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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES

PLANTEL NAUCALPAN

ÁREA: CIENCIAS EXPERIMENTALES

GUÍA PARA EL EXAMEN EXTRAORDINARIO DE BIOLOGÍA III

QUINTO SEMESTRE

Imagen de: evovagario.wordpress.com Imagen de: www.asturnatura.com

Coordinadora:

M en C. María Isabel Olimpia Enríquez Barajas

Elaboradoras:

M en C. Enríquez Barajas María Isabel Olimpia

Biol. López Flores Nancy Minerva

Biol. Pérez Avila Sandra Soledad

MADEMS. Ramírez Granados Gabriela Saraith

Imagen de: biologia.cubaeduca.cu

Revisores:

Biol. José Luis Ochoa Cervantes

Biol. Irma Garduño Gutiérrez

Abril de 2017

2 IEB/NLF/GRG/SPA

ÍNDICE

Presentación 3

Programa de Estudio de Biología III 5

Tabla de especificaciones para la asignatura de Biología III 7

Unidad I 9

Presentación de la Unidad I 10

Organizador conceptual 11

Glosario 12

Actividades del Tema I y Tema II 14

Autoevaluación 62

Bibliografía y cibergrafía de consulta 70

Unidad II 73

Presentación de la Unidad II 74

Organizador conceptual 75

Glosario 76

Actividades del Tema I y Tema II 78

Autoevaluación 124

Bibliografía y cibergrafia de consulta 131

Bibliografía para alumnos 132

Anexo 1 133

Respuestas de la autoevaluación de la Unidad I 134

Respuestas de las actividades de la Unidad I 135

Anexo 2 165

Respuestas de la autoevaluación de la Unidad II 166

Respuestas de las actividades de la Unidad II 167

3 IEB/NLF/GRG/SPA

Presentación

El presente material didáctico es una Guía de Estudio desarrollada para la

asignatura de Biología III del CCH para los estudiantes que requieren de apoyo para

su preparación académica y reforzamiento de su examen extraordinario.

La Guía se puede utilizar de forma autodidáctica o con la ayuda de algún

docente o asesor del PIA. Además podrán apoyarse de diversas fuentes

bibliográficas y cibergráficas que han sido sugeridas para su consulta.

Las secciones y materiales que podrás encontrar en esta guía son:

Descripción general del programa de Biología III incluyendo propósitos y

contenidos temáticos con el fin de que el lector tenga una idea clara de los

aprendizajes y temas principales que deberá conocer y estudiar.

Tabla de especificaciones. Es una matriz de doble entrada1 que sirve para

obtener una guía del contenido mínimo que se debe cubrir en el examen. Indica

el nivel cognitivo, aprendizaje y temática sobre cómo deben quedar cada uno

proporcionalmente en relación al número total de reactivos, horas clase y

propósito de cada unidad.

Cada unidad consta de una presentación general, un organizador gráfico

conceptual de la unidad, un glosario, el desarrollo de cada temática iniciando

con el aprendizaje, la ubicación del tema y subtema, y posterior a ésta se

encuentran una serie de actividades relacionadas con cada aprendizaje

Autoevalución. Con la finalidad de promover un monitoreo y seguimiento se

propone un ejercicio de autoevaluación que consta de 30 reactivos para cada

unidad. Con ello, se busca que el estudiante reflexione sobre su propio

autoaprendizaje. Al final de la guía se pueden encontrar las respuestas con el

fin de corroborar dicha reflexión.

1 “La matriz o cuadro de doble entrada es un tipo de operación de registro que permite organizar y sistematizar información a partir de columnas horizontales y verticales que concentran y relacionan la información que se ha obtenido a partir de una lectura.” Tomado de: http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/tlriid1/unidad3/operacionesderegistro/cuadrodedobleentrada

4 IEB/NLF/GRG/SPA

Consideraciones finales

Con el fin de apoyar el éxito para la aprobación de tu examen extraordinario, a

continuación te recomendamos lo siguiente:

Organizar y planear tu tiempo para lograr el cumplimiento de todas las

actividades sugeridas en esta guía y sean un referente para la preparación

de tu examen.

Buscar apoyo para mejorar técnicas de estudio con algún asesor, tutor o en

el Departamento de Psicopedagogía.

Acudir al Programa Institucional de Asesorías (PIA), ubicado en el tercer piso

del Edificio E del plantel, con el fin de buscar asesoría para algún aprendizaje

o tema que se te dificulte entender.

Adquirir y/o resolver esta guía, NO es requisito NI sinónimo para aprobar el

examen.

Venir preparado y llegar temprano para los exámenes.

Hacer una revisión y lectura previa del examen.

Consultar mayor número de referencias bibliográficas y cibergráficas, así

como el portal académico del plantel que sean necesarias para repasar tus

conocimientos que te permitan responder tu guía y poder aprobar el examen.

5 IEB/NLF/GRG/SPA

Programa de Estudio de Biología III

De acuerdo a los Programas de Estudio de Biología I a IV del Bachillerato del

Colegio de Ciencias y Humanidades, el curso de Biología III del quinto semestre,

está encaminado a profundizar la cultura básica del estudiante en este campo del

saber.2

Los propósitos generales para Biología III son que el alumno:

Comprenda el papel del metabolismo en la diversidad de los sistemas vivos.

Comprenda que los cambios que se producen en el material genético son la

base molecular de la biodiversidad.

Profundice en la aplicación de habilidades, actitudes y valores para la obtención,

comprobación y comunicación del conocimiento científico, al llevar a cabo

investigaciones.

Desarrolle una actitud crítica, científica y responsable ante problemas concretos

que se planteen.

Las unidades y contenidos temáticos son:

Primera Unidad ¿Cómo se explica la diversidad de los sistemas vivos a través del

metabolismo?

Tema I. Metabolismo

Enzimas.

Rutas metabólicas.

2 Programas de Estudio de Biología I a IV. Universidad Nacional Autónoma de México. Colegio de Ciencias y

Humanidades. Área de Ciencias Experimentales

6 IEB/NLF/GRG/SPA

Tema II. Diversidad de los sistemas vivos y metabolismo

Quimioautótrofos, fotoautótrofos y heterótrofos.

Catabolismo: fermentación y respiración celular.

Anabolismo: fotosíntesis y síntesis de proteínas.

Segunda Unidad. ¿Por qué se considera a la variación genética como la base

molecular de la biodiversidad?

Tema I. Naturaleza de la diversidad genética

ADN y ARN desde la perspectiva de la diversidad genética.

Cromosoma de procariontes y eucariontes.

Tema II. Expresión genética y variación

Relaciones alélicas.

Relaciones no alélicas.

Tema III. Fuentes de variación genética

Mutaciones.

Recombinación genética.

Flujo génico.

7 IEB/NLF/GRG/SPA

TABLA DE ESPECIFICACIONES BIOLOGÍA III

8 IEB/NLF/GRG/SPA

9 IEB/NLF/GRG/SPA

Unidad I

¿Cómo se explica la diversidad

de los sistemas vivos a través

del metabolismo?

