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    1. La célula
    2. Compuestos orgánicos
    3. Estructura del DNA
    4. Organización Submolecular
    5. Arquitectura celular
    6. Teoría celular
    7. Conservación de los sistemas vivos
    8. Fotosíntesis
    9. Cadena Respiratoria
    10. Continuidad de la vida
    11. Teoría cromosómica
    12. Origen de la vida, evolución y diversidad
    13. Evidencias de la evolución
    14. Biodiversidad
    15. Evolución humana
    16. Ecología
    17. Cuestionario de biología
    18. Respuestas de biología
    19. Bibliografía consultada

    BIOLOGÍA

    La célula

    Bioelementos

    De los 92 elementos químicos conocidos, 25 de ellos forman parte de los precios vivos. Estos últimos reciben el nombre de elementos biogenésicos y se clasifican en bioelementos primarios y secundarios, entre estos se tienen:

    B  I  O  E  L  E  M  E  N  T  O  S

    Primarios

    Características

    Secundarios

    Características

    Carbono (C)

    Principal componente de moléculas orgánicas

    Calcio (Ca)

    Constituyente de huesos, dientes caparazones. Regula la función nerviosa y muscular.

    Hidrógeno (H)

    Componente de la molécula del agua y orgánicas

    Sodio (Na)

    Participa en la transmisión del impulso nervioso. Regula el volumen plasmático y la presión arterial

    Oxigeno (O)

    Componente de moléculas orgánicas y de la respiración

    Cloro (Cl)

    Forma parte del jugo gástrico y participa en el equilibrio de líquidos de la célula.

    Nitrógeno (N)

    Participa en la formación de proteínas, vitaminas y ácidos nucleicos

    Potasio (K)

    Transmisión de impulsos nerviosos y de movimiento muscular.

    Fósforo (P)

    Participa en la transferencia de energía

    Magnesio (MG)

    Componente de la clorofila.

    Azufre (S)

    Participa en la formación de proteínas

    Flúor (F)

    Incrementa la dureza de huesos y dientes.

    Tomado de Biología 1.Velásquez O.

    Compuestos orgánicos

    Moléculas que tienen un esqueleto de carbono a las cuales se le unen grupos de átomos de C, H, O y otros grupos funcionales. Entre estos:

    *  Carbohidratos (glúcidos o azucares)

    Son moléculas formadas por C, H y O, azucares pequeños solubles en agua, son la fuente más importantes de energía para los precios vivos, además constituyen sustancias esenciales de la estructura celular. Se clasifican en:




    Ø  Monosacáridos o azucares simples:

    Son moléculas que no pueden ser hidrolizadas en moléculas más simples. Se clasifican de acuerdo con la longitud de las cadenas de carbono, las cuales tienen desde tres carbonos (triosas), tales como el gliceraldehido; azucares con cuatro carbonos (tetrosas), azucares con cinco carbonos (pentosas), azucares con seis carbonos (hexosas), etc. Entre los monosacáridos más conocidos están la glucosa (C6H12O6), la fructuosa y la galactosa. Los monosacáridos pueden contener en su estructura grupos funcionales como aldehídos CHO (aldosas) o cetosas.

    Ø  Disacáridos u oligosacáridos:

    Están formados por dos monosacáridos unidos por un enlace glucosídico. Al unirse dos moléculas de azúcar, se pierde una molécula de agua. La sacarosa (azúcar común) está ampliamente distribuida en la naturaleza y se usa en la alimentación. Otro disacárido familiar es la lactosa que se encuentra presente en la leche de los mamíferos (incluyendo al hombre). La maltosa es el disacárido que está formado por la unión  de dos moléculas de glucosa y aparece en nuestro tubo digestivo cuando iniciamos la digestión de los alimentos.

     

    SACAROSA

     

    MALTOSA

     

    LACTOSA

    Ø  Polisacáridos:

    Polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos. Funcionan como reservas energéticas tanto en plantas como en animales, mientras que otros actúan como funciones estructurales, es decir, dan forma y firmeza a ciertos organismos. Entre los polisacáridos representativos se encuentran:

    -          Almidón: Polisacárido de reserva de las plantas, formado por la unión de cientos de unidades de glucosa. Cuando las células de las hojas producen azúcares mediante la fotosíntesis, almacenan una parte de ellos como almidón y otra la envían a las raíces y las huesos.

    -          Glucógeno: Se almacena como fuente de energía en el hígado y los músculos de animales, entre ellos los precios humanos.

    -          Celulosa: Funciona como elemento estructural en la célula vegetal al formar parte de la pared celular, brindándole sostén y protección. También es importante como materia prima para la fabricación de cuartilla.

    -          Quitina: Es resistente y ligeramente flexible, proporciona soporte a los cuerpos, por lo demás blandos, de los artrópodos (insectos, arañas, etc.) y los hongos.

