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Clase 01 Introducción a Bis2A - Biología

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Clase 01 Introducción a Bis2A

Clase 01 Introducción a Bis2A - Biología

Introducción a la división celular Un objetivo evolutivo de todos los sistemas vivos es la reproducción. Dado que la unidad básica de la vida es una célula, y sabemos, gracias al menos en parte a Francesco Reid, que la vida engendra nueva vida, esto significa que debe haber un proceso mediante el cual crear nuevas células a partir de células parentales. También sabemos intuitivamente que los organismos multicelulares deben aumentar de alguna manera su número de células durante su crecimiento creando copias de las células existentes. El proceso por el cual una célula crea una o más células nuevas, tanto para organismos unicelulares como multicelulares, requiere que una célula parental se divida y se denomina división celular.

Desde el punto de vista del marco de Design Challenge, podemos estipular que el gran problema de la división celular es hacer una copia de una célula. Si una condición para el éxito requiere que las células hijas sean viables, se pueden definir varios subproblemas:

1. La célula debe replicar su ADN para que al menos dos células tengan una copia funcional después de que se complete la división celular; ya hemos discutido este proceso.
2. La célula debe hacer suficientes copias del resto del contenido celular para que las células hijas sean viables o debe encontrar una manera de asegurar que el ADN copiado (incluso sin una réplica completa del contenido celular) sea viable.
3. La célula debe dividir el contenido celular replicado y el ADN entre al menos dos compartimentos delimitados de forma independiente.
4. Para asegurar el éxito, el proceso debe suceder en un tiempo evolutivamente competitivo y lograrse con una cantidad de recursos bioquímicos amigables con la selección evolutiva.

Si bien no es un requisito estricto que este proceso suceda de manera coordinada, Nature ha seleccionado sistemas en los que todos los pasos del proceso ocurren de una manera altamente coordinada. Esto ayuda a que las celdas cumplan con el requisito número 4 en la lista anterior. El proceso coordinado y los mecanismos de control se denominan generalmente ciclo celular. Este término se puede utilizar para describir el proceso de coordenadas utilizado por cualquier célula que se esté sometiendo a división celular. Cuando observamos la naturaleza, encontramos que ha desarrollado dos modos principales de reproducción: sexual y asexual. Dentro de cada uno de estos modos de reproducción encontramos varios modos principales de división celular que ocurren con frecuencia en todos los dominios de la vida. Consideramos tres de estos modos: fisión binaria (utilizada principalmente por bacterias unicelulares y arqueas), mitosis (utilizada a menudo por eucariotas en procesos de división celular NO asociada con la reproducción sexual) y meiosis (un proceso de división celular estrechamente vinculado a la reproducción sexual). ). Discutimos estos procesos en las secciones que siguen.

División celular en bacterias y arqueas.

Bacterias y arqueas Como todas las demás formas de vida, las bacterias y arqueas tienen un impulsor evolutivo clave: hacer más de sí mismas. Por lo general, las células bacterianas y arqueales crecen, duplican todos los componentes celulares principales, como el ADN, los ribosomas, etc., distribuyen este contenido y luego se dividen en dos células hijas casi idénticas. Este proceso se llama fisión binaria y se muestra en la mitad del proceso en la figura siguiente. Si bien se sabe que algunas especies bacterianas utilizan varias estrategias reproductivas alternativas, incluida la producción de múltiples crías o gemación, y todos los mecanismos alternativos aún cumplen con los requisitos para la división celular estipulados anteriormente, la fisión binaria es el mecanismo más comúnmente observado en el laboratorio para la división celular, las bacterias y las arqueas. por lo que limitamos nuestra discusión a estos mecanismos únicamente.

(Aparte: aquellos que quieran leer más sobre alternativas a la fisión binaria en bacterias deben consultar este enlace).

La fisión binaria en bacterias comienza con la replicación del ADN en el origen de replicación adherido a la pared celular, cerca del punto medio de la célula. Se pueden formar nuevas horquillas de replicación antes de que termine la primera división celular, este fenómeno permite una tasa de reproducción extremadamente rápida.
Fuente: http://biology.kenyon.edu/courses/biol114/Chap01/week01.html

Fisión binaria

Los procariotas, incluidas las bacterias y las arqueas, tienen un cromosoma circular único ubicado en una región central llamada nucleoide.

El proceso de fisión binaria es el mecanismo más comúnmente observado para la división celular en bacterias y arqueas (al menos las cultivables estudiadas en el laboratorio). La siguiente es una descripción de un proceso que ocurre en algunas bacterias en forma de bastón:
Dado que debemos considerar la replicación del ADN, una característica estructural de relevancia para la replicación del ADN en las bacterias y arqueas es que su material genético no está encerrado en un núcleo, sino que ocupa una ubicación específica, el nucleoide, dentro de la célula. Además, el ADN del nucleoide está asociado con numerosas proteínas que ayudan a compactar el ADN en una estructura organizada más pequeña. Otra característica organizativa a tener en cuenta es que el cromosoma bacteriano generalmente se adhiere a la membrana plasmática en aproximadamente el punto medio de la célula. El punto de partida de la replicación, el origen, está cerca de este sitio de adjuntos. Recuerde también que la replicación del ADN es bidireccional, con horquillas de replicación alejándose del origen en ambas hebras del bucle simultáneamente. Debido a la disposición estructural del ADN en el punto medio, esto significa que a medida que se forman las nuevas dobles hebras, cada punto de origen se aleja de la unión de la pared celular hacia los extremos opuestos de la célula.

Este proceso de replicación del ADN ocurre típicamente al mismo tiempo que un crecimiento en las dimensiones físicas de la célula. Por lo tanto, a medida que la célula se alarga, la membrana en crecimiento ayuda en el transporte de los cromosomas hacia los dos polos opuestos de las células. Una vez que los cromosomas han despejado el punto medio de la célula alargada, comienza la separación citoplasmática.

La formación de un anillo compuesto por unidades repetidas de una proteína llamada FtsZ (una proteína citoesquelética) dirige la formación de una partición entre los dos nuevos nucleoides. La formación del anillo FtsZ desencadena la acumulación de otras proteínas que trabajan juntas para reclutar nuevos materiales de membrana y pared celular en el sitio. Gradualmente, se forma un tabique entre los nucleoides, que se extiende desde la periferia hacia el centro de la célula. Cuando las nuevas paredes celulares están en su lugar, las células hijas se separan.

Estas imágenes muestran los pasos de la fisión binaria en procariotas. (crédito: modificación del trabajo de & # 8220Mcstrother & # 8221 / Wikimedia Commons)

Control de estos procesos No es sorprendente que el proceso de fisión binaria esté estrictamente controlado en la mayoría de las bacterias y arqueas. Sin embargo, sorprendentemente, aunque se conocen algunos actores moleculares clave, queda mucho por descubrir y comprender sobre cómo se toman las decisiones para coordinar las actividades.

Ciclo celular eucariota y mitosis

El ciclo celular es una secuencia ordenada de eventos que utilizan los sistemas biológicos para coordinar la división celular. En eucariotas, la división celular asexual procede a través de un ciclo celular que incluye múltiples eventos coordinados espacial y temporalmente. Estos incluyen un largo período preparatorio, llamado interfase y una fase mitótica llamada fase M. La interfase a menudo se divide en subfases distinguibles llamadas G1 , S y G2 etapas. La mitosis es la etapa en la que el ADN replicado se distribuye a las células hijas y a menudo se subdivide en cinco etapas distinguibles: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. La mitosis suele ir acompañada de un proceso llamado citocinesis, durante el cual los componentes citoplásmicos de las células hijas se separan mediante un anillo de actina (células animales) o mediante la formación de placas celulares (células vegetales). El paso por estas fases está controlado por puestos de control. Hay tres puntos de control principales en el ciclo celular: uno cerca del final de G1, un segundo en el G2& # 8211M transición, y la tercera durante la metafase. Estos controles regulatorios sirven para garantizar que los procesos necesarios para pasar con éxito a la siguiente fase del ciclo celular se hayan completado por completo y que existan recursos suficientes para pasar a la siguiente fase de la división celular.

Ciclo celular

En las células eucariotas que se reproducen asexualmente, un & # 8220turn & # 8221 del ciclo celular consta de dos fases generales: interfase, seguida de mitosis y citocinesis. La interfase es el período del ciclo celular durante el cual la célula puede estar viva y no dividirse o en el que se está preparando para dividirse. La mayoría de las células en organismos multicelulares completamente desarrollados se encuentran típicamente en interfase. La mitosis es el punto en el ciclo celular asociado con la división o distribución de material genético replicado a dos células hijas. Durante la mitosis, el núcleo celular se descompone y se forman dos núcleos nuevos completamente funcionales. La citocinesis es el proceso que divide el citoplasma en dos células distintivas.

Interfase

Fase G1 La primera etapa de la interfase se llama G1 fase, o primera brecha, porque se aprecian pocos cambios. Sin embargo, durante el G1 etapa, la célula es bastante activa a nivel bioquímico. La célula está acumulando los componentes básicos del ADN cromosómico y las proteínas asociadas, además de acumular suficientes reservas de energía para completar la tarea de replicar cada cromosoma en el núcleo.

Una célula se mueve a través de una serie de fases de manera ordenada. Durante la interfase, G1 implica el crecimiento celular y la síntesis de proteínas, la fase S implica la replicación del ADN y la replicación del centrosoma, y ​​G2 implica un mayor crecimiento y síntesis de proteínas. La fase mitótica sigue a la interfase. La mitosis es la división nuclear durante la cual los cromosomas duplicados se segregan y distribuyen en núcleos hijos. Por lo general, la célula se dividirá después de la mitosis en un proceso llamado citocinesis en el que se divide el citoplasma y se forman dos células hijas.

Fase S A lo largo de la interfase, el ADN nuclear permanece en una configuración de cromatina semi-condensada. En la fase S (fase de síntesis), la replicación del ADN da como resultado la formación de dos copias idénticas de cada cromosoma & # 8212 cromátidas hermanas & # 8212 que están firmemente unidas en la región del centrómero. Al final de esta etapa, cada cromosoma se ha replicado.

En las células que utilizan orgánulos llamados centrosomas, estas estructuras a menudo se duplican durante la fase S. Los centrosomas constan de un par de centriolos en forma de bastón compuestos de tubulina y otras proteínas que se encuentran en ángulo recto entre sí. Los dos centrosomas resultantes darán lugar al huso mitótico, el aparato que orquesta el movimiento de los cromosomas posteriormente durante la mitosis.

Fase G2 durante el G2 fase, o segundo intervalo, la célula repone sus reservas de energía y sintetiza las proteínas necesarias para la manipulación cromosómica. Algunos orgánulos celulares se duplican y el citoesqueleto se desmantela para proporcionar recursos para el huso mitótico. Puede haber crecimiento celular adicional durante G2. Los preparativos finales para la fase mitótica deben completarse antes de que la célula pueda entrar en la primera etapa de la mitosis.

Fase G0 No todas las células se adhieren al patrón clásico del ciclo celular en el que una célula hija recién formada entra inmediatamente en la interfase, seguida de cerca por la fase mitótica. Células en el G0 fase no se están preparando activamente para dividirse. La célula se encuentra en una etapa de reposo (inactiva), habiendo salido del ciclo celular. Algunas celdas entran en G0 temporalmente hasta que una señal externa desencadena la aparición de G1. Otras células que nunca o rara vez se dividen, como el músculo cardíaco maduro y las células nerviosas, permanecen en G0 permanentemente

Un aparte rápido: estructura de los cromosomas durante el ciclo celular

Si el ADN de los 46 cromosomas en el núcleo de una célula humana se dispusiera de extremo a extremo, mediría aproximadamente dos metros, sin embargo, su diámetro sería de solo 2 nm. Teniendo en cuenta que el tamaño de una célula humana típica es de aproximadamente 10 & # 181m (100.000 células alineadas para igualar un metro), el ADN debe estar bien empaquetado para que quepa en el núcleo de la célula & # 8217s. Al mismo tiempo, también debe ser fácilmente accesible para que se expresen los genes. Durante algunas etapas del ciclo celular, las largas hebras de ADN se condensan en cromosomas compactos. Hay varias formas de compactar los cromosomas.

En el primer nivel de compactación, tramos cortos de la doble hélice del ADN envuelven un núcleo de ocho proteínas histonas a intervalos regulares a lo largo de toda la longitud del cromosoma. El complejo de ADN-histona se llama cromatina. El complejo de ADN de histonas en forma de cuentas se llama nucleosoma, y ​​el ADN que conecta los nucleosomas se llama ADN enlazador. Una molécula de ADN en esta forma es aproximadamente siete veces más corta que la doble hélice sin las histonas, y las perlas tienen aproximadamente 10 nm de diámetro, en contraste con el diámetro de 2 nm de una doble hélice de ADN. El siguiente nivel de compactación ocurre cuando los nucleosomas y el ADN enlazador entre ellos se enrollan en una fibra de cromatina de 30 nm. Este enrollamiento acorta aún más el cromosoma de modo que ahora es unas 50 veces más corto que la forma extendida. En el tercer nivel de empaquetamiento, se utiliza una variedad de proteínas fibrosas para empacar la cromatina. Estas proteínas fibrosas también aseguran que cada cromosoma en una célula que no se divide ocupe un área particular del núcleo que no se solapa con la de ningún otro cromosoma.

El ADN de doble hebra envuelve las proteínas histonas para formar nucleosomas que tienen la apariencia de & # 8220 perlas en una cuerda & # 8221. Los nucleosomas se enrollan en una fibra de cromatina de 30 nm. Cuando una célula sufre mitosis, los cromosomas se condensan aún más.

Mitosis y citocinesis

Durante la fase mitótica, una célula se somete a dos procesos principales. Primero, completa la mitosis, durante la cual el contenido del núcleo se separa equitativamente y se distribuye entre sus dos mitades. Entonces ocurre la citocinesis, que divide el citoplasma y el cuerpo celular en dos nuevas células.

Nota Las principales fases de la mitosis son visualmente distintas entre sí y originalmente se caracterizaron por lo que se podía ver al observar las células en división bajo un microscopio. Algunos instructores pueden pedirle que pueda distinguir cada fase al mirar imágenes de células o, más comúnmente, mediante la inspección de una caricatura de la mitosis. Si su instructor no es explícito sobre este punto, recuerde preguntar si se espera de usted.

La profase es la primera fase de la mitosis, durante la cual la cromatina poco compacta se enrolla y se condensa en cromosomas visibles. Durante la profase, cada cromosoma se vuelve visible con su pareja idéntica (cromátida hermana) adherida, formando la familiar forma de X de las cromátidas hermanas. El nucleolo desaparece temprano durante esta fase y la envoltura nuclear también se desintegra.

Una ocurrencia importante durante la profase se refiere a una estructura muy importante que contiene el sitio de origen para el crecimiento de los microtúbulos. Estructuras celulares llamadas centriolos que sirven como puntos de origen desde donde se extienden los microtúbulos. Estas diminutas estructuras también juegan un papel muy importante durante la mitosis. Un centrosoma es un par de centriolos juntos. La célula contiene dos centrosomas uno al lado del otro, que comienzan a separarse durante la profase. A medida que los centrosomas migran a dos lados diferentes de la célula, los microtúbulos comienzan a extenderse desde cada uno como dedos largos desde dos manos extendiéndose una hacia la otra. El huso mitótico es la estructura compuesta por los centrosomas y sus microtúbulos emergentes.

Cerca del final de la profase hay una invasión del área nuclear por microtúbulos del huso mitótico. La membrana nuclear se ha desintegrado y los microtúbulos se adhieren a los centrómeros que se unen a pares de cromátidas hermanas. El cinetocoro es una estructura de proteína en el centrómero que es el punto de unión entre el huso mitótico y las cromátidas hermanas. Esta etapa se conoce como profase tardía o & # 8220prometafase & # 8221 para indicar la transición entre profase y metafase.

La metafase es la segunda etapa de la mitosis. Durante esta etapa, las cromátidas hermanas, con sus microtúbulos adheridos, se alinean a lo largo de un plano lineal en el medio de la célula. Se forma una placa en metafase entre los centrosomas que ahora se encuentran en cada extremo de la célula. La placa de metafase es el nombre del plano que pasa por el centro del eje en el que se colocan las cromátidas hermanas. Los microtúbulos ahora están preparados para separar las cromátidas hermanas y llevar una de cada par a cada lado de la célula.

La anafase es la tercera etapa de la mitosis. La anafase tiene lugar durante unos minutos, cuando los pares de cromátidas hermanas se separan entre sí, formando cromosomas individuales una vez más. Estos cromosomas son empujados hacia los extremos opuestos de la célula por sus cinetocoros, a medida que los microtúbulos se acortan. Cada extremo de la célula recibe una pareja de cada par de cromátidas hermanas, lo que garantiza que las dos nuevas células hijas contendrán material genético idéntico.

La telofase es la etapa final de la mitosis. La telofase se caracteriza por la formación de dos nuevos núcleos hijos en cada extremo de la célula en división. Estos núcleos recién formados rodean el material genético, que se desenrolla de tal manera que los cromosomas vuelven a la cromatina poco compacta. Los nucleolos también reaparecen dentro de los nuevos núcleos y el huso mitótico se rompe, cada nueva célula recibe su propio complemento de ADN, orgánulos, membranas y centriolos. En este punto, la célula ya comienza a dividirse por la mitad cuando comienza la citocinesis.

Citocinesis

La citocinesis es la segunda parte de la fase mitótica durante la cual la división celular se completa mediante la separación física de los componentes citoplasmáticos en dos células hijas. Aunque las etapas de la mitosis son similares para la mayoría de los eucariotas, el proceso de citocinesis es bastante diferente para los eucariotas que tienen paredes celulares, como las células vegetales.

