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BIOLOGÍA

La biología (del griego «βίος» bíos, vida, y «-λογία» -logía, tratado, estudio, ciencia) es la ciencia que tiene como objeto de estudio a los seres vivos y, más específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades: nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, etc. Se ocupa tanto de la descripción de las características y los comportamientos de los organismos individuales como de las especies en su conjunto, así como de la reproducción de los seres vivos y de las interacciones entre ellos y el entorno. De este modo, trata de estudiar la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los seres vivos, con el fin deestablecer las leyes generales que rigen la vida orgánica y los principios explicativos fundamentales de esta.

La definición tradicional de Biología es la siguiente:

Biología es la ciencia de la vida.

La Biología es una ciencia porque se basa en la observación de la naturaleza y laexperimentación para explicar los fenómenos relacionados con la vida:

Biología es el estudio de la transferencia no-espontánea de la energía contenida en las partículas y de los sistemas cuasi-estables que la experimentan.

Para ser considerados como vivientes, los seres requieren poseer ciertas características básicas:

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS:

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL: Los seres vivientes presentan una organización estructural y funcional. Ambas, la estructura y la función, se encuentran estrechamente interrelacionadas.Más que un orden superior o una complejidad excepcional, lo que distingue a los seres vivientes de los seres inertes es la organización de sus estructuras y el encadenamiento de sus funciones. Las moléculas se organizan para formar células, las células para formar tejidos, los tejidos órganos, los órganos aparatos y sistemas, y al conjunto de todos los sistemas forman un individuo. Existen individuos que están formados por una sola célula, por ejemplo las bacterias, los protistas y algunos hongos; sin embargo, aunque en cantidad y/o volumen un organismo multicelular posea más materia, no serán más complejos que un individuo unicelular.

REPRODUCCIÓN: La reproducción es la característica vital que permite al individuohacer copias de sí mismo. Aunque algunas moléculas orgánicas sean capaces de hacer duplicados de ellas mismas, ellas carecen de las otras características de los seres vivientes.EVOLUCIÓN: Los seres vivientes actúan recíprocamente con su ambiente. Cuando las condiciones del entorno cambian, los organismos tienen que adaptarse a esos cambios. La evolución se refiere a los cambios que deben ocurrir en los organismos para que ellos se adapten a los cambios del ambiente. Para que esos cambios en el organismo sean considerados en el contexto de la adaptación evolutiva, ellos deben ocurrir en el ADN. De esta manera, el cambio será heredadoa la progenie.

Diferencias entre sistemas termodinámicos inertes y sistemas termodinámicos vivientes:

Los sistemas termodinámicos inertes capturan energía del ambiente, igual que lo hacen los sistemas termodinámicos vivientes; pero los sistemas termodinámicos inertes no demoran no-espontáneamente el aumento de los microestados hacia los cuales su energía interna puede dispersarse, mientras que los sistemas termodinámicos vivientes lo hacen no-espontáneamente.

Algunos sistemas termodinámicos inertes pueden continuar su estado cuánticoal autoreplicarse, tal y como lo hacen los sistemas termodinámicos vivientes; pero los sistemas termodinámicos inertes no pueden preservar un número estable de microestados hacia los cuales su energía interna se difunde entre una y otra generación.

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Algunas estructuras termodinámicas inertes pueden crecer, como lo hacen lasestructuras termodinámicas vivas; pero los límites de su crecimiento no sontan precisos como los de los sistemas termodinámicos vivientes.

Algunas estructuras moleculares termodinámicas inertes evolucionan, como lohacen las estructuras moleculares termodinámicas vivientes; pero los sistemas termodinámicos inertes evolucionan sólo a través de un número limitado de trayectorias, mientras que las estructuras moleculares termodinámicas vivientes son capaces de evolucionar a través de múltiples trayectorias. Esta diferencia obedece a la tendencia espontánea de todos los sistemas termodinámicos hacia el equilibrio. Los sistemas termodinámicos vivientes tienen más formas de eludir temporalmente esta tendencia que los sistemas termodinámicos inertes.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN BIOLOGÍA

Podemos ver un orden Biológico en cada organismo existente, y podemos encontrar niveles de organización desde los átomos, hasta el mayor ser vivo. Los átomos se organizan para formar moléculas, las moléculas para formar células, las células para formar tejidos, los tejidos para formar órganos, los órganos para formar aparatos y sistemas, y éstos forman un total llamado ser vivo o individuo. Un grupo de individuos que comparten las mismas características genéticas (una especie) forma una población, un grupo de poblaciones diferentes constituyen una comunidad, las comunidades actúan recíprocamente con su ambiente para constituir un Ecosistema, la suma de todos ecosistemas y comunidades en la Tierra es la Biosfera. La Biosfera es el nivel de organización más grande en la Biología.Nivel atómico: Un núcleo con masa y con uno o más niveles de energía (dependiendode la clase de elemento de que se trate), con electrones girando a su alrededor, constituye a un átomo. El núcleo atómico contiene subpartículas de varios tipos, pero los de mayor importancia son los Protones, con una carga eléctrica positiva,y los Neutrones compuestos por subpartículas con cargas negativas y positivas electromagnéticas que se neutralizan unas a otras. Cada subpartícula (protones y neutrones) del núcleo cuenta con una masa atómica definida, pero para obtener un número atómico específico debemos considerar sólo la suma de electrones en ese átomo.

Por otra parte, los electrones poseen una carga eléctrica negativa. Ésto mantienela estabilidad en los niveles diferentes de energía (determinado por medio de la ecuación de Schrödinger) donde los electrones "giran" de un nivel de la energía aotro.

Nivel molecular: Átomos de la misma clase (elemento) o de diferentes clases (compuesto) forman una molécula. Hay algunas moléculas elementales en la naturaleza formadas por sólo un átomo (moléculas monoatómicas), como el argón, elhelio, el xenón, etc.

No obstante, la mayoría de las moléculas elementales están formadas por dos o másátomos, como el oxígeno, el hidrógeno, etc.

Cuando se combinan átomos diferentes para formar moléculas, las substancias resultantes son llamadas compuestos. Un ejemplo típico de compuesto es el agua. El agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno (H2O).

Hay dos clases de compuestos: los compuestos Orgánicos y los compuestos inorgánicos. Los orgánicos tienen átomos de carbono en su estructura (por ejemplo, el bióxido de carbono), en tanto que los compuestos inorgánicos no poseen átomos de carbono.

Las estructuras de los seres vivientes se construyen con compuestos orgánicos; esdecir, por moléculas basadas en el elemento Carbono. Las moléculas orgánicas principales que se arman para construir la vida son los ácidos nucleicos, los carbohidratos, los lípidos y las proteínas. Estos cuatro tipos de compuestos se organizan para formar las estructuras de una célula.

BIOMEMBRANAS Y PARED CELULAR:La célula posee un medio hídrico llamado citosol que contiene los factores necesarios para su supervivencia. Este medio interno celular debe mantenerse separado del entorno para evitar los cambios químicos que, de no existir esa barrera, ocurrirían espontáneamente, terminando en la desorganización del sistemacompleto.

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El medio interno celular debe mantenerse cuasi-estable, pues la obtención y la biotransferencia de la energía son altamente específicas. Si el medio interno de la célula quedase desprotegido, por ejemplo, cuando la membrana o la pared celulares se rompen, la célula muere de inmediato porque los compuestos se disgregan en el medio externo, apartándose de otras biomoléculas con las cuales ellos interactúan. Además, muchas biomoléculas cambian o pierden sus propiedades bióticas y su organización al quedar expuestas a la acción del medio ambiente o acondiciones no estables.Todas las células tienen biomembranas que separan su ambiente interno del entorno. Las bacterias tienen una membrana simple y una pared celular periférica,hecha de peptidoglicano (proteínas + oligosacáridos), adyacente a la membrana celular. Ambas estructuras, la membrana y la pared, contienen al citosol. Algunasbacterias tienen una membrana externa simple, una pared celular intermedia y otramembrana simple externa. Todas las células eucariotas poseen una membrana fosfolipídica de dos capas externa. Las células vegetales poseen una membrana fosfolipídica de dos capas interna con respecto a una pared celular externa hechade celulosa.

La membrana citoplasmática está constituida por una bi-capa fosfolipídica con proteínas incrustadas de afuera hacia dentro, denominadas permeasas. Las permeasas son enzimas que transportan sustancias a través de la membrana celular,sea hacia el interior o hacia el exterior de la célula, y son altamente específicas en su función. Además de este papel, la membrana celular opera como contenedor y como protección para el citoplasma. El ingrediente vivo de la célula es el citoplasma. El citoplasma es un complejo de sustancias orgánicas e inorgánicas, básicamente, proteínas, lípidos, carbohidratos, minerales y agua. Estas sustancias se organizan para constituir organelos, por ejemplo, el retículo endoplásmico, los ribosomas, los cloroplastos, las mitocondrias, el aparato de Golgi, el nucléolo, el núcleo, los lisosomas, las vacuolas, y los centrosomas.

TEORÍA CELULAR

1. Todos los seres vivos están constituidos por células.

2. Cada célula procede de otra célula (Biogénesis).

3. Las reacciones químicas y los cambios de energía de un organismo, incluyendo la Biosíntesis, ocurren en la célula.

4. Cada célula contiene el material hereditario total (genoma), el cual es donadopor las células madre a las células hijas.

¿SON LOS VIRUS SERES VIVIENTES?. Por Wendy T. NoriegaPensamos que, a estas alturas del avance de las ciencias, la controversia sobre si los virus son seres vivientes o son seres inertes ya debería haber terminado. Es muy claro que los virus son partículas inertes que quizás se originaron como desechos de las mismas células que después de miles o millones de años sirven como anfitrionas de esos desechos. Dado que los virus poseen una sección de ADN correspondiente al ADN del genoma completo de las células anfitrionas, tienen posibilidades de reproducción; sin embargo, como son seres inertes, no vivientes,los virus son incapaces de reproducirse por ellos mismos, a diferencia de los seres vivientes que sí pueden auto-replicarse cuando ocurre la exigencia para hacerlo.

Esta incapacidad de los virus responde precisamente a que ellos no experimentan el estado de la vida, pues de hacerlo, ellos podrían tomar la energía del ambiente en cualquier momento, dirigiéndola hacia estados específicos para hacer uso de ella en la producción de sus propias enzimas y auto-replicarse. Pero no, los virus no pueden ni adquirir energía del ambiente y, mucho menos, manipularla hacia procesos bioquímicos específicos. Los virus no hacen esto ni siquiera estando como huéspedes de una célula.

La teoría más confiable y con más hechos a favor es la de que los virus en realidad no atacan a las células, sino que las mismas células los identifican como material propio, introduciéndolos al citosol y proporcionándoles los productos necesarios para su replicación. La generación de muchas partículas virales (reconocidas finalmente por la célula como materiales de desecho) provoca, en la mayoría de los casos, la destrucción de la célula anfitriona.

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Las células cometen el mismo error con los priones, los cuales son fragmentos proteicos defectuosos que se generan dentro de las mismas células (que finalmenteson destruidas por ellos), a partir de proteínas normales, como productos de desecho que se auto-replican usando las mismas rutas metabólicas de la célula quelos contiene.Los virus son sistemas termodinámicos constituidos por partículas de ácidos nucleicos contenidos dentro de una cápsula generalmente hecha de proteínas, aunque algunos virus de ARN, como algunas partículas parásitas de plantas, estén desnudos, o sea, no contenidos por una cápside.

La particularidad de los virus es que si ellos se encuentran en un campo abiótico, ellos muestran las características de los seres inertes, pues no son capaces de capturar autónomamente la energía del ambiente para redirigirla hacia procesos metabólicos específicos ni hacia funciones definidas, por ejemplo, la reproducción, la respiración, la fermentación, etc. Sin duda, cuando los virus seencuentran en un campo abiótico son seres inertes.

Sin embargo, cuando los virus son colocados aleatoriamente en el campo biótico adecuado, siempre y cuando ese campo biótico sea compatible con las sucesiones genómicas de los virus, ellos son capaces de autoreplicarse, aprovechándose de laenergía y de las moléculas catalíticas del medio biótico en donde ellos progresancomo si fuesen parásitos.Éstas son las características macroscópicas de los virus por las cuales algunos biólogos los consideran como sistemas vivientes, mientras que otros biólogos consideran que los virus son simplemente sistemas inertes.

Ésto no es una cuestión de dogmas ni de creencias personales. Analicemos los hechos de una forma sencilla para obtener una conclusión coherente acerca del estado de energía de los virus.

1. Los virus no pueden ocupar posiciones en los campos de alta densidad de energía de manera autónoma.

2. La sucesión del material genético de los virus coincide con la sucesión de ciertas secciones del ADN o del ARN de las células anfitrionas o parasitadas, de aquí que se considere que los virus se hayan originado como productos de desecho derivados de las células que serían sus anfitrionas en el futuro.3. Los virus no poseen membranas, citosol o ATP sintetasa. Ya se ha demostrado que el citosol es la única fase de la materia que puede experimentar la vida y que el estado de la energía en la vida solo puede experimentarse en membranas especializadas que poseen ATP sintetasa (membrana celular de los procariotas, membranas internas mitocondriales y membranas tilacoidales de los cloroplastos).

4. Los virus no tienen mitocondrias, las cuales son organelos capaces de capturary almacenar la energía para redirigirla hacia la ejecución de las muchas funciones de un verdadero ser viviente.

5. Los virus no poseen membranas plasmáticas, ni membranas internas, que pudieranexperimentar la fuerza motriz protónica que es la que establece un potencial de membrana en forma autónoma (vida).

6. Los virus no poseen membranas capaces de ser excitadas por choques con fotonespara capturar la energía liberada después de la colisión y mantener un potencial de membrana continuo que permita usar esa energía capturada en la síntesis de moléculas más complejas para almacenar la energía de activación llevada por los fotones.

7. Los virus no adquieren vida durante su estancia parasitoide en las células anfitrionas, dado que la vida no puede transferirse ni infundirse, sino que los virus son dirigidos por las mismas células anfitrionas para hacerlos coincidir con sus propias características macroscópicas que no tienen nada ver con el estado de la vida, sino con otros microestados experimentados por las moléculas auto-catalíticas (los ácidos nucleicos, las proteínas catalíticas, las enzimas, etc.).

8. El estado de la vida sólo puede ser experimentado y sólo puede ser mantenido por un arreglo específico de la materia, es decir, sólo por estados con posiciones y movimientos específicos de las moléculas completamente incorporadas y formando biomembranas.

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Los virus no son seres vivientes porque, tanto por su composición molecular macroscópica como por su estado energético microscópico corresponde al de los sistemas termodinámicos inertes con un estado de no-equilibrio térmico, pero con espontaneidad en el incremento de microestados posibles. Los virus no poseen las estructuras necesarias para realizar intercambios de energía autónomos con el ambiente ni para crear el campo electrodinámico propio de la vida.

IMPORTANCIA DE LA BIOLOGIA

Todos los campos de la Biología implican una gran importancia para el bienestar de la especie humana y de las otras especies vivientes.

El conocimiento de la variedad de la vida, su explotación y conservación es de gran importancia en nuestro diario vivir. ¿Usted se ha enfermado? Bien, todos hemos enfermado alguna vez, y para que el médico pudiera obtener un diagnóstico correcto de nuestra enfermedad, él tuvo que conocer las funciones orgánicas normales, o sea, las funciones que consideramos dentro de los parámetros homeostáticos. Este estado normal y el estado anormal son analizados, precisamente, por la Biología.

El estudio del origen de las enfermedades es también responsabilidad de la Biología, por ejemplo la etiología del cáncer, las infecciones, los problemas funcionales, etc.

La biología también estudia el comportamiento de las plagas que afectan directa oindirectamente a los seres vivientes -especialmente a los seres vivientes de los cuales se sirven los seres humanos- para encontrar medios para combatirlas sin dañar a otras especies o al medio ambiente.

Los recursos alimenticios y su calidad, los factores que causan las enfermedades,las plagas, la explotación sostenible de los recursos naturales, el mejoramiento de las especies productivas, el descubrimiento y la producción de medicinas, el estudio de las funciones de los seres vivientes, la herencia, etc., son campos deinvestigación en Biología.

El estudio de los alimentos que consumimos, de los materiales producidos por los organismos vivientes, de los organismos y de los procesos implicados en la producción de las substancias nutritivas corren a cargo de la Biología. Además, por medio de la Biotecnología, los Biólogos buscamos métodos para hacer que los productores sean más eficientes en la elaboración de alimentos y de otros de nuestros suministros.

La Biología estudia también los factores de entorno que rodean a los seres vivientes; y por medio de la rama conservacionista/ambientalista busca maneras más efectivas para reducir los inconvenientes del ambiente preservando así la existencia de todos los seres vivientes que habitan el planeta.

Autor: Biól. Nasif Nahle Sabag

Los cromosomas

Sabemos que el ADN, sustancia fundamental del material cromático difuso (así se observa en la célula de reposo),está organizado estructural y funcionalmente junto a ciertas proteínas y ciertos constituyentes en formas de estructuras abastonadas llamadas cromosomas. Las unidades de ADN son las responsables de las características estructurales y metabólicas de la célula y de la transmisión de estos caracteres de una célula a otra. Estas reciben el nombre de genes y están colocadas en un orden lineal a lo largo de los cromosomas.

Los genes

El gen es la unidad básica de material hereditario, y físicamente está formado por un segmento del ADN del cromosoma. Atendiendo al aspecto que afecta a la herencia, esa unidad básica recibe también otros nombres, como recón, cuando lo que se completa es la capacidad de recombianción (el recón será el segmento de ADN más pequeño con capacidad de recombinarse), y mutón, cuando se atiende a las mutaciones (y, así, el mutón será el segmento de ADN más pequeño con capacidad demutarse).

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En términos generales, un gen es un fragmento de ADN que codifica una proteína o un péptido.

Entre las ideas más modernas, generalmente se acepta el sistema de tres dominios:

Archaea (originalmente Archaebacteria) Bacteria (originalmente Eubacteria) Eucariota

Estos ámbitos reflejan si las células poseen núcleo o no, así como las diferencias en el exterior de las células. Hay también una serie de "parásitos intracelulares" que, en términos de actividad metabólica son cada vez "menos vivos", por ello se los estudia por separado de los reinos de los seres vivos, estos serian los:

Virus Viroides Priones

Hay un reciente descubrimiento de una nueva clase de virus, denominado mimivirus,ha causado que se proponga la existencia de un cuarto dominio debido a sus características particulares, en el que por ahora sólo estaría incluido ese organismo.

Estructura de la vida

Esquema de una típica célula animal con sus orgánulos y estructuras: 1. Nucléolo 2. Núcleo celular 3. Ribosoma 4. Vesículas de secreción 5. Retículo endoplasmático rugoso 6. Aparato de Golgi 7. Citoesqueleto 8. Retículo endoplasmático liso 9. Mitocondria 10. Vacuola (sólo en vegetales) 11. Citoplasma12. Lisosoma (sólo en animales) 13. Centríolo.

La biología molecular es el estudio de la biología a nivel molecular. El campo sesolapa con otras áreas de la biología, en particular con la genética y la bioquímica. La biología molecular trata principalmente de comprender las interacciones entre varios sistemas de una célula, incluyendo la interrelación dela síntesis de proteínas de ADN y ARN y del aprendizaje de cómo se regulan estas interacciones.

La biología celular estudia las propiedades fisiológicas de las células, así comosus comportamientos, interacciones y entorno; esto se hace tanto a nivel microscópico como molecular. La biología celular investiga los organismos unicelulares como bacterias y células especializadas de organismos pluricelularescomo los humanos.

La comprensión de la composición de las células y de cómo funcionan éstas es fundamental para todas las ciencias biológicas. La apreciación de las semejanzas y diferencias entre tipos de células es particularmente importante para los campos de la biología molecular y celular. Estas semejanzas y diferencias fundamentales permiten unificar los principios aprendidos del estudio de un tipo de célula, que se puede extrapolar y generalizar a otros tipos de células.

La genética es la ciencia de los genes, la herencia y la variación de los organismos. En la investigación moderna, la genética proporciona importantes herramientas de investigación de la función de un gen particular, esto es, el

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análisis de interacciones genéticas. Dentro de los organismos, generalmente la información genética se encuentra en los cromosomas, y está representada en la estructura química de moléculas de ADN particulares.

Los genes codifican la información necesaria para sintetizar proteínas, que a su vez, juegan un gran papel influyendo (aunque, en muchos casos, no lo determinan completamente) el fenotipo final del organismo.

La biología del desarrollo estudia el proceso por el que los organismos crecen y se desarrollan. Con origen en la embriología, la biología del desarrollo actual estudia el control genético del crecimiento celular, la diferenciación celular y la morfogénesis, que es el proceso por el que se llega a la formación de los tejidos, de los órganos y de la anatomía.

LA QUÍMICA DE LA VIDA

Los organismos están constituidos por materia. La materia es una forma de energíaque posee substancia y masa, y ocupa espacio.

La materia está formada por minúsculos agregados de energía almacenada llamados partículas que se unen unas con otras para formar núcleos. Estos núcleos atraen ycapturan a otras partículas, llamadas electrones, dentro de capas orbitales alrededor de ellos, para formar átomos.

Los átomos son la unidad estructural de toda forma de materia existente en el Universo conocido.

Un elemento es una substancia cuyos átomos constituyentes son de la misma clase; por ejemplo, carbono, hierro, zinc, calcio, hidrógeno, etc.

Cuando una substancia está formada por dos o más clases de átomos se denominan compuesto.

De los 92 elementos naturales conocidos, solamente 25 elementos forman parte de la materia viviente. De estos 25 elementos, el Carbono, el Oxígeno, el Hidrógeno y el Nitrógeno están presentes en el 96 % de las moléculas de la vida. Los elementos restantes llegan a formar parte del 4 % de la materia viva, siendo los más importantes el Fósforo, el Potasio, el Calcio y el Azufre.

Las moléculas que contienen Carbono se denominan Compuestos Orgánicos, por ejemplo, bióxido de carbono, el cual está formado por un átomo de Carbono y dos átomos de Oxígeno (CO2). Las moléculas que carecen de Carbono en su estructura, se denominan Compuestos Inorgánicos, por ejemplo, la molécula del agua, la cual está formada por un átomo de Oxígeno y dos de Hidrógeno (H2O).

Los principales compuestos orgánicos son:

a) Carbohidratos, b) Lípidos, c) Proteínas, d) Ácidos Nucleicos

CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos, o hidratos de carbono, son compuestos orgánicos  constituidos por átomos de Carbono, Oxígeno e Hidrógeno. También se les denomina Azúcares, Glucósidos o Sacáridos. La fórmula básica para los carbohidratos es CH2O.

Podemos distinguir tres clases de carbohidratos:

Monosacáridos (sacárido que no puede hidrolizarse para obtener sacáridos más pequeños), Disacáridos (dos moléculas de monosacáridos) y Polisacáridos (tres o más moléculas de monosacáridos). Los Monosacáridos son glucósidos que no se pueden hidrolizar para obtener moléculas más pequeñas de glucósidos.

Los Disacáridos están formados por dos monosacáridos unidos por un enlace glucosídico, por ejemplo la Sacarosa (Glucosa+Fructosa), Maltosa (Glucosa+ Glucosa), la Lactosa (Glucosa+Galactosa), etc.

Los Polisacáridos son polímeros de sacáridos, formados por tres o más monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos, como la Amilosa (almidón no ramificado), la cual está formada exclusivamente por moléculas alfa-Glucosa, la

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Amilopectina (almidón ramificado), el Glucógeno (polímero de almacenamiento en los animales), la Celulosa, etc.

IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos, o Hidratos de Carbono, son muy necesarios para la vida, pues además de servir como fuente primaria de energía para los seres vivos, sirven para formar estructuras celulares. Por ejemplo, la celulosa es el componente principal de la pared celular en la célula vegetal.Nivel Celular: Los biosistemas están formados por células. La célula es la unidadbásica funcional y estructural de todo ser vivo. Las moléculas se organizan altamentepara construir membranas estructurales (organelos), que poseen funciones específicas, según los materiales con que ellas están formadas.

Biomoléculas

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Se constituyen de cuatro bioelementos, que son los más abundantes en los seres vivos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N).

Se pueden clasificar en:

1) Inorgánicas: (no están formadas por cadenas de carbono e hidrógeno) agua, sales minerales e iones.

2) Orgánicas: (están formadas por cadenas de carbono) glúcidos (hidratos de carbono), lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

a)Agua:Es el componente más abundante. El agua se encuentra en los seres vivos y es esencial para la vida.

Una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno enlazados covalentemente a un átomo de oxígeno formando químicamente H2O

El agua, mediante la sudoración, es el principal componente para regular la temperatura del organismo. Funciona como termoregulador.

AGUA

El agua (H2O) es un factor indispensable para la vida. La vida se originó en el agua, y todos los seres vivos tienen necesidad del agua para subsistir. El agua forma parte de diversos procesos químicos orgánicos, por ejemplo, las moléculas de agua se usan durante la fotosíntesis, liberando a la atmósfera los átomos de oxígeno del agua. El agua actúa como termoregulador del clima y de los sistemas vivientes: Gracias al agua, el clima de la Tierra se mantiene fijo.El agua funciona también como termoregulador en los sistemas vivos, especialmenteen animales endotermos (aves y mamíferos).

PROTEÍNAS

Las proteínas constituyen más del 50% de la materia sólida de las células. Las proteínas son las más complejas y funcionalmente las más versátiles entre las biomoléculas, tanto para la composición de la célula, porque las proteínas formanestructuras celulares como membranas, microfibrillas, cilios, flagelos, etc., como para funciones de gran importancia para la supervivencia de la célula, como almacenamiento de energía, transporte de otras substancias, señalización, protección, funciones hormonales, etc. Las proteínas son también una parte crítica de todo proceso metabólico porque trabajan como enzimas, las cuales son proteínas que selectivamente aceleran o desaceleran las reacciones químicas.

Las proteínas están formadas por subunidades llamadas aminoácidos. Los Aminoácidos son moléculas orgánicas compuestas por dos grupos, un grupo carboxiloy un grupo amino. La fórmula general para un aminoácido es como sigue:

C2H4O2N-R

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R significa una cadena de uno o más átomos de Carbón, que puede combinarse con otros elementos, como H, O, P y S, que sin embargo, no son parte del grupo carboxilo.

Ejemplo de aminoácido:

        H   H

        |    |Grupo Amino-----> H - N - C - C = O <-----Grupo Carboxilo

        |    |    |

        H    H   O - H

GLICINA (gly)

Hay 20 aminoácidos en la naturaleza de los cuales están formadas todas proteínas.Polímeros construidos por dos o más aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos, son llamados polipéptidos.

Las enzimas, las hormonas, el Colágeno, la Clorofila y la Hemoglobina son proteínas muy importantes para los seres vivientes.

b) Sales minerales:Todos los seres vivos contienen, en proporciones variables, sales minerales.

Se presentan en 2 grandes grupos: sales insolubles o sales solubles.

Las sales insolubles: son sales minerales que se encuentran en los seres vivos enestados sólidos. Forman estructuras sólidas (huesos, dientes, concha, etc

Las sales solubles: se encuentran disueltas en agua y disociadas iones. Las salesdisueltas se hidrolizan.

Función de los iones:

Regulación de los fenómenos osmóticos

La osmosis es un fenómeno en el que se produce el paso de un disolvente a través de una membrana semipermeable desde una disolución más diluida a otra más concentrada, caracterizada por el paso del agua que genera una presión llamada presión osmótica.

