dado. Y no sólo es un concepto sencillo. También es un concepto importante. No sólo porque cuenta qué está haciendo una célula, sino porque nos permite comparar lo que hacen unas y otras.

Que es exactamente lo que ha realizado el equipo de Heather Hirsch. Encontrar qué genes se expresan en células malignizadas, transformadas tumoralmente. Y luego compararlos con los que se expresan en condiciones de inflamación, respuesta inmune. Y, sorpresa, algunos de esos genes intervienen decisivamente en el metabolismo de los lípidos.

Several observations indicate that various human diseases might be biologically connected. In particular, some data suggest that metabolic, inflammatory and autoimmune diseases increase the risk of developing cancer.

Heather Hirsch and colleagues generated expression profiles of cell transformation to produce the ‘cancer gene signature’ (CGS), comprising 343 differentially expressed genes, which was validated by literature mining (…to be…) associated with cancer.

The genes in the CGS that associated with the widest range of cancer types were predominantly those involved in inflammation. Next they identified three groups of biofunctions and diseases that correlated with the CGS: cancer-related, inflammation and immunity, and, unexpectedly, lipid metabolism. They also found that the CGS overlapped with published expression profiles from individuals with obesity, atherosclerosis and metabolic syndrome.

Esto sugiere que podrían ser útiles contra cánceres aquellos fármacos que se aplican a enfermedades relacionadas con procesos regulados por esos genes. Cosa que realmente oucrre en experimetos con ratones, donde suprimen o retrasan el crecimiento tumoral.

This suggests that drugs used to treat one disease could be used to treat cancer (or other diseases). Therefore, the authors tested the ability of 13 drugs, including metformin, which are used to treat patients with metabolic syndrome (among others), to inhibit the transformation of cells. They found that drugs  either suppressed (metformin and sulindac) or delayed (cerulenin and simvastatin) tumour growth.

Además, se han identificado genes concretos, del metabolismo de los lípidos, cuya expresión limita el crecimiento de algunos tumores al bloquearse. Esos genes no estaban asociados a cáncer antes y es este estudio el que lo ha hecho.

The CGS includes several genes not previously associated with cancer. When expression of these genes was knocked down by small interfering RNA in either model, four of the nine genes shown to be important for transformation were involved in lipid metabolism: OLR1, SNAP23, VAMP4 and SCD. Of these, knock down of OLR1, which is overexpressed in patients with atherosclerosis, had the strongest effect on transformation, and genes involved in inflammation and the response to hypoxia were downregulated when OLR1 expression was knocked down. The growth of (some) tumours was inhibited by treatment of mice with Olr1 small interfering RNA.

Eso significa que hemos encontrado una vía más para abordar la enfermedad. Una vía en la que la desregulación del metabolismo lipídico puede tener mucho que ver con el desarrollo de la enfermedad. Una vía con nuevas dianas y nuevas implicaciones. Sí, la relación entre cáncer y metabolismo de lípidos ha sido toda una sorpresa (y, de rebote, también, la relación entre metabolismo de lípidos e inflamación).

Therefore, the authors suggest that the lipid metabolism pathways might be coordinately deregulated in cancer and other inflammatory and metabolic diseases, the pathogenesis of which may indeed overlap.

Metabolismo de lípidos

Reino, un concepto taxonómico que no termino de creerme

Anidamiento de categorías taxonómicas
Peter Halasz

Reino es una categoría taxonómica (si no recuerdas lo que es eso, pásate por “Ciao a la taxonomía” y por “La taxonomía no es aburrida (no mucho)“). Y es una categoría de alto nivel. O sea, que engloba a otras, que tiene dentro a otras, que es más grande que ellas.

¿Quiénes son esas categorías taxonómicas que están dentro de reino? En orden descendente, Phylum (o Filo), Clase, Orden, Familia, Género, Especie. Digo en orden descendente porque si reino contiene varios phylums, entonces phylum contiene varias clases, clase varios órdenes, y así sucesivamente. Como cajas dentro de cajas dentro de cajas…

De todas ellas, la única que me creo, y no del todo, es la de especie. Que, estoy seguro, es la única que te resulta verdaderamente familiar. En la tele, en la prensa, en la radio, en conversaciones con amigos y amigas has oído hablar de especies. Especie en peligro de extinción, especie cultivable, especie introducida, especie invasora, especie exótica, especie patógena, especie domesticada… No es nada habitual que se hable de géneros, y menos de familias, órdenes…

La especie, te lo recuerdo, era todo el conjunto de individuos que podían aparearse entre sí y tener descendencia fértil. O sea, son de la misma especie todos aquellos que pueden tener nietos al aparearse (o lo que es lo mismo, hijos que tengan hijos).

Te decía que especie me la creo (más o menos). Pero género me lo creo menos. Género es un conjunto de especies que tienen un antepasado común cercano y distinto a otros géneros. Ese grupo lo veo más artificial, la verdad. Es cuestión de gustos decidir qué especies se quedan fuera y cuáles entran. Porque si quiero que una especie se quede fuera, sólo tengo que buscar un antepasado común más cercano, que ella no tenga. Y si lo que quiero es lo contrario, incluir a otra, pues justo lo opuesto, localizar a un antepasado común más antiguo y que sí sea compartido.

