1.2 Historia de la Biología Celular y Molecular

Desarrollo de la Teoría Celular

El establecimiento de la teoría celular, postula que todos los organismos vivientes están compuestos por células y productos celulares. El nombre de células fue empleado por primera vez por Robert Hooke (1655) para describir sus investigaciones sobre "la textura del corcho por medio de lentes de aumento". En el mismo siglo y al comienzo del siguiente, Leeuwenhoek (1674) descubrió células libres, en oposición alas células "empotradas" de Hooke y Grew, y observo cierta organización dentro de ellas, en especial en el núcleo de algunos eritrocitos.

Años después se demostró que las células aseguran la continuidad entre una generación y otra por medio de un mecanismo de mitosis y la exacta división de los cromosomas. Otro descubrimiento importante fue el comienzo del desarrollo de un embrión con la fusión de dos núcleos, uno que procede de un ovulo y el otro de un espermatozoide introducido durante la fertilización. Antes de fines del siglo había quedado establecido que los gametos se forman por división reduccional, que mas adelante se denomino meiosis, por medio de la cual el numero de cromosomas de una especie se mantiene constante de una generación a otra.

Division por Mitosis (izquierda) y division por Meiosis (derecha)

La versión moderna de la Teoría Celular afirma que:

1. las células constituyen las unidades morfológicas y fisiológicas de todos los organismos vivientes.
2. las propiedades de un organismo dado dependen de las de sus células individuales.
3. las células se originan únicamente en otras células y su continuidad se mantiene a través de su material genético, y
4. la unidad mas pequeña de la vida es la célula.

Desarrollo de la Biología Submicroscopica y Molecular

ADN (ácido desoxirribonucleico) 

El conocimiento de la organización microscópica o la ultra estructura de la célula es de interés fundamental, porque prácticamente todas las transformaciones funcionales y fisicoquimicas se producen en la arquitectura molecular de la célula. Podemos atribuir el rápido desarrollo de la biología celular y molecular en el siglo actual de dos factores principales:

1. El mayor poder de resolución que proporcionan la microscopia electrónica y la difracción de rayos X
2. la convergencia en este terreno de otras ramas de la investigación biológica, es especial, la genética, la filosofía y la bioquímica.

En 1865 Gregorio Mendel descubrió las leyes fundamentales de la herencia, pero en ese entonces no se conocían bastante los cambios citologicos que tienen lugar en las células sexuales como para poder interpretar sus observaciones. Por ultimo, Morgan y sus colegas establecieron la teoría cromosomica de la herencia, la que atribuyo a los genes (Johanssen), o unidades hereditarias. loci especificos dentro de las cromosomas. De este modo, debido a la convergencia de la citologia con la genética se origino el estudio de la citogenetica. Aun cuando Miescher (1871) ya había aislado "nucleina" -sustancia que en la actualidad se reconoce como ácido desoxirribonucleico o ADN- de los eritrocitos, no se no se reconoció su importancia como material genético hasta la década de 1950. Watson y Crick (1953) propusieron el modelo del doble hélice del ADN. Este modelo mostraba claramente de que manera podrían duplicarse los genes y ser transmitidos de una célula a otra. En la actualidad el interés de las investigaciones de Biología Molecular esta centralizado en los mecanismos que regulan la expresión genética.

Esta imagen nos muestra las modificaciones posteriores del ADN.

1.1 Niveles de Organizacion en Biologia

La siguiente imagen nos muestra la estructura de los Niveles de Organización Biológica:

Si bien hay aproximadamente cuatro millones de diferentes especies de organismos vivientes, a nivel celular y molecular existe un plan maestro de organización único que es común a todos ellos. En todos los organismos, la célula es la unidad  estructural y funcional básica, todos poseen esencialmente la misma maquinaria bioquímica y tienen, en común,el mismo código genético.

En la materia viviente hay niveles de organización que están interrelacionados de manera compleja y que son mantenidos por transformaciones energéticas. Las fronteras entre estos niveles de organización se hallan determinadas por el limite de resolución del ojo, el microscopio óptico y el microscopio electrónico. Esto permite diferenciar los campos de la anatomía, citologia, ultra-estructura y biología molecular. Con el microscopio electrónico es posible obtener información directa de estructuras comprendidas entre 0,4 y 200 nm. Estos limites pueden correlacionarse con las medidas de las ondas del espectro electromagnético.

Figura 1.2 Escala logarítmica de las dimensiones microscópicas.

En la Figura 1.2 se indican, las dimensiones de la células, bacterias, virus y proteínas. Cada división principal representa un tamaño 10 veces menor que la precedente. A la izquierda se indica la posición de las diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético y los limites del ojo humano, a la luz y el microscopio electrónico. A la derecha están los tamaños de las diferentes células, bacterias, PPLO (el organismo mas pequeño), virus, moléculas y átomos.