El ojo humano y la luz (I)

Al ojo le llega continuamente gran parte del espectro de radiación electromagnética, pero solo la longitud de onda que puede ser absorbida por los fotopigmentos de la retina, que genera por tanto impulsos nerviosos en el cerebro, puede ser llamada luz “visible”.

La córnea, la capa más externa del ojo que supone un potente filtro para la luz infrarroja y para la ultravioleta, transmite sin embargo perfectamente bien la radiación visible (cuya longitud de onda está comprendida entre los 400 y los 700 nm).

¿Por qué envejecemos?

A pesar de su complejidad, nuestro organismo está construido con sólo cuatro tipos de tejidos:

• El tejido nervioso. Formado por billones de neuronas, que captan y envían los potenciales de acción que construyen el pensamiento y coordinan los movimientos corporales voluntarios e involuntarios.

• El tejido muscular, encargado de generar movimiento y fuerza.

• El conjuntivo, que se presenta como tejido laxo, adiposo, elástico, reticular, mucoso, cartilaginoso u óseo. Y sirve para dar soporte, relleno y sostén al organismo. También ejerce funciones de almacenaje de las reservas de la grasa que puede ser convertida en energía según las necesidades del ser y, además, ejerce funciones de transporte y reparación, y otorga protección al cuerpo proporcionando inmunidad.

• Y el tejido epitelial, que cubre y recubre superficies separando compartimentos y formando los conductos y cavidades del organismo. Este tejido además conforma las glándulas, que son las encargadas de producir secreciones.

Del Big Bang al ADN...

Después de la gran explosión a partir de la cual surgió el vasto universo en el que existimos, según la teoría del Big Bang, la materia, de la que todos nosotros estamos hechos, se encontraba en su estado atómico más simple. 

A partir de aquel momento inicial, el incipiente cosmos comenzó a expandirse y a saturar el extenso vacío poblándolo de infinidad de átomos de hidrógeno; formados a partir de asociaciones casuales de partículas subatómicas primigenias como los quarks, los electrones y otras.

Instantes después de la gran explosión, los progenitores de la materia actual, es decir, los los átomos primitivos de hidrógeno dispersos, compuestos cada uno de ellos por un par simple de protón y electrón, comenzaron a acumularse en pequeños grumos aislados que crecieron exponencialmente hasta formar grandes depósitos de material que pronto se convirtieron en los precursores de las primeras estrellas. 

Debida a la acumulación, y en consecuencia al tremendo sobrepeso de tan gran cantidad de materia depositada sobre aquellos cúmulos estelares, la presión y la temperatura comenzaron a aumentar en los núcleos de aquellas estrellas nuevas de forma exponencial, llegando a ser tan extremadamente altas (millones de toneladas y grados) que los átomos simples de hidrógeno comenzaron a fundirse entre ellos dando lugar a átomos de un material nuevo más elaborado: el helio; cuyos átomos están compuestos por dos protones, dos neutrones y dos electrones. 

Átomo de helio

De la unión de aquellos dos tipos de átomos; hidrógeno y helio, surgieron otros cada vez más complejos, como el litio, el berilio, el bromo, el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo, etc. De esta forma fueron apareciendo sucesivamente todos los elementos químicos hoy conocidos por el hombre; representados ordenadamente, con sus propiedades y características, en la consabida tabla periódica. 

Aquellas estrellas primigenias, surgidas hace ahora casi quince mil millones de años, se extinguieron con el tiempo o, dicho de otra forma “murieron”; como mueren todas las estrellas: explotando, y consiguientemente desperdigaron a lo largo y ancho del cosmos su materia estelar, la materia de la que estamos hechos todos los seres vivos: un sinfín de átomos de todos los elementos conocidos, los mismos que fraguaron (hace casi cinco mil millones de años) a nuestra estrella Sol y a sus ocho planetas, incluyendo a nuestra querida madre Tierra, e incluso a nosotros mismos.

ADN

Y… hablando de átomos, dispersos por el cosmos, o en cúmulos estelares y planetarios:

• Cuando un átomo simple de fósforo se enlaza con cuatro átomos de oxígeno, se produce un ion con estructura tetraédrica, conocido como grupo fosfato.

grupo fosfato

• Cuando cinco átomos de carbono se combinan con diez de hidrógeno y cinco de oxígeno, se forma algún tipo de isómero del grupo de las pentosas, como por ejemplo la ribosa, una aldopentosa que está presente en el ARN. Y, de ésta última, puede surgir de forma espontánea un glúcido insoluble, cuya disposición atómica da lugar a una molécula de un monosacárido (azúcar simple) muy especial, llamado desoxirribosa.

desoxirribosa

• Finalmente, cuando multitud de grupos fosfato se unen alineándose longitudinalmente, se forma una larga cadena cuyos eslabones son dichos grupos fosfato y de cada uno de los cuales penderá una pentosa que, a su vez, debe unirse por su lado libre a una base nitrogenada; la que en su momento le será asignada por la instrucción correspondiente del instructor mensajero encargado de realizar las copias de la vida. 

  

Las bases nitrogenadas son compuestos orgánicos. Existen tres tipos de ellas, pero nosotros sólo hablaremos de dos: las purinas y las pirimidinas.

A la primera clase pertenecen: la adenina, formada por cinco átomos de carbono, cinco de hidrógeno y cinco más de nitrógeno (C5 H5 N5) y la guanina, que es idéntica a la adenina pero con un átomo adicional de oxígeno (C5 H5 N5 O).

La segunda clase comprende: la timina, formada por quince átomos en total, cinco de carbono, seis de hidrógeno, dos de nitrógeno y dos de oxígeno (C5 H6 N2 O2), la citosina, de trece átomos: cuatro de carbono, cinco de hidrógeno, tres de nitrógeno y uno de oxígeno (C4 H5 N3 O), y el uracilo, con cuatro átomos de carbono, cuatro de hidrógeno, dos de nitrógeno y dos de oxígeno (4C 4H 2N 2O). (Adenina, guanina, timina y citosina, están presentes en las cadenas de ADN. En el ARN se sustituye la timina por uracilo).

De esta forma, la primitiva asociación espontánea de cuarenta átomos, (uno más si la base nitrogenada es la Guanina y uno menos si es la Citosina) que fueron horneados hace miles de millones de años en las entrañas de alguna de las innumerables estrellas que pueblan, o poblaron, el firmamento; átomos de elementos tan comunes como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y el fósforo, prodigiosamente reunidos en estructuras surgidas al azar en el pasado remoto, darán lugar a una organización más sorprendente aún y especialmente trascendental para la génesis de la vida; me estoy refiriendo al Nucleótido, (la pieza básica de la grandiosa molécula de ADN), que será utilizado como bit de información en el extenso código de instrucciones auto génicas que programan a cada célula para que se auto replique; e incluso, lo que aún es más milagroso, para que el organismo de la que es partícipe evolucione aprovechando esporádicos y escasísimos errores que se producen a veces en la copia del código, en beneficio propio y para perfeccionamiento y evolución de la especie de la que forma parte.