    *       Lípidos (ácidos grasos):

    Compuestos solubles en solventes orgánicos como el cloroformo, la gasolina etc., por su importancia biológica tienen funciones como moléculas estructurales de las células, sirven como medio de reserva energética, son aislantes térmicos al formar una capa ubicada debajo de la piel de muchos animales. Se clasifican en tres grupos:

    -          Triglicéridos: Se almacenan como gotas en el citoplasma celular y sirven como fuente de energía; conformados por tres ácidos grasos y glicerol u otro alcohol. En la célula existen tres tipos de triglicéridos tales como los aceites, ceras y grasas. Los primeros son lípidos insaturados, líquidos a temperatura ambiente; las ceras, en lugar de glicerol contienen alcoholes de cadena larga y a temperatura ambiente son sólidas. Las grasas son lípidos saturados y a temperatura ambiente son sólidos.

    -          Fosfolípidos: Son similares a los triglicéridos; constituyen el componente principal de las membranas celulares.

    -          Esteroides: Constan de cuatro anillos de carbono unidos a diferentes grupos funcionales. Forman estructuras de soporte y actúan como hormonas, por ejemplo el colesterol.

    *        Aminoácidos y proteínas

    Los aminoácidos son biomoléculas conformadas por C, H, O, N y ocasionalmente S. Todos los aminoácidos tienen dos grupos funcionales unidos al mismo átomo de carbono: un grupo ácido (-COOH) y un grupo amina (-NH2). Forman cadenas muy largas dando origen a las proteínas, las cuales son biomoléculas de las que dependen la estructura y muchas funciones celulares. Por ejemplo, forman la membrana celular, junto con los fosfolípidos, y son los catalizadores de las reacciones químicas celulares llamados enzimas. Existen 20 aminoácidos que forman parte de los precios vivos entre estos:

    Aminoácido

    Símbolo

    Aminoácido

    Símbolo

    Alanina

    A

    Metionina

    M

    Cisteína

    C

    Asparadina

    N

    Ácido aspártico

    D

    Prolina

    P

    Ácido glutámico

    E

    Glutamina

    Q

    Fenilalanina

    F

    Arginina

    R

    Glicina

    G

    Serina

    S

    Histidina

    H

    Treonina

    T

    Isoleucina

    I

    Valina

    V

    Licina

    K

    Triptofano

    W

    Leucina

    L

    Tirosina

    Y

    Aminoácido

    Fuente: W. Hill, J. Química, 1998.

    Funciones de las proteínas

    Proteínas

    Función

    Colágeno en la piel; queratina en pelo, uñas y cuernos

    Estructural

    Actina y miosina en los músculos

    Movimiento ó contráctil

    Anticuerpos

    Defensa

    Albúmina en el huevo; Zeatina en granos de maíz

    Almacenamiento

    Hormona del crecimiento; insulina, que regula el azúcar en la sangre

    Hormonas

    Enzimas, cientos diferentes en cada organismo

    Catalizadora

    Hemoglobina y mioglobina que transportan oxigeno

    Transportadora

    *  Ácidos nucleicos

    Hay dos tipos de ácidos nucleicos (AN): el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN), y están presentes en todas las células. Su función biológica no quedó plenamente demostrada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la información genética. Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de un monómero llamado nucleótido (Figura de la derecha), cada nucleótido está formado, mediante un enlace éster, por un ácido fosfórico y un nucleósido (zona sombreada de la figura), este último se constituye por la unión de  una pentosa (la D-ribosa o la 2-desoxi-D-ribosa), y una base nitrogenada (purina o pirimidina). Las bases nitrogenadas pueden ser purinas: ADENINA y GUANINA, las bases pirimidínicas son: CITOCINA, TIMINA y URACILO. La timina solo puede formar ADN y el uracilo solo está presente en el ARN.

    La figura que sigue muestra las bases en los nucleótidos: BASE+AZÚCAR+FOSFATO

    Nota: la adenina y guanina son purinas y que la timina y citosina son pirimidinas.

    Estructura del DNA

    La estructura primaria del ADN está determinada por esta secuencia de bases ordenadas sobre la "columna" formada por los nucleótidos: azúcar + fosfato. Este orden es en realidad lo que se transmite de generación en generación (herencia)

    Estructura secundaria: es el modelo postulado por Watson y Crick: la doble hélice, las dos hebras de ADN se mantienen unidas por los puentes hidrógenos entre las bases. Los traer al mundo de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, de forma que ambas cadenas están siempre equidistantes, a unos 11 Å… una de la otra. Los traer al mundo de bases adoptan una disposición helicoidal en el núcleo central de la molécula, ya que presentan una rotación de 36º con respecto al par adyacente, de forma que hay 10 traer al mundo de bases  por cada vuelta de la hélice. La adenina (A) se empareja siempre con la timina (T) mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la citosina (C) se empareja siempre con la guanina (G) por medio de 3 puentes de hidrógeno.

    En cada extremo de una doble hélice lineal de ADN, el extremo 3'-OH de una de las hebras es adyacente al extremo 5'-P (fosfato) de la otra. En otras palabras, las dos hebras son antiparalelas (Figura superior), es decir, tienen una orientación diferente. Por convención, la secuencia de bases de una hebra sencilla se escribe con el extremo 5'-P a la izquierda.

