resumen biología acceso a grado superior
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Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 1
TEMA 1 QIacuteMICA DE LA MATERIA VIVA 1 LA MATERIA VIVA
DEFINICIOacuteN
El teacutermino materia viva se utiliza para designar el tipo de materia de la que estaacute
formados todos los seres vivos
ESTADO FIacuteSICO DE LA MATERIA VIVA
Los seres vivos son una compleja mezcla en la que hay disoluciones verdaderas
disoluciones coloidales y estructuras moleculares complejas asociadas de muacuteltiples
formas definieacutendose ello como el ESTADO FIacuteSICO de la materia viva
2 BIOELEMENTOS Y PRINCIPIOS INMEDIATOS
BIOELEMENTOS
Los bioelementos son los elementos quiacutemicos que forman parte de los seres vivos En
realidad la gran mayoriacutea de elementos quiacutemicos se han encontrado en la materia viva
aunque en proporciones muy distintas a las presentadas en la materia inerte Seguacuten la
proporcioacuten en la que se encuentran en los seres vivos los Bioelementos se clasifican
en
Bioelementos mayoritarios Son los que estaacuten siempre presentes en la materia
viva A su vez se distinguen dos grupos
o Bioelementos primarios Carbono (C) Hidroacutegeno (H) Oxiacutegeno (O)
Nitroacutegeno (N) Azufre (S) y foacutesforo (P) Constituyen los componentes
esenciales con los que se construye la materia viva para formar las
biomoleacuteculas
o Bioelementos secundarios Magnesio (Mg) Calcio (Ca) Potasio (K)
Sodio (Na) Cloro (Cl) Son elementos menos abundantes que los
anteriores pero desempentildean funciones vitales en la fisiologiacutea celular
Oligoelementos esenciales Son tambieacuten bioelementos esenciales para la vida
pero se encuentran en cantidades muy pequentildeas (no superan el 01) Fe Mn
Cu Zn F I B Si V Cr Co Se Mo Sn
Oligoelementos no esenciales No son esenciales para todos los organismos
El C debe ser destacado porque sus caracteriacutesticas atoacutemicas le permiten formar largas
cadenas carbonada que serviraacuten de esqueleto para las grandes biomoleacuteculas
PRINCIPIOS INMEDIATOS Y BIOMOLEacuteCULAS
Los Principios inmediatos estaacuten formados por la combinacioacuten de los bioelementos
Comprenden
Biomoleacuteculas gluacutecidos liacutepidos proteiacutenas y nucleoacutetidos
Agua
Sales minerales
1 EL AGUA
11 GENERALIDADES
Es el compuesto maacutes abundante de la materia viva Por teacutermino medio representa el 75
del peso de la misma
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Dentro de una especie la cantidad de agua varia de unos oacuterganos a otros dependiendo de
la actividad bioloacutegica de las ceacutelulas siendo tanto mayor el contenido de agua cuanto
mayor sea la actividad de las ceacutelulas
En el hombre el contenido medio es del 70
-Tejido oacuteseo 40 -Sangre79 -TNervioso85 -Dentina10
Tambieacuten variacutea de unos individuos a otros dependiendo de la edad
En el hombre -Embrioacuten 94 -Nintildeos 78 -Ancianos 65
El agua es fundamental para la vida debido a que las propiedades quiacutemicas que tiene le
permiten desempentildear funciones muy importantes Es tan importante que todo organismo
desprovisto de ella muere
12 ESTRUCTURA DEL AGUA El agua tiene una estructura muy caracteriacutestica que determina sus
propiedades
La moleacutecula de agua esta formada por 2 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) y uno de oxiacutegeno (O) Cada aacutetomo de hidroacutegeno se une al
aacutetomo de oxiacutegeno mediante un enlace covalente simple
(comparten un par de electrones)
La moleacutecula de agua es dipolar ello es debido a que aunque la
carga neta es 0 al ser el oxiacutegeno maacutes electronegativo que los
hidroacutegenos atrae con maacutes fuerza a los electrones de enlace y por
ello los electrones estaacuten desplazadas hacia el aacutetomo de oxiacutegeno
Esto hace que aparezcan 2 zonas con cargas distintas una con
carga negativa donde la densidad electroacutenica (-) es mayor en la
regioacuten que ocupa el aacutetomo de oxiacutegeno y otra con carga positiva
doacutende la densidad electroacutenica (+) es menor en las regiones que
ocupan los aacutetomos de hidroacutegeno
El caraacutecter polar de la moleacutecula de agua es de gran importancia ya que permite que las
moleacuteculas de agua se puedan unir entre siacute con otras moleacuteculas polares y con iones
mediante atracciones electrostaacuteticas deacutebiles llamadas puentes de hidroacutegeno Este enlace
se establece entre el aacutetomo de oxiacutegeno de una
moleacutecula (negativo) y los aacutetomos de hidroacutegeno
de otras (positivo)
NOTA DE REPASO Los puentes de
hidroacutegeno son atracciones electrostaacuteticas
intermoleculares que se producen entre un
aacutetomo electronegativo de una moleacutecula y un
aacutetomo de hidroacutegeno de otra moleacutecula que esta
unido mediante enlace covalente a otro aacutetomo
electronegativo (O N etc) Son unas 20 veces
maacutes deacutebiles que los covalentes
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13 PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DEL AGUA Debido a su caraacutecter polar el agua tiene una serie de propiedades muy caracteriacutesticas
destacando las siguientes
1ordm- Tiene una elevada fuerza de cohesioacuten gracias a los puentes de hidroacutegeno que se dan
entre las moleacuteculas
2ordm Elevada tensioacuten superficial Las moleacuteculas de la superficie del agua experimentan
fuerzas de atraccioacuten formaacutendose una ldquopeliacutecula superficialrdquo que actuacutea como una tensa
membrana
3ordm- Tiene una elevada fuerza de adhesioacuten es decir se puede unir fuertemente a las
paredes de los recipientes esto es gracias a los puentes de hidroacutegeno que se dan entre
las moleacuteculas de agua y otras moleacuteculas polares
4ordmndash Densidad El agua en estado liacutequido es maacutes densa que en estado soacutelido En estado
soacutelido el agua presenta todos sus posibles enlaces de hidroacutegeno ndashcuatro por cada
moleacuteculandash formando un retiacuteculo que ocupa mayor volumen (por ello es menos denso)
El agua en estado soacutelido es menos densa que en estado liacutequido por eso el hielo flota
sobre el agua liacutequida Esto permite en el medio acuaacutetico en las eacutepocas friacuteas la
existencia de vida por debajo de las capas de hielo
5ordmndash Elevada constante dieleacutectrica Esta propiedad indica la tendencia del agua a oponerse
a las atracciones electrostaacuteticas entre iones positivos y negativos favoreciendo la
disolucioacuten de las redes cristalinas
2 SALES MINERALES Son moleacuteculas inorgaacutenicas que estaacuten presentes en la materia viva en pequentildea cantidad Son
importantes entre otras cosas porque aportan al organismo elementos necesarios
Se pueden encontrar de varias formas precipitadas disueltas y asociadas a moleacuteculas
orgaacutenicas
Precipitadas En este caso son insolubles y forman parte de estructuras soacutelidas (huesos
caparazones espiacuteculas etc) a los que dan dureza y rigidez que facilita su funcioacuten de sosteacuten
y proteccioacuten Asiacute tenemos
-Carbonato caacutelcico se encuentra en los caparazones de diversos animales (moluscos
crustaacuteceos protozoos corales etc)
-Fluoruro de calcio en los dientes
Disueltas En este caso estaacuten disociadas en iones que pueden ser
Aniones Cl- CO3
2- HCO3
- PO4
3- etc
Cationes K+ Na
+ Ca
2+ etc
1 LIacutePIDOS CARACTERISTICAS
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas que estaacuten formadas siempre por C O e H y a veces tambieacuten
por P N y S
Constituyen un grupo muy heterogeacuteneo desde el punto de vista quiacutemico pero todos tienen
una serie de propiedades fiacutesicas en comuacuten como son
-Son poco o nada solubles en agua
-Son solubles en disolventes orgaacutenicos como eacuteter cloroformo alcohol etc
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-Son poco densos
-Son untuosos al tacto
Son las moleacuteculas maacutes importantes de la materia viva o al menos comparten esta
relevancia con los aacutecidos nucleicos Son importantes por
ndash Son las moleacuteculas orgaacutenicas maacutes abundantes constituyen alrededor del 50 del
peso en seco de la materia viva
ndashRealizan una enorme variedad de funciones
Las proteiacutenas son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por C O H y N y en menor
proporcioacuten S y P
Las proteiacutenas son macromoleacuteculas de gran complejidad y de elevado peso molecular que
estaacuten formadas por la unioacuten de otras moleacuteculas maacutes sencillas denominadas aminoaacutecidos
Es decir las proteiacutenas son poliacutemeros en los que los monoacutemeros que las forman son los
aminoaacutecidos
Monoacutemero El monoacutemero (del griego mono uno y meros parte) es una moleacutecula de
pequentildea masa molecular que unida a otros monoacutemeros a veces cientos o miles por
medio de enlaces quiacutemicos generalmente covalentes forman macromoleacuteculas llamadas
poliacutemeros
Poliacutemero Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas) formadas por
la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas monoacutemeros
1 ACIDOS NUCLEICOS GENERALIDADES Y COMPOSICION
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas que contienen siempre C H O N y P estructurados en
unidades baacutesicas llamadas nucleoacutetidos
Son importantes moleacuteculas porque en ellas se codifica la informacioacuten geneacutetica de los
seres vivos es decir las instrucciones que conducen a que cada organismo presente
unos caracteres propios y otros comunes a su especie
2 NUCLEOacuteTIDOS COMPOSICIOacuteN
Un nucleoacutetido contiene tres componentes una pentosa (ribosa oacute desoxirribosa) un
fosfato y una base nitrogenada (Adenina Citosina Guanina Timina oacute Uracilo)
Los nucleoacutetidos son componentes de importancia fundamental para los seres vivos pues
los aacutecidos nucleicos desempentildean muacuteltiples funciones
ndashFormar poliacutemeros de nucleoacutetidos AacuteCIDOS NUCLEICOS
