Célula

Caracterización petrográfica y biológica de un tiesto cerámico estilo
“incaico” hallado en Susques (Jujuy)
Patricia Solá y Marcelo R. Morales, 2007
Se presentan los resultados de los análisis petrográficos y biológicos realizados
sobre un tiesto de cuello de aríbalo procedente de un sitio en las inmediaciones de
Susques (Jujuy, Puna argentina). La pasta cerámica contiene diatomeas de una
especie poco frecuente en el área (i.e., Cyclostephanos andinus), típica de
ambientes palustres muy desarrollados. Los resultados sugieren una producción
alóctona, posiblemente originaria de las tierras altas de los Andes Centro Sur.
ISÓTOPOS ESTABLES EN ARQUEOLOGÍA: PRINCIPIOS TEÓRICOS, ASPECTOS
METODOLÓGICOS Y APLICACIONES EN ARGENTINA
Hector Osvaldo Panarello, Augusto Tessone, Atilio Francisco Javier Zangrando, 2006-2009
Este trabajo tiene por objetivo exponer los principios teóricos y aspectos
metodológicos necesarios para realizar una investigación usando isótopos estables
en arqueología… y se interpretan los fraccionamientos isotópicos que se
producen en los organismos, en los procesos bioquímicos metabólicos durante
la asimilación de los nutrientes, ….. Como representación de la diversidad de
problemáticas posibles de tratar y el potencial de este tipo de estudios en arqueología.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
B
I
O
T
I
C
O
S
A
B
I
O
T
I
C
O
S
Población: - Conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un
momento determinado.
- No se estudian como individuos concretos, sino desde el punto de vista de las relaciones que ellos
generan en el espacio y en el tiempo.
Pluricelular: tejidos, órganos, sistemas, aparatos, organismos
Vida
Celular: Unidades anatómicas y fisiológicas de los seres vivos
- Unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma.
- Los seres vivos están formados por células y sean unicelulares o pluricelulares proceden de una
célula inicial.
Molecular: Los bioelementos forman las biomoléculas.
- Las moléculas orgánicas son todas aquellas constituidas, básicamente, por átomos de carbono
- Macromoléculas (polímeros de biomoléculas): almidón, proteínas, ácidos nucleicos
Atómico: conformado por los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que
puede intervenir en una reacción.
Subatómico: integrado por las partículas más pequeñas de la materia, como son los protones, los
neutrones y los electrones
Lo desconocido (?) partículas sub-elementales
4.600 Ma
3.500 Ma
CELULA
Características de las células vivas:
1- Presentan una membrana que las separa del medio
circundante y les confiere identidad bioquímica
2- Presentan enzimas necesarias para las reacciones
químicas
3- Tienen la capacidad de replicarse
4- Tienen la posibilidad de evolucionar mediante la
producción de descendencia con variación
Teoría celular:
-Todos los organismos vivos están formados por células
-Las reacciones ocurren dentro de la célula
-Todas se originan de otras semejantes
-Todas contienen material genético que transmiten a
otras generaciones
TIPOS DE CÉLULAS (diferentes patrones de organización)
Células Procariontes: dominio Archaea y Bacteria
el ADN es una molécula grande y circular que presenta
proteínas débilmente asociadas y se encuentra ubicado en
una zona denominada nucleoide.
Pelo o cilio
Nucleoide
Ribosomas
Material
Genético
ADN
Membrana
plasmática
Pared celular
Cápsula
Flagelo
Esquema de una
Bacteria en forma
de bastón
Corte delgado de la
Bacteria Bacillus coagullans
Células Eucariontes: Dominio Eukarya
el ADN es lineal, fuertemente unido a proteínas histónicas y una membrana
nuclear doble separa al núcleo del resto del material celular, presentan
organelas (compartimentos internos separados por membrana), en general son
de mayor tamaño y contienen mayor cantidad de material genético.
Composición:
59% Hidrógeno
24% Oxígeno
11% Carbono
4% Nitrógeno
2% Fósforo,
Sulfuro, etc.