Propósito: el alumno comprenderá qué es el metabolismo, a

través del estudio de diferentes rutas, para que reconozca su

importancia en la diversidad biológica.

10 IEB/NLF/GRG/SPA

GUÍA PARA EL EXTRAORDINARIO DE BIOLOGÍA III

Presentación

En las siguientes páginas encontrarás lecturas y actividades que te llevarán a

adquirir los propósitos y aprendizajes de la primera unidad de la asignatura de

biología III con el fin de contribuir a la resolución de exámenes extraordinarios de la

asignatura.

El propósito general de esta unidad es comprender el papel del metabolismo

en la diversidad de los sistemas vivos. Por lo que es imperante que el alumno

comprenda qué es el metabolismo, a través del estudio de diferentes rutas, para

que reconozca su importancia en la diversidad biológica.

Para lo anterior, se presentan actividades en las que se reconocen las

características de las enzimas y a partir de dichas características se identifican sus

tipos y funciones que permite comprender su papel en las reacciones metabólicas

de las células.

Por otro lado, se presentan actividades en las que es importante identificar la

diversidad de los sistemas vivos a partir de sus características metabólicas, a partir

de su fuente de energía y materia.

Comprender que la fermentación y la respiración son procesos que, con

distintas rutas metabólicas sirven para la degradación de biomoléculas en los

sistemas vivos, es crucial para reconocer las rutas catabólicas. Para ello se

diseñaron actividades específicas que contribuyan a dicha comprensión

Por último, se presentan actividades que permitan comprender que la

fotosíntesis y la síntesis de proteínas son procesos que, por diferentes rutas

metabólicas permiten la producción de biomoléculas en los sistemas vivos, es decir,

que estos procesos se consideran rutas anabólicas.

11 IEB/NLF/GRG/SPA

Organizador Conceptual de la Primera Unidad

¿Cómo se explica la diversidad de los sistemas vivos a través del metabolismo?

12 IEB/NLF/GRG/SPA

Glosario

Anabolismo: Aspecto del metabolismo en el que se combinan sustancias simples

para formar otras complejas, de lo que resultan el almacenamiento de energía.

Apoenzima: Porción proteica de una enzima, requiere la presencia de una

coenzima específica para convertirse en una enzima funcional completa.

Catabolismo: Aspecto del metabolismo en el cual se degradan sustancias

complejas para formar simples liberan energía química almacenada por las células

Codón: Es la unidad de información básica en el proceso de traducción del RNAm.

Cada uno de los codones codifica un aminoácido y esta correlación es la base del

código genético que permite la traducción de la secuencia de RNAm a la secuencia

de aminoácidos que compone la proteína.

Código genético: Es el conjunto de reglas por las que la información codificada en

el material genético (secuencias de DNA o RNA) se traduce en proteínas

(secuencias de aminoácidos) en los seres vivos.

Coenzima: Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que

transportan grupos químicos entre enzimas.

Cofactor: Sustancia no proteica necesaria para la actividad de una enzima algunos

cofactores son inorgánicos (iones metálicos), y otros son orgánicos (coenzimas)

Energía de activación: (EA) Energía requerida para iniciar una reacción química.

Energía libre: Máxima cantidad de energía en un sistema disponible para realizar

trabajo en las condiciones de una reacción bioquímica.

Energía de enlace: Energía requerida para romper un enlace químico específico.

Energía: Capacidad de realizar un trabajo, puede expresarse en kilojoules o

kilocalorías.

Enzima: Catalizador orgánico que acelera una reacción química específica en los

seres vivos, reduciendo la energía de activación necesaria para dicha reacción.

Exones: son los fragmentos del gen que contienen la información para producir la

proteína codificada en el DNA.

13 IEB/NLF/GRG/SPA

Grupo funcional: Grupo de átomos que confieren propiedades características a la

molécula orgánica a la que está unido. Por ejemplo: grupo hidroxilo, carbonilo,

amino, fosfato y sulfhídrico.

Intrón: Es un fragmento de DNA que está presente en un gen pero que no codifica

ningún fragmento de la proteína. Los intrones son eliminados en el proceso de

maduración del ARN mensajero.

Metabolismo: Suma de todas las reacciones químicas que ocurren dentro de una

célula o un organismo, transformaciones por medio de las cuales la energía y la

materia quedan disponibles para uso de los organismos.

Moléculas: Partícula formada por dos o más átomos que se mantienen unidos por

enlaces químicos.

Oxidación: Perdida de uno o más electrones o átomos de hidrógeno, por un átomo,

ion o molécula.

Producto: Sustancia formada en una reacción química.

Reacción endergónica: Reacción no espontánea, requiere un aporte neto de

energía.

Reacción exergónica: Reacción química caracterizada por la liberación de

energía.

Reactivo: Sustancia que participa en una reacción química.

Reducción: Ganancia de uno o más electrones o átomos de hidrógeno por un

átomo, ion o molécula.

Ruta metabólica: Serie de reacciones químicas en las cuales el producto de una

pasa a ser el reactivo de otras.

Sustrato: Sustancia en la cual actúa una enzima; reactivo en una reacción

catalizada por enzima.

14 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: Describe las características de las enzimas, como punto de partida,

para identificar sus principales tipos y funciones.

Tema I: Metabolismo

Subtema: Enzimas

Actividad: Realiza la lectura del texto y contesta e investiga lo que se pide.

Metabolismo

En los sistemas vivos el intercambio de energía ocurre a través de reacciones

químicas, la suma de todas estas reacciones se conoce como metabolismo. Todas

las reacciones químicas que tienen lugar en la célula involucran enzimas con

funciones específicas, en la célula todas las reacciones se agrupan en una serie

ordenada que se llama ruta y tiene una función específica en la célula. Algunas rutas

tienen pasos en común, otras rutas son únicas para ciertos organismos y hay rutas

universales, es decir, que la presentan todos los organismos como la glucólisis.

¿Qué es el metabolismo?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Todo el engranaje de reacciones químicas que se llevan en una célula es debido a

las enzimas. En la actualidad se conoce más de dos mil enzimas diferentes y cada

una cataliza una reacción química específica, pero ¿Qué son las enzimas? Las

enzimas son proteínas globulares complejas de tamaño grande formadas por una o

varias cadenas polipetídicas que están plegadas, algunas pertenecen a las

ribozimas. Forman un surco en la que encaja el sustrato y donde tienen lugar las

reacciones. Esta región de la enzima se conoce como sitio activo. La unión entre la

enzima y el sustrato altera la conformación de la enzima induciendo un íntimo ajuste

entre el sitio activo y el sustrato facilitando la reacción.

15 IEB/NLF/GRG/SPA

Las enzimas son consideradas biocatalizadores eficaces que aceleran las

reacciones químicas disminuyendo la energía de activación de cada reacción. La

energía de activación es la cantidad de energía que se aplica para que se produzca

la reacción. El poder catalítico, aunado a su especificidad y a la regulación bajo la

cual trabajan, asegura que el proceso metabólico de todas las reacciones que se

llevan a cabo en las células sea adecuado y ordenado.

