Transcript Proceso Evolutivo (analogía con ordenadores) Los programadores usan un lenguaje para escribir Programas (… X = Y + 17 …) Por ejemplo el lenguaje.

Proceso Evolutivo (analogía con ordenadores)
Los programadores usan
un lenguaje para escribir
Programas (… X = Y + 17 …)
1
Por ejemplo el lenguaje Java
(esto es Software).
2
El Programa Java
es traducido (compilado)
al lenguaje de máquina
formado por ceros y unos,
(pasando por un
Lenguaje Intermedio)
3
1001000111010101
0110010001110101
1101011101010010
Ordenador
Programador
3
Dentro del Núcleo de la CÉLULA,
hay un “programa”, que está
escrito en un lenguaje: el ADN.
Núcleo
Una 1° pregunta es: ¿Cómo
cumplen sus funciones las
Proteínas?
Proteínas
2
CÉLULA
Los circuitos del
ordenador
(Hardware)
sólo entienden el
lenguaje Binario
(Ceros y unos)
No pueden sumar
números decimales
(como el 17).
¿Cuál es el lenguaje que
entiende el cuerpo?
1
La función que debe
cumplir el programa es
“sumar algo”
El Programa escrito en ADN
es traducido a Proteínas
(que generarán todas las partes
del cuerpo), pasando por un
lenguaje intermedio: los
Aminoácidos. Como veremos
pronto, las Proteínas, son
secuencias de Aminoácidos en
forma tridimensional.
Por ejemplo, la (principal) función
de la proteína hemoglobina es
oxigenar.
¿Cómo se “ejecuta” el proceso de
oxigenación de la hemoglobina?
En otras palabras ¿Cuál es el
“Hardware” que usan las células?
Las proteínas cumplen muchísimas funciones vitales.
La hemoglobina (componente que le da color rojo a
los glóbulos rojos y a la sangre) tiene como principal
función, transportar Oxigeno ( O2 ), desde los
pulmones al resto del cuerpo. Ver figura.
Hardware
?
2 Los pulmones
Oxigenan ( O2 )
3
Los glóbulos rojos
contienen
hemoglobina:
Proteína que lleva
el O2 al
y
del
al resto
del cuerpo.
La sangre
O2
Una vez que una proteína (como la hemoglobina) ya
existe en el cuerpo, ¿Cómo “ejecuta” la función que
debe cumplir (“para la cual fue programada”)?
1
El
“bombea”
sangre sin
Oxigeno (O2 )
En los ordenadores, son los circuitos (el hardware)
los que ejecutan el programa escrito en Lenguaje
Binario (de ceros y unos).
Mucha
presión
4
El
“bombea”
para que la sangre
tenga suficiente
presión para
recorrer todo
el cuerpo
¿Cómo se formaron los primeros “circuitos vivientes”
que “ejecutan” las funciones de las proteínas?
¿cómo es que la información genética pasa
selectivamente de una generación a la otra, si hasta
que no esté todo el sistema funcionando, los estados
intermedios no van a exhibir ventaja evolutiva. Si le
falta una parte al sistema (las venas, las arterias, los
glóbulos rojos, etc.) el sistema no funciona.
6
Con poca presión
y sin O2 la sangre
regresa al
En el caso de los primates, las nuevas características
generadas por variedad genética (ojos frontales),
terminan creando nuevas redes neuronales (en la
corteza visual), que hacen que la nueva característica
tenga una ventaja evolutiva (vista tridimensional).
Pero, ¿las nuevas redes neuronales, tienen algún diseño, como
los controladores del mouse en una computadora, o pueden
provenir sólo del tiempo y del azar? Nuevamente, hasta que
los ojos frontales no tengan desarrolladas las redes neuronales
que les permitan ver tridimensionalmente, los estados
intermedios no van a exhibir ventaja evolutiva. Este argumento
se denomina complejidad irreducible.
Arterias
venas
5
Ver video
en sección
“ciencia y
poesía”
Los músculos
y otros tejidos
del cuerpo,
consumen el O2
El
bombea más de 400 litros de sangre por hora, más de
100.000 veces al día por más de 96.000 km de vasos sanguíneos.
