PRIMERA EDICIÓN: 2010 D.R.© Lic. Raúl Acosta Meléndez Editor
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BIOLOGÍA exterior. En estas condiciones, algunos compuestos químicos de moléculas sencillas se combinaron para dar origen a otros más complejos. A este proceso se le conoce como evolución química. Las reacciones químicas propuestas por Oparín para dar origen a las biomoléculas probablemente ocurrieron y mezclaron los productos orgánicos de esas reacciones. El mar, las lagunas someras y los charcos se convirtieron en caldos primitivos donde las moléculas chocaban, reaccionaban y se agrupaban dando origen a nuevas moléculas y agregados moleculares de diferente tamaño y comple jidad. Las fuerzas de atracción intermolecular tuvieron gran importancia en dichas reacciones.
ORIGEN DE LA VIDA Teorías sobre el origen de los seres vivos 1. Cont Controver roversia sia entre entre biog biogenist enistas as y abiog abiogenist enistas. as. La primera teoría sobre el origen de la vida es la de la generación espontánea que afirma que: la vida podía surgir del lodo, de la materia en putrefacción, del agua de mar, del rocío y de la basura. Esta teoría logró mantenerse en pie durante muchos años, ya que era apoyada por Aristóteles y por la Iglesia, esta última con una variante llamada vitalismo que sostenía: es necesaria la presencia de una fuerza vital, un soplo divino o un espíritu, capaz de dar vida a la materia inerte. Tiempo después, los científicos incrédulos tratan de refutar la teoría de la generación espontánea y lo logra Francisco Redi utilizando pedazos de carne, pero poco después Needham hirviendo por poco tiempo caldos nutritivos, vuelve a tratar de comprobar la teoría de la generación espontánea y con su experimento lo logra. Pero en el mismo siglo Spallanzani vuelve a refutar el experimento de Needham hirviendo por más tiempo los caldos, más sin embargo esto no fue aceptado por la iglesia por considerar que los caldos eran excesivamente hervidos.
3. Caracterís Características ticas de la tierr tierraa primiti primitiva va y síntes síntesis is de moléculas orgánicas. La Tierra fue adquiriendo adquiriend o su forma a través de millones de años. La corteza y la atmósfera primitiva se formaron de materiales ligeros ubicados en la parte exterior. Las erupciones volcánicas derramaban lava de las regiones calientes del interior, aumentando el material de la corteza. El vapor de los volcanes, se condensaba y caía en forma de lluvia hasta formar los océanos. La atmósfera de la Tierra Primitiva consistía probablemente de: amoníaco y metano o bien bie n de nitrógeno y Bióxido de Carbono y con pequeñas cantidades de hidrógeno y vapor de agua. Los gases de la atmósfera primitiva, probablemente, contenían los elementos que encontramos en los organismos vivos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, por lo que posiblemente, posibl emente, a partir de estos gases se formaron las principales moléculas orgánicas.
Preocupados por tratar de resolver el problema, la academia de ciencias de Francia Franci a convoca a un concurso ofreciendo un premio al que refute o que realmente compruebe la teoría de la generación espontánea. Y Louis Pasteur logra refutarla con su experimento que consistía en hervir (hasta matar a los microorganismos) el caldo contenido en unos matraces de cuello largo en forma de S doblados horizontalmente. Y como transcurrió tiempo y los matraces no se infestaron de microorganismos, se comprobó, que estos se encontraban en el aire al encontrar los cuellos de los matraces llenos de microbios.
Origen de procariontes. Sistemas precelulares: Los sistemas precelulares según Oparín son los Coacervados. Un coacervado es un grupo de gotas gotas microscópicas que se forma forma por atracción entre moléculas. De una mezcla de proteínas y azúcar en agua se pueden formar Coacervados.
2. Teoría del origen origen quími químico co de la vida vida formulad formuladaa por Oparin-Haldane.
Primeros Seres Vivos. Debido a que las células procarióticas son las más simples, las células más primitivas en la Tierra deben haber sido células procarióticas simples.
Hace unos 3500 millones de años, las condiciones físicas y químicas de la Tierra eran muy diferentes de las actuales: la atmósfera carecía de oxígeno libre, por lo que era fuertemente reductora, se componía de hidrógeno, metano, amoniaco y vapor de Agua. Había una temperatura moderada con zonas muy calientes en las cercanías de los volcanes y manantiales manantial es térmicos; los océanos y lagos tenían un pH básico; además, había radiaciones de alta energía procedentes del espacio
Es muy difícil señalar exactamente cuándo aparecieron por primera vez o saber la naturaleza de los primeros tipos de organismos. Sin embargo, algunos procariotas parecen haber aparecido primero que otros.
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Origen de eucariontes.
especial y definida en sus células; las mismas forman tejidos, los tejidos forman órganos y éstos a su vez, forman sistemas, y el conjunto de sistemas, forman organismos”.
La principal teoría vigente sobre el origen de los eucariontes es la teoría endosimbiótica de Margulis: Es una forma de explicar el origen de los eucariontes. Margulis, sugiere que los cloroplastos, mitocondrias y flagelos son organelos celulares que derivaron de procariontes de vida libre y que por un proceso de endosimbiosis formaron parte de una sola célula. Para explicar lo anterior, propone que en la tierra primitiva debieron haber existido gran variedad de procariontes, algunos aerobios y otros fotoautotróficos, así como diversas formas de ellos: amiboideos, esféricos, espiralados, etc., y que algún procarionte amiboide engulló a otro de respiración aerobia pero sin digerirlo, dando como resultado una célula con mitocondrias, cloroplastos o flagelos primitivos.
Estructura de los distintos tipos celulares Estructura de las Células Procariontes y de las Eucariontes. PROCARIONTES Carecen de Núcleo Algunos tienen cápsula No contienen Mitocondrias, R.E., Peroxisomas y Lisosomas Los ribosomas están en menor cantidad que en eucariontes Carecen de vacuolas
EUCARIONTES ANIMALES
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LA CÉLULA La célula es la mínima unidad de vida. En los organismos pluricelulares es la unidad anátomo-funcional
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Teoría celular. Origen de la teoría celular. La célula (en un principio cell: celda) fue descubierta por Hooke, en un pedazo de corcho a raíz de la invención del microscopio.
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Formulación de la Teoría Celular.
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1. Unidad anatómica: Todos los seres vivos están formados por células. 2. Unidad fisiológica: Todas las reacciones metabólicas de un organismo se producen en cada una de sus células. 3. Unidad de origen: Las células provienen de otras células preexistentes. 4. Unidad genética y evolutiva: El ADN guarda en cada célula la información de cada individuo (color de ojos, cabello, piel, etc.). Y la combinación de cromosomas y genes durante el proceso de reproducción, asegura la variabilidad de las especies.
No tienen pared celular , en su lugar tienen Glicocaliz . Contiene un núcleo rico en DNA y un nucleolo Contienen mitocontrias Contiene complejo de Golgi. Contienen peroxisomas Contienen lisosomas que digieren. Contiene un R.E.
VEGETALES •
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Tienen pared celular El núcleo y el nucléolo son semejantes a los de animales. Tienen plastidios Tienen Mitocondria Vacuolas grandes R.E. similar al de animales. Ribosomas
Si nos ponemos a pensar, todos los procariontes son unicelulares y por lo tanto una sola célula debe “arreglárselas” para subsistir al interactuar con su medio. En cambio la mayor parte de los eucariontes son pluricelulares, por lo que varias células están en interacción continua y con su medio ambiente, por lo que si algún agresor afecta a un tipo celular, los demás tipos, también se ven afectados por el simple hecho de que existe una interacción. Otro factor muy importante que diferencia a los procariontes de los eucariontes, es que en los eucariontes existe la especialización celular , esto quiere decir que hay varios tipos celulares (todos eucariontes) dentro de un mismo organismo pluricelular, cada uno con una determinada función, que contribuye a la estabilidad funcional del organismo completo. Un mismo tipo celular se agrupa en tejidos, los tejidos, se agrupan en órganos, los órganos, se agrupan en sistemas y los sistemas se agrupan en organismos enteros. Cada
Desarrollo de la Teoría Celular. Sin embargo la teoría celular se fue desarrollando hasta que la teoría celular de las plantas de Schleiden, y la teoría celular de animales de Schwann se unificaron en lo siguiente: “Toda célula contiene el material hereditario y en ella se llevan a cabo los procesos metabólicos; los vegetales y animales superiores, presentan organización
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Retículo Endoplásmico (R.E.). Este se puede dividir en retículo endoplásmico liso y rugoso, y sus funciones son: servir de transporte intracelular. Y las funciones particulares son: Retículo endoplásmico liso: Está involucrado en la síntesis de lípidos. Retículo endoplásmico rugoso: Tiene ribosomas que se encargan de la síntesis de proteínas.
sistema tiene una determinada función que no puede ser suplida por otros sistemas con contadas excepciones. Por estas razones, los eucariontes por su grado de complejidad, necesitan una maquinaria celular mucho más compleja y organizada que los procariontes, de manera que sea mucho más eficiente y menos propensa a las fallas que llevarían al organismo completo al desequilibrio fisiológico.