Estructura de un nucleótido

Como ya hemos dicho, en el ADN, cada bit de información está contenido en un nucleótido, y tendrá un valor entre cuatro posibles en función de la base nitrogenada que ese nucleótido lleve aparejada; a efectos de comprender el código representaremos esos valores por las letras, A, C, G, T, (correspondientes a las iniciales de cada una de las B.N.), de forma que la larga cadena de ADN estará escrita, toda ella, utilizando solamente las referidas cuatro letras, colocadas unas al lado de las otras como si de una línea de texto interminable se tratase.

Pues bien el código, en esa extensa línea de texto, consiste en formar bytes de tres bit o, lo que es lo mismo, palabras de tres letras.

Sabemos que con cuatro letras diferentes, tomadas de tres en tres. se pueden formar sesenta y cuatro grupos distintos. A cada uno de esos grupos de tres letras le llamaremos “triplete” (si hablamos de ADN) o “codón” (si se trata del ARN). 

Hay por tanto sesenta y cuatro codones posibles. El codón TAC es el codón de inicio, el que indica que en ese lugar comienza una frase, o instrucción de ADN, hay otros tres codones para representar el final de la secuencia, y el resto sirven para codificar cada uno de los veinte aminoácidos (Serina, Treonina, Cisteína, Asparagina, Glutamina, Tirosina, Glicina, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Metionina, Prolina, Fenilalanina,Triptófano , Ácido aspártico, Ácido glutámico, Lisina, Arginina e Histidina) cuya combinación da lugar a las proteínas.

Las proteínas son las biomoléculas más versátiles y diversas indispensables para la vida. Constituyen el ochenta por ciento de la materia viva de todas las células, además son imprescindibles para la génesis y el crecimiento del organismo por sus funciones biorreguladoras, ya que forman parte de las enzimas y de los anticuerpos.

Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, como la estructural (ej.: colágeno), inmunológica (anticuerpos), enzimática (Ej: sacarasa y pepsina), contráctil (actina y miosina). homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH (ya que actúan como un tampón químico), transducción de señales (Ej: rodopsina), protectora o defensiva (Ej: trombina y fibrinógeno), etc, etc.

Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética , es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tienen nuestras células, nuestros tejido y, por tanto, todo nuestro organismo.

Pero si esta codificación de la que hemos estado hablando nos parece sorprendente, aún lo es más el increíble sistema inventado por la naturaleza para preservar ese código especial que porta la citada cadena de nucleótidos. 

Como cada una de las cuatro bases nitrogenadas (A,C,G,T) solo puede emparejarse con una de las otras en exclusiva, solo se pueden formar dos clases de parejas: la formada por la adenina al unirse con la timina, y viceversa (AT ó TA) y la de la citosina con la guanina (CG ó GC), sin embargo nunca pueden darse los emparejamientos AC, AG, TC, TG, CA, GA, CT ó GT.

Pues bien, en el ADN, no sólo existe la cadena de nucleótidos a la que hemos estado haciendo referencia hasta ahora, si no que para disponer de un sistema de seguridad y de corrección de posibles errores en el código, se forma otra cadena, idéntica a la primera, y ambas discurren paralelas y enrolladas entre sí en espiral, en una doble hélice formada por las dos hebras cuyos nucleótidos se enlazan, emparejándose de la única forma que pueden hacerlo, con sus parejas posibles; como explicamos anteriormente. De forma que, si se pierde o se destruye la base nitrogenada de un nucleótido cualquiera, es posible saber cual es el que se perdió, ya que a su nucleótido emparejado, el de la hebra paralela, sólo puede corresponderle una única pareja posible. 

Cuando cada una de las células de un organismo vivo se replica, las células hijas, en las que se divide, han de llevar en su interior una copia perfecta de las instrucciones de su célula madre. Para crear esa copia perfecta, la doble hélice de la célula madre se va separando trasversalmente de forma progresiva mientras un mecanismo especial de copia llamado ARN, el mensajero, va recorriendo una tras otra las bases nitrogenadas de uno de los dos filamentos desenrollados, dando, a la vez, las instrucciones necesarias a los organelos de la célula encargados de la replicación para que, utilizando los encimas y proteínas, materiales dispersos en el interior del citoplasma, se lleve a cabo la clonación bidireccional, en sentidos opuestos, de las dos nuevas cadenas, copias complementarias de las que están siendo leídas, que abandonarán la célula de la que han sido copiadas para constituir, a partir de la mitosis, el material genético de las nuevas células hijas, que a su vez repetirán el proceso de copia y división, una y otra vez, hasta que la célula se degenere y sea necesaria su apoptosis, o hasta que el organismo sea destruido.

Cada una de las células que conforman nuestros cuerpos son descendientes especializados de nuestra primera célula, la que surgió de la especialísima unión de dos ancestros sexuales que, tras fusionarse, reunieron en la cromatina de su núcleo un magistral manual de montaje compuesto por cuarenta y seis gruesos volúmenes de instrucciones (cromosomas) repletos de fórmulas y largas instrucciones (genes), veintitrés tomos provenientes de la colección materna y otros tantos heredados de la biblioteca paterna.
Esas particulares y personalísimas recetas de vida (alelos), están registradas en más de veinte mil parejas de fórmulas magistrales (genes), escritas en páginas a doble cara numeradas (locus).
En el proceso de fabricación de proteínas, durante la replicación de las células, el ARN lee esas recetas descritas en cada alelo del gen seleccionado en su locus correspondiente. Si la fórmula anotada para el proceso de fabricación es la misma en ambos alelos, sin duda la pondrá en práctica, pero si en cada alelo encuentra una fórmula diferente, en ese caso elegirá y pondrá en práctica siempre, la que esté escrita en mayúsculas, por ser ésta la dominante.

De esa forma tan especial está escrito y se perpetúa, copia tras copia, el manual de fabricación de cada ser vivo que existe en la naturaleza.

Camarón mantis, el crustáceo que propina golpes comparables a balazos.

La mantis marina, camarón mantis o gamba mantis, también conocido como "galera", es uno de los depredadores más feroces del océano. Su aspecto físico presenta gran variedad de colores, que van desde tonos de marrones a los colores fluorescentes. Tienen un caparazón que sólo cubre la parte posterior de la cabeza y los tres primeros segmentos del tórax. 

La mayoría de las especies viven en aguas tropicales y subtropicales de todo el planeta , y en algunos lugares del mar Caribe , Hawaii , Mar Rojo , son abundantes en el Arrecife Coralino de Australia.

Los camarones mantis, lejos de ser asesinos que atacan a todo bicho viviente, son eficaces predadores con una dieta bastante delimitada y en función de las cuales han evolucionado anatómicamente.