En células como las células animales que carecen de paredes celulares, la citocinesis comienza después del inicio de la anafase. Un anillo contráctil compuesto de filamentos de actina se forma justo dentro de la membrana plasmática en la placa de metafase anterior. Los filamentos de actina tiran del ecuador de la célula hacia adentro, formando una fisura. Esta fisura, o & # 8220crack, & # 8221 se llama surco de hendidura. El surco se profundiza a medida que el anillo de actina se contrae y, finalmente, la membrana y la célula se parten en dos (consulte la figura siguiente).

En las células vegetales, no es posible un surco de escisión debido a las paredes celulares rígidas que rodean la membrana plasmática. Debe formarse una nueva pared celular entre las células hijas. Durante la interfase, el aparato de Golgi acumula enzimas, proteínas estructurales y moléculas de glucosa antes de romperse en vesículas y dispersarse por toda la célula en división. Durante la telofase, estas vesículas de Golgi se mueven sobre los microtúbulos para acumularse en la placa de metafase.Allí, las vesículas se fusionan desde el centro hacia las paredes celulares, esta estructura se llama placa celular. A medida que se fusionan más vesículas, la placa celular se agranda hasta que se fusiona con la pared celular en la periferia de la célula. Las enzimas utilizan la glucosa que se ha acumulado entre las capas de la membrana para construir una nueva pared celular de celulosa. Las membranas de Golgi se convierten en la membrana plasmática a ambos lados de la nueva pared celular (consulte el panel b en la figura siguiente).

En la parte (a), se forma un surco de escisión en la placa de metafase anterior en la célula animal. La membrana plasmática es atraída por un anillo de fibras de actina que se contraen justo dentro de la membrana. El surco de hendidura se profundiza hasta que las células se pellizcan en dos. En la parte (b), las vesículas de Golgi se fusionan en la placa de metafase anterior en una célula vegetal. Las vesículas se fusionan y forman la placa celular. La placa celular crece desde el centro hacia las paredes celulares. Las nuevas paredes celulares se forman a partir del contenido de las vesículas.

Puntos de control del ciclo celular

Es esencial que las células hijas sean duplicados casi exactos de la célula madre. Los errores en la duplicación o distribución de los cromosomas conducen a mutaciones que pueden transmitirse a cada nueva célula producida a partir de la célula anormal. Para evitar que una célula comprometida continúe dividiéndose, existen mecanismos de control interno que operan en tres puntos de control principales del ciclo celular en los que se puede detener el ciclo celular hasta que las condiciones sean favorables. Estos puntos de control ocurren cerca del final de G1, en el G2& # 8211M transición, y durante la metafase (ver figura a continuación).

El ciclo celular se controla en tres puntos de control. La integridad del ADN se evalúa en el G1 control. La duplicación cromosómica adecuada se evalúa en el G2 control. La unión de cada cinetocoro a una fibra del huso se evalúa en el punto de control M.

Punto de control G1 El G1 El punto de control determina si todas las condiciones son favorables para que la división celular pase a la fase S donde se produce la replicación del ADN. El g1 El punto de control, también llamado punto de restricción, es el punto en el que la célula se compromete irreversiblemente con el proceso de división celular. Además de las reservas y el tamaño celular adecuados, hay una verificación de daños en el ADN genómico en el G1 control. Una celda que no cumpla con todos los requisitos no pasará a la fase S.

Punto de control G2 El G2 checkpoint prohíbe la entrada a la fase mitótica si no se cumplen determinadas condiciones. Como en el G1 Se evalúan los puntos de control, el tamaño de las células y las reservas de proteínas. Sin embargo, el papel más importante del G2 El punto de control es garantizar que todos los cromosomas se hayan replicado y que el ADN replicado no esté dañado.

Punto de control M El punto de control M ocurre cerca del final de la etapa de metafase de la mitosis. El punto de control M también se conoce como punto de control del huso porque determina si todas las cromátidas hermanas están unidas correctamente a los microtúbulos del huso. Debido a que la separación de las cromátidas hermanas durante la anafase es un paso irreversible, el ciclo no continuará hasta que los cinetocoros de cada par de cromátidas hermanas estén firmemente anclados a las fibras del huso que surgen de los polos opuestos de la célula.

Mira lo que ocurre en el G1, G2y M puntos de control visitando esta animación del ciclo celular.

Cuando el ciclo celular se sale de control

La mayoría de las personas comprenden que el cáncer o los tumores son causados ​​por células anormales que se multiplican continuamente. Si las células anormales continúan dividiéndose sin parar, pueden dañar los tejidos que las rodean, diseminarse a otras partes del cuerpo y eventualmente resultar en la muerte. En las células sanas, los estrictos mecanismos de regulación del ciclo celular evitan que esto suceda, mientras que las fallas en el control del ciclo celular pueden causar una división celular no deseada y excesiva. Las fallas de control pueden ser causadas por anomalías genéticas heredadas que comprometen la función de ciertas señales & # 8220stop & # 8221 y & # 8220go & # 8221. El daño ambiental que daña el ADN también puede causar disfunción en esas señales. A menudo, una combinación de predisposición genética y factores ambientales conduce al cáncer.

El proceso por el cual una célula escapa de su sistema de control normal y se vuelve cancerosa puede ocurrir en todo el cuerpo con bastante frecuencia. Afortunadamente, ciertas células del sistema inmunológico son capaces de reconocer las células que se han vuelto cancerosas y destruirlas. Sin embargo, en ciertos casos, las células cancerosas permanecen sin ser detectadas y continúan proliferando. Si el tumor resultante no representa una amenaza para los tejidos circundantes, se dice que es benigno y, por lo general, se puede extirpar fácilmente. Si es capaz de dañar, el tumor se considera maligno y al paciente se le diagnostica cáncer.

El cáncer surge de desequilibrios homeostáticos El cáncer es una condición extremadamente compleja, capaz de surgir de una amplia variedad de causas genéticas y ambientales. Normalmente, las mutaciones o aberraciones en el ADN de una célula que comprometen los sistemas de control del ciclo celular normal conducen a tumores cancerosos. El control del ciclo celular es un ejemplo de un mecanismo homeostático que mantiene la función y la salud adecuadas de las células. Mientras avanza a través de las fases del ciclo celular, una gran variedad de moléculas intracelulares proporcionan señales de parada y marcha para regular el movimiento hacia la siguiente fase. Estas señales se mantienen en un intrincado equilibrio para que la celda solo pase a la siguiente fase cuando esté lista. Este control homeostático del ciclo celular puede considerarse como el control de crucero de un automóvil. El control de crucero aplicará continuamente la cantidad justa de aceleración para mantener la velocidad deseada, a menos que el conductor pise los frenos, en cuyo caso el automóvil reducirá la velocidad. De manera similar, la célula incluye mensajeros moleculares, como las ciclinas, que la impulsan hacia adelante en su ciclo.

Además de las ciclinas, una clase de proteínas codificadas por genes llamados protooncogenes proporcionan señales importantes que regulan el ciclo celular y lo hacen avanzar. Los ejemplos de productos protooncogénicos incluyen receptores de la superficie celular para factores de crecimiento o moléculas de señalización celular, dos clases de moléculas que pueden promover la replicación del ADN y la división celular. Por el contrario, una segunda clase de genes conocidos como genes supresores de tumores envía señales de parada durante un ciclo celular. Por ejemplo, ciertos productos proteicos de genes supresores de tumores señalan problemas potenciales con el ADN y, por lo tanto, impiden que la célula se divida, mientras que otras proteínas señalan a la célula que muera si se daña irreparablemente. Algunas proteínas supresoras de tumores también señalan una densidad celular circundante suficiente, lo que indica que la célula no necesita dividirse actualmente. La última función es especialmente importante para prevenir el crecimiento tumoral: las células normales presentan un fenómeno llamado & # 8220 inhibición del contacto & # 8221, por lo que el contacto celular extenso con las células vecinas provoca una señal que detiene una mayor división celular.

Estas dos clases contrastantes de genes, protooncogenes y genes supresores de tumores, son como el acelerador y el pedal de freno del sistema de control de la célula y el propio sistema de control de crucero, respectivamente. En condiciones normales, estas señales de parada y marcha se mantienen en equilibrio homeostático. En términos generales, hay dos formas en que el control de crucero de la celda # 8217 puede perder el control: un acelerador que funciona mal (hiperactivo) o un freno que funciona mal (poco activo). Cuando están comprometidos a través de una mutación, o alterados de otra manera, los protooncogenes pueden convertirse en oncogenes, que producen oncoproteínas que empujan a una célula hacia adelante en su ciclo y estimulan la división celular incluso cuando no es deseable hacerlo. Por ejemplo, una célula que debería programarse para autodestruirse (un proceso llamado apoptosis) debido a un daño extenso en el ADN podría, en cambio, desencadenarse para que prolifere debido a una oncoproteína. Por otro lado, un gen supresor de tumores disfuncional puede no proporcionar a la célula la señal de parada necesaria, lo que también da como resultado una división y proliferación celular no deseada.

Un delicado equilibrio homeostático entre los muchos protooncogenes y genes supresores de tumores controla delicadamente el ciclo celular y asegura que solo las células sanas se repliquen. Por lo tanto, una interrupción de este equilibrio homeostático puede causar una división celular aberrante y crecimientos cancerosos.

Los cromosomas individuales se vuelven visibles con un microscopio óptico, ¿durante qué etapa de la mitosis?

¿Cuál es la relación entre un genoma, cromosomas y genes?

El genoma consiste en la suma total de los cromosomas de un organismo. Cada cromosoma contiene cientos y, a veces, miles de genes, segmentos de ADN que codifican un polipéptido o ARN y una gran cantidad de ADN sin función conocida.

¿Qué pasaría si la anafase procediera a pesar de que las cromátidas hermanas no estuvieran unidas correctamente a sus respectivos microtúbulos y alineadas en la placa de metafase?

Una o ambas de las nuevas células hijas recibirían accidentalmente cromosomas duplicados y / o faltarían ciertos cromosomas.

Reproducción sexual

La reproducción sexual fue una innovación evolutiva temprana después de la aparición de las células eucariotas. El hecho de que la mayoría de los eucariotas se reproduzcan sexualmente es evidencia de su éxito evolutivo. En muchos animales, es el único modo de reproducción. Y, sin embargo, los científicos reconocen algunas desventajas reales de la reproducción sexual. En la superficie, la descendencia que es genéticamente idéntica al padre puede parecer más ventajosa. Si el organismo padre ocupa con éxito un hábitat, la descendencia con los mismos rasgos tendrá un éxito similar. También existe el beneficio obvio para un organismo que puede producir descendencia por gemación asexual, fragmentación o huevos asexuales. Estos métodos de reproducción no requieren otro organismo del sexo opuesto. No hay necesidad de gastar energía en encontrar o atraer pareja. Esa energía se puede gastar en producir más descendencia. De hecho, algunos organismos que llevan un estilo de vida solitario han conservado la capacidad de reproducirse asexualmente. Además, en poblaciones asexuales cada individuo es capaz de reproducirse. Por el contrario, los machos de las poblaciones sexuales (la mitad de la población) no están produciendo descendencia por sí mismos. Debido a esto, una población asexual puede, en teoría, crecer dos veces más rápido que una población sexual. Esto significa que en competencia, la población asexual tendría la ventaja. Todas estas ventajas para la reproducción asexual, que también son desventajas para la reproducción sexual, deberían significar que el número de especies con reproducción asexual debería ser más común.

Sin embargo, los organismos multicelulares que dependen exclusivamente de la reproducción asexual son raros.

Entonces, ¿por qué la reproducción sexual es tan común?

Esta es una de las cuestiones importantes en biología y ha sido el foco de muchas investigaciones desde la segunda mitad del siglo XX hasta ahora. Una explicación probable es que la variación que crea la reproducción sexual entre la descendencia es muy importante para la supervivencia y reproducción de esa descendencia. La única fuente de variación genética en organismos asexuales es la mutación. En los organismos que se reproducen sexualmente, las mutaciones se reorganizan continuamente entre generaciones cuando los padres combinan sus genomas únicos y los genes se mezclan en diferentes combinaciones mediante el proceso de meiosis.

La hipótesis de la reina roja No hay duda de que la reproducción sexual proporciona ventajas evolutivas a los organismos que emplean este mecanismo para producir descendencia. La pregunta problemática es por qué, incluso frente a condiciones aparentemente estables, la reproducción sexual persiste cuando es más difícil y produce menos descendencia para organismos individuales. La variación es el resultado de la reproducción sexual, pero ¿por qué es necesaria la variación continua? Ingrese la hipótesis de la Reina Roja, propuesta por primera vez por Leigh Van Valen en 1973. 1 El concepto fue nombrado en referencia a la raza de la Reina Roja en el libro de Lewis Carroll, Através del espejo, en el que la Reina Roja dice que uno debe correr a toda velocidad solo para quedarse donde está.

Todas las especies coevolucionan con otros organismos. Por ejemplo, los depredadores coevolucionan con sus presas y los parásitos coevolucionan con sus anfitriones. Un ejemplo notable de coevolución entre los depredadores y sus presas es la coadaptación única de los murciélagos voladores nocturnos y su presa polilla. Los murciélagos encuentran a sus presas emitiendo clics agudos, pero las polillas han desarrollado oídos simples para escuchar estos clics y poder evitar a los murciélagos. Las polillas también tienen comportamientos adaptados, como volar lejos del murciélago cuando lo escuchan por primera vez o caer repentinamente al suelo cuando el murciélago está sobre ellas. Los murciélagos han evolucionado & # 8220 silenciosos & # 8221 clics en un intento de evadir la audición de la polilla. Algunas polillas han desarrollado la capacidad de responder a los murciélagos & # 8217 clics con sus propios clics como una estrategia para confundir las habilidades de ecolocalización de los murciélagos.

Cada pequeña ventaja obtenida por una variación favorable le da a una especie una ventaja sobre competidores cercanos, depredadores, parásitos o incluso presas. El único método que permitirá que una especie en coevolución conserve su propia parte de los recursos es también mejorar continuamente su capacidad para sobrevivir y producir descendencia. A medida que una especie obtiene una ventaja, otras especies también deben desarrollar una ventaja o serán superadas. Ninguna especie progresa demasiado porque la variación genética entre la progenie de la reproducción sexual proporciona a todas las especies un mecanismo para producir individuos adaptados. Las especies cuyos individuos no pueden mantenerse al día se extinguen. El eslogan de la Reina Roja era: & # 8220Se necesita todo el esfuerzo que puedas hacer para permanecer en el mismo lugar. & # 8221 Esta es una descripción adecuada de la coevolución entre especies competidoras.

Mitosis

La reproducción sexual requiere fertilización, la unión de dos células de dos organismos individuales. Si esas dos células contienen cada una un conjunto de cromosomas, entonces la célula resultante contiene dos conjuntos de cromosomas. Las células haploides contienen un conjunto de cromosomas, las células diploides contienen dos conjuntos de cromosomas. El número de conjuntos de cromosomas en una célula se denomina nivel de ploidía. Si el ciclo reproductivo va a continuar, entonces la célula diploide debe reducir de alguna manera su número de juegos de cromosomas antes de que la fertilización pueda ocurrir nuevamente, o habrá una duplicación continua en el número de juegos de cromosomas en cada generación. Entonces, además de la fertilización, la reproducción sexual incluye una división nuclear que reduce la cantidad de conjuntos de cromosomas.

La división nuclear que forma las células haploides, que se llama meiosis, está relacionada con la mitosis. En la mitosis, tanto el núcleo padre como el hijo están en el mismo nivel de ploidía y diploide para la mayoría de las plantas y animales. La meiosis emplea muchos de los mismos mecanismos que la mitosis. Sin embargo, el núcleo inicial es siempre diploide y los núcleos que resultan al final de una división celular meiótica son haploides. Para lograr esta reducción en el número de cromosomas, la meiosis consiste en una ronda de duplicación de cromosomas y dos rondas de división nuclear. Debido a que los eventos que ocurren durante cada una de las etapas de división son análogos a los eventos de mitosis, se asignan los mismos nombres de etapas. Sin embargo, debido a que hay dos rondas de división, el proceso principal y las etapas se designan con un & # 8220I & # 8221 o un & # 8220II. & # 8221 Por lo tanto, la meiosis I es la primera ronda de la división meiótica y consiste en la profase I , prometaphase I, etc. La meiosis II, en la que tiene lugar la segunda ronda de división meiótica, incluye la profase II, la prometafase II, etc.

Meiosis I

La meiosis está precedida por una interfase que consta de G1, S y G2 fases, que son casi idénticas a las fases que preceden a la mitosis.

Profase I

Al principio de la profase I, antes de que los cromosomas puedan verse claramente microscópicamente, los cromosomas homólogos se unen en sus puntas a la envoltura nuclear mediante proteínas. Los cromosomas homólogos son cromosomas similares pero no idénticos. Por ejemplo, el cromosoma 12 de su madre y el cromosoma 12 de su padre estarán presentes dentro de cada una de sus células. Cada cromosoma 12 contiene los mismos genes, generalmente en las mismas ubicaciones, sin embargo, cada gen puede ser un alelo diferente. El gen A del cromosoma 12 de su madre puede ser el alelo R 'y el gen A del cromosoma 12 de su padre puede ser el alelo r. En especies como los humanos, aunque los cromosomas sexuales X e Y no son homólogos (la mayoría de sus genes difieren), tienen una pequeña región de homología que permite que los cromosomas X e Y se emparejen durante la profase I.Un complejo sinaptonémico parcial se desarrolla solo entre las regiones de homología. Será muy importante comprender qué son los cromosomas homólogos al seguir el proceso de meiosis.

