biologia guia del curso

8/18/2019 BIOLOGIA Guia del Curso

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CENTRO DE PREPARACIÓN ACADÉMICAY MEJORAMIENTO EMPRESARIAL

[2011]

Guía del CursoB i o l o g í a

[ C P A M ]


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Centro de Preparación Académica Y Mejoramiento Empresarial C.A.

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BREVE RESEÑA HISTÓRICA

1. Padre de la medicina: Hipócrates (GRECIA).2. Primer medico: Inhotep (Egipto).3. Padre de la anatomía: Andrés Versalius (Finlandia).

4. Primer Tratado de anatomía: Andrés Versalius(Finlandia).

5. Descubrió el núcleo de la célula: Robert Brown(Inglaterra)

6. Descubrió el Protoplasma: Félix Bujardi (Italia)7. Descubrió las bacterias: Luís Pasteur (Francia)8. Descubrió la Penicilina: Alejandro Fleming9. Descubrió el Bacilo de la Tuberculosis: Roberto Koch10. Hizo la descripción y clasificación de las bacterias:

Roberto Koch11. Descubrió y aisló los ácidos nucleicos: Miesher12. Descubrió el bacilo de la difteria: Klebs lafter

(Alemania)13. Descubrió el bacilo del cólera: Roberto Koch(Alemania)

14. Descubrió los rayos “X”: Guillermo Conrado(Alemania)

15. Descubrió las Vitaminas: F. GOW y Hokins (EEUU).16. Fundó la histología: Francisco Javier Bichat (Francia).17. Fundó la Citología: T. Schwan y M.J. Scheleinden

(Alemania).18. Hizo el primer transplante de corazón: Christian

Bernad (Sudáfrica)19. Enunciaron la teoría celular: T. Schwan y M.J.

Scheleinden (Alemania).

20. Descubrió la circulación mayor de la sangre: WilliamHarvey (Inglaterra).

21. Implantó un corazón artificial a un ser humano: Vries(EEUU).

22. Descubrió la circulación menor de la sangre: MiguelServet (España)

23. Descubrió los vasos capilares: Marcelo Malpighi.24. Establecieron la estructura tridimensional del ADN:

Watson y Crick (1953)


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Unidad I:Biología CelularLA CÉLULA1-. La célula es la unidad funcional, fisiológica y

reproductiva, que constituye el mínimo componente

de los seres vivos.Se distinguen dos tipos fundamentales:

Procariotas: carecen de membrana nuclear y deorganelos.

Ej.: Escherichia coli

Eucariota: tienen membrana nuclear por tanto elmaterial genético está organizado, presencia deorganelos.Ej.: los protozoarios.

2-. La célula animal presenta: membrana plasmática,citoplasma, organelas citoplasmáticas (ribosomas,aparato de golgi, retículo endoplasmático liso yrugoso, lisosomas, mitocondrias), núcleo, nucleolo ymembrana nuclear.

3-. La célula vegetal además de las estructuras antesseñaladas, se compone de: pared celular, vacuolacentral, plastidios (cloroplastos, cromoplastos yleucoplastos).

4-. Características Fisiológicas de la célula. Respiración: es la capacidad que tiene la célula de

transformar el oxígeno y otros componentes paraconvertirlo en energía.

Reproducción: capacidad de duplicarse. (Mitosis, Meiosis).

Irritabilidad : capacidad de la célula de responder ante unestímuloConductibilidad : capacidad de la célula de transmitir un

estímulo Absorción: propiedad de tomar sustancia del medio

externoExcreción: propiedad de expulsar sustancias del medio

interno.5-. Componentes químicos de la célula:

Componentes Inorgánicos:

- Agua H2O se encuentra libre en un 95% y asociada enun 5%.- Sales inorgánicas: Na

+ K

+ Ca

++ Cl.

-, Mg

++, PO

+4, etc.

Componentes Orgánicos:- Proteínas, glúcidos, lípidos. Etc.

6.- La membrana celular o plasmática: Región mássuperficial de la célula que la separa del medioambiente que lo rodea. Es una membrana activasemipermeable, con gran capacidad de selección desustancia lo que regula la entrada y salida demateriales a la célula.

Estructura de la membrana celular: modelo del mosaicofluido”, propuesto por Singer y Nicholson (1972).

Este propone que la membrana celular, se compone de unadoble capa de fosfolípidos y colesterol, en la queestán suspendidas numerosas proteínas globulares(integrales y periféricas).

Proteínas Integrales: abarcan todo el espesor de lamembrana y sobresalen en ambos lados de ella.

Presentan una porción hidrófoba: rechaza el agua yuna porción hidrófila: con afinidad al agua.

7.-Citoplasma: sustancia semilíquida de aspecto coloidal,en la que están suspendida gran cantidad deinclusiones y organelas celulares. Posee dos regiones:

- Externa o ectoplasma: que limita a la membranaplasmática

- Interna o Endoplasma: que limita con el núcleo.8.- TRANSPORTE CELULAR:

Permeabilidad: permite el paso a través de lamembrana celular

Selectividad: restringe el paso de ciertas sustanciaspor su tamaño y permite el paso de sustanciasdependiendo de su carga genética.

9.- TRANSPORTE PASIVO: comprende todos los fenómenospor los que el intercambio de sustancias a través de lamembrana celular, se realiza sin aporte de energía y afavor del gradiente, se dividen en dos:


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a) Difusión simple: movimientos de moléculas siguiendoun gradiente de concentración, es decir, se mueve deuna región de concentración mayor hacia una deconcentración menor.

b) Difusión facilitada:

Por canales iónicos: movimiento de iónes a través dela membrana, mediada por estructuras semejantes aporosPor transportadores (carrier): movimiento demoléculas a través de la membrana plasmática,favorecidas por el movimiento de una segundapartícula. Pueden ser de tipo simporte o antiporte.

Osmosis: se define como la difusión del agua, desde laregión de baja concentración de solutos a otra de altaconcentración de solutos.

10.-TRANSPORTE ACTIVO: comprende todos aquellosfenómenos por los que el intercambio de sustancias através de la membrana celular se realiza en unadirección opuesta a un gradiente de concentración ycon gasto de energía celular (ATP).

11.- Inclusiones: son estructuras inertes que encierran elmaterial elaborado por la misma célula. Entre ellasencontramos: gotas de lípidos o grasa, gránulos dealmidón, pigmentos, etc.

12.- Organelas: Son estructuras características y con unafunción específica dentro de la célula

13.-Mitocondrias: Organelas citoplasmáticas, que miden 1-4 μm de longitud y 0,5 μm de ancho. Función: Centrogenerador de energía biológica a través de procesoscomo la respiración celular, es decir, la oxidación de

sustancias alimenticias para obtener energíaalmacenándola en forma de ATP.

14.- Lisosoma: estructura en forma de vesícula rodeadapor una membrana que contiene enzimas. Función:digestión de los cuerpos extraños que entran en lacélula (fagocitosis o pinocitosis). Ej.: leucocitos

15.- Ribosomas: son organelas que se encargan de lasíntesis proteica frecuentemente conectados a RER,esta formado por 65 % ARN y 35% proteínas. Losribosomas pueden agruparse en polisomas.

16.- Retículo endoplasmático: constituido por una red muyfina de membranas huecas que atraviesa las célulasdesde el citoplasma hasta la membrana nuclear. Estase dispone en formando cisternas aplanadas.

R.E. liso: relacionado con la síntesis, almacenaje,secreción y transporte de lípidos.

R.E. rugoso almacena y segrega las proteínas.17.- Complejo de golgi: constituidos por sacos

membranosos aplanados apilados uno sobre otros. Esel sitio de empaquetamiento de las secreciones, enforma de vesículas con membrana. Producecarbohidratos, como por ejemplo glucoproteína,

repara las membranas celulares, participa en laformación del acrosoma en el espermatozoide.

18.- El CITOESQUELETO: es una red de filamentos proteicosdel citosol que ocupa el interior de todas las célulasanimales y vegetales. Adquiere una relevancia

especial en las animales, que carecen de pared celularrígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura yla forma de la célula. Actúa como bastidor para laorganización de la célula y la fijación de orgánulos yenzimas. También es responsable de muchos de losmovimientos celulares. En muchas células, elcitoesqueleto no es una estructura permanente, sinoque se desmantela y se reconstruye sin cesar. Seforma a partir de tres tipos principales de filamentosproteicos: microtúbulos, filamentos de actina yfilamentos intermedios, unidos entre sí y a otrasestructuras celulares por diversas proteínas.

19.- Teoría Celular: Conjunto de principios o enunciadosque soportan la biología celular.

20.- Enunciados de la teoría celular: cuyos postuladospueden resumirse:Todos los animales y vegetales están constituidos porcélulas.

La célula es la unidad básica de estructura y funciónen un organismo multicelular.La división celular da origen a la continuidad genéticaentre células progenitoras y sus descendientes.

La vida del organismo depende del funcionamiento ycontrol de todas sus células.

20.-Núcleo: organela esférica presentes en las células

donde reside la información genética.21.-Membrana nuclear: separa el contenido del núcleo del

resto del citoplasma y su función es regular la entraday salida del material del núcleo.

22.-Nucleoplasma: líquido nuclear constituido por proteínay ácido. En el encontramos algunos granos ofilamentos denominados cromatina.

23.-Nucleolo: cuerpo esférico único o múltiple, donde serealiza la síntesis del ARN.

24.- Cromatina: sustancia constituida por ADN y proteínasque se observan en muchos núcleos en estado dereposo (contiene material genético).

25.- Transporte de grandes partículas: se divide en dos:A) endocitosis: transporte de sustancias liquidas y sólidas

que atraviesa la membrana celular, hay dos tipos:A.1. Fagocitosis: cuando la sustancia incorporada es un

sólido de gran tamañoA.2. Pinocitosis: cuando la sustancia incorporada al

citoplasma mediante la invaginación celular seencuentra en estado líquido.

B) Exocitosis: proceso mediante el cual, la sustancia estransportada fuera de la célula.