Son conocidos por los buzos con los sobrenombres de "rajador de pulgares" y “parte dedos”, por su agresividad y lo afilado de sus tenazas. Aunque su nombre común les viene dado por su gran parecido a la mantis religiosa. 

A pesar de su pequeño tamaño son GLADIADORES DE MAR equipados con armas naturales de alta tecnología.

Sus patas delanteras terminan en forma de fuertes garrotes capaces de aporrear a sus contrincantes, presas o depredadores, de mayor tamaño con una potencia increíble. Puede dar golpes tan fuertes que rompen conchas, e infringen heridas mortales a peces más grandes y a pulpos.

Este crustáceo, que alcanza los 20 cm y es de colores vivos, es todo un boxeador. Carece de pinzas como sus primas las langostas, así que se ha tenido que especializar en utilizar sus pedúnculos, de solo 5 milímetros de ancho, como mazas. Con semejante armamento es capaz de triturar el caparazón de las almejas y hasta el cristal de los acuarios normales. Es capaz de romper cristales de acuario de hasta de 6,3 mm de espesor. 

Las pequeñas pero explosivas mazas de esta solitaria criatura que pueden generar una fuerza de hasta 500 Newtons y golpear a su presa cientos de veces seguidas, se componen de múltiples capas de materiales mineralizados capaces de absorber los impactos sin sufrir daños.

La fuerza del golpe de uno de estos camarones mantis es sólo sensiblemente menor al de una bala del calibre 22. Es tanta la potencia de sus tenazas que puede llegar a generar tanta energía que puede producir luz.

Según el tipo de garra que usa como arma de caza se distinguen dos grupos: las perforadoras, las cuales poseen apéndices espinosos rematados con puntas de púas, y las trituradoras, están dotadas de un brazo desarrollado como garrote y una púa rudimentaria. Con estas armas pueden aturdir, desmembrar o apuñalar a su presa. Además el ataque lo hacen a una velocidad de 23 metros por segundo, sin desplazarse. Eso es muy rápido.

Sus tenazas tiene una estructura muy compleja compuesta por tres regiones especializadas que trabajan juntas para conseguir una resistencia aún mayor que la de muchas piezas cerámicas de ingeniería.

La primera región, situada en la superficie de impacto de la tenaza, contiene una alta concentración de minerales, de forma similar a la encontrada en el hueso humano, que soporta el impacto cuando el camarón ataca una presa. En el interior, capas de quitina (un azúcar complejo) altamente organizadas actúan como un amortiguador, absorbiendo la energía de los golpes. Por último, la tenaza está encapsulada en sus lados por las fibras de quitina que la envuelven, manteniéndola intacta durante un gran número de esos impactos de alta velocidad durante toda su vida. La fuerza creada por el impacto del camarón mantis es más de 1.000 veces su propio peso

Los camarones mantis poseen un segundo par de apéndices torácicos particularmente grandes, que habitualmente portan plegados, y que despliegan como arma letal a la hora de cazar. En función de la caza se diferencian en dos grandes grupos “smashers” o trituradores y “spearers” o lanzadores. Ambos esperan sus presas a la entrada de sus cuevas, de cuyas tareas de limpieza se ocupan constantemente siempre y cuando no estén cazando. 

El segundo par de apéndices a los que hacíamos referencia poseen un punto agudo, al final del último segmento, con él pueden cortar tejidos como si de un cuchillo se tratara; en cambio es la base del segmento, la que posee un ensanchamiento, en forma de martillo (normalmente doblado) y es con este extremo con el que golpean las conchas de sus presas, siendo unos cuatro golpes suficientes para romper la concha; así pues usarán uno u otro en función de las necesidades.

La otra gran arma del Camarón Mantis es su eficaz y avanzadísimo sistema de multi-visión.

Está dotado de la vista más compleja de todo el reino animal. Los ojos de este estomatópodo, situados sobre tallos móviles, se mueven y escanean el entorno uno independientemente del otro al igual que los camaleones. Esto les proporciona un campo de visión inmejorable.

Los humanos, que tenemos una visión binocular y tres receptores de color (verde, rojo y azul) no podemos imaginar siquiera lo que este animal es capaz de ver.

Ellos son capaces de ver 12 colores primarios y detectar las diferentes direcciones en la polarización de la luz gracias a extraordinarias células nerviosas que rotan el plano de polarización a medida que la luz penetra en el globo ocular.

El camarón mantis visualiza el color mucho mejor que los humanos, debido a que sus ojos cuentan con doce tipos de receptores de color, mientras que los ojos humanos tienen sólo tres. Además puede ver luz ultravioleta, luz infrarroja y luz polarizada, contando con la visión más compleja de todos los animales conocidos. Sus ojos están situados en el extremo de tallos móviles que pueden moverse de forma independiente el uno del otro girando hasta 70 grados. Y, curiosamente, la información visual no es procesada por el cerebro, sino por los mismos ojos.

Aún más extraño, cada uno de los ojos se divide en tres secciones, cada una de ellas equipada con una pseudopupila, permitiendo a la criatura ver los objetos con tres partes diferentes del mismo ojo. En otras palabras, cada ojo tiene "visión trinocular" y completa percepción de profundidad pueden ver el mismo objeto hasta de tres formas diferentes. Comparativamente, nosotros necesitamos los dos ojos para poder conseguir una visión binocular. 

Si un camarón mantis pierde un ojo, su otro ojo todavía sería capaz de juzgar profundidad y distancia por sí mismo, como un ser humano con sus dos ojos.

El ojo del camarón mantis es capaz de percibir la luz polarizada y procesarla de formas que el ojo humano no puede hacer. 

Las ondas de luz polarizada se desplazan, o bien en línea recta, o bien en espiral. A diferencia de otras criaturas, este camarón no solo percibe ambas polarizaciones, sino que es capaz de convertirlas de un tipo a otro. Eso le confiere una visión óptima.

Los aparatos de DVD funcionan de una manera parecida. Para leer la información, el aparato debe convertir en luz polarizada espiral el haz de luz que dirige hacia el disco, y luego reconvertirla en luz polarizada lineal. Pero el camarón mantis va un paso más allá. Mientras que un DVD estándar solo convierte la luz roja —o en aparatos de mayor resolución, la luz azul—, el ojo del camarón mantis puede convertir luz de todos los colores del espectro visible.

Algunos piensan que, los patrones de color tan especiales del cuerpo de este animal son tan complejos, precísamente porque esa es la única manera que tienen de distinguirse a la hora del cortejo previo al apareamiento. Con un ojo menos entrenado la camaronesa no podría darse cuenta de la verdad obvia: el Camarón de 32 bits es mucho mejor macho que el camarón VGA.

El ojo del camarón mantis es hermosamente simple: son membranas hechas de células nerviosas curvadas en tubos microscópicos. Si pudiéramos imitar el funcionamiento del ojo del camarón, ya fuera con fibra óptica, nanotubos, o fotodiodos, podríamos crear medios de almacenamiento óptico mucho más eficientes y compactos que los actuales.