Se muestran dos cromosomas homólogos antes de la replicación del ADN. Cada cromosoma tiene tres genes con su locus marcado. Los cromosomas homólogos contienen los mismos genes pero no son idénticos. Cada uno de ellos puede contener diferentes alelos de cada gen.
Fuente: http://mrphome.net/mrp/Homologous_Chromosome.html

A medida que la envoltura nuclear comienza a descomponerse, las proteínas asociadas con los cromosomas homólogos acercan el par entre sí. El complejo sinaptonémico, una red de proteínas entre los cromosomas homólogos, se forma primero en ubicaciones específicas y luego se extiende para cubrir toda la longitud de los cromosomas. El emparejamiento estrecho de los cromosomas homólogos se llama sinapsis. En la sinapsis, los genes de las cromátidas de los cromosomas homólogos se alinean con precisión entre sí. El complejo sinaptonemal apoya el intercambio de segmentos cromosómicos entre cromátidas homólogas no hermanas, un proceso llamado cruzamiento. El cruce se puede observar visualmente después del intercambio como quiasmata (singular = quiasma) (ver figura a continuación).

Al principio de la profase I, los cromosomas homólogos se unen para formar una sinapsis. Los cromosomas están estrechamente unidos y en perfecta alineación por una red de proteínas llamada complejo sinaptonémico y por proteínas cohesinas en el centrómero.

A intervalos a lo largo del complejo sinaptonemal se encuentran grandes conjuntos de proteínas llamados nódulos de recombinación. Estos ensamblajes marcan los puntos de los quiasmas posteriores y median el proceso de múltiples pasos de cruce & # 8212 o recombinación genética & # 8212 entre las cromátidas no hermanas. Cerca del nódulo de recombinación en cada cromátida, se escinde el ADN de doble hebra, se modifican los extremos cortados y se establece una nueva conexión entre las cromátidas no hermanas. A medida que avanza la profase I, el complejo sinaptonémico comienza a descomponerse y los cromosomas comienzan a condensarse. Cuando el complejo sinaptonemal desaparece, los cromosomas homólogos permanecen unidos entre sí en el centrómero y en los quiasmas. Los quiasmas permanecen hasta la anafase I. El número de quiasmas varía según la especie y la longitud del cromosoma. Debe haber al menos un quiasma por cromosoma para la separación adecuada de cromosomas homólogos durante la meiosis I, pero puede haber hasta 25. Después del cruce, el complejo sinaptonémico se rompe y también se elimina la conexión de cohesina entre pares homólogos.Al final de la profase I, los pares se mantienen juntos solo en el quiasma (figura siguiente) y se denominan tétradas porque ahora son visibles las cuatro cromátidas hermanas de cada par de cromosomas homólogos.

Los eventos cruzados son la primera fuente de variación genética en los núcleos producida por la meiosis. Un solo evento de cruce entre cromátidas homólogas no hermanas conduce a un intercambio recíproco de ADN equivalente entre un cromosoma materno y un cromosoma paterno. Ahora, cuando esa cromátida hermana se mueva a una célula de gameto, llevará algo de ADN de uno de los padres del individuo y algo de ADN del otro padre. La cromátida hermana recombinante tiene una combinación de genes maternos y paternos que no existían antes del cruce. Múltiples cruces en un brazo del cromosoma tienen el mismo efecto, intercambiando segmentos de ADN para crear cromosomas recombinantes.

El cruce se produce entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. El resultado es un intercambio de material genético entre cromosomas homólogos.

Prometafase I

El evento clave en la prometafase I es la unión de los microtúbulos de las fibras del huso a las proteínas del cinetocoro en los centrómeros. Las proteínas cinetocoros son complejos multiproteicos que unen los centrómeros de un cromosoma a los microtúbulos del huso mitótico. Los microtúbulos crecen a partir de centrosomas colocados en polos opuestos de la célula. Los microtúbulos se mueven hacia el centro de la célula y se unen a uno de los dos cromosomas homólogos fusionados. Los microtúbulos se unen a los cinetocoros de cada cromosoma. Con cada miembro del par homólogo unido a polos opuestos de la célula, en la siguiente fase, los microtúbulos pueden separar al par homólogo. Una fibra del huso que se ha adherido a un cinetocoro se llama microtúbulo de cinetocoro. Al final de la prometafase I, cada tétrada se une a los microtúbulos de ambos polos, con un cromosoma homólogo frente a cada polo. Los cromosomas homólogos todavía se mantienen juntos en los quiasmas. Además, la membrana nuclear se ha roto por completo.

Metafase I

Durante la metafase I, los cromosomas homólogos están dispuestos en el centro de la célula con los cinetocoros enfrentados a polos opuestos. Los pares homólogos se orientan al azar en el ecuador. Por ejemplo, si los dos miembros homólogos del cromosoma 1 están etiquetados como ayb, entonces los cromosomas podrían alinearse a-b o b-a. Esto es importante para determinar los genes transportados por un gameto, ya que cada uno solo recibirá uno de los dos cromosomas homólogos. Esto se llama Surtido Independiente. Recuerde que los cromosomas homólogos no son idénticos, contienen ligeras diferencias en su información genética, lo que hace que cada gameto tenga una composición genética única.

Esta aleatoriedad es la base física para la creación de la segunda forma de variación genética en la descendencia. Considere que los cromosomas homólogos de un organismo que se reproduce sexualmente se heredan originalmente como dos conjuntos separados, uno de cada padre. Utilizando a los humanos como ejemplo, un conjunto de 23 cromosomas está presente en el óvulo donado por la madre. El padre proporciona el otro conjunto de 23 cromosomas en el esperma que fertiliza el óvulo. Cada célula de la descendencia multicelular tiene copias de los dos juegos originales de cromosomas homólogos. En la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos forman las tétradas. En la metafase I, estos pares se alinean en el punto medio entre los dos polos de la célula para formar la placa de la metafase. Debido a que existe la misma probabilidad de que una fibra de microtúbulos encuentre un cromosoma heredado de la madre o del padre, la disposición de las tétradas en la placa de metafase es aleatoria. Cualquier cromosoma heredado de la madre puede enfrentarse a cualquiera de los polos. Cualquier cromosoma heredado por el padre también puede enfrentarse a cualquiera de los polos. La orientación de cada tétrada es independiente de la orientación de las otras 22 tétradas.

Este evento, el surtido aleatorio (o independiente) de cromosomas homólogos en la placa de metafase, es el segundo mecanismo que introduce variación en los gametos o esporas. En cada célula que sufre meiosis, la disposición de las tétradas es diferente. El número de variaciones depende del número de cromosomas que componen un conjunto. Hay dos posibilidades de orientación en la placa de metafase, el número posible de alineaciones, por lo tanto, es igual a 2norte, dónde norte es el número de cromosomas por juego. Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas, lo que da como resultado más de ocho millones (2 23 ) posibles gametos genéticamente distintos. Este número no incluye la variabilidad que se creó previamente en las cromátidas hermanas por cruce. Dados estos dos mecanismos, es muy poco probable que dos células haploides que resulten de la meiosis tengan la misma composición genética (ver figura a continuación).

Para resumir las consecuencias genéticas de la meiosis I, los genes maternos y paternos se recombinan por eventos cruzados que ocurren entre cada par homólogo durante la profase I. Además, el surtido aleatorio de tétradas en la placa de metafase produce una combinación única de cromosomas maternos y paternos. que se abrirán camino hacia los gametos.

El surtido aleatorio e independiente durante la metafase I se puede demostrar considerando una célula con un conjunto de dos cromosomas (norte = 2). En este caso, hay dos arreglos posibles en el plano ecuatorial en la metafase I. El número total posible de gametos diferentes es 2norte, dónde norte es igual al número de cromosomas en un conjunto. En este ejemplo, hay cuatro posibles combinaciones genéticas para los gametos. Con norte = 23 en células humanas, hay más de 8 millones de combinaciones posibles de cromosomas maternos y paternos.

Anafase I

En la anafase I, los microtúbulos separan los cromosomas enlazados. Las cromátidas hermanas permanecen fuertemente unidas en el centrómero. Los quiasmas se rompen en la anafase I cuando los microtúbulos unidos a los cinetocoros fusionados separan los cromosomas homólogos.

Telofase I y citocinesis

En la telofase, los cromosomas separados llegan a polos opuestos. El resto de los eventos típicos de la telofase pueden ocurrir o no, dependiendo de la especie. En algunos organismos, los cromosomas se descondensan y se forman envolturas nucleares alrededor de las cromátidas en la telofase I. En otros organismos, la citocinesis (la separación física de los componentes citoplasmáticos en dos células hijas) se produce sin reformar los núcleos. En casi todas las especies de animales y algunos hongos, la citocinesis separa el contenido celular a través de un surco de escisión (constricción del anillo de actina que conduce a la división citoplasmática). En las plantas, se forma una placa celular durante la citocinesis celular mediante la fusión de las vesículas de Golgi en la placa en metafase. Esta placa celular finalmente conducirá a la formación de paredes celulares que separan las dos células hijas.

Dos células haploides son el resultado final de la primera división meiótica. Las células son haploides porque en cada polo hay solo uno de cada par de cromosomas homólogos. Por lo tanto, solo está presente un juego completo de cromosomas. Esta es la razón por la que las células se consideran haploides: solo hay un conjunto de cromosomas, aunque cada homólogo todavía consta de dos cromátidas hermanas. Recuerde que las cromátidas hermanas son simplemente duplicados de uno de los dos cromosomas homólogos (excepto por los cambios que ocurrieron durante el cruzamiento). En la meiosis II, estas dos cromátidas hermanas se separarán, creando cuatro células hijas haploides.

Meiosis II

En algunas especies, las células entran en una breve interfase, o interquinesis, antes de entrar en la meiosis II. La interquinesis carece de una fase S, por lo que los cromosomas no están duplicados. Las dos células producidas en la meiosis atraviesan los eventos de la meiosis II en sincronía. Durante la meiosis II, las cromátidas hermanas dentro de las dos células hijas se separan, formando cuatro nuevos gametos haploides. La mecánica de la meiosis II es similar a la mitosis, excepto que cada célula en división tiene solo un conjunto de cromosomas homólogos. Por lo tanto, cada célula tiene la mitad del número de cromátidas hermanas para separarse como una célula diploide que experimenta mitosis.

Profase II Si los cromosomas se descondensaron en la telofase I, se volverán a condensar. Si se formaron envolturas nucleares, se fragmentan en vesículas. Los centrosomas que se duplicaron durante la interquinesis se alejan unos de otros hacia polos opuestos y se forman nuevos husos.

Prometafase II Las envolturas nucleares se rompen por completo y el huso está completamente formado. Cada cromátida hermana forma un cinetocoro individual que se adhiere a los microtúbulos de los polos opuestos.

Metafase II Las cromátidas hermanas están máximamente condensadas y alineadas en el ecuador de la célula.

Anafase II Las cromátidas hermanas son separadas por los microtúbulos del cinetocoro y se mueven hacia los polos opuestos. Los microtúbulos no cinetocoros alargan la célula.

Anafase II

El proceso de alineación cromosómica difiere entre la meiosis I y la meiosis II. En la prometafase I, los microtúbulos se unen a los cinetocoros fusionados de los cromosomas homólogos y los cromosomas homólogos se disponen en el punto medio de la célula en la metafase I. En la anafase I, los cromosomas homólogos se separan. En la prometafase II, los microtúbulos se unen a los cinetocoros de las cromátidas hermanas y las cromátidas hermanas están dispuestas en el punto medio de las células en la metafase II. En la anafase II, las cromátidas hermanas se separan.
Telofase II y citocinesis

Los cromosomas llegan a los polos opuestos y comienzan a descondensarse. Se forman envolturas nucleares alrededor de los cromosomas. La citocinesis separa las dos células en cuatro células haploides únicas. En este punto, los núcleos recién formados son haploides. Las células producidas son genéticamente únicas debido a la variedad aleatoria de homólogos paternos y maternos y debido a la recombinación de segmentos de cromosomas maternos y paternos (con sus conjuntos de genes) que ocurre durante el cruzamiento. El proceso completo de la meiosis se describe en [enlace].

Una célula animal con un número diploide de cuatro (2norte = 4) pasa por las etapas de la meiosis para formar cuatro células hijas haploides.

Comparación de la mitosis y la meiosis

La mitosis y la meiosis son formas de división del núcleo en las células eucariotas. Comparten algunas similitudes, pero también exhiben claras diferencias que conducen a resultados muy diferentes. La mitosis es una división nuclear única que da como resultado dos núcleos que generalmente se dividen en dos nuevas células. Los núcleos resultantes de una división mitótica son genéticamente idénticos al núcleo original. Tienen el mismo número de conjuntos de cromosomas, uno en el caso de las células haploides y dos conjuntos en el caso de las células diploides. En la mayoría de las plantas y todas las especies animales, son típicamente las células diploides las que experimentan mitosis para formar nuevas células diploides. Por el contrario, la meiosis consta de dos divisiones nucleares que dan como resultado cuatro núcleos que generalmente se dividen en cuatro nuevas células. Los núcleos resultantes de la meiosis no son genéticamente idénticos y contienen solo un conjunto de cromosomas. Esto es la mitad del número de juegos de cromosomas en la célula original, que es diploide.

Las principales diferencias entre la mitosis y la meiosis ocurren en la meiosis I, que es una división nuclear muy diferente a la mitosis. En la meiosis I, los pares de cromosomas homólogos se asocian entre sí, se unen con el complejo sinaptonémico, desarrollan quiasmas y se cruzan entre cromátidas hermanas y se alinean a lo largo de la placa de metafase en tétradas con fibras de cinetocoro de polos de huso opuestos unidos a cada uno. cinetocoro de un homólogo en una tétrada. Todos estos eventos ocurren solo en la meiosis I.

Cuando los quiasmas se resuelven y la tétrada se rompe con los homólogos moviéndose a un polo u otro, el nivel de ploidía & # 8212 el número de conjuntos de cromosomas en cada núcleo futuro & # 8212 se ha reducido de dos a uno. Por esta razón, la meiosis I se denomina división de reducción. No existe tal reducción en el nivel de ploidía durante la mitosis.

La meiosis II es mucho más análoga a una división mitótica. En este caso, los cromosomas duplicados (solo un conjunto de ellos) se alinean en la placa de metafase con cinetocoros divididos unidos a fibras de cinetocoro de polos opuestos. Durante la anafase II, como en la anafase mitótica, los cinetocoros se dividen y una cromátida hermana (ahora denominada cromosoma) se tira hacia un polo mientras que la otra cromátida hermana se tira hacia el otro polo. Si no fuera por el hecho de que hubo un cruce, los dos productos de cada división individual de la meiosis II serían idénticos (como en la mitosis). En cambio, son diferentes porque siempre ha habido al menos un cruce por cromosoma. La meiosis II no es una división de reducción porque aunque hay menos copias del genoma en las células resultantes, todavía hay un conjunto de cromosomas, como había al final de la meiosis I.

La meiosis y la mitosis están precedidas por una ronda de replicación del ADN; sin embargo, la meiosis incluye dos divisiones nucleares. Las cuatro células hijas resultantes de la meiosis son haploides y genéticamente distintas. Las células hijas resultantes de la mitosis son diploides e idénticas a la célula madre.

El misterio de la evolución de la meiosis Algunas características de los organismos están tan extendidas y son tan fundamentales que a veces es difícil recordar que evolucionaron como otros rasgos más simples. La meiosis es una serie de eventos celulares tan extraordinariamente compleja que los biólogos han tenido problemas para formular hipótesis y probar cómo pudo haber evolucionado. Aunque la meiosis está indisolublemente ligada a la reproducción sexual y sus ventajas y desventajas, es importante separar las cuestiones de la evolución de la meiosis y la evolución del sexo, porque la meiosis temprana puede haber sido ventajosa por diferentes razones que ahora. Pensar fuera de la caja e imaginar cuáles podrían haber sido los primeros beneficios de la meiosis es un enfoque para descubrir cómo pudo haber evolucionado.

La meiosis y la mitosis comparten procesos celulares obvios y tiene sentido que la meiosis evolucionó a partir de la mitosis. La dificultad radica en las claras diferencias entre la meiosis I y la mitosis. Adam Wilkins y Robin Holliday 2 resumieron los eventos únicos que debían ocurrir para la evolución de la meiosis a partir de la mitosis. Estos pasos son el emparejamiento de cromosomas homólogos, los intercambios cruzados, las cromátidas hermanas que permanecen unidas durante la anafase y la supresión de la replicación del ADN en la interfase. Argumentan que el primer paso es el más difícil e importante, y que comprender cómo evolucionó aclararía el proceso evolutivo. Sugieren experimentos genéticos que podrían arrojar luz sobre la evolución de la sinapsis.

Hay otros enfoques para comprender la evolución de la meiosis en curso. Existen diferentes formas de meiosis en los protistas unicelulares. Algunas parecen ser formas de meiosis más simples o más & # 8220 primitivas & # 8221. La comparación de las divisiones meióticas de diferentes protistas puede arrojar luz sobre la evolución de la meiosis. Marilee Ramesh y sus colegas 3 compararon los genes implicados en la meiosis en protistas para comprender cuándo y dónde podría haber evolucionado la meiosis. Aunque la investigación aún está en curso, estudios recientes sobre la meiosis en protistas sugieren que algunos aspectos de la meiosis pueden haber evolucionado más tarde que otros. Este tipo de comparación genética puede decirnos qué aspectos de la meiosis son los más antiguos y qué procesos celulares pueden haber tomado prestados en células anteriores.

Haga clic en los pasos de esta animación interactiva para comparar el proceso meiótico de la división celular con el de la mitosis: Cómo se dividen las células.