26.- Ácidos Nucleicos


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Ácido nucleico esta constituido por: ácido fosfórico,azúcar (ribosa o desoxirribosa), bases nitrogenadas:púricas (adenina, guanina) pirimidinas (citosina,uracilo, timinas).

Nucleótido: constituido por bases nitrogenadas,

azúcar (pentosa) y ácido fosfórico.Nucleósido: Formado solo por azúcar y basesnitrogenadas.

27.- Tipos de ácidos nucleicos:a-. Derivados de la desoxirribosa: ADN ACIDO

DESOXIRRIBONUCLEICO.b-. Derivados de la ribosa: ARN ACIDO RIBONUCLEICO

28.- CODIGO GENETICO: Comprende la clave de los 20aminoácidos formadores de proteínas.

29.- BASES DEL ADN: adenina, guanina, citosina, se asocianen grupos de tres formando tripletes que recibennombre de codones y que son las unidades de códigogenético, pudiéndose formar 64 codones diferentes,determinados así específicamente los aminoácidos.

30.- ARN: es una macromolécula que resulta de la unión demuchos nucleótidos.

31.- Centríolo: constituidos por nueve grupo de túbulosdispuestos, en forma cilíndrica. Tiene como funciónla formación del huso acromático durante la divisióncelular.

32.- Cromosomas: son estructuras nucleadas dotadas deorganización e individualidad y capaces deautoduplicarse y transmitir caracteres hereditarios.(Existen 23 pares de cromosomas).

33.- Cariotipo: son pares de cromosomas ordenados

según su morfología.34.- Cromátides: estructuras formadoras de los

cromosomas.35.- MITOSIS: es el proceso de división celular que produce

dos células hijas con el mismo número decromosomas y de mismo contenido de ADN que lacélula original. Exceptuando las células nerviosas.

35 - FASES DE LA MITOSIS:Profase: allí se hacen visible los cromosomas, desaparece

el nucleolo, se replican los centríolos y se desintegrael envoltorio nuclear

Metafase: se organiza el huso acromático, ubicándose enla placa ecuatorial.

Anafase: se separan las cromátides.Telofase: se reconstituye el envoltorio nuclear, reaparece

los nucleolos y el citoplasma se divide para formar doscélulas hijas.

36.- MEIOSIS: proceso que consiste de dos divisionescelulares en secuencia, que produce gametos con lamitad de número de cromosomas y la mitad de ADN.Se da en las células sexuales.

37.- Fases de la Meiosis:

Profase I: se extiende en cuatro etapas:

Leptonema: los cromosomas son visibles como finascadenas.

Cigonema: se aparean los cromosomas homólogos deorigen materno y paterno.

Paquinema: se hacen visibles cada una de las

cromátides.Diplonema: aparecen los quiasmas o contactos entrelos cromátides.

Diacinesis: desaparece el nucleolo y se desintegra elenvoltorio nuclear.

MetafaseI: Los Cromosomas se alinean en la placaecuatorial.

Anafase I y telofase I: son similares de la mitosis, aexcepción de que los centrómeros no se dividen, cadacélula resultante es haploide.

Meiosis II: se dividen los centrómeros. En la meiosis IIlas células pasan por la profase II, la metafase II, la

anafase II y la telofase II, similar a la mitosis. Tanto elóvulo como el espermatozoide, son células únicas,producidas por división meiótica.

38.- FECUNDACIÓN: es la secuencia de fenómenos queinicia con el contacto entre un espermatozoide y unóvulo y termina con la fusión de los núcleos de estasdos células.

39.- ESPERMATOZOIDE: es el gameto masculino y varía deforma, tamaño y otras características en distintasespecies. El consta de cabeza, cuello, pieza conectivay cola.

40.- OVULO: gameto femenino, de forma redondeada, que

esta constituido por una zona pelúcida, la coranaradiada, células foliculares y el núcleo.41.- TIPOS DE FECUNDACION - Autofecundación: Fecundación de gametos

procedentes del mismo individuo- Fecundación cruzada: combinación de gametos

procedentes de individuos distintos.- Fecundación externa: aquella que se realiza fuera del

organismo de los progenitores


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- Fecundación interna: aquellas que se realizan dentrodel interior de la hembra.

DIVISIÓN CELULARMEIOSIS

Para comprender la meiosis debemos examinar loscromosomas. Cada organismo tiene un número decromosomas característico de su especie particular.Un mosquito tiene seis cromosomas en cada célulasomática; el ciruelo, cuarenta y ocho; el ser humano,cuarenta y seis; la papa, cuarenta y seis; el gato,treinta y ocho. Sin embargo en cada una de estasespecies las células sexuales o gametos, tienenexactamente la mitad del número de cromosomasque caracteriza a las células somáticas del organismo.El número de cromosomas de los gametos se conocecomo haploide (“conjunto simple”) y el número en lascélulas somáticas, como número diploide (“conjuntodoble”). Las células que tienen más de dos conjuntos

de cromosomas se conocen como poliploides (“muchos conjuntos”).

Para simplificar, el número haploide se designa como n y eldiploide 2n. En los seres humanos por ejemplo n = 23y por tanto 2n = 46.

La meiosis ocurre en diferentes momentos del ciclo de vidade diferentes organismos. En muchos protistas yhongos ocurre inmediatamente después de la fusiónde las células que se aparean. Las células sonhaploides y la meiosis restablece el número haploidedespués de la fecundación.

Meiosis y Mitosis Los acontecimientos que tienen lugar durante la meiosis se

asemejan a los de la mitosis, salvo algunasdiferencias:

La mitosis puede ocurrir en células haploides o diploides,mientras que la meiosis ocurre solamente en célulascon el número diploide (o poliploide) de cromosomas;durante la meiosis cada núcleo diploide se divide dosveces, produciendo un total de cuatro núcleos. Sinembargo, los cromosomas se duplican sólo una vez,antes de la primera división nuclear. Así cada uno delos cuatro núcleos producidos contiene la mitad delnúmero de cromosomas presentes en el núcleooriginal.

Las fases de la meiosis La meiosis consiste en dos divisiones nucleares sucesivas,

designadas convencionalmente meiosis I y meiosis II.En la meiosis I, los cromosomas homólogos seaparean y luego se separan, en la meiosis II, seseparan las cromátidas de cada homólogo. Durante laInterfase previa a la meiosis, los cromosomas seduplican, de modo que al comienzo de la meiosis cadacromosoma consiste en dos cromátidas hermanas

idénticas que se mantienen unidas por el centrómero.La primera de las dos divisiones nucleares sedesarrolla a través de las etapas de profase, metafase y telofase (todas designadas con I por hacer parte dela meiosis I).

Al comienzo de la meiosis en la profase I, la cromatina secondensa y los cromosomas se hacen visibles. En esemomento ha ocurrido un hecho cuyo mecanismotodavía se desconoce: los cromosomas homólogos seaparean. Una vez establecido el punto de contacto loscromosomas inmediatamente se cierran y comienza adarse un evento de importancia en el proceso demeiosis: los homólogos intercambian segmentos decromosomas. A medida que avanza la profase, loshomólogos comienzan a separarse unos de otros,excepto en las zonas donde hubo intercambio. Al finalde la profase I, los homólogos continúan apareados.

En la metafase I, los pares homólogos se alinean en el

plano ecuatorial, sin signo de apareamiento. Loshomólogos, se separan, pero las cromátidas no seseparan como en la mitosis. En la Anafase I, las fibrasdel huso tironean a las cromátidas hacia los extremosde la célula. En la telofase I, los homólogos se hanmovido definitivamente hacia los extremos. Sinembargo la meiosis no termina aquí. Hasta ahora sehan formado dos núcleos con el doble de la cantidadhaploide de cromosomas.

La meiosis dos se parece a la mitosis, excepto que no estaprecedida por la duplicación de materialcromosómico. Puede haber una interfase corta, peromuchas veces de la telofase I se pasa directamente ala profase II, durante la cual las envolturas nuclearesse desintegran y comienzan a aparecer nuevas fibrasde huso. En la metafase II, los pares de cromátidas sealinean en el plano ecuatorial. En la anafase II lascromátidas se separan, cada segmento es uncromosoma distinto que se comienza a mover a lospolos. En la telofase II se forma una envoltura nuclearalrededor de cada conjunto de cromosomas. Ahorahay cuatro núcleos en total, cada uno de los cualestiene el número haploide de cromosomas. Ocurre


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entonces la división del citoplasma del mismo modoque después de la mitosis. Se forman las membranascelulares y de esta forma resultan cuatro células conel número de cromosomas reducido a la mitad y coninformación genética intercambiada.

Los beneficios de la reproducción sexual El mecanismo de reproducción sexual es bastante

complicado y riesgoso, implica un considerable gastode energía, tiempo y esfuerzo. Pero se ha mantenido,por eso existen varias hipótesis que intentan explicarel éxito y la persistencia de la reproducción sexual.

De acuerdo con la hipótesis del “principal padrino deboda”, el ambiente es muy cambiante. Comoresultado de ello, es probable que los hijos crezcan encondiciones bastante diferentes de lasexperimentadas por sus padres. La progenie que esgenéticamente idéntica a sus padres estarápobremente adaptada a las condiciones que hancambiado. La reproducción sexual es una manera decrear una variedad de nuevos genotipos, pocos de loscuales se encontrarán bien adaptados a lascondiciones que experimentará la generaciónsiguiente.

La hipótesis del “banco enmarañado”, por el contrarioremarca que el ambiente es muy diverso. Ofrece unagran variedad de oportunidades diferentes, pero cadaoportunidad es limitada –o sea, puede ser explotadaexitosamente por sólo un número limitado deindividuos de un genotipo particular-. Producir muchaprogenie uniforme resulta inútil, porque aunque sus

miembros sean muy similares, todos intentaránexplotar la misma oportunidad. Si tienes 10 hijos enun pueblo pequeño cuando sean adultos, no vas aquerer que todos sean médicos. La reproducciónsexual es una forma de evitar la competencia entrelos parientes cercanos, adecuándolas a una variedadde diferentes modos de vida.