¿Qué es una enzima y cuál es su función?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Existen dos diferentes modelos de sus mecanismos de acción (Fig. 1).

1. Llave-cerradura, en que el sitio activo de la enzima se ajusta al sustrato de la

misma manera que una cerradura a una llave.

2. Acoplamiento inducido, en el cual tanto la enzima como al sustrato sufren una

distorsión al unirse. Se fuerza el sustrato a adoptar una conformación que se

aproxima al estado de transición y la enzima mantiene el sustrato en tensión.

Figura 1. Modelos de unión entre las enzimas: A Modelo llave-cerradura. B Modelo de acoplamiento inducido.

(De Erice y González, 2012). E=enzima, S=sustrato, P1=producto 1, P2=producto 2.

16 IEB/NLF/GRG/SPA

¿Qué es un sustrato?

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__________________________________________________________________

¿Qué es el sitio activo?

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La actividad catalítica de algunas enzimas no solo depende de sus interacciones

físicas y químicas entre los aminoácidos del sitio activo y el sustrato. Muchas

enzimas requieren sustancias adicionales no protéicas de bajo peso molecular para

realizar su funcionar, estas sustancias se conocen como cofactores.

¿Qué es un cofactor?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Investiga dos cofactores y explica su función en alguna reacción. Por ej. (Mg2+,

K+ o Ca2+)

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

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Hay moléculas orgánicas no proteicas que funcionan como cofactores en las

reacciones catalizadas por enzimas llamadas coenzimas que se unen de manera

temporal o permanente a la enzima. Algunas coenzimas funcionan como aceptores

de hidrógeno como el Nicotinamida Adenina Dinucleótido (NAD) y el Flavin Adenin

Dinucleótido (FAD). Una vez aceptado el hidrógeno se presentan de la siguiente

manera NADH y FADH.

17 IEB/NLF/GRG/SPA

¿Qué es una coenzima?

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__________________________________________________________________

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Actividad: La siguiente imagen representa la glucólisis, señala de color rojo las enzimas, de color azul los cofactores y de color verde las coenzimas que participan.

Figura 2. Glucolisis. En: http://letrasapidus.blogspot.mx/2012/06/las-10-reacciones-de-la-glucolisis.html

18 IEB/NLF/GRG/SPA

En general los nombres de las enzimas llevan el sufijo “asa” al nombre en que

actúan, por ejemplo, la sacarosa desdobla a la sacarosa en glucosa y fructosa

Algunas tienen el sufijo “zima”

Eficacia de las enzimas

Las enzimas funcionan en condiciones estrictamente reguladas como temperatura,

pH y concentraciones de iones a estas funciones estrictamente reguladas se le

conoce como eficacia de la enzima. Las enzimas tienen una temperatura óptima a

la cual la rapidez de reacción es máxima. Por ejemplo, para las enzimas humanas

la temperatura óptima es cercana a la corporal 35 a 40ºC. Las temperaturas altas

desnaturalizan con rapidez la mayor parte de las enzimas; la conformación

molecular de la enzima se altera al romperse los enlaces de hidrógeno que le dan

su estructura. En estos casos la desactivación es irreversible y la enzima no

recupera su actividad.

La mayoría de los organismos mueren con exposición breve a temperaturas

altas, en que se desnaturalizan sus enzimas y no pueden continuar su metabolismo.

Sin embargo, esto no es norma para todos los sistemas vivos, existen bacterias que

sobreviven en manantiales con temperaturas de casi 100º o a temperaturas

mayores superiores a la ebullición del agua en chimeneas hidrotermales.

La mayor parte de las enzimas son activas en una escala reducida de pH. La

mayor parte de las enzimas humanas va de 6 a 8. La pepsina, enzima de digestión

funciona sólo en un medio muy ácido, con pH de 2 como óptimo. En contraste, la

tripsina, secretada por el páncreas funciona en condiciones básicas.

19 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: De acuerdo a la siguiente imagen explica la eficacia de las enzimas con respecto a la temperatura (Figura a). Y la eficacia de la pepsina y tripsina con respecto al hidrógeno (figura b).

Figura 3. Efecto de temperatura y pH sobre la actividad enzimática. (Solomon, 2004).

Eficacia de las enzimas

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20 IEB/NLF/GRG/SPA

Especificidad de las enzimas

Las enzimas presentan especificidad, catalizan pocas reacciones estrechamente

relacionadas o en muchos casos una sola reacción. Por ejemplo, la enzima ureasa

descompone la urea en amoniaco y dióxido de carbono, no actúa en ningún otro

sustrato; la sacarasa desdobla sólo la sacarosa sin actuar en ningún otro disacárido.

Las enzimas que catalizan reacciones similares se clasifican en grupos, aunque

cada enzima específica del grupo puede catalizar solo una reacción específica. A

continuación, se presenta las diferentes tipos de enzimas y sus funciones

1. Oxidorreductasas Participan en reacciones de óxido-reducción, transfiriendo

energía en forma de electrones (e-) o protones de hidrógeno

(H+) de un sustrato a otro. Por ejemplo: citocromo C,

deshidrogenasas, oxidasas, peroxidasas, reductasas.

2. Transferasas Catalizan la transferencia de grupos funcionales de un sitio a

otro: Ejemplo: glucoquinasas, transaminasas, transmetilasas,

fosfotransferasas.

3.Hidrolasas Catalizan las reacciones de hidrólisis, adición de lo equivalente

a una molécula de agua. Ejemplo lactasas, sacarasas,

amilasas, lipasas, fosfatasas

4.Liasas Catalizan las reacciones de ruptura de forma no hidrolítica.

Ejemplos: glucosidasas, amidasas, peptidasas.

5.Isomerasas Catalizan reacciones de isomerización, sin modificar la fórmula

general del sustrato. Ejemplos: fosfotriosa, isomerasas,

fosfoglucosa, transferasas intramoleculares.

6. Ligasas Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis simultánea

de un nucleótido trifosfato como el ATP. Unen: C-C/C-O/C-

N/C-S. Ejemplo: piruvato carboxilasa.

21 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Realiza un mapa conceptual de los diferentes tipos de enzimas

22 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: De los siguientes ejemplos menciona y explica a qué clase de enzima pertenece de acuerdo a lo revisado en la lectura anterior.

1. Las polimerasas catalizan reacciones de polimerización, como la síntesis de

ADN y ARN

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

2. Las nucleasas degradan los ácidos nucleicos agregando un átomo de hidrógeno

a una subunidad y un grupo hidroxilo a la otra de los enlaces entre los

nucleótidos

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

3. La fosfoglucosa isomerasa transforma la Glucosa-6-fosfato a Fructosa-6-fosfato

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

4. Las proteasas degradan las proteínas rompiendo los enlaces peptídicos entre

aminoácidos, agregando un átomo de hidrógeno a una subunidad y un grupo

hidroxilo a la otra.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

5. La fosfoglicerato mutasa transforma el 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato en la

glucólisis.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

6. La alfa-amilasa actúa sobre el almidón, rompe sus enlaces glucosídicos y se

transforma en unidades de glucosas.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

23 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: Reconoce que las reacciones químicas en los sistemas vivos están

organizadas en diversas rutas metabólicas.

