¿Cómo definimos un sistema vivo?




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ANATOMOFISIOLOGÍA

Los sistemas vivos:

¿Cómo definimos un sistema vivo?
Hay disciplinas que buscan la verdad (epistemología)

La ciencia, la teología, la filosofía. Nosotros nos vamos a referir a la ciencia.

Para plantear una hipótesis tengo que ver mi pregunta.

¿Qué le podemos preguntar a la ciencia?
¿Dónde?: la espacialidad de un fenómeno.
Ej. ¿Dónde ocurre la respiración celular?, ¿dónde ocurre la síntesis de proteínas? ¿Dónde ocurre la síntesis de DNA?
¿Cuándo? : La temporalidad del fenómeno.
Ej. ¿Cuándo ocurren los procesos?, ¿Cuándo ocurre la síntesis de DNA en la célula?
¿Cómo?: El mecanismo del fenómeno
Ej. ¿Cómo ocurre el fenómeno?, ¿Cómo ocurre la respiración celular?

¿Qué no me puedo preguntar en ciencia?
¿Por qué? : Los por qué no son demostrables, no son planteables desde el punto de vista del método científico.

Por lo tanto hay que tener cuidado con lo que preguntamos en ciencia, los por qué, ¿por qué existimos?, se lo podremos consultar a los teólogos o filósofos
¿Cómo definimos los sistemas vivos? (supuesto)
Hipótesis responde a la pregunta (en forma positiva) (es la parte creativa)
Ahora para definir un sistema vivo nos vamos a referir a esas tres preguntas.
Para definir un sistema vivo debemos diferenciar dos cosas, la estructura de un sistema y la organización de un sistema.
La estructura es la forma, la apariencia, el morfo

Ej. Si vemos las sillas, hay distintas formas de sillas: sillas de playa, de sala de clases, etc. A pesar de ser distintas son todas sillas con distintas formas.
La organización de un sistema es como los elementos que forman ese sistema están relacionados en el tiempo y en el espacio.

Ej. El sistema es un conjunto de elementos (conjunto de células, conjunto de moléculas, etc.), la organización, es cómo esos elementos se relacionan en el tiempo y en el espacio.
Los seres vivos tienen una característica única que los diferencia de los seres no vivos, pueden generar y mantener su propia organización, este concepto se denomina AUTOPOIESIS.

Somos seres autopoieticos.
Mantener constante su organización ¿qué significa esto?: significa mantener constante cada elemento que sale, el que lo reemplaza debe mantener la misma relación espaciotemporal con el medio. Siempre estamos intercambiando materia.

A medida que el hombre fue generando el conocimiento lo fue haciendo en forma antropocéntrica, el centro de todo el conocimiento es el hombre, el centro del universo es el hombre y por tanto la razón del universo es el hombre.

A medida que la ciencia ha ido avanzando se han ido derribando esas ideas. El primer golpe lo dio Galileo, que dijo que la tierra era parte del universo y no centro de él. El otro gran golpe lo dio Darwin, al decir que todos los animales, incluyendo al hombre, vienen de los mismos elementos. Los hombres vienen de los primates omínidos.

Estas fueron heridas profundas al antropocentrismo. Pero OK. Dirán, no somos especiales pero algo tenemos que tener distinto a los seres no vivos, por ejemplo ¿estaremos hechos de algo distinto?

Por la década del 30 generaron las técnicas para hacer un análisis hipo cuantitativo de la materia. Descomponer los átomos y ver que hay de distinto. Pero se dieron cuenta que no tenemos ningún átomo especial y mayoritariamente estamos formados de hidrogeno, carbono y oxigeno; y esos mismos átomos se encuentran presentes en los sistemas no vivos: además el hidrógeno que es el átomo mas presente es además el más sencillo.

¿Cómo una combinación de átomos tan sencilla es capaz de sentir, pensar , actuar etc.?