TIPOS DE REPRODUCCIÓNUno de los aspectos más importantes de los seres vivientes

es su capacidad de autoreproducirse. A todoorganismo le llega el momento en que suscapacidades de metabolismo, crecimiento eirritabilidad se vuelven insuficientes para manteneren contra de otras fuerzas su compleja organización.El ataque de depredadores, la acción de parásitos, lasépocas de hambre, otros cambios dañinos delambiente, o simplemente aquellos procesos no biendefinidos que denominamos envejecimiento, llevanfinalmente a la muerte del organismo. Sin embargo, laespecie sobrevive por un periodo de tiempo mayorque el periodo de vida de cualquiera de susindividuos. Esto se logra mediante la producción de

nuevos individuos por parte de los individuos demayor edad antes de que estos mueran.

Muchos de los principales problemas de la biologíaconciernen a la capacidad de los seres vivos deproducir copias de sí mismos.

En los seres vivos se presentan dos modos diferentes deproducir cría. Uno de estos modos es la reproducciónsexual ; esto es, la reproducción de nuevos individuos,en los cuales se combina la información genética delas células diferentes, generalmente provenientes, asu vez, de dos padres distintos. En la mayoría de losorganismos, estas células son los gametos. En el otromodo de reproducción toma parte solamente unprogenitor. Se llama reproducción asexual.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL La reproducción asexual consiste en la reproducción de la

cría sin necesidad de la unión de dos gametos. Escomún en los microorganismos, plantas y animales deorganización simple. Puede llevarse a efecto pordiversos específicos.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN ORGANISMOSUNICELULARES .El método más generalizado de reproducción asexual

entre los organismos unicelulares es la fisión binaria obipartición. El organismo se divide en dos partesaproximadamente iguales. Cada una de esta crecehasta alcanzar el tamaño completo y el procesopuede renovarse. Bajo condiciones ideales, lasbacterias pueden reproducirse por fisión cada veinteo treinta minutos. La amiba y la mayoría de los demás

protozoos, aunque son células eucariotas, también sereproducen de esta manera.

La reproducción asexual de la levadura y de algunosprocariotas ocurre mediante gemación. La gemacióndifiere de la fisión en que las dos partes producidas noson de igual tamaño. En las células de levadura seforma un abultamiento que se denomina yema encierta porción de la pared. El núcleo de la célulaprogenitora se divide y uno de los núcleos hijos pasa ala yema. Bajo condiciones favorables, la yema puedeproducir a la vez otra yema antes de que se separefinalmente de la célula progenitora.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN ORGANISMOSMULTICELULARES.LA GEMACIÓNEl termino gemación se utiliza también para describir la

reproducción asexual de muchos organismosmulticelulares. Trozos de carne de cerdodeficientemente conocidos pueden contenercisticercos de la , Taenia solium.Los cisticercos constan de una cápsula que contiene elescolex. Cuando el hombre ingiere uno de talescisticercos, el jugo gástrico disuelve la pared de la


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cápsula. El escolex da la vuelta hacia afuera y seadhiere mediante ventosos y ganchos a la pared delintestino. En seguida produce yemas en su extremoposterior que reciben el nombre de proglotis.

Estas permanecen adheridas unas con otras. Cuando

maduran se desarrollan órganos de reproducciónsexual. Los proglotis que alcanzan la madurez sedesprenden eventualmente y son expulsados con losexcrementos. Antes de que esto ocurra, la cadenapuede alcanzar una longitud de seis metros y decontener más de mil proglotis. Aunque solo existennervios en forma rudimentaria, órganos excretorios yestructuras musculares compartidas por los proglotis,estos pueden considerarse como un individuoseparado.

Las plantas presentan también reproducción vegetativa. Enalgunas especies se forman tallos horizontales, loscuales originan nuevos individuos. Estos tallos puedencrecer por debajo del suelo (trizomas) o sobre lasuperficie del terreno (estolones). Las plantas de

jardín bryophillum se vale de sus hojas para llevar aefecto la reproducción asexual. A lo largo de losmárgenes de la hoja se forman pequeñas replicas delas plantas dotadas de raíces y tallos.

ESPORULACIÓNEn los hongos y ciertas plantas, la reproducción asexual se

efectúa por la formación de esporas. Estas soncuerpos pequeños que contienen un núcleo y unapequeña porción de citoplasma. Las esporas de losorganismos terrestres, son por lo general, muy

livianas y poseen una pared protectora. Estos dosrasgos determinan que la esporulación sea algo másque un simple mecanismo de reproducción. Sutamaño pequeño y su peso liviano las habilita para sertransportadas a grandes distancias por medio decorrientes de aire. Así las esporas funcionan comoagentes de dispersión, que hacen posible lapropagación del organismo en nuevos lugares.

La cubierta resistente de la espora desempeña a menudootra función útil. Permite que la placa se mantengaprotegida en estado de vida latente a través deperiodos de los cuales prevalecen condicionesdesfavorables que serían fatales `para el organismoen proceso de crecimiento vegetativo activo. No essorprendente que este tipo de esporas se produzcanmás rápidamente cuando las condiciones detemperatura, humedad o alimentación se tornandesfavorables.

Ciertas algas verdes y en los hongos acuáticos, las esporasno representan estados de reposo. EnChlamydomonas una sola célula se divide de una atres veces, y da origen a dos u ocho pequeñaszoosporas. Cada una esta dotada de su núcleo,

citoplasma y dos flagelos. Después de haber sidoliberado, cada zoospora crece hasta alcanzar eltamaño de la célula madre. Algunas algassedimentarias utilizan las zoosporas no solo comomecanismo de reproducción, sino también como

medio de dispersión. Con ayuda de los flagelos nadany dispersan la especie a nuevos lugares.

Los hongos producen esporas en abundancia. Un solomicelio de lycoperdon produce alrededoraproximadamente 700 millones de esporas en cadaperíodo en sus esporangios. Por medio de aviones, sehan podido recoger esporas del hongo de la roya deltrigo a una altura de 4300 metros. Si se deja unpedazo de pan húmedo (que no contenga sustanciasinhibidoras del crecimiento del moho) en un lugarcaliente, oscuro y expuesto a las corrientes del aire sedesarrolla un micelio abundante y exuberante quemuestra cuan amplia es la distribución de las esporasde este hongo. Los musgos, los licopodios y loshelechos producen también enorme cantidad deesporas pequeñas que se dispersan por el viento ysirven para propagar la especie a nuevas localidades.

FRAGMENTACIÓNAlgunas plantas y animales llevan acabo la reproducción

sexual por fragmentación. En estas especies el cuerpodel organismo se fragmenta en varias partes; cadauna de ellas puede luego regenerar todas lasestructuras del organismo adulto. Una vez que elgusano completa el crecimiento, se rompe en ocho onueve fragmentos. Cada uno de ellos desarrolla luego

un gusano adulto que repite el proceso.Por lo general, el proceso de fragmentación depende de

factores externos. Las algas pardas y verdes de lascostas marinas se rompen a menudo en pedazosdebido a la acción de las olas. Cada fragmento puedecrecer hasta alcanzar el tamaño completo. Tambiénen el agua dulce los fragmentos de las algasfrecuentemente se rompen. Mediante la fisión celularcada fragmento se establece rápidamente elfilamento completo.

Los jardineros se valen de manera deliberada de lafragmentación para reproducir asexualmentevariedades de sedas de plantas. Esto se hacemediante estacas. Si la operación se hace concuidado, las estacas desarrollan raíces y hojas quepueden continuar existiendo independientemente.

NATURALEZA DE LA REPRODUCCIÓN ASEXUALLos tres tipos de reproducción mencionados existen en la

naturaleza, independientemente de que el hombrelos aproveche o no para satisfacer sus propiasnecesidades. Por el contrario, el injerto es un métodode reproducción asexual de las plantas, inventadodeliberadamente por el hombre para producir más


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individuos de una variedad deseada. Únicamente losfruticultores reproducen de manera deliberadamanzanos a partir de las semillas. Sin embargo, no lohacen debido a los frutos que podrían producir, si nopara utilizar su sistema radical vigoroso.

Después de un año de crecimiento la parte aérea de laplanta es suprimida y se toma un vástago (el injerto)de un árbol maduro de la variedad deseada, que seinserta en una muesca previamente hecha en el tocón(el patrón). Mientras los cambiumes del injerto y delpatrón permanezcan unidos y se tomen precaucionespara prevenir infección o desecación, el injertocrecerá. Obtendrá el agua y los minerales gracia alsistema radical del patrón; sin embargo, los frutos queeventualmente produzcan serán idénticos(suponiendo que el cultivo se haga en condicionesambientales similares) a los frutos del árbol del cualfue tomado el injerto.

La industria vinícola ilustra de manera excelente lanecesidad de que los ambientes eran similares. Lamayoría de los viñedos franceses provienen deparrales propagados vegetativamente a partir devariedades procedentes de California. Sin embargo,las uvas de Francia (y los vinos que de ella seobtienen) son diferentes de aquellos que se producenen California.

HerenciaEn épocas muy remotas de la historia el hombre aprendió a

mejorar los animales domésticos y los cultivosmediante la reproducción selectiva de individuos por

características deseables. Los antiguos egipcios ybabilonios, por ejemplo, sabían como producir frutospor fecundación artificial, cruzando las floresmasculinas de una palmera datilera con las floresfemeninas de otras. La naturaleza de las floresmasculinas y femeninas fue comprendida por elfilósofo y naturalista Teofrasto (371-287 A C): “losmachos deben ser llevados a las hembras”, escribió

“dado que los machos las hacen madurar y persistir”.

En los tiempos de Homero se sabía que el cruce de unburro con una yegua producía una mula, aunquepodía darse poca explicación acerca del modo en quela bestia obtenía su apariencia poco usual.