    Resumen de datos básicos del ADN

    1. Unidades químicas básicas
      1. un azúcar de 5 carbonos - desoxirribosa
      2. fosfato - uniones entre los azúcares
      3. bases: purinas = adenina y guanina    pirimidinas = timina y citosina
      4. base + azúcar = nucleótido
      5. base + azúcar + fosfato = nucleótido

    RNA.- Una célula típica contiene 10 veces más ARN que ADN. El azúcar presente en el ARN es la ribosa. Esto indica que en la posición 2' del anillo del azúcar hay un grupo hidroxilo (OH) libre. Por este motivo, el ARN es químicamente inestable, de forma que en una disolución acuosa se hidroliza fácilmente. En el ARN la base que se aparea con la A es el uracilo (U), a diferencia del ADN, en el cual la A se aparea con T. 

    Se distinguen tres tipos de RNA en función de sus pesos moleculares:

    -          RNA Mensajero (RNAm): Se sintetiza sobre un molde de ADN por el proceso de transcripción por el cual se copia el ARN a partir del molde del ADN, pasa al citoplasma y sirve de pauta para la síntesis de proteínas (traducción)

    -          RNA Ribosómico (RNAr): Esta presente en los ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas. Su función es leer los RNAm y formar la proteína correspondiente.

    -          RNA de transferencia (RNAt): Son cadenas cortas de una estructura básica, que pueden unirse específicamente a determinados aminoácidos, y que contienen una secuencia específica.

    Organización Submolecular

    Membrana celular

    Durante mucho tiempo se consideró a la membrana celular como una estructura inerte, si acaso con poros más o menos específicos para la entrada y la salida por mecanismos poco claros de los diferentes materiales que la célula debe captar o expulsar al medio en que se encuentra. En la actualidad, este concepto ha cambiado y el modelo es el de una estructura fundamental, constituida por fosfolípidos, en la cual se encuentran embebidas otras numerosas moléculas, principalmente proteínas, que tienen diferentes actividades. Es relativamente sencillo explicar el hecho de que la membrana de la célula impida la salida o la entrada de las moléculas de gran tamaño, como las proteínas, los ácidos nucleicos o los polisacáridos; y también se puede explicar que las moléculas polares o cargadas deban mantenerse de un lado o del otro de la membrana. Esta situación requiere mecanismos especiales que muevan sustancias de un lado al otro de la membrana, pero que al mismo tiempo puedan distinguir entre unas y otras; por otra parte, no es raro encontrar moléculas o iones que se transportan en las membranas, del lado en donde se encuentran en menor concentración, hacia aquel en que ésta es mayor. Son estos movimientos a través de las membranas lo que se conoce con el nombre de transporte.

    Transporte y energía.

    Fuente: omega.ilce.edu.mx

    Puesto que la membrana plasmática separa al fluido del citoplasma celular del fluido del ambiente extracelular, se dice que: El movimiento de sustancias a través de las membranas se efectúa mediante transporte pasivo como activo:

    En el transporte pasivo, entran o salen sustancias de la célula bajando por gradientes de concentración. Este movimiento por sí solo no requiere un gasto  de energía, pues los gradientes de concentración proporcionan la energía potencial que impulsa el movimiento y controla la dirección del movimiento, hacia adentro o hacia fuera de la célula.

    En el transporte activo una sustancia en general, metabolizable por las células, como la glucosa, necesita de una fuente de energía. Esto apunta hacia un hecho: en algunos casos, el transporte depende del funcionamiento del metabolismo. Pero éste sirve, entre otras cosas, para producir energía, y el transporte celular requiere de ésta para funcionar.  Esto indica que la relación entre el metabolismo celular y el transporte puede ser la energía producida en uno y necesaria para mover al otro de los procesos.

    Tráfico Intracelular

    Retículo endoplásmico Esta formación se encuentra en todas las células. Consiste en un conjunto de túbulos dispuestos en forma de red, conectados unos con otros, que se distribuyen por toda la célula. Es posible distinguir dos tipos en esta estructura, el retículo endoplásmico liso y el rugoso, que se diferencian por su aspecto. Ambos presentan en la microscopía electrónica la misma imagen tubular, pero en el liso los contornos son suaves y continuos, mientras que en la variedad rugosa, como su nombre lo indica, existen partículas más o menos abundantes a todo lo largo del contorno, que no son otra cosa que ribosomas, estructuras supramacromoleculares que ya se describieron.

    Debido a que en esta estructura se encuentran los ribosomas, y a que la variedad rugosa es más abundante en los tejidos en los que hay una actividad importante de síntesis de proteínas "sumados a muchos otros datos experimentales, uno de los cuales ha sido el aislamiento de los ribosomas y su estudio" se le ha asignado como su actividad primordial la síntesis de las proteínas.