Ribosomas. Son componentes celulares no membranosos. Se pueden encontrar aislados o en el retículo endoplásmico rugoso, su función en ambos casos es la síntesis de proteínas.
Organelos celulares. 1. Pared Celular y Membrana Plasmática.
Gonóforo. (exclusivo de procariontes). Tiene la información genética de la célula, normalmente consiste en una molécula de DNA duplo-helicoidal, está anclado a la membrana interna, y está disperso pero con cierto orden.
Pared Celular: Es un recubrimiento de la célula, compuesto por carbohidratos y proteínas, presente principalmente en bacterias (procariontes) y plantas (pared de celulosa).
Mesosoma (exclusivo de procariontes). Son extensiones de la membrana interna, puede contener paquetes de enzimas respiratorias del Ciclo de Krebs (respirosomas).
Membrana plasmática. Se trata de una estructura elástica muy delgada. Su estructura básica es una película delgada de lípidos de dos moléculas de espesor, que funciona como barrera al paso de agua y sustancias hidrosolubles entre el líquido extracelular y el líquido intracelular. Flotando en la bicapa lipídica, se encuentran moléculas proteínicas.
Lamelas (exclusivo de Procariontes). Están adheridas a la membrana interna, y son paquetes de enzimas fotosintéticas, en caso de que sea una bacteria fotosintética, es una especie de organelo primitivo. Aquí inicia la minimización de la entropía. Aquí inicia la fotosíntesis, y son equivalentes a las membranas internas del cloroplasto.
2. Los organelos, características y función. Glucocáliz (exclusivo de ecucarionte animal). Es un conjunto de azúcares unidos a las proteínas o lípidos de la membrana celular. Es el sistema receptor de la célula que reconoce el ambiente (virus, bacterias, hormonas), está hecho de carbohidratos.
Plásmidos (exclusivo de procariontes). Son anillos de DNA de doble hélice con aproximadamente 20 genes, también llamados genes móviles, se deben incorporar al gonóforo para expresarse. Su nombre cambia de plásmido a episoma cuando se incorporan al DNA de gonóforo.
Microtúbulos. Son parte del citoesqueleto, encargados del transporte intracelular. Aparato de Golgi. Organelo membranoso, formado por un conjunto de sacos aplanados, sus funciones son: Secreción de proteínas, maduración de proteínas, glucosilación (sulfatación: pega grupos sulfatos y carboxilación: pega azúcares, grupos carbono).
Pilli (exclusivo de procariontes). Son prolongaciones de la pared celular, permiten la conjugación entre bacterias formando un puente citoplasma-citoplasma, de esta manera, las bacterias intercambian plásmidos. Cápsula (exclusivo de procariontes). Es una cubierta tipo musilaginoso, muy blanda, forma de protección, capa aislante, formada por polisacáridos principalmente, es la causa de patogenicidad de la bacteria.
Mitocondria (sólo eucariontes). Sus funciones son: La respiración celular y la producción de ATP, tienen dos membranas, una interna y otra externa, tiene su material genético propio, tiene enzimas respiratorias.
Flagelo. Son, una especie de organelos pequeños que utilizan moléculas de ATP, para darle movilidad a la célula.
Lisosoma (sólo eucariontes animales). Son unos sacos esféricos que contienen enzimas hidrolíticas (digestivas), y digieren la materia orgánica. Cuando la célula muere, estos sacos se rompen y las enzimas liberadas, digieren a los componentes celulares.
Cloroplastos (exclusivo de vegetales). Los cloroplastos son receptores de la energía luminosa, que
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1. Respiración Anaerobia.
convierten en energía química del ATP para la biosíntesis de la glucosa y otras biomoléculas orgánicas a partir del dióxido de carbono, agua y otros precursores. El oxígeno se genera en las plantas durante la fotosíntesis. Los cloroplastos son la principal fuente de energía de las células fotosintéticas expuestas a la luz.
Es el tipo de respiración que no necesita oxígeno. Es llevada a cabo por células procariontes y algunas levaduras y en el ser humano puede realizarse en el músculo cuando tiene una demanda elevada de energía.
Vacuola. Las vacuolas segregan productos de desecho de las células vegetales y eliminan sales y otros solutos cuya concentración aumenta gradualmente durante el tiempo de vida de la célula. A veces algunos solutos cristalizan en el interior de las vacuolas, se encuentran básicamente en vegetales y tienen gran tamaño, en animales son menos frecuentes y tienen menor tamaño.
La principal vía de la respiración anaerobia es la Glucólisis.
Glucólisis. Es la vía con la que se degrada la glucosa para obtener energía, y se compone de una serie de reacciones bioquímicas llevadas a cabo en el citoplasma.
3. El núcleo. Es el componente más grande de la célula, y sus funciones son: almacenar, transcribir y transmitir, la información almacenada en el DNA, que se encuentra protegido por unas proteínas llamadas Histonas. Además contiene al nucleolo que está formado por 100% RNA.
Antes de empezar a explicar esa vía es necesario tener presente que: El ATP (Trifosfato de Adenosina) es la “moneda energética” de la célula ya que suministra la energía para el metabolismo.
Metabolismo celular.
1. Glucólisis anaerobia. No necesita oxígeno y es llevada a cabo en el músculo en condiciones de alta demanda energética y en los organismos anaerobios.
La glucólisis tiene dos modalidades:
El metabolismo es un conjunto de reacciones físicas y químicas, por las cuales, el organismo conserva su homeostasis (equilibrio). Para que una célula tenga metabolismo, es necesario que ingrese productos para su degradación y de esta forma obtener energía y materia prima para poder realizar sus funciones.
Glucólisis anaerobia. Una vez que entra la glucosa a las células, mediante una serie de reacciones catalizadas por enzimas, se convierte en piruvato, al no haber oxígeno, el piruvato se convierte en lactato mediante una enzima llamada lactato deshidrogenasa y aquí termina el metabolismo anaerobio.
El metabolismo se divide en anabolismo y catabolismo.
2. Glucólisis aerobia. Necesita de oxígeno y es llevada a cabo en todos los organismos aerobios.
1. Concepto de anabolismo y catabolismo. •
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Anabolismo. Es un conjunto de reacciones por las que la célula sintetiza todos los materiales que requiere para hacer sus funciones. Sintetiza proteínas, carbohidratos, lípidos, etc. En resumen, es sintetizar moléculas más complejas a partir de moléculas más simples. Catabolismo. Es el conjunto de reacciones por las que la célula degrada moléculas complejas en moléculas simples para obtener energía necesaria para realizar sus funciones. En el ser humano la fuente principal de energía es el catabolismo de la glucosa, sin embargo en condiciones de ayuno, cuando no existe un suministro suficiente de glucosa para las células, los lípidos pasan a ser la principal fuente de energía.
Glucólisis aerobia. La glucosa entra a las células, por medio de una serie de reacciones se convierte en piruvato y debido a la presencia de oxígeno, el piruvato se descarboxila (se le quita CO2) para formar Acetil Coenzima A que entra a la vía del Ciclo del Ácido Cítrico, por lo que la glucólisis es alimentadora del Ciclo del ácido cítrico, y con este se continúa el metabolismo aerobio. Productos y Balance energético de la glucólisis. Productos. En sus reacciones, la glucólisis produce: - En total 4 moléculas de ATP. - Piruvato (en condiciones aerobias) o lactato (en condiciones anaerobias).
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Balance energético.
o catalizadores biológicos. Dentro de esta matriz líquida hay ácido desoxirribonucleico mitocondrial (ADNm), que contiene información sobre síntesis directa de proteínas.
ATP producido = 4. ATP gastado = 2. ATP neto = 2.
Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria.
2. Proceso fotosintético.
Ciclo de Krebs.
Es la utilización de la energía luminosa para formar moléculas orgánicas ricas en energía química.
Constituye una serie de reacciones realizadas en la mitocondria, que terminan en el mismo producto inicial por eso es un ciclo.
Importancia de la fotosíntesis. Si no existiera la constante conversión de energía lumínica en energía química desaparecería toda la vida en la Tierra, ya que directa o indirectamente la mayor parte de los organismos no fotosintetizadores dependen de los que efectúan esta función para obtener el combustible que los mantiene vivos.
Sus reacciones se inician con la condensación de la Acetil Coenzima A (producida a partir del piruvato de la glucólisis) con Oxaloacetato para formar Citrato de ahí que también se llama ciclo del ácido cítrico. Después de una serie de reacciones se vuelve a formar Oxaloacetato para cerrar el ciclo. En las reacciones se produce:
Ultraestructura del cloroplasto. Son orgánulos característicos de las plantas superiores, tienen forma de disco de entre 4 y 6 micrómetros de diámetro y están rodeados de membrana doble.