Voy a comentar en forma muy simplificada el “Motor eléctrico”, porque…
1) Es la base para comprender el funcionamiento del “Flagelo bacteriano”, el ejemplo más representativo de “complejidad irreducible”.
2) Es el principio básico de muchísimos aparatos que usamos comúnmente: ventilador, Licuadora, lavarropas, bomba de riego, etc.
3) Tiene una relación con la Hostería. El agua que sale por los propulsores del yacusi, usa una bomba de agua que se basa en este principio.
4) En la Hostería tenemos este pequeño sistemita funcionando, de modo que los niños (y los adultos) pueden experimentar y entenderlo mejor.
1
2
El cable debe ser “conductor”, esto es, los
electrones deben poder trasladarse (conducirse) de
un átomo a otro con facilidad. Los electrones del
cable negro, son repelidos (“-” y “-” se repelen) ,
mientras que los electrones del cable rojo son
atraídos (“-” y “+” se atraen). Cuando los electrones
se están desplazando, está pasando corriente.
Los electrones “saltan”
del clip al cable de cobre.
Se pueden ver claramente
“las chispas”
4
Este “desvió” de los
electrones (por efecto del
imán), hace rotar todo en
sentido horario.
3 Los electrones son “empujados”
(fuera de la trayectoria que
llevaban) por el efecto del campo
magnético del imán.
No lea esto, o no se queje
-
-
-
Cable de cobre
-
-
imán
buje
- +
-
Imán
rotor
(que rota, je je,
con el eje dentro
del buje)
Para entender por
qué gira en sentido
horario, busque
en internet
“regla de la
mano derecha”,
y verá que el electrón de abajo,
es “empujado” (por el campo
magnético) perpendicularmente
a la pantalla, hacia donde está
usted, haciendo girar el rotor en el
sentido horario.
El electrón de arriba, también será
“empujado” hacia donde está usted,
“frenando” el giro, pero la fuerza de
giro del electrón de abajo es mayor
que la de arriba (ver ley de
Coulomb).
Solución: Buscar “colector motor
electrico” en internet.
Vimos que los gametos masculinos usaban una “colita”, llamada flagelo (del latín, flagellum: látigo) para “nadar”, hasta llegar
al gameto femenino, mediante graciosos movimientos vibratorios como si fuera un pescadito.
Los flagelos de las Bacterias, en cambio, son complejos mecanismos en los que el flagelo (la colita), gira como una hélice, impulsado
por un motor muy similar a un motor eléctrico, pero en miniatura. La mayor parte de este microscópico motorcito, está dentro de la
membrana que recubre la célula, pero el flagelo (la colita) queda afuera de la célula.
Estos motoresflagelo
moleculares impulsan a las bacterias a través del liquido
donde fluyen, pero no “nadan” aleatoriamente, tienen un mecanismo
sensorial que recibe información del entorno! Howard Berg (Univ. de
Harvard) la calificó como la máquina mas eficiente del universo.
Algunas de ellas giran a 100.000 revoluciones por minuto, pero solo les
toma un cuarto de vuelta detenerse y comenzar a girar a 100.000
revoluciones pro minuto en dirección contraria!
Como el motor eléctrico, tienen rotor, tienen Estator (la parte que no
rota), eje, buje, etc, pero… ¿cuáles don los imanes?
No tiene imanes, lo que tiene son proteínas: MotA y MotB
que cumplen la función de los imanes, mediante el movimiento de
protones! Incluso el flagelo, es una proteína, que se llama “flagelina”.
¿Por qué necesita ser tan eficiente? Desde el punto de vista de la lucha
por la supervivencia, la capacidad para moverse puede significar la
diferencia entre la vida o la muerte de la célula.
El argumento de la complejidad irreducible, es que las partes que
componen el motor no pueden funcionar aisladamente, y la selección
natural no puede actuar hasta que estén ensambladas y calibradas
todas las piezas.
El espesor de la
membrana es de
27 “nanómetros”.