CELULA EUCARIONTE
MEMBRANA PLASMÁTICA
-Es una estructura laminosa, dinámica y fluida que hace una
división de dos medios diferentes, esta ubicada en el exterior de
la célula.
-Formada por una doble capa de fosfolípidos (bicapa lipídica)
en la que están englobadas ciertas proteínas.
-Esta compuesta de: lípidos, proteínas y glúcidos en
proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.
-Los lípidos funcionan como barrera aislante entre el medio
acuoso interno y el medio acuoso externo.
- Controla el contenido químico de la célula, es una barrera
selectiva que permite el paso de oxígeno y nutrientes.
MEMBRANA PLASMÁTICA
Matriz extracelular
Región
hidrófila
Región
hidrófoba
Región
hidrófila
citosol
Fosfolípido: cabezas hidrófilas
colas hidrófobas
EL NUCLEO
- Tiende a estar ubicado en una posición central.
- Esta rodeado de una cubierta propia, que es la
envoltura nuclear
-Mantiene protegido al material genético y permite
que las funciones de transcripción y traducción se
produzcan de modo independiente en el espacio
y en el tiempo.
a) Membrana Nuclear: En una doble membrana
llena de poros, la cual regula el intercambio de
sustancias con el citoplasma.
b) Jugo Nuclear (Carioplasma): Sustancia
semilíquida, en él se encuentran suspendidos los
cromosomas y el nucléolo. También se le llama
Cariolinfa o Nucleoplasma.
c) Cromosomas: Cintas trenzadas formadas por
cromatina (ADN y proteínas) que se puede teñir.
d) Nucléolo: Cuerpo esférico, ubicado dentro del
núcleo. Almacenador de ARN (Ácido Ribonucleico).
Pueden existir varios nucleolos en un mismo núcleo
depende del tipo de célula.
NUCLEO
nucleolo
cromatina
Poro
nuclear
Membrana
Externa e
interna
Poro
complejo
ribosoma
Lámina nuclear
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
Membranas que limitan compartimientos físicamente separados pero
interconectados funcionalmente
Vacuolas y vesículas: almacenamiento y
transporte de materiales
Retículo endoplasmático
Retículo endoplasmático: síntesis y
transformación de moléculas
Complejo de Golgi: modificación y
empaquetamiento
Lisosomas y Peroxisomas: digestión
intracelular
ribosomas
rugoso
liso
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
RER
REL
Aparato
de Golgi
Lisosomas
Enzimas digestivas
Lisosomas
vesícula
MP
Digestión
alimento
Fagositosis: lisosomas digieren los alimentos
RIBOSOMAS
Estructuras formadas por ARN ribosomal y proteínas
Participan en la síntesis de proteínas
Se encuentran en el citosol (ribosomas libres); en la parte externa del RE y de la
envoltura nuclear
Ribosomas
ER
Citosol
Retículo endoplasmático
Ribosomas libres
Ribosomas de borde
RIBOSOMA
Subunidad
grande
Subunidad
chica
Transformadores de energía: MITOCONDRIAS
En estas organelas se degradan moléculas orgánicas y se libera la energía
química contenida en sus enlaces mediante un proceso que consume oxígeno:
LA RESPIRACIÓN CELULAR
mitocondria
Espacio intermembranoso
-Están en casi todas las células
-Tienen una membrana externa delgada
-Tienen una membrana interna plegada
formando crestas (superficies de trabajo
en las que ocurren las reacciones químicas)
Membrana externa
Ribosoma libre
en la matriz
mitocondrial
Membrana
interna
crestas
ADN
mitocondrial
matriz
CELULA VEGETAL
CELULA ANIMAL
Flagelo
Centríolo
Vacuola
central
Cloroplasto
Pared celular
Plasmodesmos
Lisosoma
Productores y almacenadores de hidratos de carbono:
Celula vegetal
CLOROPLASTO
ribosoma
ADN del
cloroplasto
estroma
Membranas
externa e interna
Grana