Muchas leyendas se basaron en extravagantesposibilidades de apareamiento entre individuos dediferentes especies. La esposa de Minos, según lamitología griega, se apareó con un toro y produjo elMinotauro. Los héroes folclóricos de Rusia yEscandinava, eran tradicionalmente los hijos demujeres que habían sido capturadas por osos, de losque estos hombres derivaban su gran fuerza,enriqueciendo así el linaje nacional. El camello y elleopardo también se apareaban de vez en cuando,

según los primeros naturalistas, que eran incapacesde explicar de otro modo, y es difícil culparlos, a unanimal tan poco probable como la jirafa. Así, elfolklore reflejó las nociones tempranas e imperfectasacerca de la naturaleza de las relaciones hereditarias.

El primer científico que meditó sobre el mecanismo de laherencia fue Hipócrates (460-377 AC). Él propuso quepartículas específicas, o “semillas”, son producidaspor todas las partes del cuerpo y se transmiten a laprogenie en el momento de la concepción, haciendoque ciertas partes de la progenie se asemeja a esasmismas partes de los padres. Un siglo después,Aristóteles rechazó las ideas de Hipócrates. Los hijosparecen heredar a menudo características de susabuelos, o de sus bisabuelos, antes que de sus padresobservó Aristóteles. ¿De qué manera estos parienteslejanos pudieron haber contribuido con las “semillas”

de la carne y de la sangre que eran transmitidas de lospadres a la progenie?. Para resolver este conflicto,Aristóteles postuló que el semen del macho estabaformado por ingredientes imperfectamentemezclados, algunos de los cuales fueron heredados degeneraciones pasadas. En la fecundación, propuso él,el semen masculino se mezclaba con el “semen

femenino”, el fluido menstrual, dándole forma y

potencia (dynamis) a la sustancia amorfa. A partir deeste material se formaba la carne y la sangre cuandose desarrollaba la progenie.

Durante 2000 años nadie tuvo una idea mejor. En verdad,no hubo en absoluto nuevas ideas. Los textos médicos

del siglo XVII continuaron mostrando varias etapas dela coagulación del embrión a partir de la mezcla desemen materno y paterno. En realidad, muchoscientíficos así como legos creían que estas mezclas nisiquiera eran necesarias; sostenían que la vida, almenos las formas más simples de vida, podríanaparecer por generación espontánea. Era unacreencia difundida que los gusanos, las moscas yvarios seres que se arrastraban cobraban forma apartir de sustancias pútridas, fango o cieno. JanBaptista van Helmont, un médico del siglo XIXconocido por sus experimentos sobre el crecimientode las plantas publicó su receta personal para laproducción de ratones: se necesita solamente colocaruna camisa sucia en un pote que contenga unos pocosgranos de trigo y al cabo de 21 días apareceránratones. Sostenía que había realizado personalmenteel experimento (GENERACIÓN ESPONTÁNEA).

Mediante largos y difíciles estudios se descubrió laexistencia del ADN y ARN y su importancia para lagenética; al hablar de los mismos se hace referencia ala síntesis de las proteínas que van a determinar las


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características genotípicas y fenotípicas delorganismo.

A través del desarrollo del presente trabajo estudiaremosel proceso de la síntesis de proteínas y latransferencia del código genético.

Hemos visto como Watson y Crick realizaronbrillantemente la tarea de dilucidar la estructura delADN y la forma en que este se duplica. Pero si el ADNes responsable de la transmisión de la informacióngenética, debe ser capaz, no solo de reproducirse, conlo cual se consigue conservar esta información depadres a hijos sino también debe poder transmitirla.¿Cuál es el mecanismo por el que el ADN dirige lasíntesis de las sustancias del organismo? En particular¿Cómo controla la síntesis de las proteínas, las máscomplicadas e importantes de todas?

Se pensó primero en algún tipo de mecanismo similar al delauto duplicación del ADN, pero no fue posibleencontrar una adecuación fisicoquímica satisfactoria.Las relaciones entre el ADN y las proteínas eranaparentemente más complicadas. Si las proteínas consus 20 aminoácidos, fueran el "lenguaje de la vida" -para utilizar 'la metáfora de los años 40- la moléculadel ADN, con sus cuatro bases nitrogenadas, podíaimaginarse como un tipo de código para estelenguaje.

Así comenzó a usarse el término "código genético".Comose demostró más adelante, la idea de un "código de lavida" fue útil, no sólo como una buena metáfora, sinotambién como una hipótesis de trabajo.

Los científicos, que buscaban comprender de qué manerael ADN, tan ingeniosamente almacenado en el núcleo,podía ordenar las estructuras completamentedistintas de moléculas de proteínas, atacaron elproblema con los métodos utilizados por loscriptógrafos para descifrar códigos. Hay 20aminoácidos biológicamente importantes y hay 4nucleótidos diferentes. Si cada nucleótido "codificara"un aminoácido, sólo podrían estar codificados cuatro.

Si dos nucleótidos especificaran un aminoácido, podríahaber un número máximo, utilizando todas lasposibles ordenaciones, de 42, o sea, 16; todavía noson suficientes. Por consiguiente, cada aminoácidodebe estar especificado por al menos 3 nucleótidos,siguiendo la analogía del código. Esto proporcionaría43 ó 64 combinaciones posibles.

TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN DEL MENSAJE.La biosíntesis de las proteínas comienza cuando un cordón

de ARN, con la ayuda de ciertas enzimas, se formafrente a un segmento de uno de los cordones de lahélice del ADN.

El ARN se forma a lo largo del cordón del ADN de acuerdocon la misma regla del apareamiento de las bases que

regula la formación de un cordón de ADN, excepto enque en el ARN el uracilo sustituye a la timina debido almecanismo de copia, el cordón del ARN, cuando se hacompletado lleva una trascripción fiel del mensaje delADN. Entonces el cordón de ARN se traslada al

citoplasma en el cual se encuentran los aminoácidos,enzimas especiales, moléculas de ATP, ribosomas ymoléculas de ARN de transferencia.

Una vez en el citoplasma, la molécula de ARN se una a unribosoma. Cada tipo de ARNt engancha por unextremo a un aminoácido particular y cada uno deestos enganches implica una enzima especial y unamolécula de ATP.

El proceso por el cual la información contenida en el ARNdirige o controla la secuencia en que deben unirse losaminoácidos para la síntesis de las proteínas sedenomina traducción.

A medida que el cordón de ARN se desplaza a lo largo delribosoma, se sitúa en su lugar la siguiente molécula deARNt con su aminoácido. En este punto, la primeramolécula de ARNt se desengancha de la molécula deARN. La energía de enlace que mantienen a lamolécula de ARNt unida al aminoácido se utiliza ahorapara forjar el enlace peptídico entre los dosaminoácidos, y el ARNt desprendido queda de nuevodisponible. Aparentemente, estas moléculas de ARNtpueden utilizarse muchas veces.

El ARN mensajero parece tener una vida mucho másbreve.

De esta manera, los cromosomas bacterianos mantienen

un control muy rígido de las actividades celulares,evitando la producción de proteínas anormales quepudiera ocurrir por el posible desgaste de la moléculade ARN.

Descifrando el código.La existencia del ARN fue postulada en 1961 por los

científicos franceses Francois Jacob y Jacques Monod.Casi inmediatamente Marahall Niremberg, del PublicHealt Service de los EE.UU., emprendió lacomprobación de la hipótesis ARN. Añadió variosestratos brutos de ARN de una cierta variedad defuentes celulares a extractos de

Escherichia coli, es decir, materia que conteníaaminoácidos, ribosomas, ATP y ARNt extractados delas células de E. coli y encontró que todos ellosestimulaban la síntesis proteínica.

El código parecía tener un lenguaje universal. Nirembergrazonó que si E. coli podía leer un mensaje extraño ytraducirlo en una proteína, quizás podría leer unmensaje totalmente sintético. Deseaba conocer elcontenido exacto de cualquier mensaje que dictase.

Una solución simple para éste problema aparentementedifícil se le ocurrió súbitamente; utilizar una molécula


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de ARN construida a base de uno sólo ribonucleótidorepetido muchísimas veces. Durante el año siguienteal descubrimiento de Niremberg, publicado en 1961,Niremberg y Ochoa y muchos colaboradores,elaboraron posibles códigos para todos los

aminoácidos utilizando ARN sintético. En la actualidadse han identificado todos menos tres trinucleótidos;61 de las 64 combinaciones posibles. Estos tres seconsideran en la actualidad signos de puntuación,significando el comienzo o el final de un mensajeconcreto. Debudi a que 61 combinaciones codifican20 aminoácidos, está claro que hay cierto número decodones “sinónimos”.

Herencia por mezclaA mediados del siglo XIX, los conceptos de los ovistas y

espermistas comenzaron a ceder frente a nuevosdatos. Los hechos que pusieron en tela de juicio aestas primeras hipótesis, provinieron, no tanto deexperimentos científicos, sino de los intentosprácticos de los maestros jardineros para producirnuevas plantas ornamentales. Los cruzamientosartificiales de estas plantas, mostraron que engeneral, independientes de qué planta suministrara elpolen (que contiene las células espermáticas) y quéplanta contribuyera con las ovocélulas, ambascontribuían a las características de la nueva variedad.Pero esta conclusión suscitó cuestiones aun másenigmáticas; ¿qué contribuía exactamente cadaplanta progenitora? ¿Cómo hacían todas las centenasde características de cada planta para combinarse y

apiñarse en una sola semilla?La hipótesis más ampliamente sostenida en el siglo XIX fue

la herencia por mezcla. De acuerdo con esteconcepto, cuando se combinan los óvulos y losespermatozoides, los gametos (de la palabra griegagamos, que significa “casamiento”) se producen unamezcla de dos tintas de diferentes colores. A base deesta hipótesis podría predecirse que la progenie de unanimal negro y de uno blanco sería gris y que suprogenie también lo sería, pues el materialhereditario blanco y negro, una vez mezclado, nuncapodría separarse de nuevo. Puede verse que esteconcepto no era satisfactorio. Ignoraba el fenómenode características que saltan

Una generación, o aun varias generaciones, y luegoreaparecen. Para Charles Darwin y otros defensoresde la teoría de la evolución, el concepto presentabadificultades particulares. La evolución, según Darwin,tiene lugar cuando la selección natural actúa sobrevariaciones hereditarias existentes, o sea, variacionesheredadas. Si la hipótesis por mezcla fuera cierta, lasvariaciones hereditarias desaparecían, como una solagota de tinta en una mezcla de muchos colores.