Regulación del equilibrio ácido-base

En los seres vivos existe una cierta cantidad de hidrogeniones y de iones hidroxilo. Proceden de la disociación del agua, que proporciona los dos iones (hidrogeniones - iones hidroxilo).Los hidrogeniones tienen carácter ácido mientras que los hidroxoliones lo tienen alcalino. Tanto la acidez o alcalinidad del medio interno de un organismo dependerá de la proporción en que se encuentrenlos dos iones.Para que los fenómenos vitales puedan desarrollarse con normalidad es necesario que la concentración de los hidrogeniones, que se expresa en valoresde PH, sea más o menos constante y aproximarse a la neutralidad del medio intero.PH=7

c)Glúcidos:

Los glúcidos son biomoléculas formadas por carbono (C), hidrógeno (H) y en menor cantidad el oxígeno (O), a veces tienen (N,) (S), o (P). Se les suele llamar hidratos de carbono o carbohidratos o sacáridos.

Su fórmula química suele ser (CH2O)n

Estos glúcidos son la fuente de energía primaria y de suma importancia que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales.

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Los glúcidos desempeñan dos papeles fundamentales en los seres vivos.

Son moléculas energéticas de uso inmediato para las células (glucosa).

Por otra parte, algunos polisacáridos tienen una importante función estructural ya que forman parte de la pared celular de los vegetales.

Funciones de los Glúcidos: Energética (las más sencillas), Estructural, Reserva energética.

Tipos de glúcidos: los glúcidos se dividen en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

-Monosacáridos: Son los glúcidos más sencillos. Están formados por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O). No se hidrolizan, es decir, que no se descomponen para dar otros compuestos.

Contienen de 3 a 6 átomos de carbono:

3 carbonos: triosas.4 carbonos: tetrosas.5 carbonos: pentosas.6 carbonos: hexosas

Los monosacáridos son sólidos, de colorblanco y solubles en agua, con sabor dulce. Todos los monosacáridos tienen carácter reductor. El más común y abundantede los monosacáridos es la glucosa.

Derivados de los monosacáridos: Fosfatos de azúcares, Desoxiazúcares, Polialcoholes, Azúcares ácidos, Aminoazúcares.

-Oligosacáridos: Son cadenas cortas formadas por la unión de 2 a 10 monosacáridos. Los mas importantes son los disacáridos, que están unidos medianteun enlace glucosídico.

-Los Disacáridos: Se forman por la unión de dos monosacáridos mediante enlace glucosídico.

-Maltosa: Glucosa+ Glucosa

-Lactosa: Galactosa+ Glucosa

-Sacarosa: Glucosa+ Fructosa

-Los Polisacáridos: Son polímeros constituidos por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces glucosídicos. Los polisacáridos son polímeros. Tienen distinas funciones, las principales son: energética y estrucutral. Carecende sabor dulce.

Los polisacáridos pueden descomponerse, por hidrólisis de los enlaces glucosídicos entre residuos, en polisacáridos más pequeños, así como en disacáridos o monosacáridos.

Reserva de glúcidos: los glúcidos que consumimos son transformados en glucosa. Posteriormente pasan al hígado donde son transformados en glucógeno, que es una sustancia de reserva de energía para ser usada en los períodos en que no hay glucosa disponible (entre comidas), al igual que tenemos reserva en los músculos.

d)Lípidos:Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono(C), hidrógeno (H) y generalmente también oxígeno (O), pero este último en un porcentaje menor. Puede contener, además, Fósforo (P), Nitrógeno (N) y Azufre (S).

Son moléculas de almacenamiento de energía, usualmente en forma de grasa o aceite, y cumplen funciones estructurales, como en el caso de los fosfolípidos, glucolípidos y ceras.

Todo lo que entra y sale de la célula tiene que atravesar las barreras lipídicas que forman las membranas celulares.

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Químicamente son muy heterogéneos

Se caracterizan por sus propiedades físicas:

- untuosos al tacto

-son insolubles en agua u otros disolventes polares

- son solubles en disolventes orgánicos (no polares) como éter, cloroformo, benceno, etc

Líquidos simples: triglicéridosformados por una molécula de glicerol. Son ésteresde la glucerina con diferentes ácidos grasos

Aceites: líquidos, formados principalmente por ácidos grasos insaturados

Sebos: sólidos, formados por ácidos grasos saturados de origen animal

Mantecas: formada por una mezcla de ambos ácidos grasos

Ácidos grasos: Saturados e insaturados

Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal y tiene un grupo ácido en el extremo. En la naturaleza es muy raro encontrarlos en estado libre.

Los ácidos grasos se caracterizan por tener una zona hidrófila, soluble en agua, correspondiente al grupo ácido y una zona lipófila (e hidrófoba) insolubles en agua, correspondientes a la cadena hidrocarbonada (anfipático).

Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos:

Saturados: sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono (intercambian una solavalencia con cada carbono)

Insaturados: tienen uno o varios enlaces dobles. Estos compuestos no pueden ser sintetizados por los animales, se llaman ácidos grasos esenciales y deben tomarseen la dieta.

-Los ácidos grasos saturados están presentes en alimentos de origen animal y elevan el colesterol en sangre

-Los ácidos grasos insaturados son de origen vegetal y hacen descender el colesterol, principalmente el LDL.

Hay dos tipos de colesterol:

HDL -----> (Lipoproteína de alta densidad)

LDL -----> (Lipoproteína de baja densidad)

El colesterol es muy abundante en el organismo, y es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides.

-Lípidos complejos: Son lípidos saponificables cuya estructura molecular, además de Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, también hay Nitrógeno, Fósforo, Azufre o un Glúcido.

Los lípidos complejos son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de las membranas citoplasmáticas, por los que también se los denomina lípidos de membrana.

Los lípidos complejos esta compuesto por:

Fosfolípidos: Caracterizado por presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Puede ser ácido graso saturado o insaturado. El rol del fosfolípido es

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realizar el metabolismo de las neuronas. Son parecidos a los triglicéridos. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática.

Función de los lípidos:

-Reserva energética: grasas y aceites. Los lípidos son la principal reserva energética del organismo.

-Estructural: forman partes de las membranas celulares (fosfolípidos, colesterol). Consistencia (cera) y protección (grasas).

-Otras: hormonas, pigmentos, fotosíntesis, ácidos biliares, etc.

Los ácidos biliares son un grupo de moléculas producidas en el hígado a partir del colesterol, y de las que derivan las sales biliares, que se encargan de la emulsión de las grasas en el intestino.

e)Proteínas:

Constituidas básicamente por Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y Fósforo (P) y, en menor proporción, Hierro (Fe), Cobre (Cu), Magnesio (Mg), etc.

Las proteínas son los materiales que desempeñan un mayor numero de funciones en las células de todos los seres vivos. Por un lado, forman parte de la estructura básica de los tejidos (músculos, piel, uñas, etc.) y, por otro, desempeñan funciones metabólicas y reguladoras (asimilación de nutrientes, transporte de oxígeno y de grasas en la sangre, etc)

Son polimeros de aminoácidos, unidos mediante enlaces peptidicos. La unión de aminoácidos da lugar a peptídicos si el peso molecular es pequeño, y a proteínas,si el peso molecular es mayor a 5000 dalton.

-Proteínas: aminoácidos

Los aminoácidos son los principales constituyentes de las proteínas

Se caracterizan por tener un grupo amino y un grupo ácido (carboxilio) que en losaminoácidos naturales. Se unen ambos al mismo carbono, al que se le llama por esocarbono x

En los seres vivos hay alrededor de 20 aminoácidos que son comunes a todos ellos,y que se diferencian unos de otros por el radical R unidos al carbono x

-Funciones biológicas de las proteínas:

Función estructural: citoesqueleto, membranas, pelo, uñas, etc.

Función de transporte: (Los transportadores biológicos son siempre proteínas) Homoglobina, proteínas de membranas.

Función enzimática: (La gran mayoría de las proteínas son enzimas) Regula las reacciones químicas en el organismo.

Función hormonal: ( Las hormonas son sustancias producidas por una célula. Algunas hormonas son de naturaleza proteica) Insulina, hormona de crecimiento.

Función inmunitaria: (La propiedad fundamental de los mecanismos de defensa es lade discriminar lo propio de lo extraño) Anticuerpos.

Función contractil: contracción de los músculos (activa y miosina).

f)Ácidos nucleicos

Formados por Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N)) y Fósforo (P).

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Son polímeros formados por la repetición de un monómero llamado nucleótido.

Sus monómeros son los nucleotidos. Los nucleotidos están formados por:

Azúcar (pentosa) que contienen: la desoxiribosa en el ADN y ribosa en el ARN.

Uno o más ácidos fosfóricos: grupo fosfato

Una base nitrogenada: A, T, G, C y U

Purinas: Adenina y Guanina.

Pirimidinas: Citosina, Timina y Uracilo.

Las bases nitrogenadas, ubicadas en los ácidos nucleicos, Son de dos tipos fundamentales: las bases Púricas y las bases Pirimidinas.

- Las bases púricas son: la adenina y guanina. Y las bases pirimidinas son: la citosina y la timina (el uracilo pertenece al ARN).

Existen dos diferencias entre el ADN y ARN: el ADN tiene una desoxirribosa y el ARN una ribosa. El ADN, además, contiene timina y el ARN uracilo.

-Ácidos nucleicos

El ADN es por lo común el constituyente básico de la cromatina (cromosoma) nuclear en las células eucariónticas. Los cromosomas se encuentran en el núcleo de éstas células. se dividen en pequeñas unidades llamadas genes. Estos genes determinan las características hereditarias de la célula u organismo. El ser humano tiene 23 pares de cromosomas (46). Las células reproductoras del ser humano tienen la mitad de los cromosomas. Cuando se efectúa la fecundación, el espermatozoide y el óvulo (células reproductoras o gametos) se unen y forman un nuevo individuo con la mitad de los cromosomas del padre y la otra mitad de la madre.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN. Generalmente, la estructura delADN es una cadena doble, mientras que el ARN está formado por una sola cadena. Ambos ácidos están compuestos por nucleotidos unidos entre sí.

Según su composicón química, los ácidos nucleicos se clasifican en ácidos desoxiribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos, y en ácidos ribonucleicosa (ARN) que actúan en el citoplasma.

-ácido desoxirribonucleico = ADN

Su azúcar es desoxirribosa

Nunca tiene Uracio (U)

Cadena doble unida por puente de hidrogeno entre sus bases hidrogenadas

La cadena se enrolla en forma de doble hélice

Portador y transmisor de la información genética

Código genético: formado por A, T, G y C que son las "letras" del código genético.

-Caracteristicas del código genético:

Es universal (tanto en bacterias como animales)

Se degenera

-Ácido ribonucleico= ARN

Su azúcar es ribosa

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Nunca tiene una base notrogenada de Timina (T)

Es una cadena simple de nucleótidos

Se encuentra en el núcleo y en el citoplasma de la célula

Transmite la información genética hasta el citoplasma, donde sintetiza proteínas

-Función básica del ARN: el articular los procesos de expresión de la informacióngenética del ADN en la síntesis de proteínas

Se distinguen 3 tipos de ARN:

ARN replicación

ARN de transcripción

ARN traducción

-ARN replicación: (duplicación del ADN) El ARNm copia al ADN progenitor en moléculas hijas idénticas.

-ARN de transcripción: Se transcribe la información del ADN al ARN para ser llevado a los ribosomas.

-ARN traducción: Es el proceso mediante el cual el mensaje es decifrado por el ARNr sintetizándose en proteínas.

 Autor: Julia Montero

REINO MONERA

Procariotas

Sin núcleo ni orgánulos Autótrofos y heterótrofos Bacterias (cocos, bacilos, vibrios o espirilos)

NUTRICIÓN

Pueden ser autótrofos (fotoautótrofos o quimioautótrofos) o heterótrofos (saprófitos, simbióticos o parásitos). Según las necesidades de oxígeno, aerobioso anaerobios.

RELACIÓN

Son capaces de detectar cambios en el medio y responder. Pueden originar formas de resistencia (endosporas).

REPRODUCCIÓN

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Se reproducen por bipartición. A veces por fenómenos parasexuales: intercambio deADN a través de los pili (conjugación).

CLASIFICACIÓN

ARQUEOBACTERIAS

Son las más primitivas. Viven en condiciones extremas.

EUBACTERIAS

Más evolucionadas. Resto de bacterias y micoplasmas

Reino Protoctista

Eucariotas Con núcleo y orgánulos Microscópicos Heterótrofos Vida libre, simbiontes o parásitos Protozoos, hongos y algas unicelulares.

El reino se define por exclusión:a él pertenecen todos losorganismos eucariotas que no sonni plantas, ni animales ni hongos.

Reino Fungi (hongos)

Eucariontes (célula de tipo animal) Con núcleo y orgánulos Heterótrofos, saprofitos Pared celular de quitina Hongos y setas

Estructura de la Célula

DEFINICIÓN

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La célula es la unidad anatómica, funcional y genética de los seres vivos.La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN).

Posee la capacidad de realizar tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción

Células Eucariotas y Procariotas

Se llama eucariotas a las células que tienen la información genética envuelta dentro de una membrana que forman el llamado núcleo.Un organismo formado por células eucariotas se denomina eucarionte.

Muchos seres unicelulares tienen la información genética dispersa por su citoplasma, no tienen núcleo.A ese tipo de células se les da el nombre de procariotas.

Esquema de una membrana celularPBHS

ESQUEMA DE UNA CÉLULA VEGETALPBHS

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ESQUEMA DE UNA CÉLULA ANIMALPBHS

EL CITOPLASMA

El citoplasma es el espacio celular comprendido entre la membrana plasmática y laenvoltura nuclear. Está constituido por el citosol, el citoesqueleto y los orgánulos celulares.El citosol (también llamado hialoplasma) es el medio interno del citoplasma. En él flotan el citoesqueleto y los ribosomas.Está formado por un 85% de agua con un gran contenido de sustancias dispersas en él de forma coloidal (prótidos, lípidos, glúcidos, ácidos nucleicos y nucleótidosasí como sales disueltas. Entre sus funciones destacan la realización, gracias a los ribosomas y la síntesis de proteínas, con los aminoácidos disueltos en el citosol. Estas proteínas quedan en el citosol (enzimas, proteínas de reserva energética o proteínas que formarán el citoesqueleto). En él se produce una ingente cantidad de reacciones metabólicas importantes: glucólisis, gluconeogénesis, fermentación láctica, etc.El citoesqueleto aparece en todas las células eucariotas.La composición química es una red de fibras de proteína (microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos).Sus funciones son mantener la forma de la célula, formar pseudópodos, contraer las fibras musculares, transportar y organizar los orgánulos celulares.

La célula se compone de tres partes fundamentales: membrana celular, citoplasma ynúcleo.1. MEMBRANA CELULAR.-Es una capa viva y semipermeable con propiedades físicas y químicas especiales y es a la vez una cubierta elástica y finísima.Funciona regulando el paso de materiales hacia el interior o el exterior de la célula, es decir selecciona ciertas sustancias que son necesarias para el metabolismo (glucosa, aminoácidos, y ácidos grasos) y también controla la salida de sustancias que pueden ser producto de excreción (agua, Urea, CO2) o de secreción (enzimas y hormonas).Normalmente el agua entra y sale a través de la membrana de las células vivas, por difusión, esta difusión del agua a través de las membranas, se denomina, ósmosis.La ósmosis se puede definir como la difusión del agua a través de una membrana con permeabilidad selectiva de una región de alta concentración hace una región de baja concentración de agua. (Transporte pasivo).Veamos el siguiente ejemplo: si colocamos una célula viva en una solución que contiene mayor cantidad de sales que la célula, habrá por lo tanto menor cantidadde agua fuera de la célula y mayor cantidad dentro de ella. Bajo, tales condiciones del agua se moverá de la célula hacia el medio, produciéndose una pérdida de agua dentro de la célula, este fenómeno se conoce con el nombre de plasmólisis.

En otros términos podemos decir, que el sitio de mayor concentración de sales es hipertónico (más sales) con relación al interior de la célula que es Hipotónica (menos sales). Si por lo contrario, colocamos una célula viva ( por un glóbulo rojo) en un medio Hipotónico, el agua se moverá de afuera hacia el interior de lacélula .Si la cantidad de agua que entra es muy grande, la membrana del glóbulo no resistiría, inflándose como una bomba, hasta reventar. Éste fenómeno se denomina Hemólisis. En el caso del glóbulo rojo y citólisis, en general, para toda célula que lo sufra.La membrana celular permite también desempeñar las siguientes funciones:

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Ø englobar partículas por fagocitosis o pinocitosis.Ø Transportar moléculas pequeñas o iones (transporte pasivo y activo) .Ø Recibir y transmitir señales químicas.Ø Establece los límites físicos de la célula y resguardar el contenido citoplasmático.Ø La membrana celular está formada por dos capas de proteínas, una de fosfolípidos y los poros correspondientes.

2. EL CITOPLASMA.-es la parte del protoplasma, que se encuentra entre la membranaplasmática y el núcleo. Es el medio interno complejo y heterogéneo más importantede la célula y donde se producen la mayoría de las funciones metabólicas y de biosíntesis. El citoplasma está constituido por las partes: inclusiones y la matriz citoplasmática.A)INCLUSIONES CITOPLASMATICAS.- son granulaciones que se encuentran en interior del citoplasma; pero, por ser producto de metabolismo celular, tiene un carácter transitorio. En general son sustancias de secreción, excreción o reserva.Entre las inclusiones más importantes tenemos: El almidón, gotas de grasa y aceites esenciales, cristales de hemoglobina y melanina, etc.

B)LA MATRIZ CITOPLASMÁTICA.-es la parte más importante, que rodea a todas las organelas que están dentro de la célula. En esta parte se producen fenómenos biosintéticos; la célula recibe del exterior materia prima, que luego la descompone convirtiéndola en energía útil para su funcionamiento..Las principales organelas son: las mitocondrias, retículo endoplasmático, los lisosomas, ribosomas, aparato de golgi, centrosomas o centro celular, los plastidios, las vacuolas.1. MITOCONDRIAS.-son pequeños cuerpos alargados cilíndricos o esféricas de aproximadamente 10 micras de longitud y 1,5 micras de diámetro. Su función es producir energía y respiración a la célula.

2. El retículo endoplasmático.-es un sistema de repliegues del citoplasma formando una especie de tubos comunicantes que parten del núcleo hasta llegar a la membrana celular. Su función es proveer una vía para el transporte intrarcelular, la salida y entrada de materiales a la célula y síntesis de algunos compuestos.

3. Los lisosomas.-son pequeños organoides s esféricos de una sola membrana.Función segregan enzimas digestivas para descomponer a las macro- moléculas más pequeñas, con el fin de ser utilizadas como compuestos energéticos. Digieren a lavez restos de mitocondrias, microbios y otras sustancias solubles que hay entradodel exterior a través de las funciones de fagocitosis y de la pinocitosis.Ejm: los glóbulos blancos poseen muchos lisosomas con el fin de destruir todas las sustancias que entra en el organismo ya que su función es la defensa contra agentes extraños.

4.LOS CENTROSOMAS.-son cilindros rectos de constitución proteica, sin membrana, de posesión fija y como un corpúsculo situado siempre cerca del núcleo de la célula animal y en vegetales inferiores. En célula en reposo presenta como dos

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pequeñas granulaciones, los centríolos, los cuales están rodeados de una región más clara llamadas centrósfera, confieren radiadas a manera de estrellas, constituyendo el áster. Entre los dos centríolos se forma el huso.Función: tienen como función la formación de huso acromático durante la división celular, sirviendo como polos de atracción para los cromosomas. Durante la mitosis se hacen más visibles.

5.los Ribosomas.- Son organoides esféricos y sin membrana que están adheridos al retículo endoplasmático o dispersos en el citoplasma. Químicamente están constituidos por el ácido ribonucleico (ARN)Función.-Es la síntesis de proteínas, necesarias para la renovación de los tejidos.

6. El aparato de Golgi o complejo de Golgi (Dictiosoma).- Está formado por un conjunto de cavidades y pequeñas vesículas, formando haces paralelos, se encuentran cerca del núcleo.Función: Tiene la función de secreción, excreción y de transportes de sustancias como lípidos, hormonas, etc. Concentra y almacena proteínas sintetizado por el retículo endoplasmático, extrae el exceso de agua de los órganos secretores para ser eliminados al exterior.

7.Vacuolas.- En la célula vegetal estos organoides, son pequeñas cavidades o recipientes llenas de líquido, intercelular, donde a la vez hay diversos productos de secreción y de excreción. Si estas vacuolas al unirse forman una sola se llama vacuoma. (Son comunes en células vegetales y mayoría de protozoarios) contienen agua con diversas sustancias disueltas, sales azúcares, ácidos orgánicos, pigmentos.Algunos animales unicelulares como la ameba, ingieren partículas sólidas de alimentos, estas junto con el agua que la rodean constituyen vacuolas digestivas las que son temporales. También hay vacuolas contráctiles ó pulsátiles, equivalentes al aparato excretor: eñiminan líquidos y productos de desecho mediante contracciones y expansión rítmica y mantienen constante la presión osmótica del citoplasma

8.LOS PLASTOS O PLASTIDIOS: Son órganoides con doble membrana y propios de la célula vegetal y de algas superiores.Función: intervienen la síntesis y almacenamiento de sustancias orgánicas como carbohidratos, lípidos y proteínas. Pueden llevar diversos pigmentos colorantes, como la clorofila y carotenoides (pigmento rojo, amarillo o anaranjado)Por los pigmentos que poseen los plastidios, son de las siguientes clases:§ CLOROPLASTOS. (Cloros = verde): plastidios de color verde, por llevar un pigmento verde llamado clorofila.§ CROMOPLASTOS.- (Cromo = color) plastillos, pigmentos colorantes como el pigmento rojo (lecopeno) amarillo(xantofila) anaranjado (caroteno). Son los que dan color a las flores y a las frutas de muchas plantas.§ LEUCOPLASTOS. (Leucos = blancos) plastidios incoloros que sirven como centro dealmacenajo de ciertos materiales de citoplasma como en el caso del almidón

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(amiloplastos). OLEOPLASTOS.-Plastidios incoloros y almacenado de gotitas de aceites tales comomaní, semillas de higuerilla, etc.

3. El Núcleo.- Es un corpúsculo en medio del citoplasma, bien visible y perfectamente limitado.

El núcleo es el “centro de información” de la célula y desempeña funciones muy importantes en el metabolismo y reproducción celular.

Fue descubierto por Robert Brown en 1831, el núcleo durante la vida de una célulapuede presentarse de dos formas diferentes; una mientras la célula se nutre y crece hasta llegar a la edad adulta, llamado periodo interfásico; y la otra, durante el proceso de reproducción llamado periodo de división.

La células poseen un solo núcleo pero en algunos casos puede haber dos, un grandey el otro pequeño, como sucede en el paramecio y células hepáticas de algunas especies.Son:a) La membrana nuclear o carioteca.b) El nucléolo.c) Jugo nuclear o cariolinfa.d) Los cromosomas.a) Membrana Nuclear, es una membrana doble, con porosdefinidos, relacionada con el retículo endoplasmático yencargada de regular el intercambio de materiales entre elnúcleo y el citoplasma y viceversa que regulan el intercambio de sustancias entreambos.b)En nucléolo: son formaciones esféricas que pueden en un núcleo hallarse varios nucléolos. Constituido por pequeñas partículas o gránulos de 100 a 150 ángstrom de diámetro, están formados por ARN y constituyen los centros activos para la síntesis de proteínas y del l ARN. El nucléolo desaparece durante la división celular en la metafase, pero vuelve a reorganizase durante la telofase.c) EL JUGO NUCLEAR O CARIOLINFA: Es el líquido en que se encuentra suspendidas las estructuras nucleares. Es un coloide complejo y está constituido por varias sustancias entre las cuales se encuentran: agua, aminoácidos, iones, lípidos, hidratos de carbono y ARN.d) Los Cromosomas.- Son estructuras nucleares organizadas, que trasmiten el material genético de una generación a otra. Resultan de la fragmentación y organización de la cromatina (se tiñe fácilmente con colorantes básicos) durante la división celular.La longitud de cromosomas varía de 0,2 a 50 micras, el diámetro entre 0 a 2 micras. Los cromosomas están constituidos, además de otros compuestos, por ADN, proteínas del tipo de las histonas o de las protaminas y ARN.Función: Llevar las moléculas de ADN, portadoras de la información genética de los organismos.Si tuvieran el mismo número de cromosomas y estos fueran iguales, solo existiera una clase de seres vivos sobre la tierra. Pero cada individuo tiene un número de cromosomas que es propio de él. Así por ejemplo: el hombre tiene 46 cromosomas ensus células, excepto en las reproductivas (espermatozoides y óvulo) que tiene 23.El número de cromosomas que tiene cada organismo se llama número diploide (2n) enel caso de las células reproductivas o sexuales, en las cuales el número de cromosomas es la mitad, se llama número haploide (n).PARTES DEL CROMOSOMA:Cuando la célula está en división los cromosomas se observan al microscopio dividido en 2, unidos por una estructructura de la forma esférica llamada centrómero que puede ocupar cualquier sitio en el cromosoma.Cada parte del cromosoma dividido recibe el nombre de cromátida.En los cromosomas se encuentran unas unidades llamadas genes, que son los que en último término controlan la fisiología del organismo. Cada uno de Ellos tienen una misión especial, así por ejemplo: unos dan color de los ojos otros forman la naríz, etc. Algunos genes actúan solos y otros en compañía.Los cromosomas pasan de una célula a otra durante el proceso de la división celular la cual puede llevarse a cabo mediante la mitosis o la meiosis.

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¿Por qué eres hombre o mujer?La explicación la encontramos en los cromosomas. Así en los humanos hay 46 cromosomas de los cuales hay 2 que se llaman cromosomas sexuales, 1 se conoce como X y el otro como Y por lo tanto, en el hombre tenemos 44 +XY = 46.En la mujer 44 +XX = 46.En otras palabras los cromosomas sexuales en el hombre son XY y en la mujer XX.

(1).Nucléolo.(2).Núcleo celular.(3).Ribosoma.(4).Vesículas.(5).Retículo endoplásmico rugoso.(6).Aparato de Golgi.(7).Microtúbulos.(8).Retículo endoplásmico liso.(9).Mitocondria.(10).Vacuola.(11).Citoplasma.(12).Lisosoma.

RETICULO ENDOPLASMATICO: El retículo endoplasmatico es un sistema membranoso cuyaestructura consiste en una red de sáculos aplanados o cisternas, sáculos globososo vesículas y túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma y comunican con la membrana nuclear externa. Dentro de esos sacos aplanados existe un espacio llamado lumen que almacena las sustancias. Existen dos clases de retículo endoplasmatico: R.E. rugoso (con ribosomas adheridos) y R.E. liso (libres de ribosomas asociados).Su función primordial es la síntesis de proteínas, la síntesis de lípidos constituyentes de membrana y la participación en procesos de detoxificacion de lacélula.

RIBOSOMAS: Los ribosomas son estructuras globulares, carentes de membrana. Están formados químicamente por varias proteínas asociadas a ARN ribosómico procedente del nucléolo. Pueden encontrarse libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático. Unas proteínas (riboforinas) sirven de nexo entre ambas estructuras.Su estructura es sencilla: dos subunidades (una mayor o otra menor) de diferente coeficiente de sedimentación.Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína. Son orgánulos sintetizadores de proteínas.

MITOCONDRIAS: Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, actúan por tanto,como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a

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expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos).1. Membrana interna.2. Membrana externa.3. Cresta.4. Matriz.

Los lisosomas son vesículas procedentes del Aparato De Golgi que contienen enzimas digestivas como hidrolasas ácidas.

El aparato de Golgi está formado por sacos aplanados limitados por membranas. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del Golgi. Se encuentra en el citoplasma de la célula. Dentro de las funciones que posee el aparato de golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación (targeting), glicosilación de lípidos y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular

VACUOLAS: Las vacuolas son estructuras celulares, muy abundantes en las células vegetales, contenidas en el citoplasma, de forma más o menos esféricas u ovoideas, generadas por la propia célula al crear una membrana cerrada que aisla un cierto volumen celular del resto del citoplasma. Su contenido es fluido. Almacenan productos de nutrición o de desecho, y pueden contener enzimas lisosómicas.