(conjunto
de tilacoides)
Tilacoide
PLÁSTIDOS
Leucoplastos: almacenan
almidón, aceites (raíces y
tubérculos)
Cromoplastos: pigmentos
carotenoides (rojos y
amarillos, frutas, flores,
hojas en otoño, zanahoria)
Cloroplastos: contienen
clorofila y producen
hidratos de carbono a
partir de compuestos
sencillos mediante la
fotosíntesis y por la
utilización de la energía
Celula vegetal
Vacuola central
citosol
Núcleo
Pared celular
Cloroplasto
tonoplasto
Vacuola
central
EL CITOESQUELETO: un sistema de andamiaje interno
Las proteínas filamentosas forman interconexiones dentro del citoplasma
Función: mantiene la organización de la célula y sus organelas
le permite moverse y cambiar de forma
dirige el tránsito celular
Los centrómeros de
Hay 3 integrantes principales del
citoesqueleto:
MICROTÚBULOS, FILAMENTOS DE
ACTINA (MICROFILAMENTOS) Y
FILAMENTOS INTERMEDIOS
microtúbulos
microfilamentos
las células animales
son microtúbulos
Teoría endosimbiótica (Lynn Margulis)
Explica el origen de algunas organelas
celulares, especialmente mitocondrias y
cloroplastos.
Hace aprox. 2500 M.a. cuando la atmósfera
ya era rica en oxígeno, ciertas células
procariontes aerobios habrían sido
fagocitados por células de mayor tamaño sin
que se produjera digestión posterior.
Asociación simbiótica beneficia a ambos:
huéspedes obtienen alimento y protección y
la célula hospedadora mayores recursos
energéticos.
Evidencias que sustentan la teoría:
-Las mitocondrias contienen ADN propio
(molécula continua y circular) diferente del nuclear
y semejante a bacterias.
-Presentan enzimas de membrana similares a las
de bacterias
- Las mitocondrias sólo se producen a partir
de otras mitocondrias de la misma célula
LAS DIATOMEAS
Las diatomeas están dentro del grupo de las algas y son organismos eucariotas
fotosintetizadotes, unicelulares o coloniales, microscópicas, que viven en agua
dulce o marina constituyendo una parte muy importante del fitoplancton. Uno
de los rasgos característicos de las células de diatomeas es la presencia de una
cubierta de sílice (dióxido de silicio hidratado) llamado frústulo. Los frustulos
muestran una gran diversidad de formas, algunos muy ornamentados y
generalmente constan de dos partes asimétricas o valvas con una división entre
ellas, de ahí el nombre del grupo. Muchas especies aparecen formando
encadenamientos u otros agregados ordenados. La evidencia fósil sugiere que
se originaron durante o antes del período Jurásico temprano.
Las diatomeas son buenos indicadores paleoambientales, se distinguen por
encontrarse en cualquier tipo de ambiente ya sea marino o dulceacuícola.
También se encuentran en ambientes donde existen condiciones extremas de
temperatura o salinidad.
LAS DIATOMEAS
Los frústulos de las diatomeas se sedimentan por gravedad cuando es
digerida o muere la célula, dando origen a rocas sedimentarias como las
diatomitas y moronitas.
Las comunidades de diatomeas se están convirtiendo
en una herramienta cada vez más popular para la
determinación de las condiciones ambientales
relacionadas a cuerpos de agua (indicadoras de
estratificación o mezcla, temperatura, PH, salinidad)
tanto del presente como del pasado. Esto puede ser
útil en los estudios sobre la calidad del agua y el
cambio climático.
Además, se usan con muy buenos resultados como
desinfectantes (pulguicidas, garrapaticidas, piojos y
otros parásitos externos de pequeños animales) lo
que en realidad sería una acción de desparasitante
externo.