El cloroplasto contiene en su interior una sustancia básica denominada estroma, la cual está atravesada por una red compleja de discos conectados entre sí y apilados en forma de platillo llamados lamelas a las cuales se encuentran adheridos los gránulos de clorofila (pigmento fotosintético).
Una molécula de ATP 3 Moléculas de NADH que acarrean hidrógenos hacia la cadena respiratoria. Una molécula de FADH que acarrea hidrógenos hacia la cadena respiratoria. Los NADH rinden 3 ATPs en cadena respiratoria. El FADH rinde 2 ATPs en cadena respiratoria.
Balance energético. 1 ATP en el ciclo + 9 ATPs de los NADH + 2 ATPs del FADH = 12 ATP formados mediante el ciclo del Ácido cítrico.
Los cloroplastos también contienen gránulos de almidón, donde se almacenan productos de la fotosíntesis de forma temporal.
Cadena respiratoria. Productos finales. Es un complejo enzimático que se encuentra en la mitocondria.
enzimas 6CO2 + 6H2O + Energía de luz C6H12O6 + 6O2 clorofila
Funciones de la cadena respiratoria.
3. Respiración aerobia.
1. Se encarga de transportar electrones. Los electrones se transportan desde moléculas poco oxidantes hasta el oxígeno que es la molécula más oxidante de la cadena. Las moléculas que inician este transporte de electrones son NADH Y FADH, es decir son las moléculas menos oxidantes de la cadena. Una vez que los electrones son entregados al oxígeno, se forma Agua.
Este tipo de respiración requiere la presencia de oxígeno y se inicia con la glucólisis aerobia.
Ultraestructura de las mitocondrias. La mitocondria, que tiene una longitud comprendida entre 0,5 y 1 micrómetro, está envuelta en una membrana doble. La membrana exterior lisa está separada de la interior por una película líquida. La membrana interior, replegada en unas estructuras llamadas crestas, rodea una matriz líquida que contiene gran cantidad de enzimas
2. Debido a que la cadena sólo transporta electrones, los protones son bombeados hacia fuera de la mitocondria, lo que crea un gradiente de protones
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1. Profase. Se hacen visibles los cromosomas, la membrana nuclear y el nucleolo se desintegran gradualmente y aparece el huso. El huso es una estructura parecida a una pelota de fútbol americano. Las fibras del huso guían a los cromosomas en sus movimientos durante la mitosis.
con una carga muy positiva afuera de la mitocondria y una carga muy negativa adentro. Este gradiente obliga a los protones a volver a entrar a la mitocondria y en el paso hacia adentro pasan por una enzima que forma un túnel de protones llamada ATP sintasa que con la fuerza de entrada de los protones, forma ATP.
Balance energético. La respiración aerobia produce 36 ATP por una molécula de glucosa, sumando los ATP de la glucólisis más los del ciclo de Krebs más los de la Cadena respiratoria. enzimas C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 36 ATP Glucosa Bióxido Agua Energía de Carbono
2. Metafase. Los pares de cromátidas se mueven hacia el centro de la célula.
4. Nutrición. 1. Organismos autótrofos. Son los que producen su propio alimento, normalmente a partir de la energía solar, es decir mediante fotosíntesis. Utilizan energía solar para producir glucosa a partir de bióxido de carbono. 2. Organismos heterótrofos. Consumen el alimento producido por los autótrofos para obtener su energía. No pueden producir su propio alimento.
3. Anafase. El centrómero (Pequeño círculo en el centro) de cada par de cromátidas se divide. Los pares de cromátidas se separan en cromosomas individuales y se mueven hacia los polos del huso.
Para poder utilizar el alimento, necesitan tener un aparato digestivo que les permita digerir (descomponer moléculas grandes en pequeñas) para así poder absorber los nutrientes a su sistema circulatorio y de esta forma poder catabolizarlos.
REPRODUCCIÓN 1. Reproducción celular: Mitosis. 4. Telofase. Los cromosomas toman nuevamente forma de hilos (no pueden ser claramente vistos), el huso mitótico se rompe, reaparece el nucleolo y la membrana nuclear.
Es el tipo de división celular, donde cada célula hija recibe el mismo número de cromosomas que tenía la célula madre.
Características de las fases de la mitosis. Interfase. No forma parte del periodo de la mitosis, pero es importante porque la célula lleva a cabo actividades no reproductivas: crecimiento, síntesis, movimiento de materiales dentro y fuera de la célula.
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Importancia de la mitosis.
2. Anafase I. Los pares homólogos de cromosomas se separan. Un cromosoma de cada par se mueve hacia un polo de la célula.
La importancia de la mitosis, radica en que es proceso por medio del cual, a partir de una célula somática (célula normal del cuerpo) se producen nuevas células, por lo que las células de un organismo se están renovando constantemente. Aparte de que las células hijas pueden llevar a cabo las mismas funciones que llevaba a cabo la célula madre.
2. Reproducción celular: meiosis. Características de las fases de la meiosis. 1. Profase I. La cromatina se acorta y se condensa. La membrana nuclear y el nucleolo se rompen. Se forma el huso. Aquí ocurre un evento que no ocurre en la mitosis: a medida que los cromosomas se hacen visibles, los cromosomas homólogos (llevan el mismo tipo de información), se alinean, se entrelazan estrechamente y por medio de sinapsis se aparean. Las cuatro cromátidas de un par homólogo se llaman tétradas. A veces las cromátidas intercambian partes lo que se llama entrecruzamiento.
3. Telofase I. Se divide el citoplasma formando dos células.
Aquí termina la primera división celular y entran en una fase llamada intercinesis similar a la profase, con la diferencia de que no se duplican los cromosomas. 5. Profase II. La membrana nuclear y el nucleolo se rompen y los cromosomas se hacen visibles.
1. Metafase I. Las tétradas se alínean a lo largo del ecuador.
6. Metafase II. Las cromátidas se mueven hacia el ecuador de la célula.
7. Anafase II. Las cromátidas se separan. Una cromátida de cada cromosoma se mueve hacia un polo de la célula.
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1. Desarrollo de la genética. Durante muchos años, las personas se habían dado cuenta de que ciertas características físicas de las plantas, de los animales y de los seres humanos eran iguales en los padres y en los hijos. Los primeros seres humanos se fijaron en que algunas cosas eran iguales y otras diferentes entre los miembros de una generación y la siguiente. A pesar de eso, la comprensión de los principios biológicos que explican los parecidos y las diferencias entre las generaciones se consiguió hace muy poco tiempo. La primera buena explicación surgió hace poco más de 100 años. Sin embargo, la mayor parte del conocimiento que tenemos acerca de cómo los seres vivientes transmiten ciertas características a sus hijos se ha descubierto a partir del año de 1900.
8. Telofase II. El citoplasma se divide, formando dos células, cada una con el número haploide de cromosomas (gametos).
En los seres vivientes, los investigadores han encontrado miles de características que son hereditarias, es decir, que se transmiten de padres a hijos. Una característica que un ser viviente puede transmitir a su progenie es una característica hereditaria. En los seres humanos, el color de los ojos, el color del pelo, las formas de la cara y del cuerpo se pueden transmitir de padres a hijos. La transmisión de las características de padres a hijos es la herencia. La rama de la biología que estudia la herencia es la genética. Muchos de los grandes descubrimientos científicos de este siglo han sido en el campo de la genética. Hoy en día, la genética es una de las áreas más activas de la investigación científica.
Gametos. (óvulo y espermatozoide)
Importancia de la meiosis. La meiosis es muy importante, ya que produce diversidad biológica por el entrecruzamiento de cromosomas, es decir no puede haber cromosomas idénticos.
2. Trabajos de Mendel.
3. Reproducción a nivel de individuo.
Leyes de la herencia formuladas por Mendel.
Reproducción asexual. Es la formación de un nuevo individuo a partir de células paternas, sin que exista meiosis, formación de gametos o fecundación. Hay un solo progenitor. Las pocas variaciones que hay surgen debido a mutaciones.
La estructura básica de una especie se transmite de generación en generación debido a un conjunto de instrucciones químicas codificadas en el ADN que los individuos reciben a través de las células sexuales de sus progenitores; así, los hijos se parecen a sus padres y es lo que se conoce como herencia. Sin embargo, entre los individuos de una especie se encuentran, en ocasiones, diferencias apenas perceptibles o manifestaciones genéticas marcadamente diferentes entre sí, estas diferencias es lo que se conoce como variación, es decir los individuos no son idénticos.
Reproducción sexual. Es una modalidad de reproducción donde es necesario el intercambio de material genético entre los progenitores. Para ello es preciso la formación de células especializadas, los gametos. Éstos se producen en las gónadas (En el hombre testículos y ovarios), por medio de la meiosis, lo que permite mayor variabilidad biológica.