¿Cuál es una posible ventaja evolutiva de la reproducción sexual sobre la reproducción asexual?


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En esta conferencia, los profesores Burge, Gifford y Fraenkel brindan una descripción histórica del campo de la biología computacional y de sistemas, así como también describen el material que planean cubrir a lo largo del semestre.


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Los átomos son los componentes básicos de las moléculas que se encuentran en el universo: aire, suelo, agua, rocas. . . y también las células de todos los organismos vivos. En este modelo de una molécula orgánica, los átomos de carbono (negro), hidrógeno (blanco), nitrógeno (azul), oxígeno (rojo) y azufre (amarillo) se muestran en tamaño atómico proporcional. Las varillas de plata representan enlaces químicos. (crédito: modificación del trabajo de Christian Guthier)

La estructura de un átomo

Un átomo es la unidad más pequeña de materia que conserva todas las propiedades químicas de un elemento. Los elementos son formas de materia con propiedades químicas y físicas específicas que no se pueden descomponer en sustancias más pequeñas mediante reacciones químicas ordinarias.

La química discutida en BIS2A requiere que usemos un modelo para un átomo.Si bien existen modelos más sofisticados, el modelo atómico utilizado en este curso está compuesto por tres partículas subatómicas, el protón, el neutrón y el electrón. Los neutrones y protones residen en el centro del átomo en una región llamada núcleo, mientras que los electrones orbitan alrededor del núcleo en zonas llamadas orbitales, como se ilustra a continuación. La única excepción a esta descripción es el átomo de hidrógeno (H), que está compuesto por un protón y un electrón sin neutrones. A un átomo se le asigna un número atómico basado en el número de protones en el núcleo.

Carga, masa y ubicación de partículas subatómicas Esta tabla informa la carga y ubicación de tres partículas subatómicas: el neutrón, el protón y el electrón. AMU = unidad de masa atómica (también conocida como dalton - símbolo Da) - esto se define como aproximadamente una doceava parte de la masa de un átomo de carbono neutro o 1,660538921 (73) & # 21510 & # 872227 kg. Esta es aproximadamente la masa de un protón o neutrón.
Protones, neutrones y electrones
Cargar Misa (amu) Localización
Protón +1 1 núcleo
Neutrón 0 1 núcleo
Electrón 𔂿 0 orbitales

Los elementos, como el helio, que se muestran aquí, están formados por átomos. Los átomos están formados por protones y neutrones ubicados dentro del núcleo y electrones que rodean el núcleo en regiones llamadas orbitales. (Nota: esta figura muestra un modelo de Bohr para un átomo; podríamos usar una nueva figura de código abierto que represente un modelo más moderno de orbitales. Si alguien encuentra uno, reenvíelo).

Si se tienen en cuenta los tamaños relativos de protones, neutrones y electrones, la mayor parte del volumen de un átomo & # 8212 mayor que el 99 por ciento & # 8212 es, de hecho, ¡espacio vacío!

Videoclips Para una revisión de la estructura atómica, vea este video de YouTube: estructura atómica.

Las propiedades de los materiales vivos y no vivos están determinadas en gran medida por la composición y organización de sus elementos constituyentes. Cinco elementos son comunes a todos los organismos vivos: oxígeno (O), carbono (C), hidrógeno (H), fósforo (P) y nitrógeno (N).

Una tabla que ilustra la abundancia de elementos en el cuerpo humano. Un gráfico circular que ilustra las relaciones en abundancia entre los 4 elementos más comunes.

Crédito: Datos de Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Abundance_of_the_chemical_elements) gráfico creado por Marc T. Facciotti

La tabla periodica

Los diferentes elementos se organizan y muestran en la tabla periódica. Ideada por el químico ruso Dmitri Mendeleev (1834 & # 82111907) en 1869, la tabla agrupa elementos que, debido a algunos puntos en común de su estructura atómica, comparten ciertas propiedades químicas. La estructura atómica de los elementos es responsable de sus propiedades físicas, incluso si existen como gases, sólidos o líquidos en condiciones específicas y su reactividad química, un término que se refiere a su capacidad para combinarse y unirse químicamente entre sí y con otros elementos. .

En la tabla periódica, que se muestra a continuación, los elementos están organizados y mostrados de acuerdo con su número atómico y están dispuestos en una serie de filas y columnas basadas en propiedades químicas y físicas compartidas. Además de proporcionar el número atómico de cada elemento, la tabla periódica también muestra la masa atómica del elemento. Mirando al carbono, por ejemplo, aparecen su símbolo (C) y su nombre, así como su número atómico de seis (en la esquina superior izquierda que indica el número de protones en el núcleo neutro) y su masa atómica de 12.11 (suma de la masa de electrones, protones y neutrones).

La tabla periódica muestra la masa atómica y el número atómico de cada elemento. El número atómico aparece encima del símbolo del elemento y la masa atómica aproximada aparece debajo.

La tabla periódica puede servir como herramienta para inferir propiedades específicas de grupos de elementos como la reactividad. Las diferencias en la reactividad química entre los elementos se basan en el número y la distribución espacial de un átomo y electrones. Los átomos que reaccionan químicamente y se unen entre sí forman moléculas. Las moléculas son simplemente dos o más átomos unidos químicamente. Cuando dos átomos forman un enlace químico para formar una molécula, sus electrones se comparten entre los dos núcleos.

Reacciones químicas

Todos los elementos son más estables cuando su capa más externa está llena de electrones de acuerdo con la regla del octeto. Esto se debe a que es energéticamente favorable que los átomos estén en esa configuración y los hace estables. Sin embargo, dado que no todos los elementos tienen suficientes electrones para llenar sus capas más externas, los átomos forman enlaces químicos con otros átomos obteniendo así los electrones que necesitan para alcanzar una configuración electrónica estable. Cuando dos o más átomos se unen químicamente entre sí, la estructura química resultante es una molécula. La conocida molécula de agua, H2O, consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno que se unen para formar agua, como se ilustra a continuación. Los átomos pueden formar moléculas donando, aceptando o compartiendo electrones para llenar sus capas externas. (Nota para los instructores: EDT)

Dos o más átomos pueden unirse entre sí para formar una molécula. Cuando dos hidrógenos y un oxígeno comparten electrones a través de enlaces covalentes, se forma una molécula de agua.

Las reacciones químicas ocurren cuando dos o más átomos se unen para formar moléculas o cuando los átomos enlazados se rompen. Las sustancias que se usan al comienzo de una reacción química se denominan reactivos (generalmente se encuentran en el lado izquierdo de una ecuación química), y las sustancias que se encuentran al final de la reacción se conocen como productos (generalmente se encuentran en el lado derecho de una ecuación química). Por lo general, se dibuja una flecha entre los reactivos y los productos para indicar la dirección de la reacción química, esta dirección no siempre es una & # 8220 calle de sentido único & # 8221.

Algunas reacciones químicas, como la que se muestra arriba, pueden avanzar en una dirección hasta que se agoten todos los reactivos. Cuando representamos reacciones con una flecha de una sola cabeza (unidireccional) se denominan irreversibles y se supone que proceden en una sola dirección (la dirección inversa es muy, muy poco probable). Las reacciones reversibles son aquellas que pueden avanzar en cualquier dirección. En las reacciones reversibles, los reactivos se convierten en productos, pero cuando la concentración del producto supera un cierto umbral (una característica particular de una reacción específica), algunos de estos productos se volverán a convertir en reactivos. Este vaivén continúa hasta que se produce un cierto equilibrio relativo entre los reactivos y los productos, un estado llamado equilibrio. Estas situaciones de reacciones reversibles a menudo se indican mediante una ecuación química con una flecha de dos puntas que apunta tanto a los reactivos como a los productos. (Nota para los instructores: EDT)

Por ejemplo, en la sangre humana, el exceso de iones de hidrógeno (H +) se une a los iones de bicarbonato (HCO3 -) formando un estado de equilibrio con ácido carbónico (H2CO3). Si se añadiera ácido carbónico a este sistema, una parte se convertiría en iones de bicarbonato e hidrógeno.

En las reacciones biológicas, sin embargo, rara vez se obtiene el equilibrio porque las concentraciones de los reactivos o productos o de ambos cambian constantemente, a menudo con un producto de una reacción como reactivo de otro. Volviendo al ejemplo del exceso de iones de hidrógeno en la sangre, la formación de ácido carbónico será la dirección principal de la reacción. Sin embargo, el ácido carbónico también puede salir del cuerpo como gas de dióxido de carbono (a través de la exhalación) en lugar de volver a convertirse en iones de bicarbonato, lo que conduce la reacción hacia la derecha por la ley química conocida como ley de acción de masas. Estas reacciones son importantes para mantener la homeostasis de nuestra sangre. (Nota para los instructores: EDT)

C6H12O6 + O2 - & gt CO2 + H2O Usando esta ecuación, ¿cuáles de los siguientes son los reactivos?

  1. C6H12O6
  2. CO2
  3. H2O
  4. O2
  5. tanto a como B
  6. tanto A como D
  7. Todas las anteriores

Ejercicio 2: lectura de una reacción química ¿Qué más puedes decir sobre la reacción anterior?
¿Cuáles son los productos?
¿Es la reacción reversible?
¿Qué compuesto representa C6H12O6?
En clase se le pedirá que describa reacciones químicas simples y complicadas. Asegúrese de practicar esta habilidad con sus compañeros de clase.

Electronegatividad

La electronegatividad se define como la Tendencia de un átomo en una molécula a atraer electrones hacia sí mismo.. Se han desarrollado varias escalas de electronegatividad, una de las escalas más utilizadas fue la creada por Linus Pauling, que se muestra a continuación. Cuanto mayor sea el número en la escala, más electronegativo será ese elemento. De esta manera, los elementos se pueden comparar entre sí en función de su tendencia a atraer electrones.

El químico estadounidense Linus Carl Pauling (1901 & # 82111994) junto a los valores seleccionados de electronegatividad de Pauling.

La ventaja de la escala de electronegatividad de Pauling es que permite predecir el comportamiento general. Al comparar los valores de electronegitividad entre dos átomos, cuanto mayor sea el valor, más fuerte será la "atracción" de los electrones y más "carácter iónico" poseerá la interacción o enlace. Por ejemplo, comparemos la electronegatividad de O (3.5) y H (2.1). Debido a que O tiene una mayor electronegatividad, O tenderá a "tirar" de los electrones de H dando lugar a una carga negativa leve pero significativa alrededor del átomo de O (debido a la mayor tendencia de los electrones a asociarse con el átomo de O). Esto también da como resultado una ligera carga positiva alrededor del átomo de H (debido a la disminución en la probabilidad de encontrar un electrón cerca). Es la electronegatividad, la tendencia a atraer electrones lo que da lugar al concepto de polaridad y dipolo. Por lo tanto, un enlace H-O (3.5 - 2.1 = 1.4) es más polar que un enlace H-S (2.5 & # 8211 2.1 = 0.4).

La tabla periódica con las electronegatividades de cada átomo enumeradas.

Finalmente, podemos usar la tabla periódica para tener una idea general de la fuerza o debilidad de la electronegatividad de un átomo. Los átomos con la electronegatividad más fuerte tienden a residir en la esquina superior derecha de la tabla periódica, como el flúor (F), el oxígeno (O) y el cloro (Cl), mientras que los que tienen la electronegatividad más baja tienden a encontrarse en el otro extremo. de la tabla, en la parte inferior izquierda, como francio (Fr, 0,7), cesio (Cs, 0,79) y radio (Ra, 0,89). Se puede encontrar más información sobre electronegatividad en el sitio chemwiki de UC Davis: UC Davis Chemwiki Electronegativity

Las principales consecuencias de la electronegatividad discutidas en esta clase son los efectos de la electronegatividad sobre los tipos de enlaces o propiedades de los enlaces que se producen entre los átomos. En la siguiente sección se tratan los enlaces iónicos, los enlaces covalentes y los enlaces de hidrógeno. Cada uno de estos tipos de enlaces está influenciado por la electronegatividad de los átomos involucrados.

Usando una tabla periódica, la electronegatividad aumenta a medida que

  1. te mueves de la parte superior de la torre a la parte inferior
  2. te mueves de abajo hacia arriba
  3. a medida que te mueves de abajo hacia arriba, de izquierda a derecha
  4. a medida que te mueves de arriba hacia abajo, de derecha a izquierda
  5. Ninguna de las anteriores

Usando una tabla periódica, clasifique los siguientes átomos de mayor a menor electronegativo: N, P, O, F

Enlaces iónicos

Los enlaces iónicos se forman entre iones con cargas opuestas. Por ejemplo, los iones de sodio con carga positiva y los iones de cloruro con carga negativa se unen para formar cristales de cloruro de sodio, o sal de mesa, creando una molécula cristalina con carga neta cero. En este caso, un electrón del átomo de sodio se transfirió al átomo de cloruro, dando como resultado un átomo de cloruro cargado negativamente y un átomo de sodio cargado positivamente. Pero, ¿por qué el átomo de cloruro ganó el electrón?

En la formación de un compuesto iónico, los metales pierden electrones y los no metales ganan electrones para alcanzar un octeto.

Este movimiento de electrones de un elemento a otro se denomina transferencia de electrones. Como ilustra la figura anterior, el sodio (Na) solo tiene un electrón en su capa externa de electrones. El sodio necesita menos energía para donar ese electrón que para aceptar siete electrones más para llenar la capa exterior. Si el sodio pierde un electrón, ahora tiene 11 protones, 11 neutrones y solo 10 electrones, dejándolo con una carga total de +1. Ahora se lo conoce como ion sodio. El cloruro (Cl) en su estado de energía más bajo (llamado estado fundamental) tiene siete electrones en su capa exterior. Nuevamente, es más eficiente energéticamente que el cloruro gane un electrón que pierda siete. Por lo tanto, tiende a ganar un electrón para crear un ión con 17 protones, 17 neutrones y 18 electrones, lo que le da una carga neta negativa (& # 82111). Ahora se lo conoce como ion cloruro.

Otra forma de ver esta transferencia de electrones es comparar las electronegatividades de estos dos átomos. Usando solo la tabla periódica que se muestra arriba, ¿qué átomo es más electronegativo, el cloruro o el sodio? El cloruro se encuentra en la parte superior derecha de la tabla, lo que sugiere que es más electronegativo que el sodio. La diferencia en la electronegatividad del cloruro y el sodio es 2.1 (usando la escala de Pauling que se muestra arriba). Esta diferencia es lo suficientemente grande como para provocar una transferencia de electrones entre los dos átomos. ¿Qué sucede cuando interactúan dos átomos con electronegatividades similares?

¿Puede pensar en formas adicionales en las que los enlaces iónicos o las interacciones iónicas son importantes en los procesos biológicos?

Esto se discutirá en clase.

Para obtener información adicional: consulte el enlace de la academia Khan sobre enlaces iónicos.

Enlaces covalentes

Los enlaces covalentes son mucho más comunes que los enlaces iónicos en las moléculas de los organismos vivos. Los enlaces covalentes se encuentran comúnmente en moléculas orgánicas basadas en carbono, como nuestro ADN y proteínas. Los enlaces covalentes también se encuentran en moléculas inorgánicas como H2O, CO2y O2. En un enlace covalente, dos electrones se comparten entre los dos átomos.

Hay dos tipos de enlaces covalentes: polares y apolares. En un enlace covalente no polar, los dos electrones se comparten por igual entre los dos átomos. Por ejemplo, oxígeno molecular (O2) tiene enlaces covalentes no polares porque los electrones se distribuirán por igual entre los dos átomos de oxígeno. Esta distribución igual de electrones resulta del hecho de que estos dos átomos están tirando de los electrones con la misma cantidad de fuerza, su electronegatividad es idéntica.

Otro ejemplo de enlace covalente no polar es el metano (CH4). El carbono tiene cuatro electrones en su capa más externa y necesita cuatro más para llenarlo. Obtiene estos cuatro al formar enlaces covalentes con cuatro átomos de hidrógeno. Cada átomo proporciona un electrón para el enlace C-H que crea una capa exterior estable de ocho electrones para el átomo de carbono. Cada uno de los átomos de hidrógeno necesita un electrón para su capa más externa, que se llena cuando contiene dos electrones. El carbono y el hidrógeno no tienen la misma electronegatividad pero son muy similares (con una diferencia en

0.4 usando la escala de Pauling). En esta clase consideraremos que una diferencia de 0.4 o menos es igual en electronegatividad, lo que significa que el enlace formado aquí es covalente no polar. Estos elementos comparten los electrones por igual entre los átomos de carbono y de hidrógeno, creando una molécula covalente apolar.

En un enlace covalente polar, los electrones son compartidos de manera desigual por los átomos y son atraídos más hacia un núcleo que hacia el otro. Esto resulta de la unión de átomos con una diferencia superior a 0,4 en electronegatividad. Debido a la distribución desigual de electrones entre átomos en un enlace covalente polar, una (δ+) o ligeramente negativo (δ& # 8211) se desarrolla la carga. Este levemente positivo (δ+) la carga se desarrollará en el átomo menos electronegativo y en el ligeramente negativo (δ& # 8211) la carga se desarrollará en el átomo más electronegativo. Estas cargas leves se denominan momentos dipolares.

El hecho de que una molécula sea polar o no polar depende tanto del tipo de enlace como de la forma molecular. Tanto el agua como el dióxido de carbono tienen enlaces covalentes polares, pero el dióxido de carbono es lineal, por lo que las cargas parciales de la molécula se cancelan entre sí. Hay más ejemplos y explicaciones en su manual de discusión Introducción a la química.