Son usadas en ciencias forenses, ecología,
arqueología y paleontología, industria (abrasivo,
fertilizante, etc.)
frústulo
rafe
LAS DIATOMEAS
Vistas en microscopio electrónico
Caracterización petrográfica y biológica de un tiesto cerámico estilo “incaico” hallado en Susques
(Jujuy) Patricia Solá y Marcelo R. Morales, 2007
Se identificaron 32
valvas de diatomeas,
doce corresponden
a diatomeas Céntricas,
de las cuales once
pertenecen a la especie
Cyclostephanos
andinus Esta especie se
consideró endémica
del Lago Titicaca pero
recientemente ha sido
detectada en otros
lagos andinos, alcalinos
y profundos en Perú
central y en el norte de
Chile (Tapia et al. 2004).
Fragmento de cuello
de aríbalo (Muestra
PC12-1)
de manufactura muy
cuidada, bruñido y
pintado blanco
sobre
rojo
Fotomicrografía de la pasta
(corte delgado).
Vista valvar de un fragmento de
Cyclostephanos andinus (Tapia,
Theriot, Fritz, Cruces et Rivera
2004) en corte delgado
(Microscopía Óptica).
recreo
DISTINTAS ESTRATEGIAS ENERGÉTICAS
Organismos autótrofos: sintetizan moléculas orgánicas ricas en
energía a partir de sustancias inorgánicas simples, no requieren
moléculas orgánicas del exterior.
Las plantas y muchos unicelulares son autótrofos fotosintéticos,
utilizan la luz del sol como fuente de energía para las reacciones
de síntesis química
Hay bacterias quimiosintéticas que obtienen la energía de otras
reacciones inorgánicas
Organismos heterótrofos: incorporan moléculas orgánicas
del ambiente exterior, a las que degradan para obtener su
energía.
Los animales, los hongos y muchos unicelulares.
METABOLISMO Y ENERGÍA
Los sistemas vivos transforman la energía radiante del sol
en distintos tipos de energía, como ser química y mecánica,
que a su vez es utilizada por los seres vivos.
Este flujo de energía es esencial para la vida.
En los organismos vivos, las funciones vitales se llevan a
cabo a través de mecanismos que involucran millares de
reacciones químicas.
Todo el conjunto de estos mecanismos se conoce
como METABOLISMO.
METABOLISMO Y ENERGÍA
La primera y la segunda LEY de la TERMODINAMICA
permiten explicar los procesos energéticos de los
organismos vivos
Primera Ley: de conservación de la energía
La Energía no se crea, ni se destruye, se transforma
En las reacciones orgánicas:
Energía total liberada = Energía útil + calor
Segunda Ley: dirección de los procesos naturales
La Entropía del universo tiende a aumentar
En las reacciones orgánicas:
Energía útil = Energía total – Energía disipada
REACCIONES QUIMICAS EN LOS SERES VIVOS
Reacciones químicas son trasformaciones energéticas donde la energía
almacenada en los enlaces químicos se transfiere a otros recién formados.
Los electrones se desplazan de un nivel de energía a otro, pasan de
un átomo o molécula a otro/a
ESTAS REACCIONES SE LLAMAN DE OXIDORREDUCCIÓN O REDOX
LA PÉRDIDA DE ELECTRONES = OXIDACIÓN
(la estructura que pierde se oxida)
LA GANANCIA DE ELECTRONES = REDUCCIÓN
(la estructura que gana se reduce)
Estas reacciones ocurren simultáneamente
REACCIONES QUIMICAS EN LOS SERES VIVOS
Actores claves:
LAS ENZIMAS: son proteínas globulares formadas
por cadenas polipeptídicas que aceleran la velocidad de
las reacciones químicas, participan pero no sufren
cambios permanentes.
EL ATP (Adenosín Tri Fosfato): la moneda energética de
la célula que puede disponerse y gastarse de inmediato.
Es un nucleótido (formado por la base nitrogenada adenina,
el azúcar de cinco carbonos ribosa y tres grupos fosfato).