Tema I: Metabolismo

Subtema: Rutas metabólicas

Actividad: Realiza la lectura del siguiente texto.

Rutas metabólicas

Las enzimas son esenciales en el acoplamiento energético porque trabajan en

secuencias, el producto de una reacción enzimática sirve como sustrato de la

siguiente. En la célula se puede visualizar como una fábrica con muchas líneas de

montaje y desmontaje que operan en forma simultánea. Cada montaje y desmontaje

se compone de varias reacciones químicas, cada una de las cuales lleva a cabo un

paso, como cambiar la molécula A en la molécula B y luego ésta en C, y así

sucesivamente (Figura 4).

Figura 4. Reacciones

Tal serie de reacciones se denomina ruta metabólica. Estas rutas se intersectan y

corresponde a dos tipos principales:

Anabolismo: Se refiere a las rutas metabólicas en las cuales se sintetizan

moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, como la adición de

aminoácidos para formar proteínas y la incorporación de moléculas de agua y

bióxido de carbono en la fotosíntesis. (Figura 5).

24 IEB/NLF/GRG/SPA

Figura 5. Anabolismo

Catabolismo: Se refiere a rutas que degradan moléculas grandes en pequeñas

como la degradación del almidón para formar monosacáridos, la obtención de ATP

en la respiración celular aerobia y fermentación. (Figura 6).

Figura 6. Catabolismo

Actividad: Investiga y anota las características de las siguientes reacciones químicas con un ejemplo.

Síntesis:___________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Degradación:_______________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Oxidación:_________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Reducción:_________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

25 IEB/NLF/GRG/SPA

Isomerización:______________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Transposición:______________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Hidratación:________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Deshidratación:_____________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Hidrólisis:__________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Fosforilación:_______________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Desfosforilación:____________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Hidrogenación:______________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Deshidrogenación:___________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

26 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Del siguiente ejemplo de glucólisis señala lo que se te pide con diferentes colores:

● Con color rojo las enzimas,

● Con color verde los reactivos,

● Con color azul los productos,

● El tipo de reacción y

● Explica a qué ruta pertenece.

GLUCOLISIS

Figura 7. Glucolisis. En: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358010/exe/15.JPG

Explicación:________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

27 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno identifica la diversidad de los sistemas vivos a partir de sus

características metabólicas.


Subtema. Quimioautótrofos, fotoautótrofos y heterótrofos.

Actividad: Responde a las siguientes preguntas

1. ¿Por qué es importante la nutrición en los sistemas vivos?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

2. ¿Qué características presentan un organismo heterótrofo y un organismo

autótrofo?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

3. ¿Desde el origen de los primeros organismos, hasta los actuales todos se han

nutrido de la misma forma? Explica

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

4. ¿Los organismos fermentadores del vino que descubrió Pasteur, son autótrofos

o heterótrofos? ¿Por qué?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

28 IEB/NLF/GRG/SPA

5. Para descontaminar las aguas residuales domésticas, se han propuesto técnicas

físico-químicas, investiga otras técnicas diferentes a estas ¿Explícalas?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6. ¿Cuáles son las fuentes de energía de las que dependen los organismos para su

metabolismo?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

7. ¿Cuáles son las fuentes de materia de las que dependen los organismos para su

metabolismo?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

8. Define ¿qué es el metabolismo?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

29 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Investiga para cada organismo su hábitat, y tipo de nutrición (fotoautótrofa, quimioautótrofa, heterótrofa).

Hábitat Tipo de nutrición

Escherichia coli

Cianobacteria

Helechos

Pipa India

Gusano tubícola gigante

Estromatolitos

Humano

Actividad: Lee lo que enseguida se presenta y a partir de la información elabora un mapa conceptual

Nutrición y diversidad metabólica

La nutrición tiene dos componentes principales: modo en que los organismos

obtienen los átomos de carbono necesarios para constituir los esqueletos de

carbono de sus moléculas orgánicas y modo en que obtienen su energía. Los seres

vivos obtienen carbono de dos maneras. Los autótrofos son capaces de realizar la

fijación de CO2, que emplean como fuente de carbono. Los heterótrofos no pueden

fijarlo; utilizan moléculas orgánicas preformadas producidas por otros organismos

como fuente de carbono.

La energía puede provenir de nutrimentos químicos o de la luz. Los

fotoautótrofos usan luz como fuente principal de energía, las plantas y algas, así

como algunas bacterias, son fotoautótrofas; emplean luz como fuente de energía

necesaria para realizar la fijación del CO2 en la formación de moléculas orgánicas.

30 IEB/NLF/GRG/SPA

Los quimioautótrofos son bacterias que deben obtener su energía a partir de

la oxidación de sustancias inorgánicas como sulfuro de hidrógeno (H2S), nitrito

(NO2-) o amoniaco (NH3). Parte de esta energía sirve para obtener el carbono de la

fijación del dióxido de carbono.

Todos los animales y hongos, así como la mayor parte de las bacterias, son

considerados quimioheterótrofos, debido a que utilizan moléculas orgánicas

preformadas como fuente de carbono y energía.

En este espacio elabora tu mapa conceptual

31 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Investiga las fuentes de energía y carbono, así como un ejemplo de los organismos que se mencionan a continuación.

Tipo de organismo Fuente de

energía

Fuente de

carbono

Ejemplo

Fotoautótrofos

Fotoheterótrofos

Quimioautótrofos

Quimioheterótrofos

32 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno comprende que la fermentación y la respiración son

procesos que, con distintas rutas metabólicas sirven para la degradación de

biomoléculas en los sistemas vivos.


Subtema. Catabolismo: fermentación y respiración celular

Actividad. Define los siguientes conceptos

a) Energía: ________________________________________________________

_______________________________________________________________

b) Enzimas ________________________________________________________

_______________________________________________________________

c) Coenzimas ______________________________________________________

_______________________________________________________________

d) Insumos o requerimientos metabólicos ________________________________

_______________________________________________________________

e) Productos metabólicos _____________________________________________

_______________________________________________________________

f) Metabolismo ____________________________________________________

_______________________________________________________________

g) Catabolismo_____________________________________________________

_______________________________________________________________

h) Anabolismo _____________________________________________________

_______________________________________________________________

i) Respiración celular aerobia _________________________________________

_______________________________________________________________

j) Respiración celular anaerobia _______________________________________

_______________________________________________________________

k) Fermentación ____________________________________________________

_______________________________________________________________

33 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Lee la lectura sobre respiración celular aerobia y anaerobia (tomada y modificada de http://genomasur.com/lecturas.htm) y responde el cuestionario que se plantea al final del texto.

Respiración celular aerobia

El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener

energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR. La respiración celular es

un conjunto de reacciones exergónicas, donde parte de la energía contenida en las

moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Se dice que

solo una parte de la energía es utilizada, ya que otra parte se pierde.

Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa

se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la gasolina se pierde

como calor de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La

célula es mucho más eficiente.

La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con

la combustión de carbón, leña o algún combustible. En los distintos casos,

moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la

consiguiente liberación de energía. Tanto la respiración como la combustión son

reacciones exergónicas.

Sin embargo, existen importantes diferencias entre ambos procesos. En

primer lugar, la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces

químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita; por el

contrario, la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina

de energía. Este control está ejercido por enzimas específicas.

En segundo lugar, la combustión produce calor y algo de luz. Este proceso

transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio, la energía liberada

durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos

enlaces químicos (ATP).

34 IEB/NLF/GRG/SPA

La respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones

de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente

oxidadas y degradadas liberando energía. Los protones perdidos por el alimento

son captados por coenzimas.

La respiración celular es un proceso que consta de distintas etapas, las

cuales ocurren en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis,

la cual ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o

ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica

que ocurre en las mitocondrias, cuando hablamos de organismos como protistas,

hongos, plantas y animales que cuentan con estos organelos, mientras que en las

bacterias que no tienen mitocondrias, la respiración se efectúa en su citoplasma.

En presencia de O2 la respiración celular, consta de las siguientes etapas:

formación de acetil coenzima A, ciclo de Krebs y cadena transportadora de

electrones. Cuando las células no cuentan con oxígeno, pero necesitan obtener

energía, realizan la fermentación que ocurre en el citoplasma.

Respiración Celular anaerobia o anóxica

Aquellos organismos procariotas que viven en zonas donde no hay oxígeno realizan

el proceso de respiración celular anaeróbica (o anoxíca) para obtención de energía,

este es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y otros

compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica

distinta del oxígeno, a través de una cadena transportadora de electrones análoga

a la de la mitocondria en la respiración aeróbica. No debe confundirse con la

fermentación, que es un proceso también anaeróbico, pero en el que no participa

nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de

electrones es siempre una molécula orgánica como el piruvato. La respiración

anaerobia es un tipo de proceso metabólico exclusivo de ciertas bacterias.

35 IEB/NLF/GRG/SPA

En este proceso no se usa oxígeno, sino otra sustancia oxidante distinta

como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene

también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan las

coenzimas reducidas durante la oxidación de los nutrientes; es semejante a la

respiración aeróbica, ya que se compone de los mismos elementos (citocromos,

quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La única diferencia radica, en que el

aceptor final de electrones no es el oxígeno.

En la siguiente tabla se muestran distintos aceptores de electrones, sus

productos y algunos ejemplos de microorganismos que realizan tales procesos:

Microorganismo Aceptor Producto final

Pseudomonas, Bacillus Nitrato Nitritos, óxidos de nitrógeno y Nitrógeno

Desulfovibrio, Clostridium Sulfato Sulfuros

Thermoplasma Azufre Sulfuros

Cuestionario

1. ¿Qué diferencias existen entre el proceso de respiración celular y el de

combustión? ¿En qué podrían ser semejantes?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

2. ¿Qué es la respiración celular? ¿Por qué es importante para los sistemas

vivos?_______________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

36 IEB/NLF/GRG/SPA

3. ¿Cuántas y cuáles etapas conforman al proceso de respiración celular

aerobia?________________________________________________________

____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

4. Completa la siguiente tabla comparativa sobre respiración celular aerobia,

anaerobia y fermentación en tu cuaderno.

Productos

iniciales

Productos

finales

Aceptor

final

Organismos que

la realizan

Importancia

Respiración

celular aerobia

Respiración

celular anaerobia

Fermentación

37 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. A continuación, se presentan una serie de esquemas que ilustran las diferentes etapas de la respiración celular y la fermentación, los cuales deberás analizar y extraer la información que se indica en cada caso. Realiza tus anotaciones en cada una de las tablas. Se recomienda que consultes información de libros, artículos de internet y videos para complementar las actividades.

Glucólisis

Imagen de glucólisis tomada y modificada de http://image.slidesharecdn.com/mapaglucolisis-111108222007-phpapp01/95/mapa-glucolisis-1-728.jpg?cb=1320790839

Información sobre Glucólisis

Definición Productos iniciales

Productos finales

Sitio dónde ocurre en

procariotas y eucariotas

Ejemplos de organismos

que la realizan

Importancia

38 IEB/NLF/GRG/SPA

Formación de Acetil CoA

Imagen tomada de: http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/figeta/coa.gif

Información sobre formación de Acetil CoA


Productos finales

Sitio donde ocurre en



que la realizan

Importancia

Ciclo de Krebs

Imagen de ciclo de Krebs tomada de: wroclaw.plan.pl

39 IEB/NLF/GRG/SPA

Información sobre ciclo de Krebs


Productos finales




que la realizan

Importancia

Cadena transportadora de electrones

Imagen tomada y modificada de: http://images.slideplayer.es/8/2329910/slides/slide_45.jpg

40 IEB/NLF/GRG/SPA

Información sobre cadena transportadora de electrones


Productos finales




que la realizan

Importancia

Fermentación láctica

Imagen tomada de: https://www.blogdebiologia.com/fermentacion.html

41 IEB/NLF/GRG/SPA

Fermentación alcohólica

Imagen tomada de: https://www.blogdebiologia.com/fermentacion.html

42 IEB/NLF/GRG/SPA

Información sobre fermentación láctica y alcohólica


Productos finales



Ejemplos de

organismos que la

realizan

Importancia

Fermentación

láctica

Fermentación

alcohólica

43 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Para que conozcas las moléculas producidas en las células cuando se degrada una molécula de glucosa en la respiración celular o en la fermentación, completa las siguientes tablas indicando el número de moléculas de ATP, NADH y FADH producidas en cada ruta.

ATP NADH FADH

Glucólisis

Formación de Acetil Co-A

Ciclo de Krebs

Cadena transportadora de electrones

Total de moléculas producidas

ATP NADH FADH

Glucolisis


Total de moléculas producidas

44 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Responde el siguiente cuestionario

1. Define con tus palabras qué es la respiración celular y explica la importancia de

este proceso para los sistemas vivos.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

2. Menciona las diferencias entre respiración celular aerobia, anaerobia y

fermentación.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

3. ¿Qué es el catabolismo? ¿Por qué a la respiración celular y a la fermentación

se les considera procesos catabólicos?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

4. Explica cuál de los dos procesos (respiración celular o fermentación) le resultan

más redituables a las células en generación de ATP. Justifica tu respuesta.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

45 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno comprende que la fotosíntesis y la síntesis de proteínas

son procesos que, por diferentes rutas metabólicas permiten la producción de

biomoléculas en los sistemas vivos.


Subtema. Anabolismo: fotosíntesis y síntesis de proteínas.