    En el músculo, el retículo endoplásmico tiene una función especial, pues requiere de una disposición regular en relación con las miofibrillas; esto, aunado al hecho de que posee una gran capacidad para transportar calcio, así como una gran cantidad de evidencias experimentales de otro tipo, permite asegurar que participa en la regulación de la contracción muscular. La regulación del proceso se hace mediante el secuestro o la liberación del ion calcio al citosol, en donde se encuentran las miofibrillas, que lo requieren para contraerse. Es necesario señalar, que las características funcionales de esta estructura varían según el tipo celular que se utilice. El RE rugoso sintetiza proteínas exógenas y el RE liso proteínas endógenas, así como la regulación del transporte de Ca++

    Aparato de Golgi

    Es un conjunto especializado de membranas derivadas del retículo endoplásmico que semeja una pila de bolsas aplastadas. A partir de las vesículas grandes cercanas al núcleo, forma con los productos de su secreción, vesículas más pequeñas que viajan luego hasta la superficie de la célula, se funden con la membrana externa y vacían su contenido al exterior. Esta estructura tiene también que ver con la producción de enzimas digestivas, y se observa con mucha claridad por ejemplo en el páncreas, en las células de la pared intestinal y en otras glándulas. El aparato de Golgi también se encarga de producir y distribuir las proteínas que sintetiza a todos los organelos celulares. Una vez sintetizadas, las procesa e incluye en vesículas que se dirigen a los distintos organelos de las células, a los que se incorporan para realizar funciones especiales. (omega.ilce.edu.mx).

    Lisosomas

    Los lisosomas son estructuras membranosas cerradas, constituidas por una sola membrana, y son más pequeños que las mitocondrias. Los lisosomas se pueden obtener en estado de pureza por métodos especiales de centrifugación que permiten separarlos de las mitocondrias, Se considera que estos organelos representan los elementos necesarios para degradar compuestos intracelulares en caso necesario, al poner en libertad las enzimas que contienen, que podríamos considerar destructivas. (omega.ilce.edu.mx)

    Vesículas de secreción

    Son pequeñas bolsas conformadores del aparato de golgi con los lisosomas, con la acabamientoalidad de eliminar deshechos, que por ser de gran tamaño no pueden atravesar la membrana celular. Su función es la de contener dichos desechos por medio de cápsulas que posteriormente serán desalojadas.

    Vacuolas

    Las células vegetales cuentan con una vesícula en su interior, la vacuola, que en algunos casos puede llegar a ocupar gran parte del espacio interno. Este organelo está encargado de almacenar distintos tipos de moléculas pequeñas, principalmente sales (iones), aminoácidos, y otros iones de distintos tipos. Las vacuolas se encargan de tomar materiales que, o bien la célula requiere almacenar o le son tóxicas; también se encarga de guardar en su interior muchas sustancias que, por la concentración que alcanzan y la presión osmótica que generan le pueden hacer daño a la célula.

    Algunos animales unicelulares, como los protozoarios, tienen también vacuolas que pueden ser contráctiles. Las células guardan en ellas materiales que les son dañinos o inútiles y cuando se ha acumulado una importante cantidad de ellos, la vacuola se contrae y por algún punto de contacto con la membrana externa elimina su contenido sacándolo al exterior. Además, las vacuolas cumplen funciones digestivas de diversas sustancias que son tomadas del exterior por fagocitosis, como sucede en muchos protozoarios, o del mismo interior de las células, pero que le son ya inútiles o dañinas.

    Arquitectura celular

    Citoesqueleto: confiere forma y organización a la célula eucariótica y consta de tres tipos de fibras proteicas: Microtúbulos, filamentos intermedios y microfilamentos. Esta red de fibras proteicas permite que los organelos celulares no estén a la deriva en el citoplasma. Además el citoesqueleto desempeña otras actividades importantes, tales como proporcionar forma a la célula, el movimiento celular, el movimiento de organelos y la división celular.

    Microtúbulos y microfilamentos: Formaciones de apariencia tubular o filamentosa que se encuentran en el interior de prácticamente todas las células; se encuentran en el citoplasma, ya sea aislados o asociados con centriolos, cilios y flagelos. Están compuestos por proteínas llamadas tubulinas y tienen la capacidad de contraerse. Participan en los movimientos del citoplasma celular, en el movimiento de sustancias o hasta de vesículas dentro de las células; muchos de estos movimientos están dirigidos por los microtúbulos. Los microfilamentos son estructuras semejantes a los microtúbulos, formados por distintos tipos de proteínas, de las cuales las más conocidas son la actina y la miosina, que se encuentran en el músculo. Estas estructuras son las responsables de la contracción muscular. Las fibras de actina y de miosina se deslizan unas sobre otras, al tiempo que rompen al ATP, y con su energía producen el acortamiento de las fibras y de las células que las contienen (omega.ilce.edu.mx).

    Teoría celular

    Tipos de células

    Tal como lo expresa la teoría celular: todas las células se forman a partir de células preexistentes. El crecimiento y desarrollo de los organismos vivos depende del crecimiento y multiplicación de sus células, cuando una célula se divide  la información genética contenida en su ADN debe duplicarse de manera precisa y luego las copias se transmiten a cada célula hija. Existen dos tipos de célula:

    -          Células procariontes. Células que carecen  de un verdadero núcleo y organelos, su ADN se encuentra en forma circular en el citoplasma, se reproducen asexualmente y sólo existen en organismos unicelulares. Su nutrición es intracelular.

    -          Células eucariontes. Células con un núcleo verdadero y organelos, su ADN se encuentra en cromosomas contenidos en el núcleo, se reproducen asexual y sexualmente, existen en forma unicelular y pluricelular. Su nutrición es intracelular y extracelular.