Centrales eléctricas modernas, ... basadas en un invento de la naturaleza con 500 millones de años de antigüedad.

Los primeros conquistadores de las Américas - los españoles - crearon un mito acerca de El Dorado, país prodigiosamente rico que se encontraba en las selvas del continente meridional,donde las calles incluso estaban cubiertas con ladrillos de oro puro. En busca de este maravilloso país, se equipaban y partían una expedición tras otra desde España. 

Cuentan que, uno de estos destacamentos, logró penetrar en la cuenca alta del Amazonas. Los hombres navegaron durante varios meses río arriba antes de llegar al nacimiento del enorme río. Hasta que llegaron a un pequeño arroyo que ya no era navegable y hubieron de continuar la marcha a pie, por la selva.

Todo iba bien, hasta que se tropezaron con una serie de pequeños charcos en un terreno pantanoso que debían atravesar y los cargadores indios se negaron a entrar en el agua. No había forma de convencerlos y en sus ojos se reflejaba el horror. Los europeos no podían comprender lo que ocurría. Los charcos eran tan pequeños, que en éstos no podían ocultarse cocodrilos ni anacondas. Tampoco podía haber pirañas; la amenaza conocida de los ríos sudamericanos.

Entonces uno de los europeos avanzó, para dar ejemplo a los asustados cargadores. Avanzó sólo unos pasos y cayó al agua dando un grito inhumano; como si lo hubiesen tronchado de un enorme golpe. Dos compañeros que acudieron en su ayuda también se derrumbaron en el barro al cabo de unos segundos, derribados por ese mismo enemigo invisible.

Sólo después de pasar varias horas sus acompañantes se atrevieron a entrar en el agua con precaución y sacar a los desdichados. Los tres quedaron vivos, pero tenían los pies paralizados. Por la tarde el movimiento de los pies comenzó a recuperarse, pero sólo se curaron del todo al cabo de varios días. De Sicca, el capitán del destacamento, que era supersticioso como todos los demás conquistadores, decidió regresar.

Así es cómo los europeos se enteraron de que existía una central eléctrica, que se encontraba en el cuerpo de un pez bastante grande, de entre 1.5 y 2 metros de largo y hasta 22 kilogramos de peso <la anguila eléctrica de agua dulce>.

Electrophorus electricus

Los electrocitos son un tipo de célula usada por la ‘Electrophorus electricus’ (anguila eléctrica) y otros peces eléctricos, para llevar a cabo la electrogénesis y electrorrecepción. Son células en forma de discos que están dispuestas en una secuencia de manera similar a una batería eléctrica. Los peces eléctricos pueden tener miles de esas células capaces de producir, cada una de ellas una tensión de 0,15 V. 

Las células funcionan por bombeo positivo de iones sodio y potasio a través de su membrana hacia el exterior mediante transporte de proteínas potenciado por ATP (adenosín trifosfato). 

Para hacer que se descarguen los electrocitos en el momento deseado, la anguila eléctrica usa su núcleo disparador, un núcleo de neuronas. 

Cuando la anguila encierra a su presa, las neuronas disparan y la acetilcolina, subsecuentemente emitida de las neurona electromotor a los electrocitos, resulta en una descarga del órgano eléctrico.

Según explican dos investigadores en la revista especializada Nature, las membranas celulares de órganos eléctricos de la anguila contienen, a escala nanométrica, numerosos conductores con forma de canales receptores de iones y canales bombeadores de iones. 

Todos estos canales trabajan juntos para formar gradientes de concentración iónica a través de toda la membrana, y provocar así la liberación de un potencial de acción (o impulso eléctrico).  

Gracias a estos canales, las células eléctricas o electrocitos de estas anguilas tienen un ciclo más lento que el de las células nerviosas, pero liberan mucho más energía que ellas, y en periodos más largos.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale, ha creado un plano de construcción que permitiría, en teoría, fabricar células artificiales del tipo de los electrocitos, pero más eficaces aún que las células naturales a las que imitan, y aseguran que algún día podrían utilizarse para proporcionar energía a los implantes médicos.

Estos científicos empezaron con la pregunta de: si una versión artificial del electrocito podría diseñarse como una posible fuente de energía, ya que la anguila eléctrica es muy eficaz en la generación de electricidad. y puede generar más carga que muchos dispositivos eléctricos de elaborado diseño.

Algún tiempo atrás, Jian Xu confeccionó el primer plano que muestra cómo los diferentes canales iónicos del electrocito operan en conjunto para producir la electricidad del pez.

LaVan y Xu, científicos del Instituto Nacional de estándares y Tecnología de EEUU, diseñaron una célula artificial que pudiera reproducir la generación de energía del electrocito. Nadie lo había hecho antes.

“Quisimos ver si la naturaleza ya había optimizado la potencia de salida y la eficiencia de conversión de energía de esta célula”, explica Xu, “y encontramos que una célula artificial, realmente puede superar los resultados de las células naturales, lo cual resulta muy sorprendente”.

La célula artificial que diseñaron LaVan y Xu es capaz de producir un 28% más de electricidad que el propio electrocito de la anguila, y además su eficiencia convirtiendo energía química de la célula en electricidad es un 31% mayor.

Aunque las anguilas usan miles de electrocitos para producir cargas de hasta 600 voltios, LaVan y Xu demuestran que sería posible crear bio-baterías más pequeñas utilizando tan sólo varias docenas de células artificiales. Las diminutas bio-baterías sólo necesitarían alrededor de medio centímetro de espesor para producir los pequeños voltajes necesarios para dispositivos eléctricos diminutos como los implantes retinales u otros implantes médicos, y proporcionarían una gran ventaja sobre los dispositivos alimentados por baterías convencionales. Si las bio-baterías se rompen, no hay ninguna toxina liberada en el organismo del paciente. Serían esencialmente como cualquier otra célula del cuerpo humano.

Aunque los ingenieros cuentan ya con un diseño preliminar, todavía pasará algún tiempo antes de que se construyan las células artificiales, ya que primero se deben resolver varios retos tecnológicos.

*** BIO BATERÍAS DISEÑADAS POR SONY.

¿Por qué no notamos el movimiento de rotación de la Tierra?

 

El movimiento espacial de nuestro cuerpo lo percibimos gracias a un sistema orgánico, en el que participan simultáneamente estímulos aferentes de tres fuentes: la visión, el órgano vestibular del oído interno y los sensores musculares, articulares y cutáneos que nos aportan una información somatosensorial o “propioceptiva” sobre el desplazamiento de nuestros cuerpos, y sobre el contacto físico de estos con la materia que nos rodea.
La combinación de toda esa información se integra en el sistema nervioso central, desde donde se emiten las órdenes para llevar a cabo las acciones de corrección o reacciones convenientes para mantener y/o restablecer el equilibrio corporal, la coordinación y el bienestar general.