Actividad. Responde las siguientes preguntas

1. ¿Qué es el anabolismo?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

2. Menciona dos ejemplos de rutas anabólicas

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

3. A nivel metabólico explica dónde se forman los azúcares que consumimos

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

4. Mediante qué proceso se forman las proteínas que forman tus músculos

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

46 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Lee el siguiente texto sobre anabolismo y fotosíntesis, el cual fue tomado y modificado de: http://www.bionova.org.es/biocast/tema17.htm. Responde las preguntas que se plantean a lo largo de la lectura para que extraigas las ideas más importantes.

Anabolismo y Fotosíntesis

El anabolismo es la fase del metabolismo en la que a partir de unos pocos

precursores sencillos y relativamente oxidados se obtienen moléculas orgánicas

cada vez más complejas y reducidas. Podemos distinguir dos tipos de anabolismo:

a) Anabolismo autótrofo: Consiste en la síntesis de moléculas orgánicas más

complejas a partir de precursores inorgánicos tales como el CO2, el H2O y el NH3.

Solamente pueden realizarlo las células autótrofas. Existen dos modalidades de

anabolismo autótrofo, la fotosíntesis, que utiliza la energía de la luz, en las células

fotoautótrofas, y la quimiosíntesis, que utiliza la energía liberada en reacciones

redox, en las células quimioautótrofas.

b) Anabolismo heterótrofo: Consiste en la síntesis de moléculas orgánicas

progresivamente más complejas a partir de moléculas orgánicas más sencillas.

Todas las células pueden llevarlo a cabo (también las autótrofas). Como la síntesis

de proteínas y síntesis de DNA, estos procesos utilizan la energía del ATP y

coenzimas reducidos que se obtienen en el catabolismo.

¿Qué es el anabolismo?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Menciona tres características de las rutas anabólicas

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Indica dos ejemplos de rutas anabólicas

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

47 IEB/NLF/GRG/SPA

Una de las rutas anabólicas es la fotosíntesis, la evolución de este proceso

ha tenido profundas consecuencias al hacer posible la captura de la energía

proveniente de la luz solar. Literalmente la fotosíntesis ha alterado la faz del planeta,

transformando la composición de la atmósfera y cubriendo la superficie de la Tierra

con un escudo protector de las radiaciones ultravioletas que llegan del sol.

Sin la fotosíntesis, habría muy poco oxígeno en la atmósfera y no existirían

las plantas ni los animales. Sólo existirían algunos microorganismos, como ocurrió

en el comienzo de los tiempos, que tendrían poca existencia en la sopa primordial

de CO2 y minerales. Gracias a la fotosíntesis se produjo oxígeno y a partir de ello,

fue posible el desarrollo de las diferentes formas de vida, hasta llegar a la vida

compleja.

Antes de la fotosíntesis, la vida consistía sólo de microorganismos

unicelulares, cuya fuente de energía la obtenían de compuestos químicos, como

azufre, hierro y metano. Hace unos 3.5 mil millones de años, o quizás antes, un

grupo de microorganismos desarrolló la capacidad de capturar energía de la luz

solar para producir hidratos de carbono que lo necesitaban para crecer y disponer

de combustible. No está claro como lo lograron, pero estudios genéticos sugieren

que el aparato captador de luz evolucionó de una proteína, cuya función era

transferir energía entre las moléculas, con ello llegó la fotosíntesis.

¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la fotosíntesis?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

¿Cuál es la importancia de la fotosíntesis para la vida en el planeta?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

48 IEB/NLF/GRG/SPA

La fotosíntesis es un proceso que llevan a cabo las células fotoautótrofas en

el que, utilizando la energía luminosa capturada por ciertos pigmentos, se sintetiza

materia orgánica a partir de materia inorgánica. Su ecuación global es:

CO2 + H2O + LUZ → MATERIA ORGÁNICA + O2

El CO2 puede sustituirse en esta ecuación por sales minerales como nitratos

o sulfatos, que también se incorporan a la materia orgánica por este procedimiento.

La fotosíntesis tiene lugar principalmente en los cloroplastos, siendo la principal

función que desempeña este orgánulo en las células de las plantas verdes y de las

algas. Sin embargo, algunas células procariotas, como ciertas bacterias y las algas

cianofíceas también realizan la fotosíntesis a pesar de no poseer estos orgánulos,

ya que poseen pigmentos fotosintéticos asociados a sus respectivas membranas

plasmáticas.

Las reacciones de la fotosíntesis pueden agruparse en dos grandes bloques:

la fase luminosa, en la que la energía de la luz capturada por los pigmentos

fotosintéticos se transforma en energía química del ATP y NADPH, y la fase oscura,

en la que la energía acumulada en estos dos compuestos es utilizada para

transformar el dióxido de carbono y las sales minerales en materia orgánica.

¿Qué es la fotosíntesis?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

¿Qué organismos realizan la fotosíntesis?

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Señala el sitio donde se lleva a cabo cada una de las fases de la

fotosíntesis en organismos procariotas y eucariotas.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

49 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Ubica las siguientes estructuras: estroma, tilacoide, grana, lamela, membrana interna y membrana externa, en el esquema del cloroplasto que se muestra a continuación.

Imagen del cloroplasto tomada y modificada de: http://4.bp.blogspot.com/-B84kC2nCXY8/UyBXjTSfvNI/AAAAAAAAGKI/FYxaKFHSmUg/s1600/cloroplasto.gif

http://4.bp.blogspot.com/-B84kC2nCXY8/UyBXjTSfvNI/AAAAAAAAGKI/FYxaKFHSmUg/s1600/cloroplasto.gif

http://4.bp.blogspot.com/-B84kC2nCXY8/UyBXjTSfvNI/AAAAAAAAGKI/FYxaKFHSmUg/s1600/cloroplasto.gif

50 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Investiga y define los siguientes conceptos, los cuales son elementos importantes que intervienen en la fase luminosa de la fotosíntesis.

Concepto Definición

Pigmento fotosintético

Clorofila

Carotenoide

Fotosistema

Complejo antena

Centro de reacción

Como se mencionó anteriormente la fotosíntesis se lleva a cabo en dos fases, la

fase dependiente de la luz o fase luminosa y la fase de fijación o ciclo de Calvin.

Fase luminosa:

Las reacciones de la fase luminosa guardan cierto parecido con las de la última fase

de la respiración celular. También consisten en un transporte de electrones a través

de una cadena de transportadores que, en este caso, está ubicada en la membrana

tilacoidal de los cloroplastos. Sin embargo, existe una diferencia importante,

mientras que en la mitocondria el transporte electrónico se realizaba a favor de

gradiente de potencial redox, es decir, desde buenos dadores de electrones a

buenos aceptores, en el cloroplasto este transporte se realiza en sentido contrario,

desde el H2O, que es un débil dador de electrones, hasta el NADP+, que es un débil

aceptor. Este transporte electrónico "cuesta arriba" es un proceso endergónico, y

no tendría lugar si no se le suministra energía. Aquí es donde interviene la energía

luminosa captada por los pigmentos fotosintéticos, que es utilizada para impulsar

los electrones desde el agua hasta el NADP+, que se reduce entonces para dar

NADPH.