    Teoría celular

    Para llegar al concepto biológico de célula y desarrollar una teoría, las primeras observaciones microscópicas se hicieron en el siglo XVII, gracias a la labor de R. Hoocke, Malphigi, Leewenhoek y Grew. El resultado de estos trabajos se confirmaron en multitud de casos y que en conjunto forman la teoría celular.

    Robert Hooke introdujo en 1665 el término célula para describir la estructura del corcho, semejante al agujero de las abejas y de otros tejidos vegetales. El holandés Antón Van Leewenhoek en1670 al construir el microscopio observo "animaluculos" como él llamo a los protistas que viven en el agua, causando gran asombro, ya que sus descubrimientos fueron un duro golpe para la creencia común en la generación espontánea.

    En 1838  el botánico Mathias Jacob Scheleiden  consideró la célula como la unidad estructural de todas las plantas, teoría que Theodor Schwann (1839) como zoólogo, aplicó a los animales. Posteriormente, Rudolf Virchow (1858), enunció que las nuevas células se originaron por división de las ya existentes, conclusión que sugiere un lineamiento continuo de generaciones celulares que se remontan a los principios de la vida.

    Tanto la obra de Scheleiden como la de Schwann permitieron establecer la teoría celular, la cual establece:

    Ø Todos los organismos están formados por una o más células.

    Ø La célula es la unidad estructural y funcional de los organismos.

    Ø La célula se originan de células ya existentes.

    Ø La célula es la mínima unidad de vida.

    Conservación de los sistemas vivos

    Metabolismo.- Son reacciones químicas y cambios energéticos que se efectúan en las células vivas. El metabolismo puede dividirse en:

    -          Catabolismo: Se refiere a la degradación de moléculas complejas en moléculas sencillas. Ejemplo: la respiración.

    -          Anabolismo: Síntesis y elaboración de nuevas moléculas complejas a partir  de otras sencillas. Ejemplo: la fotosíntesis.

    Tipos de respiración

    -          Respiración Aerobia: Se lleva acabo con la intervención del oxigeno, la realizan plantas y animales.

    -          Respiración Anaerobia: Se lleva acabo sin la intervención del oxigeno, la realizan bacterias y levaduras.

    -          Glucólisis: Proceso de respiración celular que se realiza en el citoplasma, con el acabamiento de degradar la glucosa (C6H12 O6) en carbohidratos más simples con los cuales continúan con el proceso por medio del ciclo de Krebs, además se obtiene gran cantidad de energía la cual se utiliza para sintetizar moléculas de ATP. (Nueva Guía Propuesta XXI).

    Glucólisis

    La glucólisis o glicolisis es la ruta principal, casi universal, del metabolismo de la glucosa. Esta molécula se degrada, en una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente, para dar dos moléculas de piruvato, que es el producto acabamientoal de la glicolisis en condiciones aeróbicas. En condiciones anaeróbicas el piruvato se reduce a lactato para regenerar el NAD+.

    CICLO DE KREBS

    Ciclo de krebs se realiza cuando el ácido pirúvico se emplea para metabolizar el proceso aeróbico, sucede en las mitocondrias a través de una serie de deshidrogenación y descarboxilación; libera energía obteniéndose al acabamientoal del proceso de la respiración 38 moléculas de ATP.

    Fotosíntesis

    a)     Con la energía que proviene de la luz, una molécula de agua se rompe para liberar oxígeno, dos protones (átomos de hidrógeno sin su electrón), y un par de electrones, que proviene de los hidrógenos del agua. Este par de electrones es energizado por el sistema molecular llamado fotosistema II, semejante en su funcionamiento a la cadena respiratoria mitocondrial, pero con diferentes componentes. Como en la mitocondria, los electrones previamente energizados viajan hacia un nivel más bajo, y energizan también el bombeo de protones en las membranas de los tilacoides, generando una diferencia de concentración de éstos. Acoplada al sistema está también un ATP sintetasa, que aprovechando la diferencia de concentración de los protones a ambos lados de la membrana y su regreso, cataliza la unión del ADP con el fosfato para sintetizar el ATP.

    b)    En una segunda fase, los electrones que han descendido de nivel para sintetizar el ATP son energizados de nuevo por la luz, ahora en el llamado fotosistema 1, e inician un camino más corto que los lleva acabamientoalmente a producir la molécula llamada NADPH, cuya principal característica es tener dos átomos de hidrógeno disponibles para participar en la síntesis de los azúcares.

    c)     Una vez que en el proceso, la energía solar es convertida en la energía de los enlaces del ATP, por una parte, y por la otra, en subir de nivel energético a los hidrógenos de la molécula de agua, ahora en el NADP (como NADPH), ocurre lo que se señala en la parte inferior de la figura, en la cual se muestra otro mecanismo cíclico que tiene lugar en el espacio intermembranal de los cloroplastos, y que se conoce con el nombre de ciclo de Calvin . A partir de una molécula de azúcar, la ribulosa-5-fosfato, y con la utilización de tres moléculas de ATP, y dos de NADPH por cada una de CO2, es posible llegar, en una serie de pasos, a una molécula de seis átomos de carbono, la fructosa-6-fosfato, que luego puede convertirse en glucosa y en almidón. Es claro que este proceso debe repetirse varias veces (seis) para tener la ganancia neta de una molécula de azúcar, según la ecuación:

    También es claro que si la incorporación de una molécula de CO2 requiere de tres de ATP y dos de NADPH, la síntesis de una molécula de glucosa, de seis átomos de carbono, requiere 18 de ATP y 12 de NADPH. Recordemos ahora la distribución de los tres componentes mencionados: los fotosistemas II y I, que se encargan de la síntesis del ATP y del NADH, respectivamente, están en la membrana del tilacoide; en el espacio intermembranal, que constituye la matriz del cloroplasto, es donde tienen lugar las reacciones del ciclo de Calvin. Otra de las reacciones que se señala es la formación de glucosa y almidón; en especial el segundo requiere de un sistema muy complicado de reacciones que no tienen lugar en el cloroplasto, ni siquiera en la hoja de las plantas, sino en otros órganos, como huesos, tubérculos, etcétera.

    En resumen, el cloroplasto es el que se encarga de capturar la energía del Sol y atraparla, convertirla o almacenarla en los enlaces químicos de los azúcares. Posteriormente, o bien los azúcares son utilizados por otros organismos o dentro de la misma planta, y a partir de ellos se obtienen las proteínas, las grasas y otros compuestos que los organismos necesitan. Por último, aunque hemos presentado aquí el esquema general de la fotosíntesis en un cloroplasto, también en el caso de las bacterias fotosintéticas la fotosíntesis se realiza en la membrana externa del microorganismo y la matriz interna (al igual que sucede con la fosforilación oxidativa).

    LA FOTOSÍNTESIS

     

     

     

     

    Cadena Respiratoria

    Es el proceso que se lleva acabo en el citoplasma y mitocondrias, glucólisis y ciclo de Krebs, inicia al oxidarse la molécula de glucosa la cual al ir perdiendo sus traer al mundo de hidrógeno se ionizaran formando dos protones (2H+) y dos electrones (2e-). éstos últimos pasaran por una cadena de transformación de electrones hasta llegar al oxígeno, que es el último aceptor de la cadena. El oxígeno una vez  que recibe los electrones se combina con los protones de hidrógeno para formar una molécula de agua, que junto con el bióxido de carbono es el productor acabamientoal de la respiración aeróbica.

    Fosforilación oxidativa 

    Este proceso es paralelo a la cadena respiratoria, puesto conforme se transfiere los electrones de un transportador a otro, van liberando suficiente energía para sintetizar 3 ATP por cada par de hidrógeno ionizado que entra en la cadena. A esto se le denomina fosforilación oxidativa (Nueva Guía propuesta XXI).

    Fermentación alcohólica y láctica

    Muchos microorganismos utilizan otro proceso para regenerar NAD +  en condiciones anaeróbicas: la fermentación alcohólica. Estas reacciones producen etanol y CO2  (en vez de lactato) a partir de piruvato, usando iones hidrógeno y electrones del NADH. Los vinos espumosos, como el champaña, son embotellados mientras las levaduras están aún vivas y fermentando, atrapando tanto el alcohol como el CO2. Cuando se retira el corcho de la botella, se desprende el CO2  con sobre presión a veces de forma explosiva. La levadura que los panaderos ponen en la masa de pan produce CO2  que hace que el pan se esponje; el alcohol generado por la levadura se evapora durante el horneado del pan.

    Continuidad de la vida

    División celular: Núcleo, organización de genomas y cromosomas

    La reproducción celular es el mecanismo por el cual todos los precios vivos se conservan. Los organismos unicelulares, como las bacterias y las levaduras, se dividen y producen dos organismos idénticos; en cambio, en los organismos pluricelulares la reproducción se distrae un cuartilla diferente. Ya que para que se forme un nuevo organismo a partir de un gameto, se requiere de muchas reproducciones celulares.  La mayoría de Las células de un organismo pluricelular se reproduce por una división mitótica,  pero la producción de las células especializadas  en la reproducción del individuo  (gametos), se lleva acabo por división meiótica.

    En todo proceso de reproducción celular, se forman los cromosomas, que son unidades que transmiten los rasgos hereditarios de reproducción de la célula madre y que están constituidas por miles de genes. Al conjunto formado por todos estos en la reproducción celular se le conoce como genoma. Por último, los cromosomas son compuestos formados por DNA y proteínas, además controlan las síntesis de proteínas con el RNA en el proceso de reproducción      (Nueva Guía propuesta XXI).

    Célula somática y germinal: Mitosis y meiosis

    Mitosis. Proceso de la división celular por medio del cual se duplican los cromosomas para formar dos células hijas con igual material genético y un número cromosómico diploide.

    Interfase. Duplicación de la información genética.

    a)     Profase. Los cromosomas se condensan en filamentos. Los centriolos comienzan a emigrar formando dos polos. Aparece el huso mitótico. La membrana nuclear o núcleo desaparecen.

    b)    Metafase. Los filamentos del huso mitótico empujan a las cromátidas a la región media de la célula, formando una línea ecuatorial. Aquí las cromátidas se separan unas de otras.

    c)     Anafase. La cromátidas se han separado, los filamentos del huso jalan hacia los polos.

    d)    Telofase. Aparece un surco o canal en la membrana plasmática.