Nosotros somos un conjunto de átomos, la clave está en que la interacción de las moléculas de los átomos genera propiedades nuevas. Cuando yo tengo un elemento y este elemento se relaciona con otro y establece un vínculo, establece una relación para formar un complejo AB. Ocurre que dos átomos se juntan y forman una molécula.
A + B AB + C
Este complejo tiene características de A y características de B y también pierde características de A y de B, el complejo AB tiene propiedades que tiene A y tiene B por separado. Dos elementos que se relacionan generan una propiedad nueva, una materia que no existía antes, es decir la propiedad de la materia surge de la interacción.

La proteína que es un conjunto de amino-ácidos, tiene características que no tienen los amino-ácido por separado. Es decir, cada vez que se interaccionan los elementos surgen propiedades nuevas.

Pueden formar un complejo ABC

La secuencia también hace propiedades.

Nosotros somos un conjunto de átomos pero no somos solo un conjunto de átomos, se construye con una mezcla secuencial. Un conjunto de piedras no forma una casa.

La memoria es la capacidad de retener la información, para luego relacionarla con otros elementos y la experiencia.
¿Dónde está la memoria?
Ocurre en la sinapsis- comunicación entre neuronas (partículas electromagnéticas que están codificando).

La comunicación, la interacción genera propiedades nuevas, se dan en el momento y lugar adecuado. La transmisión sináptica se produce a través de iones de sodio y potasio.

Los seres vivos tenemos un tipo de organización de esos átomos diferente y la manera como los átomos se organizan se denomina moléculas.

Los átomos forman moléculas a través de enlaces entre ellos, esas moléculas son:

70% agua (está en los sistemas vivos y no vivos)

Sodio y potasio muy importante para la sinapsis (transmisión sináptica es una corriente iónica generada por el sodio y el potasio, si no hay sinapsis, no hay funcionamiento del sistema nervioso.
Hay un conjunto de moléculas complejas que no producen los sistemas no vivos. Que son:

Proteínas: (polímero, unidad repetitiva amino-ácido)

Ácidos nucleicos (RNA, DNA)

Lípidos (Grasas)

Carbohidratos o polisacáridos (polímero de azucares simples)
Estas moléculas nos dan la complejidad. Cuando interaccionan estas moléculas o biomoléculas (generadas por los seres vivos) nos dan nuestra complejidad.


La teoría celular

Antes de la teoría celular se pensaba que la vida se generaba espontáneamente.

Pasteur resolvió este problema y creó la Teoría celular:

-Toda célula proviene de otra célula

-Todos los organismos vivos están formados por células, por lo tanto, todos los organismos vivos provienen de otros organismos vivos.

- No existe ningún sistema vivo que no esté formado por al menos una célula.

¿Cómo se formó la primera célula?
Un investigador ruso Alejandro Popain dijo que la primera célula se formó, existieron las condiciones, primero se formaron los constituyentes, luego se juntaron y dieron origen a la primera célula, todas las células que existen hoy se derivaron de esa célula.

Experimentó: coacervados.

Un ser autopoiético tiene tres características indispensables:
1.- Autorreplicación: Capacidad de replicarse a si mismo, es decir, recambiar todas las moléculas y volverlas a poner en su lugar, hacer una réplica de uno mismo.

2.- La catálisis: Hacer en tiempos reales los procesos químicos. El catalizador es un ayudador, es decir, aumenta la velocidad del proceso. Todos nuestros procesos ocurren catalizadamente. La catálisis es un elemento indispensable para los sistemas vivos, la catálisis hace que los procesos ocurran en tiempos compatibles con la vida.

3.- La compartimentalización: El proceso vital debe ocurrir compartimentalizadamente, no puede ocurrir sin límites, un sistema tiene límites. Finalmente, el límite nuestro son las membranas de nuestras células, en la superficie de nuestra piel son células, limitan con el ambiente. La compartimentalización define al sistema. Nuestras células tienen varias subcompartimintos (límites) (mitocondria, núcleo, retículo…) La compartimentalización define el sistema.
Démosles nombres moleculares.
La catálisis está dada por moléculas, enzimas dadas por las proteínas.

La compartimantalización en las células verdaderas la dan las membranas y estas son de polisacáridos, las membranas son fosfolípidos.