ndashAlgunos de ellos actuacutean sin formar aacutecidos nucleicos es decir sin unirse entre
siacute y su funcioacuten es imprescindible
ATP con funcioacuten energeacutetica
Formar coenzimas (sustancias que colaboran en la actividad
enzimaacutetica) Ejemplo NAD y Vitamina B2
1 La teoriacutea celular
Sus principios baacutesicos son
- La ceacutelula es la unidad estructural de los organismos Quiere decir que todos los
organismos estaacuten formados por ceacutelulas una sola en los organismos unicelulares y
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muchas (miles oacute millones) en los pluricelulares De acuerdo con eacutesto los virus al
carecer de estructura celular no seriacutean organismos
- La ceacutelula es la unidad funcional de los organismos El funcionamiento de un
organismo depende del de sus ceacutelulas
- La ceacutelula es la unidad geneacutetica de los organismos Los organismos al reproducirse se
originan a partir de una ceacutelula
Estos tres principios se pueden resumir en uno soacutelo La ceacutelula es la unidad vital de la
materia viva Quiere indicar que la ceacutelula es la estructura organizada maacutes sencilla con
propiedades y funciones vitales
11 Tipos de organizacioacuten celular
Todo tipo de ceacutelulas presenta baacutesicamente las siguientes caracteriacutesticas comunes
- Mismo tipo de material (DNA) y funcionamiento (coacutedigo geneacutetico) geneacuteticos
- Misma moleacutecula energeacutetica el ATP
- Misma envoltura celular la membrana citoplasmaacutetica
- Reacciones bioquiacutemicas catalizadas por enzimas
Hay dos tipos de ceacutelulas seguacuten su organizacioacuten estructural
111 Estructura celular procarioacutetica se caracteriza porque su material geneacutetico no
estaacute rodeado de envoltura y por tanto carece de nuacutecleo constituido como tal Soacutelo las
bacterias y cianobacterias (Reino Moneras) tienen este tipo de organizacioacuten celular
Figura 1 Ceacutelula procariota
112 Estructura celular eucarioacutetica el material geneacutetico estaacute agrupado y envuelto por
una membrana constituyendo un nuacutecleo verdadero Todos los organismos excepto los
anteriores presentan sus ceacutelulas con esta organizacioacuten
Diferencias Ceacutelula Procarioacutetica Ceacutelula Eucarioacutetica
Nucleo
No
Siacute
Material
geneacutetico
DNA circular formando 1
cromosoma bacteriano
DNA abierto formando varios
cromosomas independientes
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Ceacutelula eucariota (vegetal)
Por otra parte la ceacutelula de estructura eucarioacutetica puede ser de dos tipos animal y
vegetal que se diferencian baacutesicamente en lo siguiente
Estructuras Animal Vegetal
Pared celular de celulosa
No
Siacute
Orgaacutenulos especiales Plastos No Siacute el principal es el
cloroplasto
Material de reserva energeacutetica Glucoacutegeno Almidoacuten
Centrosoma Siacute No
3 La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
Todo tipo de ceacutelula eucarioacutetica (animal oacute vegetal) presenta tres estructuras bien
diferenciadas la membrana citoplasmaacutetica el citoplasma y el nuacutecleo
La membrana citoplamaacutetica Es una envoltura continua y flexibleque rodea
completamente a la ceacutelula separaacutendola del medio externo e impidiendo la salida del
contenido celular pero permitiendo intercambios de materiales
El citoplasma Es el medio interno celular en estado coloidal (citosol)
ciertos procesos metaboacutelicos En el citoplasma se encuentran estructuras membranosas
orgaacutenulos con oacute sin membrana y una red de filamentos proteicos
El nuacutecleo Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay
uno por ceacutelula y estaacute rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el
material geneacutetico el DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de
los caracteres geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten
al citoplasma y se traduciraacuten a proteiacutenas
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1 EL CICLO CELULAR 1A lo largo de su vida las ceacutelulas pasan por varias etapas que suelen culminar en su
reproduccioacuten o divisioacuten en dos ceacutelulas hijas El conjunto de las transformaciones que
experimentan las ceacutelulas se conoce con el nombre de ciclo celular
A lo largo del ciclo celular las ceacutelulas van pasando sucesivamente por varias fases que
se agrupan en dos etapas fundamentales la interfase y la fase mitoacutetica
- La interfase se define como la porcioacuten de ciclo celular en el que la ceacutelula no se estaacute
dividiendo o tambieacuten como el tiempo que pasa entre dos mitosis sucesivas Es un
proceso de duracioacuten muy variable horas diacuteas semanas o antildeos dependiendo del tipo de
ceacutelula
- La fase mitoacutetica dura aproximadamente una hora y se divide en dos fases que se
solapan en parte
1 Mitosis Es el proceso de divisioacuten nuclear con un reparto exacto de cromosomas
(con su informacioacuten geneacutetica) entre los dos nuacutecleos
resultantes
Citocinesis Es el proceso de segmentacioacuten del
citoplasma y la consiguiente formacioacuten de dos ceacutelulas
hijas
2 DIVISIOacuteN CELULAR MITOSIS Y
CITOCINESIS
Como se ha visto el ciclo celular culmina con la
divisioacuten de la ceacutelula madre a traveacutes de la fase
mitoacutetica en dos ceacutelulas hijas geneacuteticamente ideacutenticas
En la divisioacuten celular se diferencian
21 Mitosis
Aunque es un proceso continuo para su estudio se
divide en cuatro etapas
a) Profase
1 ORIENTACIOacuteN 7
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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Dentro de una especie la cantidad de agua varia de unos oacuterganos a otros dependiendo de
la actividad bioloacutegica de las ceacutelulas siendo tanto mayor el contenido de agua cuanto
mayor sea la actividad de las ceacutelulas
En el hombre el contenido medio es del 70
-Tejido oacuteseo 40 -Sangre79 -TNervioso85 -Dentina10
Tambieacuten variacutea de unos individuos a otros dependiendo de la edad
En el hombre -Embrioacuten 94 -Nintildeos 78 -Ancianos 65
El agua es fundamental para la vida debido a que las propiedades quiacutemicas que tiene le
permiten desempentildear funciones muy importantes Es tan importante que todo organismo
desprovisto de ella muere
12 ESTRUCTURA DEL AGUA El agua tiene una estructura muy caracteriacutestica que determina sus
propiedades
La moleacutecula de agua esta formada por 2 aacutetomos de hidroacutegeno
(H) y uno de oxiacutegeno (O) Cada aacutetomo de hidroacutegeno se une al
aacutetomo de oxiacutegeno mediante un enlace covalente simple
(comparten un par de electrones)
La moleacutecula de agua es dipolar ello es debido a que aunque la
carga neta es 0 al ser el oxiacutegeno maacutes electronegativo que los
hidroacutegenos atrae con maacutes fuerza a los electrones de enlace y por
ello los electrones estaacuten desplazadas hacia el aacutetomo de oxiacutegeno
Esto hace que aparezcan 2 zonas con cargas distintas una con
carga negativa donde la densidad electroacutenica (-) es mayor en la
regioacuten que ocupa el aacutetomo de oxiacutegeno y otra con carga positiva
doacutende la densidad electroacutenica (+) es menor en las regiones que
ocupan los aacutetomos de hidroacutegeno
El caraacutecter polar de la moleacutecula de agua es de gran importancia ya que permite que las
moleacuteculas de agua se puedan unir entre siacute con otras moleacuteculas polares y con iones
mediante atracciones electrostaacuteticas deacutebiles llamadas puentes de hidroacutegeno Este enlace
se establece entre el aacutetomo de oxiacutegeno de una
moleacutecula (negativo) y los aacutetomos de hidroacutegeno
de otras (positivo)
NOTA DE REPASO Los puentes de
hidroacutegeno son atracciones electrostaacuteticas
intermoleculares que se producen entre un
aacutetomo electronegativo de una moleacutecula y un
aacutetomo de hidroacutegeno de otra moleacutecula que esta
unido mediante enlace covalente a otro aacutetomo
electronegativo (O N etc) Son unas 20 veces
maacutes deacutebiles que los covalentes
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13 PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DEL AGUA Debido a su caraacutecter polar el agua tiene una serie de propiedades muy caracteriacutesticas
destacando las siguientes
1ordm- Tiene una elevada fuerza de cohesioacuten gracias a los puentes de hidroacutegeno que se dan
entre las moleacuteculas
2ordm Elevada tensioacuten superficial Las moleacuteculas de la superficie del agua experimentan
fuerzas de atraccioacuten formaacutendose una ldquopeliacutecula superficialrdquo que actuacutea como una tensa
membrana
3ordm- Tiene una elevada fuerza de adhesioacuten es decir se puede unir fuertemente a las
paredes de los recipientes esto es gracias a los puentes de hidroacutegeno que se dan entre
las moleacuteculas de agua y otras moleacuteculas polares
4ordmndash Densidad El agua en estado liacutequido es maacutes densa que en estado soacutelido En estado
soacutelido el agua presenta todos sus posibles enlaces de hidroacutegeno ndashcuatro por cada
moleacuteculandash formando un retiacuteculo que ocupa mayor volumen (por ello es menos denso)
El agua en estado soacutelido es menos densa que en estado liacutequido por eso el hielo flota
sobre el agua liacutequida Esto permite en el medio acuaacutetico en las eacutepocas friacuteas la
existencia de vida por debajo de las capas de hielo
5ordmndash Elevada constante dieleacutectrica Esta propiedad indica la tendencia del agua a oponerse
a las atracciones electrostaacuteticas entre iones positivos y negativos favoreciendo la
disolucioacuten de las redes cristalinas
2 SALES MINERALES Son moleacuteculas inorgaacutenicas que estaacuten presentes en la materia viva en pequentildea cantidad Son
importantes entre otras cosas porque aportan al organismo elementos necesarios
Se pueden encontrar de varias formas precipitadas disueltas y asociadas a moleacuteculas
orgaacutenicas