    MITOSIS

     

    1. INTERFASE

     

    2.     PRINCIPIO DE LA PROFASE

     

     

    3. FINAL DE LA PROFASE

     

    4. PRINCIPIO DE LA METAFASE

     

    5. FINAL DE LA METAFASE

     

    6. ANAFASE

     

    7. PRINCIPIO DE LA TELOFASE

     

    8. FINAL DE LA TELOFASE

    Meiosis. Proceso mediante el cual la célula mantiene constante el número de cromosomas. Forma los gametos, dando como resultado la producción de cuatro células haploides, a partir de una célula diploide. La conforman distintas fases:

    a)     Profase I. Se condensan los cromosomas, se duplican y emigran hacia el ecuador, cada homólogo del  par se alinean uno al lado de otro.

    b)    Metafase I. El entrecruzamiento de las porciones de los traer al mundo homólogos de cromosomas se completa.

    c)     Anafase I. Los traer al mundo homólogos se separan y emigran a un polo.

    d)    Telofase. Se reconstruyen los núcleos.

    Los núcleos o semi-células resultantes de la primera división meiótica pronto se vuelven a dividir, en la segunda división los cromosomas no se duplican.

    e)     Profase II. La membrana nuclear desaparece.

    f)     Metafase II. Los cromosomas emigran hacia el ecuador. De nuevo las fibras del huso causan la separación de los cromosomas, y estos se mueven hacia los polos.

    g)    Anafase II. Los filamentos del huso causan la separación de los cromosomas, y éstos se mueven hacia los polos.

    h)     Telofase II. La división se completa. Continúa la formación de las cuatro células: Gametogénesis (Audesirk, T.2004).

    Formas de reproducción de los precios vivos

    Existen dos tipos de reproducción: asexual y sexual, en el primero de ellos, los descendientes provienen de un solo progenitor y casi nunca existe intercambio de material genético; en el segundo, la descendencia es el resultado del intercambio genético de gametos del mismo o de dos diferentes progenitores.

    Reproducción asexual

    Se lleva acabo sin necesidad de la unión de gametos, y únicamente participa un solo progenitor, provocando con ello que no exista un intercambio genético. Se presenta generalmente en organismos unicelulares. Existen diferentes tipos de reproducción asexual:

    -          La fisión binaria consiste en dividirse en dos o más fragmentos, cada uno de los cuales regenera un cuerpo completo. Este proceso se observa por ejemplo en varias especies de anélidos y platelmintos, estrellas de mar, etc.

    -          La gemación consiste en la producción de un nuevo organismo a partir de una yema del cuerpo del progenitor. Existen organismos, tanto unicelulares como pluricelulares como las levaduras e hifas que se reproducen por gemación

    -          La esporulación es la reproducción por medio de esporas, que son células haploides sin fertilizar, de las que se desarrolla un individuo completo; es el caso de los hongos, musgos y helechos

    -          La propagación o reproducción vegetativa, se lleva a cabo en vegetales y consiste en el desarrollo de un nuevo organismo a partir de un fragmento, como un tallo aéreo, un tallo subterráneo o un tubérculo, hojas (enredaderas), bulbos, etc.

    Reproducción sexual

    Consiste en la fusión de un par de células sexuales, reproductoras o gametos provenientes de progenitores diferentes o de un solo organismo hermafrodita, es decir, un organismo que posee ambos sexos. Estas células se originan en lugares específicos de cada individuo y tienen en su núcleo la mitad del número de cromosomas característico de la especie (23), por lo que reciben el nombre de células haploides (n). En el ser humano, el número diploide (2n) es de 46 cromosomas.

    En la reproducción sexual, cuando dos células haploides se fusionan, se realiza la combinación de los genomas  (paquetes de material hereditario) y se forma el cigoto diploide, a partir del cual se desarrolla un organismo completo. Cuando el nuevo individuo llega a la etapa adulta, produce nuevamente gametos haploides por meiosis. Durante este proceso, los dos conjuntos de cromosomas intercambian DNA, por recombinación genética, antes de separarse en conjuntos sencillos en los gametos. De esta forma, cada nueva célula haploide recibe una diferente combinación de genes (segmentos de DNA localizados en el cromosoma), unos provenientes del gameto femenino y otros del masculino (Audesirk, T.2004).

    Herencia

    La genética es la rama de la Biología responsable de estudiar los mecanismos de la herencia y la variabilidad, estudiando las leyes que rigen las semejanzas y diferencias entre individuos con descendientes comunes. Para poder entender la genética, se requiere de los siguientes conceptos:

    -          Herencia: son las características que se transmiten de padres a hijos. Las características se transmiten por medio de genes.

    -          Gen o gene: se deacabamientoe como la unidad de la herencia; físicamente es un fragmento de DNA que contiene el material genético de un individuo. A los genes que transmiten una misma característica se les llama alelos. Los genes pueden ser dominantes o recesivos; y se localizan en los cromosomas.

    -          Los cromosomas son estructuras contenidas en el núcleo de cada célula y su función es transmitir la herencia, están formados de DNA. 