EL NUCLEO, rodeado de una membrana propia, llamada membrana nuclear, es la parte central de la célula, que contiene el acido desoxirribonucleico (ADN o en inglés DNA), donde se encuentran codificados los genes

1. El núcleo es una estructura constituida por una doble membrana, denominada envoltura nuclear que rodea al ADN de la célulaseparándolo del citoplasma. El medio interno se denomina nucleoplasma y en el están sumergidas, más o menos condensadas, las fibras de ADN que se llaman cromatina y corpúsculos formados por ARN conocidos como nucléolos.

La molécula de ADN es una hélice larga y doble, semejante a una escalera decaracol. Los eslabones de esta cadena, que determinan el código genético decada individuo, se componen de pares de cuatro tipos de moléculas denominadas bases (adenina, timina, guanina y citosina). La adenina se empareja con la timina y la guanina con la citosina. El código genético está escrito en tripletes, de manera que cada grupo de tres eslabones de lacadena codifica la producción de uno de los aminoácidos, los cuales son loscomponentes que constituirán las proteínas.

CROMOSOMA: Cada persona posee 23 pares de cromosomas. Una de estas parejas determina el sexo con el que se nace, adoptando el nombre de "cromosomas sexuales". Por su forma se identifican los cromosomas sexuales femeninos (determinan que la persona sea de sexo femenino) como XX, y la pareja de

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cromosomas masculinos como XY (determinan que la persona sea de sexo masculino).Célula

Una célula (del latíncellula, diminutivo de cella, "hueco")1 es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.2 De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares. En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano. Las células suelen poseer un tamaño de 10 µm y una masa de 1 ng, si bien existen células mucho mayores.

La teoría celular, propuesta en 1839 por Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann, postula que todos los organismos están compuestos por células, y que todas las células derivan de otras precedentes. De este modo, todas las funcionesvitales emanan de la maquinaria celular y de la interacción entre células adyacentes; además, la tenencia de la información genética, base de la herencia, en su ADN permite la transmisión de aquella de generación en generación.3

La aparición del primer organismo vivo sobre la Tierra suele asociarse al nacimiento de la primera célula. Si bien existen muchas hipótesis que especulan cómo ocurrió, usualmente se describe que el proceso se inició gracias a la transformación de moléculas inorgánicas en orgánicas bajo unas condiciones ambientales adecuadas; tras esto, dichas biomoléculas se asociaron dando lugar a entes complejos capaces de autorreplicarse. Existen posibles evidencias fósiles de estructuras celulares en rocas datadas en torno a 4 o 3,5 miles de millones deaños (giga-años o Ga.).45nota 1 Se han encontrado evidencias muy fuertes de formas devida unicelulares fosilizadas en microestructuras en rocas de la formación Strelley Pool, en Australia Occidental, con una antigüedad de 3,4 Ga. Se trataríade los fósiles de células más antiguos encontrados hasta la fecha. Evidencias adicionales muestran que su metabolismo sería anaerobio y basado en el sulfuro.6

Existen dos grandes tipos celulares: las procariotas (que comprenden las células de arqueas y bacterias) y las eucariotas (divididas tradicionalmente en animales y vegetales, si bien se incluyen además hongos y protistas, que también tienen células con propiedades características).

Teoría celular

El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió entre los años 1830 y 1880, aunque fue en el siglo XVII cuando Robert Hooke describió por vez primera la existencia de las mismas, al observar en una preparación vegetal la presencia de una estructura organizada que derivaba de la arquitectura de las paredes celulares vegetales. En 1830 se disponía ya de microscopios con una óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores como Theodor Schwann y Matthias Schleiden definir los postulados de la teoría celular,la cual afirma, entre otras cosas:

Que la célula es una unidad morfológica de todo ser vivo: es decir, que en los seres vivos todo está formado por células o por sus productos de secreción.

Este primer postulado sería completado por Rudolf Virchow con la afirmaciónOmnis cellula ex cellula, la cual indica que toda célula deriva de una célula precedente (biogénesis). En otras palabras, este postulado constituye la refutación de la teoría de generación espontánea o ex novo, que hipotetizabala posibilidad de que se generara vida a partir de elementos inanimados.

Un tercer postulado de la teoría celular indica que las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato,y son controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula ocurren todas las funciones vitales, de manera que basta una sola deellas para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

Finalmente, el cuarto postulado de la teoría celular expresa que cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de

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su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular.

Definición

Por tanto, podemos definir a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal posee una membrana de fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno altamente ordenado y diferenciado del medio externo en cuanto a su composición, sujeta a control homeostático, la cual consiste en biomoléculas y algunos metales y electrolitos. La estructura se automantiene activamente mediante el metabolismo, asegurándose la coordinación detodos los elementos celulares y su perpetuación por replicación a través de un genoma codificado por ácidos nucleicos. La parte de la biología que se ocupa de ella es la citología.

Características

Las células, como sistemas termodinámicos complejos, poseen una serie de elementos estructurales y funcionales comunes que posibilitan su supervivencia; no obstante, los distintos tipos celulares presentan modificaciones de estas características comunes que permiten su especialización funcional y, por ello, laganancia de complejidad. De este modo, las células permanecen altamente organizadas a costa de incrementar la entropía del entorno, uno de los requisitosde la vida.

La existencia de polímeros como la celulosa en la pared vegetal permite sustentarla estructura celular empleando un armazón externo.

Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser una bicapa lipídica desnuda, en células animales; una pared de polisacárido, en hongos y vegetales; una membrana externa y otros elementosque definen una pared compleja, en bacterias Gram negativas; una pared de peptidoglicano, en bacterias Gram positivas; o una pared de variada composición, en arqueas) que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial de membrana.

Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte delvolumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.

Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese.

Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo.

Características funcionales

Las enzimas, un tipo de proteínas implicadas en el metabolismo celular.

Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Las características que permiten diferenciar las células de los sistemas químicos no vivos son:

Nutrición . Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo.

Crecimiento y multiplicación. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de los procesos nutricionales, una célula crece y

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se divide, formando dos células, en una célula idéntica a la célula original, mediante la división celular.

Diferenciación . Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia,se forman algunas sustancias o estructuras que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es a menudo parte del ciclo celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.

Señalización . Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como de su interior y, en el caso de células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección opuesta mediante unproceso que se denomina quimiotaxis. Además, frecuentemente las células pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres pluricelulares en complicados procesos de comunicación celular y transducción de señales.

Evolución . A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor adaptados a vivir enun medio particular.

Las propiedades celulares no tienen por qué ser constantes a lo largo del desarrollo de un organismo: evidentemente, el patrón de expresión de los genes varía en respuesta a estímulos externos, además de factores endógenos. 17 Un aspecto importante a controlar es la pluripotencialidad, característica de algunas células que les permite dirigir su desarrollo hacia un abanico de posibles tipos celulares. En metazoos, la genética subyacente a la determinación del destino de una célula consiste en la expresión de determinados factores de transcripción específicos del linaje celular al cual va a pertenecer, así como a modificaciones epigenéticas. Además, la introducción de otro tipo de factores de transcripción mediante ingeniería genética en células somáticas basta para inducir la mencionada pluripotencialidad, luego este es uno de sus fundamentos moleculares.18

Tamaño, forma y función

Comparativa de tamaño entre neutrófilos, células sanguíneas eucariotas (de mayor tamaño), y bacterias Bacillus anthracis, procariotas (de menor tamaño, con forma de bastón).

El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos más periféricos (porejemplo, la pared, si la hubiere) y de su andamiaje interno (es decir, el citoesqueleto). Además, la competencia por el espacio tisular provoca una morfología característica: por ejemplo, las células vegetales, poliédricasin vivo, tienden a ser esféricas in vitro. Incluso pueden existir parámetros químicos sencillos, como los gradientes de concentración de una sal, que determinen la aparición de una forma compleja.

En cuanto al tamaño, la mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observables a simple vista. A pesar de ser muy pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de células), el tamaño de las células es extremadamente variable. La célula más pequeña observada, en condiciones normales, corresponde a Mycoplasma genitalium, de 0,2 μm, encontrándose cerca del límite teórico de 0,17 μm. Existen bacterias con 1 y 2 μm de longitud. Las células humanas son muy variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos con 20 micras, espermatozoides de 53 μm, óvulos de 150 μm e, incluso, algunas neuronas

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de en torno a un metro. En las células vegetales los granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 μm y algunos huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 cm (avestruz) de diámetro. Para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen. Puede aumentar considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula.

Respecto de su forma, las células presentan una gran variabilidad, e, incluso, algunas no la poseen bien definida o permanente. Pueden ser: fusiformes (forma dehuso), estrelladas, prismáticas, aplanadas, elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras no, lo que les permite deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse oconseguir alimento. Hay células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento pero poseen cilios o flagelos, que son estructuras derivadas de unorgánulo celular (el centrosoma) que dota a estas células de movimiento.2 De este modo, existen multitud de tipos celulares, relacionados con la función que desempeñan; por ejemplo:

Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las fibras musculares. Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el

impulso nervioso. Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino para

ampliar la superficie de contacto y de intercambio de sustancias. Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que recubren

superficies como las losas de un pavimento.

La célula procariota

Las células procariotas son pequeñas y menos complejas que las eucariotas. Contienen ribosomas pero carecen de sistemas de endomembranas (esto es, orgánulosdelimitados por membranas biológicas, como puede ser el núcleo celular). Por elloposeen el material genético en el citosol. Sin embargo, existen excepciones: algunas bacterias fotosintéticas poseen sistemas de membranas internos. También en el Filo Planctomycetes existen organismos como Pirellula que rodean su material genético mediante una membrana intracitoplasmática y Gemmata obscuriglobus que lo rodea con doble membrana. Esta última posee además otros compartimentos internos de membrana, posiblemente conectados con la membrana externa del nucleoide y con la membrana nuclear, que no posee peptidoglucano.

Por lo general podría decirse que los procariotas carecen de citoesqueleto. Sin embargo se ha observado que algunas bacterias, como Bacillus subtilis, poseen proteínastales como MreB y mbl que actúan de un modo similar a la actina y son importantesen la morfología celular. Fusinita van den Ent, en Nature, va más allá, afirmandoque los citoesqueletos de actina y tubulina tienen origen procariótico.

De gran diversidad, los procariotas sustentan un metabolismo extraordinariamente complejo, en algunos casos exclusivo de ciertos taxa, como algunos grupos de bacterias, lo que incide en su versatilidad ecológica. Los procariotas se clasifican, según Carl Woese, en arqueas y bacterias.

Arqueas

Estructura bioquímica de la membrana de arqueas (arriba) comparada con la de bacterias y eucariotas (en medio): nótese la presencia de enlaces éter (2) en sustitución de los tipos éster (6) en los fosfolípidos.

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Las arqueas poseen un diámetro celular comprendido entre 0,1 y 15 μm, aunque las formas filamentosas pueden ser mayores por agregación de células. Presentan multitud de formas distintas: incluso las hay descritas cuadradas y planas. Algunas arqueas tienen flagelos y son móviles.

Las arqueas, al igual que las bacterias, no tienen membranas internas que delimiten orgánulos. Como todos los organismos presentan ribosomas, pero a diferencia de los encontrados en las bacterias que son sensibles a ciertos agentes antimicrobianos, los de las arqueas, más cercanos a los eucariotas, no loson. La membrana celular tiene una estructura similar a la de las demás células, pero su composición química es única, con enlaces tipo éter en sus lípidos. Casi todas las arqueas poseen una pared celular (algunos Thermoplasma son la excepción)de composición característica, por ejemplo, no contienen peptidoglicano (mureína), propio de bacterias. No obstante pueden clasificarse bajo la tinción de Gram, de vital importancia en la taxonomía de bacterias; sin embargo, en arqueas, poseedoras de una estructura de pared en absoluto común a la bacteriana,dicha tinción es aplicable pero carece de valor taxonómico. El orden Methanobacteriales tiene una capa de pseudomureína, que provoca que dichas arqueas respondan como positivas a la tinción de Gram.

Como en casi todos los procariotas, las células de las arqueas carecen de núcleo,y presentan un sólo cromosoma circular. Existen elementos extracromosómicos, tales como plásmidos. Sus genomas son de pequeño tamaño, sobre 2-4 millones de pares de bases. También es característica la presencia de ARN polimerasas de constitución compleja y un gran número de nucleótidos modificados en los ácidos ribonucleicos ribosomales. Por otra parte, su ADN se empaqueta en forma de nucleosomas, como en los eucariotas, gracias a proteínas semejantes a las histonas y algunos genes poseen intrones. Pueden reproducirse por fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación.

Bacterias

Estructura de la célula procariota.

Las bacterias son organismos relativamente sencillos, de dimensiones muy reducidas, de apenas unas micras en la mayoría de los casos. Como otros procariotas, carecen de un núcleo delimitado por una membrana, aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molécula generalmente circular de ADN. Carecen de núcleo celular y demás orgánulos delimitados por membranas biológicas. En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que coexisten con el nucleoide y que contienen genes: son comúnmente usados por las bacterias en la parasexualidad(reproducción sexual bacteriana). El citoplasma también contiene ribosomas y diversos tipos de gránulos. En algunos casos, puede haber estructuras compuestas por membranas, generalmente relacionadas con la fotosíntesis.

Poseen una membrana celular compuesta de lípidos, en forma de una bicapa y sobre ella se encuentra una cubierta en la que existe un polisacárido complejo denominado peptidoglicano; dependiendo de su estructura y subsecuente su respuesta a la tinción de Gram, se clasifica a las bacterias en Gram positivas y Gram negativas. El espacio comprendido entre la membrana celular y la pared

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celular (o la membrana externa, si esta existe) se denomina espacio periplásmico.Algunas bacterias presentan una cápsula. Otras son capaces de generar endosporas (estadios latentes capaces de resistir condiciones extremas) en algún momento de su ciclo vital. Entre las formaciones exteriores propias de la célula bacteriana destacan los flagelos (de estructura completamente distinta a la de los flagelos eucariotas) y los pili (estructuras de adherencia y relacionadas con la parasexualidad).

La mayoría de las bacterias disponen de un único cromosoma circular y suelen poseer elementos genéticos adicionales, como distintos tipos de plásmidos. Su reproducción, binaria y muy eficiente en el tiempo, permite la rápida expansión de sus poblaciones, generándose un gran número de células que son virtualmente clones, esto es, idénticas entre sí.

La célula eucariota

Las células eucariotas son el exponente de la complejidad celular actual.14 Presentan una estructura básica relativamente estable caracterizada por la presencia de distintos tipos de orgánulos intracitoplasmáticos especializados, entre los cuales destaca el núcleo, que alberga el material genético. Especialmente en los organismos pluricelulares, las células pueden alcanzar un alto grado de especialización. Dicha especialización o diferenciación es tal que,en algunos casos, compromete la propia viabilidad del tipo celular en aislamiento. Así, por ejemplo, las neuronas dependen para su supervivencia de lascélulas gliales. Por otro lado, la estructura de la célula varía dependiendo de la situación taxonómica del ser vivo: de este modo, las células vegetales difieren de las animales, así como de las de los hongos. Por ejemplo, las célulasanimales carecen de pared celular, son muy variables, no tiene plastos, puede tener vacuolas pero no son muy grandes y presentan centríolos (que son agregados de microtúbulos cilíndricos que contribuyen a la formación de los cilios y los flagelos y facilitan la división celular). Las células de los vegetales, por su lado, presentan una pared celular compuesta principalmente de celulosa), disponende plastos como cloroplastos (orgánulo capaz de realizar la fotosíntesis), cromoplastos (orgánulos que acumulan pigmentos) o leucoplastos (orgánulos que acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis), poseen vacuolas de gran tamañoque acumulan sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula y finalmente cuentan también con plasmodesmos, que son conexiones citoplasmáticas que permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma de una célula a otra, con continuidad de sus membranas plasmáticas.

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Diagrama de una célula animal, a la izquierda (1. Nucléolo, 2. Núcleo, 3. Ribosoma, 4. Vesícula, 5. Retículo endoplasmático rugoso, 6. Aparato de Golgi, 7.Citoesqueleto (microtúbulos), 8. Retículo endoplasmático liso, 9. Mitocondria, 10. Vacuola, 11. Citoplasma, 12. Lisosoma. 13. Centríolos.); y de una célula vegetal, a la derecha.

Compartimentos

Las células son entes dinámicos, con un metabolismo celular interno de gran actividad cuya estructura es un flujo entre rutas anastomosadas . Un fenómeno observado en todos los tipos celulares es la compartimentalización, que consiste en una heterogeneidad que da lugar a entornos más o menos definidos (rodeados o no mediante membranas biológicas) en las cuales existe un microentorno que aglutina a los elementos implicados en una ruta biológica.38 Esta compartimentalización alcanza su máximo exponente en las células eucariotas, las cuales están formadas por diferentes estructuras y orgánulos que desarrollan funciones específicas, lo que supone un método de especialización espacial y temporal. No obstante, células más sencillas, como los procariotas, ya poseen especializaciones semejantes.

Membrana plasmática y superficie celular

La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentre, pero posee elementos comunes. Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o proteínas. Generalmente, las moléculas más numerosas son las de lípidos; sin embargo, la proteínas, debido a su mayor masa molecular, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.38

Un modelo que explica el funcionamiento de la membrana plasmática es el modelo del mosaico fluido, de J. S. Singer y Garth Nicolson (1972), que desarrolla un concepto de unidad termodinámica basada en las interacciones hidrófobas entre moléculas y otro tipo de enlaces no covalentes.40

Esquema de una membrana celular. Se observa la bicapa de fosfolípidos, las proteínas y otras moléculas asociadas que permiten las funciones inherentes a este orgánulo.

Dicha estructura de membrana sustenta un complejo mecanismo de transporte, que posibilita un fluido intercambio de masa y energía entre el entorno intracelular y el externo.38 Además, la posibilidad de transporte e interacción entre moléculasde células aledañas o de una célula con su entorno faculta a estas poder comunicarse químicamente, esto es, permite la señalización celular. Neurotransmisores, hormonas, mediadores químicos locales afectan a células concretas modificando el patrón de expresión génica mediante mecanismos de transducción de señal.

Sobre la bicapa lipídica, independientemente de la presencia o no de una pared celular, existe una matriz que puede variar, de poco conspicua, como en los epitelios, a muy extensa, como en el tejido conjuntivo. Dicha matriz, denominada glucocalix (glicocáliz), rica en líquido tisular, glucoproteínas, proteoglicanos y fibras, también interviene en la generación de estructuras y funciones emergentes, derivadas de las interacciones célula-célula.

Estructura y expresión génica

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El ADN y sus distintos niveles de empaquetamiento.

Las células eucariotas poseen su material genético en, generalmente, un sólo núcleo celular, delimitado por una envoltura consistente en dos bicapas lipídicasatravesadas por numerosos poros nucleares y en continuidad con el retículo endoplasmático. En su interior, se encuentra el material genético, el ADN, observable, en las células en interfase, como cromatina de distribución heterogénea. A esta cromatina se encuentran asociadas multitud de proteínas, entre las cuales destacan las histonas, así como ARN, otro ácido nucleico.42

Dicho material genético se encuentra inmerso en una actividad continua de regulación de la expresión génica; las ARN polimerasas transcriben ARN mensajero continuamente, que, exportado al citosol, es traducido a proteína, de acuerdo a las necesidades fisiológicas. Asimismo, dependiendo del momento del ciclo celular, dicho ADN puede entrar en replicación, como paso previo a la mitosis. Noobstante, las células eucarióticas poseen material genético extranuclear: concretamente, en mitocondrias y plastos, si los hubiere; estos orgánulos conservan una independencia genética parcial del genoma nuclear.4344

Síntesis y degradación de macromoléculas

Dentro del citosol, esto es, la matriz acuosa que alberga a los orgánulos y demásestructuras celulares, se encuentran inmersos multitud de tipos de maquinaria de metabolismo celular: orgánulos, inclusiones, elementos del citoesqueleto, enzimas... De hecho, estas últimas corresponden al 20% de las enzimas totales de la célula.12

Estructura de los ribosomas; 1,: subunidad mayor, 2: subunidad menor.

Imagen de un núcleo, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi; 1, Núcleo.2, Poro nuclear.3, Retículo endoplasmático rugoso (REr).4, Retículo endoplasmático liso (REl). 5, Ribosoma en el RE rugoso. 6, Proteínas siendo transportadas.7, Vesícula (transporte). 8, Aparato de Golgi. 9, Lado cis del

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aparato de Golgi.10, Lado trans del aparato de Golgi.11, Cisternas del aparato de Golgi.

Ribosoma : Los ribosomas, visibles al microscopio electrónico como partículas esféricas,45 son complejos supramoleculares encargados de ensamblar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero. Elaborados en el núcleo, desempeñan su función de síntesis de proteínas en el citoplasma. Están formados por ARN ribosómico y por diversos tipos de proteínas. Estructuralmente, tienen dos subunidades. En las células, estos orgánulos aparecen en diferentes estados de disociación. Cuando están completos, pueden estar aislados o formando grupos (polisomas). También pueden aparecer asociados al retículo endoplasmático rugoso o a la envoltura nuclear.

Retículo endoplasmático : El retículo endoplasmático es orgánulo vesicular interconectado que forma cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí. Intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica, glicosilación de proteínas, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, detoxificación, así como el tráfico de vesículas. En células especializadas, como las miofibrillas o células musculares, se diferencia en el retículo sarcoplásmico, orgánulo decisivo para que se produzca la contracción muscular.

Aparato de Golgi : El aparato de Golgi es un orgánulo formado por apilamientos de sáculos denominados dictiosomas, si bien, como ente dinámico, estos pueden interpretarse como estructuras puntuales fruto de lacoalescencia de vesículas.4647 Recibe las vesículas del retículo endoplasmático rugoso que han de seguir siendo procesadas. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular. Posee tres compartimientos; unoproximal al retículo endoplasmático, denominado «compartimento cis», donde se produce la fosforilación de las manosas de las enzimas que han de dirigirse al lisosoma; el «compartimento intermedio», con abundantes manosidasas y N-acetil-glucosamina transferasas; y el «compartimento o red trans», el más distal, donde se transfieren residuos de galactosa y ácido siálico, y del que emergen las vesículas con los diversos destinos celulares.

Lisosoma : Los lisosomas son orgánulos que albergan multitud de enzimas hidrolíticas. De morfología muy variable, no se ha demostrado su existenciaen células vegetales. Una característica que agrupa a todos los lisosomas es la posesión de hidrolasas ácidas: proteasas, nucleasas, glucosidasas, lisozima, arilsulfatasas, lipasas, fosfolipasas y fosfatasas. Procede de lafusión de vesículas procedentes del aparato de Golgi, que, a su vez, se fusionan en un tipo de orgánulo denominado endosoma temprano, el cual, al acidificarse y ganar en enzimas hidrolíticos, pasa a convertirse en el lisosoma funcional. Sus funciones abarcan desde la degradación de macromoléculas endógenas o procedentes de la fagocitosis a la intervención en procesos de apoptosis.

La vacuola regula el estado de turgencia de la célula vegetal.

Vacuola vegetal : Las vacuolas vegetales, numerosas y pequeñas en células meristemáticas y escasas y grandes en células diferenciadas, son orgánulos exclusivos de los representantes del mundo vegetal. Inmersas en el citosol,están delimitadas por el tonoplasto, una membrana lipídica. Sus funciones son: facilitar el intercambio con el medio externo, mantener la turgencia celular, la digestión celular y la acumulación de sustancias de reserva y subproductos del metabolismo.

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Inclusión citoplasmática : Las inclusiones son acúmulos nunca delimitados por membrana de sustancias de diversa índole, tanto en células vegetales como animales. Típicamente se trata de sustancias de reserva que se conservan como acervo metabólico: almidón, glucógeno, triglicéridos, proteínas... aunque también existen de pigmentos.

Conversión energética

El metabolismo celular está basado en la transformación de unas sustancias químicas, denominadas metabolitos, en otras; dichas reacciones químicas transcurren catalizadas mediante enzimas. Si bien buena parte del metabolismo sucede en el citosol, como la glucólisis, existen procesos específicos de orgánulos.

Modelo de una mitocondria: 1, membrana interna; 2, membrana externa; 3, cresta mitocondrial; 4, matriz mitocondrial.

Mitocondria : Las mitocondrias son orgánulos de aspecto, número y tamaño variable que intervienen en el ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa y enla cadena de transporte de electrones de la respiración. Presentan una doble membrana, externa e interna, que dejan entre ellas un espacio perimitocondrial; la membrana interna, plegada en crestas hacia el interiorde la matriz mitocondrial, posee una gran superficie. En su interior posee generalmente una sola molécula de ADN, el genoma mitocondrial, típicamente circular, así como ribosomas más semejantes a los bacterianos que a los eucariotas.12 Según la teoría endosimbiótica, se asume que la primera protomitocondria era un tipo de proteobacteria.49

Estructura de un cloroplasto.

Cloroplasto : Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas fotosintéticos se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas implicadas en la conversión de la energía luminosa en energía química. Además de esta función, los plastidios intervienen en el metabolismo intermedio, produciendo energía y poder reductor, sintetizando bases púricas y pirimidínicas, algunos aminoácidos ytodos los ácidos grasos. Además, en su interior es común la acumulación de sustancias de reserva, como el almidón. Se considera que poseen analogía con las cianobacterias.

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Modelo de la estructura de un peroxisoma.

Peroxisoma : Los peroxisomas son orgánulos muy comunes en forma de vesículasque contienen abundantes enzimas de tipo oxidasa y catalasa; de tan abundantes, es común que cristalicen en su interior. Estas enzimas cumplen funciones de detoxificación celular. Otras funciones de los peroxisomas son: las oxidaciones flavínicas generales, el catabolismo de las purinas, la beta-oxidación de los ácidos grasos, el ciclo del glioxilato, el metabolismo del ácido glicólico y la detoxificación en general. Se forman de vesículas procedentes del retículo endoplasmático.

Lacélula y sus partes

COMPONENTES DE LA CELULA

Citoplasma: Está rodeado por una membrana plasmática. Se divide en organelas, orgánulos e inclusiones. Los orgánulos citoplasmáticos incluyen membrana celular (plasmática), retículo endoplásmico (ergastoplasma), aparato de Golgi, centriolos (o centrosoma), mitocondrias, laminillas anulares, fibrillas y estructuras filamentosas, lisosomas y microtúbulos.

Núcleo: Compuesto por membrana nuclear, cromatina y nucleolo.

MEMBRANA CELULAR (PLASMÁTICA)

Es un filtro altamente selectivo que conserva concentraciones desiguales de ionesa ambos lados de ella y permite que las sustancias nutritivas entren a la célula y que los productos de desecho salgan de ella. Se han propuesto varios modelos para la membrana plasmática. De todos, el llamado "modelo de mosaico fluído" de Singer y Nicholson está más acorde con nuestros conocimientos actuales. Este modelo considera que la membrana celular consta de una capa bimolecular de fosfolípidos, en las que se intercalan unidades globulares de proteína a intervalos variables para formar un mosaico con la capa de lípidos. Se ha demostrado que estas proteínas integrantes de la membrana tienen regiones hidrófobas e hidrófilas, y es probable que las porciones hidrófobas están incluidas en la capa central de lípidos de la membrana, con las regiones hidrófilas expuestas en la superficie.

RETICULO ENDOPLASMICO

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Se divide en granular y liso. El retículo endoplásmico granular presenta en las paredes de sus cisternas ribosomas. Allí se produce la síntesis de proteínas. Losribosomas se unen a cadenas de RNA.