Precipitadas En este caso son insolubles y forman parte de estructuras soacutelidas (huesos
caparazones espiacuteculas etc) a los que dan dureza y rigidez que facilita su funcioacuten de sosteacuten
y proteccioacuten Asiacute tenemos
-Carbonato caacutelcico se encuentra en los caparazones de diversos animales (moluscos
crustaacuteceos protozoos corales etc)
-Fluoruro de calcio en los dientes
Disueltas En este caso estaacuten disociadas en iones que pueden ser
Aniones Cl- CO3
2- HCO3
- PO4
3- etc
Cationes K+ Na
+ Ca
2+ etc
1 LIacutePIDOS CARACTERISTICAS
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas que estaacuten formadas siempre por C O e H y a veces tambieacuten
por P N y S
Constituyen un grupo muy heterogeacuteneo desde el punto de vista quiacutemico pero todos tienen
una serie de propiedades fiacutesicas en comuacuten como son
-Son poco o nada solubles en agua
-Son solubles en disolventes orgaacutenicos como eacuteter cloroformo alcohol etc
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-Son poco densos
-Son untuosos al tacto
Son las moleacuteculas maacutes importantes de la materia viva o al menos comparten esta
relevancia con los aacutecidos nucleicos Son importantes por
ndash Son las moleacuteculas orgaacutenicas maacutes abundantes constituyen alrededor del 50 del
peso en seco de la materia viva
ndashRealizan una enorme variedad de funciones
Las proteiacutenas son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por C O H y N y en menor
proporcioacuten S y P
Las proteiacutenas son macromoleacuteculas de gran complejidad y de elevado peso molecular que
estaacuten formadas por la unioacuten de otras moleacuteculas maacutes sencillas denominadas aminoaacutecidos
Es decir las proteiacutenas son poliacutemeros en los que los monoacutemeros que las forman son los
aminoaacutecidos
Monoacutemero El monoacutemero (del griego mono uno y meros parte) es una moleacutecula de
pequentildea masa molecular que unida a otros monoacutemeros a veces cientos o miles por
medio de enlaces quiacutemicos generalmente covalentes forman macromoleacuteculas llamadas
poliacutemeros
Poliacutemero Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas) formadas por
la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas monoacutemeros
1 ACIDOS NUCLEICOS GENERALIDADES Y COMPOSICION
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas que contienen siempre C H O N y P estructurados en
unidades baacutesicas llamadas nucleoacutetidos
Son importantes moleacuteculas porque en ellas se codifica la informacioacuten geneacutetica de los
seres vivos es decir las instrucciones que conducen a que cada organismo presente
unos caracteres propios y otros comunes a su especie
2 NUCLEOacuteTIDOS COMPOSICIOacuteN
Un nucleoacutetido contiene tres componentes una pentosa (ribosa oacute desoxirribosa) un
fosfato y una base nitrogenada (Adenina Citosina Guanina Timina oacute Uracilo)
Los nucleoacutetidos son componentes de importancia fundamental para los seres vivos pues
los aacutecidos nucleicos desempentildean muacuteltiples funciones
ndashFormar poliacutemeros de nucleoacutetidos AacuteCIDOS NUCLEICOS
ndashAlgunos de ellos actuacutean sin formar aacutecidos nucleicos es decir sin unirse entre
siacute y su funcioacuten es imprescindible
ATP con funcioacuten energeacutetica
Formar coenzimas (sustancias que colaboran en la actividad
enzimaacutetica) Ejemplo NAD y Vitamina B2
1 La teoriacutea celular
Sus principios baacutesicos son
- La ceacutelula es la unidad estructural de los organismos Quiere decir que todos los
organismos estaacuten formados por ceacutelulas una sola en los organismos unicelulares y
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muchas (miles oacute millones) en los pluricelulares De acuerdo con eacutesto los virus al
carecer de estructura celular no seriacutean organismos
- La ceacutelula es la unidad funcional de los organismos El funcionamiento de un
organismo depende del de sus ceacutelulas
- La ceacutelula es la unidad geneacutetica de los organismos Los organismos al reproducirse se
originan a partir de una ceacutelula
Estos tres principios se pueden resumir en uno soacutelo La ceacutelula es la unidad vital de la
materia viva Quiere indicar que la ceacutelula es la estructura organizada maacutes sencilla con
propiedades y funciones vitales
11 Tipos de organizacioacuten celular
Todo tipo de ceacutelulas presenta baacutesicamente las siguientes caracteriacutesticas comunes
- Mismo tipo de material (DNA) y funcionamiento (coacutedigo geneacutetico) geneacuteticos
- Misma moleacutecula energeacutetica el ATP
- Misma envoltura celular la membrana citoplasmaacutetica
- Reacciones bioquiacutemicas catalizadas por enzimas
Hay dos tipos de ceacutelulas seguacuten su organizacioacuten estructural
111 Estructura celular procarioacutetica se caracteriza porque su material geneacutetico no
estaacute rodeado de envoltura y por tanto carece de nuacutecleo constituido como tal Soacutelo las
bacterias y cianobacterias (Reino Moneras) tienen este tipo de organizacioacuten celular
Figura 1 Ceacutelula procariota
112 Estructura celular eucarioacutetica el material geneacutetico estaacute agrupado y envuelto por
una membrana constituyendo un nuacutecleo verdadero Todos los organismos excepto los
anteriores presentan sus ceacutelulas con esta organizacioacuten
Diferencias Ceacutelula Procarioacutetica Ceacutelula Eucarioacutetica
Nucleo
No
Siacute
Material
geneacutetico
DNA circular formando 1
cromosoma bacteriano
DNA abierto formando varios
cromosomas independientes
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Ceacutelula eucariota (vegetal)
Por otra parte la ceacutelula de estructura eucarioacutetica puede ser de dos tipos animal y
vegetal que se diferencian baacutesicamente en lo siguiente
Estructuras Animal Vegetal
Pared celular de celulosa
No
Siacute
Orgaacutenulos especiales Plastos No Siacute el principal es el
cloroplasto
Material de reserva energeacutetica Glucoacutegeno Almidoacuten
Centrosoma Siacute No
3 La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
Todo tipo de ceacutelula eucarioacutetica (animal oacute vegetal) presenta tres estructuras bien
diferenciadas la membrana citoplasmaacutetica el citoplasma y el nuacutecleo
La membrana citoplamaacutetica Es una envoltura continua y flexibleque rodea
completamente a la ceacutelula separaacutendola del medio externo e impidiendo la salida del
contenido celular pero permitiendo intercambios de materiales
El citoplasma Es el medio interno celular en estado coloidal (citosol)
ciertos procesos metaboacutelicos En el citoplasma se encuentran estructuras membranosas
orgaacutenulos con oacute sin membrana y una red de filamentos proteicos
El nuacutecleo Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay
uno por ceacutelula y estaacute rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el
material geneacutetico el DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de
los caracteres geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten
al citoplasma y se traduciraacuten a proteiacutenas
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1 EL CICLO CELULAR 1A lo largo de su vida las ceacutelulas pasan por varias etapas que suelen culminar en su
reproduccioacuten o divisioacuten en dos ceacutelulas hijas El conjunto de las transformaciones que
experimentan las ceacutelulas se conoce con el nombre de ciclo celular
A lo largo del ciclo celular las ceacutelulas van pasando sucesivamente por varias fases que
se agrupan en dos etapas fundamentales la interfase y la fase mitoacutetica
- La interfase se define como la porcioacuten de ciclo celular en el que la ceacutelula no se estaacute
dividiendo o tambieacuten como el tiempo que pasa entre dos mitosis sucesivas Es un
proceso de duracioacuten muy variable horas diacuteas semanas o antildeos dependiendo del tipo de
ceacutelula
- La fase mitoacutetica dura aproximadamente una hora y se divide en dos fases que se
solapan en parte
1 Mitosis Es el proceso de divisioacuten nuclear con un reparto exacto de cromosomas
(con su informacioacuten geneacutetica) entre los dos nuacutecleos
resultantes
Citocinesis Es el proceso de segmentacioacuten del
citoplasma y la consiguiente formacioacuten de dos ceacutelulas
hijas
2 DIVISIOacuteN CELULAR MITOSIS Y
CITOCINESIS
Como se ha visto el ciclo celular culmina con la
divisioacuten de la ceacutelula madre a traveacutes de la fase
mitoacutetica en dos ceacutelulas hijas geneacuteticamente ideacutenticas
En la divisioacuten celular se diferencian
21 Mitosis
Aunque es un proceso continuo para su estudio se
divide en cuatro etapas
a) Profase
1 ORIENTACIOacuteN 7
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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13 PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DEL AGUA Debido a su caraacutecter polar el agua tiene una serie de propiedades muy caracteriacutesticas
destacando las siguientes
1ordm- Tiene una elevada fuerza de cohesioacuten gracias a los puentes de hidroacutegeno que se dan
entre las moleacuteculas
2ordm Elevada tensioacuten superficial Las moleacuteculas de la superficie del agua experimentan
fuerzas de atraccioacuten formaacutendose una ldquopeliacutecula superficialrdquo que actuacutea como una tensa
membrana
3ordm- Tiene una elevada fuerza de adhesioacuten es decir se puede unir fuertemente a las
paredes de los recipientes esto es gracias a los puentes de hidroacutegeno que se dan entre
las moleacuteculas de agua y otras moleacuteculas polares
4ordmndash Densidad El agua en estado liacutequido es maacutes densa que en estado soacutelido En estado
soacutelido el agua presenta todos sus posibles enlaces de hidroacutegeno ndashcuatro por cada
moleacuteculandash formando un retiacuteculo que ocupa mayor volumen (por ello es menos denso)
El agua en estado soacutelido es menos densa que en estado liacutequido por eso el hielo flota
sobre el agua liacutequida Esto permite en el medio acuaacutetico en las eacutepocas friacuteas la