VIAS METABOLICAS: grupo de reacciones químicas
en una serie ordenada de pasos
(vías catabólicas, vías anabólicas y vías enzimáticas)
GLUCOLISIS Y RESPIRACION CELULAR
Proceso catabólico que comprende reacciones de degradación, proveen los
materiales necesarios para la biosíntesis
C6 H12 O6
6CO2 + 6 H2O + energía (686 kcal/mol)
Oxidación
de la glucosa
citoplasma
glucólisis
mitocondria
Respiración: Ciclo de Krebs
Cadena transportadora de electrones
FOTOSINTESIS
Proceso anabólico indispensable para la vida del planeta, provee oxígeno y
construye macromoléculas con carbono que se usa como combustible.
La clorofila a es el
principal pigmento
fotosintético
CO2 + 2H2O + luz
Los fotosistemas
son complejos
captadores de luz =
moléculas de
pigmento + proteínas
Hay dos tipos de
fotosistemas en la
membrana de un
tilacoide:
fotosistema II
funciona primero y
absorbe una longitud
de onda de 680 nm
El fotosistema I
absorbe una longitud
de onda de 700 nm
Los dos fotosistemas
juntos transforman energía
para generar ATP y NADPH
(CH2O) + H2O + O2
(El oxigeno final procede del
Agua)
FOTOSINTESIS
VIAS PARA LA FIJACION DEL CARBONO
Plantas C4
Plantas C3
En las células del mesófilo ocurre la
Fijación inicial del Carbono y en las células
de la vaina el ciclo de Calvin
El proceso completo de la
fotosíntesis ocurre en las
células del mesófilo
Compuesto de
cuatro carbonos
Células de la vaina
sin cloroplastos
Aceptor primario del CO2
RuBP (ribulosa bifosfato)
Enzima RuBP carboxilasa
Primer producto de la
Fijación del CO2 es el
fosfoglicerato o
PGA compuesto de
Tres Carbonos
cloroplastos
Aceptor primario del CO2
PEP (fosfoenolpiruvato)
Enzima PEPcarboxilasa
Concentración alta de CO2 en las células de la
vaina =hay fotosíntesis en días calurosos o secos
con estomas cerrados
Plantas CAM: vía metabólica de plantas de ambientes secos y las
suculentas (orquídeas, ananá, clavel del aire, cactus).
La asimilación del CO2 ocurre de noche cuando la perdida de agua
por transpiración es mínima a pesar de tener abiertos los estomas
ISÓTOPOS ESTABLES EN ARQUEOLOGÍA: PRINCIPIOS TEÓRICOS, ASPECTOS METODOLÓGICOS Y
APLICACIONES EN ARGENTINA
Hector Osvaldo Panarello, Augusto Tessone, Atilio Francisco Javier Zangrando, 2006-2009
La distribución de la abundancia natural de los isótopos estables
de determinados elementos químicos es una herramienta utilizada
por múltiples disciplinas científicas, entre las cuales se destacan la
física, la química, la geologí, las ciencias biométricas - para el
diagnóstico y tratamiento de numerosas enfermedades - la
hidrología, la ecología, la climatología y la arqueología. En esta
última, los isótopos estables se han convertido en una línea de
evidencia de desarrollo amplio. Pueden aplicarse a diversas
temáticas de interés como variaciones paleodietarias en el
espacio y tiempo, estudios de residencia y movilidad de
individuos, estimación de paleotemperaturas, estación de
recolección de ciertas especies animales y estudios de
proveniencia de materiales, entre otras.
Son diversos los isótopos estables posibles de ser utilizados en
investigaciones arqueológicas. Los más aplicados en las
reconstrucciones paleodietarias son el carbono-13 y nitrógeno-15 (13C y
15N). La relación entre isótopos del estroncio
(87Sr/86Sr) también fue empleada para discriminar entre dietas marinas y
terrestres, pero su aplicación cobró mayor relevancia en estudios sobre
residencia, movilidad y migración de poblaciones humanas; más
recientemente, en estas problemáticas se desarrollaron aplicaciones del
18O. Aunque con menor frecuencia, también fue empleado el 34S para
reconstrucciones paleodietarias y análisis de identificación de residencia
o migración.