La autorreplicación: la molécula que nos da la característica de la autorreplicación ácido nucleico DNA.
S Millar trabajaba con el doctor Urey (que estudiaba para hacer la bomba atómica)-

S. Millar usó su laboratorio para trabajar en un proyecto para demostrar que las moléculas que solo podían crear los sistemas vivos se podían producir en condiciones adecuadas a partir de partículas muy pequeñas.
En la tierra primitiva habían elementos como el agua, hidrógeno, lo que no existía era el oxigeno, por que lo crean los seres vivos y no había capa de ozono.

El simuló todo esto, empezó a sacar muestras de agua después de todo el proceso y encontró que se comenzaban a formar moléculas amino-ácidos, habían azúcares, y lo más importante, se formaron nucleótidos (los nucleótidos son polímeros de los ácidos nucleicos y los ácidos nucleicos son cadenas de nucleótidos (base nitrogenada de azúcar y fosfato). Son las bases estructurales de los ácidos nucleicos (DNA_ RNA)
Los estromatolitos son los fósiles de colonias de bacterias. Corresponden al registro más antiguo de un sistema vivo. Actualmente existen estromatolitos vivos en Australia, son comida para depredadores marinos, aquí no hay depredadores marinos ya que el mar es extremadamente salado.
¿Cuál fue la bacteria más antigua?
3500 millones de años, se establece el comienzo de la vida.
¿Cómo se formó esta bacteria?
El momento y las condiciones precisas no las conocemos.
Pero la molécula más importante que se formó fue el RNA que a diferencia del DNA. Fueron ellos que empezaron el proceso vital ya que el RNA son las únicas moléculas auto replicantes, el DNA no se puede replicar solo, requiere toda una maquinaria de enzimas para poder replicarse.

La teoría dice que se formaron familias de RNA, tiene dos características, se pueden auto replicar y son catalíticos, adoptan estructuras similares a las proteínas y pueden catalizar reacciones químicas. Todavía existen RNA que pueden catalizar y se llaman Ribozomas. Tenemos catálisis y autorreplicación. También se podían formar lípidos, Millar lo demostró, si una familia de RNA quedó encerrada en una membrana lipídica tenía el compartimiento, podía autorreplicarse y además catalizarse. Se supone que el primer sistema vivo estaba formado solo por RNA.

Luego veremos que las proteínas se sintetizan por una familia de RNA, las proteínas en la célula la sintetizan los RNA (RNA mensajeros, de transferencia, de producción) por lo tanto cuando coincidieron esas tres familias de RNA se sintetizó la primera proteína, porque la proteína que se puede haber formado por choques de amino-ácidos.

Las proteínas que sintetizamos es siempre igual. el modo como la célula sintetiza las proteínas es un modo altamente codificado, existe el mensaje y el código para obtener siempre la misma proteína. Cuando empezaron a surgir las proteínas a partir de una familia de RNA las proteínas son mejores catalizadoras que el RNA, por lo tanto la catálisis se llevó a cabo por las proteínas y las proteínas Empezaron a incorporarse a la membrana y ya lo que podía entrar y salir de la célula fue más complejo, las proteínas formaron transportadores y ahora era más complejo el metabolismo de la célula. Las proteínas empezaron a diversificarse, empezaron a aparecer varias enzimas, hasta que apareció una enzima muy especial, se llama transmistasa inversa, y es capaz esta enzima de catalizar las condiciones de DNA a partir del RNA.

El DNA:
El DNA a pesar que no puede autorreplicarse, se puede replicar más fielmente con la ayuda de las proteínas. El DNA es mucho más estable que el RNA, puede generar moléculas mucho más largas y por lo tanto contener mucho más la información. De esta manera el DNA reemplazó al RNA y el RNA simplemente fue el transmisor de la información, ahora el RNA simplemente lleva el mensaje al citoplasma, ahí se completó lo que es la célula actual y estas células eran muy sencillas, muy parecidas a las bacterias de hoy en día , y de ahí se crearon otras cosas como los virus, los virus son los más parecido a un sistema vivo, que no es un sistema vivo, tiene material genético, tiene proteínas, se puede reproducir, pero no es autopoiético, usa la maquinaria de la célula para generar su reproducción.
Apareció la primera célula con proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos (membrana) a partir de ésta primera célula se generaron todos los sistemas vivos.