existencia de vida por debajo de las capas de hielo
5ordmndash Elevada constante dieleacutectrica Esta propiedad indica la tendencia del agua a oponerse
a las atracciones electrostaacuteticas entre iones positivos y negativos favoreciendo la
disolucioacuten de las redes cristalinas
2 SALES MINERALES Son moleacuteculas inorgaacutenicas que estaacuten presentes en la materia viva en pequentildea cantidad Son
importantes entre otras cosas porque aportan al organismo elementos necesarios
Se pueden encontrar de varias formas precipitadas disueltas y asociadas a moleacuteculas
orgaacutenicas
Precipitadas En este caso son insolubles y forman parte de estructuras soacutelidas (huesos
caparazones espiacuteculas etc) a los que dan dureza y rigidez que facilita su funcioacuten de sosteacuten
y proteccioacuten Asiacute tenemos
-Carbonato caacutelcico se encuentra en los caparazones de diversos animales (moluscos
crustaacuteceos protozoos corales etc)
-Fluoruro de calcio en los dientes
Disueltas En este caso estaacuten disociadas en iones que pueden ser
Aniones Cl- CO3
2- HCO3
- PO4
3- etc
Cationes K+ Na
+ Ca
2+ etc
1 LIacutePIDOS CARACTERISTICAS
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas que estaacuten formadas siempre por C O e H y a veces tambieacuten
por P N y S
Constituyen un grupo muy heterogeacuteneo desde el punto de vista quiacutemico pero todos tienen
una serie de propiedades fiacutesicas en comuacuten como son
-Son poco o nada solubles en agua
-Son solubles en disolventes orgaacutenicos como eacuteter cloroformo alcohol etc
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-Son poco densos
-Son untuosos al tacto
Son las moleacuteculas maacutes importantes de la materia viva o al menos comparten esta
relevancia con los aacutecidos nucleicos Son importantes por
ndash Son las moleacuteculas orgaacutenicas maacutes abundantes constituyen alrededor del 50 del
peso en seco de la materia viva
ndashRealizan una enorme variedad de funciones
Las proteiacutenas son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por C O H y N y en menor
proporcioacuten S y P
Las proteiacutenas son macromoleacuteculas de gran complejidad y de elevado peso molecular que
estaacuten formadas por la unioacuten de otras moleacuteculas maacutes sencillas denominadas aminoaacutecidos
Es decir las proteiacutenas son poliacutemeros en los que los monoacutemeros que las forman son los
aminoaacutecidos
Monoacutemero El monoacutemero (del griego mono uno y meros parte) es una moleacutecula de
pequentildea masa molecular que unida a otros monoacutemeros a veces cientos o miles por
medio de enlaces quiacutemicos generalmente covalentes forman macromoleacuteculas llamadas
poliacutemeros
Poliacutemero Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas) formadas por
la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas monoacutemeros
1 ACIDOS NUCLEICOS GENERALIDADES Y COMPOSICION
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas que contienen siempre C H O N y P estructurados en
unidades baacutesicas llamadas nucleoacutetidos
Son importantes moleacuteculas porque en ellas se codifica la informacioacuten geneacutetica de los
seres vivos es decir las instrucciones que conducen a que cada organismo presente
unos caracteres propios y otros comunes a su especie
2 NUCLEOacuteTIDOS COMPOSICIOacuteN
Un nucleoacutetido contiene tres componentes una pentosa (ribosa oacute desoxirribosa) un
fosfato y una base nitrogenada (Adenina Citosina Guanina Timina oacute Uracilo)
Los nucleoacutetidos son componentes de importancia fundamental para los seres vivos pues
los aacutecidos nucleicos desempentildean muacuteltiples funciones
ndashFormar poliacutemeros de nucleoacutetidos AacuteCIDOS NUCLEICOS
ndashAlgunos de ellos actuacutean sin formar aacutecidos nucleicos es decir sin unirse entre
siacute y su funcioacuten es imprescindible
ATP con funcioacuten energeacutetica
Formar coenzimas (sustancias que colaboran en la actividad
enzimaacutetica) Ejemplo NAD y Vitamina B2
1 La teoriacutea celular
Sus principios baacutesicos son
- La ceacutelula es la unidad estructural de los organismos Quiere decir que todos los
organismos estaacuten formados por ceacutelulas una sola en los organismos unicelulares y
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muchas (miles oacute millones) en los pluricelulares De acuerdo con eacutesto los virus al
carecer de estructura celular no seriacutean organismos
- La ceacutelula es la unidad funcional de los organismos El funcionamiento de un
organismo depende del de sus ceacutelulas
- La ceacutelula es la unidad geneacutetica de los organismos Los organismos al reproducirse se
originan a partir de una ceacutelula
Estos tres principios se pueden resumir en uno soacutelo La ceacutelula es la unidad vital de la
materia viva Quiere indicar que la ceacutelula es la estructura organizada maacutes sencilla con
propiedades y funciones vitales
11 Tipos de organizacioacuten celular
Todo tipo de ceacutelulas presenta baacutesicamente las siguientes caracteriacutesticas comunes
- Mismo tipo de material (DNA) y funcionamiento (coacutedigo geneacutetico) geneacuteticos
- Misma moleacutecula energeacutetica el ATP
- Misma envoltura celular la membrana citoplasmaacutetica
- Reacciones bioquiacutemicas catalizadas por enzimas
Hay dos tipos de ceacutelulas seguacuten su organizacioacuten estructural
111 Estructura celular procarioacutetica se caracteriza porque su material geneacutetico no
estaacute rodeado de envoltura y por tanto carece de nuacutecleo constituido como tal Soacutelo las
bacterias y cianobacterias (Reino Moneras) tienen este tipo de organizacioacuten celular
Figura 1 Ceacutelula procariota
112 Estructura celular eucarioacutetica el material geneacutetico estaacute agrupado y envuelto por
una membrana constituyendo un nuacutecleo verdadero Todos los organismos excepto los
anteriores presentan sus ceacutelulas con esta organizacioacuten
Diferencias Ceacutelula Procarioacutetica Ceacutelula Eucarioacutetica
Nucleo
No
Siacute
Material
geneacutetico
DNA circular formando 1
cromosoma bacteriano
DNA abierto formando varios
cromosomas independientes
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Ceacutelula eucariota (vegetal)
Por otra parte la ceacutelula de estructura eucarioacutetica puede ser de dos tipos animal y
vegetal que se diferencian baacutesicamente en lo siguiente
Estructuras Animal Vegetal
Pared celular de celulosa
No
Siacute
Orgaacutenulos especiales Plastos No Siacute el principal es el
cloroplasto
Material de reserva energeacutetica Glucoacutegeno Almidoacuten
Centrosoma Siacute No
3 La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
Todo tipo de ceacutelula eucarioacutetica (animal oacute vegetal) presenta tres estructuras bien
diferenciadas la membrana citoplasmaacutetica el citoplasma y el nuacutecleo
La membrana citoplamaacutetica Es una envoltura continua y flexibleque rodea
completamente a la ceacutelula separaacutendola del medio externo e impidiendo la salida del
contenido celular pero permitiendo intercambios de materiales
El citoplasma Es el medio interno celular en estado coloidal (citosol)
ciertos procesos metaboacutelicos En el citoplasma se encuentran estructuras membranosas
orgaacutenulos con oacute sin membrana y una red de filamentos proteicos
El nuacutecleo Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay
uno por ceacutelula y estaacute rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el
material geneacutetico el DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de
los caracteres geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten
al citoplasma y se traduciraacuten a proteiacutenas
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1 EL CICLO CELULAR 1A lo largo de su vida las ceacutelulas pasan por varias etapas que suelen culminar en su
reproduccioacuten o divisioacuten en dos ceacutelulas hijas El conjunto de las transformaciones que
experimentan las ceacutelulas se conoce con el nombre de ciclo celular
A lo largo del ciclo celular las ceacutelulas van pasando sucesivamente por varias fases que
se agrupan en dos etapas fundamentales la interfase y la fase mitoacutetica
- La interfase se define como la porcioacuten de ciclo celular en el que la ceacutelula no se estaacute
dividiendo o tambieacuten como el tiempo que pasa entre dos mitosis sucesivas Es un
proceso de duracioacuten muy variable horas diacuteas semanas o antildeos dependiendo del tipo de
ceacutelula
- La fase mitoacutetica dura aproximadamente una hora y se divide en dos fases que se
solapan en parte
1 Mitosis Es el proceso de divisioacuten nuclear con un reparto exacto de cromosomas
(con su informacioacuten geneacutetica) entre los dos nuacutecleos
resultantes
Citocinesis Es el proceso de segmentacioacuten del
citoplasma y la consiguiente formacioacuten de dos ceacutelulas
hijas
2 DIVISIOacuteN CELULAR MITOSIS Y
CITOCINESIS
Como se ha visto el ciclo celular culmina con la
divisioacuten de la ceacutelula madre a traveacutes de la fase
mitoacutetica en dos ceacutelulas hijas geneacuteticamente ideacutenticas
En la divisioacuten celular se diferencian
21 Mitosis
Aunque es un proceso continuo para su estudio se
divide en cuatro etapas
a) Profase
1 ORIENTACIOacuteN 7
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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-Son poco densos
-Son untuosos al tacto
Son las moleacuteculas maacutes importantes de la materia viva o al menos comparten esta
relevancia con los aacutecidos nucleicos Son importantes por
ndash Son las moleacuteculas orgaacutenicas maacutes abundantes constituyen alrededor del 50 del
peso en seco de la materia viva
ndashRealizan una enorme variedad de funciones
Las proteiacutenas son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por C O H y N y en menor
proporcioacuten S y P
Las proteiacutenas son macromoleacuteculas de gran complejidad y de elevado peso molecular que