A las características físicas de los individuos, esto es, lo que puede verse o medirse, se les llama fenotipo, y es la expresión física o la forma en que se manifiesta un carácter hereditario. Ej.: color de piel, de los ojos, la estatura, la fisiología en general.
GENÉTICA
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Para que un fenotipo se manifieste, en las células deben estar presentes las instrucciones genéticas heredadas de sus padres, esto es, la constitución genética de un individuo o genotipo.
Al analizar los resultados de sus primeras cruzas, se dio cuenta de que las características seleccionadas respecto al tamaño de los tallos, algunas plantas presentaban tallos largos y otras cortos, pero no había intermedios, lo que le permitió plantear la hipótesis de que los caracteres heredables existían como factores individuales y podían manipularse en la progenie. Actualmente a estos factores heredables se les conoce como genes.
Los gametos (resultado de la meiosis) tienen un número haploide de cromosomas y durante la fecundación éstos se aparean y forman el cigoto, el cual tiene un número diploide de cromosomas o número normal de la especie, por lo que en las células somáticas de los individuos (células normales no gaméticas), el genotipo está representado por pares de cromosomas homólogos los cuales comparten un sitio idéntico para un mismo carácter.
Sus observaciones han quedado plasmadas en dos leyes: la ley de la segregación y la ley de la distribución independiente. •
Cada miembro de un par de genes se llama alelo. Si los alelos son idénticos se dice que el individuo que los posee es homocigoto en ese carácter, y puede ser homocigoto dominante u homocigoto recesivo. Por lo contrario, un individuo que en un genotipo lleva alelos opuestos o contrastantes respecto de un carácter se dice que es heterocigoto o híbrido.
Ley de la segregación.
Después de haber obtenido varias generaciones de plantas por autofecundación, Mendel observó que los descendientes son similares a sus progenitores, constituyendo lo que posteriormente se denominó líneas puras. Para el inicio de las cruzas utilizó plantas homocigotas, con un solo carácter contrastante, lo que involucraba un par de alelos, es decir, realizó una cruza monohíbrida. Los siete caracteres que seleccionó tienen dos expresiones, una de ellas se comporta como dominante y la otra como recesiva. Para representar el carácter dominante usó letras mayúsculas y para el recesivo, letras minúsculas.
El padre austriaco Gregorio Mendel trató de descifrar el complicado problema de la herencia haciendo experimentos con una planta. Y para evitar el riesgo de obtener resultados dudosos, seleccionó una planta que tuviera las siguientes características: Poseer caracteres diferenciales constantes; Los híbridos, durante el período de floración, deben estar protegidos de la influencia de polen extraño. Los híbridos y su descendencia no deben presentar problemas en su fertilidad en las generaciones sucesivas. Por todo esto se decidió por el género Pisum, pues posee las cualidades que él consideraba necesarias.
Así, por ejemplo, en la generación parental representada por plantas de una línea pura en la forma de la vaina, las de vaina lisa son homocigotos dominantes (AA) y las de vaina rugosa son homocigotos recesivos (aa); al producir los gametos, tienen un solo factor: A o a.
Finalmente, para sus experimentos, Mendel seleccionó siete caracteres que por tener alelos contrastantes y ser fácilmente observables le ayudaron a entender el proceso de la herencia.
Al fecundarse los gametos originan la primera generación filial (F1), formada por genotipos heterocigotos (Aa); fenotípicamente (es decir, los genes expresados) todos son iguales y manifiestan el carácter dominante: vaina lisa, por lo que el carácter de vaina rugosa desaparece en esta generación.
Para iniciar sus experimentos permitió la autofecundación durante varias generaciones, lo que favoreció la constancia de los caracteres a través de la formación de líneas puras (homocigotos).
A = vaina lisa A = vaina rugosa
También procedió a efectuar cruzas recíprocas entre plantas contrastantes, cuidando que la planta que originalmente aportaba los óvulos para la fecundación aportara posteriormente los granos de polen, lo que le permitió darse cuenta de que los resultados eran siempre iguales, no importando que las plantas aportaran óvulos o granos de polen.
F1 a a
A A/a A/a
A A/a A/a
Resultado = Genotipo = 100% A/a Fenotipo = 100% vainas lisas Interpretación = Todos son heterocigotos, y se manifiesta el carácter dominante.
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A las plantas de la generación F1 las autopolinizó y obtuvo una segunda generación filial (F2), en la cual reaparecen los caracteres originalmente cruzados: vainas lisas y vainas rugosas.
Sembró estas semillas dihíbridas de la F1 y permitió la autofecundación, con lo que obtuvo la generación F2. Al analizar el fenotipo, las semillas obtenidas en la nueva generación (F2) se dio cuenta de que en efecto, los caracteres se separaban independientemente uno del otro en una relación constante, así obtuvo: 9 semillas lisas y amarillas, 3 semillas lisas y verdes, 2 semillas rugosas y amarillas, y 1 semilla rugosa y verde.
El carácter recesivo que había desaparecido en la F1 solamente permaneció oculto durante una generación. Y además en esta nueva generación (F2), los fenotipos liso y rugoso se manifestaron en una proporción definida:
F2 A a
A A/A a/A
Para facilitar la apreciación de estas combinaciones genéticas se puede utilizar el cuadro de Punnett, colocando en los ejes los genotipos de los gametos masculinos y femeninos y dentro del cuadro los genotipos de los descendientes.
a A/a a/a
Resultado = Genotipo: ¼ A/A; ½ A/a y ¼ a/a. Fenotipo: 75% vaina lisa; 25% vaina rugosa
Los ejemplos descritos corresponden al tipo de herencia cuantitativa porque los caracteres son definidos y distintos unos de otros, por lo que también se les llama caracteres discontinuos.
Interpretación = Los homocigotos A/A lógicamente se expresan como vaina lisa; los heterocigotos se expresan como vaina lisa por ser éste el carácter dominante y los homocigotos a/a se expresan como vaina rugosa porque a pesar de ser recesivos son dos genes iguales.
Mendel fue muy acertado al seleccionar los caracteres que utilizó en sus cruzas porque los genes para cada carácter está situados en cromosomas diferentes (no homólogos) y por lo tanto, cada par se hereda con independencia uno del otro. Sin embargo con los estudios que Morgan y su grupo de genetistas hicieron, se sabe que la distribución independiente no puede efectuarse si los pares de genes que se cruzan existen en el mismo par de cromosomas, ya que están ligados, lo que generalmente impide la segregación independiente; en ocasiones, la ligadura puede romperse debido al entrecruzamiento y entonces los genes sí pueden separarse.
Como resultado de estas observaciones, Mendel estableció la ley de la segregación que dice: Al cruzar dos individuos que difieren en un solo carácter, durante la formación de sus gametos el par de genes responsables de cada carácter se separa, de manera que cada gameto contiene solamente un alelo para dicho carácter. De los alelos, una forma del carácter hereditario es el dominante y evita la expresión del carácter recesivo.
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Ley de la distribución independiente.
3. Herencia intermedia o codominancia y herencia poligénica (Complemento a la guía).
Mendel, al proseguir sus experimentos, se dio a la tarea de dilucidar si los resultados obtenidos anteriormente eran semejantes al cruzar plantas con una pareja de caracteres diferenciales. Seleccionó plantas de líneas puras con semillas lisas (AA) y amarillas (BB), que son caracteres dominantes, y plantas de líneas puras con semillas rugosas (aa) y verdes (bb), que son caracteres recesivos.
Herencia intermedia o codominancia: Se lleva a cabo cuando los dos genotipos se expresan para formar un fenotipo intermedio entre las características de sus progenitores, por ejemplo si en la flor siciliana, se cruza una flor roja (Genotipo 1) con una blanca (Genotipo 2), el resultado es una flor rosa ( Fenotipo Intermedio). Nótese que este fenómeno no se da en todas las cruzas, sólo en algunas especies. •
Al formar los gametos, cada progenitor aportó un alelo de cada par: AB y ab. Después de la fecundación, la única posibilidad de combinación para los individuos de la generación F1 era AaBb, es decir, genotipos heterocigotos y dihíbridos. La manifestación de este genotipo en las semillas fue que todas eran semejantes al progenitor dominante: lisas y amarillas; por lo tanto, nuevamente desaparecían del fenotipo los dos caracteres recesivos.
Herencia poligénica. Es cuando la interacción de dos o más pares de genes determinan una sola característica, Ej. Color de piel, estatura. Estos genes pueden estar en diferentes lugares de un cromosoma o en diferentes cromosomas. •
4. La teoría Cromosómica de la herencia.
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En 1866, Mendel publicó un artículo sobre sus estudios acerca de la herencia. Sin embargo, los científicos no se interesaron en su trabajo. No fue hasta el 1900 que tres científicos europeos, trabajando independientemente, redescubrieron el artículo de Mendel. Esto fue 16 años después de la muerte de Mendel. Cada uno de estos científicos le dio crédito completo a Mendel por su brillante trabajo. Se marcó así el principio de la genética moderna.