Un nanómetros es un
millón de veces menor a
un milímetro!
gancho
flagelo que Se
comunica con el
mundo externo
buje
buje
parte externa
de la membrana
parte interna
de la membrana
Rotor
(rota)
Estator
buje
buje
Una posible relación con ordenadores
Programador
Programa
escrito
en el
lenguaje
Java
…10 + 15…
Programa escrito
Lenguaje
de maquina
Circuito
Integrado
Función del
“Programa”:
sumar
Ordenador
Red
1001000111010101
0110010001110101
1101011101010010
25
Lenguaje que
entiende
el Hardware
Función del
“Programa”:
distribuir O2
Cuerpo Humano
Programador
Programa
“escrito” en
el “lenguaje”
ADN
Programa escrito
en el Lenguaje
de las Proteínas
Lenguaje que
entiende
el “Hardware”
O2
?
Célula
O2
O2
Hardware?
Aun no queda tan claro cuál es el Hardware, pero esta explicación, constituiría una respuesta muy simplificada a la pregunta
¿Cómo se “ejecuta” el proceso de oxigenación de la hemoglobina?
o en otras palabras ¿cómo se ”ejecuta” el programa que codifica la hemoglobina?
Ahora surge una nueva pregunta ¿Cómo se forma la hemoglobina? o en términos más generales,
¿Cómo se forman las proteínas a partir de secuencias de ADN?
¿Cómo se forma una PROTEÍNA
a partir del ADN?
Transcripción
(“fotocopia” de
sólo “una página”)
1
Cuando cualquiera de las 100.000 millones de células en el cuerpo necesita
una proteína, se envían mensajes mediante hormonas (especie de “mensajeros”),
a unas maquinitas (enzimas), que seleccionarán sólo la parte del ADN que
codifican la proteína requerida. Esto es como buscar una página de un libro,
dentro de una biblioteca.
Dentro del núcleo de la CÉLULA, el Programa inicial, escrito en el lenguaje
ADN, se transcribe a otro lenguaje (no muy diferente):
el ARN. Es casi como “sacar una copia” muy parecida “al original”.
Pero no de todo el programa inicial (secuencia completa de ADN), sino sólo “una
página” (la parte que va a generar la proteína requerida).
CÉLULA
2
Esta “copia” (el ARN) sale del núcleo
de la célula, y se va a otro lugar de la
célula, una verdadera Fábrica
en miniatura llamado ribosoma.
ADN
Núcleo
4
En el ribosoma, la “copia” (la secuencia
de ARN) se traduce a un nuevo
lenguaje, bien diferente, a una
secuencia de Aminoácidos.
Ribosomas
Aparato de Golgi
3
Esta secuencia de aminoácidos se va
plegando y adopta una forma tridimensional.
Esta forma tridimensional es una proteína
5
Finalmente, otra “maquinita” (otra
enzima), lleva la proteína a otro lugar,
el Aparato de Golgi, una especie de
Correo, donde “empaquetará” la
proteína y le colocará una especie de
“rótulo” (“dirección”) para ser
transportada al lugar correcto.
Cada segundo, el ser humano pierde 10
millones de células, y se reponen en 1
segundo.
Esto significa que este complejo proceso, se
realiza 10 millones de veces cada segundo!
El Ribosoma es efectivamente una fábrica asombrosa
1
En una Línea de Producción, cada sección de la Fábrica realiza una tarea hasta obtener el Producto Final.
Aminoácidos
ARN
Proteína
ADN
Transcripción
Traducción
2
El Ribosoma también usa una Línea de Producción pero muchísimo más compleja y en miniatura (esta presentación está muy simplificada)
3
Cuando no tiene la capacidad de fabricar algunos productos semi-elaborados, los adquiere externamente para obtener el producto final.
4
A diferencia de las plantas, los animales y los humanos, pueden generar sólo la mitad de los aminoácidos. ¿Cómo obtenemos el resto de
aminoácidos? De los alimentos. Cuando comemos proteínas, los aminoácidos están “tridimencionalizados”. Lo que hacemos entonces
es “desensamblarlos” (obtener los aminoácidos, el producto semi-elaborado) y luego lo plegamos para formar la proteína
tridimensional, obteniendo la proteína casi idéntica (porque se deshidrata mientras se va plegando). Casi “somos lo que comemos”.
desensablado
Plegado