Los momentos dipolares se pueden describir mejor con agua. El agua es una molécula polar, con los átomos de hidrógeno adquiriendo una carga positiva parcial y el oxígeno una carga negativa parcial. Podemos determinar esto comparando las electronegatividades de estos dos átomos. El oxígeno es 3,5 y el hidrógeno es 2,1, lo que da como resultado una diferencia de 1,4. Por lo tanto, el oxígeno tiene una electronegatividad más alta que el hidrógeno y los electrones compartidos pasan más tiempo en la vecindad del núcleo de oxígeno que cerca del núcleo de los átomos de hidrógeno, dando a los átomos de oxígeno e hidrógeno cargas ligeramente negativas y positivas, respectivamente. Otra forma de decir esto es que la probabilidad de encontrar un electrón compartido cerca de un núcleo de oxígeno es más probable que encontrarlo cerca de un núcleo de hidrógeno. De cualquier manera, la electronegatividad relativa del átomo contribuye al desarrollo de cargas parciales siempre que un elemento sea significativamente más electronegativo que el otro, y las cargas generadas por estos enlaces polares se pueden utilizar para la formación de enlaces de hidrógeno basados ​​en la atracción de cargas parciales opuestas. (Los enlaces de hidrógeno, que se discuten en detalle a continuación, son enlaces débiles entre átomos de hidrógeno con carga levemente positiva y átomos con carga levemente negativa en otras moléculas). Dado que las macromoléculas a menudo tienen átomos dentro de ellas que difieren en electronegatividad, los enlaces polares a menudo están presentes en moléculas orgánicas. .

Para obtener información adicional: vea este breve video para ver una animación de enlaces iónicos y covalentes.

Enlaces de hidrógeno

Cuando se forman enlaces covalentes polares que contienen hidrógeno, el hidrógeno en ese enlace tiene una carga ligeramente positiva porque el electrón del hidrógeno es atraído con más fuerza hacia el otro elemento y lejos del hidrógeno. Debido a que el hidrógeno es ligeramente positivo, será atraído por cargas negativas vecinas. Cuando esto sucede, se produce una interacción débil entre el & # 948 + del hidrógeno de una molécula y la & # 948 - carga de un átomo electronegativo de otra molécula (normalmente oxígeno o nitrógeno). Esta interacción se llama enlace de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno son comunes y ocurren regularmente entre moléculas de agua y compuestos polares. Los enlaces de hidrógeno individuales son débiles y se rompen fácilmente, sin embargo, ocurren en cantidades muy grandes en agua y en polímeros orgánicos, creando una fuerza importante en combinación.

Predecir la formación de enlaces de hidrógeno Usando la definición de enlaces de hidrógeno a continuación, prediga si los pares de compuestos siguientes pueden formar enlaces de hidrógeno.

Enlaces de hidrógeno: atracción formada entre un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un átomo electronegativo y otro átomo electronegativo que puede ser parte de un compuesto diferente.

Practique la identificación de parejas de emparejamiento de enlaces de hidrógeno. En cada cuadro de arriba hay dos compuestos. ¿Pueden formar un enlace de hidrógeno?

  1. Dibuje & # 948 + y & # 948 - en los átomos apropiados en cada posible par de enlaces de hidrógeno.
  2. Haga coincidir & # 948 + y & # 948 - entre los pares dados y dibuje una línea discontinua. La línea discontinua siempre implicará un enlace de hidrógeno.
  3. Donde no se pueda formar un enlace de hidrógeno, identifique la sección de la definición de enlace de hidrógeno que no se satisface.

La base subyacente del enlace de hidrógeno es:

  1. la tendencia de un grupo funcional polar a captar un protón y cargarse positivamente
  2. la capacidad del carbono para formar cuatro enlaces covalentes con hidrógeno
  3. el reparto desigual de electrones por los átomos fuertemente electronegativos O y N cuando forman enlaces covalentes, creando así la separación de carga
  4. la capacidad de un grupo funcional polar para formar un enlace iónico con otro grupo funcional polar
  5. la capacidad de un H unido a un átomo electronegativo para formar una atracción con un átomo electronegativo de otro compuesto

Agua

Gotas de aceite en el agua.

La polaridad de la molécula de agua y su enlace de hidrógeno resultante hacen del agua una sustancia única con propiedades especiales que están íntimamente ligadas a los procesos de la vida. La vida originalmente evolucionó en un ambiente acuoso, y la mayor parte de la química celular y el metabolismo de un organismo ocurren dentro del contenido acuoso del citoplasma celular. Una de las propiedades importantes del agua es que está compuesta de moléculas polares: el hidrógeno y el oxígeno dentro de las moléculas de agua (H2O) forman enlaces covalentes polares. Si bien no hay carga neta para una molécula de agua, la polaridad del agua crea una carga ligeramente positiva en el hidrógeno y una carga ligeramente negativa en el oxígeno, lo que contribuye a las propiedades de atracción del agua. Las cargas de agua se generan porque el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, por lo que es más probable que se encuentre un electrón compartido cerca del núcleo de oxígeno que en el núcleo de hidrógeno, generando así la carga parcial negativa cerca del oxígeno.

Como resultado de la polaridad del agua, cada molécula de agua atrae a otras moléculas de agua debido a las cargas opuestas entre las moléculas de agua, formando enlaces de hidrógeno. El agua también atrae o es atraída por otras moléculas e iones polares. Una sustancia polar que interactúa fácilmente con el agua o se disuelve en ella se denomina hidrófila (hidro- = & # 8220agua & # 8221 -fílica = & # 8220 amorosa & # 8221). Por el contrario, las moléculas no polares como los aceites y las grasas no interactúan bien con el agua y se separan de ella en lugar de disolverse en ella, como vemos en los aderezos para ensaladas que contienen aceite y vinagre (una solución de agua ácida). Estos compuestos apolares se denominan hidrofóbicos (hidro- = & # 8220agua & # 8221 -fóbico = & # 8220 miedo & # 8221).

Propiedades de los disolventes del agua Dado que el agua es una molécula polar con cargas ligeramente positivas y ligeramente negativas, los iones y las moléculas polares pueden disolverse fácilmente en ella. Por tanto, el agua se denomina disolvente, una sustancia capaz de disolver otras moléculas polares y compuestos iónicos. Las cargas asociadas con estas moléculas formarán enlaces de hidrógeno con el agua, rodeando la partícula con moléculas de agua. Esto se conoce como una esfera de hidratación o un caparazón de hidratación y sirve para mantener las partículas separadas o dispersas en el agua. Cuando se agregan compuestos iónicos al agua, los iones individuales reaccionan con las regiones polares de las moléculas de agua y sus enlaces iónicos se rompen en el proceso de disociación. La disociación ocurre cuando los átomos o grupos de átomos se desprenden de las moléculas y forman iones. Considere la sal de mesa (NaCl o cloruro de sodio): cuando se agregan cristales de NaCl al agua, las moléculas de NaCl se disocian en iones Na + y Cl & # 8211, y se forman esferas de hidratación alrededor de los iones. El ion de sodio con carga positiva está rodeado por la carga parcialmente negativa de la molécula de agua y el oxígeno. El ion cloruro cargado negativamente está rodeado por la carga parcialmente positiva del hidrógeno en la molécula de agua.

Cuando la sal de mesa (NaCl) se mezcla con agua, se forman esferas de hidratación alrededor de los iones.

Un ion disuelto en agua está rodeado por una capa de agua en la que todas las moléculas de agua orientan sus átomos de hidrógeno hacia el ion, por lo tanto, el ion es un anión.

¿Qué enunciado es verdadero sobre los enlaces en la molécula de agua?

  1. Los enlaces son iónicos y no se comparten electrones.
  2. Los electrones compartidos pasan más tiempo alrededor de los átomos de hidrógeno.
  3. Los electrones compartidos pasan el mismo tiempo alrededor de los átomos de oxígeno e hidrógeno.
  4. los electrones compartidos pasan más tiempo alrededor del átomo de oxígeno
  5. A y D

Para informacion adicional:

Enlaces de Khan Academy Para obtener más información, aquí hay algunos enlaces de videos de Khan Academy. Para ver videos de Khan Academy, deberá registrarse y registrarse. Puedes registrarte en Khan Academy. Estos pueden resultar útiles si aún tiene problemas con algunos de los conceptos básicos.

Sitios de ChemWiki Muchos de estos conceptos básicos también se pueden encontrar en el sitio de UC Davis Chemwiki. Proporcionaremos enlaces a varios temas que puede explorar más a fondo en Chemwiki. A continuación, se muestran algunos sitios específicos que pueden ser útiles si aún tiene dificultades con estos temas:

Bis2A: 2.1 Grupos funcionales y química de las macromoléculas

Grupos funcionales

Un grupo funcional es un grupo específico de átomos dentro de una molécula que es responsable de una característica de esa molécula. Muchas moléculas biológicamente activas contienen uno o más grupos funcionales. En esta clase revisaremos los principales grupos funcionales que se encuentran en las moléculas biológicas. Estos incluyen: hidroxilo, metilo, carboxilo, carbonilo, amino y fosfato.

Los grupos funcionales que se muestran aquí se encuentran en muchas moléculas biológicas diferentes. "R" representa cualquier otro átomo o extensión de la molécula.

Un grupo funcional puede participar en una variedad de reacciones químicas. Algunos de los grupos funcionales importantes en las moléculas biológicas que se muestran arriba incluyen: hidroxilo, metilo, carbonilo, carboxilo, amino, fosfato y sulfhidrilo. Estos grupos juegan un papel importante en la formación de moléculas como ADN, proteínas, carbohidratos y lípidos. A veces, los grupos funcionales pueden clasificarse en propiedades polares o no polares, según su composición y organización atómicas. El término polar describe algo que tiene una propiedad que no es simétrica: puede tener diferentes polos (más o menos de algo en diferentes lugares). En el caso de enlaces y moléculas, la propiedad que nos interesa suele ser la distribución de electrones y, por tanto, la carga eléctrica entre los átomos. Un enlace no polar o una molécula de electrones y una carga se distribuirán de manera relativamente uniforme. En un enlace polar o una molécula, los electrones tenderán a estar más concentrados en algunas áreas que en otras. Un ejemplo de un grupo no polar es la molécula de metano. Los átomos del metano tienen electronegatividades relativamente similares y, por lo tanto, todos los enlaces del metano son enlaces covalentes relativamente no polares (los electrones y la carga se distribuyen aproximadamente uniformemente entre los átomos de carbono e hidrógeno). Entre los grupos funcionales polares se encuentra el grupo carboxilo que se encuentra en los aminoácidos, algunas cadenas laterales de aminoácidos y los ácidos grasos que forman triglicéridos y fosfolípidos.

Grupos funcionales no polares

Metilo R-CH3 El grupo metilo es el único grupo funcional no polar en nuestra lista de clases anterior. El grupo metilo consta de un átomo de carbono unido a 3 átomos de hidrógeno. En esta clase trataremos estos enlaces C-H como enlaces covalentes no polares. Por lo tanto, los electrones en este enlace covalente se comparten por igual y no se genera ningún dipolo (& # 948 + o & # 948 -) ni en el carbono ni en el hidrógeno. Esto significa que los grupos metilo no pueden formar enlaces de hidrógeno y no interactuarán con compuestos polares como el agua.

Un aminoácido a la izquierda y colesterol a la derecha. Cada uno tiene un grupo metilo encerrado en un círculo rojo.

Fuente: Creado por Erin Easlon (Trabajo propio) y compilado con http://blogs.dnalc.org/2012/04/12/bad-cholesterol/

Los grupos metilo resaltados anteriormente se encuentran en una variedad de compuestos biológicamente relevantes. En algunos casos, el compuesto puede tener un grupo metilo pero seguir siendo un compuesto polar en general debido a la presencia de otros grupos funcionales con propiedades polares (consulte los grupos funcionales polares que se analizan a continuación).

Grupos funcionales polares

Hidroxilo R-OH Un hidroxilo (grupo alcohol) es un grupo & # 8211OH unido covalentemente a un átomo de carbono. El átomo de oxígeno es mucho más electronegativo que el hidrógeno o el carbono, lo que hará que los electrones en los enlaces covalentes pasen más tiempo alrededor del oxígeno que alrededor del C o H. Por lo tanto, los enlaces OH y OC en el grupo hidroxilo ser enlaces covalentes polares. La siguiente figura muestra los momentos dipolares & # 948 + y & # 948 - en un grupo hidroxilo.

El grupo funcional hidroxilo que se muestra aquí consiste en un átomo de oxígeno unido a un átomo de carbono y un átomo de hidrógeno. Estos enlaces son covalentes polares, lo que significa que los pares de electrones no se comparten por igual entre los enlaces C-O y O-H.
Fuente: Creado Erin Easlon (Trabajo propio) Los grupos funcionales hidroxilo pueden formar enlaces de hidrógeno, que se muestran como una línea de puntos. El enlace de hidrógeno se formará entre el & # 948 - del átomo de oxígeno y el & # 948 + del átomo de hidrógeno.

Los grupos hidroxilo son muy comunes en las moléculas biológicas. Los grupos hidroxilo aparecen en los carbohidratos (A), en algunos aminoácidos (B) y en los ácidos nucleicos (C). ¿Puede encontrar algún grupo hidroxilo en el fosfolípido en (D)?

Los grupos hidroxilo aparecen en los carbohidratos (glucosa A), en algunos aminoácidos (treonina B) y en los ácidos nucleicos (adenina C). D es un fosfolípido.

¿Puedes identificar algún grupo carbonilo en las macromoléculas que se muestran arriba?

Carboxyl R-COOH El ácido carboxílico es una combinación de un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo unidos al mismo carbono, lo que da como resultado nuevas características. El grupo carboxilo puede ionizarse, lo que significa que puede actuar como un ácido y liberar el átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo como un protón libre (H +). Esto da como resultado una carga negativa en el átomo de oxígeno restante. Los grupos carboxilo pueden alternar entre los estados protonado (R-COOH) y desprotonado (R-COO -) dependiendo del pH de la solución (ver módulo 2.2).

El grupo carboxilo es muy versátil. En su estado protonado, puede formar enlaces de hidrógeno con otros compuestos polares. En sus estados desprotonados, puede formar enlaces iónicos con otros compuestos cargados positivamente. Esto tendrá varias consecuencias biológicas que se explorarán más cuando analicemos las enzimas.

¿Puedes identificar todos los grupos carboxilo en las macromoléculas que se muestran arriba?

Amino R-NH3 El grupo amino consta de un átomo de nitrógeno unido por enlaces simples a los átomos de hidrógeno. Un compuesto orgánico que contiene un grupo amino se llama amina. Al igual que el oxígeno, el nitrógeno también es más electronegativo que el carbono y el hidrógeno, lo que hace que el grupo amino sea un compuesto polar.

Los grupos amino también pueden actuar como bases, lo que significa que el átomo de nitrógeno puede unirse a un cuarto átomo de hidrógeno como se muestra en la imagen a continuación. Una vez que esto ocurre, el átomo de nitrógeno gana una carga positiva y ahora puede participar en enlaces iónicos.

El grupo funcional amina puede existir en un estado desprotonado o protonado. Cuando está protonado, el átomo de nitrógeno está unido a tres átomos de hidrógeno y tiene una carga positiva. La forma desprotonada de este grupo es neutra.
Fuente: Creado Erin Easlon (Trabajo propio)

Fosfato R-PO4 - Un grupo fosfato es un átomo de fósforo unido covalentemente a 4 átomos de oxígeno y contiene un enlace P = O y tres enlaces P-O & # 8722. Los átomos de oxígeno son más electronegativos que el átomo de fósforo, lo que da lugar a enlaces covalentes polares. Por lo tanto, estos átomos de oxígeno pueden formar enlaces de hidrógeno con átomos de hidrógeno cercanos que también tienen un & # 948 + (átomos de hidrógeno unidos a otro átomo electronegativo). Los grupos fosfato también contienen una carga negativa y pueden participar en enlaces iónicos.

Los grupos fosfato son comunes en los ácidos nucleicos y en los fosfolípidos (el término "fosfo" se refiere al grupo fosfato en el lípido). A continuación se muestran imágenes de un ácido nucleico (A) y un fosfolípido (B).

Un nucleótido a la izquierda (a) y un fosfolípido a la derecha (b). Cada uno tiene un grupo fosfato encerrado en un círculo rojo.

Fuente: Creado por Erin Easlon (Trabajo propio) con fuentes adicionales:
http://www.chem.ucla.edu/harding/IGOC/N/nucleic_acid.html
https://my.bpcc.edu/content/blgy225/Biomolecules/Biomolecules2014_print.html

¿Puedes identificar la macromolécula en función de los grupos funcionales?

Intente identificar las macromoléculas enumeradas aquí basándose en los grupos funcionales presentes.
Fuente: Creado por Erin Easlon (Trabajo propio) con fuentes adicionales de
http://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_EN_CB8721158.htm
http://www.chem.ucla.edu/harding/IGOC/N/nucleic_acid.html
http://2012books.lardbucket.org/books/introduction-to-chemistry-general-organic-and-biological/s22-01-nucleotides.html
http://www.easynotecards.com/notecard_set/7180
http://chemistry.tutorcircle.com/inorganic-chemistry/molecular-structure.html
  1. Fosfolípido
  2. carbohidrato
  3. base de nitrogeno
  4. carbohidrato
  5. proteína
  6. ácido nucleico

Bis2A: 2.3 Interpretación de reacciones químicas

Características de las reacciones químicas

Todas las reacciones químicas comienzan con un reactivo, el término general para una o más sustancias que entran en la reacción. Los iones de sodio y cloruro, por ejemplo, son los reactivos en la producción de sal de mesa. La una o más sustancias producidas por una reacción química se denominan producto. ** Tenga en cuenta que hay algo de emoción "oculta" en la historia sobre la sal de mesa que involucra agua que veremos pronto. **

En las reacciones químicas, los átomos y elementos presentes en el (los) reactivo (s) también deben estar presentes en el (los) producto (s). De manera similar, no puede haber nada presente en los productos que no estuviera presente en los reactivos. Esto se debe a que las reacciones químicas se rigen por la ley de conservación de la masa, que establece que la materia no se puede crear ni destruir en una reacción química. Esto significa que cuando examinas una reacción química debes tratar de dar cuenta de todo lo que entra y asegurarte de que puedes encontrarlo todo en las cosas que salen.