La reproducción sexual daría como resultado final unacompleta un natural no tendría materia prima sobre la cual

actuar y la evolución no ocurriría.Las contribuciones de Mendel Aproximadamente en la misma época en que Darwin

estaba escribiendo “El origen de las especies”, unmonje austriaco, Gregor Mendel, iniciaba una serie deexperimentos que llevaría a una nueva comprensióndel mecanismo de la herencia. Mendel que habíanacido en una familia de campesinos, en 1822, entróa un monasterio en Brün (actualmente Brno,Checoslovaquia), donde pudo recibir educación.Asistió a la Universidad de Viena durante dos años,realizando estudios en matemáticas y ciencias. Luegode fracasar en los exámenes para el certificado dedocencia al que aspiraba, se retiró al monasterio, delque finalmente llegó a ser abad. El trabajo de Mendel,llevado a cabo en un tranquilo jardín del monasterio eignorado hasta después de su muerte, marca elcomienzo de la genética moderna.

La gran contribución de Mendel fue demostrar que lascaracterísticas heredadas son llevadas en unidadesdiscretas que se reparten por separado (seredistribuyen) en cada generación. Estas unidadesdiscretas; que Mendel llamó Elemente, finalmentefueron conocidas como genes.

El método experimental de Mendel Para sus experiencias sobre herencia Mendel usó el

guisante común. Fue una buena elección. Las plantasse conseguían en el comercio, eran fáciles de cultivar

y crecían rápidamente. Diferentes variedades teníancaracterísticas claramente distintas que sereproducían puras, reapareciendo sin cambios de unageneración a la siguiente. Por ejemplo, una variedadde plantas altas producía siempre descendencia alta,y una variedad con semillas amarillas producíasiempre semillas amarillas, generación trasgeneración.

La elección de Mendel de la planta de guisante para susexperimentos no fue original. Sin embargo, su éxitoen la formulación de los principios fundamentales dela herencia (donde otros habían fracasado) se debió asu enfoque del problema. En primer lugar, sometió aprueba una hipótesis muy específica en una serie deexperimentos lógicos. Planeó sus experimentos concuidado e imaginación, eligiendo para su estudiosolamente diferencias hereditarias bien definidas ymensurables. Estudió la progenie no sólo de laprimera generación, sino de la segunda y lassubsiguientes. Tercero, y es lo más importante, contólos descendientes y luego analizó los resultadosmatemáticamente. Aunque su matemática era simple,la idea de que un problema biológico podía estudiarse


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cuantitativamente resultó sorprendente y nueva.Finalmente, organizó los datos de tal manera que susresultados pudieran ser evaluados simple yobjetivamente. Los experimentos mismos fuerondescritos con tanta claridad, que pudieron ser

repetidos y controlados por otros científicos.El principio de segregación Mendel comenzó su estudio con 32 tipos diferentes de

plantas de guisante, que estudió durante varios añosantes de comenzar sus experimentos cuantitativos.Mendel eligió para su estudio siete rasgos: forma dela semilla (redonda o rugosa), color de la semilla(amarillo, verde), posición de la flor (axial o terminal),color de la flor (púrpura o blanco), forma de la vaina(inflada o constricta), color de la vaina (verde oamarilla), largo del tallo (alto, enano).

Mendel llevó a cabo cruzamientos experimentales yencontró que en cada caso en la primera generacióntodos los miembros de la progenie mostrabansolamente una de las dos características alternativas;la otra característica desaparecía por completo. Lapregunta interesante era ¿qué había ocurrido con lacaracterística alternativa?

Mendel decidió cruzar entonces los miembros de esaprogenie entre si. El resultado en esa segundageneración fue la aparición de característicasalternativas en proporciones constantes. Estosfactores, dedujo Mendel, tuvieron que estarpresentes en las plantas de la primera generación porpares, un miembro de cada par heredado del

progenitor masculino y el otro femenino. Los factoresapareados se separaban entre ellos cuando lasplantas de la primera generación producían célulassexuales.

Consecuencias de la segregaciónLa segregación asegura que en los gametos, los caracteres

se separan y aparecen de acuerdo a como seorganizan de generación en generación. La apariciónsiempre se hace una vez por generación y siempre loscaracteres se separan por pares.

El otro gran principio es el de la distribución independiente,se aplica al comportamiento de dos o más genesdiferentes. Este principio establece que los alelos deun gen se segregan independientemente de los alelosde otro gen.

Su sistema de experimentación tuvo éxito debido a su gransencillez, ya que se dedicó a cruzar plantas que sólodiferían en una característica externa que, además,era fácilmente detectable. Por" ejemplo, cruzóplantas de semillas verdes con plantas de semillasamarillas, plantas con tallo largo con otras de tallocorto, etc.

Mendel intuyó que existía un factor en el organismo quedeterminaba cada una de estas características. Segúnél, este factor debía estar formado por doselementos, Lino que se heredaba del organismomasculino y el otro del elemento. Además estos dos

elementos consistirían en versiones iguales odiferentes del mismo carácter; cada tensión del factorproporcionaría, por ejemplo, un color distinto a lasemilla o una longitud de tallo diferente en la planta.Además, tal y como veremos más adelante, algunas,versiones serían dominantes respecto a otras.Actualmente a estos factores se les denomina genes,palabra derivada de un término griego que significa«generar», y a cada versión diferente del gen se ladenomina alelo. Así el gen que determina, por"ejemplo, el color de la semilla en la planta delguisante puede tener " dos alelos, uno para lassemillas verdes y otro para las semillas amarillas.Observando los resultados de cruzamientossistemáticos, Mendel elaboró una teoría generalsobre la herencia, conocida como leyes de Mendel.

Principio de UniformidadSi se cruzan dos razas puras para un determinado carácter,

los descendientes de la primera generación son todosiguales entre sí y, a su vez, iguales a uno de susprogenitores, que es el poseedor del alelo dominante.Mendel elaboró este principio al observar que sicruzaba dos razas puras de plantas del guisante, unade semillas amarillas y otra de semillas verdes, ladescendencia que obtenía, a la que él denominaba F1,

consistía únicamente en plantas que producíansemillas de color amarillo. Estas plantas debían tener,en el gen que determina el color de la semilla, los dosalelos que habían heredado de sus progenitores, unalelo para el color verde y otro para el color amarillo;pero, por alguna razón, sólo se manifestaba esteúltimo, por lo que se lo denominó alelo dominante,mientras que al primero se le llamó alelo recesivo.

1era. ley de MendelLos alelos recesivos que, al cruzar dos razas puras, no se

manifiestan en la primera generación (denominadaF1), reaparecen en la segunda generación(denominada F2) resultante de cruzar los individuosde la primera. Además la proporción en la queaparecen es de 1 a 3 respecto a los alelos dominantes.Mendel cruzó entre sí los guisantes de semillasamarillas obtenidos en la primera generación delexperimento anterior. Cuando clasificó ladescendencia resultante, observó queaproximadamente tres cuartas partes tenían semillasde color amarillo y la cuarta parte restante tenía lassemillas de color verde. Es decir, que el carácter «semilla de color verde », que no había aparecido en


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ninguna planta de la primera generación, sí queaparecía en la segunda aunque en menor proporciónque el carácter « semilla de color amarillo »

2da. ley de MendelLos caracteres que se heredan son independientes entre si

y se combinan al azar al pasar a la descendencia,manifestándose en la segunda generación filial o F2.En este caso, Mendel selecciono para el cruzamientoplantas que diferían en dos características, porejemplo, el color de los guisantes (verdes o amarillos)y su superficie (lisa o arrugada). Observo que laprimera generación estaba compuesta únicamentepor plantas con guisantes amarillos y lisos,cumpliéndose la primera ley. En la segundageneraci6n, sin embargo, aparecían todas las posiblescombinaciones de caracteres, aunque en lasproporciones siguientes: 1/16 parte de guisantesverdes y rugosos, 3/16 de verdes y lisos, 3/16 deamarillos y rugosos y por ultimo 9/16 de amarillos ylisos. Esto le indujo a pensar que los genes eranestructuras independientes unas de otras y, por lotanto, que únicamente dependía del azar lacombinaci6n de los mismos que pudiese aparecer enla descendencia

Mutaciones En 1902, el botánico holandés Hugo de Vries, comunicó los

resultados de sus estudios sobre herencia mendelianaen la hierba del asno o diego de noche. Encontró quela herencia en esta especie generalmente eraordenada y pronosticable, como ocurría en el

guisante. Sin embargo, ocasionalmente aparecíaalguna característica que no estaba presente ni en lospadres ni en ningún antecesor de esta planta. DeVries conjeturó que estas características surgían comoresultado de cambios respectivos en los genes y quela característica producida por un gen cambiado setransmitía luego a la progenie, como lo hace cualquierotra característica hereditaria. De Vries denominómutaciones a estos cambios hereditarios repentinos,y a los organismos que exhibían estos cambios,mutantes. Diferentes alelos de un gen, propuso deVries, aparecían como resultado de mutaciones.

Herencia ligada al sexoCromosoma, en citología, nombre que recibe una diminuta

estructura filiforme formada por ácidos nucleicos yproteínas presente en todas las células vegetales yanimales. El cromosoma contiene el ácido nucleico,ADN, que se divide en pequeñas unidades llamadasgenes. Éstos determinan las característicashereditarias de la célula u organismo. Las células delos individuos de una especie determinada suelentener un número fijo de cromosomas, que en lasplantas y animales superiores se presentan por pares.