estaacuten formadas por la unioacuten de otras moleacuteculas maacutes sencillas denominadas aminoaacutecidos
Es decir las proteiacutenas son poliacutemeros en los que los monoacutemeros que las forman son los
aminoaacutecidos
Monoacutemero El monoacutemero (del griego mono uno y meros parte) es una moleacutecula de
pequentildea masa molecular que unida a otros monoacutemeros a veces cientos o miles por
medio de enlaces quiacutemicos generalmente covalentes forman macromoleacuteculas llamadas
poliacutemeros
Poliacutemero Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas) formadas por
la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas monoacutemeros
1 ACIDOS NUCLEICOS GENERALIDADES Y COMPOSICION
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas que contienen siempre C H O N y P estructurados en
unidades baacutesicas llamadas nucleoacutetidos
Son importantes moleacuteculas porque en ellas se codifica la informacioacuten geneacutetica de los
seres vivos es decir las instrucciones que conducen a que cada organismo presente
unos caracteres propios y otros comunes a su especie
2 NUCLEOacuteTIDOS COMPOSICIOacuteN
Un nucleoacutetido contiene tres componentes una pentosa (ribosa oacute desoxirribosa) un
fosfato y una base nitrogenada (Adenina Citosina Guanina Timina oacute Uracilo)
Los nucleoacutetidos son componentes de importancia fundamental para los seres vivos pues
los aacutecidos nucleicos desempentildean muacuteltiples funciones
ndashFormar poliacutemeros de nucleoacutetidos AacuteCIDOS NUCLEICOS
ndashAlgunos de ellos actuacutean sin formar aacutecidos nucleicos es decir sin unirse entre
siacute y su funcioacuten es imprescindible
ATP con funcioacuten energeacutetica
Formar coenzimas (sustancias que colaboran en la actividad
enzimaacutetica) Ejemplo NAD y Vitamina B2
1 La teoriacutea celular
Sus principios baacutesicos son
- La ceacutelula es la unidad estructural de los organismos Quiere decir que todos los
organismos estaacuten formados por ceacutelulas una sola en los organismos unicelulares y
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muchas (miles oacute millones) en los pluricelulares De acuerdo con eacutesto los virus al
carecer de estructura celular no seriacutean organismos
- La ceacutelula es la unidad funcional de los organismos El funcionamiento de un
organismo depende del de sus ceacutelulas
- La ceacutelula es la unidad geneacutetica de los organismos Los organismos al reproducirse se
originan a partir de una ceacutelula
Estos tres principios se pueden resumir en uno soacutelo La ceacutelula es la unidad vital de la
materia viva Quiere indicar que la ceacutelula es la estructura organizada maacutes sencilla con
propiedades y funciones vitales
11 Tipos de organizacioacuten celular
Todo tipo de ceacutelulas presenta baacutesicamente las siguientes caracteriacutesticas comunes
- Mismo tipo de material (DNA) y funcionamiento (coacutedigo geneacutetico) geneacuteticos
- Misma moleacutecula energeacutetica el ATP
- Misma envoltura celular la membrana citoplasmaacutetica
- Reacciones bioquiacutemicas catalizadas por enzimas
Hay dos tipos de ceacutelulas seguacuten su organizacioacuten estructural
111 Estructura celular procarioacutetica se caracteriza porque su material geneacutetico no
estaacute rodeado de envoltura y por tanto carece de nuacutecleo constituido como tal Soacutelo las
bacterias y cianobacterias (Reino Moneras) tienen este tipo de organizacioacuten celular
Figura 1 Ceacutelula procariota
112 Estructura celular eucarioacutetica el material geneacutetico estaacute agrupado y envuelto por
una membrana constituyendo un nuacutecleo verdadero Todos los organismos excepto los
anteriores presentan sus ceacutelulas con esta organizacioacuten
Diferencias Ceacutelula Procarioacutetica Ceacutelula Eucarioacutetica
Nucleo
No
Siacute
Material
geneacutetico
DNA circular formando 1
cromosoma bacteriano
DNA abierto formando varios
cromosomas independientes
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Ceacutelula eucariota (vegetal)
Por otra parte la ceacutelula de estructura eucarioacutetica puede ser de dos tipos animal y
vegetal que se diferencian baacutesicamente en lo siguiente
Estructuras Animal Vegetal
Pared celular de celulosa
No
Siacute
Orgaacutenulos especiales Plastos No Siacute el principal es el
cloroplasto
Material de reserva energeacutetica Glucoacutegeno Almidoacuten
Centrosoma Siacute No
3 La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
Todo tipo de ceacutelula eucarioacutetica (animal oacute vegetal) presenta tres estructuras bien
diferenciadas la membrana citoplasmaacutetica el citoplasma y el nuacutecleo
La membrana citoplamaacutetica Es una envoltura continua y flexibleque rodea
completamente a la ceacutelula separaacutendola del medio externo e impidiendo la salida del
contenido celular pero permitiendo intercambios de materiales
El citoplasma Es el medio interno celular en estado coloidal (citosol)
ciertos procesos metaboacutelicos En el citoplasma se encuentran estructuras membranosas
orgaacutenulos con oacute sin membrana y una red de filamentos proteicos
El nuacutecleo Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay
uno por ceacutelula y estaacute rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el
material geneacutetico el DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de
los caracteres geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten
al citoplasma y se traduciraacuten a proteiacutenas
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1 EL CICLO CELULAR 1A lo largo de su vida las ceacutelulas pasan por varias etapas que suelen culminar en su
reproduccioacuten o divisioacuten en dos ceacutelulas hijas El conjunto de las transformaciones que
experimentan las ceacutelulas se conoce con el nombre de ciclo celular
A lo largo del ciclo celular las ceacutelulas van pasando sucesivamente por varias fases que
se agrupan en dos etapas fundamentales la interfase y la fase mitoacutetica
- La interfase se define como la porcioacuten de ciclo celular en el que la ceacutelula no se estaacute
dividiendo o tambieacuten como el tiempo que pasa entre dos mitosis sucesivas Es un
proceso de duracioacuten muy variable horas diacuteas semanas o antildeos dependiendo del tipo de
ceacutelula
- La fase mitoacutetica dura aproximadamente una hora y se divide en dos fases que se
solapan en parte
1 Mitosis Es el proceso de divisioacuten nuclear con un reparto exacto de cromosomas
(con su informacioacuten geneacutetica) entre los dos nuacutecleos
resultantes
Citocinesis Es el proceso de segmentacioacuten del
citoplasma y la consiguiente formacioacuten de dos ceacutelulas
hijas
2 DIVISIOacuteN CELULAR MITOSIS Y
CITOCINESIS
Como se ha visto el ciclo celular culmina con la
divisioacuten de la ceacutelula madre a traveacutes de la fase
mitoacutetica en dos ceacutelulas hijas geneacuteticamente ideacutenticas
En la divisioacuten celular se diferencian
21 Mitosis
Aunque es un proceso continuo para su estudio se
divide en cuatro etapas
a) Profase
1 ORIENTACIOacuteN 7
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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muchas (miles oacute millones) en los pluricelulares De acuerdo con eacutesto los virus al
carecer de estructura celular no seriacutean organismos
- La ceacutelula es la unidad funcional de los organismos El funcionamiento de un
organismo depende del de sus ceacutelulas
- La ceacutelula es la unidad geneacutetica de los organismos Los organismos al reproducirse se
originan a partir de una ceacutelula
Estos tres principios se pueden resumir en uno soacutelo La ceacutelula es la unidad vital de la
materia viva Quiere indicar que la ceacutelula es la estructura organizada maacutes sencilla con
propiedades y funciones vitales
11 Tipos de organizacioacuten celular
Todo tipo de ceacutelulas presenta baacutesicamente las siguientes caracteriacutesticas comunes
- Mismo tipo de material (DNA) y funcionamiento (coacutedigo geneacutetico) geneacuteticos
- Misma moleacutecula energeacutetica el ATP
- Misma envoltura celular la membrana citoplasmaacutetica
- Reacciones bioquiacutemicas catalizadas por enzimas
Hay dos tipos de ceacutelulas seguacuten su organizacioacuten estructural
111 Estructura celular procarioacutetica se caracteriza porque su material geneacutetico no
estaacute rodeado de envoltura y por tanto carece de nuacutecleo constituido como tal Soacutelo las
bacterias y cianobacterias (Reino Moneras) tienen este tipo de organizacioacuten celular
Figura 1 Ceacutelula procariota
112 Estructura celular eucarioacutetica el material geneacutetico estaacute agrupado y envuelto por
una membrana constituyendo un nuacutecleo verdadero Todos los organismos excepto los
anteriores presentan sus ceacutelulas con esta organizacioacuten
Diferencias Ceacutelula Procarioacutetica Ceacutelula Eucarioacutetica
Nucleo
No
Siacute
Material
geneacutetico
DNA circular formando 1
cromosoma bacteriano
DNA abierto formando varios
cromosomas independientes
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Ceacutelula eucariota (vegetal)
Por otra parte la ceacutelula de estructura eucarioacutetica puede ser de dos tipos animal y
vegetal que se diferencian baacutesicamente en lo siguiente
Estructuras Animal Vegetal
Pared celular de celulosa
No
Siacute
Orgaacutenulos especiales Plastos No Siacute el principal es el
cloroplasto
Material de reserva energeacutetica Glucoacutegeno Almidoacuten
Centrosoma Siacute No
3 La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
Todo tipo de ceacutelula eucarioacutetica (animal oacute vegetal) presenta tres estructuras bien
diferenciadas la membrana citoplasmaacutetica el citoplasma y el nuacutecleo
La membrana citoplamaacutetica Es una envoltura continua y flexibleque rodea
completamente a la ceacutelula separaacutendola del medio externo e impidiendo la salida del
contenido celular pero permitiendo intercambios de materiales