Reacciones de síntesis Muchas macromoléculas están hechas de subunidades más pequeñas, o bloques de construcción, llamados monómeros. Los monómeros se unen covalentemente para formar moléculas más grandes conocidas como polímeros. A menudo, la síntesis de polímeros a partir de monómeros también producirá moléculas de agua como productos de la reacción. Este tipo de reacción se conoce como síntesis de deshidratación o reacción de condensación.

En la reacción de síntesis de deshidratación descrita anteriormente, dos moléculas de glucosa se unen para formar el disacárido maltosa. En el proceso, se forma una molécula de agua.

En una reacción de síntesis por deshidratación ([enlace]), el hidrógeno de un monómero se combina con el grupo hidroxilo de otro monómero, liberando una molécula de agua. Al mismo tiempo, los monómeros comparten electrones y forman enlaces covalentes. A medida que se unen monómeros adicionales, esta cadena de monómeros repetidos forma un polímero. Se pueden combinar diferentes tipos de monómeros en muchas configuraciones, dando lugar a un grupo diverso de macromoléculas. Incluso un tipo de monómero puede combinarse de diversas formas para formar varios polímeros diferentes: por ejemplo, los monómeros de glucosa son los constituyentes del almidón, el glucógeno y la celulosa.

En el ejemplo de monómero de carbohidrato anterior, el polímero se forma mediante una reacción de deshidratación, este tipo de reacción también se usa para agregar aminoácidos a una cadena de péptidos en crecimiento y nucleótidos al polímero de ADN o ARN en crecimiento. Visite los módulos sobre aminoácidos, lípidos y ácidos nucleicos para ver si puede identificar las moléculas de agua que se eliminan cuando se agrega un monómero al polímero en crecimiento.

Reacciones de hidrólisis Los polímeros se descomponen en monómeros en una reacción conocida como hidrólisis. Una reacción de hidrólisis incluye una molécula de agua como reactivo ([enlace]). Durante estas reacciones, un polímero se puede dividir en dos componentes: un producto transporta un átomo de hidrógeno (H +) del agua mientras que el segundo producto transporta el grupo hidroxilo restante del agua (OH & # 8211).

En la reacción de hidrólisis que se muestra aquí, el disacárido maltosa se descompone para formar dos monómeros de glucosa con la adición de una molécula de agua. Tenga en cuenta que esta reacción es la inversa de la reacción de síntesis que se muestra en la figura 1 anterior.

La síntesis de deshidratación y las reacciones de hidrólisis son catalizadas o & # 8220 aceleradas & # 8221 por enzimas específicas. Tenga en cuenta que tanto la síntesis de deshidratación como las reacciones de hidrólisis implican la formación y ruptura de enlaces entre los reactivos, una reorganización de cómo se unen los átomos de los reactivos. En los sistemas biológicos (incluidos nuestros cuerpos), los alimentos en forma de polímeros moleculares se hidrolizan en moléculas más pequeñas mediante el agua y las enzimas del sistema digestivo. Esto permite que los nutrientes más pequeños sean absorbidos y reutilizados para una variedad de propósitos. En la célula, los monómeros derivados de los alimentos se pueden volver a ensamblar en polímeros más grandes que cumplen nuevas funciones.

Para obtener información adicional: visite este sitio para ver representaciones visuales de la síntesis y la hidrólisis por deshidratación.
Un ejemplo de hidrólisis con acción enzimática se muestra en este video de 3 minutos titulado: hidrólisis de sacarosa por sacarasa.

Los átomos y moléculas involucrados en las tres reacciones químicas fundamentales pueden imaginarse como palabras. Una reacción de síntesis (a) es una reacción química que da como resultado la síntesis (unión) de componentes que antes estaban separados. Una reacción de hidrólisis (b) es una reacción química que descompone o & # 8220lisa & # 8221 algo más grande en sus partes constituyentes. Una reacción de intercambio (c) en la que pueden ocurrir tanto la síntesis como la hidrólisis, se forman y rompen enlaces químicos y se redistribuye la energía.

Preguntas de revisión

¿Qué papel juegan los electrones en la síntesis e hidrólisis de la deshidratación?

En una reacción de síntesis por deshidratación, el hidrógeno de un monómero se combina con el grupo hidroxilo de otro monómero, liberando una molécula de agua. Esto crea una abertura en las capas externas de los átomos de los monómeros, que pueden compartir electrones y formar enlaces covalentes.

Energía en reacciones químicas

Las reacciones químicas implican típicamente una redistribución de energía dentro de los reactivos y productos químicos y con su entorno. Entonces, nos guste o no, necesitamos desarrollar algunos modelos que puedan describir dónde está la energía en un sistema (tal vez cómo se almacena) y cómo se puede mover alrededor de conjuntos de moléculas.Los modelos que desarrollemos no serán demasiado detallados, en el sentido de que satisfarían a un químico o físico empedernido con detalles técnicos, pero esperamos que aún sean técnicamente correctos y ayuden a no comenzar a formar modelos mentales incorrectos que hagan conseguir los "refinamientos" más tarde. En este sentido, uno de los conceptos clave a entender es que vamos a ver la energía como algo que se transfiere entre las cosas de un sistema. NO se transforma en cosas diferentes. Transferir frente a transformar: eso es importante. Este último da la impresión de que la energía es algo que existe en diferentes formas, que se reforma de alguna manera. No. Es difícil lidiar con algo que se está conservando en un proceso si cambia constantemente de forma. Esas dos ideas son inconsistentes. Entonces, vamos a transferir energía entre diferentes cosas y que se puede almacenar en diferentes lugares. Con suerte, eso facilitará la contabilidad.

Dado que a menudo trataremos con transformaciones de biomoléculas, podemos comenzar pensando en dónde se puede encontrar / almacenar energía en estos sistemas. Comenzaremos con un par de ideas y luego les agregaremos más.

Propongamos que un lugar donde se puede almacenar energía es en el movimiento de la materia. Para abreviar, daremos un nombre a la energía almacenada en movimiento: energía cinética. Las moléculas en biología están en constante movimiento y, por lo tanto, tienen una cierta cantidad de energía cinética (energía almacenada en movimiento) asociada a ellas.

Propongamos también que hay una cierta cantidad de energía almacenada en las biomoléculas mismas y que la cantidad de energía almacenada en esas moléculas está asociada con los tipos y números de átomos en las moléculas y su organización (el número y tipos de enlaces entre ellos). La discusión de exactamente dónde se almacena la energía en las moléculas está más allá del alcance de esta clase, pero podemos aproximarla sugiriendo que un buen proxy está en los enlaces. Se pueden asociar diferentes tipos de enlaces con el almacenamiento de diferentes cantidades de energía. En algunos contextos, este tipo de almacenamiento de energía podría denominarse energía potencial o energía química. Con este punto de vista, una de las cosas que sucede durante la formación y ruptura de enlaces en una reacción química es que la energía se transfiere alrededor del sistema en diferentes tipos de enlaces. En el contexto de una historia de energía (un tema para la próxima conferencia), teóricamente se podría contar la cantidad de energía almacenada en los enlaces y el movimiento de los reactivos y la energía almacenada en los enlaces y la energía de los productos.

En algunos casos, puede encontrar que cuando suma la energía almacenada en los productos y la energía almacenada en los reactivos, estas sumas no son iguales. Si la energía de los reactivos es mayor que la de los productos, ¿adónde se fue esta energía? Tuvo que ser transferido a otra cosa. Algunos seguramente se habrán movido a otras partes del sistema almacenadas en el movimiento de otras moléculas (calentando el medio ambiente) o quizás en la energía asociada con los fotones de luz. Un buen ejemplo de la vida real es la reacción química entre la madera y el oxígeno del aire y su conversión en dióxido de carbono y agua. Al principio, la energía del sistema está en gran parte en los enlaces moleculares del oxígeno y la madera (reactivos). Todavía queda energía en el dióxido de carbono y el agua (productos), pero menos que al principio. Todos apreciamos que parte de esa energía se transfirió a la energía en luz y calor. Esta reacción en la que la energía se transfiere al medio ambiente se denomina exotérmica. Por el contrario, en algunas reacciones, la energía se transferirá desde el medio ambiente. Estas reacciones se denominan endotérmicas. La transferencia de energía dentro o fuera de la reacción del medio ambiente NO es lo único que determina si una reacción será espontánea o no. Hablaremos de eso pronto. Por el momento, es importante sentirse cómodo con la idea de que la energía se puede transferir entre diferentes componentes de un sistema durante una reacción y que debería poder imaginarse su seguimiento.

Enzimas y catalizadores

Para que ocurra una reacción química, los sustratos primero deben encontrarse en el espacio. De hecho, en muchos casos es más complicado. Los sustratos no solo deben chocar entre sí, sino que también deben entrar en contacto con una orientación específica. Dado que los productos químicos no "planifican", estas colisiones deben ocurrir de forma relativamente aleatoria. Si los reactivos están muy diluidos, la velocidad de la reacción será lenta; las colisiones ocurrirán con poca frecuencia. El aumento de las concentraciones aumentará la tasa de colisiones productivas. Otra forma de cambiar la velocidad de reacción es aumentar la velocidad de las colisiones aumentando la velocidad a la que los reactivos exploran el espacio de reacción, aumentando la velocidad de las moléculas o su energía cinética. Esto se puede lograr transfiriendo calor al sistema. A veces, esas dos son estrategias decentes para aumentar la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en un tubo. Sin embargo, en la celda, la transferencia de calor puede no ser práctica (puede dañar los componentes celulares) y provocar la muerte. Las células a veces usan mecanismos para aumentar las concentraciones de reactivos (veremos algunos ejemplos), pero esto rara vez es suficiente para impulsar las velocidades de reacción en un régimen biológicamente relevante. Ahí es donde entran los catalizadores.

Un catalizador es algo que ayuda a aumentar la velocidad de una reacción química sin sufrir ningún cambio. Puede pensar en un catalizador como un agente de cambio químico.

Los catalizadores más importantes en biología se denominan enzimas. Una enzima es un catalizador de proteínas. Otros catalizadores celulares incluyen moléculas llamadas ribozimas. Una ribozima es un catalizador compuesto por un ácido ribonucleico (ARN). Ambos se discutirán con más detalle más adelante en el curso. Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan reduciendo el nivel de energía que debe transferirse a una reacción química para que esto suceda. Una reacción química & # 8217s energía de activación es el & # 8220threshold & # 8221 nivel de energía necesario para iniciar la reacción.

Las enzimas disminuyen la energía de activación necesaria para iniciar una reacción química determinada. (a) Sin una enzima, la entrada de energía necesaria para que comience una reacción es alta. (b) Con la ayuda de una enzima, se necesita menos energía para que comience una reacción.


Clase 01 Introducción a Bis2A - Biología

Grabado: 7 de enero de 2013

Descripción: Patrones de diversidad, ecología y biología evolutiva, con énfasis en el Árbol de la Vida y cómo se distribuyen e interactúan sus miembros.

Índice de temas
00:07 - Introducción
00:17 - Información del curso
06:52 - Hechos no obvios sobre el mundo
10:13 - ¿Qué es la vida?
11:23 - La teoría celular
13:17 - Componentes de las teorías biológicas
14:20 - ¿De dónde vienen las células?
15:47 - Método científico: hipótesis, predicciones y teorías científicas
17:08 - Experimento: ¿Las células surgen espontáneamente o de otras células?
21:16 - La teoría de la evolución por selección natural
24:36 - La historia del pensamiento evolutivo
24:43 - Selección natural y poblaciones
25:39 - Selección artificial: ¿Las poblaciones cambian cuando se someten a selección durante muchos años?
25:52 - Selección artificial: Experimento con granos - Bajo contenido de proteína vs alto contenido de proteína
28:45 - Experimentos biológicos: ¿Cómo respondemos a las preguntas en biología?
30:42 - Observaciones de jirafas y longitud del cuello en África
31:55 - Experimento simple: ¿Cómo encuentran las hormigas del desierto el camino de regreso a su nido?
36:44 - Experimento: El efecto de ajustar la longitud de las patas de las hormigas del desierto
40:20 - Árbol de la vida: ilustrando el principio de que toda la vida está conectada a través de un antepasado común
43:41 - Diagrama: El árbol de la vida universal


Parte 1: Programa de conferencias (2007) - muy provisional

  1. 20 de agosto: no hay clase
  2. 22 de agosto - no hay clase
  3. 24 de agosto - no hay clase
  4. 27 de agosto - no hay clase
  5. 29 de agosto - no hay clase
  6. 31 de agosto: no hay clase
  7. 03 de septiembre - FESTIVO (SIN CLASES)
  8. 05 de septiembre - Introducción a la parasitología animal
  9. 07 de septiembre - Monogenes
  10. 10 de septiembre - Digenes
  11. 12 de septiembre - Digenes
  12. 14 de septiembre - Digenes
  13. 17 de septiembre - Digenes
  14. 19 de septiembre - Cestodes
  15. 21 de septiembre - Cestodes
  16. 24 de septiembre - Cestodes
  17. 26 de septiembre - Cestodes
  18. 28 de septiembre - Biología y taxonomía de nematodos
  19. 01 de octubre - Feriado estudiantil (SIN CLASES)
  20. 03 de octubre - Nematodos
  21. 05 de octubre - Nematodos
  22. 08 de octubre - Nematodos
  23. 10 de octubre - Nematodos
  24. 12 de octubre - Nematodos
  25. 15 de octubre - Nematodos
  26. 17 de octubre - Nematodos
  27. 22 de octubre - Protozoos
  28. 24 de octubre - Protozoos
  29. 26 de octubre - Protozoos
  30. 29 de octubre - Protozoos
  31. 31 de octubre - Protozoos
  32. 02 de noviembre - Protozoos
  33. 05 de noviembre - Protozoos
  34. 07 de noviembre - Protozoos
  35. 09 de noviembre - Protozoos
  36. 12 de noviembre - Protozoos
  37. 14 de noviembre - Arthropoda
  38. 16 de noviembre - Arthropoda
  39. 19 de noviembre - Arthropoda
  40. 21 de noviembre - FESTIVO (SIN CLASES)
  41. 23 de noviembre - FESTIVO (SIN CLASES)
  42. 26 de noviembre - Arthropoda
  43. 28 de noviembre - Arthropoda
  44. 30 de noviembre - Arthropoda
  45. 03 de diciembre - Arthropoda
  46. 05 de diciembre - Pentastomos y sanguijuelas
  47. 07 de diciembre - Acantocéfalos
  48. 10 de diciembre - FINAL (lunes, 09:40 am) - (creo)

Sesiones de verano | Cursos | Ciencias Biologicas

Consulte el Directorio de clases para obtener la información más actualizada sobre los cursos: Bioquímica y Biología.

Información de la sesión de verano de 2021

Cursos
BIOCHEM I-STRUCT / METABOLSM-REC
BCHM3511C001 0 puntos.

¿Cómo funciona la vida a nivel molecular? ¿Por qué sucumbimos a la enfermedad y cómo podemos crear nuevas curas? Este curso explorará la bioquímica de la vida y cómo se puede aprovechar este conocimiento para crear nuevos medicamentos. Aprenderá cómo las células convierten los recursos ambientales en energía a través del metabolismo, cómo funcionan las moléculas celulares y cómo utilizar este conocimiento bioquímico para el descubrimiento de fármacos relacionados con la neurodegeneración, el cáncer y la pandemia actual de SARS-CoV-2 COVID19. Al final del curso, podrá diagramar las principales vías metabólicas y comparar cómo estas vías están desreguladas en tejidos normales y estados patológicos, y diseñar su propio programa de descubrimiento de fármacos para crear tratamientos para enfermedades como COVID-19. . Además, sabrá qué técnicas se utilizan para descubrir conocimientos bioquímicos y cómo diseñar e interpretar experimentos relevantes. Serás capaz de colaborar con otras personas en el análisis e interpretación de datos bioquímicos, y ser capaz de comunicar, defender y refutar interpretaciones de datos. Aprenderá a crear una propuesta de investigación original en forma de solicitud de subvención de investigación. Haber completado un año de biología a nivel universitario y un año de química orgánica será útil para beneficiarse al máximo de este curso. Este curso satisface el requisito de introducción a la bioquímica de la mayoría de las escuelas de medicina, y es adecuado para estudiantes universitarios avanzados y estudiantes graduados principiantes; reemplaza el curso anterior UN3501.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BCHM3511C001 001/12142 Verano A Subtérmino Lunes 05:30 PM – 06: 30 PM

BIOCHEM I-STRUCT / METABOLSM-REC
BCHM3511C002 0 puntos.