En la Profase I de la Meiosis, los cromosomas homólogos hacen sinapsis y se aparean intercambiando material genético esto es a lo que se le llama recombinación cromosómica. Una vez que los cromosomas homólogos ya se aparearon, cada uno se dirige a un polo de la célula en división y de esta manera queda haploide. Los cromosomas homólogos son los que tienen los genes para un mismo aspecto como color de ojos, cantidad de melanina, etc. En los seres humanos existen 23 pares de cromosomas homólogos, y cada cromosoma homólogo solo se puede aparear con su par.
A principios del siglo, Walter S. Sutton, estudiante graduado de la Universidad de Columbia en los Estados Unidos, leyó el trabajo de Mendel. Sutton estaba estudiando el proceso de meiosis en los espermatozoides del Saltamontes. El observó unas semejanzas entre el comportamiento de los cromosomas y los “factores” de Mendel.
La recombinación cromosómica, asegura que todos los gametos sean diferentes en información genética, eso explica las diferencias entre hermanos no homocigotos.
Comparación entre los cromosomas y los “factores” de Mendel.
Características de los cromosomas
Características de los factores de Mendel
Los cromosomas están en pares.
Los factores de Mendel están en pares.
Los cromosomas se segregan durante la meiosis.
Los factores de Mendel se segregan durante la formación de gametos.
Las parejas de cromosomas se reparten independientemente de otras parejas de cromosomas.
Cualquier gen localizado en el cromosoma X o en el cromosoma Y está ligado al sexo. Diversos experimentos con la mosca de la fruta pudieron explicar que los cromosomas sexuales no solamente determinan el sexo, sino que también portan genes de caracteres hereditarios; por ejemplo, la herencia de los ojos blancos en el macho. Otros ejemplos son: El daltonismo y la hemofilia, que se manifiestan solo en los hombres, las mujeres portan los genes pero no los manifiestan.
Los factores de Mendel se reparten independientemente.
Alteraciones genéticas: Mutaciones y aberraciones cromosómicas.
1. Mutaciones. Son cambios en el material hereditario. Las mutaciones pasan a las nuevas células que se forman durante la división celular. Algunas mutaciones no producen efectos visibles. Otras producen efectos drásticos en un organismo, y a veces en la progenie de ese organismo. Las mutaciones pueden comprender la estructura, o el número de cromosomas o la naturaleza química de los genes. Un cambio en la estructura o en el número de los cromosomas es una alteración cromosómica. Usualmente, estas alteraciones causan cambios visibles en el fenotipo. Un cambio en la naturaleza química del DNA es una mutación genética. Una mutación genética puede o no ser visible en el fenotipo. Las mutaciones somáticas ocurren en las células del cuerpo de un organismo. Estas mutaciones se trasmiten solo a células que vienen de la célula mutante original; nunca pasan a la progenie. Las mutaciones germinales ocurren en las células reproductivas de un organismo.
En aquella época, se desconocía la función de los cromosomas. Sutton estudió las semejanzas entre los factores de Mendel y el movimiento de los cromosomas durante la meiosis. Entonces formuló la hipótesis de que los cromosomas eran los portadores de los factores, o genes, descritos por Mendel. Sutton no pudo probar que los genes estaban realmente en l os cromosomas. Otros científicos lo demostraron pocos años después. Sin embargo, el trabajo de Sutton llevó, a principos del siglo pasado, a la formulación de la teoría cromosómica de la herencia. La Teoría cromosómica de la herencia, afirma que los cromosomas son los portadores de los genes.
Herencia ligada al sexo y genes ligados al cromosoma X (Complemento a la guía)
Recombinación cromosómica.
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Estas mutaciones pueden pasar a la progenie. Muchas mutaciones que producen efectos que se notan son perjudiciales e interfieren con la capacidad de un organismo para funcionar. Los efectos de algunas mutacion es son lo suficientemente severos como para causar la muerte. Algunas veces, las mutaciones son beneficiosas para un organismo. En estos casos, una mutación hace que el organismo pueda sobrevivir mejor en cierto ambiente.
de DNA y vuelve a la estructura circular original. Esta técnica se llama empalme de DNA. El nuevo plásmido es una combinación de la molécula original de DNA y de un pedazo nuevo de DNA. Este plásmido vuelve a introducirse en la bacteria. Cuando la bacteria se duplica, el nuevo DNA también se duplica. De esta forma se puede por ejemplo i ntroducir el gen de la insulina en un plásmido bacteriano para que la bacteria sintetice la proteína insulina.
2. Aberraciones cromosómicas. Las mutaciones que afectan a los cromosomas se llaman aberraciones cromosómicas. Hay dos clases de aberraciones cromosómicas: cambios en el número normal de cromosomas y cambios en la estructura del cromosoma mismo. Durante la meiosis, a veces, las parejas de cromosomas no se separan, a lo que se le llama no disyunción. La no disyunción ocurre cuando una o más parejas de cromosomas no se separan durante la meiosis. La no disyunción puede ser con los autosomas o con los cromosomas del sexo. Si ocurre la no disyunción, los gametos que se forman pueden tener demasiados o muy pocos cromosomas. Si estos gametos se fecundan, la progenie no tendrá el número correcto de cromosomas en sus células. Por lo tanto, la no disyunción puede causar anormalidades en su progenie. Ejemplos de no disyunción, tenemos varios: Síndrome de Down donde hay 3 cromosomas 21; Síndrome de Turner , donde hay sólo un cromosoma X.
EVOLUCIÓN 1. Teoría de los caracteres adquiridos (Lamarck). Lamarck publicó su obra Filosofía zoológica, donde se expone una teoría de la evolución orgánica en la cual sostenía que los seres vivos tienen una fuerza innata con la que luchan contra las vicisitudes del medio y, de esta manera, adquieren características físicas que les permiten vivir en su ambiente; una vez desarrolladas estas características, se propagan a las generaciones sucesivas.
2. Teoría de la Selección Natural (Darwin-Wallace). Darwin, de común acuerdo con Wallace, publica la siguiente teoría de la evolución: La variabilidad genética es inherente a las especies tanto de animales como de plantas. De cualquier especie nacen más individuos de los que pueden obtener su alimento y sobrevivir, y por lo tanto existe una lucha por la existencia. Como el número de individuos de cada población permanece más o menos constante, perece un determinado porcentaje en cada generación. Si los descendientes de una especie persistieran en su totalidad, pronto dominarían a otras especies. •
•
5. Desarrollo y uso de la ingeniería genética.
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Una mejor comprensión del gene y de su acción ha llevado a los científicos a desarrollar técnicas que les permiten alterar la estructura del DNA. La alteración de la estructura de una molécula de DNA, sustituyendo genes de otra molécula de DNA se llama ingeniería genética. La molécula de DNA que se forma al combinar dos moléculas distintas de DNA se llama DNA recombinante.
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3. Mecanismos de la evolución: selección natural, migración, deriva génica, variación genética, mutación y aislamiento geográfico.
Los científicos usan la bacteria Escherichia coli para estudiar el DNA recombinante. E. Coli tiene un cromosoma grande que está en el citoplasma. La bacteria puede también contener plásmidos, que son pequeños pedazos circulares de DNA . El cromosoma y los plásmidos se duplican cada vez que la célula se divide. Los ingenieros genetistas pueden introducir genes en un plásmido para alterar las reacciones químicas dentro de la célula. Entonces, al DNA de este plásmido lo rompe, en cierto punto, un tipo especial de enzima. Al mismo tiempo que se rompe el plásmido, un pedazo de otra molécula de DNA se rompe de la misma manera. Este pedazo de DNA se introduce después en el plásmido. El plásmido partido se une al nuevo pedazo
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Selección Natural: Es el proceso de la supervivencia de aquellos organismos mejor adaptados a su ambiente.
Migración: Es cuando una población, se dirige a otro lugar, en busca de mejores condiciones ambientales.
Deriva génica: Es el cambio en el fondo genético, causado por el azar. La deriva génica puede trabajar a favor o en contra de la selección natural. Por ejemplo, puede disminuir la frecuencia de un gene favorable que esté presente en una frecuencia baja.
Variación genética: Son las diferencias perceptibles o manifestaciones genéticas marcadamente diferentes entre sí, entre los individuos de una especie.
Mutación: Es cualquier cambio en el material genético de un individuo.
dan una base útil para clasificar un organismo como una especie en particular. Hoy, los taxónomos que clasifican los organismos los estudian de diversas maneras: 1. Se estudia la estructura general del organismo para tratar de encontrar estructuras homólogas. Recuerda que las estructuras homólogas son estructuras que tienen una similitud básica y se han desarrollado en organismos que pueden haber tenido un antecesor común. Por ejemplo, las alas de un pájaro y la pata de una tortuga son estructuras homólogas. 2. Se estudia el ciclo de vida de la especie para buscar un parecido biológico con otros grupos de organismos. 3. Se estudia el registro fósil, si está disponible, para mostrar las relaciones entre organismos a través del tiempo. 4. Se determina el grado de parecido bioquímico entre las especies. El orden de aminoácidos en proteínas similares es diferente de una especie a otra. Las similitudes en el orden de aminoácidos de ciertas proteínas pueden ayudar a determinar cómo clasificar los organismos. 5. Se estudia el parecido genético entre los cromosomas de diferentes especies. La información sobre este parecido puede dar claves muy importantes para la clasificación. Se pueden encontrar relaciones entre diferentes especies estudiando y comparando segmentos de: 6. DNA. Mientras más parecido sea el orden de las bases de los nucleótidos, más estrechamente relacionadas están las especies.