El citoplasma Es el medio interno celular en estado coloidal (citosol)
ciertos procesos metaboacutelicos En el citoplasma se encuentran estructuras membranosas
orgaacutenulos con oacute sin membrana y una red de filamentos proteicos
El nuacutecleo Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay
uno por ceacutelula y estaacute rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el
material geneacutetico el DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de
los caracteres geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten
al citoplasma y se traduciraacuten a proteiacutenas
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1 EL CICLO CELULAR 1A lo largo de su vida las ceacutelulas pasan por varias etapas que suelen culminar en su
reproduccioacuten o divisioacuten en dos ceacutelulas hijas El conjunto de las transformaciones que
experimentan las ceacutelulas se conoce con el nombre de ciclo celular
A lo largo del ciclo celular las ceacutelulas van pasando sucesivamente por varias fases que
se agrupan en dos etapas fundamentales la interfase y la fase mitoacutetica
- La interfase se define como la porcioacuten de ciclo celular en el que la ceacutelula no se estaacute
dividiendo o tambieacuten como el tiempo que pasa entre dos mitosis sucesivas Es un
proceso de duracioacuten muy variable horas diacuteas semanas o antildeos dependiendo del tipo de
ceacutelula
- La fase mitoacutetica dura aproximadamente una hora y se divide en dos fases que se
solapan en parte
1 Mitosis Es el proceso de divisioacuten nuclear con un reparto exacto de cromosomas
(con su informacioacuten geneacutetica) entre los dos nuacutecleos
resultantes
Citocinesis Es el proceso de segmentacioacuten del
citoplasma y la consiguiente formacioacuten de dos ceacutelulas
hijas
2 DIVISIOacuteN CELULAR MITOSIS Y
CITOCINESIS
Como se ha visto el ciclo celular culmina con la
divisioacuten de la ceacutelula madre a traveacutes de la fase
mitoacutetica en dos ceacutelulas hijas geneacuteticamente ideacutenticas
En la divisioacuten celular se diferencian
21 Mitosis
Aunque es un proceso continuo para su estudio se
divide en cuatro etapas
a) Profase
1 ORIENTACIOacuteN 7
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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Ceacutelula eucariota (vegetal)
Por otra parte la ceacutelula de estructura eucarioacutetica puede ser de dos tipos animal y
vegetal que se diferencian baacutesicamente en lo siguiente
Estructuras Animal Vegetal
Pared celular de celulosa
No
Siacute
Orgaacutenulos especiales Plastos No Siacute el principal es el
cloroplasto
Material de reserva energeacutetica Glucoacutegeno Almidoacuten
Centrosoma Siacute No
3 La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
Todo tipo de ceacutelula eucarioacutetica (animal oacute vegetal) presenta tres estructuras bien
diferenciadas la membrana citoplasmaacutetica el citoplasma y el nuacutecleo
La membrana citoplamaacutetica Es una envoltura continua y flexibleque rodea
completamente a la ceacutelula separaacutendola del medio externo e impidiendo la salida del
contenido celular pero permitiendo intercambios de materiales
El citoplasma Es el medio interno celular en estado coloidal (citosol)
ciertos procesos metaboacutelicos En el citoplasma se encuentran estructuras membranosas
orgaacutenulos con oacute sin membrana y una red de filamentos proteicos
El nuacutecleo Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay
uno por ceacutelula y estaacute rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el
material geneacutetico el DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de
los caracteres geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten
al citoplasma y se traduciraacuten a proteiacutenas
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1 EL CICLO CELULAR 1A lo largo de su vida las ceacutelulas pasan por varias etapas que suelen culminar en su
reproduccioacuten o divisioacuten en dos ceacutelulas hijas El conjunto de las transformaciones que
experimentan las ceacutelulas se conoce con el nombre de ciclo celular
A lo largo del ciclo celular las ceacutelulas van pasando sucesivamente por varias fases que
se agrupan en dos etapas fundamentales la interfase y la fase mitoacutetica
- La interfase se define como la porcioacuten de ciclo celular en el que la ceacutelula no se estaacute
dividiendo o tambieacuten como el tiempo que pasa entre dos mitosis sucesivas Es un
proceso de duracioacuten muy variable horas diacuteas semanas o antildeos dependiendo del tipo de
ceacutelula
- La fase mitoacutetica dura aproximadamente una hora y se divide en dos fases que se
solapan en parte
1 Mitosis Es el proceso de divisioacuten nuclear con un reparto exacto de cromosomas
(con su informacioacuten geneacutetica) entre los dos nuacutecleos
resultantes
Citocinesis Es el proceso de segmentacioacuten del
citoplasma y la consiguiente formacioacuten de dos ceacutelulas
hijas
2 DIVISIOacuteN CELULAR MITOSIS Y
CITOCINESIS
Como se ha visto el ciclo celular culmina con la
divisioacuten de la ceacutelula madre a traveacutes de la fase
mitoacutetica en dos ceacutelulas hijas geneacuteticamente ideacutenticas
En la divisioacuten celular se diferencian
21 Mitosis
Aunque es un proceso continuo para su estudio se
divide en cuatro etapas
a) Profase
1 ORIENTACIOacuteN 7
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 9
d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 15
traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 7
1 EL CICLO CELULAR 1A lo largo de su vida las ceacutelulas pasan por varias etapas que suelen culminar en su
reproduccioacuten o divisioacuten en dos ceacutelulas hijas El conjunto de las transformaciones que
experimentan las ceacutelulas se conoce con el nombre de ciclo celular
A lo largo del ciclo celular las ceacutelulas van pasando sucesivamente por varias fases que
se agrupan en dos etapas fundamentales la interfase y la fase mitoacutetica
- La interfase se define como la porcioacuten de ciclo celular en el que la ceacutelula no se estaacute
dividiendo o tambieacuten como el tiempo que pasa entre dos mitosis sucesivas Es un
proceso de duracioacuten muy variable horas diacuteas semanas o antildeos dependiendo del tipo de
ceacutelula
- La fase mitoacutetica dura aproximadamente una hora y se divide en dos fases que se
solapan en parte
1 Mitosis Es el proceso de divisioacuten nuclear con un reparto exacto de cromosomas
(con su informacioacuten geneacutetica) entre los dos nuacutecleos
resultantes
Citocinesis Es el proceso de segmentacioacuten del
citoplasma y la consiguiente formacioacuten de dos ceacutelulas
hijas
2 DIVISIOacuteN CELULAR MITOSIS Y
CITOCINESIS
Como se ha visto el ciclo celular culmina con la
divisioacuten de la ceacutelula madre a traveacutes de la fase
mitoacutetica en dos ceacutelulas hijas geneacuteticamente ideacutenticas
En la divisioacuten celular se diferencian
21 Mitosis
Aunque es un proceso continuo para su estudio se
divide en cuatro etapas
a) Profase
1 ORIENTACIOacuteN 7
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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Los filamentos de ADN se condensan y forman cromosomas Aunque auacuten no se
diferencian cada cromosoma estaraacute formado por las dos cromaacutetidas ideacutenticas formadas
durante la fase S
Al mismo tiempo el centrosoma va formando los filamentos del huso mitoacutetico
Al final de la profase la membrana nuclear se desintegra en pequentildeas vesiacuteculas los
nucleacuteolos se desorganizan y desaparecen y en los centroacutemeros de cada cromosoma se
forman unos complejos proteiacutenicos llamados cinetocoros que serviraacuten de punto de
anclaje para los filamentos del huso
b) Metafase Los cromosomas dirigidos por el huso mitoacutetico se desplazan hacia el
plano ecuatorial de la ceacutelula alineaacutendose en la llamada placa metafaacutesica
Figura 6 Esquema del huso mitoacutetico y los cromosomas durante la metafase
c) Anafase Se inicia con la separacioacuten simultaacutenea de todos los cromosomas en sus
correspondientes cromaacutetidas A continuacioacuten cada juego de cromosomas arrastrados
por el huso mitoacutetico se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos
opuestos de la ceacutelula
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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d) Telofase Los microtuacutebulos del huso van desapareciendo se forman nuevas
membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas
situados en ambos polos y se reorganizan los respectivos nucleacuteolos Al final habraacute dos
nuacutecleos cada uno con una dotacioacuten completa de cromosomas formados por una sola
cromaacutetida que poco a poco se va descondensando
22 Citocinesis
2
Mientras se produce la mitosis o divisioacuten del nuacutecleo se inicia la citocinesis o divisioacuten
del citoplasma y por tanto de la ceacutelula completa En este proceso los orgaacutenulos
citoplasmaacuteticos se reparten de forma un tanto aleatoria Despueacutes todos estos orgaacutenulos
membranosos soacutelo se podraacuten regenerar y multiplicar luego a partir de otros
preexistentes
En las ceacutelulas animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos
contraacutectiles que poco a poco van estrangulando la ceacutelula por su plano ecuatorial
En la citocinesis de las ceacutelulas vegetales se va formando una placa celular que separa
las dos ceacutelulas hijas
La estructura de la ceacutelula eucarioacutetica
2 ORIENTACIONES 7 y 8
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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1 La membrana citoplamaacutetica
Es una envoltura continua y flexible que rodea completamente a la ceacutelula separaacutendola
del medio externo e impidiendo la salida del contenido celular pero permitiendo
intercambios de materiales
2 El citoplasma
Es el medio interno celular conteniendo todo tipo de materiales orgaacutenicos e
inorgaacutenicos y donde se llevan a cabo ciertos procesos metaboacutelicos