Algunos isótopos son estables; en cambio, otros son inestables o
radiactivos. Los estables son los que no se desintegran con el tiempo;
entre ellos, con número de masa bajo, se incluyen algunos isótopos de
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono y azufre.
Técnica analítica usada en la arqueología: determinación de la proporción de los
Isótopos estables del carbono (12C, el 13C)
Los isótopos de un elemento químico son las variedades en las que se
suelen presentar sus átomos. Existen en la naturaleza tres isótopos del
carbono: el 12C, el 13C y el 14C. Son tres variedades de un mismo elemento
químico, el carbono, cuyos núcleos contienen el mismo número de protones
(seis), pero un número diferente de neutrones (seis, siete y ocho), lo que les
hace, a pesar de tener propiedades químicas semejantes, tener una masa
atómica diferente: doce, trece y catorce. Casi el 99 % del CO2 atmosférico es
del tipo que contiene el carbono ligero 12C. Una pequeña parte, el 1,1 % del
CO2 , es algo más pesado, ya que contiene 13C. Y finalmente existe también
en la atmósfera, en muy pequeña proporción, un tipo de CO2 que contiene 14C,
que es radiactivo e inestable y cuyas aplicaciones son fundamentalmente
paleocronológicas.
Las plantas C3 producen menores proporciones de 13C/12C
Las plantas C4 producen mayores proporciones de 13C/12C
El 85 % de las plantas superiores son del tipo C3 (casi todas las arbóreas) y
tienen unos valores de d13C muy bajos, entre –22 ‰ y –30 ‰. El otro 15 % de
las plantas son del tipo C4. En su mayoría son hierbas tropicales y tienen unos
valores de d13C más altos, entre –10 ‰ y –14 ‰.
Arqueología: análisis de isótopos estables
en muestras óseas humanas (Novellino y
Guichon, 1999; Yacobaccio et al. 2001) o
animales (McFadden et al., 1999).
Se analiza la proporción de isótopos
estables del C presente en el colágeno de
los huesos o en el esmalte de los dientes.
Inferencias acerca de paleodietas (de
cazadores recolectores o agricultores; animales
pastadores, etc.)
El valor d13C del carbono de los paleosuelos
depende en gran parte del tipo de planta que ha
crecido en ellos.
Es menor cuando han dominado las plantas C3 y
mayor cuando han proliferado las del tipo C4.
Por eso, el estudio de las variaciones de d13C en los
paleosuelos continentales nos puede dar
indicaciones del tipo de plantas, C3 o C4, que han
predominado en determinados períodos.
Indirectamente, el valor d13C de los paleosuelos
puede también indicarnos la evolución de la
concentración de CO2 atmosférico.
Ocurre que con concentraciones elevadas de CO2 , las
plantas de tipo C3 se ven favorecidas con respecto a
las plantas de tipo C4, ya que las plantas de tipo C3
requieren menos energía para realizar la fotosíntesis.
Por el contrario, cuando la concentración de CO2 es
baja, aumentan las del tipo C4, ya que poseen un
mecanismo de concentración de CO2 que las favorece.
Por lo tanto, cuanto menor sea d13C en el paleosuelo
analizado, más probabilidad hay de que la
concentración de CO2 haya sido alta. Y viceversa.
La concentración de carbono 13 de las plantas
también puede indicarnos la existencia de los
períodos de sequía.
Durante las sequías algunas plantas tienden a
cerrar sus estomas para perder menos agua.
Entonces, al haber disponible menos CO2
entrante, las plantas discriminan menos al
carbono 13 y su concentración en los azúcares
aumenta.
Mapas de sequías ocurridas en los últimos siglos en el
suroeste de Estados Unidos han sido confeccionados a
partir del estudio de carbono 13 en anillos de árboles
(Leavitt, 2007).