Aislamiento geográfico: Ocurre cuando una barrera física, como una cadena de montañas, evita que los miembros de dos poblaciones puedan tener contacto unos con otros. Por lo tanto, no es posible el cruce entre dos poblaciones. 4. La evolución como explicación de la diversidad biológica.
La evolución es un proceso de cambio mediante el cual se forman nuevas especies de especies preexistentes. La evolución explica cómo se han desarrollado las diferentes formas de vida y por qué todo lo que vive muestra semejanzas y diferencias. En resumen, según la teoría de la evolución la diversidad biológica, es decir especies muy variadas y diferentes entre sí, se debe a la evolución.
TAXONOMÍA 1. Criterios de clasificación. Carlos Linneo, basó su sistema de clasificación en similitudes en la estructura del cuerpo. Por ejemplo, consideró que un murciélago era mamífero porque tenía muchas similitudes estructurales con otros mamíferos. El mero hecho de que tuviera alas no lo calificaba para ser un pájaro. Otra evidencia demuestra que, a pesar de que los murciélagos tienen alas, son mamíferos y no pájaros. El trabajo de Linneo en taxonomía se hizo más de un siglo antes que los trabajos de Darwin o Mendel. Después que Darwin presentó su Teoría de la Evolución, los científicos vieron las diferencias y similitudes en los organismos como productos de la evolución. Hoy, el énfasis mayor de la taxonomía es el estudio de las relaciones evolutivas. La clasificación de una especie está basada en la historia evolutiva de esa especie. Por ejemplo, en una época, los conejos y las ardillas estaban clasificados como roedores. El estudio de fósiles primitivos de conejos demuestra que evolucionaron de un antecesor diferente al antecesor de los roedores. Por esta razón, ahora los conejos se clasifican en un grupo separado de los roedores. Muchas de las ideas que apoyan la Teoría de la Evolución
2. Características de los grandes reinos. La categoría taxonómica, es un sistema jerárquico y consiste de una serie de grupos más pequeños que se organizan en grupos más grandes.
Reino. Grupo de fílumes estrechamente relacionados. Fílum. Es un grupo de clases estrechamente relacionadas. Clase. Es un grupo de órdenes estrechamente relacionados. Familia. Es un grupo de géneros estrechamente relacionados. Género. Es un grupo de especies relacionadas. Especie. Es un grupo de organismos de un tipo particular que pueden entrecruzarse y producir crías fértiles en condiciones naturales. Características de los diferentes reinos.
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químicos para su desarrollo; entre ellos, los fundamentales son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. La existencia de éstos en la naturaleza es limitada; por ello, deben reciclarse de manera constante. Así surgen los llamados ciclos biogeoquímicos, que permiten la disponibilidad de estos elementos una y otra vez, transformándose y recirculando a través de la atmósfera, hidrósfera, litósfera y biósfera, es decir la ecósfera.
1. Reino Monera. Son organismos procariontes, unicelulares, algunos son autótrofos y algunos heterótrofos, Ej.: Las bacterias. 2. Reino Protista. Son organismos eucariontes, unicelulares, algunos son autótrofos y algunos heterótrofos, Ej.: La amiba. 3. Reino Fungi. Son organismos eucariontes, pluricelulares y heterótrofos. Ej.: Los hongos.
Los ciclos biogeoquímicos pueden ser de dos tipos: De nutrientes gaseosos. Cuya fuente de aporte es la atmósfera: Ej. carbono, oxígeno y nitrógeno. •
4. Reino Plantae. Son organismos eucariontes, pluricelulares y autótrofos, Ej.: Coníferas.
•
5. Reino Animalia. Son organismos eucariontes, pluricelulares y heterótrofos, Ej.: Perro y hombre.
El agua desempeña un papel fundamental en los ciclos biogeoquímicos, ya que los nutrientes atmosféricos llegan a la superficie terrestre con la lluvia; los nutrientes sólidos provienen de minerales de rocas desgastadas y disueltas por el agua, además, las plantas absorben los nutrientes minerales disueltos en este líquido.
ECOLOGÍA 1. Estructura del ecosistema. El ecosistema se considera la unidad fundamental de organización en ecología y la unidad estructural de la ecósfera. El conjunto de elementos que forman el ecosistema y que por lo tanto integran el ambiente natural está organizado en los grupos siguientes:
De nutrientes sólidos. Proporcionados por la corteza terrestre; por ejemplo: Fósforo y azufre.
Ciclo del Carbono. El carbono se encuentra en la atmósfera como bióxido de Carbono gaseoso. Las plantas toman el Bióxido de carbono directamente del medio donde vive y con él fabrican carbohidratos y algunos lípidos durante la fotosíntesis. Al alimentarse de plantas, los animales ingieren los compuestos complejos elaborados a partir de bióxido de carbono y agua. El bióxido de carbono regresa a la atmósfera a través de la respiración de los seres vivos, por desintegración bacteriana o como residuo de las combustiones.
Elementos abióticos. Componen la parte física o inerte de los ecosistemas, tales como: energía solar, atmósfera, agua, suelo, relieve, sustrato geológico y clima. Elementos bióticos. Forman la parte viva del sistema ecológico, es decir, plantas, microbios, hongos, animales y el hombre.
Ciclo del Nitrógeno.
Todos los elementos del ecosistema interactúan de manera holística, es decir, integral; por esta razón, no es fácil aislar uno de ellos y cambiarlo sin afectar a los demás.
Representa un ejemplo típico de nutrientes gaseosos. Constituye el elemento predominante de la atmósfera (79%). Las bacterias nitrificantes fijan el nitrógeno atmosférico y lo convierten en sales de nitrógeno, nitritos o nitratos, que las plantas absorben del suelo a través de sus raíces.
2. Flujo de Energía de los ecosistemas. El flujo de energía en la biosfera se efectúa en forma de moléculas de alto poder energético; estas moléculas, elaboradas y almacenadas por los productores (autótrofos), sirven de alimento a una serie de consumidores (heterótrofos); y, como etapa final, la energía no utilizada por productores ni consumidores es liberada por los desintegradores (reductores o putrefactores).
Con el nitrógeno, la planta fabrica proteínas durante la fotosíntesis, las cuales son ingeridas en forma directa por herbívoros o indirecta por carnívoros. Cuando los organismos mueren, sus cuerpos son desintegrados por la acción bacteriana, formándose amoniaco; otras bacterias convierten el amoniaco en nitratos, o lo liberan en forma gaseosa por acción de bacterias desnitrificantes; de esta manera el nitrógeno regresa a la atmósfera. Ciclo del Fósforo.
3. Ciclos biogeoquímicos: carbono, nitrógeno, fósforo. Los seres vivos necesitan alrededor de 40 elementos
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comunidades y a los ecosistemas. El fósforo es un elemento esencial para los seres vivos, ya que forma parte de la estructura de los ácidos nucleicos, y de las moléculas productoras de energía (ATP).
El objetivo de la ecología de poblaciones (también comunidades y ecosistemas) es determinar las causas que inducen la abundancia de algunas especies en un sitio determinado. Trata de explicar las tasas de crecimiento, los mecanismos evolutivos y las perspectivas futuras.
Es un ejemplo de nutriente sólido que forma parte del suelo; se le encuentra en forma de fosfatos disueltos en agua, cuyo origen es la corteza terrestre. Las plantas absorben el fósforo del suelo y lo integran al ADN, ARN y ATP de todas sus células.
Su elemento básico de estudio es la población (comunidad y ecosistema). Las poblaciones (también las comunidades y los ecosistemas), interactúan unos con otros a su nivel de organización, por lo que se distinguen dos tipos de relaciones: relaciones intraespecíficas y relaciones interespecíficas.
Los animales lo obtienen al ingerir vegetales u otros animales. Los restos de animales y vegetales muertos, así como los materiales de desecho, sufren la acción de bacterias fosfatizantes, las cuales liberan los fosfatos incorporándolos al suelo.
Relaciones intraespecíficas. Son las relaciones desarrolladas entre los miembros de una misma población.
El agua arrastra a la mayoría de los fosfatos del suelo y los conduce a través de ríos, lagos y mantos freáticos hasta depositarlos en el mar. El fósforo también es consumido por la flora y la fauna acuáticas.