El ser humano tiene 23 pares de cromosomas. Enestos organismos, las células reproductoras tienenpor lo general sólo la mitad de los cromosomaspresentes en las corporales o somáticas. Durante lafecundación, el espermatozoide y el óvulo se unen y

reconstruyen en el nuevo organismo la disposiciónpor pares de los cromosomas; la mitad de estoscromosomas procede de un parental, y la otra mitaddel otro. Es posible alterar el número de cromosomasde forma artificial, sobre todo en las plantas, donde seforman múltiplos del número de cromosomas normalmediante tratamiento con colchicina.

Llamamos "gen", entonces, a las distintas porciones de estamacromolécula que se ocupan, cada una de ellas, deuna característica hereditaria determinada. Aunque laobtención de una característica determinada (porejemplo, el color de los ojos) es más compleja, ydepende de la interacción del material genético con elcitoplasma celular, con el medio ambiente (Paratipo),y también de la interacción con otros genes.

El conjunto de genes heredados es lo que se denomina"Genotipo". El "Genotipo" provee la informaciónnecesaria para la producción de diversos rasgos; luegoéstos se ven influidos por el medio ambiente, y estodependerá de la vida de cada individuo (por ejemplo,una determinada contextura muscular, se verá más omenos desarrollada de acuerdo con la actividad decada individuo). De esta interacción con el medioambiente resulta lo que llamamos "Fenotipo" que esaquello que se aprecia sensorialmente del individuo.

Dijimos que el "gen", estaba compuesto por unamacromolécula, el ácido desoxirribonucleico, que seencuentra formado por dos cadenas unidas entre sí, yenrolladas en una espiral.

LA GENÉTICA DESPUÉS DE MENDEL: TEORÍACROMOSÓMICA DE LA HERENCIA

A principios de este siglo, cuando las técnicas para elestudio de la célula ya estaban suficientementedesarrolladas, se pudo determinar que los genesestaban formados por acido desoxirribonucleico

(ADN) y además se encontraban dentro de unasestructuras que aparecían en el citoplasma justoantes de cada proceso de divisi6n celular. A estasestructuras se las denominó cromosomas, terminoque significa « cuerpos coloreados », por la intensidadcon la que fijaban determinados colorantes al serteñidos para poder observarlos al microscopio.Además se vio que estos aparecían repetidos en lacélula formando un número determinado de parejasde cromosomas homólogos característico de cadaespecie, uno de los cuales se heredaba del padre y elotro de la madre. También se pudo comprobar que elnúmero de pares de cromosomas no dependía de la


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complejidad del ser vivo. Así por ejemplo, en elhombre se contabilizaron 23 pares de cromosomas,mientras que en una planta como el trigo podíanencontrarse hasta 28 pares.

En base a estos descubrimientos y a los estudios realizados

en 1906 por el zoólogo estadounidense Thomas H.Morgan sobre los cromosomas de la mosca delvinagre (Drosophila melanogaster ), se pudo elaborarla teoría cromosómica de la herencia donde seestablecía de manera inequívoca la localizac16n físicade los genes en la célula. Gracias a esta teoría se pudodar también una explicaci6n definitiva a los casos enlos que no se cumplían con exactitud las leyes deMendel anteriormente citadas.

De manera parecida a Mendel, Morgan se dedicó a cruzarde manera sistemática diferentes variedades demoscas del vinagre. Estas moscas ofrecían muchasventajas con respecto a los guisantes ya que tienen unciclo vital muy corto, producen una grandescendencia, son fáciles de cultivar, tienen tan s6locuatro cromosomas y presentan característicashereditarias fácilmente observables, como el color delos ojos, la presencia o ausencia de alas, etcétera.

Herencia de genes ligadosLa investigación con las moscas del vinagre proporcionó a

Morgan evidencias de que los caracteres no eranheredados siempre de forma independiente tal ycomo había postulado Mendel en su tercera ley.Supuso que al haber solo cuatro cromosomasdiferentes, muchos genes debían estar «ligados», es

decir, debían compartir el mismo cromosoma y porello mostrar una Clara tendencia a transmitirse juntosa la descendencia. No obstante, las conclusionesrealizadas por Mendel años atrás, no dejaban de sercorrectas para los genes «no ligados». Solo lacasualidad hizo que Mendel escogiese para los crucesde sus plantas características determinadas por genessituados en cromosomas distintos.

En uno de sus primeros experimentos, Morgan cruzó unmacho de moscas de ojos rojos (normales) con unahembra que había encontrado casualmente y quetenia los ojos blancos. Las moscas que obtuvo en estaprimera generación o F1 tenían todas los ojos rojos,tal y como se describe en la primera ley de Mendel.Pero cuando cruzó entre si estas moscas paraobtener la segunda generación filial o F2, descubrióque los ojos blancos solo aparecían en las moscasmacho y además como un carácter recesivo. Poralguna razón, la característica «ojos blancos» no eratransmitida a las moscas hembras, incumpliendo, almenos parcialmente, la segunda ley de Mendel. Almismo tiempo, en sus observaciones al microscopio,Morgan había advertido con extrañeza

Que entre los cuatro pares de cromosomas de los machos,había una pareja en la que los cromosomashomólogos no tenían exactamente la misma forma.Era como si a uno de ellos le faltase un trozo, por loque a partir de ese momento a esta pareja se la

denomin6 cromosomas XY. Sin embargo en lahembra, la misma pareja de cromosomas homólogosno presentaba ninguna diferencia entre ellos, por loque se la denominó cromosomas XX. Morgan pensóque los resultados anómalos del cruzamiento anteriorse debían a que el gen que determinaba el color delos ojos se encontraba en la porción que faltaba en elcromosoma Y del macho.

Por tanto, en el caso de las hembras (XX) al existir dosalelos, aunque uno de ellos fuese el recesivo (ojosblancos), el carácter manifestado era el normal (ojosrojos). En los machos, sin embargo, al disponerÚnicamente de un alelo (el de su único cromosomaX), el carácter recesivo si que podía ser observado. Deesta manera quedaba también establecido que elsexo se heredaba como un carácter más delorganismo.

Enfermedades y GenesCon la ayuda de las sondas gen‚ticas, los médicos ya

pueden rastrear el ADN en busca de genesdefectuosos, responsables de una infinidad de males.

Parte de estos genes han sido desenmascarados, aislados yclonados. He aquí algunos junto a las enfermedadesque desencadenan.

Hemofilia: Deficiencia del proceso normal de coagulación

sanguínea. Esta es causada por la ausencia de unaproteína coagulante. El gen fue aislado y clonado en1984.

Alcoholismo: En marzo de 1990, investigadores de Utah,EE.UU., anunciaban que un gen localizado en elcromosoma 11 podría estar implicado en el desarrollode este mal.

Corea de Huntington: Trastornos neurológicos, comoperdida de memoria y movimientos incontrolados. Elgen se halla en el cromosoma 4.

Anemia Falciforme: Mal causado por la fabricación dehemoglobina defectuosa, incapaz de transportar eloxigeno en la sangre. El gen mutante fue aislado en1980.

Mucoviscosidosis: ( fibrosis quística).Gen anómalo encontrado en el año 1990 en el cromosoma

7. Afecta a miles de niños, ocasionándoles trastornosrespiratorios y digestivos.

Hipotiroidismo-Congénito:Afecta aproximadamente a unos 80 niños en Chile,

provocando retraso mental profundo si no esdetectado antes de los seis meses.


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Determinante del Sexo: En julio de 1991, biólogosbritánicos anunciaban que el sexo del embrión vienedeterminado por la activación de un gen hallado en elcromosoma masculino Y.

Retraso Mental del X - Frágil: Se trata de la causa

hereditaria m s frecuente de retraso mental. Secaracteriza por una especie de ruptura de uno de losbrazos del cromosoma X. Se esta buscando el gencorrespondiente.

Miopatia de Duchenne: Atrofia muscular que aparecehacia los dos años de edad y desemboca en unaparálisis total.

Maníaco - Depresión: También llamada enfermedadbipolar, afecta a un 2 por ciento de la población. Elgen responsable fue localizado en 1987, en elcromosoma 11.

Esquizofrenia: Afecta al 1 por ciento de la población. En1989 psiquiatras de la Universidad de Londresencontraron el gen de la locura en una región delcromosoma 5.

Síndrome de Lesch Nyhan: Ceguera y parálisis. Aparececon una frecuencia de 1 en 3000 en las poblaciones

judías originarias en Europa Central. El gen fueclonado en 1980.

Deficiencia de ADA: Existen 100 casos declarados en elmundo, la terapia gen‚tica a punto para corregir el

gen.Malformaciones Congénitas: El riesgo de una embarazada

tenga un hijo con una malformación gen‚tica en elnacimiento es del cuatro por ciento.

Entre los casos más comunes se destacan:Hidrocefalia: Tamaño desmesurado de la cabeza debido a

la acumulación excesiva de liquido en el interior delcráneo.

Microcefalia: Cabeza pequeña y generalmente deforme,ocasionada por un subdesarrollo de la caja craneal.

Labio Leporino: Presencia en el recién nacido de una granhendidura en el labio.

Ano Imperfecto: Deformidad conocida también comoimperforación. El bebe nace sin ano.

Espina Bífida: Defecto del tubo neural que consiste en unaanomalía en el cierre de uno o más vértebras.

Genética ModernaEntre los progresos más importantes podemos citar el

descubrimiento de la estructura en doble hélice delADN, efectuado en 1953 por los biólogos Watson yCrick, descubrimiento que sentó las bases de lamoderna biología molecular. Dentro ya de este campoy en años recientes, se ha conseguido dilucidar elmecanismo por el cual se interpreta la informaci6ncontenida en el ADN. El contenido de estainformación se ha visto que depende del orden en elque se disponen los distintos tipos de ácidos nucleicos

para forrar las cadenas de ADN. Esta secuencia esleída del mismo modo que se leen las distintas letrasdel alfabeto que componen una palabra, y seinterpretan según un conjunto de reglas válidas paratodos los seres vivos y descubiertas muy

recientemente, que reciben el nombre de códigogenético. Mediante un proceso denominadotrascripción, esta secuencia es copiada con exactituden una molécula de ADN y transportada a losribosomas del citoplasma. En estos orgánulos lainformación se traduce mediante un complejoproceso denominado biosíntesis proteica por el cualse originan las complejas proteínas que componen lamateria viva.