21 El citoesqueleto
Recorriendo todo el citoplasma hay una densa red de filamentos y tuacutebulos proteicos de
tres tipos que forman el citoesqueleto
322 Estructuras membranosas
Construiacutedas por membrana celular de similar tipo a la membrana citoplaacutesmica (celular)
Son de dos tipos el retiacuteculo endoplasmaacutetico y el aparato de Golgi
a) Retiacuteculo endoplasmaacutetico (RE) sistema membranoso y tubular que se extiende por
todo el citoplasma y comunica con la membrana nuclear Puede llevar adosados a sus
caras externas gran cantidad de ribosomas que fabrican proteiacutenas enzimaacuteticas y de
membrana (RE granular oacute rugoso) o bien no llevarlos encargaacutendose de la siacutentesis de
liacutepidos de membrana y del transporte de sustancias (RE agranular oacute liso)
b) Aparato de Golgi constituido por un conjunto de sacos que forman una estructura
llamada dictiosoma Se situacutea cerca del nuacutecleo y se encarga de organizar la circulacioacuten
molecular de la ceacutelula transportando madurando y acumulando proteiacutenas del RE
rugoso y liacutepidos de membrana del RE liso
323 Orgaacutenulos con membrana
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Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 20
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 11
Conjunto de estructuras que tienen en comuacuten estar rodeadas por membrana celular
envolviendo su contenido interno Son
a) Mitocondrias orgaacutenulos con doble membrana la interna replegaacutendose hacia el
interior formando las crestas mitocondriales Contienen en su interior (matriz
mitocondrial) los enzimas necesarios para realizar oxidaciones moleculares con
transportadora de e- (en las crestas mitocondriales) etc
Su funcioacuten por tanto es la de fabricar energiacutea (ATP) a traveacutes del proceso de respiracioacuten
celular aerobia
b) Cloroplastos orgaacutenulos con doble membrana exclusivos de las ceacutelulas de tipo
vegetal Su interior (estroma) estaacute recorrido por membranas internas (lamelas) llamadas
tilacoides) de las que hay algunas alargadas (tilacoides de estroma) y otras maacutes cortas y
que se disponen de forma apilada entre las anteriores (tilacoides de grana oacute simplemente
grana) En estas membranas se encuentran los pigmentos fotosinteacuteticos y los citocromos
transportadores de e- para efectuar la fase luminosa de la fotosiacutentesis en el estroma se
realizan las reacciones del ciclo de Calvin para fijar el CO2 en la fase oscura de la
fotosiacutentesis
c) Vacuolas orgaacutenulos rodeados de una envoltura membranosa y en donde se
almacenan diversos tipos de materiales sustancias nutritivas productos de desecho
pigmentos taninos etc
d) Lisosomas vesiacuteculas rodeadas de membrana sencilla formadas a partir de las
cisternas del Aparato de Golgi y en donde se vierten unos 40 tipos de enzimas
hidrolasas sintetizadas en los ribosomas del RE rugoso
e) Peroxisomas y Glioxisomas son vesiacuteculas membranosas que se originan a partir de
las membranas del RE y contienen enzimas de tipo oxidasa para efectuar oxidaciones
moleculares sin liberar energiacutea Intervienen en la degradacioacuten de aacutecidos grasos y la
oxidacioacuten de sustratos toacutexicos
324 Estructuras sin membrana
Son orgaacutenulos oacute partiacuteculas que no estaacuten rodeadas de membrana celular Baacutesicamente
son
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 12
b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 14
Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 16
uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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b) Ribosomas son partiacuteculas sin membrana constituiacutedas baacutesicamente por proteiacutenas y
RNAr estructuradas en dos subunidades que se unen cuando van a realizar su funcioacuten
especiacutefica la siacutentesis de proteiacutenas
33 El nuacutecleo
Es el orgaacutenulo que dirige la vida celular Normalmente soacutelo hay uno por ceacutelula y estaacute
rodeado de una doble membrana encontraacutendose en su interior el material geneacutetico el
DNA Su funcioacuten es la reproduccioacuten de la ceacutelula (la transmisioacuten de los caracteres
geneacuteticos) y la siacutentesis de moleacuteculas de RNA (transcripcioacuten) que pasaraacuten al citoplasma
y se traduciraacuten a proteiacutenas
1 El metabolismo procesos anaboacutelicos y cataboacutelicos
Al observar una ceacutelula al microscopio oacuteptico es difiacutecil imaginar que en algo tan
pequentildeo y aparentemente sencillo puedan ocurrir tan complejos e intrincados procesos
metaboacutelicos como los que hoy conocemos
Todos los procesos metaboacutelicos se pueden clasificar en dos tipos procesos anaboacutelicos
o de siacutentesis y procesos cataboacutelicos o de degradacioacuten
Se puede decir que el anabolismo se inicia con la siacutentesis de los primeros compuestos
orgaacutenicos a partir de sustancias inorgaacutenicas mediante la fotosiacutentesis o la quimiosiacutentesis
Esos primeros pasos anaboacutelicos soacutelo los pueden realizar los organismos autoacutetrofos
Luego a partir de moleacuteculas orgaacutenicas simples se formaraacuten mediante diferentes rutas
anaboacutelicas todos los componentes orgaacutenicos de los seres vivos
2 La fotosiacutentesis
21 Modalidades y fases de la fotosiacutentesis La fotosiacutentesis es el proceso mediante el cual las sustancias inorgaacutenicas simples (CO2
H2O y por extensioacuten nitratos y sulfatos) se combinan para formar compuestos
orgaacutenicos simples utilizando para ello la energiacutea de la luz
El conjunto de procesos que tienen lugar en la fotosiacutentesis vegetal se puede resumir en
la siguiente ecuacioacuten
energiacutea luminosa
6 CO2 + 6 H2O ----------------------gt C6H12O6 + 6 CO2
clorofila
Esos procesos se dividen en dos fases
- Fase luminosa Ocurre en la membrana tilacoidal de los cloroplastos En ella la
energiacutea de la luz impulsa la formacioacuten de poder energeacutetico en forma de ATP y poder
reductor en forma de NADPH
- Fase oscura Ocurre en el estroma de los cloroplastos En ella la energiacutea del ATP y el
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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NADPH obtenidos anteriormente impulsan la reacciones para la formacioacuten de
compuestos orgaacutenicos simples a partir de sustancias inorgaacutenicas
3 Los procesos cataboacutelicos
31 Esquema general del catabolismo
En el curso de los procesos cataboacutelicos las moleacuteculas orgaacutenicas se van
degradando paso a paso hasta formar otras moleacuteculas maacutes simples y
finalmente sustancias inorgaacutenicas
En esos procesos la energiacutea liberada permite la formacioacuten de moleacuteculas de
ATP Seguacuten quien sea el aceptor final de electrones se pueden diferenciar
dos modalidades
- Fermentacioacuten El aceptor final de electrones es un compuesto orgaacutenico
por lo que se trata de una oxidacioacuten incompleta y un proceso anaerobio
- Respiracioacuten celular El aceptor final de electrones es una sustancia
inorgaacutenica Si es el O2 se trata de una respiracioacuten aerobia que realizan la
mayoriacutea de los organismos si es otro compuesto inorgaacutenico (NO3- SO4
2-
CO2) se trata de una respiracioacuten anaerobia exclusiva de ciertos
microorganismos
Los procesos cataboacutelicos se pueden iniciar a partir de varios sustratos
orgaacutenicos especialmente gluacutecidos liacutepidos y proteiacutenas
34 El catabolismo de los gluacutecidos
Los gluacutecidos se consideran nutrientes energeacuteticos (1 g de gluacutecidos aporta
como promedio 4 kcal) En su catabolismo primero los polisacaacuteridos se
descomponen hasta formar finalmente glucosa Concretamente en los
animales el glucoacutegeno acumulado en las ceacutelulas hepaacuteticas o en las fibras
musculares se va hidrolizando por un proceso de glucogenolisis
La glucosa entra a continuacioacuten en una secuencia de reacciones en las que
se diferencian
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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Glucoacutelisis Consiste en 10 reacciones consecutivas que tienen lugar en el
citosol y que se pueden resumir con la siguiente foacutermula
Glucosa+2NAD(+) +2ADP+2Pi ----gt
2piruvato+2NADH+2ATP+2H(+)+2H20
GENEacuteTICA
1 Aportaciones de Mendel al estudio de la herencia
El monje agustino Gregor Mendel fue el primero en dar una explicacioacuten
cientiacutefica a la transmisioacuten de ciertos caracteres hereditarios En sus estudios
empleoacute la planta del guisante (Pisum sativum) e investigoacute siete pares de
caracteres de la planta (ver tabla adjunta) Mendel legoacute a la conclusioacuten de
que los caracteres estaacuten determinados por algo a lo denominoacute factores o
elementos (el equivalente a los actuales genes) Los cuales se encuentran en
parejas antagoacutenicas (hoy los llamamos genes alelos) y se transmiten con
independencia unos de otros en este sentido tuvo suerte en no encontrarse
con ninguacuten caso de ligamiento y recombinacioacute
3 El ADN como portador de la informacioacuten geneacutetica En 1869 F Miescher descubre en los nuacutecleos celulares una sustancia
blanca y ligeramente aacutecida a la que llamoacute nucleiacutena Posteriormente se sabe
que forma unos cuerpos alargados llamados cromosomas y que estos estaacuten
formados por aacutecido desoxirribonucleico y proteiacutenas
La informacioacuten necesaria para la construccioacuten y el funcionamiento de un
organismo reside en el ADN organizada en fragmentos denominados
genes los cuales estaacuten dispuestos linealmente unos a continuacioacuten de otros
Cada gen estaacute constituido por una serie de nucleoacutetidos de los cuatro tipos
posibles por las bases nitrogenadas que contienen Adenina Citosina
Guanina y Timina La disposicioacuten ordenada de estas cuatro bases
constituyen la informacioacuten para la siacutentesis de una proteiacutena por este motivo