RETÍCULO ENDOPLASMICO LISO (AGRANULOSO)

En contraste con el retículo endoplásmico rugoso, el liso, como indica su nombre,carece de gránulos ribosómicos. Esta organela tiene forma tubular o vesicular y es más probable que aparezca como una profusión de conductos interconectados de forma y tamaño variables que como acúmulos de cisternas aplanadas, características del retículo endoplásmico rugoso. Las membranas del retículo endoplásmico liso se originan del retículo endoplásmico rugoso, y se pueden unir directamente con éste e indirectamente, por medio de vesículas pequeñas, con el aparato de Golgi. El retículo endoplásmico liso no participa en la síntesis de proteínas.

RIBOSOMAS: Se encuentran en todas las células, excepto eritrocitos maduros, y pueden estar unidos al retículo endoplásmico rugoso y formar parte de él, o encontrarse libres en el citoplasma. Sea que estén libres o unidos, los ribosomasse encuentran por lo general en acúmulos llamados polisomas o polirribosomas. Estos acúmulos representan grupos de ribosomas unidos por una cadena de RNA mensajero. Se ha sugerido que los ribosomas libres sintetizan proteínas que la célula usa para sus propias necesidades, como la replicación, en tanto que los ribosomas unidos a las membranas sintetizan proteínas que serán secretadas por lacélula y usadas en otras partes del cuerpo.

APARATO DE GOLGI: El aparato o complejo de Golgi consta de pilas de sacos aplanados localizados en el citoplasma de muchas células. El aparato de Golgi participa en el flujo de membrana, en el transporte y concentración de materialesde secreción y su liberación de la célula, en la síntesis de algunos productos secretorios, en particular glucoproteínas y mucopolisacáridos, y en la formación de lisosomas primarios.

LISOSOMAS: Son estructuras citoplásmicas rodeadas de membrana que aparecen granulosas durante la inactividad, pero que adoptan el aspecto de vesículas cuando se activan. Se cree que se originan en el aparato de Golgi, pero en algunas células, o bajo determinadas condiciones, pueden derivarse de algunas porciones del retículo endoplásmico.

Debido a que participan en la digestión, su aspecto depende de su estado funcional, lo que produce una gran variedad de aspectos, o pleomorfismo. Los lisosomas se encuentran en todas las células, excepto los eritrocitos, pero son particularmente abundantes en macrófagos, leucocitos neutrófilos, células hepáticas y células del túbulo proximal del riñón. En algunas células de vida prolongada (p.ej., neuronas, músculo cardiaco y hepatocitos), se acumulan grandescantidades de cuerpos residuales (lipofucsina) con la edad.

MITOCONDRIAS

Como característica, son organelas rodeados de membranas, muy flexibles y libres en el citoplasma. A veces son contráctiles o móviles. Son propensas a hincharse en ciertos estados fisiológicos. Tienen gran importancia en el metabolismo energético como la principal fuente de adenosintrifosfato (ATP) y son el sitio demuchas reacciones metabólicas. En ellas radica el sistema del citocromo para transferencia de electrones capaz de fijar la energía obtenida de las oxidacionesdel ciclo de Krebs para dar ATP.

Las mitocondrias son la principal fuente de energía de las células. De manera adicional, concentran el calcio y conservan un medio cálcico general dentro del citoplasma.

PRODUCTOS DEL METABOLISMO.

Glucógeno

Es un almacén de glucosa y lo podemos encontrar en los hepatocitos y en las fibras musculares.

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Lípidos

Al microscopio óptico se ven espacios vacíos en blanco, para poder verlo se necesitan tinciones especiales como sudan negro o sudan III

Proteínas

Que son difíciles de ver al microscopio

Gránulos de secreciones

Que tienen una morfología de tamaño variable y están rodeados por una membrana, para poder ver el contenido se necesitan pruebas especiales.

pigmentos

Son sustancias coloreadas, pueden ser exógenos que provienen del exterior o endógenos que provienen del interior.

Dentro de los endógenos pueden ser los que están sintetizados por la propia célula como la melanina.

Otro pigmento endógeno es el que proviene de la degradación de sustancias de la propia célula, otro tipo es la lipofucsina que proviene del recambio de los orgánulos.

2. COMPONENTES DEL CITOESQUELETO

MICROFILAMENTOS

Se encuentran en la totalidad de las células y están constituidos por proteínas filamentosas como la actina que produce el acortamiento y la elongación de las microvellosidades, son las responsables de la estructura celular.

FILAMENTOS INTERMEDIOS

Son característicos de determinadas estirpes celulares.

Según donde de encuentren reciben diferentes nombres:Los que se sitúan en las células musculares se llaman miofilamentos.Los que están en las células epiteliales de la epidermis reciben el nombre de tonofilamentos, que están constituidos por citoqueratina.

MICROTÚBULOS

Están formados por tubulina que puede ser de dos tipos alfa tubulina y beta tubulina, los podemos encontrar de dos maneras, uno formando dimeros una alfa y una beta asociadas o se puede agregar en mas cantidad formando protofilamentos detubulina.

La estructura del microtúbulo son 13 protofilamentos dispuestos en círculo formando un tubo hueco.Estos microtúbulos crecen a partir del centrosoma de la célula.

CENTROSOMA

Es el centro organizador del citoesqueleto a partir de el crecen los microtúbulos, se sitúa cerca del núcleo, está formado por dos bastoncillos llamados centriolos perpendiculares entre si, cada centriolo está formado por 9 tripletes de microtúbulos dispuestos de manera cilíndrica.

Funciones:

De él parten los microtúbulos que se irradian a la periferia de la célula, también parten de el los microtúbulos del huso acromático que se forman durante la división celular y también conforman el cuerpo basal de los cilios.

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3. ORGÁNULOS

A) RIBOSOMAS

Son orgánulos celulares que solo pueden ser descritos por microscopio electrónico. Son muy pequeños y aparecen como partículas moderadamente electrodensas con una subunidad grande y otra pequeña que están acopladas.

Se encuentran de forma libre por todo el citoplasma (hialoplasma) o formando acúmulos que se llaman polisomas, que son grupos de 5 a 20 ribosomas unidos por un filamento de ARN mensajero. También aparecen asociados a la membrana del retículo endoplasmático rugoso y a la membrana nuclear y en el interior de las mitocondrias. Su función es la síntesis de las proteinas

B) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO

Está formado por una red interconexionada de túmulos membranosos, vesículas y cisternas.

La mayor parte de su superficie está ocupada por ribosomas que le van a dar un aspecto granular o rugoso.Lo podemos encontrar asociado al aparato de Golgi y susfunciones son la síntesis de proteínas, el transporte y una función mecánica porque también sirve de soporte a la célula.

C) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO

Es una red irregular de túmulos y vesículas membranosas carentes de ribosomas, seencuentra en continuidad con el retículo endoplasmático rugoso y con el aparato de Golgi.

La mayoría de las células no tienen gran cantidad de retículo endoplasmático liso, se encuentran como elementos dispersos entre los orgánulos a excepción de las células hepáticas y en las células especializadas en la síntesis de lípidos.

Se especializa en el transporte intercelular de iones Ca +, también destoxifica productos nocivos y drogas, que se realiza en las células hepáticas.

D) COMPLEJO DE GOLGI

Se encuentra constituido por cisternas, en número de 4 a 8 conformando un dictosoma, cada cisterna tiene una pared central estrecha que se dilata en los extremos.

Presenta dos caras, una convexa que es la cara de formación donde se encuentran las vesículas de formación y una cara cóncava que es la cara de maduración o secreción que serán liberados al exterior por exocitosis. Todas estas cisternas están rodeadas de membrana plasmática.

Se encuentra asociado al retículo endoplasmático rugoso y sus funciones son, intervenir en la síntesis proteica y participar en el intercambio de membranas y en la síntesis de glicoproteínas y glicolípidos de membrana.

E) LISOSOMAS

Están rodeadas por membrana y se van a formar a partir del retículo endoplasmático rugoso y el aparato de Golgi, en su interior se encuentran encimashidrolíticas que van a producir la degradación de moléculas como hidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Puede ser de dos tipos:

- lisosomas primarios que van a tener una morfología variable y a microscopio electrónico se observa un contenido granular amorfo.

- lisosomas secundarios, a microscopio electrónico se observan unas masas mas electrodensas.

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Van a producir en procesos de degradación:

- Heterofagia: Con este proceso degradan sustancias que vienen del exterior.Cuando una sustancia viene del exterior y entra en la célula se forma unfagosoma o vacuol heterofágica que se fusiona con un lisosoma primario formando el lisosoma secundario, lo que no se ha degradado puede quedar en el interior dellisosoma formando un cuerpo residual cuyo contenido será eliminado al exterior dela célula por exocitosis.También estos cuerpos residuales se pueden acumular en el interior de la célula dando lugar a pigmentos como la lipofucsina, o si se ha degradado completamente la membrana del lisosoma rompe descargando su contenido al citoplasma

- Autofagia: Es la degradación de sustancias de la propia célula, el proceso es el mismo que el anterior pero no capta sustancias del exterior.

F) PEROXISOMA

Son orgánulos pequeños y esféricos que están rodeados de membrana y son muy similares a los lisosomas, la diferencia es que tienen encimas oxidativas de tipooxidasas que van a participar en la oxidación de los ácidos grasos, de esta oxidación se va a formar un compuesto que es citotóxico (puede matar a la célula)y va a ser utilizado por las células del sistema de defensa para matar microorganismos.

G) MITOCONDRIAS

Son orgánulos alargados, son móviles, su organización dentro de la célula es en los lugares donde se requiera mayor energía.

Su número es variable dependiendo de la actividad de la célula, su estructura consiste en una doble membrana, una externa y una interna que va a formar pliegues o crestas mitocondriales.

Entre ambas membranas está el espacio intermembranoso y en el interior de la membrana interna se encuentra la matriz mitocondrial, al microscopio electrónico en la membrana interna podemos encontrar encimas implicados en la producción de ATP. También podemos encontrar ribosomas en la matriz mitocondrial que dan un aspecto granulado y ADN. Hay gránulos matriciales electrodensos que no se sabe sufunción.

La función de las mitocondrias es participar en la respiración celular con la formación de ATP.

4. MOVIMIENTOS CELULARES

Las células necesitan relacionarse entre sí y para ello necesitan moverse.Todas las células tendrán cierta posibilidad de movimiento. Hay diferentes mecanismos que provocan la movilidad de la célula:

El movimiento celular con desplazamiento: Es el movimiento ciliar, flagelar y ameboide.

Los movimientos ciliar y flagelar se realizan mediante cilios y flagelos. El movimiento ameboide se realiza mediante pseudópodos, se realiza gracias a cambiosen el hialoplasma, de estado sólido a fluido, que provocan unas corrientes citoplasmáticas que producen deformaciones de la membrana celular entonces, la célula se desplaza. Ejm:Este movimiento es importante en los procesos de endocitosis o fagocitosis que captan sustancias mediante este tipo de movimientosenviando lengüetas.

El movimiento celular sin desplazamiento.

Pueden ser de dos tipos:

Los que producen deformación en la célula.

Movimiento contráctil: Característico de las células musculares mediante microfilamentos.

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Movimiento pulsátil: Son movimientos de contracción y relajación de diferentes partes del citoplasma y se observa en neuronas.

Los que no producen deformación en la célula.

Movimiento Browniano: Son movimientos de temblores en el interior del citoplasma a consecuencia del bombardeo de moléculas en el citoplasma.

Movimiento de ciclosis: Es característico de las plantas.

Movimientos de Vayvem: Son una serie de estructuras que se mueven en el citoplasma de delante hacia atrás.

5. NÚCLEO

Es donde se encuentra el material genético y donde se codifican todas las proteínas que tiene la célula.

Está rodeado por una membrana nuclear formada por dos membranas, una interna y otra externa, entra las dos está el espacio perinuclear.

En estas membranas hay dos puntos donde se encuentran unidas dejando pequeños orificios que son los poros nucleares, estos orificios están rodeados por 8 proteínas en forma de anillo que conforman el complejo de Golgi.

5.1.CROMATINA

En el interior del núcleo esta la matriz nuclear o el nucleoplasma en cuyo interior podemos encontrar la cromatina que son todas las estructuras electrodensas que podemos observar al microscopio.

La cromatina es ADN cromosómico asociado a las núcleo proteínas, estas pueden serde dos tipos:

las histonas que son poco abundantes e intervienen en el plegamiento del ADN

las no histonas que son mas abundantes e intervienen en la replicación del ADN.

Dependiendo del grado de plegamiento de la cromatina hay dos tipos:

- la heterocromatina que el ADN está plegado

- la eucromatina que son hebras dispersas de ADN.

5.2. NUCLEOLO

Al microscopio electrónico se observa una estructura mas densa y al óptico generalmente es basófilo.

El número de nucléolos dentro del núcleo es de uno o de dos, la composición es deADN, núcleo proteínas, proteínas encimáticas y ARN.

En el núcleo hay 3 porciones:

- La pars fibrilar que son filamentos sueltos de ARN y proteínas.

- La pars granular que son gránulos de ARN y proteínas(estas dos partes conformanel nucleolema)

- Heterocromatina que se encuentra asociada al nucléolo.

5.3. CROMOSOMAS

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Se forman a partir de la cromatina, son cadenas de ADN apareadas y enrolladas en una doble hélice, cada cadena está formada por la repetición de un grupo fosfato una base nitrogenada y una pentosa.

Las bases nitrogenadas son de dos tipos, la purina que son dos, adenina y guanina, y las pirimidinas que son la timina y la citosina. Se asocia una purina con una pirimidina de la cadena contraria y se asocia adenina con timina y guanina con citosina.

Cuando la célula se va a dividir estos filamentos se van a agrupar mas ocupando menos espacio y van a dar lugar a los cromosomas. Estos cromosomas en la divisióncelular se van a duplicar y estos se unen en el centro por el centrómero, cada uno de los brazos del cromosoma duplicado se llama cromátida.

En el centrópodo es donde se une el cromosoma duplicado con los microtúbulos del huso acromático.

El centrómero según donde se localicen los cromosomas se pueden clasificar en metacéntricos si se encuentran en el centro, en submetacéntrico que está desplazado del centro y el acrocéntrico cuando el centrómero está desplazado mas al extremo y telocéntrico donde el centrómero se encuentra en el extremo.

6. DIVISIÓN CELULAR

Existen dos mecanismos de división celular:

MEIOSIS

En el proceso de meiosis de una célula diploide se obtienen 4 células hijas aploides. Este tipo de división sólo la realizan las células sexuales.

En el proceso de la meiosis se hacen dos divisiones, en la primera división meiotica partimos de una célula 2n y obtenemos 2n.

DIFERENCIAS CON LA MITOSIS

En la mitosis cada cromosoma homólogo se divide por el centrómero, en la meiosis no ocurre esto, lo que ocurre es que un cromosoma duplicado de cada par homólogo emigra a cada polo del huso, así al final de la primera división meiotica cada célula hija tiene la mitad de la dotación de los cromosomas.

Una segunda diferencia con la mitosis es que va a haber intercambio de alelos entre las cromátidas de los pares homólogos, se conoce como sobrecruzamiento, estas zonas se encuentran unidas en quiasmas y el resultado de esta división es la formación de 4 cromátidas diferentes a la de la madre.

En la segunda división meiótica es una mitosis normal pero sin duplicación de loscromosomas.

MITOSIS

Con la división mitótica de una célula madre vamos a obtener 2 células hijas exactamente igual.

FASES:

INTERFASE

Que se divide en tres fases:

G1 que es una fase de crecimiento celular

S síntesis que es de replicación del ADN

G2 donde la célula sigue creciendo y se prepara para la división. Durante la interfase los centriolos también se duplica

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FASES DE LA MITOSIS:

Profase: Donde los cromosomas se hacen visibles dentro del núcleo, el nucleolo desaparece y cada par de centriolos se va cada uno a un polo y entre ellos se forma un huso de microtúbulos

Metafase: Donde la envoltura nuclear desaparece y cada cromosoma duplicado se fija a los microtúbulos del huso por el cinetoporo y todos los cromosomas se disponen en la zona ecuatorial de la célula, a esta disposición se le llama placaecuatorial o metafísica.

Anafase: En esta se va a producir la rotura del centrómero que une a las cromátidas de cada cromosoma duplicado. El huso mitótico se alarga y los centriolos se distancian y las cromátidas son conducidas por los microtúbulos a los extremos opuestos del huso, así se va a producir una disposición genética igual.

Telofase: Los cromosomas vuelven a su estado original y el nucléolo se hace aparente, en el centro de la célula aparece un surco que va estrangulando a la célula y la divide en 2 células hijas.

7. TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

1. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE BAJO PESO

Se realiza mediante transporte activo y pasivo

1.1. PASIVO

Consiste en la difusión de sustancias a través de la membrana y se produce de laszonas donde hay más a donde hay menos.

El transporte pasivo se puede realizar de dos maneras

Difusión simple

Que es el paso de pequeñas moléculas de donde hay mas a donde hay menos, esta difusión se puede realizar de dos maneras.

a través de la bicapa, que lo hacen moléculas como los lípidos. También sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno y también otras moléculas de pequeño tamaño como el agua y el dióxido de carbono.

A través de canales que se realiza mediante las proteínas de canal, son proteínas con un canal interno cuya apertura está regulada por el ligando, que se une al receptor de la proteína y abre el canal

Difusión facilitada

Va a permitir el paso de moléculas como aminoácidos o monosacáridos, son moléculas que no pueden atravesar la bicapa y tienen que ser ayudadas por proteínas transportadoras que se unen a la proteína y esta arrastra la molécula hasta el interior de la célula, una vez dentro proteína y moléculase separan.

1.2. ACTIVO

Va a requerir un gasto de energía y se hace de donde hay menos a donde hay mas, para realizar este transporte se requieren proteínas de membrana, un ejemplo es la bomba de sodio potasio, esta bomba va a requerir de una proteína transmembranosa que bombea tres iones de sodio al exterior y recoge dos iones de potasio hacia el interior.

TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE ELEVADO PESO MOLECULAR.

2.1. Endocitosis

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La célula capta partículas del exterior mediante una invaginación de la membrana que va a englobar la partícula, se produce una estrangulación de la invaginación originando una vesícula con el material ingerido.

La endocitosis dependiendo de la naturaleza de las partículas ingeridas se denomina pinocitosis si se realiza la ingestión de líquidos o partículas endisolución, fagocitosis que forma grandes vesículas o fagosomas que ingieren microorganismos o restos celulares, o endocitosis mediada por un receptor que sólo entra la sustancia siempre que exista un receptor de membrana para ella.

2.2. Exocitosis

Mediante la cual las moléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas van a ser eliminadas al exterior. Para eso la membrana de la vesícula y la membrana plasmática se tienen que fusionar. Debe haber equilibrio entre endocitosis y exocitosis

2.3. Transcitosis

Este permite que una sustancia pueda atravesar todo el citoplasma de un polo a otro de la célula por procesos de endocitosis y exocitosis.

Este transporte se da en células endoteliales que forman los capilares sanguíneos y transportan sustancias desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que los rodean por medio de vesículas de transcitosis.

8. DIFERENCIACIÓN CELULAR

Todas las células del organismo son distintas porque sufren unas adaptaciones con el fin de especializarse a una serie de funciones, es decir, las células sufren un proceso de diferenciación celular.

Mediante este proceso las células van a adquirir una forma y una función determinada especializándose así en un tipo celular, por ejemplo células nerviosas, células sanguíneas, musculares, etc.

Estas células también se irán agrupando y formando tejidos. Hay células queson capaces de diferenciarse en varios tipos celulares que se llaman pluripotentes y se conocen como células madre, también hay células que son capaces de diferenciarse en todo tipo celular y se llaman totipotentes, porejemplo el cigoto.

Los mecanismos por los cuales se realiza esta diferenciación celular no están muy claros, se cree que intervienen ciertas sustancias en este proceso. Se produce durante la interfase, suele existir una relación inversa entre el grado de diferenciación celular y la capacidad de división, cuanto mas especializada está una célula menos capacidad de división tiene, así podemos clasificar las células en 3 poblaciones celulares:

- Población de células altamente diferenciadas que han perdido su capacidadde división

- Población de células en expansión, es decir, que están bien diferenciadaspero que ante determinadas circunstancias pueden dividirse, por ejemplo loshepatocitos.

- Población de células poco diferenciadas con gran capacidad de división celular por ejemplo las células de la médula ósea que dan lugar a las células sanguíneas.

9. MUERTE CELULAR

Dentro de la muerte celular hay dos tipos, la apostosis y la necrosis.

9.1. APOSTOSIS

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También se conoce como muerte celular programada, es un conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en las células de un organismo pluricelular encaminadas a producir la muerte de la célula de una manera controlada. Sólo afecta a una célula y se dice que la célula se “suicida” activando una serie de encimas denominadas caspasas que son las que autodestruyen a la propia célula.

a) Esta apostosis tiene una serie de fases:

1. La fase de inducción o señalización. En esta fase se van alternando los procesos de señalización de la célula con procesos de supervivencia, sí predominan los primeros se acaba produciendo la apostosis, sí predominan los segundos se inhibe el proceso de apostosis.

2. En una segunda fase o fase efectora una vez que la célula está programada para morir, se produce el punto de no retorno, en esta fase la membrana celular no se destruye, lo que impide la salida de su contenido alespacio extracelular, dando lugar a un proceso silencioso sin inflamación. En el citoplasma también se produce una condensación con conservación de ciertos orgánulos en especial las mitocondrias, y a nivel nuclear la cromatina se condensa, fenómeno que se conoce como picnosis y da lugar a cuerpos apoptocitos.

3. La tercera fase o fase de degradación es en la que actúan las caspasas que actúan rompiendo enlaces entre proteínas y ADN. En esta fase la membrana celular forma como unas vacuolas donde va englobando los elementosdeteriorados del citoplasma y del núcleo.

4. la cuarta fase o fase fagocítica donde los macrófagos fagocitan la estructura degenerada de la célula. No se produce ninguna reacción inflamatoria, todo este proceso dura de 30 a 60 minutos en células en cultivo. Se ha observado que las células que tardan más tiempo en realizar todo el proceso son los hematocitos que tardan 3 horas.

Si observamos este proceso en un microscopio electrónico podemos observar unas imágenes:

-fragmentos de cromatina agrupados en conglomerados globuriformes.

- granulación fina del contenido citoplasmático.

- la persistencia de orgánulos hasta el final del proceso como son las mitocondrias.

- la integridad de la membrana celular.

Al microcopio óptico se han investigado la formación de cuerpos apoptócitosen el núcleo mediante tinciones de derivados de uridina.

9.1.1 FUNCIONES DE LA APOSTOSIS

A) La primera función es la eliminación de tejidos dañados o infectados:

- Cuando hay daños que no se pueden reparar.

- Cuando la célula ha sido infectada por un virus.

- Ante condiciones de estrés como la falta de alimentos o daños del ADN provocado por tóxicos o radiaciones.

Es posible que la capacidad de una célula para hacer la apostosis se encuentre dañada debido a mutaciones o si hay un virus, en este momento quela célula está dañada seguirá dividiéndose originando un tumor que puede llegar a ser canceroso.

B) La segunda función es la del desarrollo.

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La muerte celular programada es parte integral del desarrollo de los tejidos animales pluricelulares y no provoca respuesta inflamatoria, la célula en vez de hincharse y reventar es fagocitada por macrófagos y algunas células vecinas.

C) La tercera función es la de homeostasis

En un organismo adulto la cantidad de células que componen un órgano o tejido debe permanecer constante, por ejemplo las células de la sangre y lapiel se renuevan constantemente y la proliferación debe ser compensada con la muerte de otras, debe haber un equilibrio entre las células que nacen y las que se mueren.

Este proceso se da cuando la relación entre mitosis y la muerte celular está en equilibrio, si este equilibrio se rompe pueden ocurrir dos cosas, que las células se dividan más rápido de lo que se mueren desarrollando un tumor y que las células se dividan mas lento de lo que mueren provocando ungrave trastorno de la pérdida celular, ambos estados pueden ser fatales o dañinos.

D) La cuarta función es la regulación del sistema inmunitario.

Hay ciertas células del sistema inmunitario que son los linfocitos B y T, que intervienen en la defensa del organismo diferenciando entre lo sano y lo enfermo, lo propio y lo extraño.

Para que estas células cumplan su función deben estar en perfecto estado, cuando están viejas deben ser eliminadas por procesos de muerte celular programada para que así se generen otros linfocitos y puedan seguir realizando su misión de defensa.

9.1.2. ENFERMEDADES VINCULADAS CON LA APOSTOSIS.

Hay dos tipos:

Enfermedades asociadas a la inhibición de la apostosis:

Como son el cáncer, enfermedades auto inmunitarias como pueden ser el lupuseritematoso o la glomerulonefritis autoinmunitaria, infecciones virales como herpes virus, adenovirus o poxvirus.

Enfermedades asociadas a un aumento de la apostosis

El SIDA, enfermedades neurodegenerativas como alzehimer o parkinson, síndromes mielodisplásicos, daños isquémicos como el infarto de miocardio ydaños hepáticos producidos por el alcoholismo.

9.2. NECROSIS CELULAR

Es un conjunto de alteraciones morfológicas que se producen después de la muerte celular.

La necrosis es la muerte celular como resultado de una inflamación debida auna falta de oxígeno o agentes externos como el calor, el frio, etc.

La necrosis se puede producir por autolisis o heterolisis.

La autolisis:

Se produce cuando los lisosomas intracelulares son los que van a provocar la destrucción celular

La heterolisis

Se produce cuando son otras células, como los macrófagos, los encargados dela destrucción celular.

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Por otra parte el proceso de necrosis celular va a provocar la aparición delos siguientes cambios intercelulares:

La picnosis, la cariolisis que es la destrucción de la cromatina, la cromatolisis que es la disolución de los cromosomas, la carriorresis que esla fragmentación de la cromatina.

Todos estos cambios se suceden a lo largo del tiempo y nos permiten diferenciar las células que van a morirse o que ya están muertas de las quetodavía están sanas, por ejemplo en un infarto agudo de miocardio se puedenobservar los siguientes cambios a lo largo del tiempo:

- A los 5 o 15 segundos de producirse el infarto se puede detectar en un electrocardiograma.

- A los 5 o 15 minutos se pueden observar en microscopio electrónico cambios en las mitocondrias.

- A las 6 u 8 horas de producirse se pueden ver cambios histoquímicas.

- A las 12 24 horas se observan cambios en el microscopio óptico

- A las 24 48 horas ya se observan cambios microscópicamente.

9.2.1 TIPOS DE NECROSIS

Según la causa etiológica o el tejido afectado podemos diferenciar distintos tipos de necrosis que son 8:

Por coagulación

Está producida por una isquemia, esta es la causa mas frecuente de necrosis. En microscopio óptico se puede distingue fácilmente por la marcada eosinofilia y también se observa la conservación estructural general del tejido.

La colicuativa o liquificación

Esta se produce normalmente en el sistema nervioso central ya que es la típica que se produce en tejidos con gran contenido lipídico e hídrico, se caracteriza por la fluidificación del tejido muerto, en este tipo de necrosis podemos encontrar cavidades llenas de pus.

Caseosa

Esta es típica de la tuberculosis aunque hay otras enfermedades que pueden causarla como la lepra o la micosis. Esta necrosis se caracteriza por producir cavidades llenas de caseum, esto es una sustancia blanca, mate, deaspecto seco muy similar al queso seco.

Gomosa

Esta es similar a la anterior pero con mayor consistencia, es típica de la sífilis.

Fibrimoide

Se produce por la tumefacción y por la homogenización de las fibras de colágeno, se ve en enfermedades como artritis reumatoide o en vaculitis.

Cérea

Esta se observa en la fiebre tifoidea que es una enfermedad infecciosa producida por la salmonela Typhi y que afecta a la capa muscular de la pared abdominal y se llama así porque el músculo esquelético adquiere una coloración similar a la cera.

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Gangrenosa.

Esta está causada por la digestión del tejido necrótico por parte de bacterias saprófitas, esta necropsia puede ser de tres tipos:

Una necrosis gangrenosa seca que es de color negro y es a causa de la desecación progresiva de las piernas, donde la piel experimenta un proceso de momificación.