Casi todas las relaciones que se dan en los agrupamientos tienden a aumentar el número de individuos de la población; cuando así sucede, se considera que la relación es positiva (+); cuando sucede lo contrario, es decir, que la población disminuye por elevarse el número de muertes o de emigraciones, las relaciones entre los individuos son negativas (-).
Las aves marinas recuperan un poco del fosfato depositado en el mar al consumir productos acuáticos, pero la mayor parte de este elemento no vuelve al ciclo, por lo que prácticamente todo el fósforo que circula es el producto de nuevas aportaciones del sustrato geológico.
En una población siembre hay relaciones positivas y negativas; si el ecosistema está en equilibrio, estas relaciones, en combinación con diferentes factores bióticos y abióticos, mantienen un número estable de individuos.
4. Ecología de poblaciones, comunidades y ecosistemas. La atención de los ecólogos puede enfocarse en tres niveles de organización:
Relaciones interespecíficas. Son las relaciones desarrolladas entre diferentes poblaciones.
Población. Organismos de la misma especie que viven en un área específica; por ejemplo: poblaciones de gorriones o de pinos en un bosque.
Siempre que una población interactúa con otra, una de ellas o ambas modifican sus tasas de crecimiento. Si una población es beneficiada, su velocidad de crecimiento tiende a aumentar (+), pero si es perjudicada, esta tasa tiende a disminuir (-).
Comunidad. Conjunto de organismos de especies diferentes que viven en un área e interactúan a través de relaciones tróficas y espaciales. Por ejemplo: la comunidad del desierto incluye plantas, animales y microbios que viven en el área.
En ocasiones las interacciones resultan provechosas para ambas (+/+), otras tienen efectos mixtos (+/-) y otras más son perjudiciales para las dos poblaciones involucradas (-/-). El efecto nulo se señala con 0.
Ecosistema. Comunidad relacionada con su ambiente abiótico, con el que interactúa en conjunto; por ejemplo: la comunidad desértica más su suelo, clima, agua, luz solar y otros, forman el ecosistema llamado desierto.
Existen siete modalidades de relaciones interespecíficas:
Cooperación (+/+). Ambas especies se benefician, más no son dependientes, ya que pueden vivir aisladas. Mutualismo (+/+). Beneficio para ambas especies, pero
En el siguiente apartado se desarrollará el tema de ecología de poblaciones que también es aplicable a las
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su relación es tan íntima que ya no pueden sobrevivir si se separan. Ej.: bacterias nitrificantes en las raíces de las plantas.
próximas a desaparecer. Aquí termina el temario solicitado por la guía de la UNAM para preparar el examen de admisión a licenciatura. Sin embargo se ha considerado añadir unos temas extras por su importancia. FORMAS DE REPRODUCCIÓN BACTERIANA
Comensalismo (+/0). Una de las especies se beneficia, pero sin causar daño a la otra. Amensalismo (-/0). Una especie inhibe el crecimiento y supervivencia de la otra, sin sufrir ninguna alteración. Recibe también el nombre de exclusión.
1. FISIÓN BINARIA. Es el proceso mediante el cual se divide la mayoría de las bacterias. La expresión fisión binaria significa “Partirse en dos”. Este proceso es más sencillo que la mitosis. Algunas de las características de la mitosis no se ven en la fisión binaria. A diferencia de la mitosis en la fisión binaria, no hay centriolos ni fibras del huso. Durante la fisión binaria, se duplica el ácido nucleico bacteriano. Después, empieza a crecer una membrana entre el ácido nucleico duplicado y se divide la pared celular para formar dos células bacterianas independientes. Las bacterias pueden completar la fisión binaria en tan solo unos 20 minutos.
Competencia (-/-). Se presenta cuando dos poblaciones de especies distintas se rivalizan por la obtención de algún recurso ambiental. Si dos poblaciones necesitan el mismo recurso, cada una de ellas trata de contrarrestar la velocidad de crecimiento de la otra. Depredación (+/-). Relación en la cual una especie (depredador), ataca y mata a otra (presa) para alimentarse. La población depredadora se beneficia, en tanto que la población presa se inhibe. Son comunes los grandes depredadores como leones, tigres, lobos, pumas, etc.
2. FORMACIÓN DE ENDOESPORAS. Las bacterias se vuelven inactivas cuando las condiciones no son favorables. Bajo condiciones adversas, muchas bacterias del tipo de los bacilos forman una cubierta dura llamada endoespora. Una endoespora es una espora que se forma dentro de la célula. Cuando la cubierta ya está formada, el bacilo se rompe y se libera la endoespora. La endoespora libre sigue inactiva mientras las condiciones no sean favorables. Es muy resistente al calor, a la congelación, a la desecación, a la radiación y a algunas sustancias químicas tóxicas. Al ser favorables de nuevo las condiciones, la endoespora germina. Solo unas pocas especies de bacterias producen esporas. Sus esporas están virtualmente dondequiera. Por eso es que se necesita buscar las maneras de destruir las esporas antes y durante la cirugía, al enlatar alimentos y en los laboratorios. Generalmente, se matan las bacterias en un autoclave, que mantiene a las bacterias a alta presión y temperatura durante el tiempo necesario para destruirlas.
Parasitismo (+/-). Se trata de la interacción de dos especies, una de las cuales (el parásito) se al imenta a expensas de otra (el huésped). Esta relación es necesaria para que el parásito sobreviva y en ocasiones causa la muerte del huésped. Ej.: lombriz en el intestino del hombre. De todas estas relaciones, las que tienen especial interés para la ecología de poblaciones son depredación, competencia y parasitismo.
5. Deterioro ambiental. Las relaciones entre el hombre y los recursos son contradictorias, ya que las sociedades humanas crecen y se desarrollan a expensas de sus recursos naturales, pero al mismo tiempo los destruyen de manera inmoderada. De acuerdo con la calidad de las técnicas de explotación, se daña en mayor o menor medida a los ecosistemas. A la intensidad del daño ocasionado a un hábitat se le conoce como deterioro ambiental.
3. LA CONJUGACIÓN Y LA TRANSFORMACIÓN. La conjugación es la transferencia de material genético de una bacteria a otra mediante el contacto directo de célula a célula. Esto sucede mediante la formación de un puente entre los pilli de dos bacterias. Una vez formado el puente, las bacterias intercambian plásmidos, que son las unidades más pequeñas de material genético en las bacterias, contienen 1 ó 2 genes.
Un ejemplo de deterioro ambiental se puede ver en el estado de Tlaxcala, que en principio tenía 350000 hectáreas de bosques; en 1949 quedaban 108000 y en la actualidad quedan menos de 60000. Todas las formas de deterioro ambiental han ocasionado la extinción de varias especies de plantas y animales, además son la causa de que otras especies estén
La transformación es otra forma de mover los genes
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entre las bacterias. La transformación es el proceso mediante el cual el material genético que se absorbe del ambiente sustituye parte del DNA de la bacteria. Una bacteria puede causar enfermedades porque, por la transformación, ha heredado los genes que causan cierta enfermedad.
E) Citrato.
BIBLIOGRAFÍA
CERVANTES, HERNÁNDEZ. Biología General. México. Publicaciones Cultural. Última edición. BAHRET. Biología. E.U.A. Prentice Hall. Edición 1987. DE LA LLATA. Química Orgánica. México. Progreso. Primera Edición. ZARZA MEZA. Introducción a la bioquímica. México. Trillas. Primera Edición.
PREGUNTAS TIPO EXAMEN PARA REPASAR LOS CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS. 1.
Según la teoría celular, ¿Qué postulado dice que todas las reacciones metabólicas de un organismo se producen en cada una de las células?
A) B) C) D) E)
Unidad anatómica. Unidad estructural. Unidad fisiológica. Unidad bioquímica. Unidad orgánica.
2.
Vía metabólica que como producto final rinde 2 ATP netos.
A) B) C) D) E) 3. A) B) C) D) E)
Ciclo de Krebs. Fosfato de Pentosas. Gluconeogénesis. Lipogénesis. Glucólisis. Principal producto de la glucólisis que es alimentador del Ciclo de Krebs. Acetil Coenzima A. Piruvato. Oxaloacetato. Glicerol Fosfato. Fosfo enol piruvato.
5.
Su actividad básica es acelerar los procesos químicos que se llevan a cabo durante el metabolismo de las células de los seres vivos.
A) B) C) D) E)
Vitaminas. Proteínas. Enzimas. Lípidos. Carbohidratos.
6.
Se transportan en la cadena respiratoria hasta el oxígeno para formar agua.
A) B) C) D) E)
Protones. Neutrones. Adherones. Electrones. Deuterones.
7.
Son estructuras membranosas y grandes que son más frecuentes en vegetales y su función es almacenar.
A) B) C) D) E)
Los ribosomas. Las mitocondrias. Los cloroplastos. Las vacuolas. Los centríolos.
8.
Capa germinal del embrión humano que da origen al sistema nervioso.