51 IEB/NLF/GRG/SPA

Imagen de la fase luminosa tomada y modificada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/Etapa.luminosa.jpg/600px-Etapa.luminosa.jpg

1. ________________________________________________________________

2. ________________________________________________________________

3. ________________________________________________________________

4. ________________________________________________________________

5. ________________________________________________________________

6. ________________________________________________________________

Actividad. A continuación, se presenta un esquema de la fase luminosa, con base en información de libros, artículos de internet o videos, explica los eventos más importantes que ocurren en esta etapa de la fotosíntesis, los cuales están señalados con números.

6

5

4 3

2

1

Actividad: Señala los eventos importantes que se presentan en el la ilustración de la fase luminosa que están indicados con los números del 1 al 6

52 IEB/NLF/GRG/SPA

Fase de fijación o ciclo de Calvin:

La fijación fotosintética del CO2 se lleva a cabo mediante una ruta metabólica cíclica

conocida como ciclo de Calvin en honor a su descubridor. Se trata de una ruta muy

compleja que pudo haber evolucionado a partir de la ruta de las pentosas. Las

reacciones de la fase oscura tienen lugar en el estroma y en ellas la energía química

del ATP y NADPH obtenidos durante la fase luminosa es utilizada para fijar el CO2

y las sales minerales en forma de materia orgánica. Por lo tanto, aunque estas

reacciones pueden transcurrir en ausencia de luz, dependen de los productos de la

fase luminosa. Cabe señalar, que las reacciones son diferentes según se trate de la

fijación del CO2 o de las sales minerales.

Actividad. A continuación, se listan los principales eventos del ciclo de Calvin, identifícalos con diferentes colores en el esquema que se proporciona y explica cada uno de ellos.

1. Fijación de CO2

2. Fase de reducción

3. Regeneración

Imagen del ciclo de Calvin tomada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Ciclo_de_Calvin.png/350px-Ciclo_de_Calvin.png

53 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Completa la siguiente tabla sobre las etapas de la fotosíntesis.

Productos iniciales

Productos finales

Sitio donde ocurre en procariotas y eucariotas

Importancia

Fase luminosa

Fase de

fijación

Actividad. Responde la siguiente pregunta.

Explica ¿Cuál es la importancia de la fotosíntesis para mantener la vida en el

planeta?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

54 IEB/NLF/GRG/SPA

Síntesis de proteínas.

Actividad. Define los siguientes conceptos.

a) Aminoácido _____________________________________________________

b) Péptido ________________________________________________________

c) Codón _________________________________________________________

d) Anticodón _______________________________________________________

e) Polimerasas _____________________________________________________

f) Nucleótido ______________________________________________________

g) ARN mensajero __________________________________________________

h) ARN ribosomal __________________________________________________

i) ARN de transferencia _____________________________________________

j) Código genético __________________________________________________

k) Intrones ________________________________________________________

l) Exones _________________________________________________________

Actividad: Lee la siguiente información sobre síntesis de proteínas

Síntesis de proteínas

La síntesis de proteínas o formación de proteínas es otro proceso importante para

los seres vivos, es considerado un proceso anabólico, debido a que gracias a este

se forman las proteínas a partir de aminoácidos.

La información genética en el ADN de las células controla las características

y el funcionamiento de las células, y su interacción con el medio ambiente, a través

de la síntesis de proteínas necesarias para llevar a cabo una determinada función

o la activación de una ruta metabólica en un determinado sentido en vez de otro.

55 IEB/NLF/GRG/SPA

El proceso general de síntesis proteica se resume en los siguientes pasos:

1. La información almacenada en el ADN (gen) es transcrita a ARNm directamente

o mediante maduración según los casos.

2. El ARNm va al citoplasma donde se une a los ribosomas.

3. El ARNm es traducido por los ARNt y se sintetiza la cadena peptídica.

Actividad. A continuación, se presentan las etapas de la síntesis de proteínas, subraya las ideas que consideres más importantes de cada una.

I. Transcripción del ADN a ARN

En este proceso, un complejo enzimático, sintetiza una hebra de ARN que tiene una

secuencia de bases complementaria a la zona del ADN que se ha transcrito. En la

transcripción no se copia todo el cromosoma como en la replicación, tan solo un

trozo de él (la información del gen).

Los productos de la transcripción son los tres tipos de ARN: ARN mensajero

(ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosomal (ARNr). No obstante, el

transcrito que contiene la información de secuencias de bases para la síntesis

proteica es el ARN. Los pasos más importantes de la transcripción son:

A) Iniciación de la cadena: se produce cuando la ARNpolimerasa entra en

contacto con una secuencia de iniciación (promotor) en la hebra patrón de ADN, la

secuencia de iniciación en la mayoría de los genes es muy similar a TATAAT,

aunque no hay una secuencia única. En los procariotas la ARN polimerasa se une

directamente a la secuencia promotor, pero en eucariotas esta unión esta mediada

por otra proteína denominada factor de iniciación. La unión de la ARN polimerasa al

promotor genera una serie de cambios que conducen a la separación del ADN

dúplex formándose una burbuja u horquilla de transcripción. La ARNpolimerasa

inicia la síntesis del nuevo ARN por su extremo 5', y comienza habitualmente por un

residuo de GTP o ADP.

B) Prolongación de la cadena: Tras el inicio de la cadena esta se elonga por la

adición de nucleótidos complementarios a la secuencia de ADN patrón, formando

una molécula dúplex ADN-ARN que facilita el proceso de lectura pero que tiene una

56 IEB/NLF/GRG/SPA

vida muy corta separándose poco después de su formación. En el ARN el

complementario de la Adenina es el uracilo en vez de la timina.

C) Terminación: La elongación de la cadena de ARN transcrito finaliza cuando La

DNA polimerasa llega a la secuencia de terminación. Tras la finalización de la

elongación se libera la ARN polimerasa con el concurso de una proteína

denominada rho.

Imagen de la transcripción en la síntesis de proteínas tomada y modificada de:

http://es.typepad.com/.a/6a010534aab299970c014e5f538fda970c-pi

II. Procesamiento del ARN mensajero

Son las modificaciones post-transcripcionales que realizan una serie de enzimas al

transcrito primario de ARN. En el caso de organismos eucariotas los genes están

compuestos de intrones (regiones no codificantes de proteína) y exones (regiones

codificantes). En el proceso de maduración del ARNm se van eliminando los

intrones y se une cada exón al siguiente para formar un ARNm maduro. Los

transcritos primarios de ARNm (hnARN) son procesados tras su transcripción para

convertirlo en ARNm maduro, listo para conducirse al citoplasma. Es necesario

señalar que el procesamiento del ARNm no ocurre en organismos procariotas

debido a que no cuentan con intrones en su genoma.