Y si género no me lo creo, no te cuento ya familia, jejejeje… ¿Adivinas? Cuanto mayor es la categoría, menos me la creo. Porque cada una se puede abrir o cerrar a nuevos candidatos a conveniencia. ¡Ojo! Que no digo yo que la taxonomía esté mal, no. La taxonomía es un mecanismo para agrupar especies a conveniencia y que cuenten un relato, el relato de su historia, de su pasado. Y los géneros o las familias las hago unas más grandes que otras para así relacionar mejor las especies y comprender mejor los pasados de los seres vivos.

El reino animal, por ejemplo, tengo dificultades para creérmelo. En el hubo desde individuos unicelulares como Dictyostelium (te lo contaba en “Dicty, para los amigos“) hasta elefantes. ¿Realmente es lógico este reino? ¿Es lo mismo un ser vivo unicelular, que no ha inventado la muerte, que otro pluriceluar, que sí? (Si quieres, consulta “La muerte no es obligatoria, pero sí útil” y “Otra idea más sobre el envejecimiento“). ¡Tienen estrategias radicalmente distintas! Por eso surgió el reino Protista, para separar esos individuos que una vez estuvieron juntos pero eran tan diferentes. Pero aún permanecen unidos, en el mismo reino, organismos tan distintos como nematodos y elefantes.

También tengo dificultades con aplicar la misma idea de reino a grupos de seres vivos distintos ¿O es lo mismo el reino vegetal que el animal? Resulta que en el reino vegetal la hibridación entre especies (que dos especies distintas puedan tener descendencia) es bastante más que frecuente. O la reproducción monoparental, en la que la planta ha tenido un único progenitor (no tiene un “papá” y una “mamá”, no, sino sólo uno de ellos). En el reino animal esos dos fenómenos no son frecuentes. Y cuando se dan, es entre los organismos más sencillos. ¿Es posible llamar de igual modo (reino) a una agrupación de especies como los vegetales, y también reino a una agrupación de especies como las animales, siendo cada una de ellas muy distinta de la otra? ¿O habría que inventarse una taxonomía para vegetales y otra para animales (yo creo que sí…)?

Árbol evolutivo ARN 16s
Stephen Abedon

No te cuento cuando hablamos de bacterias. En ese nombre caben células que, aparentemente, son muy parecidas entre sí. Pequeñitas ellas. Pero resulta que dentro de bacterias hay dos grandes grupos: eubacteria y archaea. Entre ellas hay una distancia filogenética enorme (te recuerdo que la distancia filogenética es el tiempo atrás que hay que remontarse para encontrar un antepasado común). Mucho mayor que entre vegetales y animales. ¡Y sólo están juntas porque se parece superficialmente! Pero cuando rascas un poco, cuando miras con más detalle, resulta que son muy, muy, muy distintas. Ni tienen los mismos ribosomas ni tienen la misma pared bacteriana, ni el mismo metabolismo. ¡Sólo tienen el mismo aspecto!

Y claro, tú dirás: “Es que tampoco es cosa de entrar en detalles tan novedosos en la ciencia aprendida en la escuela”. Bueno, si te parece novedosa esta idea de que hay bacterias más diferentes entre sí que una lechuga y tú, pues te comento que surgió en 1970, y que culminó en 1990 con un artículo ya histórico, propuesto por Woese, Kandler y Wheelis. No, no es nada nueva. Es más, en la escuela debería haberse tenido en cuenta mucho antes. Porque ayuda a entender que la taxonomía es una ciencia variable y muy subjetiva. Una ciencia todavía muy afectada por ideas creacionistas. Una ciencia en la que todo parece hecho a la medida del ser humano.

No, creo que reino no es una buena idea. No por igual y no para todos los grupos. Me gusta más el concepto de que hay tres dominios: archaea, eubacteria y eucarya. Quizá haya que ir abandonando la idea de reino.

La Renegà 2010

Un any més l'alumnat de biologia i geologia de 4t ESO de l'IES Politècnic ha visitat el paratge de La Renegà (Orpesa). Ens vam distribuir en dos dies, 20 i 21 de maig, ja què èrem massa gent per a un viatge.El pla de treball, com fem sempre, va consistir en sis parades en llocs determinats on parlàvem d'aspectes històrics, geogràfics, geològics, botànics,... de la zona, posteriorment cada grup de

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Eixida al riu Millars

Els alumnes de 1r d'ESO de l'IES Politècnic, han visitat el curs baix del riu Millars acompanyats per les professores Lledó Valero, Emilia Nebot, Marisa Falcó i Esperança Moliner. Els objectius d'aquesta activitat eren reconèixer la importància dels rius en les diferents civilitzacions, conèixer l'aprofitament de les aigües al Millars, estudiar els impàctes ambientals als que està sotmes el

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