    -          El genotipo son las características que no se ven pero se tiene la información genética para ellos.

    -          El fenotipo son las características que pueden verse a simple vista  en el individuo.

    -          Homocigoto dominante: individuo que en su genotipo presenta un par de alelos dominantes.

    -          Homocigoto recesivo es el individuo que en su genotipo presenta un par de alelos recesivos.

    -          Heterocigoto es el individuo que en su genotipo presenta un par de alelos diferentes, uno dominante y uno recesivo.

    -          Híbrido es el organismo formado de la cruza de dos progenitores cuyos alelos son diferentes.

    -          Locus es la posición de un gen dentro de un cromosoma.

    INVESTIGACIONES GENéTICAS DE MENDEL

    En sus experimentos Mendel utilizó algunas variedades de plantas del chícharo o guisante para sus experimentos,  debido a que este tipo de planta presenta varias ventajas, como son:

    §  Presentan una serie de características fáciles de distinguir.

    §  Son vegetales con descendientes abundantes.

    §  Su cultivo es sencillo.

    §  Sus flores se pueden autopolinizar, es decir, transferir el polen de la antera al pistilo de la misma flor.

    §  Permiten la polinización cruzada, es decir, admiten polen de otra flor.

    Las plantas de chícharo con las que realizo su investigación, presentaban siete diferentes caracteres, cada uno con dos variaciones:

    • Forma de la hueso: lisa o arrugada.
    • Color de la hueso: amarilla o verde.
    • Color de la cubierta de la hueso: gris o blanca.
    • Forma de la vaina: lisa o arrugada.
    • Color de la vaina: verde o amarilla.
    • Longitud del tallo: largo (20 m) o corto (40 cm.).
    • Posición de la flor: axilar (flores a lo largo del tallo) o terminal (flores sólo en las plantas del tallo)

    En primer lugar, se determinó las líneas puras de descendencia, que son los grupos de precios vivos que producen descendientes con algún carácter idéntico, generación tras generación.

    Posteriormente realizó cruzas monohídridas, en las que se realiza una cruza entre individuos que difieren en características. Por ejemplo, la cruza de plantas de chícharos lisos con plantas de chícharos arrugados en la cual se considera sólo la característica de textura.

    Las primeras plantas usadas en las cruzas se consideran como la generación progenitora o generación P, y a los descendientes de ésta se les da el nombre de primera generación filial (filo: hijo) o F1. Al cruzar, en la generación P, plantas de hueso lisas con plantas arrugadas obtuvo en la F1 solamente plantas con chícharos lisos y ninguna con chícharos arrugados. Por lo que Mendel decidió llamar caracteres dominantes a los que aparecieron en la F1 (en este caso hueso lisa) y caracteres recesivos a los que no se presentaron en la F1 (hueso arrugada).

    Así, cuando se cruzaron dos variedades puras con características opuestas, se obtuvieron, en la primera generación (F1), 100% de plantas con el carácter dominante. Pero al fecundar individuos de la F1 con individuos de la F2 se obtuvo una proporción de 75% de plantas con el carácter dominante y 25 % con el carácter recesivo.

    ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE MENDEL

    Mendel utilizó letras como símbolos para representar los traer al mundo de genes. Empleó letras mayúsculas para representar los genes dominantes y minúsculas para los genes recesivos. A los organismos de línea pura se les denomina homocigotos (homo: igual), porque poseen dos factores iguales para una característica, en cambio, a los organismos que presentan factores distintos para un carácter dado, se les llama híbridos o heterocigoto (hetero: diferente).

    La forma de representar a los distintos tipos de organismos es la siguiente:

    AA: homocigoto dominante

    Aa: heterocigoto o híbrido

    aa: homocigoto recesivo

    Gen dominante es el que se manifiesta cuando está presente en condición homocigoto (AA) o heterocigota (Aa), mientras que el gen recesivo sólo se manifiesta en condición homocigota (aa).

    COMPROBANDO LA HIPÓTESIS

    Genotipo es la constitución genética total de un individuo, se manifiesta o no, representada por letras AA, Aa, aa; el fenotipo corresponde a las características físicas visibles de un individuo como resultado de la acción de los genes que sí se manifiestan (planta con hueso rugosa). Cada uno de los dos factores relacionados (A y a) que controlan un carácter, se llaman alelos. Cada uno de los progenitores aporta uno a cada par de alelos.

    Estos trabajos arrojaron leyes genéticas o de Mendel.

    1. La Primera Ley de Mendel o de Segregación, establece que los dos genes que controlan una característica se separan al formarse los gametos, por lo que cada uno sólo lleva un gen o factor hereditario de cada par. Es decir, cuando se cruzan 2 progenitores de raza pura con la característica que se sigue contrastando,  toda la 1ª filial  muestra el carácter dominante.

    2.  

    Mendel propuso realizar una cruza dihíbrida, en la que se lleva a cabo una cruza entre individuos que difieren en dos características, es decir, en dos traer al mundo de genes a la vez.

     

     

    Amarillas y lisas

    Verdes y arrugadas

    P

    A A R R

    a a r r

    Gametos

    A R

    a r

     

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