Necrosis gangrenosa húmeda que es cuando se afectan órganos internos, hay hemorragia y necrosis.

Necrosis gangrenosa gaseosa causada por el clostridium Welchii que produce la fermentación del azúcar liberando CO2, esto produce una crepitación porque este gas se queda atrapado bajo la piel.

Grasa o esteatonecrosis

Esta se produce cuando se necrotiza el tejido adiposo, existen dos tipos.

Encimática

Que es característica de las pancreatitis en la que los encimas pancreáticos pueden ser liberados fuera del tubo digestivo y producir la digestión del tejido adiposo, estos encimas también pueden lesionar estructuras vasculares produciendo hemorragias internas.

La traumática

Que aparece en la mama y en el epiplón, el epiplón es una envoltura que rodea al estómago y el intestino y está unido a la pared de la cavidad abdominal.

Esta necrosis se produce por la rotura de los adipocitos y produce un aumento de tejido fibroso, este proceso va a dificultar en la mama el diagnóstico diferencial con un tumor de origen neoplásico.

2. CITOPLASMA

Se encuentra rodeado por la membrana plasmática y en su interior encontramos el núcleo y las estructuras citoplasmáticas

Se divide en dos:

- una parte indiferenciada o citosol que es la zona que no presenta estructuras yesta formado en un 80% por agua.

- citoplasma diferenciado, aquí hay productos derivados del metabolismo celular, el citoesqueleto, los orgánulos y el núcleo.

INVAGINACIONES: Sirven para el intercambio de sustancias.

Mitosis

En biología, la mitosis (del griegomitos, hebra) es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucarióticas y que precede inmediatamente a la división celular, consistente en el reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico.1 Este tipo de división ocurre en las células somáticas y normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas.

La mitosis completa, que produce células genéticamente idénticas, es el fundamentodel crecimiento, de la reparación tisular y de la reproducción asexual. La otra forma de división del material genético de un núcleo se denomina meiosis y es un proceso que, aunque comparte mecanismos con la mitosis, no debe confundirse con ella ya que es propio de la división celular de los gametos. Produce células

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genéticamente distintas y, combinada con la fecundación, es el fundamento de la reproducción sexual y la variabilidad genética.

La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas.

Las células somáticas de un organismo eucariótico son todas aquellas que no van a convertirse en células sexuales. La mitosis, entonces, es el proceso de división oreproducción nuclear (del núcleo) de cualquier célula que no sea germinal (sexual). En ella, una de las estructuras más importantes son los cromosomas, formados por el ADN y las proteínas presentes en el núcleo.Una manera de describirun cromosoma en forma sencilla sería: corresponde a dos brazos, los cuales están unidos por el centrómero, en los brazos se ordena el ADN.

Las células se reproducen duplicando su contenido y luego dividiéndose en dos. El ciclo de división es el medio fundamental a través del cual todos los seres vivos se propagan. En especies unicelulares como las bacterias y las levaduras, cada división de la célula produce un nuevo organismo. Es especies pluricelulares se requieren muchas secuencias de divisiones celulares para crear un nuevo individuo;la división celular también es necesaria en el cuerpo adulto para reemplazar las células perdidas por desgaste, deterioro o por muerte celular programada. Así, un humano adulto debe producir muchos millones de nuevas células cada segundo simplemente para mantener el estado de equilibrio y, si la división celular se detiene el individuo moriría en pocos días.El ciclo celular comprende el conjunto de procesos que una célula debe de llevar a cabo para cumplir la replicación exacta del DNA y la segregación de los cromosomas replicados en dos células distintas. La gran mayoría de las células también doblan su masa y duplican todos sus orgánulos citoplasmáticos en cada ciclo celular: De este modo durante el ciclocelular un conjunto complejo de procesos citoplasmáticos y nucleares tienen que coordinarse unos con otros.

La mitosis es el tipo de división del núcleo celular por el cual se conservan los organelos y la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las células hijas resultantes de la mitosis. La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo. Este proceso tiene lugar por medio deuna serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

Esquema que muestra de manera resumida lo que ocurre durante la mitosis.

El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la información hereditaria de la célula madre en cada una de las dos células hijas. El genoma se compone de una determinada cantidad de genes organizados en cromosomas, hebras de ADN muy enrolladas que contienen la información genética vital para la célula y elorganismo. Dado que cada célula debe contener completa la información genética propia de su especie, la célula madre debe hacer una copia de cada cromosoma antesde la mitosis, de forma que las dos células hijas reciban completa la información.Esto ocurre durante la fase S de la interfase, el período que alterna con la mitosis en el ciclo celular y en el que la célula entre otras cosas se prepara para dividirse.

Tras la duplicación del ADN, cada cromosoma consistirá en dos copias idénticas de la misma hebra de ADN, llamadas cromátidas hermanas, unidas entre sí por una región del cromosoma llamada centrómero. Cada cromátida hermana no se considera en esa situación un cromosoma en sí mismo, sino parte de un cromosoma que provisionalmente consta de dos cromátidas.

En animales y plantas, pero no siempre en hongos o protistas, la envoltura nuclear

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que separa el ADN del citoplasma se desintegra, desapareciendo la frontera que separaba el contenido nuclear del citoplasma. Los cromosomas se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, perpendicular a un eje definido por un huso acromático. Éste es una estructura citoesquelética compleja, de forma ahusada, constituido por fibras que son filamentos de microtúbulos. Las fibras del huso dirigen el reparto de las cromátidas hermanas, una vez producida su separación, hacia los extremos del huso. Por convenio científico, a partir de este momento cada cromátida hermana sí se considera un cromosoma completo, y empezamos a hablarde cromosomas hermanos para referirnos a las estructuras idénticas que hasta ese momento llamábamos cromátidas. Como la célula se alarga, las fibras del huso «tiran» por el centrómero a los cromosomas hermanos dirigiéndolos cada uno a uno de los polos de la célula. En las mitosis más comunes, llamadas abiertas, la envoltura nuclear se deshace al principio de la mitosis y se forman dos envolturasnuevas sobre los dos grupos cromosómicos al acabar. En las mitosis cerradas, que ocurren por ejemplo en levaduras, todo el reparto ocurre dentro del núcleo, que finalmente se estrangula para formar dos núcleos separados.

Se llama cariocinesisa la formación de los dos núcleos con que concluye habitualmentela mitosis. Es posible, y ocurre en ciertos casos, que el reparto mitótico se produzca sin cariocinesis (endomitosis) dando lugar a un núcleo con el material hereditario duplicado (doble número de cromosomas).

La mitosis se completa casi siempre con la llamada citocinesis o división del citoplasma. En las células animales la citocinesis se realiza por estrangulación: la célula se va estrechando por el centro hasta que al final se separa en dos. En las células de las plantas se realiza por tabicación, es decir, las células hijas “construyen” una nueva región de pared celular que dividirá la una de la otra dejando puentes de citoplasma (plasmodesmos). Al final, la célula madre se parte por la mitad, dando lugar a dos células hijas, cada una con una copia equivalente y completa del genoma original.

Cabe señalar que las células procariotas experimentan un proceso similar a la mitosis llamado fisión binaria. No se puede considerar que las células procariotasexperimenten mitosis, dado que carecen de núcleo y únicamente tienen un cromosoma sin centrómero.

Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división. La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas – células de un organismo eucariótico que no van a convertirse en células sexuales. Una célula mitótica se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división celular, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célulaen división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.

División o reproducción celular Las células se reproducen duplicando tanto su contenido nuclear como el citoplasmático y luego dividiéndose en dos. La etapa o fase de división posterior es el medio fundamental a través del cual todos los seres vivos se propagan.

En especies unicelulares como las bacterias y las levaduras, cadadivisión de la célula única produce un nuevo organismo.

Es especies pluricelulares se requieren muchas secuencias de divisiones celulares para crear un nuevo individuo; la división celular también es necesaria en el cuerpo adulto para reemplazar las células perdidas por desgaste, deterioro o por muerte celular programada.

Así, un humano adulto debe producir muchos millones de nuevas células cada segundosimplemente para mantener el estado de equilibrio y si la división celular se

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detiene el individuo moriría en pocos días.

El ciclo celular comprende el conjunto de procesos que una célula debe realizar para cumplir la replicación exacta del ADN y la segregación (separación o división) de los cromosomas replicados en dos células distintas.

La gran mayoría de las células también doblan su masa y duplican todos sus orgánulos citoplasmáticos en cada ciclo celular: De este modo, durante el ciclo celular un conjunto complejo de procesos citoplasmáticos y nucleares tienen que coordinarse unos con otros.

Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división.

En lo que respecta a la división o reproducción del núcleo celular (segunda etapa del ciclo celular), existen dos variantes, dependiendo del tipo de célula que debadividirse o reproducirse: la mitosis y la meiosis.

Fases del ciclo celular

Durante la mitosis existen cuatro fases:Las etapas más relevantes de la mitosis son:

Diagrama mostrando los cambios que ocurren en los centrosomas y el núcleo de una célula en el proceso de la división mitótica. I a III, profase; IV, prometafase; V, metafase; VI y VII, anafase; VIII y IX, telofase.

La división de las células eucarióticas es parte de un ciclo vital continuo, el ciclo celular, en el que se distinguen dos períodos mayores, la interfase, durantela cual se produce la duplicación del ADN, y la mitosis, durante la cual se produce el reparto idéntico del material antes duplicado. La mitosis es una fase relativamente corta en comparación con la duración de la interfase.

Interfase

Durante la interfase, la célula se encuentra en estado basal de funcionamiento. Escuando se lleva a cabo la replicación del ADN y la duplicación de los organelos para tener un duplicado de todo antes de dividirse.

La interfase se divide en 3 periodos principales conocidos como G1, S y G2 (G viene de growth –crecimiento- en inglés).

la fase G1 es la más variable, porque puede que las células duren horas,

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días, meses o años. Cuando las células que se reproducen poco entran en G1,pueden detener su ciclo celular y entrar en un estado de reposo G0.

la fase S, es el proceso de síntesis, durante el cual la célula duplica suscromosomas, formando pares de cromosomas iguales o hermanos, y sintetiza nutrientes y proteínas necesarias para la subsistencia de las células hijas.

la fase G2, es el segundo periodo de crecimiento donde la célula asegura que tanto el material genético como sus organelos estén duplicados por completo antes de dividirse, y termina cuando comienza la división.

La duración del ciclo celular en una célula típica es de 16 horas: 5 horas para G1, 7 horas para S, tres horas para G2 y 1 hora para la división. Este tiempo depende del tipo de célula que sea.

Interfase: Es el tiempo que pasa entre dos mitosis o división del núcleo celular. En ella, ocurre la duplicación del número de cromosomas (es decir, del ADN). Así, cada hebra de ADN forma una copia idéntica a la inicial.

Las hebras de ADN duplicadas se mantienen unidas por el centrómero.

La finalidad de esta duplicación es entregar a cada célula nueva formada la misma cantidad de material genético que posee la célula original. Además, también se duplican otros organelos celulares como, por ejemplo, los centríolos que participan directamente en la mitosis.

Terminada la interfase, que es la primera etapa del ciclo celular; comienza la mitosis propiamente tal (división de la célula), que se ha subdividido en cuatro etapas:

Profase: las hebras de ADN se condensan y van adquiriendo una forma determinada llamada cromosoma. Desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo. Los centríolos se ubican en puntos opuestos en la célula y comienzan a formar unos finos filamentos que en conjunto se llaman huso mitótico. Nótese que el núcleo (ya sin membrana) y todos los componentes celulares están dispersos dentro del citoplasma.

El comienzo de la mitosis se reconoce por la aparición de cromosomas como formas distinguibles, conforme se hacen visibles los cromosomas adoptan una apariencia dedoble filamento denominada cromátidas, estas se mantienen juntas en una región llamada centrómero, y es en este momento cuando desaparecen los nucleolos. La membrana nuclear empieza a fragmentarse y el nucleoplasma y el citoplasma se hacenuno solo. En esta fase puede aparecer el huso cromático y tomar los cromosomas.Profase: Un huso cromático empieza a formarse fuera del núcleo celular,mientras los cromosomas se condensan. Se rompe la envoltura celular y los microtúbulos del huso capturan los cromosomas.

Los dos centros de origen de los microtúbulos (en verde) son los centrosomas. La cromatina ha comenzado a condensarse y se observan las cromátidas (en azul). Las estructuras en color rojo son los cinetocoros. (Micrografía obtenida utilizando marcajes fluorescenteses).

Se produce en ella la condensación del material genético (ADN, que en interfase existe en forma de cromatina), para formar unas estructuras altamente organizadas,los cromosomas. Como el material genético se ha duplicado previamente durante la fase S de la Interfase, los cromosomas replicados están formados por dos cromátidas, unidas a través del centrómero por moléculas de cohesinas.

Uno de los hechos más tempranos de la profase en las células animales es la duplicación del centrosoma; los dos centrosomas hijos (cada uno con dos centriolos) migran entonces hacia extremos opuestos de la célula. Los centrosomas actúan como centros organizadores de unas estructuras fibrosas, los microtúbulos, controlando su formación, mediante la polimerización de tubulina soluble. De estaforma, el huso de una célula mitótica tiene dos polos que emanan microtúbulos.

En la profase tardía desaparece el nucléolo y se desorganiza la envoltura nuclear.

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Prometafase: La membrana nuclear se ha disuelto, y los microtúbulos (verde) invaden el espacio nuclear. Los microtúbulos pueden anclar cromosomas (azul) a través de los cinetocoros (rojo) o interactuar con microtúbulos emanados por el polo opuesto.

La membrana nuclear se separa y los microtúbulos invaden el espacio nuclear. Estose denomina mitosis abierta, y ocurre en una pequeña parte de los organismos multicelulares. Los hongos y algunos protistas, como las algas o las tricomonas, realizan una variación denominada mitosis cerrada, en la que el huso se forma dentro del núcleo o sus microtúbulos pueden penetrar a través de la membrana nuclear intacta.

Cada cromosoma ensambla dos cinetocoros hermanos sobre el centrómero, uno en cadacromátida. Un cinetocoro es una estructura proteica compleja a la que se anclan los microtúbulos. Aunque la estructura y la función del cinetocoro no se conoce completamente, contiene varios motores moleculares, entre otros componentes.10 Cuando un microtúbulo se ancla a un cinetocoro, los motores se activan, utilizando energía de la hidrólisis del ATP para "ascender" por el microtúbulo hacia el centrosoma de origen. Esta actividad motora, acoplada con la polimerización/despolimerización de los microtúbulos, proporciona la fuerza de empuje necesaria para separar más adelante las dos cromátidas de los cromosomas.

Cuando el huso crece hasta una longitud suficiente, los microtúbulos asociados a cinetocoros empiezan a buscar cinetocoros a los que anclarse. Otros microtúbulos no se asocian a cinetocoros, sino a otros microtúbulos originados en el centrosoma opuesto para formar el huso mitótico. La prometafase se considera a veces como parte de la profase.

Metafase: En esta fase los cromosomas se desplazan al plano ecuatorial de la célula, y cada uno de ellos se fija por el centrómero a las fibras del huso nuclear.Los cromosomas se encuentran alineados; es decir, se alinean en un punto medio formando una placa metafásica.

En la Metafase: las fibras del huso mitótico se unen a cada centrómero de los cromosomas. Estos se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, cada uno unido a su duplicado.

A medida que los microtúbulos encuentran y se anclan a los cinetocoros durante laprometafase, los centrómeros de los cromosomas se congregan en la "placa metafásica" o "plano ecuatorial", una línea imaginaria que es equidistante de losdos centrosomas que se encuentran en los 2 polos del huso. Este alineamiento equilibrado en la línea media del huso se debe a las fuerzas iguales y opuestas que se generan por los cinetocoros hermanos. El nombre "metafase" proviene del griegoμετα que significa "después."

Dado que una separación cromosómica correcta requiere que cada cinetocoro esté asociado a un conjunto de microtúbulos (que forman las fibras cinetocóricas), loscinetocoros que no están anclados generan una señal para evitar la progresión prematura hacia anafase antes de que todos los cromosomas estén correctamente

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anclados y alineados en la placa metafásica. Esta señal activa el checkpoint de

mitosis.

Anafase: Esta fase comienza con la separación de las dos cromátidas hermanas moviéndose cada una a un polo de la célula. El proceso de separación comienza en el centrómero que parece haberse dividido igualmente.Las cromátidas hermanas se separan bruscamente y son conducidas a los polos opuestos del huso, mientras que el alargamiento del huso aumenta más la separación de los polos. Los centrómeros se duplican, por lo tanto, cada duplicado del cromosoma se separa y es atraído a su correspondiente polo, a través de las fibras del huso.  La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

Los microtúbulos anclados a cinetocoros se acortan y los dos juegos de cromosomasse aproximan a cada uno de los centrosomas.

Cuando todos los cromosomas están correctamente anclados a los microtúbulos del huso y alineados en la placa metafásica, la célula procede a entrar en anafase (del griegoανα que significa "arriba", "contra", "atrás" o "re-"). Es la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

Entonces tienen lugar dos sucesos. Primero, las proteínas que mantenían unidas ambas cromatidas hermanas (las cohesinas), son cortadas, lo que permite la separación de las cromátidas. Estas cromátidas hermanas, que ahora son cromosomashermanos diferentes, son separados por los microtúbulos anclados a sus cinetocoros al desensamblarse, dirigiéndose hacia los centrosomas respectivos.

A continuación, los microtúbulos no asociados a cinetocoros se alargan, empujandoa los centrosomas (y al conjunto de cromosomas que tienen asociados) hacia los extremos opuestos de la célula. Este movimento parece estar generado por el rápido ensamblaje de los microtúbulos.

Estos dos estados se denominan a veces anafase temprana (A) y anafase tardía (B).La anafase temprana viene definida por la separación de cromátidas hermanas, mientras que la tardía por la elongación de los microtúbulos que produce la separación de los centrosomas. Al final de la anafase, la célula ha conseguido separar dos juegos idénticos de material genético en dos grupos definidos, cada uno alrededor de un centrosoma.

Telofase: En ella se desintegra el huso mitótico, la membrana nuclear y el nucléolo reaparecen, los nuevos cromosomas pierden su forma definida y se transforman en hebras o largos filamentos de ADN.

Terminada la telofase se forman dos núcleos idénticos en relación con la cantidady calidad de ADN que posee cada célula nueva.A medida que va ocurriendo la

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telofase, el citoplasma comienza a separarse en la región de la línea ecuatorial en dos porciones iguales hasta que forma dos células idénticas entre sí. Este proceso, que representa una verdadera división del citoplasma que hasta allí contiene dos núcleos, se llama citoquinesis.

Ahora, los cromosomas se desenrollan y reaparecen los nucleolos, lo cual significa la regeneración de núcleos interfásicos. Para entonces el huso se ha dispersado, y una nueva membrana ha dividido el citoplasma en dos.Los cromosomas decondensados están rodeados por la membrana nuclearica.El huso continúa alargándose mientras los cromosomas van llegando a los polos y se liberan de los microtúbulos del huso; posteriormente la membrana se comienza a adelgazar por el centro y finalmente se rompe. Después de esto, en torno a los cromosomas se reconstruye la envoltura nuclear.

La telofase (del griegoτελος, que significa "finales") es la reversión de los procesos que tuvieron lugar durante la profase y prometafase. Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan alargándose, estirando aún más la célula. Los cromosomas hermanos se encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado, pero la división celular aún no está completa. Sucede una secuencia inmediata al

terminar.

 RESUMEN

La mitosis

        La mitosis es el tipo de división nuclear que tiene lugar cuando se ha de

generar células con igual número de cromosomas de la célula madre. Se divide en

cuatro fases:

    - Profase. Se inicia cuando empiezan a condensarse las fibras de ADN hasta

formar las dos cromátidas, unidas por el centrómero. Se forma el complejo

centriolar, constituido por un centriolo y un procentriolo y el material

pericentriolar o centrosoma, a partir del cual se forman los microtúbulos que

formarán el huso acromático. Se despolimeriza la lámina nuclear y se rompe la

envoltura. Se forma la placa cinetocórica en el centrómero.

     - Metafase. Debido al alargamiento de los microtúbulos cinetocóricos, los

cromosomas quedan equidistantes a ambos complejos centriolares, disponiéndose en

la mitad del huso y constituyendo la placa ecuatorial.

   - Anafase. Se inicia con la separación de las dos cromátidas hermanas, que

constituyen el cromosoma metafásico, formando el cromosoma anafásico con una sola

cromátida. La anafase acaba cuando un juego de cromosomas anafásicos llega a un

polo y el otro juego al polo opuesto.

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    - Telofase. Comienza a unirse la lámina nuclear a los cromosomas, facilitando

la formación de la nueva envoltura nuclear. Los cromosomas empiezan a

desenrollarse, lo que posibilita la transcripción y la formación de la región

organizadora nucleolar.

  

Citocinesis

             - La división de las células animales se realizan por estrangulación

del citoplasma. Comienza al final de la anafase, cuando aparece el surco de

división como resultado de la formación del anillo contráctil interno. El anillo

está formado por polímeros de actina.

La citocinesis es un proceso independiente, que se inicia simultáneamente a la telofase. Técnicamente no es parte de la mitosis, sino un proceso aparte, necesario para completar la división celular. En las células animales, se genera un surco de escisión (cleavage furrow) que contiene un anillo contráctil de actina en el lugar donde estuvo la placa metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando así los dos nuevos núcleos en dos células hijas. Tanto en células animales como en plantas, la división celular está dirigida por vesículas derivadas del aparato de Golgi, que se mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la zona ecuatorial de la célula. En plantas esta estructura coalesce en unaplaca celular en el centro del fragmoplasto y se desarrolla generando una pared celular que separa los dos núcleos. El fragmoplasto es una estructura de microtúbulos típica de plantas superiores, mientras que algunas algas utilizan unvector de microtúbulos denominado ficoplasto durante la citocinesis. Al final delproceso, cada célula hija tiene una copia completa del genoma de la célula original. El final de la citocinesis marca el final de la fase M.

Esquema que muestra de modo resumido elproceso de mitosis.

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Esquema resumen de las distintas fases de la división celular: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase y citocinesis.

Consecuencias de la mitosis

Mediante el proceso mitótico, el material genético se divide en dos núcleos idénticos, con lo que las dos células hijas que resultan si se produce la división del citoplasma (ver citocinesis) serán genéticamente idénticas. Por tanto, la mitosis es un proceso de división conservativo, ya que el material genético se mantiene de una generación celular a la siguiente. La mayor parte de la expresión génica se detiene durante la mitosis, pero mecanismos epigenéticos funcionan durante esta fase, para "recordar" los genes que estaban activos en mitosis y transmitirlos a las células hijas.

La mitosis (división del núcleo) junto con la citoquineis (división del citoplasma) representa la forma de reproducción para los organismos unicelulares.  A los organismos pluricelulares, este mismo proceso les permite reemplazar células muertas o desgastadas, el crecimiento, la cicatrización, la formación de nuevos tejidos, etcétera.

MEIOSIS

La meiosis consta de dos divisiones celulares sucesivas (meiosis I y meiosis II) con una sola replicación del material genético, previa a la primera división.

Debemos recordar que los organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos.

Los gametos se originan mediante meiosis, proceso exclusivo de división de las células germinales (o células sexuales).

La meiosis es un mecanismo de división celular que a partir de una célula diploide (2n) permite la obtención de cuatro células haploides (n) con diferentescombinaciones de genes.

La meiosis consta de dos divisiones sucesivas de la célula con una única replicación del ADN (previa a la primera división o meiosis I). El producto finalson cuatro células con n cromosomas

La meiosis se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas (hay 23 parejas, por tanto son 46 cromosomas) de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo (o sea, 23cromosomas).

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Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas (46). La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro.

La meiosis, entonces, consiste en dos divisiones sucesivas de una célula diploide(primera y segunda división meiótica), acompañadas por una sola división de sus cromosomas.

En los organismos multicelulares (el hombre es uno de ellos), la meiosis ocurre únicamente en los órganos encargados de la formación de células sexuales. Estos órganos se denominan gónadas en los animales y son los ovarios de la hembra, que producen gametos femeninos u óvulos, y los testículos del macho, que generan gametos masculinos o espermatozoides. En las plantas con flores (fanerógamas o espermatófitas), la meiosis opera en determinadas estructuras florales: "ovario" y " antera".

Debido a que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguencomo Meiosis I y Meiosis II. Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis.

Cada división meiotica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De estas la más compleja y de más larga duración esla Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno, Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis.

Los organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos. Los gametos se originan mediante meiosis, proceso de división de las células germinales. La meiosis se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de lascélulas del cuerpo. Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro.

Dado que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguen como Meiosis I y Meiosis II. Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis. Cada división meiotica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De estas la más compleja y de más larga duración es la Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno, Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis.

Meiosis 1

     Las características típicas de la meiosis I, solo se hacen evidentes después de la replicación del DNA o ADN (primera etapa del ciclo celular),, en lugar de separarse las cromátidas hermanas se comportan como bivalente o una unidad, como si no hubiera ocurrido duplicación formando una estructura bivalente que en si contiene cuatro cromátidas. Las estructuras bivalentes se alinean sobre el huso, posteriormente los dos homólogos duplicados se separan desplazándose hacia polos opuestos, a consecuencia de que las dos cromátidas hermanas se comportan como una unidad, cuando la célula meiótica se divide cada célula hija recibe dos copias de uno de los dos homólogos. Por lo tanto las dos progenies de esta división contienen una cantidad doble de DNA, pero estas difieren de las células diploides normales.  

Profase

Leptoteno:

       En esta fase, los cromosomas se hacen visibles, como hebras largas y finas. Otro aspecto de la fase leptoteno es el desarrollo de pequeñas áreas de engrosamiento a lo largo del cromosoma, llamadas cromómeros, que le dan la aparienciade un collar de perlas.  

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Cigoteno:

      Es un período de apareamiento activo en el que se haceevidente que la dotación cromosómica del meiocito corresponde de hecho a dos conjuntos completos de cromosomas. Así pues, cada cromosoma tiene su pareja, cada pareja se denomina par homólogo y los dos miembros de la misma se llaman cromosomas homólogos.

Paquiteno:

      Esta fase se caracteriza por la apariencia de los cromosomas como hebras gruesas indicativas de una sinapsis completa. Así pues, el número de unidades en el núcleo es igual al número n. A menudo, los nucléolos son muy importantes en esta fase. Los engrosamientos cromosómicos enforma de perlas, están alineados de forma precisa en las parejas homólogas, formando en cada una de ellas un patrón distintivo

Diploteno:

      Ocurre la duplicación longitudinal de cada cromosoma homólogo, al ocurrir este apareamiento las cromátidas homólogas parecen repelerse y separarse ligeramente y puedenapreciarse unas estructuras llamadas quiasmas entre las cromátidas, además La aparición de estos quiasmas nos hace visible el entrecruzamiento ocurrido en esta fase.  

Diacinesis:

     Esta etapa no se diferencia sensiblemente del diploteno, salvo por una mayor contracción cromosómica. Los cromosomas de la interfase, en forma de largos filamentos, se han convertido en unidades compactas mucho más manejablespara los desplazamientos de la división meiótica.

 Metafase        Al llegar a esta etapa la membrana nucleary los nucléolos han desaparecido y cada pareja decromosomas homólogos ocupa un lugar en el plano ecuatorial. En esta fase los centrómeros no se dividen; esta ausencia de división presenta una diferencia importante con la meiosis. Los dos centrómeros de una pareja de cromosomas homólogosse unen a fibras del huso de polos opuestos.  