Las características de la primera célula , las tres características mencionadas y una membrana primitiva formada sólo de lípidos, por ejemplo una ameba o un paramecio, la membrana es la zona de intercambio de señal, llegan señales, la membrana tiene dos posibilidades, o deja pasar esos elementos o bien lo reconoce y desencadena una respuesta con él

Hasta que aparecieron las proteínas que actúan como receptores, esta célula con membrana sólo lipídica, estaba prácticamente aislada.

Esta célula imaginémosla triste y sola en medio de la tierra, se comenzó a dividir y poco a poco empezó a haber una comunidad y esa comunidad fue colonizando diferentes hábitat (diferentes condiciones, diferentes señales.). Una célula que recibe la señal A puede diferenciarse y cambiar a un estado B .
Las bacterias son procariontes (antes del núcleo) que no tienen un núcleo delimitado, tienen su material genético disperso en su interior, a diferencia de los eucariontes ( eu = verdadero) tienen un núcleo delimitado donde se encuentra nuestro material genético. En los procariontes no existe el núcleo.

Este primer procarionte empezó a diversificarse, los primeros procariontes eran muy resistentes a las altas temperaturas, condiciones extremas y fueron exitosos desde el punto de vista de su adaptación, que todavía existen sus descendientes, se llaman Arqueas o arqueobacterias (arqueo – antiguo)

Ejemplo: termófilos que son resistentes a las altas temperaturas, son extremadamente resistentes a las temperaturas más adversas, se encuentran en los volcanes, en la lava.
Otra rama dio origen a las bacterias propiamente tales, las eubacterias, estas bacterias generan problemas cuando se van a otro lugar que no corresponde. Por ejemplo: en nuestra boca hay bacterias y ayudan a digerir ciertos alimentos (estreptococos) pero cuando se van a la garganta producen la amigdalitis. Estas bacterias se adaptan a ciertos ambientes, no son resistentes.
Ahora de pronto, porque se dieron las condiciones particulares una rama diversificó un tipo de (célula que tiene núcleo) y la teoría más acertada es que dos bacterias de diferente tipo, una bacteria con todo su material genético disperso delimitada por la membrana “se comió” a otra bacteria que también tenía su material genético, produciéndose una endocitosis ( envolvimiento con la membrana e incorporación a la misma pero eso quedó dentro ; simbiosis (unión entre dos cosas en que ambas se benefician de esa unión).

Simbiosis es el contrario de parasitismo, porque se unen dos cosas pero uno lo parasíta.
Una unión benéfica para ambas se llama Simbiosis.
Núcleo y Carioteca (doble membrana que envuelve al núcleo)

Si existe una simbiosis pasa lo siguiente, la membrana que envolvió a la bacteria se endosita y queda la membrana del procarionte endositado o incorporado, y la membrana plasmática del procarionte que endosito.

Esta es la teoría más factible del núcleo.
Esta bacteria ahora quedó en un ambiente totalmente distinto al que estaba, antes estaba en el agua y ahora está en el citoplasma de otra bacteria, este ambiente es dramáticamente diferente, las señales que ahora tiene son distintas, y esto evolucionó como núcleo y el DNA pudo originar formas, fragmentaciones cromosomas, los eucariontes tienen varios fragmentos de DNA que conocemos como cromosomas.


Fin primera clase.

Simbiosis: relacionarse estrechamente una célula con otra que logran ser capaces de incorporarse unas in otras y el funcionamiento de este híbrido fue beneficiosa para ambas células. Pasan a ser una sola célula. La primera célula de esta entidad simbiótica fue la célula eucarionte. Con solamente su núcleo, ésta célula cambió su manera de regular su funcionamiento, cambió su material genético, que ahora quedó en un ambiente aislado.

La primera célula sólo tenía núcleo, no tenía ninguna otra complejidad.
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