A) B) C) D) E)
Mesodermo. Ectodermo Endodermo. Cresta neural. Blastocele.
9.
De los siguientes postulados, pertenece a la teoría celular actual:
A) B) C) D) E)
Unidad anatómica. Unidad fisiológica. Unidad de origen. Unidad lógica. Unidad genética-evolutiva.
10. Organelo cuya función es la síntesis de proteínas. 4.
Molécula que se forma como condensación del acetil Co-A con el Oxaloacetato.
A) B) C) D)
Succinil Co-A. Cetoglutarato. Glutamato. Fumarato.
A) B) C) D) E)
143
Cloroplasto. Ribosoma. Aparato de Golgi. Mitocondria. Nucleolo.
11. Organelo cuya función es la producción de ATP por medio de la respiración celular. A) B) C) D) E)
D) Peptidización. E) Catabolismo.
Cloplasto. Ribosoma. Aparato de Golgi. Nucleolo. Mitocondria.
18. La información genética que contiene el núcleo y el nucleolo está contenida en: A) B) C) D) E)
12. Es el proceso de síntesis compuesto, en general. A) B) C) D) E)
Anabolismo. Catabolismo. Metabolismo. Ciclo de Krebs. Glucólisis.
19. Una de las siguientes fases no pertenece al proceso de la mitosis. A) B) C) D) E)
13. Es el proceso de degradación de moléculas complejas en moléculas simples. A) B) C) D) E)
Catabolismo. Metabolismo intermediario. Ciclo de Krebs. Cada Respiratoria. Glucólisis.
A) B) C) D) E)
23. 46. 92. 22. 21.
A) B) C) D) E)
Parásitos. Patógenos. Enzimas. Bacterias. Virus.
Telofase II. Profase I. Metafase II. Intercinesis. Anafase II.
22. Es la formación de un nuevo individuo a partir de células paternas, sin que exista meiosis. Hay un solo progenitor. A) B) C) D) E)
16. Organelo que se encarga de captar la luz en el proceso de la fotosíntesis. A) B) C) D) E)
Profase. Metafase. Anafase. Telofase. Profase II.
21. Fase de la meiosis donde quedan formados los gametos.
15. Son seres que viven a expensas de otro, perjudicándolos. A) B) C) D) E)
Interfase. Profase I. Metafase. Anafase. Telofase.
20. Fase de la mitosis donde los cromosomas toman nuevamente forma de hilos y el huso mitótico se rompe.
14. Número de cromosomas que posee un gameto en condiciones normales. A) B) C) D) E)
El ATP. Las hormonas. DNA y RNA. Vitaminas. Glándulas endócrinas.
Mitocondria. Pared celular. Parénquima. Tejido de empalizada. Cloroplasto.
Huevo. Cigoto. Mórula. Blástula. Asexual.
23. Teoría que supone que la vida tiene un origen químico: A) B) C) D) E)
17. Es el proceso de respiración celular que se realiza en el citoplasma: A) Glucólisis. B) Fotosíntesis. C) Ciclo de Krebs.
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Mendel. Oparin-Haldane Arrhenius. Lamarck. Darwin.
24. Son organismos que sintetizan su propio alimento. A) B) C) D) E)
C) Genes heterólogos. D) Genes homeóticos. E) Alelos.
Heterótrofos. Herbívoros. Carnívoros. Autótrofos. Macrófagos.
31. Tipo de herencia que se lleva a cabo cuando los dos genotipos se expresan. A) B) C) D) E)
25. Teoría que supone que algunos organelos celulares como las mitocondrias se originaron a partir de organismos fagocitados dentro de otros. A) B) C) D) E)
Lamarck. Oparin. Einstein. Endosimbiótica. Darwin.
32. Es cualquier cambio de un carácter heredable en un individuo. A) B) C) D) E)
26. Es un organelo que no se encuentra en eucariontes animales. A) B) C) D) E)
Membrana celular. Mitocondria. Lisosoma. Ribosoma. Pared celular.
A) B) C) D) E)
Lactato hidrolasa. Lactato transferasa. Lactato deshidrogenasa. Lactato acil coenzima A. Piruvato hidrolasa.
A) B) C) D) E)
La fuerza electromotriz. La fuerza de los neutrones. La energía mecánica de membrana. Gradiente de protones. La fuerza del bombeo de electrones.
Selección natural. Variación. Sobreproducción. Competencia. Especiación.
35. En Taxonomía es un grupo de órdenes estrechamente relacionados. A) B) C) D) E)
29. Por un pico de esta hormona se produce la ovulación. A) B) C) D) E)
Codominancia. Herencia simple. Herencia poligénica. Herencia compuesta. Herencia autonómica recesiva.
34. Es el proceso de la supervivencia de aquellos organismos mejor adaptados a su ambiente.
28. Mecanismo que da la fuerza para la síntesis del ATP. A) B) C) D) E)
Mitosis. Mutación. Aberración. Enfermedad genética. Evolución.
33. La interacción de dos o más pares de genes determinan una sola característica.
27. Enzima que convierte piruvato en lactato. A) B) C) D) E)
Poligénica. Mendeliana. Darwiniana. Codominancia. Epistasis.
Estrógenos. FSH. LH. Oxitocina. Prolactina.
Reino. Fílum. Familia. Clase. Género.
36. Organismos más utilizados para la recombinación genética. A) B) C) D) E)
30. ¿Cómo se llama a cada miembro de un par de genes? A) Par gen. B) Genes homólogos.
145
Ratones. Conejos. Perros. Bacterias. Eucariontes.
37. Componen la parte física o inerte de los ecosistemas. A) B) C) D) E) 38.
Factores abióticos. Factores bióticos. Animales. Rocas. Agua y minerales. Organismos unicelulares, algunos autótrofos, algunos heterótrofos, incluyen a la amiba.
A) B) C) D) E)
Bacterias. Procariontes. Protistas. Parásitos. Eucariontes en general.
C) Gametogénesis. D) Fisión binaria. E) Conjugación. 44. El ala de un pájaro y el brazo del hombre son estructuras: A) B) C) D) E)
45. Es la unidad mínima de material genético en una bacteria. A) B) C) D) E)
39. Son las relaciones desarrolladas entre los miembros de una misma población. A) B) C) D) E)
Relaciones intraespecíficas. Relaciones tróficas. Relaciones espaciales. Relaciones interespecíficas. Relaciones de cooperación.
A) B) C) D) E)
Parasitismo. Comensalismo. Amensalismo. Mutualismo. Cooperación.
A) B) C) D) E)
Fósforo. Arsénico. Oxígeno. Hidrógeno. Glucosa.
FADH Oxígeno. NADH Piruvato. Glucosa.
48. Cantidad de energía que rinde una molécula de glucosa en la Glucólisis. A) B) C) D) E)
42. Es la molécula que al romper sus enlaces aporta la energía celular. A) B) C) D) E)
Piruvato. Lactato. Nueva glucosa. Azúcares más cortos. Azúcares desoxigenados.
47. Molécula que rinde 3 ATP en Cadena respiratoria.
41. De los siguientes, uno no es necesario para la vida del hombre. A) B) C) D) E)
Operón. RNA. Plásmido. Mesosoma. Núcleo.
46. Producto final de la glucólisis en ausencia de oxígeno.
40. En esta relación, una de las especies se beneficia, pero sin causar daño a la otra. A) B) C) D) E)
Parecidas. Heterólogas. Homólogas. No parecidas. Similares.
Aminoácidos. Proteínas. Carbohidratos. DNA ATP.
36 ATP. 3 ATP. 2 ATP. 56 ATP. 34 ATP.
49. Cantidad de energía que rinde una molécula de Glucosa en el Ciclo de Krebs. A) B) C) D) E)
43. Es el proceso mediante el cual se divide la mayoría de las bacterias. A) Partenogénesis. B) Esporulación.
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1 ATP. 12 ATP. 36 ATP. 45 ATP. 34 ATP.
50. Cualquier gen ligado al cromosoma X o al cromosoma Y se llama. A) B) C) D) E)
Ligado al sexo. Autonómico. Dominante. Recesivo. Homólogo.
147
PREGUNTAS TIPO EXAMEN
HOJA DE RESPUESTAS
BIOLOGÍA PREGUNTAS TIPO EXAMEN HOJA DE RESPUESTAS
BIOLOGÍA
1.- C 2.- E 3.- A 4.- E 5.- C
26.- E 27.- C 28.- D 29.- C 30.- E
6.- D 7.- D 8.- B 9.- D 10.- B
31.- D 32.- B 33.- C 34.- A 35.- D
11.12.13.14.15.-
E A A A A
36.- D 37.- A 38.- C 39.- A 40.- B
16.- E 17.- A 18.- C 19.- B 20.- D
41.- B 42.- E 43.- D 44.- C 45.- C
21.- A 22.- E 23.- B 24.- D 25.- D
46.- B 47.- C 48.- C 49.- B 50.- A