Anafase       Como la mitosis la anafase comienza con loscromosomas moviéndose hacia los polos. Cada miembro de una pareja homologa se dirige a un polo opuesto

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Telofase

      Esta telofase y la interfase que le sigue, llamada intercinesis, son aspectos variables de la meiosis I. En muchos organismos, estas etapas ni siquiera se producen; no se forma de nuevo la membrana nuclear y las células pasan directamentea la meiosis II.        En otros organismos la telofase I y la intercinesis duran poco; los cromosomas se alargan y se hacen difusos, y se forma una nueva membrana nuclear. En todo caso, nunca se produce nueva síntesis de DNA y no cambia el estado genético de los cromosomas.

Meiosis II

Profase

      Esta fase se caracteriza por la presencia de cromosomas compactos en número haploide.  Los centroiolos se desplazan hacia los polos opuestos de las células

Metafase

      En esta fase, los cromosomas se disponen enel plano ecuatorial. En este caso, las cromátidasaparecen, con frecuencia, parcialmente separadas una de otra en lugar de permanecer perfectamente adosadas, como en la mitosis.

Anafase

      Los centrómeros se separan y las cromátidasson arrastradas por las fibras del huso acromático hacia los polos opuestos

Telofase

     En los polos, se forman de nuevo los núcleosalrededor de los cromosomas.

      En suma, podemos considerar que la meiosis supone una duplicación del material genético (fase de síntesis del DNA) y dos divisiones celulares. Inevitablemente, ello tiene como resultado unos productos meióticos con solo la mitad del material genético que el meiosito original.

RESUMEN

Meiosis

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Profase I

Al comienzo de la profase I, los cromosomas aparecen como hebras únicas, muy delgadas, aunque el material cromosómico (ADN) ya se ha duplicado en la interfase que precede a la meiosis.

Muy pronto, los cromosomas homólogos se atraen entre sí, colocándose uno junto al otro, para formar parejas que secorrespondan y contactan íntimamente en toda su extensión.

En este proceso de apareamiento, llamado sinapsis, cada parejade homólogos incluye un cromosoma de origen "paterno" y uncromosoma de origen "materno", ambos en proceso de condensación.

A medida que continúan acortándose y engrosando, se hace visibleque cada cromosoma está constituido por dos cromátidas hermanasunidas por un centrómero, de modo que la pareja de homólogosforma, en conjunto, una estructura de cuatro cromátidas, la tétrada.

Mientras integran una tétrada, las cromátidas no hermanasintercambian porciones homólogas, fenómeno conocido como entrecruzamiento.  La recombinación de material hereditario enel entrecruzamiento contribuye a la variación de la

descendencia.

Durante la profase I, la célula sufre cambios similares a los estudiados en la mitosis.  Los centríolos (si existen) se separan y aparecen el huso y los ásteres.  La membrana nuclear y el nucléolo terminan desintegrándose.

En síntesis, la principal diferencia entre la profase I en la meiosis y la profase de la mitosis radica en la sinapsis, proceso exclusivo de la meiosis, puesto que no ocurre en la mitosis.

Etapas de la Profase I

Leptoteno:

       En esta fase, los cromosomas se hacen visibles, como hebras largas y finas. Otro aspecto de la fase leptoteno es el desarrollo de pequeñas áreas de engrosamiento a lo largo del cromosoma, llamadas cromómeros, que le dan la aparienciade un collar de perlas.  

Cigoteno:

      Es un período de apareamiento activo en el que se haceevidente que la dotación cromosómica del meiocito corresponde de hecho a dos conjuntos completos de cromosomas. Así, pues, cada cromosoma tiene su pareja, cada pareja se denomina par homólogo y los dos miembros de la misma se llaman cromosomas homólogos.

Paquiteno:

      Esta fase se caracteriza por la apariencia de los cromosomas como hebras gruesas indicativas de una sinapsis completa. Así, pues, el número de unidades en el núcleo es igual al número n.

A menudo, los nucléolos son muy importantes en esta fase. Los engrosamientos cromosómicos en forma de perlas, están alineados de forma precisa en las parejas homólogas, formando en cada una de ellas un patrón distintivo

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La meiosis consta de dos divisiones celulares sucesivas (meiosis I y meiosis II) conuna sola replicación delmaterial genético, previa a la primera división.

Intercambio de fragmentos entre cromátidas homólogas por entrecruzamiento de cromosomashomólogos.

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Diploteno:

      Ocurre la duplicación longitudinal de cada cromosoma homólogo, al ocurrir este apareamiento las cromátidas homólogas parecen repelerse y separarse ligeramente y puedenapreciarse unas estructuras llamadas quiasmas entre las cromátidas. La aparición de estos quiasmas nos hace visible el entrecruzamiento ocurrido en esta fase.  

Diacinesis:

     Esta etapa no se diferencia sensiblemente del diploteno, salvo por una mayor contracción cromosómica. Los cromosomas de la interfase, en forma de largos filamentos, se han convertido en unidades compactas mucho más manejablespara los desplazamientos de la división meiótica.

Metafase I

Esta etapa de la primera división meiótica también difiere sustancialmente de la mitosis.

Al llegar a esta etapa la membrana nuclear y los nucléolos handesaparecido y cada pareja de cromosomas homólogos ocupa unlugar en el plano ecuatorial. En esta fase los centrómeros no sedividen; esta ausencia de división presenta una diferenciaimportante con la meiosis. Los dos centrómeros de una pareja decromosomas homólogos se unen a fibras del huso de polosopuestos.

Además, los diferentes pares de cromosomas homólogos sedistribuyen a ambos lados del ecuador de la célula en formaindependiente y al azar, vale decir, algunos cromosomas deorigen paterno o materno se colocan en un lado del planoecuatorial y, el resto, en el lado opuesto.

Para tal ordenamiento, la única regla es que cada cromosoma deorigen paterno quede siempre enfrentado a su homólogo deprocedencia materna; pero el hemisferio celular que ocupacualquiera de ellos depende sólo de la casualidad.

Como consecuencia de esta distribución al azar, cuando se separan los dos grupos cromosómicos en dirección al polo de su respectivo hemisferio, cada conjunto incluye una mezcla casual de cromosomas maternos y paternos, lo que se traduce finalmente en una amplia variedad de combinaciones cromosómicas en los gametos, fenómeno conocido como permutación cromosómica.

Expresado de otra manera, cada gameto poseerá un material hereditario diferente del de los otros.

Esta orientación de cromátidas al azar antes de su desplazamiento hacia los polosconcuerda con la Segunda ley de Mendel llamada de la Asociación independiente.

Anafase I

Como en la mitosis, esta anafase comienza con los cromosomas moviéndose hacia lospolos. .

Precisamente es en esta etapa de anafase I de la meiosis I cuando ocurre la separación de los cromosomas homólogos, momento en el que ocurre realmente la haploidia cuando cada miembro de una pareja homóloga se dirige a un polo opuesto y se cumple conlo establecido por Mendel.

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Meiosis: Metafase I.

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Telofase I

Esta telofase y la interfase que le sigue, llamada intercinesis, son aspectos variables de la meiosis I.

En muchos organismos, estas etapas ni siquiera se producen; no se forma de nuevo la membrana nuclear y las células pasan directamente a la meiosis II.

En otros organismos la telofase I y la intercinesis duran poco; los cromosomas sealargan y se hacen difusos, y se forma una nueva membrana nuclear. En todo caso, nunca se produce nueva síntesis de ADN y no cambia el estado genético de los cromosomas.

Meiosis II

La segunda división meiótica es una división ecuacional, que separa las cromátidas hermanas de las células haploides (citos secundarios).

Esencialmente, la Meiosis II es una mitosis normal en la que las dos células producto de la meiosis I separan, en la anafase II, las cromátidas de sus n cromosomas. Surgen así cuatro células con n cromátidas cada una.

Segunda división de la meiosis.

 Profase II

Esta fase se caracteriza por la presencia de cromosomas compactos (reordenados) en número haploide y por el rompimiento de la membrana nuclear, mientras aparecennuevamente las fibras del huso.

 Los centriolos se desplazan hacia los polos opuestos de las células.

Metafase  II

En esta fase, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. En este caso, las cromátidas aparecen, con frecuencia, parcialmente separadas una de otra en lugar de permanecer perfectamente adosadas, como en la mitosis.

Anafase II

Los centrómeros se separan y las cromátidas son arrastradas por las fibras del huso acromático hacia los polos opuestos.

Telofase  II

En los polos, se forman de nuevo los núcleos alrededor de los cromosomas.

En suma, podemos considerar que la meiosis supone una duplicación del material genético (fase de síntesis del ADN) y dos divisiones celulares. Inevitablemente, ello tiene como resultado unos productos meióticos con solo la mitad del materialgenético que el meiosito original.

La Meiosis en láminasProfase I (temprana) Profase I (intermedia) Profase I (tardía)

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En el cito primario los cromosomas se ven como filamentos muy delgados

Los cromosomas homólogos se aparean (sinapsis) y sehacen más cortos y gruesos

Cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas unidaspor un centrómero. La membrana nuclear empieza adesaparecer

Metafase I Anafase I Telofase I

Las tétradas se ordenan enel ecuador del huso

Los cromosomas homólogos se separan, dirigiéndose alos polos opuestos. Los centrómeros no se dividen

Se forman dos núcleos haploides. Cada cromosoma consta de dos cromátidas adheridas a un centrómero

Citos secundarios Profase II Metafase II

Durante la intercinesis nohay duplicación de material genético

En los citos secundarios los cromosomas se recondensan. La membrana nuclear comienza a desaparecer y se reconstituye el huso acromático

Los cromosomas se alinean en el ecuador del huso como en la mitosis

Anafase II Telofase II

Los centrómeros se dividen, separándose las cromátidas hermanas. Los nuevos cromosomas migran hacia los polos opuestos

Reconstrucción de los núcleos. Se completa la citoquinesis formándose cuatro células haploides que entran al periodo de interfase

Significado e importancia de la Meiosis

La meiosis no es un tipo de división celular diferente de la mitosis o una alternativa a ésta. La meiosis tiene objetivos diferentes.

Uno de estos objetivos es la reducción cromosómica. Las células diploides se convierten en haploides.

Otro de sus objetivos es establecer reestructuraciones en los cromosomas homólogos mediante intercambios de material genético. Por lo tanto, la meiosis noes una simple división celular. La meiosis está directamente relacionada con la sexualidad y tiene un profundo sentido para la supervivencia y evolución de las especies.

A nivel genético, la meiosis es una de las fuentes de variabilidad de la información.

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Básicamente, la meiosis es un mecanismo indispensable para asegurar laconstancia del número específico de cromosomas en los organismos sexuados. 

Ya se ha visto que las dos divisiones meióticas reducen la cantidad de cromosomasdel número diploide (2n) (dos juegos de cromosomas) al haploide (n) (un juego de cromosomas), lo que posibilita la unión de dos tipos diferentes de gametos para originar un cigoto diploide (con los dos juegos de cromosomas).

 Si la producción de gametos se hiciera por mitosis, la fusión de ellos duplicaría el número cromosómico del cigoto.  Así, en la especie humana con 46 cromosomas por célula, la unión del óvulo y el espermatozoide daría lugar a un huevo con 92 cromosomas. 

Al repetirse el mismo proceso, las generaciones sucesivas duplicarían indefinidamente la cantidad de material cromosómico en cada célula, de manera quela prole siguiente poseería 184 cromosomas, la subsiguiente 368 y, al llegar a ladécima generación, los individuos tendrían sus células con 23.552 cromosomas en los núcleos. Esta acumulación continua de material cromosómico haría imposible laexistencia de cualquier célula.

Además de garantizar la permanencia del número específico de cromosomas, la meiosis es muy importante porque provee la continuidad del material hereditario de una generación a la siguiente y, a la vez, contribuye a crear variabilidad en la descendencia. 

El "entrecruzamiento" de los cromosomas paternos y maternos durante la profase I y la "combinación al azar" de esos mismos cromosomas en la metafase I, determinan la producción de una granvariedad de gametos por cada progenitor.

Como los gametos masculino y femenino también se unen al azar para formar un cigoto, se puede afirmar que este proceso de fusión y la meiosis que le precede, son importantes fuentes de variabilidad dentro de las especies que presentan reproducción sexual.

 La variación en la descendencia constituye la base de los cambios evolutivos que ocurren con el tiempo.  Los individuos que, por sus características hereditarias, pueden adaptarse mejora las condiciones ambientales tienen mayores oportunidades de sobrevivir y dejar más descendientes que los individuos con rasgos hereditarios menos favorables.

Comparación gráfica entre mitosis y meiosis.

 DIFERENCIAS ENTRE LA MITOSIS Y LA MEIOSIS(CUADRO RESUMEN)

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Las células haploides resultantes de la meiosis se van a convertiren las células sexuales reproductoras: los gametos o en células asexuales reproductoras: las esporas.

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MITOSIS MEIOSIS A nivel genético Reparto exacto del material genético. Segregación al azar de los cromosomas

homólogos y entrecruzamiento como fuente de variabilidad genética.

A nivel celular Como consecuencia de lo anterior se forman células genéticamente iguales.

Produce una reducción del juego de cromosomas a la mitad exacta de los cromosomas homólogos.

A nivel orgánico Se da este tipo de división en los organismos unicelulares para su reproducción asexual y en pluricelulares para su desarrollo, crecimiento y lareparación y regeneración de tejidos y órganos.

Sirve para la formación de las células reproductoras sexuales: los gametos, o las células reproductoras asexuales: las esporas.

 

Fotosíntesis La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en formade luz y la transforman en energía química.

Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.

La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen dela luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.

La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.

Fase primaria o lumínica

LUZ (ENERGÍA RADIANTE): La luz es un factor abiótico esencial del ecosistema, dado que constituye el suministro principal de energía para todos los organismos.La energía radiante es convertida por las plantasen energía química gracias al proceso llamado fotosíntesis. Esta energía química es encerrada en las substancias orgánicas producidas por las plantas. Es inútil decir que sin la luz,la vida no existiría sobre la Tierra. Además de esta valiosa función, la luz regula los ritmos biológicos de la mayor parte de la especies.La luz visible no es la única forma de energía que nos llega desde el sol. El solnos envía varios tipos de energía, desde ondas de radio hasta rayos gamma. La luz(UV) ultravioleta y la radiación infrarroja (calor) se encuentran entre estas formas de radiación solar. Ambas, la luz UV y la radiación Infrarroja, son factores ecológicos muy valiosos. Muchos insectos aprovechan la luz ultravioleta (UV) para diferenciar una flor de otra. Los humanos no podemos percibir la radiación UV.Actúa también limitando algunas reacciones bioquímicas que podrían ser perniciosas para los seres vivos, aniquilan patógenos, y pueden producir mutaciones favorables en todas las formas de vida.La vida en la Tierra es sustentada por el sol. Tanto las plantas silvestres, comolas plantas cultivadas obtienen su energía de la luz solar. Todas las partes verdes de una planta tienen estructuras especializadas para capturar la luz del ambiente. Estas estructuras son los cloroplastos. Sin embargo, los cloroplastos se encuentran más abundantemente en las hojas.En presencia de luz, las partes verdes de las plantas producen materiales orgánicos y oxígeno a partir de bióxido de carbono y agua. La fórmula general de la Fotosíntesis es la siguiente:6CO2 + 12H2O + Energía Radiante (luz) = C6H12O6 (glucosa) + 6H2O

La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen reaccionesquímicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.

La clorofila es un compuesto orgánico, formado por moléculas que contienen átomos

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de carbono, de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio.

Los cloroplastos contienen clorofila. La clorofila es un pigmento verde, así, asumimos que de todos los colores de la luz, la clorofila absorbe los colores de las longitudes de onda correspondientes al rojo y al amarillo, y que refleja la luz verde. Los fotones excitan las "cabezas" de cada molécula de clorofila, ésto quiere decir que uno de los electrones de la clorofila es elevados a un orbital más alto.

Así, la energía absorbida por un fotón se convierte en energía potencial del electrón que se elevó a un nivel de energía más alto. La energía pasa de moléculaa molécula en el cloroplasto hasta el centro de reacción, en donde la energía genera una reacción oxido-reductiva.

Entonces, el electrón excitado es capturado por una molécula llamada Aceptor Primario del Electrón. Luego, el electrón es transferido a una cadena de transporte del electrón, el NADP, el cual engendra moléculas de Adenosín Trifosfato (ATP).

La energía se almacena en estas moléculas de ATP, la cual se usará para la producción de compuestos orgánicos como Glucosa, Ribosa, Almidón, Proteínas, Lípidos, etc.

Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo de magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás átomos.

Molécula de clorofila

La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.

El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.

Fase secundaria u oscura

La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica.

En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATPque da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.

Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones

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químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.

Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es utilizadopara fabricar celulosa, el principal constituyente de la madera.

El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene del Sol.  Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.

Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria para sus actividades.

Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.

Importancia biológica de la fotosíntesis

La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la biósferapor varios motivos:

1. La síntesis de materia orgánica a partir de la materia inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos aotros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.

2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por los seres vivos

3. En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.

4. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia y reductora.

5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.

6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.

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Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la fotosíntesis. Herencia genética

La herencia genética es la manera en que se transmiten, de generación en generación, las características fisiológicas, morfológicas y bioquímicas de los seres vivos bajo diferentes condiciones ambientales.

La herencia genética sólo representa una parte de la herencia, es decir, el porcentaje de la variabilidad fenotípica debido a efectos genéticos aditivos. Pero definir las fuentes y el origen de las semejanzas entre miembros de una misma familia incluye también otro tipo de variables. El estudio de la herencia cuantifica la magnitud de la semejanza entre los familiares y representa el porcentaje de variación que se debe a todos los efectos aditivos familiares, incluyendo la epidemiología genética aditiva y los efectos del medio ambiente. Enlos casos en que los miembros de una misma familia conviven resulta imposible discriminar las variables genéticas fenotípicas de las del entorno y medioambiente. Los estudios de mellizos separados al nacer y de hijos adoptivos permiten realizar estudios epidemiológicos separando los efectos hereditarios entre los de origen genético y las etiologías más complejas, incluyendo las interacciones entre los individuos y la educación. Además, diversos factores influyen al momento de interpretar los estudios de la herencia incluyendo los supuestos previos por parte de los investigadores.

Está comprobado que en los genes se transmite el color de la piel, del cabello, de los ojos. ¿Se transmite también algo de la personalidad, los gustos, el carácter, las capacidades o la inteligencia?

Definición de herencia como herencia genética

La herencia genética es la transmisión a través del material genético existente en el núcleo celular, de las características anatómicas, fisiológicas o de otro tipo, de un ser vivo a sus descendientes.

La herencia consiste en la transmisión a su descendencia de los caracteres de losascendentes. El conjunto de todos los caracteres transmisibles, que vienen fijados en los genes, recibe el nombre de genotipo y su manifestación exterior enel aspecto del individuo el de fenotipo. Se llama idiotipo al conjunto de posibilidades de manifestar un carácter que presenta un individuo.

Para que los genes se transmitan a los descendientes es necesaria una reproducción idéntica que dé lugar a una réplica de cada uno de ellos; este fenómeno tiene lugar en la meiosis.

Las variaciones que se producen en el genotipo de un individuo de una determinadaespecie se denominan variaciones genotípicas. Estas variaciones genotípicas surgen por cambios o mutaciones (espontáneas o inducidas por agentes mutagénicos)que pueden ocurrir en el ADN. Las mutaciones que se producen en los genes de las células sexuales pueden transmitirse de una generación a otra. Las variaciones genotípicas entre los individuos de una misma especie tienen como consecuencia laexistencia de fenotipos diferentes. Algunas mutaciones producen enfermedades, tales como la fenilcetonuria, galactosemia, anemia falciforme, síndrome de Down, síndrome de Turner, entre otras. Hasta el momento no se ha podido curar una enfermedad genética, pero para algunas patologías se está investigando esta posibilidad mediante la terapia génica.

Lo esencial de la herencia queda establecido en la denominada teoría cromosómica de la herencia, también conocida como teoría cromosómica de Sutton y Boveri:

1. Los genes están situados en los cromosomas.2. Los genes están dispuestos linealmente en los cromosomas.3. La recombinación de los genes se corresponde con el intercambio de

segmentos cromosómicos (Crossing over).

La transferencia genética horizontal es factor de confusión potencial cuando se infiere un árbol filogenético basado en la secuencia de un gen. Por ejemplo, dadas dos bacterias lejanamente relacionadas que han intercambiado un gen, un árbol filogenético que incluya a ambas especies mostraría que están estrechamente

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relacionadas puesto que el gen es el mismo, incluso si muchos de otros genes tuvieran una divergencia substancial. Por este motivo, a veces es ideal usar otras informaciones para inferir filogenias más robustas, como la presencia o ausencia de genes o su ordenación, o, más frecuentemente, incluir el abanico de genes más amplio posible.

Críticas a la definición de herencia como herencia genética

La Teoría de los sistemas de desarrollo (DST) se opone a la definición de herencia como transmisión de genes y aplica el concepto a cualquier recurso que se encuentre en generaciones sucesivas y que contribuya a explicar por qué cada generación se parece a la que le precede. Estos recursos incluyen factores celulares y factores externos como la gravedad o la luz solar. La DST utiliza, por tanto, el concepto de herencia para explicar la estabilidad de la forma biológica de una generación a otra. La herencia genética es el resultado de la unión de dos células madre que al unirse crearon un fenotipo con características similares de dos pero sin embargo es un organismo diferente ya que al unirse se crearon nuevas células modificadas.

Herencia y genéticaHablar de herencia es hablar de genética, la ciencia que estudia la trasmisión hereditaria de los seres vivos a través de la reproducción. En otras palabras, herencia genética es la forma en que los progenitores dan a su descendencia los caracteres que ellos poseen.

Cualquier característica de un ser vivo que sea susceptible de ser trasmitida a su descendencia, la denominamos carácter hereditario.

El conjunto de características (no visibles) que un ser vivo hereda de sus progenitores se denomina genotipo, y aquellas que se hacen visibles en él se denomina fenotipo; este último viene determinado por el genotipo y las "condiciones ambientales" en las que el ser se ha desarrollado.

Forma de trasmisión de la herencia genética

La herencia genética es suministrada conjuntamente por los progenitores; es decir, el genotipo del nuevo ser está constituido por el aporte de ambos.

El macho aporta la herencia en los cromosomas del espermatozoide.

La hembra aporta su herencia en los cromosomas del óvulo.

La unión de espermatozoide y óvulo forma la célula huevo y dentro de ésta se encuentran los cromosomas de ambos; estos cromosomas son los que guardan la información de los caracteres hereditarios.

Los cromosomas son unos filamentos en los que se agrupan los genes, formados por secuencias de ADN y ARN.

Un gen es una unidad de trasmisión hereditaria que determinará, durante el desarrollo de un ser, la aparición o no de un determinado carácter. Así, pues, los elementos que determinan las características a heredar por un nuevo ser son los genes que están ubicados en los cromosomas de la célula huevo.

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Los genes son pequeños segmentosde largas cadenas de ADN que determinan la herencia de una característica determinada, o deun grupo de ellas.

Los genes se encuentran localizados en los cromosomas endonde se disponen en línea a lo largo de ellos.

Cada gen ocupa en el cromosoma una posición, o “locus”.

Fuente Internet:http://www.unad.edu.co/curso_biologia/cromosomas.html

En una célula, los cromosomas se agrupan por pares; en la célula huevo (origen detodas las que tendrá el nuevo ser), cada par posee un cromosoma de cada uno de los progenitores.

Los dos cromosomas que forman cada par son, generalmente, morfológica e intrínsecamente similares, y los genes situados en ellos en lugares homólogos, los llamados alelos o genes homólogos, son responsables de una determinada característica a la hora del desarrollo del nuevo ser.

Los genes alelos, entonces, son dos genes que ocupan el mismo lugar o “locus” en un par de cromosomas homólogos, es decir, en un par de cromosomas que tienen igual tamaño, forma y secuencia de genes.

También podemos decir que alelo es cada una de las variantes que puede presentar una secuencia de ADN polimórfica.

Cuando en alguna característica hereditaria interviene no solo un gen sino varios, que concurran en la trasmisión de este carácter, hablamos de alelismo múltiple.

Cuando los dos genes que determinan un carácter en sus respectivos cromosomas sonidénticos, diremos que el carácter en cuestión se encuentra en homocigosis, el ejemplar es homocigoto; es decir, los genes aportados por sus progenitores son iguales.

Si por el contrario, ambos genes (para un mismo carácter) son diferentes, diremosque el ejemplar es heterocigoto, o, lo que es igual, el gen aportado por uno de los progenitores es diferente al aportado por el otro (insistimos, para un mismo carácter).

Si los dos genes que determinarán un carácter son distintos (heterocigoto) puedenocurrir tres cosas en el momento de la formación del nuevo ser:

  •   1. Que el carácter resultante lo sea según las directrices determinadas poruno de los genes.

  •   2. Que el carácter resultante lo sea según las directrices del otro gen.

  •   3. Que el carácter resulte una mezcla o superposición de ambos.

Variedades o tipos de herencia

No todas las características se heredan de una manera tan simple como el color delas semillas de arvejas usadas por Mendel. Situaciones de herencia simple, como las analizadas por Mendel, en la que

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solamente interviene un par de genes, son las excepciones y no la regla.

Hoy sabemos que existen genes que se comportan respondiendo a la herencia mendeliana, mientras que otros quedan incluidos en la que llamaremos herenciano Mendeliana.

Entre estos últimos están el ligamiento, el crossing-over, la dominancia incompleta, los alelos múltiples, la codominancia y la herencia ligada al sexo y otras.

 Interacciones génicas o genéticas

Luego de que los principios de la herencia fueron redescubiertos hacia el 1900, se realizaron diversos experimentos con el fin de probar su validez.

Dichos estudios comprobaron que los genes que se encontraban en el mismo “locus”,en un par de cromosomas homólogos (genes alelos) o en “locus” distintos (genes noalelos) podrían influir en la herencia de un rasgo. Estas interacciones se denominan interacciones génicas y pueden ser de los tipos: alélicas y no alélicas.

Interacciones alélicas

Los genes alelos; es decir, aquellos que se encuentran en el mismo “locus” en loscromosomas homólogos, pueden interactuar de diversas maneras y generar distintos mecanismos de herencia dominante, herencia recesiva, herencia intermedia, codominancia y series alélicas.

Herencia dominante y herencia recesiva

Si prevalece un gen sobre el otro, diremos que el primero es dominante sobre el segundo, o que el segundo es recesivo respecto al primero. Diremos también que elejemplar es portador delcarácter recesivo, pues lo posee aunque no lo manifiesta.Ej. Pelaje blanco, por un gen dominante

En la simbología genética, que usa letras para definir un carácter, las propiedades dominantes se escriben en mayúscula y las recesivas en minúscula.

El carácter dominante es siempre visible y oculta al recesivo.

El carácter recesivo puede permanecer latente durante generaciones y manifestarsecuando se den las condiciones de combinación adecuadas.

Herencia intermedia

Como ya dijimos, dentro de los genes existen genes dominantes y genes recesivos. El gen dominante es aquel que se manifiesta y oculta al otro gen, que por este motivo se llama recesivo; lo que no quiere decir que no exista, sino que es mantenido en reserva oculto en la reproducción por el individuo.

Cuando los dos genes son semejantes se dice que es homocigótico. Significa que ese organismo tiene sus genes iguales para un mismo carácter.  Cuando son diferentes se dice que es heterocigótico, es decir que sus genes para ese carácter (la altura, el color de pelo, color de ojos u otro) son distintos.  Cuando ninguno de los genes es dominante se dice que se ha producido una herenciaintermedia.

Codominancia

Estado en que un gen expresa su característica en el heterocigoto de modo equivalente a su par. Los alelos del gen se expresan al mismo tiempo y de modo total en el heterocigoto. Dícese de los factores con la misma potencia hereditaria.

Este tipo de interacción se dilucidó estudiando la herencia de los grupos sanguíneos en el hombre.

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En la especie humana se distinguen cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB y O. Cuandouno de los progenitores es del grupo A y el otro del grupo B, el hijo puede ser del grupo AB, ya que los genes que determinan los grupos sanguíneos A y B se expresan de igual manera en el nuevo individuo, lo que se conoce como codominancia.