la cantidad de informacioacuten se suele dar en pares de bases (pb)
31 La transmisioacuten de la informacioacuten el dogma central de la biologiacutea
Dos problemas que se plantearon una vez conocida la estructura del ADN
fueron iquestcoacutemo se transmite la informacioacuten de una a la siguiente generacioacuten
celular y iquestcoacutemo el ADN puede dirigir la construccioacuten y el funcionamiento
de un ser vivo
La respuesta constituye lo que hoy se llama el dogma central de la
biologiacutea El ADN es capaz de autoduplicarse antes de una divisioacuten celular
mediante un proceso de replicacioacuten ademaacutes transmite su informacioacuten a una
moleacutecula de ARNm por el proceso de transcripcioacuten y el ARNm lo transmite
a una secuencia de aminoaacutecidos de una proteiacutena en el proceso denominado
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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traduccioacuten
Figura 10 El dogma central de la biologiacutea actualizado con las uacuteltimas
aportaciones
32 Replicacioacuten del ADN Watson y Crick despueacutes de encontrar la estructura en doble heacutelice del ADN
propusieron una hipoacutetesis Dicha hipoacutetesis llamada semiconservativa
seguacuten la cual se conserva una de las dos cadenas originales y se forma de
nuevo la otra
33 Transcripcioacuten
La informacioacuten que contiene el ADN ha de ser llevada y traducida para que
se formen las proteiacutenas de modo que cada gen codifica un polipeacuteptido que
soacutelo o en asociacioacuten con otros forma una proteiacutena
34 Traduccioacuten
Para comprender coacutemo la informacioacuten del ADN se transforma en una
secuencia de aminoaacutecidos en un polipeacuteptido surge la necesidad de un
coacutedigo geneacutetico a modo de diccionario que establezca la relacioacuten entre la
informacioacuten del ARNm (sobre la base de 4 nucleoacutetidos con bases
diferentes) y el lenguaje de las proteiacutenas (escrito con 20 aminoaacutecidos
distintos)
4 Alteraciones en la informacioacuten geneacutetica
41 Mutaciones
El material geneacutetico de cualquier ser vivo formado por ADN puede sufrir
diversos tipos de alteraciones y a diferentes niveles (molecular estructural o
numeacuterico) a todas ellas se denominan mutaciones Eacutestas pueden ser
beneficiosas para el individuo que la posee perjudiciales (llegando a ser
letales) o neutras
Seguacuten como sea la alteracioacuten del material geneacutetico se diferencian tres
grupos de mutaciones geacutenicas cromosoacutemicas y genoacutemicas
Mutaciones geacutenicas son cambios moleculares en el interior de un gen
pueden ser de muy diverso tipo (alteraciones en la secuencia de nucleoacutetidos
roturas en las cadenas o enlaces de maacutes) Las maacutes comunes consisten en un
cambio de una base nitrogenada por otra (sustitucioacuten) la ausencia de una
base (delecioacuten) y la adicioacuten de una base de maacutes (insercioacuten) Las dos
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 19
se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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uacuteltimas mutaciones provocan un corrimiento del punto de lectura con lo
cual la proteiacutena que se va a formar seriacutea muy distinta
Mutaciones cromosoacutemicas son modificaciones en la estructura de los
cromosomas afectando al orden o al nuacutemero de los genes dentro de un
cromosoma Pueden ser
a) Translocaciones homoacutelogas (entre cromosomas homoacutelogos) o
heteroacutelogas (entre dos cromosomas no homoacutelogos) consisten en el cambio
de lugar de un segmento de cromosoma
b) Inversiones un segmento de cromosoma se rompe gira 180ordm y se suelda
c) Deleciones peacuterdida de un segmento de cromosoma
d) Duplicaciones un segmento de cromosoma se repite
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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Figura 17-a Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
a) Delecioacuten
Figura 17-b Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
b) Inversioacuten
Figura 17-c Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
c) Duplicacioacuten
Figura 17-d Principales clases de mutaciones cromosoacutemicas
d) Translocacioacuten
Mutaciones genoacutemicasson alteraciones en el nuacutemero normal de
cromosomas de las ceacutelulas de una especie Suelen ocurrir durante la meiosis
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 20
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al no producirse correctamente la separacioacuten de los cromosomas o de las
cromaacutetidas Se diferencian dos clases
a) Aneuploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero normal de una dotacioacuten
cromosoacutemica
b) Euploidiacuteas Alteraciones en el nuacutemero de dotaciones cromosoacutemicas (n)
En una especie diploide lo normal son dos (2n) cuando soacutelo existe una
dotacioacuten se llama monoploidiacutea (n) (se han observado en algunas plantas) si
se tienen tres (3n) cuatro (4n) seis (6n) o maacutes se habla de poliploidiacutea (el
trigo actual es un hexaploide con 6n cromosomas)
Las mutaciones pueden ser espontaacuteneas (se producen en la naturaleza) o ser
inducidas por el hombre (al pretender obtener mutantes con alguacuten fin) Los
agentes capaces de producir mutaciones pueden ser
a) Fiacutesicos radicaciones ionizantes (rayos X radiacioacuten ab y g de la
desintegracioacuten radiactiva) y radiaciones no ionizantes (rayos ultravioletas
UVA y UVB)
b) Quiacutemicos diversas sustancias con poder mutageacutenico aacutecido nitroso
agentes alquilantes etc
42 Recombinacioacuten geacutenica homoacuteloga
Esta recombinacioacuten es una consecuencia del proceso de entrecruzamiento
cromosoacutemico que ocurre durante la meiosis por el cual los cromosomas
homoacutelogos se retuercen se rompen y se sueldan
2 Teoriacutea cromosoacutemica de la herencia
En la eacutepoca en la que Mendel realizoacute sus investigaciones no se conociacutean los
genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres
En 1902 WS Sutton en Estados Unidos y T Boveri en Alemania
propusieron la hipoacutetesis de que los factores hereditarios de Mendel se
localizaban en los cromosomas ya que creiacutean que la separacioacuten de los
cromosomas durante la meiosis era la base para explicar las leyes de
Mendel
En 1911 TH Morgan despueacutes de realizar numerosos experimentos con la
mosca de la fruta o del vinagre (Drosophila melanogaster) concluyoacute que
muchos caracteres se heredan juntos debido a que los genes que los
codifican se encuentran juntos en un mismo cromosoma es decir se hallan
ligados Nace asiacute la teoriacutea cromosoacutemica de la herencia la cual ha tenido
aportaciones posteriores y hoy diacutea puede resumirse en los siguientes
postulados
a) Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
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se localizan en los cromosomas
b) Cada gen ocupa un lugar especiacutefico o locus (en plural es loci) dentro de
un cromosoma concreto
c) Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de
cada cromosoma la distancia entre genes se mide en centimorgan (cM)
d) Los genes alelos (o factores antagoacutenicos) se encuentran en el mismo
locus de la pareja de cromosomas homoacutelogos por lo que en los organismos
diploides cada caraacutecter estaacute regido por una par de genes alelos
4 La meiosis un proceso necesario para la reproduccioacuten sexual del
organismo6 Las ceacutelulas eucariotas en principio se multiplican siempre por mitosis De
este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se
reproducen de forma asexual los pluricelulares
Sin embargo cuando un organismo recurre a la reproduccioacuten sexual ello
implica necesariamente la fecundacioacuten o fusioacuten de dos ceacutelulas
reproductoras o gametos Al unirse los gametos se suma la dotacioacuten
cromosoacutemica de ambos Para evitar que el nuacutemero de cromosomas se
duplique una y otra vez de forma inviable seraacute necesario un proceso
inverso a la fecundacioacuten que reduzca el nuacutemero de cromosomas a la mitad
Ese proceso es la meiosis Asiacute pues la meiosis surge como un proceso
necesario para la reproduccioacuten sexual de los organismos (no para la
reproduccioacuten celular) Baacutesicamente durante la meiosis una ceacutelula diploide
(2n) con dos cromosomas homoacutelogos de cada tipo daraacute origen a cuatro
ceacutelulas haploides (n) con un soacutelo cromosoma de cada tipo
El proceso de la meiosis tiene una duracioacuten variable pero es mucho maacutes
largo que la mitosis suele durar varios diacuteas y a veces dura semanas o
incluso antildeos A lo largo del mismo tienen lugar dos divisiones sucesivas
cada una de ellas similar a una mitosis por lo que para su estudio se divide
en las siguientes fases
-Primera divisioacuten meioacutetica Como en la mitosis cada cromosoma se habraacute
replicado previamente en dos cromaacutetidas geneacuteticamente ideacutenticas pero en
lugar de separarse se comportan al principio como una sola unidad En esta
divisioacuten se distinguen
Profase I Los cromosomas se van condensando Al mismo tiempo cada
pareja de cromosomas homoacutelogos se reconocen y se van apareando o
uniendo a lo largo de toda su longitud mediante el proceso de sinapsis
cromosoacutemica originando un bivalente de dos cromosomas y cuatro
cromaacutetidas Ahora tendraacute lugar un acontecimiento de gran trascendencia el
entrecruzamiento cromosoacutemico en el que los cromosomas no hermanos
(uno de origen paterno y otro materno) intercambian fragmentos de
cromaacutetidas recombinaacutendose la informacioacuten hereditaria procedente del
padre y de la madre
Posteriormente los cromosomas se separan en algunos puntos y permanecen
unidos en otros llamados quiasmas Al final de esta fase por fin se hacen
visibles las dos cromaacutetidas de cada cromosoma
Resuacutemenes Biologiacutea ndash Acceso a Grado Superior 20
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