El sistema vestibular registra directamente la orientación y el movimiento de la cabeza. El laberinto vestibular es una estructura ósea minúscula localizada en el oído interno que comprende los canales semicirculares llenos de líquido (endolinfa), el utrículo y el sáculo.

Cada uno de los tres conductos semicirculares se encuentra contenido aproximadamente en un plano, y resulta que el plano de cada uno de los conductos es casi perpendicular al plano de los otros dos. Estos planos son: uno horizontal y otros dos verticales.

Si ocurre un giro alrededor del eje vertical, el conducto semicircular horizontal es el que detecta el movimiento; si el giro ocurre alrededor del eje horizontal entonces es el conducto semicircular vertical el que registra el movimiento, de igual forma sucede para el tercer conducto semicircular.

Pero, de producirse cualquier otro giro, sobre un eje arbitrario, entonces cada uno de los conductos semicirculares acusará parte de dicho giro y consecuentemente se podrá calcular su componente o dirección. Así es como el cerebro calcula la ubicación espacial del el giro completo.

Pero ¿qué tiene esto que ver con la rotación de la Tierra?... 

Como sabemos nuestro planeta realiza varios movimientos. Respecto al de traslación, sabemos, por la relatividad especial de Einstein, que no somos capaces de distinguirlo (ya estemos nosotros mismos en reposo o en movimiento) por ser éste un desplazamiento lineal y uniforme. Así, cuando viajamos a lomos de nuestro planeta, en línea recta (o casi), a una velocidad cualquiera, por muy alta que esta sea (108.000 Km/h al rededor del Sol) no podemos detectar dicho movimiento. 

Pero ¿y el movimiento de rotación, a 1600Km/h, por qué tampoco lo notamos? Pues bien, hay que tener en cuenta que la Tierra es extremadamente grande y, por tanto, la ruta que seguimos sobre ella por el espacio tiene una curvatura muy pequeña, es decir, supone también para nosotros "casi" una línea recta. 

Por eso, el sistema vestibular no es capaz de acusar el movimiento de giro a lo largo de los 40.000 kilómetros que mide la circunferencia de la Tierra en la superficie terrestre sobre el ecuador, ya que este tarda 1.440 minutos en completarse, (aunque que suponga una velocidad absoluta de vértigo: casi 28 kilómetros por segundo). 

Pero es que, al fin y al cabo, se trata en realidad de una rotación a velocidad de 360º cada 24 horas, es decir velocidad de giro a 0,25º por minuto, o lo que es lo mismo 0,0042º por segundo. Y ese desplazamiento no es detectable por nuestro sistema vestibular, porque nuestro oído interno, el encargado de detectar los giros en el cuerpo, tiene un umbral de detección en torno a 2º por segundo, a partir del cual detecta el movimiento y por debajo del cual no lo detecta.

Por tanto, al igual que sentados en una silla de ruedas con los ojos vendados tampoco notaríamos nada si alguien nos hiciera girar, hasta dar una vuelta completa, siempre que emplee algo más de tres minutos en completarla. Y mucho menos entonces notamos la rotación completa del planeta en 24 horas.

Por tanto: El giro del planeta no se manifiesta para nuestro oído interno y es imperceptible a nuestros sentidos.

El relojero ciego, apología del evolucionismo darwiniano incontestable.

Cuando apareció formulada la teoría de la evolución, titulada originalmente en su primera edición: <El origen de las especies por medio de la selección natural, o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida> hace ya ciento cincuenta y cuatro años, muchas personas reaccionaron airadamente, porque creían ver en ella una terrible amenaza para su fe religiosa. 

La comunidad científica fue más cauta y se dividió entre quienes se adhirieron con entusiasmo a lo que proponía Darwin y quienes mostraron un marcado escepticismo conservador.

Los años fueron acumulando pruebas, poco a poco los escépticos cedieron, y la Biología experimentó el gran avance que conocemos en la actualidad. Pero entre el público no especializado quedaron círculos muy amplios en los que todavía la obra de Darwin, y el evolucionismo que de ella se deriva, es objeto de amplio debate y de ásperas controversias.

Fragmento de The Blind Watchmaker

<El relojero ciego> de Richard Dawkins.

COMUNICADO DEL CONSEJO DE SABIOS DE LOS SERES CIEGOS, PRESIDIDO POR LOS MURCIÉLAGOS: 

Hay animales, llamados hombres, que son capaces de utilizar unos rayos inaudibles denominados «luz», descubiertos recientemente, y objeto todavía de desarrollos militares de alto secreto, para circular. 

Estos, por otra parte, humildes seres humanos, son casi totalmente sordos; bueno, pueden oír en cierta medida, e incluso proferir algunos gruñidos profundos pronunciados con extremada lentitud, aunque sólo usan estos sonidos con propósitos rudimentarios como el de comunicarse entre ellos, y no parecen ser capaces de usarlos para detectar objetos, ni siquiera los muy grandes, en su lugar utilizan órganos muy especializados llamados «ojos», que aprovechan los rayos de «luz». 

El sol es la principal fuente de rayos de luz, y los seres humanos consiguen utilizar de manera admirable los complejos ecos que rebotan en los objetos cuando los rayos de luz chocan con ellos. Poseen un ingenioso dispositivo, denominado «cristalino», cuya forma parece calculada matemáticamente para desviar estos rayos silenciosos de manera que se produzca una equivalencia exacta, punto por punto, entre los objetos del mundo y una «imagen» de éstos, sobre una capa de células llamada «retina». 

Las células retinianas humanas son capaces de transformar la luz en (podría decirse) algo «audible», de una manera misteriosa, y transmiten su información al cerebro. Nuestros matemáticos han demostrado que es teóricamente posible, realizando correctamente unos cálculos complejos, navegar sin peligro utilizando estos rayos de luz, de una manera tan eficaz como se hace ordinariamente utilizando los ultrasonidos, y en algunos aspectos ¡incluso más!

 Pero... ¿quién hubiese pensado que un humilde ser humano pudiese hacer estos cálculos?...

¿Pueden los ciegos de nacimiento, experimentar sensaciones visuales?

La visión (percepción visual) tal y como la entendemos los humanos es un proceso realmente complejo que conduce a la formación de imágenes mentales que representan el espacio visual en cada momento. 

Ese espacio visual está lleno de una ingente cantidad de información, incluyendo variedad de colores, formas, movimiento o profundidad. Toda esa información es procesada por el sistema visual y analizada de forma separada por ciertas estructuras del cerebro. 