¿Cómo funciona la vida a nivel molecular? ¿Por qué sucumbimos a la enfermedad y cómo podemos crear nuevas curas? Este curso explorará la bioquímica de la vida y cómo se puede aprovechar este conocimiento para crear nuevos medicamentos. Aprenderá cómo las células convierten los recursos ambientales en energía a través del metabolismo, cómo funcionan las moléculas celulares y cómo utilizar este conocimiento bioquímico para el descubrimiento de fármacos relacionados con la neurodegeneración, el cáncer y la pandemia actual de SARS-CoV-2 COVID19. Al final del curso, podrá diagramar las principales vías metabólicas y comparar cómo estas vías están desreguladas en tejidos normales y estados patológicos, y diseñar su propio programa de descubrimiento de fármacos para crear tratamientos para enfermedades como COVID-19. . Además, sabrá qué técnicas se utilizan para descubrir conocimientos bioquímicos y cómo diseñar e interpretar experimentos relevantes. Serás capaz de colaborar con otras personas en el análisis e interpretación de datos bioquímicos, y ser capaz de comunicar, defender y refutar interpretaciones de datos. Aprenderá a crear una propuesta de investigación original en forma de solicitud de subvención de investigación. Haber completado un año de biología a nivel universitario y un año de química orgánica será útil para beneficiarse al máximo de este curso. Este curso satisface el requisito de introducción a la bioquímica de la mayoría de las escuelas de medicina, y es adecuado para estudiantes universitarios avanzados y estudiantes graduados principiantes; reemplaza el curso anterior UN3501.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BCHM3511C002 002/12143 Verano A Subtérmino Ma. 05:30 PM – 06: 30 PM

BIOCHEM I-STRUCT / METABOLSM-REC
BCHM3511C003 0 puntos.

¿Cómo funciona la vida a nivel molecular? ¿Por qué sucumbimos a la enfermedad y cómo podemos crear nuevas curas? Este curso explorará la bioquímica de la vida y cómo se puede aprovechar este conocimiento para crear nuevos medicamentos. Aprenderá cómo las células convierten los recursos ambientales en energía a través del metabolismo, cómo funcionan las moléculas celulares y cómo utilizar este conocimiento bioquímico para el descubrimiento de fármacos relacionados con la neurodegeneración, el cáncer y la pandemia actual de SARS-CoV-2 COVID19. Al final del curso, podrá diagramar las principales vías metabólicas y comparar cómo estas vías están desreguladas en tejidos normales y estados patológicos, y diseñar su propio programa de descubrimiento de fármacos para crear tratamientos para enfermedades como COVID-19. . Además, sabrá qué técnicas se utilizan para descubrir conocimientos bioquímicos y cómo diseñar e interpretar experimentos relevantes. Serás capaz de colaborar con otras personas en el análisis e interpretación de datos bioquímicos, y ser capaz de comunicar, defender y refutar interpretaciones de datos. Aprenderá a crear una propuesta de investigación original en forma de solicitud de subvención de investigación. Haber completado un año de biología a nivel universitario y un año de química orgánica será útil para beneficiarse al máximo de este curso. Este curso satisface el requisito de introducción a la bioquímica de la mayoría de las escuelas de medicina, y es adecuado para estudiantes universitarios avanzados y estudiantes graduados principiantes; reemplaza el curso anterior UN3501.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BCHM3511C003 003/12144 Verano A Subtérmino Mié 05:30 PM – 06: 30 PM

BIOCHEM I-STRUCT / METABOLSM-REC
BCHM3511C004 0 puntos.

¿Cómo funciona la vida a nivel molecular? ¿Por qué sucumbimos a la enfermedad y cómo podemos crear nuevas curas? Este curso explorará la bioquímica de la vida y cómo se puede aprovechar este conocimiento para crear nuevos medicamentos. Aprenderá cómo las células convierten los recursos ambientales en energía a través del metabolismo, cómo funcionan las moléculas celulares y cómo utilizar este conocimiento bioquímico para el descubrimiento de fármacos relacionados con la neurodegeneración, el cáncer y la pandemia actual de SARS-CoV-2 COVID19. Al final del curso, podrá diagramar las principales vías metabólicas y comparar cómo estas vías están desreguladas en tejidos normales y estados patológicos, y diseñar su propio programa de descubrimiento de fármacos para crear tratamientos para enfermedades como COVID-19. . Además, sabrá qué técnicas se utilizan para descubrir conocimientos bioquímicos y cómo diseñar e interpretar experimentos relevantes. Serás capaz de colaborar con otras personas en el análisis e interpretación de datos bioquímicos, y ser capaz de comunicar, defender y refutar interpretaciones de datos. Aprenderá a crear una propuesta de investigación original en forma de solicitud de subvención de investigación. Haber completado un año de biología a nivel universitario y un año de química orgánica será útil para beneficiarse al máximo de este curso. Este curso satisface el requisito de introducción a la bioquímica de la mayoría de las escuelas de medicina, y es adecuado para estudiantes universitarios avanzados y estudiantes graduados principiantes; reemplaza el curso anterior UN3501.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BCHM3511C004 004/12784 Verano A Subtérmino Ma. 05:30 PM – 06: 30 PM

BIOQUEMA I-ESTRUCTURA / METABOLISMO
BCHM4501W001 3 puntos.

¿Cómo funciona la vida a nivel molecular? ¿Por qué sucumbimos a la enfermedad y cómo podemos crear nuevas curas? Este curso explorará la bioquímica de la vida y cómo se puede aprovechar este conocimiento para crear nuevos medicamentos. Aprenderá cómo las células convierten los recursos ambientales en energía a través del metabolismo, cómo funcionan las moléculas celulares y cómo utilizar este conocimiento bioquímico para el descubrimiento de fármacos relacionados con la neurodegeneración, el cáncer y la pandemia actual de SARS-CoV-2 COVID19. Al final del curso, podrá diagramar las principales vías metabólicas y comparar cómo estas vías están desreguladas en tejidos normales y estados patológicos, y diseñar su propio programa de descubrimiento de fármacos para crear tratamientos para enfermedades como COVID-19. . Además, sabrá qué técnicas se utilizan para descubrir conocimientos bioquímicos y cómo diseñar e interpretar experimentos relevantes. Serás capaz de colaborar con otras personas en el análisis e interpretación de datos bioquímicos, y ser capaz de comunicar, defender y refutar interpretaciones de datos. Aprenderá a crear una propuesta de investigación original en forma de solicitud de subvención de investigación. Haber completado un año de biología a nivel universitario y un año de química orgánica será útil para beneficiarse al máximo de este curso. Este curso satisface el requisito de introducción a la bioquímica de la mayoría de las escuelas de medicina, y es adecuado para estudiantes universitarios avanzados y estudiantes graduados principiantes; reemplaza el curso anterior UN3501.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BCHM4501W001 001/12141 Verano A Subtérmino Jueves de 02:30 PM a 05:15 PM
Ma. 02:30 PM – 05: 15 PM

Bioquímica I en realidad virtual: aprovechamiento de la realidad virtual para analizar la estructura, el metabolismo y la terapéutica
BCHM4505W001 0 puntos.

En este curso, utilizaremos la realidad virtual para explorar la bioquímica básica de los sistemas vivos y cómo se puede aprovechar este conocimiento para crear nuevos medicamentos. Aprenderemos cómo los sistemas vivos convierten los recursos ambientales en energía a través del metabolismo y cómo utilizan esta energía y estos materiales para construir las moléculas necesarias para las diversas funciones de la vida. Discutiremos las aplicaciones de este conocimiento bioquímico a los mecanismos de la enfermedad y al descubrimiento de fármacos. Veremos ejemplos de descubrimiento de fármacos relacionados con la neurodegeneración, el cáncer y la pandemia SARS-CoV-2 COVID19. Este curso satisface el requisito de introducción a la bioquímica de la mayoría de las escuelas de medicina y es adecuado para estudiantes universitarios avanzados y estudiantes graduados principiantes.Este curso es equivalente y reemplaza el curso anterior denominado UN3501, y es equivalente al curso ofrecido en el semestre de otoño. Este curso es un co-requisito de GU4501.

Nos reuniremos dos veces por semana en Zoom (martes y jueves 2: 30-5: 15, BCHM GU4501) para discutir el material del curso. Luego nos reuniremos el viernes 9: 30-10: 30 cada semana en realidad virtual, usando la plataforma Spatial.io y un visor Oculus Quest. En realidad virtual, examinaremos los conceptos espaciales 3D relevantes para la bioquímica, donde podrá examinar estructuras moleculares en un formato inmersivo.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BCHM4505W001 001/12148 Verano A Subtérmino Vie de 09:30 a. M. A 10: 30 a. M.

INTRO-MOLECULR / CELLULR BIOL I
BIOL2005S001 4 puntos.

Conferencia y recitación. Recomendado como curso de introducción a la biología para biología y especialidades relacionadas, y para estudiantes de pre-medicina. Principios fundamentales de bioquímica, biología molecular y genética. Los estudiantes de SPS, Barnard y TC pueden inscribirse en este curso, pero primero deben obtener el permiso por escrito del instructor, llenando un Formulario de ajuste de registro en papel (formulario Agregar / Eliminar). El formulario se puede descargar en la URL a continuación, pero el instructor debe firmarlo y devolverlo a la oficina del registrador. http://registrar.columbia.edu/sites/default/files/content/reg-adjustment.pdf

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL2005S001 001/12614 Trm completo Crs Ma: 10:45 a. M. - 12: 20 p. M.
Jueves, de 10:45 a. M. A 12:20 p. M.

INTRODUCCIÓN BIO I: BIOCHEM, GEN, MOLEC
BIOL2015C001 0 puntos.

Conferencia y recitación. Recomendado como curso de introducción a la biología para biología y especialidades relacionadas, y para estudiantes de pre-medicina. Principios fundamentales de bioquímica, biología molecular y genética. Los estudiantes de SPS, Barnard y TC pueden inscribirse en este curso, pero primero deben obtener el permiso por escrito del instructor, llenando un Formulario de ajuste de registro en papel (formulario Agregar / Eliminar). El formulario se puede descargar en la URL a continuación, pero el instructor debe firmarlo y devolverlo a la oficina del registrador. http://registrar.columbia.edu/sites/default/files/content/reg-adjustment.pdf

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL2015C001 001/12616 Trm completo Crs Mié 08:10 PM-10: 00 PM

GENÉTICA MOLECULAR Y MENDELIANA
BIOL2100X001 3 puntos.

Genética mendeliana y molecular de eucariotas y procariotas, con énfasis en la genética humana. Los temas incluyen segregación, recombinación y mapas de ligamiento, citogenética, estructura y función de genes, mutación, aspectos moleculares de la expresión y regulación de genes, componentes genéticos del cáncer y estudios del genoma.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL2100X001 001/00051 Verano A Subtérmino Miércoles de 09:00 a. M. A 10: 35 a. M.
Ma. De 09:00 a. M. A 10: 35 a. M.
Jueves de 09:00 a. M. A 10: 35 a. M.
Lunes: 09:00 a. M. - 10: 35 a. M.

BIOLOGÍA CONTEMPORÁNEA I
BIOL2401S001 3 puntos.

Conferencia y recitación. Recomendado como curso de introducción a la biología para biología y especialidades relacionadas, y para estudiantes de pre-medicina. Principios fundamentales de bioquímica, biología molecular y genética. Los estudiantes de SPS, Barnard y TC pueden inscribirse en este curso, pero primero deben obtener el permiso por escrito del instructor, llenando un Formulario de ajuste de registro en papel (formulario Agregar / Eliminar). El formulario se puede descargar en la URL a continuación, pero el instructor debe firmarlo y devolverlo a la oficina del registrador. http://registrar.columbia.edu/sites/default/files/content/reg-adjustment.pdf

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL2401S001 001/12615 Trm completo Crs Ma: 10:45 a. M. - 12: 20 p. M.
Jueves, de 10:45 a. M. A 12:20 p. M.

CODIFICACIÓN EN BIOLOGÍA
BIOL2490X001 3 puntos.

Una introducción a los conceptos básicos de la codificación Python y R en el contexto de la resolución de problemas básicos en biología molecular. Python se utilizará para escribir programas que analicen varias características de los datos de la secuencia de ADN y R se utilizará para analizar la salida de los experimentos de RNA-seq. No se necesita experiencia previa en programación. El trabajo involucrará la modificación del código existente, así como el desarrollo de programas simples desde cero.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL2490X001 001/00052 Verano A Subtérmino Lunes: 09:00 a. M. - 10: 35 a. M.
Miércoles de 09:00 a. M. A 10: 35 a. M.
Ma. De 09:00 a. M. A 10: 35 a. M.
Jueves de 09:00 a. M. A 10: 35 a. M.

LABORATORIO DE BIOLOGÍA CONTEMPORÁNEA
BIOL2501S001 3 puntos.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL2501S001 001/12781 Subtérmino B de verano Miércoles 01:00 PM – 05: 00 PM
Lun. De 01:00 p.m. a 05:00 p.m.
Vie 09:00 AM – 01: 00 PM

LABORATORIO DE BIOLOGÍA CONTEMPORÁNEA
BIOL2501S002 3 puntos.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL2501S002 002/12782 Subtérmino B de verano Ma. 01:00 PM – 05: 00 PM
Jueves de 01:00 PM a 05:00 PM
Vie 02:00 PM – 06: 00 PM

BIOLOGÍA CELULAR
BIOL3041W001 3 puntos.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3041W001 001/10746 Verano A Subtérmino Mar de 10:10 a. M. A 11: 25 a. M.
Miércoles de 10:10 a. M. A 11: 25 a. M.
Jueves de 10:10 a. M. A 11: 25 a. M.
Lunes de 10:10 a.m. a 11:25 a.m.

LABORATORIO DE PROYECTOS EN MICROBIOLOGÍA
BIOL3058W001 5 puntos.

Requisitos previos: un año de Intro Bio. Se recomienda un laboratorio de introducción a la biología o la química. Las bacterias no son solo gérmenes unicelulares. Este curso de laboratorio ampliará su conocimiento del asombroso mundo de la microbiología y las diversas capacidades de los microbios. La atención se centrará en la multicelularidad bacteriana, la producción de pigmentos y la señalización intercelular. Las bacterias productoras de pigmentos se aislarán de la naturaleza (es decir, Morningside Campus o su piel) y se caracterizarán utilizando herramientas genéticas estándar (PCR, electroforesis en gel de ADN, transformación, detección) y técnicas de microbiología (aislamiento de bacterias y crecimiento de colonias bacterianas, medios preparación, técnicas de enriquecimiento de pigmentos). Estas técnicas también se aplicarán en el estudio de la multicelularidad bacteriana y la señalización en la cepa de laboratorio estándar Pseudomonas aeruginosa. Los estudiantes de SCE y TC pueden inscribirse en este curso, pero primero deben obtener el permiso por escrito del instructor, llenando un formulario de ajuste de inscripción en papel (formulario Agregar / Eliminar). El formulario se puede descargar en la URL a continuación, pero el instructor debe firmarlo y devolverlo a la oficina del registrador. http://registrar.columbia.edu/sites/default/files/content/reg-adjustment.pdf

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3058W001 001/10745 Verano A Subtérmino Miércoles de 01:10 p.m. a 05:00 p.m.
Vie 01:10 PM – 05: 00 PM
Lun. De 13:10 a 05:00 h.

LABORATORIO DE BIOLOGÍA CELULAR
BIOL3311X001 3 puntos.

Introducción a las técnicas de biología celular utilizadas para investigar los aspectos estructurales, moleculares y fisiológicos de las células eucariotas y su organización en tejidos. Las técnicas incluyen microscopía óptica y electrónica, cultivo celular, aislamiento de orgánulos celulares, electroforesis de proteínas y análisis de Western Blot.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3311X001 001/00053 Verano A Subtérmino Jueves de 01:00 PM a 04: 10 PM
Vie 01:00 PM – 04: 10 PM

INVESTIGACIÓN BIOLÓGICA INDEP
BIOL3500W001 4 puntos.

Requisitos previos: Al mismo tiempo que se registra para este curso, el estudiante debe registrarse en el departamento y proporcionar una invitación por escrito de un mentor. Los detalles de este procedimiento están disponibles en http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/w3500/index .htm. Los estudiantes deben registrarse para las recitaciones UN3510 o consultar al instructor. Co-requisitos: BIOL UN3510 El curso involucra estudios independientes, proyectos de laboratorio supervisados ​​por el profesorado en biología contemporánea. Al mismo tiempo que se registra para este curso, el estudiante debe registrarse en el departamento, proporcionar una invitación por escrito de un mentor y enviar una propuesta de investigación. Los detalles de este procedimiento están disponibles en http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/ w3500 / index.htm. Se requiere un documento que resuma los resultados del trabajo antes del último día de finales para obtener una calificación de letra, no se aceptarán trabajos tardíos. Consulte el sitio web del curso (arriba) para obtener más detalles. Los estudiantes pueden obtener de 2 a 4 puntos para este curso.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3500W001 001/10748 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Ron Prywes
4 Cerrado para registro en línea Híbrido
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X001 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X001 001/00054 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Elizabeth Bauer
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X002 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas por semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X002 002/00055 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Hilary Callahan
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X003 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X003 003/00056 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
John Glendinning
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X004 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas por semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X004 004/00057 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Allison Lopatkin
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X005 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas por semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X005 005/00058 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Jennifer Mansfield
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X006 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X006 006/00059 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
JJ Miranda
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X007 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X007 007/00060 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Brian Morton
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X008 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas por semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X008 008/00061 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Alison Pischedda
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X009 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas por semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X009 009/00062 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Jonathan Snow
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X010 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X010 010/00063 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Elizabeth Bauer
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X011 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X011 011/00064 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Hilary Callahan
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X012 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X012 012/00065 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
John Glendinning
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X013 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X013 013/00066 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Allison Lopatkin
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X014 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X014 014/00067 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Jennifer Mansfield
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X015 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X015 015/00068 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
JJ Miranda
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X016 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X016 016/00069 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Brian Morton
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X017 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X017 017/00070 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Alison Pischedda
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X018 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X018 018/00071 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Jonathan Snow
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X019 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X019 019/00209 Verano A Subtérmino
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Paul Hertz
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
INVESTIGACIÓN GUIADA
BIOL3597X020 4 puntos.