Series alélicas

La mayoría de los genes alelos se pueden presentar en más de dos formas alternativas constituyendo las llamadas series alélicas. En ellas existen muchas variantes dentro del mismo par de genes, aunque un organismo diploide sólo puede presentar dos variantes de los genes que componen la serie alélica. Un ejemplo esel color del pelaje de los conejos, entre otros.

Interacciones entre genes no alelos

Las interacciones entre estos genes pueden darse en distintos niveles, distinguiéndose por ello fenómenos de epistasis, pleiotropía, genes modificadoresy elementos genéticos transponibles.

Epistasis

Es un tipo de interacción a nivel del producto de los genes no alelos. En una víametabólica donde intervienen distintas enzimas, cada una de ellas transforma un sustrato en un producto, de manera que el compuesto final se obtiene por acción de varias enzimas. Cada una de estas está determinada por un gen, a lo menos.

Si uno de los genes que codificaba para alguna de las enzimas sufre una mutación y cambia, producirá una enzima defectuosa y el producto final no se obtendrá.

El efecto enmascarador sobre el fenotipo que tiene un gen sobre otro gen no alelose denomina epistasis. En esta aparece un gen epistático y otro hipostático. El primero es el que enmascara el efecto del segundo.

Se distinguen distintos tipos de epistasis: dominante, recesiva, doble dominante y doble recesiva, y en cada una las proporciones clásicas se ven alteradas.

Epistasis dominante. Se produce cuando el gen dominante es epistático sobre otro gen no alelo a él.

Epistasis recesiva. En este tipo de interacción un gen recesivo actúa como gen epistático sobre otro gen no alelo.

Epistasis doble dominante. En esta interacción, los genes presentes en los dos locus que intervienen en la característica, serán epistáticos en condición dominante.

Epistasis doble recesiva. Para que se produzca, los genes actúan como genes epistáticos deben estar en condiciones recesivas.

Pleiotropía

Es un tipo de interacción entre genes no alelos que ocurre cuando la acción o cambio de un solo gen provocan la aparición de muchos fenotipos distintos.

Genes modificadores

Son los que afectan la expresión de un gen diferente o no alelo. Un ejemplo de este tipo de interacción se observa en el color y distribución del manchado de los ratones.

Elementos genéticos transponibles

Hasta 1960, se pensaba que los genes ubicados en los cromosomas eran estables e inmóviles, ya que se podían hacer mapas de su ubicación. Sin embargo, en 1947, B.Mc Clintock identificó, por primera vez, un grupo de genes que llamó elementos

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genéticos controladores.

En la actualidad se les denomina transponibles, elementos genéticos transponibles o genes saltarines. Uno de estos genes es un fragmento de ADN que puede moverse por todo el material hereditario de un organismo contenido en una

célula. Este movimiento ocasiona cambios en el material hereditario que se traduce en la síntesis de distintos polipéptidos, lo que a su vez genera distintos fenotipos.

Herencia cuantitativa

En algunas especies, los caracteres que se expresan como variaciones en cantidad o extensión, como el peso, la talla o el grado de pigmentación, suelen depender de muchos genes, así como de las influencias del medio.

Con frecuencia, los efectos de genes distintos parecen ser aditivos (se van sumando); es decir, parece que cada gen produce un pequeño incremento o descenso independiente de los otros genes.

Por ejemplo, la altura de una planta puede estar determinada por una serie de cuatro genes: A, B, C y D. Ej. Palmera enana

Supongamos que cuando su genotipo es aabbccdd, la planta alcanza una altura mediade 25 cm, y que cada sustitución por un par de alelos dominantes aumenta la altura media en unos 10 centímetros.

En el caso de una planta que es AABBccdd su altura será de 45 cm, y en aquella que es AABBCCDD será de 65 centímetros.

En realidad, los resultados no suelen ser tan regulares. Genes diferentes pueden contribuir de forma distinta a la medida total, y ciertos genes pueden interactuar, de modo que la aportación de uno depende de la presencia de otro.

La herencia de características cuantitativas que dependen de varios genes se denomina herencia poligénica. La combinación de influencias genéticas y del mediose conoce como herencia multifactorial.

Herencia mixta o en mosaico

Corresponde a un tipo de herencia  en que ambos genes son dominantes y se expresan simultáneamente (ejemplo: gallinas andaluzas).

Si se cruzan gallinas de plumas negras con gallinas de plumas blancas salpicadas de negro, en F1 (primera generación) se obtiene el ciento por ciento de gallinas con plumas negras y plumas blancas salpicadas de negro, simultáneamente,  dando alas gallinas un color azulado (variedad andaluza).

 Gallinas negras

Genotipo: NN

Gallinas blancas salpicadas

Genotipo BsBs

100 % gallinas andaluzas

 Ahora, si se  cruzan entre sí gallinas andaluzas, se obtiene:

25 % gallinas de plumas negras

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50 % gallinas andaluzas

25 % gallinas de plumas blancas salpicadas, como lo demuestra el esquema siguiente.

Genotipos:

(1) NN

(2) NBs

(3) BsBs

Fenotipos:

(1) Negras

(2) Andaluzas

(3) Salpicadas

Proporción fenotípica:  1 : 2 : 1 (25 por ciento negras, 50 por ciento andaluzas y 25 por ciento salpicadas).

 Consanguinidad

Se habla de cruzamiento consanguíneo o endogamia cuando se cruzan entre si dos individuos con ascendentes comunes.

La consanguinidad, especialmente si es repetitiva, provoca taras y degeneración genética, ya que por consanguinidad tienen más probabilidades de aparecer en la descendencia genes letales recesivos. Es útil para fijar mutaciones e introducir nuevos caracteres que tienen lugar en caracteres recesivos. La consanguinidad aumenta considerablemente la aparición de enfermedades recesivas y cuanto más próxima sea la relación familiar, mayor será el riesgo de que ambos miembros de la pareja hayan heredado el gen anormal del antepasado común.

La enfermedad autosómica recesiva más frecuente (1:2.500 recién nacidos vivos en poblaciones caucásicas) es la fibrosis quística, caracterizada por trastornos pancreáticos, respiratorios y de la sudoración, cuyo gene (CFTR) ha sido localizado en los brazos largos del cromosoma 7.

Herencia del sexo

La especie humana posee 46 cromosomas, dispuestos en 23 pares. De ellos, solo un par es de cromosomas sexuales o heterocromosomas mientras que los 22 pares restantes son de cromosomas somáticos o autosomas.

Los cromosomas sexuales se han denominado X e Y. En los mamíferos, las células delos individuos machos contienen un par XY y las células de las hembras un par XX.

En la especie humana, como ya dijimos con una dotación de 46 cromosomas, cada célula somática femenina contiene 22 pares de autosomas más un par XX,  y cada célula somática masculina contiene 22 pares de autosomas y un par XY.

La determinación sexual queda marcada en el momento de la fecundación y viene

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fijada por el tipo de gametos que se unen. Las mujeres sólo producirán un tipo deóvulo con 22 autosomas y un cromosoma sexual X, mientras que los varones formarándos tipos de espermatozoides, el 50 por ciento serán portadores de un cromosoma Xy el 50 por ciento serán portadores de un cromosoma Y.

Como la fecundación es producto del azar, un óvulo puede unirse a cualquiera de los tipos de espermatozoides, por lo que en la mitad de los casos se formarán hembras y en otro 50 por ciento se formarán machos.

Por lo tanto, queda claro que el cromosoma Y es el responsable de la masculinidad. Este cromosoma está casi vacío de genes, pero lleva suficiente información genética para el desarrollo sexual.

Herencia ligada al sexo

El cromosoma X es portador también  de una serie de genes responsables de otros caracteres además de los que determinan el sexo.

Por eso decimos que la herencia de esos caracteres está ligada al sexo. Dos ejemplos bien conocidos son: el daltonismo y la hemofilia.

La simbología mendeliana

Mendel ideó una simbología que le permitió representar y entender los mecanismos que hacen posible la trasmisión de las características hereditarias de padres a hijos.

Los rasgos o caracteres estudiados por Mendel tenían siempre dos posibles manifestaciones fácilmente distinguibles, por ejemplo: el tamaño de la planta eraalto o bajo,  la textura de las semillas era lisa o rugosa, además, una de las alternativas de manifestación dominaba siempre a la otra. También usaba dos letras para representar los "factores" que controla cada rasgo o característica estudiada.

En el tamaño de la planta, "A" representa el gen para tallo alto y "a" el gen queproduce un caso enano. La característica dominante se denota siempre con letra mayúscula;  la recesiva, con la misma letra pero minúscula.

La genética actual, a partir del trabajo de Mendel, ha desarrollado algunos conceptos que son claves para entender los mecanismos de la herencia: fenotipo, genes alelos y genotipo.

Fenotipo. Es la apariencia externa o visible de un organismo, todo lo que podemosobservar y que es la expresión de la información genética. Por ejemplo, el color del cabello, de la piel, modelos de ojos, el tamaño y ubicación de las flores, laforma de las hojas y muchas otras. Ej. Fenotipo: raza negra.

Genes alelos. Son segmentos específicos del ADN que determinan una característicahereditaria. Cada gen se ubica en uno de los cromosomas que forman el par homólogo, lo que permite su separación en diferentes gametos durante la meiosis.

En los estudios de Mendel los factores "A" y "a" son alelos por que ambos codifican para la misma característica (tamaño en la planta), aunque con expresiones distintas: alta y enana, respectivamente. Además, cada gen se ubica en un cromosoma de par homólogo, y están a la misma altura, en un lugar llamado “locus”.

Genotipo. Es la constitución genética de un ser vivo, lo cual determina su fenotipo. El genotipo no es observable directamente, aunque sí se puede inferir apartir del análisis de las proporciones fenotípicas.

Cuando un organismo tiene genes alelos iguales, se dice que su genotipo es homocigoto (homo = igual). Existen dos tipos de homocigotos: dominantes y recesivos. El primero tiene sólo genes alelos dominantes (AA); el segundo lleva sólo genes alelos recesivos (aa).Cuando el individuo porta genes alelos distintos(Aa), se dice que su genotipo es heterocigoto.

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Simbología Mendeliana, a modo de resumen

  •   Estudio de un carácter con expresión antagónica y fácilmente distinguible Por ejemplo: estatura, puede ser alto (A) o bajo (a).

  •   Diferenciación entre una condición dominante y otra recesiva para un carácter (Aa = carácter de alto es dominante sobre el bajo).

  •   Uso de letras mayúsculas y minúsculas para diferenciar el antagonismo en un mismo carácter.  Por ejemplo: estatura, puede ser alto (A) o bajo (a). Conceptos básicos, a modo de resumen

Genotipo:

Es la constitución genética de un ser vivo, la cual determina su fenotipo. El genotipo se puede inferir, pero no es observable directamente. Puede ser genotipo homocigoto o genotipo heterocigoto.

Fenotipo:

Expresión de la información genética  (lo que se ve al exterior). FENOTIPO = GENOTIPO + MEDIO AMBIENTE

Genes alelos:

Son segmentos específicos de ADN que determinan un carácter hereditario.

Ejemplo: si estudiamos el tamaño de una planta tenemos dos opciones: alta(A) o baja(a). Cada cromosoma tendrá en algún sector específico un “locus” dedicado a este gen.Como tenemos dos progenitores, en cada uno delos dos cromosomas habrá uno de estos dos genes.

Un ejemplo:

Del cruce Rr x Rr (donde R y r representan genes alelos) se obtiene una descendencia cuya proporción genotípica es:

50% : Rr (genotipo heterocigótico dominante)

25% : RR (genotipo homocigótico dominante)

25% : rr (genotipo homocigótico recesivo)

Ver: PSU: Biología: Pregunta 06_2005 Consecuencias genéticas de la mitosis y de la meiosis

Los procesos de mitosis y meiosis proporcionan una de las claves para explicar elaparente conflicto mantenido entre dos tendencias observables en el mundo de los seres vivos: la tendencia hacia la  conservación de la información merced a su correcta transmisión vía patrones de herencia y, por otro lado, la tendencia hacia la  presencia de variación para posibilitar una mejor respuesta a cambios en el medio, la posibilidad de  selección y, en definitiva, la evolución.

Por lo tanto, la mitosis, al mantener invariable el contenido genético presente en los individuos de generaciones diferentes, es un proceso conservativo de la información hereditaria, mientras que la meiosis se presenta como un proceso con capacidad para generar una enorme cantidad de  variación, debido a que posibilitala trasmisión independiente y el entrecruzamiento de los cromosomas, además de lareproducción sexual.

LEYES DE MENDEL  

        Conviene aclarar que Mendel, por ser pionero, carecía de los

conocimientos actuales sobre la presencia de pares de alelos en los seres vivos y

sobre el mecanismo de transmisión de los cromosomas, por lo que esta exposición

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está basada en la interpretación posterior de los trabajos de Mendel.

        A continuación se explican brevemente las leyes de Mendel:

Primera ley de Mendel: A esta ley se le llama también Ley de la uniformidad de los híbridos

de la primera generación (F1), y dice que cuando se cruzan dos variedades individuos de

raza pura, ambos homocigotos, para un determinado carácter, todos los híbridos

de la primera generación son iguales.

        Los individuos de esta primera generación filial (F1) son heterocigóticos

o híbridos, pues sus genes alelos llevan información de las dos razas puras u

homocigóticas: la dominante, que se manifiesta, y la recesiva, que no lo hace..

        Mendel llegó a esta conclusión trabajando con una variedad pura de

plantas de guisantes que producían las semillas amarillas y con una variedad que

producía las semillas verdes. Al hacer un cruzamiento entre estas plantas,

obtenía siempre plantas con semillas amarillas.

 

 Otros casos para la primera ley.  La primera ley de Mendel se cumple también

para el caso en que un determinado gen dé lugar a una herencia intermedia y no

dominante, como es el caso del color de las flores del "dondiego de noche". Al

cruzar las plantas de la variedad de flor blanca con plantas de la variedad de

flor roja, se obtienen plantas de flores rosas, como se puede observar a

continuación:

 

 Segunda ley de Mendel : A la segunda ley de Mendel también se le llama de la

separación o disyunción de los alelos.

        Experimento de Mendel. Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la

primera generación (F1) del experimento anterior y las polinizó entre sí. Del

cruce obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporción que se indica en la

figura. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración verde de las

semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a

manifestarse en esta segunda generación.

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Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos

de la primera generación filial, no se han mezclado ni han desaparecido,

simplemente ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos. Cuando el individuo

de fenotipo amarillo y genotipo Aa, forme los gametos, se separan los alelos, de

tal forma que en cada gameto sólo habrá uno de los alelos y así puede explicarse

los resultados obtenidos.

Otros casos para la segunda ley. En el caso de los genes que presentan herencia

intermedia, también se cumple el enunciado de la segunda ley. Si tomamos dos

plantas de flores rosas de la primera generación filial (F1) y las cruzamos entre

sí, se obtienen plantas con flores blancas, rosas y rojas. También en este caso

se manifiestan los alelos para el color rojo y blanco, que permanecieron ocultos

en la primera generación filial.

Retrocruzamiento

           Retrocruzamiento de prueba.

         En el caso de los genes que manifiestan herencia dominante, no existe

ninguna diferencia aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los

homocigóticos (AA), pues ambos individuos presentarían un fenotipo amarillo.

        La prueba del retrocruzamiento, o simplemente cruzamiento prueba, sirve

para diferenciar el individuo homo- del heterocigótico. Consiste en cruzar el

fenotipo dominante con la variedad homocigótica recesiva (aa).

     - Si es homocigótico, toda la descendencia será igual, en este caso se

cumple la primera Ley de Mendel.

     - Si es heterocigótico, en la descendencia volverá a aparecer el carácter

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recesivo en una proporción del 50%.

Tercera ley de Mendel.Se conoce esta ley como la de la herencia independiente de

caracteres, y hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos.

Cada uno de ellos se transmite siguiendo las leyes anteriores con independencia

de la presencia del otro carácter.

Experimento de Mendel. Mendel cruzó plantas de

guisantes de semilla amarilla y lisa con

plantas de semilla verde y rugosa

(Homocigóticas ambas para los dos

caracteres).

Las semillas obtenidas en este cruzamiento

eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así la primera ley para cada uno de

los caracteres considerados, y revelándonos también que los alelos dominantes

para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa.

Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb).

Estas plantas de la F1 se cruzan entre sí, teniendo en cuenta los gametos

que formarán cada una de las plantas. Se

puede apreciar que los alelos de los

distintos genes se transmiten con

independencia unos de otros, ya que en la

segunda generación filial F2 aparecen

guisantes amarillos y rugosos y otros que

son verdes y lisos, combinaciones que no se

habían dado ni en la generación parental

(P), ni en la filial primera (F1).

Asimismo, los resultados obtenidos para

cada uno de los caracteres considerados por separado, responden a la segunda ley.

 

 GENES Y CROMOSOMAS: LOS COMPONENTES BÁSICOS DE LA VIDA

 Cromosomas 

La clave de la vida y de la herencia está

en el núcleo de la célula, que es el centro que gobierna todas sus actividades.

        El núcleo de cada célula sexual humana, contiene 23 cromosomas, que son

unos orgánulos filiformes en forma de hilos y cada uno de ellos, tiene una larga

molécula enroscada de una sustancia química

llamada ADN o Acido desoxirribonucléico,

que es la molécula informativa de la vida.

        El ADN contiene más o menos 30,000

genes, cada uno de los cuales contiene

información precisa sobre las

características de la especie humana y las

que va a tener la persona de forma

particular.

        En el momento de la fecundación, cuando los núcleos de las células

sexuales se fusionan, se unen los cromosomas en pares y la célula empieza a

dividirse en millones de nuevas células que si bien son iguales porque contienen

las mismas partes, son diferentes en el contenido genético que contienen y que

definen desde tejidos diferentes como es el sanguíneo del óseo o muscular, hasta

las características de una persona.

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        El mundo de los genes es fascinante y gracias a los estudios del genoma

humano se ha identificado el papel de cada uno de ellos en la conformación de la

persona y hasta se han identificado los que determinarán ciertos problemas de

salud en la vida adulta.

        Los genes trabajan toda la vida, porque nuestro cuerpo no deja de

producir nuevas células para suplir las que mueren, se desgastan o lastiman, por

lo que gracias a ellos todos los tejidos de nuestro cuerpo, excepto el nervioso

se renuevan constantemente.

        Pero todo lo relacionado con la genética no podría comprenderse, si no se

hubieran descubierto las células madre.

        Las células madre, son las que dan origen a todas las demás que formarán

los tejidos y órganos del cuerpo, son las que determinan sus funciones y permiten

no sólo el desarrollo del cuerpo, sino la regeneración de los tejidos a lo largo

de la vida. Sin ellas estaríamos llenos de cicatrices y la mayoría de las

enfermedades que sufrimos continuamente no podrían curarse, de hecho, sin la

existencia de las células madres no podríamos vivir.

        Y es que ellas son capaces de diferenciarse para originar un cierto tipo

de célula que constituyen los tejidos fundamentales de los seres humanos, los

musculares, óseos, cardíacos, hepáticos, sanguíneos, nerviosos, de la piel y

todos los demás y aunque todavía sus mecanismos son un gran misterio que están

tratando de resolver los especialistas, esto constituye en este momento una línea

de investigación muy fuerte, ya que se piensa que muchos procesos degenerativos

se pueden revertir con su manipulación y muchas enfermedades se podrán prevenir.

Genes

        Cada ser humano tiene aproximadamente 30.000 genes que determinan el

crecimiento, el desarrollo y el funcionamiento de nuestros sistemas físicos y

bioquímicos. Normalmente, los genes se encuentran distribuidos en 46 cromosomas

(23 pares) dentro de nuestras células.

        Los pares del 1 al 22 son iguales en hombres y mujeres y se conocen como

autosomas. El par número 23 está compuesto por los cromosomas que determinan el

sexo. Las mujeres tienen dos cromosomas X y los hombres un cromosoma X y un

cromosoma Y.

        Los espermatozoides y las células ováricas son diferentes de las demás

células del organismo. Estas células reproductivas tienen sólo 23 cromosomas

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independientes cada una. Cuando un espermatozoide y un óvulo se combinan, al

comienzo del embarazo, forman una célula nueva con 46 cromosomas. El ser humano

resultante es genéticamente único y su diseño está determinado por el padre y la

madre en partes iguales.

 

BREVE DEFINICIÓN DE GENÉTICA

LA GENÉTICA estudia la forma como las características de los organismos

vivos, sean éstas morfológicas, fisiológicas, bioquímicas o conductuales, se

transmiten, se generan y se expresan, de una generación a otra, bajo diferentes

condiciones ambientales.La genética, pues, intenta explicar cómo se heredan y se

modifican las características de los seres vivos, que pueden ser de forma (la

altura de una planta, el color de sus semillas, la forma de la flor; etc.),

fisiológicas (por ejemplo, la constitución de determinada proteína que lleva a

cabo una función específica dentro del cuerpo de un animal), e incluso de

comportamiento (en la forma de cortejos antes del apareamiento en ciertos grupos

de aves, o la forma de aparearse de los mamíferos, etc.). De esta forma, la

genética trata de estudiar cómo estas características pasan de padres a hijos, a

nietos, etc., y por qué, a su vez, varían generación tras generación. La genética

es la disciplina unificadora de las ciencias biológicas, ya que sus principios

generales se aplican a todos los seres vivos. En todas las áreas de la Biología

se recurre a los conceptos que gobiernan la herencia, cuando se trata de explicar

la variabilidad existente en la naturaleza, así como también cuando el hombre

transforma la naturaleza para su beneficio. El mejoramiento de plantas y

animales, la comprensión de la patología humana y producción de medicamentos por

medio de la biotecnología, son apenas algunos ejemplos.La genética es la ciencia

que se ocupa del estudio de la estructura y función de los genes en los

diferentes organismos, así como también del comportamiento de los genes a nivel

de poblaciones.El desarrollo de nuevos métodos para la investigación genética en

los últimos años, ha transformado a esta disciplina en el centro de la biología y

de la medicina en particular. Así por ejemplo, el estudio de los principios

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genéticos básicos y sus aplicaciones en el diagnóstico, es de suma importancia en

todas las profesiones relacionadas con la salud.Además de su relevancia teórica

para las ciencias biológicas, los principios de la genética tienen importantes

aplicaciones prácticas, ya sea en la producción de vegetal, tanto de alimentos

como productos de interés industrial o farmacéutico, así como en la salud humana

y la producción y salud animal.

 TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA MENDELIANA

        Cuando Mendel realizó sus experimentos, no se conocía la existencia de

la molécula de ADN ni, por tanto, que esta se encontrara en los cromosomas.

        Los investigadores de finales del siglo pasado y principios del actual

elaboraron la teoría cromosómica de la herencia mendeliana, según la cual los

genes residen en los cromosomas.

        En 1902, Sutton, en EEUU, y Boveri, en Alemania, observaron que había un

paralelismo entre la herencia de los factores hereditarios y el comportamiento de

los cromosomas durante la meiosis y la fecundación, por lo que dedujeron que los

factores hereditarios residían en los cromosomas.

        Esta afirmación sirvió de base para la formulación de la teoría

cromosómica de la herencia unos años más tarde.

        En 1909, Johannsen designó “el factor hereditario” de Mendel con el

término gen.

        En 1910, Morgan, observó en sus experimentos con la mosca del vinagre que

los machos de esta especie tenían tres pares de cromosomas homólogos, llamados

autosomas, y un par de cromosomas parecidos, pero no idénticos, a los que designó

con las letras X e Y y denominó heterocromosomas o cromosomas sexuales, ya que

son los responsables del sexo.

        Más tarde, Morgan descubrió que muchos caracteres hereditarios se

transmiten juntos, como por ejemplo, el color del cuerpo de la mosca, el color de

los ojos, el tamaño de las alas, etc. Después de efectuar numerosos cruces

comprobó que había cuatro grupos de genes que se heredaban ligados.

        Se llegó a la conclusión de que los genes estaban en los cromosomas y que

estos se encontraban en el mismo cromosoma tendían a heredarse juntos, por los

que se denominó genes ligados.

        Posteriormente, Morgan determinó que los genes se localizan sobre los

cromosomas de forma lineal y que el intercambio de fragmentos de cromosomas se

corresponde con el fenómeno de la recombinación. También afirmó que los

cromosomas conservan la información genética y la transmiten de generación

mediante la mitosis.

        Todas estas observaciones permitieron a Morgan elaborar la teoría

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cromosómica de la herencia.

        En la actualidad sabemos muchas cosas que desconocían los genetistas de

principio de siglo sobre todo que los genes son porciones concretas de ADN. Por

ello, hoy nos parece evidente que los genes estén en los cromosomas, ordenados

linealmente.

CÓDIGO GENÉTICO

        Sabemos que el ADN contiene el código genético que ordena el desarrollo,

crecimiento y mantenimiento de los seres vivos.

        El ADN está constituido por una doble cadena helicoidal que está formada

por parejas de nucleótidos (T-A, C-G) los cuales llevarían inscrito el código

genético.

Así pues, el bloque genético de un ser vivo (genoma) constaría de un conjunto de

cromosomas, formados a su vez por eslabones o genes, todos ellos formados por

parejas de nucleótidos que contendrían los datos genéticos según su distribución

en la cadena.

        Ahora bien, ¿Cómo funciona el código genético?

        A continuación se exponen resumidas el funcionamiento del código

genético:

      - Como hemos dicho, los cromosomas constan de genes cada uno de los

cuales tiene la misión de influir en un determinado elemento de las células.

       - Cada gen consta de una porción de código del cual solo podrá acoplarse

a un determinado órgano o elemento de una célula.

      - En cada gen podemos distinguir tres características: código, AMP

energético y nucleótidos  (Timina-Adenina, Citosina-Guanina) y acumuladores-

emisores de electrones.

        Por lo tanto, y simplificando los procesos, podemos definir que: 

        “Un gen es un paquete de alimento energético o combustible con un

código de acceso para un elemento determinado de la célula”.

        La misión de los genes y, por tanto, de ADN (o DNA) es la de "alimentar"

y desarrollar a los elementos celulares. Por ejemplo, alinear aminoácidos y

cederles la energía para soldarlos (>>OH2) y construir así las proteínas.

        La esencia del desarrollo de un ser vivo está en la alimentación

energética coordinada de cada uno de sus elementos celulares incluido los

elementos inductores de la reproducción celular. Y esta coordinación estará

determinada por el ordenamiento de los genes en cada cromosoma y de los

cromosomas en el conjunto o cuerpo genético.

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        Podemos concluir con que:

        “La funcionalidad genética consiste en el reparto adecuado de los

factores energéticos del crecimiento y desarrollo (o genes) mediante un código

particular de acceso para cada elemento que estará insertado tanto en el gen”.

Por lo tanto, el Código Genético representa diferentes posiciones de acoplamiento

con otros órganos celulares.

A continuación se puede observar en el dibujo el proceso de desarrollo

de la célula madre hasta el órgano a formarse:  

 

A    Adenina

G   GuaninaC   CitosinaT  Timina

   HERENCIA. TRANSMISIÓN DE LOS CARACTERES.

        Todas las personas presentamos unas características comunes que nos

definen como seres humanos. Sin embargo, no hay dos seres humanos exactamente

iguales. Las diferencias que se observan entre las distintas personas, por

ejemplo en los rasgos de la cara u otros caracteres como el grupo sanguíneo, el

color de la piel o el tipo de cabello, son consecuencia directa de la herencia.

Otros caracteres, a pesar de ser hereditarios, pueden estar influidos por el

ambiente. Así, la altura de un individuo está determinada por la herencia, pero

puede variar dependiendo de la alimentación recibida durante su infancia.