Se habla de una vía ‘visual’ (ruta seguida por la información visual) que va desde la retina (donde se encuentran los fotorreceptores) hasta el núcleo geniculado lateral del tálamo y desde aquí hasta la corteza visual primaria. Aunque existen otras vías visuales, a ésta se le identifica como la vía de la visión, es decir la responsable de la percepción visual. La formación de imágenes mentales, sin embargo, no ocurre cuando las señales nerviosas ‘llegan’ a la corteza visual primaria. Ésta es tan solo la primera etapa de procesamiento de la información visual a nivel cortical. Desde esta corteza primaria se mandan señales a otras áreas corticales (denominadas de orden superior), también ‘visuales’pero en las cuales se analizan aspectos más complejos de dicha información. 

Por decirlo de manera sencilla, en las cortezas visuales de orden superior comienza a combinarse toda la información proveniente del espacio visual (color, forma, o profundidad) para formar una percepción consciente y coherente. Para hacernos una idea más cercana a la realidad baste con decir que en primates (cuyo sistema visual es bastante parecido al de humanos) se han descrito más de 30 áreas corticales ‘visuales’ diferentes. Así pues, percibir un objeto determinado o imaginar ese objeto sin verlo implica la activación de ciertos circuitos nerviosos distribuidos a lo largo de esas áreas corticales visuales, con un patrón espacio-temporal específico. Nada parecido a la idea que tienen algunos de que el escenario visual se proyecta a modo de ‘foto’ sobre el cerebro.

Es por tanto la activación de ciertas regiones corticales la que determina la visión y, en condiciones normales, esa activación ocurre cuando los estímulos visuales alcanzan la retina y desde aquí el tálamo y la corteza visual. Esta activación es necesaria desde etapas tempranas del desarrollo para que ocurra una maduración correcta de los circuitos nerviosos y se dé una visión normal. Si no hay activación de esas regiones visuales, como es el caso de los ciegos de nacimiento, esas áreas no se desarrollan normalmente y pierden su función ‘visual’, con lo cual no se pueden formar imágenes mentales (o al menos así se pensaba).

¿Qué ocurre con aquellas áreas corticales ‘visuales’ que no reciben los estímulos visuales para los que estaban destinadas?

Los estudios de privación sensorial realizados en animales sugieren que puede existir una reorganización de los circuitos corticales implicados en el análisis de la información sensorial. Este tipo de experimento consiste en privar de un determinado sentido al animal, la visión en este caso (cerrándole los ojos, por ejemplo), en etapas muy tempranas del desarrollo postnatal. En estos experimentos se observa que aquellas regiones de la corteza cerebral que estaban destinadas a recibir impulsos de naturaleza visual, y convertirse por tanto en áreas visuales, al no ser estimuladas por señales provenientes del ojo se ven colonizadas por axones provenientes de regiones adyacentes, que están especializadas en recibir señales de otras modalidades sensoriales. Esta reorganización intermodal podría implicar que las áreas genéticamente determinadas a convertirse en áreas visuales son reconvertidas a áreas auditivas o somatosensoriales cuando hay una ausencia completa de estimulación sensorial visual.

Es probable que este tipo de reorganización de los circuitos nerviosos ocurra en aquellas personas que nacen sin ver, por lo que las otras modalidades sensoriales (tacto y audición, especialmente) disponen de una mayor superficie cortical para expandirse. ¿Es por ello por lo que las personas ciegas tienen muy ‘agudizados’ los otros sentidos? Más que probable.

Esta reorganización, sin embargo, no explicaría el hecho de la formación de imágenes mentales, aunque rudimentarias, en ciegos congénitos. Ciertamente podría conseguirse la activación de las áreas ‘visuales’ por otros estímulos no visuales (táctiles o auditivos), pero esa activación no debería conducir a la formación de imágenes. 

"Si las personas ciegas de nacimiento experimentan algún tipo de sensación visual (aunque sea en sueños), sin haber tenido nunca una experiencia visual, la explicación más probable es que ciertas regiones corticales estén determinadas para ‘formar imágenes’ cuando son activadas, independientemente de dónde provenga la señal."

Fuente:  J. C. Dávila. Profesor Titular de Biología Celular en la UMA

¿Por qué, al escucharnos en una grabación, nuestra propia voz nos parece más aguda?

El hecho de que tenemos la capacidad de oír por medio de la conducción de sonido a través del cráneo juega un papel muy importante en el proceso de hablar. Para entender este fenómeno veamos con algún detalle cómo hablamos.

Cuerdas vocales

Cuando al hablar emitimos un sonido nuestros pulmones expelen aire a través de la laringe. Esta ráfaga de aire incide sobre las cuerdas vocales, que tienen cierto parecido con el conjunto de cuerdas de un instrumento musical como el piano o el violín. El aire que llega a las cuerdas las excita, hace que éstas empiecen a vibrar y emitir sonidos con ciertas frecuencias características. Dos cuerdas distintas emiten conjuntos distintos de frecuencias. Sin embargo, no todas las ondas llegan a cruzar la boca. En efecto, las ondas se encuentran con ciertas posiciones de la boca y de la lengua que hacen que solamente aquellas que tengan ciertas frecuencias estén en resonancia, logren sobrevivir y salir al exterior. Las otras ondas, que no están en resonancia con la configuración de la boca y lengua, se disipan. De esta manera, por medio del cambio de la configuración de la boca y lengua tenemos la capacidad de emitir sonidos de distintas frecuencias. Así, por ejemplo, la i como la de "tinta", es un sonido de alta frecuencia o sea de tono agudo. Nótese que al producir este sonido dejamos la boca con una abertura pequeña y con la lengua cerramos más la abertura. De esta forma, la longitud de la abertura es muy pequeña y la frecuencia que deja pasar es alta. Recuérdese que la relación entre frecuencia y longitud de la abertura es inversamente proporcional una a la otra: mientras más pequeña sea la abertura mayor será la frecuencia e inversamente. Cuando producimos la letra a abrimos mucho la boca y bajamos la lengua. Así se logra que la abertura efectiva tenga una longitud grande y por tanto, la frecuencia que deja pasar es pequeña; es decir, su tono es grave.

 

Cuando las cuerdas vocales empiezan a vibrar, emiten el sonido a través de la boca al exterior. Este sonido emitido por la boca lo podemos oír cuando llega a nuestros oídos. Sin embargo, al mismo tiempo ocurre otro fenómeno: las vibraciones de las cuerdas vocales también hacen que nuestro cuerpo vibre, en particular empieza a vibrar la quijada. Estas últimas vibraciones se transmiten por medio de los huesos al oído interior. En consecuencia, cuando hablamos oímos los sonidos que producimos de dos maneras distintas: por conducción a través de los huesos y por conducción a través del aire. Una persona que nos esté oyendo hablar solamente oirá sonidos que se propaguen por el aire.