Similar a BIOL BC3591-BIOL BC3592, este es un curso de un semestre que proporciona a los estudiantes crédito de grado por investigación no remunerada. sin un componente de seminario. Puede inscribirse en BIOL BC3597 por entre 1 y 4 créditos por semestre. Como regla general, debería dedicar aproximadamente 3 horas a la semana por crédito a su proyecto de investigación.

Se debe enviar un formulario de aprobación de proyecto al departamento cada semestre que se inscriba en este curso. Su mentor de investigación de Barnard (si su laboratorio está en Barnard) o su asesor interno en el Departamento de Biología (si su laboratorio está en otro lugar) debe aprobar su investigación planificada antes de se inscribe en BIOL BC3597. Debes registrarte en la sección de tu mentor.

Este curso no cumple con los requisitos principales de Biología. Está abierto a estudiantes que comienzan en su primer año.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL3597X020 020/00210 Subtérmino B de verano
Instructor Puntos Inscripción Método de instrucción
Paul Hertz
4 Bloque de registro
(con lista de espera autogestionada)
BIOLOGÍA EN EXTREMOS FÍSICOS
BIOL4075G001 3 puntos.

Requisitos previos: un año cada uno de biología y física, o el permiso del instructor. Este es un curso combinado de conferencia / seminario diseñado para estudiantes graduados y estudiantes universitarios avanzados. El curso cubrirá una serie de casos en los que los sistemas biológicos se aprovechan de los fenómenos físicos de formas contradictorias y sorprendentes para cumplir sus funciones. En cada uno de estos casos, discutiremos diferentes mecanismos físicos en funcionamiento. Limitaremos nuestras discusiones a argumentos simples y cualitativos. También discutiremos los métodos experimentales que permiten el estudio de estos sistemas biológicos. En general, el curso expondrá a los estudiantes a una amplia gama de conceptos físicos involucrados en procesos biológicos.

Numero de curso Sección / Número de clasificación Sesión Horarios / Ubicación
BIOL4075G001 001/10747 Verano A Subtérmino Ma. 02:10 PM – 04: 00 PM
Jueves 02:10 PM – 04: 00 PM

VIROLOGÍA
BIOL4310W001 3 puntos.

La tesis básica del curso es que todos los virus adoptan una estrategia común. La estrategia es simple:

1. Los genomas virales están contenidos en partículas metaestables.

2. Los genomas codifican productos génicos que promueven un ciclo infeccioso (mecanismos para que los genomas entren en las células, se repliquen y salgan en partículas).

3. Los patrones de infección van desde infecciones benignas hasta letales que pueden superar o coexistir con las defensas del huésped.

A pesar de la aparente simplicidad, las tácticas desarrolladas por familias de virus particulares para sobrevivir y prosperar son notables. Este rico conjunto de soluciones a problemas comunes en las interacciones huésped / parásito proporciona información significativa y poderosas herramientas de investigación. La virología ha permitido una comprensión más detallada de la estructura y función de moléculas, células y organismos y ha proporcionado una comprensión fundamental de la evolución de las enfermedades y los virus.

El curso enfatizará las reacciones comunes que deben ser completadas por todos los virus para la reproducción exitosa dentro de una célula huésped y la supervivencia y diseminación dentro de una población huésped. La base molecular de los ciclos reproductivos alternativos, las interacciones de los virus con los organismos hospedadores y cómo estos conducen a la enfermedad se presentan con ejemplos extraídos de un conjunto de virus animales y humanos representativos, aunque se discutirán virus bacterianos seleccionados.


Introducción a la anatomía y fisiología

Siguiente en la serie de apuntes de conferencias BIO101. Intervenga para corregir errores y mejorarlo (vuelto a publicar desde el 11 de junio de 2006):

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Anatomía es la subdisciplina de la biología que estudia la estructura del cuerpo. Describe (y etiqueta en latín) la morfología del cuerpo: forma, tamaño, color y posición de varias partes del cuerpo, con especial atención a los órganos internos, visibles a simple vista. Histología es un subconjunto de la anatomía que describe lo que solo se puede ver con el misroscopio: cómo las células se organizan en tejidos y los tejidos en órganos. (Clásico) embriología describe la forma en que los tejidos y órganos cambian de forma, tamaño, color y posición durante el desarrollo.

La anatomía proporciona el mapa y las herramientas para el estudio de la función de los órganos del cuerpo. Describe (pero no explica) la estructura del cuerpo. Fisiología describe además cómo funciona el cuerpo, mientras que la biología evolutiva proporciona la explicación de la estructura y la función.

Si bien los detalles de la anatomía humana son esenciales en la educación de médicos y enfermeras (y la anatomía animal para los veterinarios), no tenemos tiempo ni debemos prestar demasiada atención a los detalles anatómicos finos. Retomaremos la anatomía relevante a medida que analicemos la función de los órganos: fisiología.

Tradicionalmente, hay dos formas de estudiar (y enseñar) fisiología. El primer enfoque es médico / bioquímico. El cuerpo se subdivide en sistemas de órganos (p. Ej., Respiratorio, digestivo, circulatorio, etc.) y cada sistema se estudia por separado, comenzando con la fisiología de todo el organismo y descendiendo gradualmente hasta el nivel de órganos, tejidos, células y moléculas. terminando con la bioquímica de la función fisiológica. Solo se estudia el cuerpo humano. A menudo, las patologías y los trastornos se utilizan para ilustrar cómo funcionan los órganos, al igual que reparar el motor de un automóvil reemplazando una pieza rota nos ayuda a comprender cómo funciona normalmente el motor, por lo que estudiar enfermedades nos ayuda a comprender cómo funciona el cuerpo humano sano.

El otro enfoque es ecológico / energético. Las funciones fisiológicas no se dividen por sistema de órganos, sino por el problema - impuesto por el medio ambiente - que el cuerpo necesita resolver para sobrevivir y reproducirse, por ejemplo, el problema de termorregulación (temperatura corporal), osmorregulación (equilibrio sal / agua ), locomoción (movimiento), respuesta al estrés, etc., cada problema utiliza múltiples sistemas de órganos. Un aspecto importante de este enfoque es el estudio de la forma en que el cuerpo utiliza la energía: ¿es la solución energéticamente óptima? Las personas que han resuelto un problema con un mecanismo fisiológico más eficiente en energía se verán favorecidas por la selección natural, por lo que este enfoque también está profundamente arraigado en un contexto evolutivo. Finalmente, este enfoque es muy comparativo: el estudio de animales que viven en entornos particularmente inusuales o hostiles nos ayuda a comprender el origen y la evolución de los mecanismos fisiológicos tanto en humanos como en otros animales.

El libro de texto es inusualmente bueno (para un libro de texto de introducción a la biología) al tratar de unir y combinar ambos enfoques. Desafortunadamente, no tenemos tiempo suficiente para cubrir todos los sistemas y todos los problemas en detalle, por lo que nos ceñiremos al primer enfoque médico y cubriremos solo algunos de los sistemas del cuerpo humano, pero le insto a que lo haga. lea los capítulos relevantes de los libros de texto para comprender también los aspectos ecológicos y evolutivos de la fisiología (sin mencionar algunos ejemplos realmente interesantes de resolución de problemas por parte de los cuerpos de los animales). Sugerencia: utilice las preguntas de "Autoevaluación" al final de cada capítulo y, si las responde correctamente, estará listo para el examen.

Comencemos observando un par de principios básicos importantes que pertenecen a toda la fisiología. Uno de esos principios es el de escalada, para lo cual debe leer el folleto que discutiremos en clase la próxima vez. El segundo principio importante en fisiología es el fenómeno de los circuitos de retroalimentación: circuitos de retroalimentación tanto negativos como positivos.

Bucle de retroalimentación negativa funciona de una manera muy similar a la gráfica que dibujamos cuando discutimos el comportamiento. El cuerpo tiene un sensor que monitorea el estado del cuerpo: el entorno interno (a diferencia del entorno externo del que hablamos cuando hablamos de comportamiento), por ejemplo. los niveles sanguíneos de oxígeno y dióxido de carbono, presión arterial, tensión en los músculos, etc. Si algo en el ambiente interno cambia de los valores óptimos normales, el sensor informa al integrador (generalmente el sistema nervioso) que inicia la acción (a través de un Efector) para devolver el cuerpo a su estado normal.

Por lo tanto, un evento A conduce a la respuesta B que conduce a contrarrestar y eliminar el evento A. Casi todas las funciones del cuerpo operan como un circuito de retroalimentación negativa. Por ejemplo, si se secreta una hormona, junto con el efecto funcional de esa hormona, también habrá un desencadenante de un ciclo de retroalimentación negativa que detendrá la secreción adicional de esa hormona.

Hay muy pocas funciones en el cuerpo que sigan un patrón diferente: el bucle de retroalimentación positiva. Allí, un evento A conduce a la respuesta B que conduce al reinicio e intensificación del evento A que conduce a una respuesta B más fuerte.y así sucesivamente, hasta que se alcanza un umbral o se logra la meta final, cuando todo vuelve abruptamente a la normalidad.

Veremos un ejemplo del ciclo de retroalimentación positiva que ocurre en el sistema nervioso la próxima semana. Por ahora, enumeremos algunos otros ciclos de retroalimentación positiva notables en humanos.

Primero, el mecanismo de coagulación de la sangre es una cascada de reacciones bioquímicas que opera de acuerdo con este principio. Una lesión estimula la producción de una molécula que desencadena la producción de otra molécula que desencadena la producción de otra molécula, así como la producción de más de la primera molécula, y así sucesivamente, hasta que la lesión se haya cerrado por completo.

El parto es otro ejemplo del ciclo de retroalimentación positiva. Cuando el bebé está listo para salir (¡y no hay forma de detenerlo en este momento!), Libera una hormona que desencadena la primera contracción del útero. La contracción del útero empuja un poco al bebé hacia afuera. Ese movimiento del bebé estira la pared del útero. La pared del útero contiene receptores de estiramiento que envían señales al cerebro. En respuesta a la señal, el cerebro (en realidad, la porción posterior de la glándula pituitaria, que es una consecuencia del cerebro) libera hormonas oxitocina. La oxitocina ingresa al torrente sanguíneo y llega al útero desencadenando la siguiente contracción que, a su vez, mueve al bebé, lo que estira aún más la pared del útero, lo que resulta en una mayor liberación de oxitocina. y así sucesivamente, hasta la expulsión del bebé, cuando todo vuelve a la normalidad.

El siguiente ejemplo del ciclo de retroalimentación positiva también está relacionado con los bebés: la lactancia. Cuando el bebé tiene hambre, la madre acerca la boca al pezón del pecho. Cuando el bebé se agarra al pezón e intenta succionar, esto estimula los receptores en el pezón que notifican al cerebro. El cerebro libera la hormona oxitocina de la glándula pituitaria posterior. La oxitocina ingresa al torrente sanguíneo y estimula la glándula mamaria para que libere leche (no para sintetizar leche, ya se almacena en las vías respiratorias). La liberación de leche en el pezón estimula al bebé a comenzar a succionar vigorosamente, lo que estimula aún más los receptores en el pezón, por lo que se libera aún más oxitocina de la pituitaria y la glándula mamaria libera aún más leche, y así sucesivamente, hasta que el bebé está saciado y se suelta del pecho, cuando todo vuelve a la normalidad.

El siguiente ejemplo del ciclo de retroalimentación positiva también está relacionado con los bebés, pero nueve meses antes. La cópula, sí, tener relaciones sexuales, es un ejemplo de un ciclo de retroalimentación positiva, tanto en mujeres como en hombres. La estimulación inicial de los genitales estimula los receptores táctiles que notifican al cerebro que, a su vez, estimula la continuación (y la aceleración gradual) del movimiento, lo que proporciona una mayor estimulación táctil, y así sucesivamente, hasta el orgasmo, después del cual todo vuelve a la normalidad. (a pesar del resplandor crepuscular).

El último ejemplo también se aplica a las regiones inferiores del cuerpo. La micción (orinar) también es un circuito de retroalimentación positiva. La pared de la vejiga urinaria está construida de tal manera que hay varias capas de células. A medida que la vejiga se llena, la pared se estira y estas células se mueven hasta que la pared tiene un grosor de una sola célula. En este punto, la micción es inevitable (no se puede detener mediante un control voluntario). El comienzo de la micción inicia el movimiento de las células de regreso del estado de una sola capa al estado de múltiples capas. Esto contrae aún más la vejiga, lo que hace que la orina salga aún más, lo que contrae aún más la pared de la vejiga, y así sucesivamente hasta que la vejiga está completamente vacía nuevamente y todo vuelve a la normalidad.

El concepto de bucles de retroalimentación es esencial para la comprensión del principio de homeostasis. Los mecanismos homeostáticos aseguran que el ambiente interno permanezca constante y que todos los parámetros se mantengan en sus niveles óptimos (por ejemplo, temperatura, pH, balance sal / agua, etc.) a lo largo del tiempo. Si un cambio en el ambiente (p. Ej., Exposición al calor o al frío) da como resultado un cambio en la temperatura corporal interna, esto es detectado por los termorreceptores en el cuerpo. Esto desencadena mecanismos correctivos: si el cuerpo se sobrecalienta, los capilares de la piel se expanden e irradian calor y las glándulas sudoríparas liberan sudor si el cuerpo está demasiado frío, los capilares de la piel se contraen, los músculos comienzan a temblar, los pelos se erizan ( piel de gallina), y se liberan las hormonas tiroideas, lo que da como resultado la apertura de poes en las membranas de las mitocondrias en los músculos, reduciendo así la eficiencia de la descomposición de la glucosa en agua y dióxido de carbono, produciendo así un exceso de calor. De cualquier manera, la temperatura corporal volverá a su nivel óptimo (alrededor de 37 grados Celsius), que se denomina punto de ajuste para la temperatura corporal. Cada aspecto del entorno interno tiene su propio punto de ajuste que se defiende mediante mecanismos homeostáticos.

Si bien es esencialmente correcto, existe un problema con el concepto de homeostasis. Uno de los problemas con el término "homeostasis" es lingüístico: el mismo término homeostasis es engañoso. "Homeo" significa "similar, igual" y "estasis" significa "estabilidad". Así, la palabra homeostasis (acuñada por Walter Cannon a principios del siglo XX) sugiere una constancia fuerte y absoluta. Imagina que te dicen que dibujes una representación gráfica del concepto de homeostasis en 10 segundos. Sin tiempo suficiente para pensar, probablemente dibujaría algo como esto:

La característica principal de este gráfico es que el set-point es constante en el tiempo. Pero no es así como funciona en el mundo real. El gráfico anterior es correcto solo si la escala de tiempo (en el eje X) abarca solo de segundos a minutos. Si se amplía a horas, días o años, el gráfico sería erróneo: la línea dejaría de ser recta y horizontal. El punto de ajuste cambia de una manera predecible y bien controlada. Por ejemplo, el punto de ajuste para los niveles de testosterona en la sangre de los hombres humanos a lo largo de la vida puede verse así:

Ese sería un ejemplo de control del desarrollo de un punto de ajuste. En cada punto en el tiempo, ese punto de ajuste es defendido por mecanismos homeostáticos, pero el valor del punto de ajuste está controlado por otros procesos fisiológicos. Otro ejemplo de cambio controlado de un punto de ajuste puede verse así:

Este sería un ejemplo de un control oscilatorio de un punto de ajuste. A principios de la década de 1980, Nicholas Mrosovsky acuñó un nuevo término para reemplazar la 'homeostasis' y específicamente para denotar cambios controlados en los puntos de ajuste de todos los valores bioquímicos, fisiológicos y de comportamiento: reostasis.

Casi todos los aspectos de la fisiología (y el comportamiento) exhiben reostasis, tanto evolutiva como oscilatoria (ritmos diarios y / o anuales). Algunas excepciones notables son el pH de la sangre (que debe mantenerse dentro de un rango muy estrecho de 7,35 a 7,45) y los niveles de calcio en sangre. Si los niveles de pH o calcio se alejan demasiado del valor óptimo, las células del cuerpo (sobre todo las células nerviosas, los músculos y las células del corazón) no pueden funcionar correctamente y el cuerpo está en peligro de muerte inmediata.

Peter H. Raven, George B. Johnson, Jonathan B. Losos y Susan R. Singer, Biology (séptima edición), McGraw-Hill Co. NY, Capítulos 42 y 49.


Biografía del ponente

Eva Nogales

Eva Nogales es investigadora del Instituto Médico Howard Hughes, profesora de Biología Celular Molecular en la Universidad de California, Berkeley, y científica principal de la facultad en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Obtuvo su B.S. Licenciada en Física por la Universidad Autónoma de Madrid (España) e hizo su trabajo de tesis en el Synchrotron Radiation Source & # 8230 Continuar leyendo

Más charlas sobre técnicas

Recursos Relacionados

Nogales, E. & amp Grigorieff, N. (2001) & # 8220Máquinas moleculares: juntando las piezas & # 8221, J. Cell Biol. 152, F1-F10.

Leszchiner, A. y Nogales, E. (2007). Visualización de la flexibilidad en la resolución molecular: análisis de heterogeneidad en reconstrucciones de microscopía electrónica de una sola partícula. Ana. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 36, 43-62.

Libros
Cristalografía electrónica de macromoléculas biológicas por Robert
Glaeser, Kenneth Downing, David DeRosier, Wah Chiu y Joachim Frank. Prensa de la Universidad de Oxford, 2007.

Microscopía electrónica de transmisión: física de la formación de imágenes (Springer
Serie en Ciencias Ópticas, Vol 36) por L. Reimer y H. Kohl, 2008

Microscopía electrónica tridimensional de conjuntos macromoleculares:
Visualización de moléculas biológicas en su estado nativo por Joachim Frank. Prensa de la Universidad de Oxford, 2006.


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