Otros progresos importantes realizados en el campo de lagenética son: el descubrimiento de las mutaciones ysu influencia en los seres vivos; el origen de lasenfermedades hereditarias y su posible curación; laelaboración de mapas cromosómicos describiendoexactamente la información genética de algunosorganismos; la posibilidad de manipular dichainformación artificialmente mediante la ingenieríagenética, etcétera. Los avances producidos en esteúltimo campo son de tal magnitud que susaplicaciones están planteando numerosos problemasdesde el punto de vista ético, a causa de lasimportantes repercusiones que puede llegar a tenersobre el futuro de la especie humana.

MANIPULACIÓN GENÉTICAAntes de adentrarnos en el tema de la "manipulación

genética", hace falta una introducción, para aclararuna serie de cuestiones y así también realizar unatrayectoria hasta llegar a la "manipulación", la cual esen realidad uno de los últimos peldaños que en laactualidad, se desprende de la genética como ciencia.

Quizá, luego de tomar conocimiento de algunas nocioneselementales, podamos percibir que ciertascuestiones, que desde hace un tiempo atrás pululanen las historias de ciencia ficción, ya no nos resultantan descabelladas, ni tan ficcionales, sino que podríanser un atisbo hacia una ciencia que se proyecta alfuturo; con actualidad, que tiene sus raíces históricasen un pasado no tan lejano; allá por el año 1865,cuando un monje agustino, llamado Gregor Mendel,profesor de historia natural y física, presentaba uninforme con sus descubrimientos, ante la SociedadCientífica de Brun. En ese momento acababan denacer las bases de la genética.


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La manipulación genética es "la introducción de genesextraños en una célula"; siendo esta célulageneralmente un embrión; o sea el producto delhuevo fecundado. Recuérdese que se llama "huevo" o"cigoto"; cuando la célula sexual femenina, el óvulo,

es fecundado por la célula sexual masculina, elespermatozoide. La fecundación se realiza en elaparato genital femenino, más específicamente, enlas trompas uterinas (en el ser humano, se produce enla parte superior de las trompas). Este nuevo huevo ocigoto no tiene al principio, un solo núcleo, sino dos,uno es el pronúcleo del espermatozoide, y otro, es elpronúcleo del óvulo que lo conformaron (luego éstosse unirán para formar el núcleo del huevo). Dichohuevo se extrae del aparato genital, y fuera delmismo, se le introduce material genético, que sonfragmentos de ADN contenidos en los genes. El lugarespecífico donde se realiza esta inoculación es, en elpronúcleo masculino del huevo. Al introducir materialgenético extraño, se pretende producir nuevoscaracteres hereditarios que no estaban en el materialgenético original.

Es importante aclarar que es éste el único estadio de lavida animal en el que un mensaje genético extraño,puede ser aceptado. Estos huevos con materialgenético extraño incorporado, reciben el nombre de"huevos manipulados", habiéndose realizado, comodijimos, esta serie de maniobras, en el exterior delaparato genital, luego de lo cual, se lo vuelve areimplantar en el útero de la hembra.

Esta técnica se realiza mayormente en mamíferos, másespecíficamente, en ratones, ya que tienen mayoraceptación para someterse a este tipo de"manipulaciones".

Se piensa que las "manipulaciones" abrirían un caminopara la creación de nuevas especies, con unrendimiento mejor o con una crianza menos costosa;y por otro lado, servirían para el reforzamiento, enuna especie determinada, de ciertos caracteres,ampliando el campo de la Biología experimental, másprecisamente, de la Biología Molecular.

Ingeniería genética, método que modifica lascaracterísticas hereditarias de un organismo en unsentido predeterminado mediante la alteración de sumaterial genético. Suele utilizarse para conseguir quedeterminados microorganismos como bacterias ovirus, aumenten la síntesis de compuestos, formencompuestos nuevos, o se adapten a mediosdiferentes. Otras aplicaciones de esta técnica,también denominada técnica de ADN recombinante, incluye la terapia génica, la aportación de un genfuncional a una persona que sufre una anomalíagenética o que padece enfermedades como el

síndrome de inmuno-deficiencia adquirida (SIDA) ocáncer.

La ingeniería genética consiste en la manipulación del ácidodesoxirribonucleico, o ADN. En este proceso son muyimportantes las llamadas enzimas de restricción

producidas por varias especies bacterianas. Lasenzimas de restricción son capaces de reconocer unasecuencia determinada de la cadena de unidadesquímicas (bases de nucleótidos) que forman lamolécula de ADN, y romperla en dicha localización.Los fragmentos de ADN así obtenidos se pueden unirutilizando otras enzimas llamadas ligasas. Por lotanto, las enzimas de restricción y las ligasas permitenromper y reunir de nuevo los fragmentos de ADN.También son importantes en la manipulación del ADNlos llamados vectores, partes de ADN que se puedenautorreplicar (generar copias de ellos mismos) con

independencia del ADN de la célula huésped dondecrecen. Estos vectores permiten obtener múltiplescopias de un fragmento específico de ADN, lo quehace de ellos un recurso útil para producir cantidadessuficientes de material con el que trabajar. El procesode transformación de un fragmento de ADN en unvector se denomina clonación, ya que se producencopias múltiples de un fragmento específico de ADN.Otra forma de obtener muchas copias idénticas deuna parte determinada de ADN es la reacción de lapolimerasa en cadena, de reciente descubrimiento.Este método es rápido y evita la clonación de ADN enun vector.

CLONACION. Obtener seres humanos Idénticos ya esta técnicamente

posible. Tal vez pueda fabricarse en el futuro unindividuo desde cero en el laboratorio.

¿Qué es el PGH?

El Proyecto Genoma Humano se inició en 1990 en losEstados Unidos y se extendió por todo el mundo y enel 2001 se había secuenciado el 99% del genomahumano.


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UNIDAD II:BIOQUÍMICA Y METABOLISMO.Proteínas: son macromoléculas constituidas por cadenas

de aminoácidos unidos entre si por enlaces peptídico(un grupo amino y otro carboxílico). Representan

aproximadamente el 50% del peso seco de la célula.Poseen funciones diversas en la célula: estructurales,inmunológicas, metabólicas.

Carbohidratos: son compuestos polialcohólicos y quepueden formar macromoléculas constituidas porpolímeros o cadenas de monosacáridos unidos entresí por enlaces glucosídicos. Representan la principalfuente de energía celular, aunque pueden ejecutarfunciones estructurales (celulosa).

Lípidos: son biomoléculas formadas por compuestoshidrocarbonados, de naturaleza hidrofóbica. Seclasifican en complejos, es decir aquellos susceptibles

de hidrólisis alcalina y por ende saponificables(p.ejm.: triglicéridos) y en lípidos simples, no permitenreacciones de hidrólisis alcalinas (p. ejm.: colesterol)..

RESPIRACIÓN CELULAR.La respiración aeróbica implica reacciones que suministran

energía y que dependen del oxigeno. Si el substrato esun azúcar simple y se le extrae el máximo de energía,obtenemos el proceso representado en la siguientereacción:

C6H12O6 + 6 02 → 6 CO2 + 6 H2OY, además, probablemente se formen cerca de 38

moléculas de ATP. Todos los átomos de hidrógeno sonremovidos y reaccionando con el oxigeno forman

agua, que es otro producto microbiano. Los átomosde carbono son separados uno del otro y adheridos aloxigeno con el fin de producir dióxido de carbono quees otro producto microbiano.

Este es el ejemplo clásico de la respiración aeróbica, dadoque se verifica en animales y en una variedad demicroorganismos y plantas. En vista de que el oxigenodesempeña un papel prominente debido a quereacciona con los átomos de hidrógeno y de carbonose reconoce a esta reacción como oxidación. Lamisma reacción general se verifica si el azúcar sequemara en presencia del aire. Al quemarse, la

energía de activación es provista por el calor de laflama y la reacción sigue su curso rápidamente con laevolución de luz y calor.

Dentro de la célula, el proceso se lleva a cabo a través depequeñas secuencias, cada una catalizada por unaenzima y con la producción de ATP (adenosina – trifosfato), en ciertas etapas. De esta manera, laenergía química disponible se convierte en luz y calorpor medio de una combustión que se utiliza en laformación de ATP en la oxidación celular. Las célulasno son completamente eficientes en el uso de la

energía y producen algo de calor más el ATPcorrespondiente. En la Tabla 1, se presenta unacomparación de los dos tipos de oxidación.

Las bacterias son muy versátiles en cuanto a la gran va-riedad de compuestos orgánicos que utilizan en la

respiración aeróbica. A pesar de que el términorespiración siempre se aplicó a la respiración animal yal intercambio de oxigeno y dióxido de carbono,ahora tiene un significado más amplio. La respiraciónaeróbica incluye todas las reacciones que proveenenergía a la célula, siempre y cuando el oxigeno sirvacomo aceptor del hidrógeno, como en el ejemploprevio. Se dice que el oxigeno es el aceptor terminaldel hidrógeno, o bien,-de los electrones queacompañan a los átomos de hidrógeno. La definiciónmás precisa de respiración aeróbica es: la serie dereacciones que suministran energía, en las cuales eloxigeno es el aceptor final de electrones. Larespiración aeróbica realizada por las células micro-bianas o por preparaciones de tejidos puede medirseal registrar el grado de consumo de oxigeno.

La respiración anaeróbica es el término que se emplea paradescribir las reacciones que suministran energía, enlas cuales el sulfato o el nitrato actúan comoaceptores finales de los electrones. Dado que elsulfato y el nitrato reemplazan al oxígeno, estasreacciones se verifican en condiciones anaeróbicas.Cuando se usa el sulfato, el producto microbiano esH2S, que es el análogo correspondiente al H2Oformado en la respiración aeróbica. Los diferentes ti-

pos de respiraciones anaeróbicas tienen granimportancia en la geoquímica.