Cuando los sonidos producidos por nosotros se propagan a través del aire resulta que algunas de las componentes de baja frecuencia que contienen se pierden. Recordemos que cuando cualquier instrumento o sistema mecánico como nuestras cuerdas vocales empieza a vibrar, emite ondas no solamente con una frecuencia, la fundamental, sino que también produce ondas con frecuencias que son sobretonos de la fundamental. En consecuencia, cualquier sonido contiene un número de frecuencias, desde bajo valor hasta alto valor. Son algunas de las frecuencias de bajo valor las que se pierden en la conducción por el aire. Sin embargo, estas componentes de baja frecuencia no se pierden en la conducción a través de los huesos. Por lo tanto, al oírnos hablar percibimos estas últimas componentes que nos dan la sensación de un habla de tono grave, muy poderosa y dinámica. Cuando escuchamos una grabación de nosotros mismos, oímos que hablamos de manera muy "chillona". Esto se debe a que la reproducción no contiene algunas componentes de baja frecuencia ya que se logró por medio de propagación a través del aire. En la grabación hay preponderancia de altas frecuencias que dan la sensación de un tono más agudo. 

De igual modo, pero a la inversa, sucede cuando al hablar nos taponamos los oídos; entonces nuestra voz nos parece aún más grave y lejana porque dejamos de percibir el sonido que emiten nuestras propias cuerdas vocales y sólo percibimos las bajas frecuencias que se transmiten a través de los huesos del cráneo.

Mitocondrias, nos dan energía para la vida y... también nos matan.

LA MITOCONDRIA

Hace unos 1.500 millones de años, una célula procariota capaz de obtener energía de los nutrientes orgánicos empleando el oxígeno molecular como oxidante, se fusionó en un momento de la evolución con otra célula procariota, o eucariota primitiva, al ser fagocitada sin ser inmediatamente digerida; un fenómeno frecuentemente observado. 

De esta manera se produjo una simbiosis permanente entre ambos tipos de seres: la procariota fagocitada proporcionaba energía, especialmente en forma de ATP y la célula hospedadora ofrecía un medio estable y rico en nutrientes a la otra. Este mutuo beneficio hizo que la célula invasora llegara a formar parte del organismo mayor, acabando por convertirse en parte de él. 

1: Nucleolo, 2: Núcleo, 3: Ribosoma, 4: Vesícula, 5: Retícula endoplásmica rugosa, 6: Aparato de Golgi, 7: Citoesqueleto, 8: Retícula endoplásmica suave, 9: Mitocondria, 10: Vacuola, 11: Citoplasma, 12: Lisosoma, 13: Centriolo.

Las mitocondrias aparecen dispersas en el citoplasma de la célula, las mitocondrias se han señalado con flechas rojas.

Al microscopio electrónico tienen forma cilíndrica con los bordes redondeados, como las cápsulas de las medicinas.

El descubrimiento de la mitocondria podría decirse que es un hecho colectivo como ninguno. Prueba de ello está en el gran número de términos acuñados que se refieren al mismo orgánulo: blefaroplasto, condrioconto, condriómitos, condrioplastos, condriosomas, condriosferas, fila, gránulos fucsinofílicos, Korner, Fadenkörper, mitogel, cuerpos parabasales, vermículas, sarcosomas, cuerpos intersticiales, plasmosomas, plastocondrios, bioblastos. Cowdry y Lehninger intentaron en 1918 sistematizar y unificar todos los términos. 

Hasta hace poco tiempo se consideraba que la principal función de la mitocondria estaba limitada a la producción de energía en forma de ATP. Sin embargo, parece que la mitocondria actúa también como el escenario integrador de una cadena de estímulos inductores para la apoptosis y desencadena una serie de cascadas de señalización que terminan con la muerte de la célula. 

Las mitocondrias son organelos intracelulares presentes en prácticamente todas las células eucariotas. Están encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, sintetizan ATP a expensas de glucosa, ácidos grasos y aminoácidos por medio de la fosforilación oxidativa. 

La mitocondria tiene un tamaño variable entre 0.1μm y 0.5μm de diámetro y pueden alcanzar una longitud máxima de 7μm, sin embargo éste depende de la actividad de la célula. En promedio hay unas 2000 mitocondrias por célula, pero las que desarrollan mayor actividad metabólica, como las musculares, tienen un número mayor en comparación con las poco activas, por ejemplo las células epiteliales. Posee un sistema de doble membrana una externa y una interna, que separan tres espacios bien definidos: el citosol, el espacio intermembranal y la matriz mitocondrial. 

En ciertos tipos celulares las mitocondrias pueden permanecer inmóviles en determinadas regiones del citoplasma, en respuesta a una importante demanda local de energía, pero en la mayoría de las células, las mitocondrias son muy móviles y utilizan al citoesqueleto y sus proteínas motrices asociadas para desplazarse.

Estos orgánulos tienen reproducción intracelular independiente y contienen su propio genoma, lo cual coadyuva a la complejidad de sus alteraciones, causadas por mutaciones en los genes nucleares o mitocondriales. Las mitocondrias se autoduplican y asi aumentan su número en la célula.

Las mitocondrias son destruidas y sus componentes son reciclados, gracias al fenómeno de AUTOFAGIA, en el compartimiento lisosomal. En un hepatocito, una mitocondria dura aproximadamente 10 días.

Las dos membranas de la mitocondria delimitan dos compartimientos, el espacio intermembranal o Cámara Externa y el espacio comprendido dentro de la membrana interna, denominado Cámara Interna.
Las dos membranas presentan zonas de fusión transitorias en las cuales se llevan a cabo intercambios entre el citosol y la mitocondria

La Membrana Interna es una bicapa lipídica que posee proteínas en mayor cantidad que la membrana plasmática. Varios tipos de complejos protéicos intervienen en el transporte de moléculas desde el citosol hacia los dos compartimientos mitocondriales. Son PERMEASAS no glicosiladas denominadas PORINAS (30.000 daltons) que forman poros acuosos que permiten el transporte masivo de moléculas de talla inferior a los 10.000 daltons.

Las PORINAS interactúan con proteínas motrices asociadas a los microtúbulos y esto parece ser la base molecular del transporte o movimiento de las mitocondrias por el citoplasma.

La Cámara Externa es un espacio muy estrecho para el tránsito de moléculas. Contiene protones H+ y una hemoproteína denominada Citocromo C, que circula entre las dos membranas.

La Membrana Interna tambien es una bicapa lipídica, más rica en proteínas que la membrana externa (> de 6.000 partículas/um2). Presenta numerosos pliegues o crestas mitocondriales. Posee, gracias a las crestas, una superficie que triplica en proporción a la de la membrana externa mitocondrial. La morfología de las crestas varía según el grado de actividad y el tipo celular (alargadas en los hepatocitos, tubulares en las células que secretan esteroides...).El número y la superficie de las crestas está en relación con la demanda de ATP por parte de la célula (son más numerosas en las mitocondrias de las células del miocardio que en un hepatocito).