        Algunos caracteres que exhibimos, como las cicatrices, los adquirimos a

lo largo de nuestra vida. No obstante, gran parte de los caracteres que

observamos en los individuos son hereditarios, es decir, se transmiten de

generación en generación mediante la reproducción. Estos caracteres van

apareciendo durante el desarrollo y el crecimiento de un individuo y se

manifiestan a lo largo de su vida.

        Los caracteres que son el resultado exclusivamente de la acción del

ambiente no se transmiten a los hijos y se denominan caracteres adquiridos. A

veces, es difícil determinar si la variación de un carácter es hereditaria o

tiene un origen ambiental. Por ejemplo, la estatura de las personas es un

carácter hereditario; los hijos de padres altos suelen ser también altos; sin

embargo, una correcta alimentación también influye en la estatura alcanzada.

      Muchos de los caracteres heredados se manifiestan de una manera diferente

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según las condiciones ambientales en las que vive o se ha desarrollado un

individuo. Sin embargo, las variaciones en los caracteres provocadas por el

ambiente se caracterizan por no ser heredables, es decir, por no transmitirse a

la descendencia.

        Para que la variación de un carácter sea heredable ha de afectar al

material hereditario, es decir, a la información que los padres transmiten a los

hijos.

 

        Algunas anomalías genéticas tienen una herencia de carácter

recesivo. En estos casos son necesarias dos copias del gen recesivo para que la

enfermedad se manifieste. Una persona que tiene sólo una copia del gen recesivo

es portadora de ese gen pero no manifiesta la enfermedad. En la ilustración, el

gen dominante se representa en color verde y el recesivo en azul. En la pareja de

la izquierda el padre tiene una copia del gen dominante y otra del gen recesivo.

La madre tiene dos copias del gen dominante. Cada padre sólo puede transmitir un

gen a los hijos. Los cuatro hijos de esta pareja representan las probabilidades

de las distintas combinaciones que pueden surgir. Los hijos de la parte izquierda

reciben el gen recesivo de su padre y el dominante de la madre y son, por tanto,

portadores. Por tanto hay un 50% de posibilidades de que los niños que nazcan de

esta pareja sean portadores. Como ninguno de los hijos puede recibir dos copias

del gen recesivo ninguno desarrollará la enfermedad. Cuando los dos padres son

portadores, como se muestra en la pareja de la derecha, hay un 25 % de

posibilidades de que los niños nazcan con la enfermedad, un 50 % de posibilidades

de que los niños sean portadores y un 25 % de posibilidades de que los niños no

sean ni portadores ni desarrollen la enfermedad.

        Los cromosomas contienen la información genética del organismo. Cada tipo

de organismo tiene un número de cromosomas determinado; en la especie humana, por

ejemplo, hay 23 pares de cromosomas organizados en 8 grupos según el tamaño y la

forma. La mitad de los cromosomas proceden del padre y la otra mitad de la madre.

Las diferencias entre individuos reflejan la recombinación genética de estos

juegos de cromosomas al pasar de una generación a otra.

 BASES FÍSICAS DE LA HERENCIA

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  CARIOGRAMA

        Los cromosomas contienen la información genética del organismo. Cada

tipo de organismo tiene un número de cromosomas determinado; en la especie

humana, por ejemplo, hay 23 pares de cromosomas organizados en 8 grupos según

el tamaño y la forma. La mitad de los cromosomas proceden del padre y la otra

mitad de la madre. Las diferencias entre individuos reflejan la recombinación

genética de estos juegos de cromosomas al pasar de una generación a otra.

        Poco después del redescubrimiento de los trabajos de Mendel, los

científicos se dieron cuenta de que los patrones hereditarios que él había

descrito eran comparables a la acción de los cromosomas en las células en

división, y sugirieron que las unidades mendelianas de la herencia, los genes, se

localizaban en los cromosomas. Ello condujo a un estudio profundo de la división

celular. 

        Cada célula procede de la división de otra célula. Todas las células que

componen un ser humano derivan de las divisiones sucesivas de una única célula,

el cigoto, que se forma a partir de la unión de un óvulo y un espermatozoide. La

composición del material genético es idéntica en la mayoría de las células y con

respecto al propio cigoto (suponiendo que no se ha producido ninguna mutación).

Cada célula de un organismo superior está formada por un material de aspecto

gelatinoso, el citoplasma, que contiene numerosas estructuras pequeñas. Este

material citoplasmático envuelve un cuerpo prominente denominado núcleo. Cada

núcleo contiene cierto número de diminutos cromosomas filamentosos. Ciertos

organismos simples, como las algas verde-azuladas y las bacterias, carecen de un

núcleo delimitado aunque poseen un citoplasma que contiene uno o más

cromosomas.  

 

        Morgan contribuyó a los estudios genéticos cuando en 1910 observó

diferencias sexuales en la herencia de caracteres, un patrón que se conoce como

herencia ligada al sexo.

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Determinación del sexo, tipo XX-XY 

        En los seres humanos el sexo del recién nacido depende del tipo de

espermatozoide que realice la fecundación. Si el espermatozoide que fecunda el

óvulo es portador del cromosoma X el cigoto resultante dará lugar a una niña (XX)

y si el espermatozoide que fecunda al óvulo es portador del cromosoma Y el cigoto

dará lugar a un niño (XY). La probabilidad de que nazca un niño o una niña es

exactamente la misma.

        El espermatozoide y el óvulo humano son las células responsables de la

transmisión de los caracteres hereditarios. Poseen una compleja estructura que

les permite llevar a cabo el transporte del material genético y la formación del

cigoto que dará origen al nuevo individuo con las características de los

progenitores.

 HERENCIA CITOPLASMÁTICA

        Además del núcleo, ciertos componentes de las células contienen ADN. Éstos

incluyen los cuerpos citoplasmáticos denominados mitocondrias (los productores de

energía de la célula), y los cloroplastos de las plantas, en los que tiene lugar

la fotosíntesis. Estos cuerpos se autorreproducen. El ADN se replica de manera

similar al del núcleo, y algunas veces su código se transcribe y se traduce en

proteínas. En 1981 se determinó la secuencia completa de nucleótidos del ADN de

una mitocondria. En apariencia, la mitocondria utiliza un código que difiere muy

poco del utilizado por el núcleo.

        Los caracteres determinados por el ADN citoplasmático se heredan con más

frecuencia a través de la madre que del padre (exclusivamente a través de la

madre en el caso del Homo sapiens), ya que los espermatozoides y el polen

contienen por lo general menos material citoplasmático que el óvulo. Algunos

casos de herencia materna aparente están, en realidad, relacionados con la

transmisión de virus de la madre al hijo a través del citoplasma del óvulo.

HERENCIA CUANTITATIVA

        Los caracteres que se expresan como variaciones en cantidad o extensión, como

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el peso, la talla o el grado de pigmentación, suelen depender de muchos genes,

así como de las influencias del medio. Con frecuencia, los efectos de genes

distintos parecen ser aditivos, es decir, parece que cada gen produce un pequeño

incremento o descenso independiente de los otros genes. Por ejemplo, la altura de

una planta puede estar determinada por una serie de cuatro genes: A, B, C y D.

Supongamos que cuando su genotipo es aabbccdd, la planta alcanza una altura media

de 25 cm, y que cada sustitución por un par de alelos dominantes aumenta la

altura media en unos 10 centímetros. En el caso de una planta que es AABBccdd su

altura será de 45 cm, y en aquella que es AABBCCDD será de 65 centímetros. En

realidad, los resultados no suelen ser tan regulares. Genes diferentes pueden

contribuir de forma distinta a la medida total, y ciertos genes pueden

interactuar, de modo que la aportación de uno depende de la presencia de otro. La

herencia de características cuantitativas que dependen de varios genes se

denomina herencia poligénica. La combinación de influencias genéticas y del medio

se conoce como herencia multifactorial.  

EJEMPLOS DE CARACTERES DOMINANTES Y RECESIVOS EN LOS SERES HUMANOS GENES DETERMINANTES DE CARACTERES TRIVIALES GENES DETERMINANTES DE ENFERMEDADES O MALFORMACIONES

RECESIVOS DOMINANTES RECESIVOS Lengua enrollable Lengua no enrollable Enanismo Estatura normal

Rh - Braquidactilia Dedos normales Pelo liso Corea de Huntington Sin Corea de Huntington

Cabello oscuro Cabello claro Pigmentación normal Albinismo Ojos claros Coagulación normal de la sangre Hemofilia

Labios gruesos Labios finos Visión normal Daltonismo Pestañas largas Pestañas cortas Oído normal Sordomudez Oreja con lóbulo Oreja sin lóbulo Polidactilia N.º normal de dedos Grupos sanguíneos Ay B Grupo sanguíneo O Visión normal Ceguera para los colores

CARIOTIPO HUMANO: QUÉ ES Y CÓMO SE OBTIENE

        Todos los seres humanos tienen 22 pares de cromosomas iguales,

denominados autosomas, y un par de cromosomas diferentes según el sexo del

individuo, los cromosomas sexuales oheterocromosomas.

        Los cromosomas de cada especie poseen una serie de características, como

la forma, el tamaño, la posición del centrómero y las bandas que presentan al

teñirse. Este conjunto de particularidades, que permite identificar los

cromosomas de las distintas especies, recibe el nombre de cariotipo, y su

representación gráfica, ordenada por parejas de cromosomas homólogos, se denomina

cariograma.

        A continuación se puede ver un cariograma:

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 Es recomendable realizar un cariotipo de un individuo en los casos que a

continuación se exponen:

Para confirmar síndromes congénitos.

Cuando se observan algunas anomalías específicas o que pueden estar

relacionadas con  los heterocromosomas.

En situaciones de abortos repetidos, problemas de esterilidad...

        Mediante el estudio del cariotipo es posible detectar anomalías en el

número o en la forma de los cromosomas. La mayoría de estas anomalías provocan

deficiencias, y muchos individuos no llegan a nacer o mueren en los primeros

meses de vida. La determinación del cariotipo del feto permite detectar, antes

del nacimiento, algunas de estas deficiencias. Para determinar el cariotipo de un

individuo, es necesario llevar a cabo un cultivo de células y, cuando estas

comienzan a dividirse, teñirlas y hacer una preparación microscópica para

fotografiar los cromosomas.

        En un feto, las células se pueden obtener por amniocentesis, es decir,

efectuando una punción en el vientre de la madre para obtener líquido amniótico o

bien por punción directa del cordón umbilical para extraer sangre del feto. En un

individuo adulto se utilizan los glóbulos blancos de la sangre. El último paso

para determinar el cariotipo es ordenar y emparejar los cromosomas, y verificar

si es correcto.

 HERENCIA DEL SEXO

        El hombre, la Drosophila, la mayoría de los vertebrados y muchos

invertebrados tienen un par de cromosomas, los cromosomas sexuales, iguales en

las mujeres ( XX), y distintos en los machos (XY).   En la espacie humana, un

individuo se origina por la fecundación de un gameto femenino (óvulo) por un

gameto masculino (espermatozoide). Los gametos se forman por la meiosis, por

ello, los gametos sólo llevan la mitad del número de cromosomas que las células

de nuestro cuerpo. Todos los óvulos poseen un cromosoma X, mientras que la de los

espermatozoides tiene un cromosoma X y la otra mitad un cromosoma Y. El sexo

dependerá del tipo de espermatozoide que fecunde el óvulo.   Los gametos de la

madre llevarán cada uno un cromosoma X + 22 autosomas. Y los del padre, además de

los 22 autosomas, llevan un cromosoma X o uno Y. Si el óvulo es fecundado por un

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espermatozoide portador del cromosoma X, el cigoto presentará un cariotipo 44 +

XX y dará lugar a una niña. En cambio, si el que fecunda es un espermatozoide con

el cromosoma Y, es cariotipo será 44 + XY que dará lugar a un niño.

        La posibilidad de que se engendre un niño o una niña es la misma, es

decir, del 50%.

       Hay organismos con otro sistema cromosómico de determinación del sexo, el

XO, en el que los machos tiene un cromosoma X y las hembras, dos. Un tercer tipo

es el denominado ZW, en el que el sexo heterogamético es femenino. Un tipo

completamente distinto de determinación del sexo, sin cromosomas sexuales, es la

haplodiplodía, propia de las hormigas y las abejas, en las que los machos son

haploide – se originan a partir de óvulos no fecundados- y las hembras,

diploides.   El sexo se manifiesta con diferencias específicas que no sólo

afectan a la morfología de los seres, sino incluso a sus características

celulares y bioquímicas, pues además de determinar la aparición de las gónadas

correspondientes o caracteres sexuales primarios, determinan también la formación

de las hormonas que las gónadas producen y que influyen en la aparición de los

caracteres sexuales secundarios, como el desarrollo del pecho en las mujeres o

bien la aparición de vello en el hombre.

HERENCIA LIGADA AL SEXO

        Hay algunos caracteres que están determinados por genes que se

encuentran en los cromosomas sexuales y, por tanto, se heredan a la vez que el

sexo. El tipo de herencia de estos caracteres se denomina herencia ligada al

sexo.  Algunas enfermedades que padece la especie humana se deben a la presencia

de algún gen defectuoso en algún cromosoma. Si el gen defectuoso se localiza en

un cromosoma sexual, las enfermedades a que de lugar se heredan ligadas el sexo.

        El hombre solo tiene un cromosoma X. Por ello, todos los genes situados

en él se manifestarán, sean dominantes o recesivos. En cambio, en la mujer, un

gen recesivo no se manifestará si en el otro cromosoma X se encuentra su alelo

dominante. En ese caso se dice que la mujer es portadora, y la probabilidad de

que sus hijos varones exhiban dicho carácter es del 50%.

        Por ejemplo, el daltonismo, un tipo de distrofia muscular y la hemofilia

son enfermedades determinadas por genes en el cromosoma X y, por tanto, se

heredan ligadas al sexo.Ambas anomalías se producen por sendos genes recesivos

localizados en el cromosoma X.

ANOMALÍAS DEBIDAS A ALTERACIONES EN   LOS GENES DEL CROMOSOMA X

        A continuación se exponen las principales enfermedades ligadas al sexo:

Hemofilia : Las personas que padecen esta enfermedad presentan grandes

hemorragias ante cualquier tipo de herida, pues a su sangre le falta una

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proteína que interviene en la coagulación.

        Los genotipos y fenotipos posibles se recogen en la siguiente tabla:

Genotip

os

Fenotipos Conclusiones

XH XH Mujer con coagulación

normal

- La mujer sólo puede ser hemofílica en el

caso de homocigosis recesiva.

- La mujer puede tener coagulación normal y

ser portadora de la hemofilia.

- Padecen más la hemofilia los hombres que

las mujeres, ya que éstos sólo llevan uno de

los alelos.

XH Xh Mujer con coagulación

normal y portadora de

hemofilia Xh Xh Mujer hemofílica XH Y Hombre con coagulación

normal Xh Y Hombre hemofílico  Daltonismo:Es un defecto visual que impide ver el color rojo. Al igual que la

hemofilia, es causado por un alelo recesivo.

        Los genotipos y fenotipos posibles se recogen en la siguiente tabla:

Genotipos Fenotipos Conclusiones

D Mujer con visión normal - La mujer solo puede ser daltónica en el caso de

homocigosis recesiva

- La mujer puede tener visión normal y ser

portadora del daltonismo.

- Padece más el daltonismo los hombres que las

mujeres, ya que sólo llevan uno de los dos

alelos.  

Xd Mujer con visión normal y

portadora del daltonismo

Xd Mujer daltónica

Y Hombre con visión normal

Y Hombre daltónico

HERENCIA NO LIGADA AL SEXO

        Ciertas alteraciones se deben a cambios, llamados mutaciones, en alguno

de los genes y pueden aparecer en cualquiera de los cromosomas autosómicos. No

están ligadas al cromosoma X o Y, lo que significa que afectan por igual a

hombres y a mujeres.

        Otras alteraciones genéticas son producidas por la variación del número

de cromosomas autonómicos.

        Entre las alteraciones más frecuentes debidas a cambios en los genes se

encuentran las siguientes:

o    Polidactilia. Se trata de una alteración del alelo que controla el número de

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dedos.

o    Albinismo.Ausencia hereditaria, más o menos total, de la pigmentación de la

piel, de los cabellos y del pelo en general. Los individuos afectados de

albinismo presentan un cutis muy claro, y los cabellos y las cejas casi blancos.

A menudo esta anomalía suele ir acompañada de otros trastornos, como miopía o

retrasos mentales. El albinismo se manifiesta tanto en las personas como en

muchos animales vertebrados. En los vegetales puede aparecer un fenómeno análogo,

debido a una alteración del proceso de formación de la clorofila, que determina

que los cloroplastos, que deben dar a la planta su característico color verde, se

vuelvan de un amarillo pálido.  

o     Anemia falciforme. Constituye otra enfermedad hereditaria de carácter

recesivo. Esta alteración da lugar a una hemoglobina que, al no funcionar

adecuadamente, hace que la sangre sea menos eficiente en el aporte de oxígeno, lo

cual provoca problemas respiratorios en la persona que padece la enfermedad.

o    Fibrosis quística .     Está causada por un gen recesivo, por lo que solamente 

padecerán la enfermedad las personas que sean homocigóticas para dicho alelo.

Produce una gran cantidad de mucosidad en los pulmones, debido a lo cual el

intercambio de oxígeno y de dióxido de carbono entre los pulmones y la sangre es

deficiente. También incrementa la posibilidad de padecer infecciones

bacterianas. 

o  Corea de Huntington .   Es una enfermedad causada por un gen dominante, lo que

supone que los hijos de una persona portadora tienen la probabilidad de sufrir la

enfermedad en un 50%. Se desarrolla entre los 30 y 40 años y consiste en una

pérdida gradual del funcionamiento del cerebro que provoca alteraciones mentales

y de control del movimiento.

GRUPOS SANGUÍNEOS

Nuestra sangre está formada mayoritariamente por agua, su color rojo aracterísticose da por los eritrocitos, o más comúnmente llamados glóbulos rojos. Estos son células especializadas en la respiración transportando el oxigeno necesario (hacialas células) y el dióxido de carbono (llevándolo hacia los pulmones). Estas células poseen, igual que todas las células animales, una membrana en la que existen una serie de proteínas, estas proteínas varían según el tipo de sangre. Existen principalmente dos tipos de proteínas la proteína A y la B. Según la formaen la que se combinen dichas proteínas den como resultado 4 grupos sanguíneos diferentes.

·        Grupo A: Tiene proteína A en la superficie del glóbulo

rojo.

·        Grupo B: Tiene proteína B en la superficie del glóbulo

rojo.

·        Grupo AB: Tiene ambas proteínas A y B (existe

codominancia)

·        Grupo O: No tiene ninguna (A o B) en la superficie del

glóbulo rojo.

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            El Rh es otra de las proteínas que cambian el tipo de sangre, si está

presente en la superficie de la célula será Rh positivo y si no está, Rh

negativo.

            El conocimiento del tipo de célula que posee una persona es

fundamental en caso de una transfusión de sangre. Esto se debe a que al entrar en

contacto una célula con una proteína que no reconoce forma anticuerpos contra

dicha sustancia, formando coágulos. A continuación se expone una tabla con los

diferentes tipos de sangre que puede recibir una persona según su grupo

sanguíneo:

  Puede recibir sangre de

Tipo de sangre O-** O+ B- B+ A- A+ AB- AB+

AB+ SI SI SI SI SI SI SI SIAB- SI   SI   SI   SI  A+ SI SI     SI SI    A- SI       SI      B+ SI SI SI SI        B- SI   SI          O+ SI SI            O- SI              

 [**El grupo 0- que se consideraba donante universal, actualmente no se consideracomo tal ya que otros factores pueden influir en esta compatibilidad.]

  VARIABILIDAD HUMANA

        En la Tierra hay más de 6000 millones de personas, y no existen dos que

sean exactamente iguales. Las diferencias se deben a la combinación de dos

factores: los genes y el ambiente.

- Los genes se transmiten de padres a hijos, y cada uno hereda un conjunto de

genes únicos, excepto los gemelos univitelinos.

- Por ambiente entendemos el conjunto de condiciones en las que se desarrolla

nuestra vida, como la alimentación, el clima, etcétera.

        La variabilidad de los seres vivos viene determinada por los genes, el

ambiente o una combinación de ambos. Así, tu masa, por ejemplo, depende de los

genes, pero también depende de tu dieta. La variabilidad puede ser continua o

discontinua.

o Variabilidad continua: Está determinada por la acción conjunta de

los genes heredados y la modulación del ambiente, y su representación gráfica es

una curva de distribución normal. Estudios realizados con gemelos univitelinos

muestran que personas con características genéticas idénticas pueden

desarrollarlas de forma diferente según el ambiente en el que han vivido.

        Existen ciertos casos de variación continua en los que el ambiente no

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influye y se deben únicamente al genotipo. Se trata de caracteres que dependen

de la acción conjunta de varios genes, como el color de la piel humana. En este

caso se producen interacciones entre los distintos pares de genes que controlan

el carácter y generan un gradiente de color en la población.

o Variabilidad discontinua: Está controlada por los genes, pero no

existe influencia del ambiente.

El grupo sanguíneo, el factor Rh, la lengua enrollable o la determinación

del sexo son ejemplos de este tipo de variabilidad, que no muestra estados

intermedios. No existe, por tanto, una distribución normal de estos caracteres en

una población.

  VARIABILIDAD GENÉTICA: MUTACIONES

        Los genes alelos se producen por cambio en los genes originales. Dichos

cambios se llaman mutaciones. Los efectos en los genes mutantes en el organismo

pueden ser más o menos grandes, afectar a cualquier carácter hereditario y tener

consecuencias beneficiosas, perjudiciales o inocuas.

        Las mutaciones que afectan a la estructura o composición de los genes se

denominan génicas. Sin embargo, también son posibles cambios en el número de

cromosomas de un individuo en su morfología y distribución; estos tipos de

mutaciones se denominan, respectivamente, genómicas y cromosómicas.Las mutaciones

se generan de manera espontánea y al azar, con una frecuencia muy pequeña, y

pueden afectar a las células de los tejidos somáticos o a las células germinales.

        Si estas últimas participan en la fecundación, la mutación se transmitirá

en las siguientes generaciones.Ciertos agentes físicos y químicos favorecen la

aparición de mutaciones en los organismos. Entre los primeros, las relaciones de

rayos X, UV y gamma y los ultrasonidos son considerados agentes mutágenos.

        Los agentes químicos son muy numerosos. Algunos son la cafeína, la

nicotina, pesticidas y determinados fármacos, las drogas, numerosos aditivos,

etc.

EL GENOMA HUMANO

        En febrero de 2001, todos los medios de comunicación anunciaron que ya se

disponía del primer borrador del genoma humano, gracias a los esfuerzos de un

proyecto público y de otro privado. Pero ¿qué es el genoma humano?

        Los cromosomas están constituidos por ADN y proteínas, con una estructura

de bases que se van repitiendo y alternando hasta llegar, en la especie humana, a

un número aproximado de 3.000 millones.

       El genoma humano es la secuencia completa del ADN, es decir, la lista de

los 3.000 millones de nucleótidos que se encuentran dentro de cada una de

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nuestras células.

        La función del ADN es aportar información para que la célula fabrique

proteínas. Cada fragmento de ADN que codifica una proteína es un gen.

        Aunque ya se ha secuenciado totalmente el genoma de otros organismos,

como bacterias, levaduras, insectos, gusanos o el arroz, el Proyecto Genoma

Humano ha supuesto un gran avance, pues nuestro genoma es 25 veces más grande que

el de cualquier otro organismo ya conocido.

        Como datos sorprendentes desvelados por este primer borrador cabe

destacar que el número de genes humanos se cifra en unos 31.000, muy inferior al

que se calculaba, y que los genes encargados de fabricar proteínas suponen

realmente el 1,5 % de todo el ADN. Se ha comprobado también que las diferencias

del genoma entre las personas es del 0,1 %, lo que significa que el 99,9 %

restante es idéntico.

        El conocimiento del genoma humano plantea, sin embargo, un gran número de

incógnitas, como, por ejemplo, cuál es la función de esos 31.000 genes, cómo

construyen y mantienen nuestro organismo, de qué forma causan las enfermedades,

etc. Este es el momento de entender cómo funciona cada uno de nuestros genes, qué

proteína se sintetiza con su información y cuál es la función de esta proteína.

BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA

        La biotecnología consiste en el aprovechamiento de sistemas biológicos

naturales para obtener productos de utilidad para el ser humano. No se trata de

una técnica nueva; desde hace siglos se vienen realizando cruces selectivos en

plantas y animales para conseguir un determinado fenotipo o se han utilizado las

propiedades bioquímicas de los microorganismos para obtener alimentos.  

        En la actualidad, gracias a la manipulación genética de las bacterias, se

han podido obtener sustancias químicas de interés para el ser humano, proteínas

que se usan como vacunas o drogas para curar determinadas enfermedades.

        La ingeniería genética es una rama de la biotecnología que consiste en

modificar las características hereditarias de un organismo en un sentido

predeterminado mediante la alteración de su material genético. Suele utilizarse

para conseguir que determinados microorganismos como bacterias o virus, aumenten

la síntesis de compuestos, formen compuestos nuevos, o se adapten a medios

diferentes. Además, tiene otras aplicaciones muy importantes para los seres

humanos y abre un futuro de inmensas posibilidades aunque no exento de

prevenciones. Tres son las grandes áreas de aplicación de la ingeniería genética:

§         Obtención de productos biológicos: Genes humanos pueden ser

introducidos en bacterias para que éstas produzcan enormes cantidades de una

determinada sustancia. Por ejemplo, algunas hormonas, como la insulina o la

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hormona del crecimiento, usadas para el tratamiento de enfermedades.  

§         Mejora animal y vegetal en ganadería y agricultura:Genes manipulados

pueden ser introducidos en animales y plantas para así modificar algunos de sus

productos, hacerlos resistentes a enfermedades, insecticidas o herbicidas.  

§         Terapia génica: consiste en la aportación de un gen funcionante a las

células que carecen de esta función, con el fin de corregir una alteración

genética o enfermedad adquirida. La terapia génica se divide en dos categorías.

La primera es la alteración de las células germinales, lo que origina un cambio

permanente de todo el organismo y generaciones posteriores. El segundo tipo de

terapia génica, terapia somática celular, es análoga a un trasplante de órgano.

En este caso, uno o más tejidos específicos son objeto, mediante tratamiento

directo o extirpación del tejido, de la adición de un gen o genes terapéuticos

en el laboratorio, junto a la reposición de las células tratadas en el paciente.

Se han iniciado diversos ensayos clínicos de terapia genética somática celular

destinados al tratamiento de cánceres o enfermedades sanguíneas, hepáticas, o

pulmonares.

  La ingeniería genética consiste en la manipulación del ácido

desoxirribonucleico, o ADN. En este proceso son muy importantes las llamadas

enzimas de restricción producidas por varias especies bacterianas. Las enzimas

de restricción son capaces de reconocer una secuencia determinada de la cadena

de unidades químicas (bases de nucleótidos) que forman la molécula de ADN, y

romperla en dicha localización. Los fragmentos de ADN así obtenidos se pueden

unir utilizando otras enzimas llamadas ligasas. Por lo tanto, las enzimas de

restricción y las ligasas permiten romper y reunir de nuevo los fragmentos de

ADN. También son importantes en la manipulación del ADN los llamados vectores,

partes de ADN que se pueden autorreplicar (generar copias de ellos mismos) con

independencia del ADN de la célula huésped donde crecen. Estos vectores permiten

obtener múltiples copias de un fragmento específico de ADN, lo que hace de ellos

un recurso útil para producir cantidades suficientes de material con el que

trabajar. El proceso de transformación de un fragmento de ADN en un vector se

denomina clonación, ya que se producen copias múltiples de un fragmento

específico de ADN. Otra forma de obtener muchas copias idénticas de una parte

determinada de ADN es la reacción en cadena de la polimerasa, de reciente

descubrimiento. Este método es rápido y evita la clonación de ADN en un vector.

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