FERMENTACIÓN.En ausencia de un aceptor externo de electrones, muchos

organismos pueden oxidar algunos compuestosorgánicos con liberación de energía, procesodenominado fermentación. Bajo esas condiciones sólose produce la oxidación parcial del compuestoorgánico, y únicamente es liberada una pequeñaparte de la energía, permaneciendo el resto en losproductos resultantes. Esas oxidaciones parcialesimplican la misma sustancia como dador y aceptor deelectrones a la vez.

Algunos átomos del compuesto inicial son oxidados y otrosreducidos. A modo de ejemplo, las levaduras oxidan laglucosa en ausencia de aire del modo siguiente:

C6H1206 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 57 kcalGlucosa Etanol Dióxido de carbono

Nótese que algunos de los átomos de carbono acaban en elC02, una forma más oxidada que la glucosa, mientras

(Nivel de

oxidación

ntermedio)

(Producto de

carbono reducido) (Producto

oxidado


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que otros átomos de carbono acaban en el alcohol,que está más reducido (esto es, tiene más hidrógenosy electrones por átomo de carbono) que la glucosa. Laenergía generada en esta fermentación (57 kcal) no esliberada toda en forma de calor; parle de ella se

conserva en forma de enlaces fosfato ricos en energíaen el ATP, con una producción neta de dos enlaces. Enla tabla 2, se muestran varios tipos de fermentación.

GLICOLISIS.La degradación escalonada de la glucosa se denomina

glucólisis y puede ser dividida en dos partesprincipales. La primera parte es una serie dereacciones preparatorias que no implicanoxidorreducción y que conducen a la producción delintermediario clave, el gliceraldehído-3-fosfato. En lasegunda parte tienen lugar reacciones de oxidación-reducción, se produce energía originada en el enlacefosfato rico en energía en forma de ATP, y sonliberados los productos de fermentación, el etanol yel C02. Esta vía bioquímica se denomina a veces víade Embden-Meyerhof, del nombre de dos de susdescubridores.

CICLO DE KREBSEs también llamado ciclo tricarboxílico o del ácido cítrico.

Es la vía final para los productos del metabolismooxidativo de los glúcidos, lípidos y aminoácidos dondeson oxidados a CO2; cada una de estas por su propiavía oxidativa confluye su producto en el ciclo deKrebs; así los aminoácidos por desaminación oxidativase transforma en cetoácidos, la glucosa por glucólisis

en ácido pirúvico y acetil CoA, en cuanto que lasgrasas por beta oxidación en acetil CoA.

A partir del ácido pirúvico el catabolismo de la glucosaentra en una fase definitiva, el ciclo de Krebs, quecomporta la degradación total del pirúvico y se realizaen el interior de la mitocondria. Es en esta fasecuando se produce el CO2, el H2O y un rendimientoenergético elevado. Esta degradación esta integradapor un conjunto cíclico de etapas, los substratosintermediarios son ácidos orgánicos de tres carbonos,que son, así mismo, los precursores para la síntesis demuchas substancias.

El ciclo de Krebs comienza con el ingreso en la mitocondriadel ácido pirúvico, donde se transforma en acetil CoA;la coenzima A (CoA) es un activador metabólico demolécula algo compleja que contiene un nucleótidode adenina y una vitamina del grupo B, el ácidopantoténico.

La formación del acetil CoA esta catalizada por un complejoenzimático importante el de la PiruvatoDeshidrogenada, que es inhibido por el ATP, lo queregula la entrada y el funcionamiento del ciclo. Noobstante, en ausencia de O2, el ácido pirúvico, en

lugar de ingresar en el ciclo de Krebs puede seguir lavía fermentativa y transformarse en ácido láctico(fermentación láctica); esto puede suponermomentáneamente un aporte de energía (en formade NAD

+) en condiciones extremas, en las que el

aporte de O2 resulta insuficiente (sin embargo el ácidoláctico se acumula en el músculo y produce fatigamuscular).

FOSFORILACION OXIDATIVAEs un proceso, catalizado por reductasas y oxidasas, de

transporte de los hidrógenos obtenidos durante laglucólisis y el ciclo de Krebs hasta su aceptor final, eloxigeno (a través de una serie de moléculasintermedias, los transportadores electrónicos), en elcual se sintetizan moléculas de ATP. La fosforilaciónoxidativa, en intima conexión con el ciclo de Krebs, serealiza en la mitocondria, en la superficie interna delas crestas.

FOTOSINTESIS:La fotosíntesis es una de las funciones biológicas

fundamentales. Por medio de la clorofila contenida enlos cloroplastos, los vegetales verdes son capaces deabsorber la energía que la luz solar emite comofotones y transformarla en energía química. Esta seacumula en las uniones químicas producidas por lasíntesis de muchos principios nutritivos. Lasmitocondrias son susceptibles de utilizar ytransformar la energía contenida en las sustanciasalimenticias mediante la fosforilación oxidativa. En lafotosíntesis ocurre, hasta cierto punto, un proceso

inverso. En los procariotas fotosintéticos, bacterias ycianofíceas, no hay cloroplastos, pero la clorofila seencuentra en extensos sistemas membranososinternos.

Los cloroplastos y las mitocondrias tienen muchassemejanzas estructurales y funcionales, pero tambiénposeen algunas diferencias.

La principal reacción de la fotosíntesis es:en presencia de Luz y clorofila

nCO2 + H2O → (CH2O)n + nO2 (1)que consiste en la combinación de CO2 y H2O para formar

carbohidratos con liberación de O2.Se ha calculado que cada molécula de CO2 de la atmósfera,

se incorpora al vegetal cada 200 años, y que eloxígeno del aire es renovado por las plantas cada2000 años. Sin plantas no existiría O2 en la atmósferay la vida sería casi imposible.

Los carbohidratos formados al principio por la fotosíntesisson azúcares solubles que pueden acumularse comogranos de almidón o de otros polisacáridos dentro delcloroplasto o, más frecuentemente, en el interior delos leucoplastos (amiloplastos). Después de variasetapas que involucran la participación de diferentes


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tipos de plástidos y de sistemas enzimáticos, elmaterial fotosintético se almacena como un productode reserva o bien se emplea como una parteestructural del vegetal (ej. celulosa).

Desde los primeros estudios, se sugirió que en la reacción

(1) el H2O era el dador de hidrógeno, del mismo modoque el H2S es el dador en las sulfobacterias.en presencia de luz

2H2S + CO2 → (CH2O) + 2S + H2O (2)Por tanto, la reacción (1) en las plantas superiores puede

expresarse:en presencia de luz

2nH2O + nCO2 → (CH2O)n + nH2O + nO2 (3)La reacción (3) demuestra que el agua es el dador de H2 y

que todo el O2 liberado proviene de ella.Los estudios bioquímicos revelaron que la reacción (3)

estaba compuesta por una serie de pasos complejos,de los cuales algunos se producen sólo en presenciade luz, mientras que los otros pueden llevarse a cabosin necesidad de luz. Por lo tanto, se las denominareacciones dependientes de la luz e independientesde la luz. En la primera, la luz es absorbida y empleadapor la clorofila; ésta es la reacción fotoquímica o deHill. En la segunda, tiene lugar la fijación y reduccióndel CO2 por medio de mecanismos termoquímicos.

CICLO DEL NITRÓGENO:Nuestra atmósfera está formada de un 78% de nitrógeno o

volumen. A pesar de esta abundancia, el nitrógeno enocasiones es un factor limitante para el crecimientode las plantas. La razón de esto es que, aunque las

plantas deben tener nitrógeno para manufacturar susproteínas estructurales y sus enzimas, no puedencambiar el elemento nitrógeno en los compuestosque necesita. El nitrógeno debe estar presente enforma de compuestos como los nitratos antes de quelas plantas lo puedan absorber y usar.

Las bacterias simbióticas como la Rhizobium y algunasbacterias azul verdosas, pueden cambiar el nitrógenoatmosférico en compuestos de amonio (NH4). LaRhizobium vive en las raíces de las leguminosas, queincluyen plantas como el trébol y la alfalfa. Lasbacterias usan el azúcar producido por lasleguminosas y a su vez ayudan dando a las plantas loscompuestos de nitrógeno que ellas pueden utilizar.Este proceso se denomina fijación de nitrógeno.

Existen otras fuentes naturales de nitratos. Una es lareacción que sucede en la atmósfera durante lastormentas. Los rayos causan la formación de iones denitrato a partir del nitrógeno atmosférico. Otro es laerosión de ciertas rocas que son ricas en nitratos. Elmaterial erosionado es llevado por los ríos.

Las bacterias de la descomposición rompen las proteínasde los organismos muertos, transformándolas en

amonio o compuestos de amonio. Ciertas bacteriasnitrificantes quimiosintéticas convierten el amonio ennitritos y nitratos mediante un proceso denominadonitrificación. Ya en forma de nitritos y de nitrato, elnitrógeno es fácilmente accesible para las plantas.

Una vez dentro de las plantas, el nitrógeno es utilizadopara formar aminoácidos, que a su vez formanproteínas. Cuando los animales comen proteínasanimales, pueden utilizar los aminoácidos para hacersus propias proteínas. Sus desechos regresan elnitrógeno al suelo en forma de urea y otroscompuestos que se convierten en amoniaco.

Algunas bacterias logran que el nitrógeno regrese a laatmósfera metabolizando al amoniaco presente en elsuelo. Este proceso se llama desnitrificación. Lasbacterias que causan la liberación del nitrógeno libredel suelo son anaeróbicas. Son más abundantes en elsuelo denso y saturado de agua. Los campesinos concampos cultivados bien drenados no tienenproblemas con la desnitrificación.

Las plantas carnívoras pueden utilizar las proteínasanimales como fuente de nitrógeno. La hierbamantequillera por ejemplo, tiene pequeñas glándulasen las partes superiores de cortos tallos. Estasglándulas producen una sustancia pegajosa queatrapa hormigas y otros insectos pequeños. Otrasg

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