La genética del ácido desoxirribonucleico mitocondrial (ADNmt) se diferencia de la del ADN nuclear en 4 aspectos fundamentales:

Las mitocondrias y, por tanto, el ADNmt , solo se transmiten a través del óvulo, cuyo citoplasma es mucho más grande que el del espermatozoide que no contribuye con mitocondrias en la fecundación. Numerosas anomalías congénitas o adquiridas del genoma mitocondrial son la causa de varias patologías humanas (ciertas enfermedades neuromusculares).

En cada célula hay cientos o miles de moléculas de ADNmt. Durante la división celular, las mitocondrias se distribuyen al azar entre las células hijas. 

La tasa de mutación espontánea del ADNmt es 10 veces mayor que en el ADN nuclear. 

El ADN ó DNA mitocondrial, que se halla empaquetado en una molécula circular de 16.569 pares de bases, ha sido completamente secuenciado y se conoce que contiene información para 37 genes: 2 tipos de ácido ribonucleico ribosomal (ARNr), 22 ARN de transferencia (ARNt) y 13 polipéptidos que son subunidades de enzimas de los complejos de la fosforilación.

La Mitocondria juega un papel central en diversas funciones celulares, como son: la producción de energía, la modulación del estado redox, el balance osmótico, la regulación y homeostasis de Ca2+ y la comunicación entre los organelos. Además, interviene en la respuesta celular ante múltiples y variadas situaciones de estrés fisiológico y genético, así como en complejos procesos, como la proliferación celular y la senescencia.

En las mitocondrias se desarrollan distintas reacciones bioquímicas catabólicas que liberan importantes cantidades de energía, la cual se almacena en forma de ATP y es usada para mantener la actividad celular. En los organismos aeróbicos más del 90% del ATP proviene de las mitocondrias, el resto se forma en la glicólisis anaeróbica. El ATP es una molécula relativamente simple, formada por una ribosa, una adenina y tres fosfatos. La unión entre los fosfatos se conoce como unión pirofosfato. Cuando el ATP se hidroliza a ADP y fosfato, se liberan aproximadamente 7.500 calorías por mol. 

La energía que se obtiene a través de la transferencia de electrones a lo largo de la cadena transportadora es usada para bombear protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembranal, creando un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial interna (ΔΨm: potencial de membrana mitocondrial). Este gradiente de protones permite a la ATP sintasa utilizar el flujo de H+ generados para producir ATP a partir de adenosina difosfato (ADP) y fosfato inorgánico. De esta manera, la membrana mitocondrial interna separa dos compartimientos de diferente concentración de H+, lo que produce diferencias en la concentración química (ΔpH) y en la distribución de la carga (ΔΨm) a través de la membrana. El resultado neto es la fuerza protón motriz (ΔG). 

En la fosforilación oxidativa, el flujo de electrones desde el NADH y el FADH2 hasta el oxígeno conduce al bombeo de H+ desde la matriz hacia el espacio intermembranoso.

Este gradiente de H+ puede producir ATP cuando pasa a través de la ATP sintasa en la membrana mitocondrial interna.

 LA APOPTOSIS CELULAR

La apoptosis es un mecanismo regulador esencial que interviene en la homeostasis tisular y en el desarrollo normal, eliminando las células innecesarias. 

La mayoría de estímulos que conducen a la apoptosis convergen en la mitocondria y provocan una permeabilización de su membrana externa. Con la permeabilización se liberan una serie de proteínas que activan las caspasas. Éstas inducen la mayoría de los acontecimientos proteolíticos de la apoptosis y son consideradas como responsables finales de la muerte celular. En el citoplasma y en el espacio intermembranal de las mitocondrias se localizan en forma de procaspasas, las cuales son activadas por clivaje y actúan como ejecutoras que escinden moléculas de supervivencia celular y ponen en marcha las actividades que inducen la muerte de la célula. 

Durante décadas se consideró a la mitocondria como un organelo encargado exclusivamente de oxidar sustratos, produciendo agua en un proceso acoplado a la fosforilación en la producción de ATP. En la actualidad se sabe que en la mitocondria existe un proceso latente de transporte, conocido como “permeabilidad transicional mitocondrial”, cuya activación se presenta bajo ciertas condiciones y se traduce en la permeabilización de la membrana mitocondrial a iones que incluyen el calcio. Se ha propuesto que esta permeabilidad mitocondrial, podría ser una de las vías de conducción de moléculas pro-apoptóticas. 

Hoy en día, se sabe que el poro se abre cuando hay un exceso de calcio y fosfato, lo que despolariza la mitocondria y desacopla la cadena respiratoria. El poro de permeabilidad transicional mitocondrial (PTPm), favorece la cascada de caspasas y favorece la muerte celular al liberar factores inductores de apoptosis como el citocromo c, factores de fragmentación del núcleo y proteínas como SMAC/DIABLO (Second Mitochondria-derived Activator of Caspases / Direct IAP-Binding protein with low pI).

Curiosamente, Smac/DIABLO, es una proteína mitocondrial normal, pero su liberación al citosol celular induce apoptosis, presumiblemente siguiendo las mismas ruta de salida que el citocromo c. Por tanto, si una célula está comprometida a sufrir apoptosis y libera el contenido mitocondrial al citosol, entonces Smac/DIABLO secuestra las proteínas IAPs y se asegura que estas proteínas no intenten parar el programa en curso.

Es ahora claro que la mitocondria juega un papel crítico en la muerte celular en la regulación tanto de la apoptosis como de la necrosis. La permeabilización de la membrana mitocondrial y liberación de proteínas al espacio intermembranal son características importantes de estos dos mecanismos. 

La vía mitocondrial se ejecuta en respuesta a intromisiones externas y a daño en el DNA.

La otra via de apoptosis es la conocida como extrinseca o de los recepctores de muerte.Los receptores de muerte de la familia del receptor de TNF (TNFR) incluyen TNFR1, Fas (CD95), DR3/WSL y los receptores del ligando inductor de apoptosis relacionado con el TNF (TNF-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL)/Apo-2L (TRAIL-R1/DR4, TRAIL-R2/DR5). Los miembros de esta familia están caracterizados por presentar de dos a cinco copias de un dominio extracelular rico en cisteína. Los receptores de muerte también poseen un dominio intracelular en el C-terminal del receptor denominado dominio de muerte (death domain, DD ). Cuando un ligando se une a estos receptores se puede producir la muerte por apoptosis de la célula que los posee.

La vía de los receptores de muerte y la vía mitocondrial convergen a nivel de la activación de la caspasa-3. El solapamiento y la integración de las dos vías se debe a Bid, un miembro proapoptótico de la familia de Bcl-2. La caspasa-8 media la ruptura de Bid incrementando enormemente su actividad proapoptótica que resulta en su translocación a la mitocondria donde promueve la liberación del citocromo c. Hay que tener en cuenta que en la mayoría de las condiciones, este solapamiento es mínimo, y las dos vías operan de manera independiente.

Más simple:  http://blogs.gamefilia.com/evil-and-aoki1/08-02-2008/597/historia-de-una-mitocondria