57 IEB/NLF/GRG/SPA

III. Traducción de la información genética

Una vez en el citoplasma el ARNm se une a la subunidad menor del ribosoma y

después a la subunidad mayor para formar un ribosoma completo. El complejo

ARNm-ribosoma es la maquinaria de síntesis de proteínas donde se decodifica el

mensaje del ARNm mediante el código genético. El código genético establece un

sistema para traducir la secuencia de ARN que tiene un alfabeto de 4 letras

(Adedina, Guanina, Citocina y Uracilo) a una secuencia de proteína que tiene como

alfabeto los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas. Cada triplete de

nucleótidos codifica un aminoácido.

Imagen del código genético, tomada de: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ 736x/cb/7f/04/cb7f043c9484629a06aa7e708e046533.jpg

La traducción de la información inicia cuando se elonga la cadena de aminoácidos

mediante la unión covalente de los aminoácidos transportados por los ARNt que se

van uniendo sucesivamente a los codones del ARNm expuestos. En el ribosoma

existen dos hendiduras para los ARNt de forma que los que presentan el anticodón

correspondiente se colocan muy juntos de forma que el aminoácido del primero es

transferido al segundo, pasando este a la posición del primero con dos aminoácidos.

58 IEB/NLF/GRG/SPA

Al quedar libre la segunda hendidura y exponer el ARNm un nuevo codón es leído

por otro ARNt que a su vez recibe los dos aminoácidos del anterior, de forma que la

cadena ya tiene tres aminoácidos, mediante este procedimiento la cadena de

aminoácidos va creciendo hasta formar un péptido. El proceso continúa hasta que

aparece el codón de terminación en el ARNm. La elongación se produce desde el

extremo N-terminal al C-terminal. Es importante resaltar que el ARN de

transferencia es el encargado de hacer que cada triplete determine la incorporación

del aminoácido correspondiente al péptido en formación.

Imagen de la traducción de proteínas tomada de: http://www.sindioses.org/cienciaorigenes/selnat/01-06.jpg

IV. Terminación del péptido y liberación.

A medida que la cadena peptídica se alarga queda sumergida en el citosol y

expuesta a las fuerzas que condicionan sus plegamientos estructurales. Las

cadenas peptídicas que van a ser secretadas o integradas en las membranas son

procesadas y transportadas al retículo endoplásmico mediante el reconocimiento de

unos péptidos señal que tienen en su extremo N-terminal. Por otro lado, la cadena

proteica es expuesta, aún antes de liberarse, a la acción de enzimas citoplasmáticas

como las que acetilan las histonas. Estas modificaciones de la proteína antes de su

síntesis final se denominan cotraduccionales.

59 IEB/NLF/GRG/SPA

Tras el movimiento del ARNm codón a codón, mediante el proceso denominado

translocación, aparece un codón de terminación (UGA, UAG o UAA), este no es

reconocido por los ARNt y si por los denominados factores de liberación, que al

unirse modifican la acción de la péptidil-transferasa de forma que esta rompe el

enlace de la cadena con el ARNt y libera al péptido.

Actividad. En el siguiente esquema sobre la síntesis de proteínas, señala cada fase del proceso y descríbela con la información que subrayaste en la actividad anterior.

Imagen de síntesis de proteínas tomada de: http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/soft-comp/Bio-Intro/sintprot_files/sintesispro.gif

60 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. A continuación, se proporciona la secuencia de aminoácidos que forman a la oxitocina y a la vasopresina, las cuales son hormonas de origen proteico, liberadas por la glándula pituitaria en los seres humanos. Con la información proporcionada sobre la síntesis de proteínas y el código genético, elabora las cadenas de ANAm, ARNt y las cadenas molde de ADN, a partir de las cuales se sintetizan ambos péptidos. Posteriormente investiga la función de estas hormonas en el ser humano.

1. La oxitocina es un péptido formado por: cisteína - tirosina - isoleucina -

glutamina - asparagina - cisteína - prolina - leucina – glicina

2. La estructura de la vasopresina es: cisteína - tirosina - fenilalanina -

glutamina - asparagina - cisteína - prolina - arginina - glicina

Cadenas de ARNt, ARNr, ARNm

Cadenas de ARNt, ARNr, ARNm

Función vasopresina: _______________________________________________

__________________________________________________________________

Función oxitocina: ___________________________________________________

__________________________________________________________________

61 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad. Responde las siguientes preguntas.

1. ¿Cuál es la importancia de la síntesis de proteínas para los seres vivos?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

2. Explica ¿por qué se considera a la síntesis de proteínas como un proceso

anabólico?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

62 IEB/NLF/GRG/SPA

Autoevaluación

Examen de la Unidad I

Actividad. Responde las siguientes preguntas, señalando la respuesta correcta.

1. Son biocatalizadores eficaces que aceleran las reacciones químicas

A) Lípidos

B) Enzimas

C) Glúcidos

D) Carbohidratos

2. La energía necesaria para iniciar una reacción química se denomina

A) Energía libre

B) Energía cinética

C) Energía caloríficas

D) Energía de activación

3. Sustancia adicional no proteicas de bajo peso molecular que ayuda a la

enzima para realizar su funcionar

A) Pigmentos

B) Sustrato

C) Cofactor

D) Producto

4. La región de una enzima que se combina con un sustrato se denomina

A) Reactivo

B) Coenzima

C) Sitio activo

D) Sitio alostérico

63 IEB/NLF/GRG/SPA

5. Es el mecanismo de acción de una enzima en el que su sitio activo se

ajusta al sustrato.

A) Reacción

B) Acoplamiento

C) Llave-cerradura

D) Acoplamiento inducido

6. Es el mecanismo de acción de una enzima en el que su sitio activo y el

sustrato sufren un cambio.

A) Reacción

B) Acoplamiento

C) Llave-cerradura

D) Acoplamiento inducido

7. Es una condición que permite actuar a las enzimas, que cuando aumenta

su concentración la desnaturaliza.

A) Agua salina

B) Moléculas

C) Reacciones

D) Temperatura

8. Catalizan las reacciones de ruptura de forma no hidrolítica.

A) Liasas

B) Ligasas

C) Hidrolisis

D) Oxidoreductasas

64 IEB/NLF/GRG/SPA

9. Es una serie de reacciones químicas en donde se pierde y gana energía,

organizadas que se llevan a acabo a nivel celular.

A) Anabolismo

B) Metabolismo

C) Catabolismo

D) Rutas metabólicas

10. Ruta metabólica en las cuales solo se sintetizan moléculas complejas a

partir de moléculas sencillas

A) Anabólica

B) Metabólica

C) Catabólica

D) Anfibólicas

11. Ruta metabólica en las cuales solo se degradan moléculas complejas a

moléculas sencillas.

A) Anabólica

B) Metabólica

C) Catabólica

D) Anfibólicas

12. En esta reacción hay un reordenamiento interno de la molécula orgánica,

sin pérdida o ganancia de energía.

A) Síntesis

B) Oxidación

C) Reducción

D) Isomerización

65 IEB/NLF/GRG/SPA

13. A los organismos que utilizan como fuente de energía las uniones

químicas de compuestos orgánicos a través de reacciones químicas se

les denomina:

A) Heterótrofos

B) Autótrofos

C) Fotótrofos

D) Quimiótrofos

14. Las bacterias metanógenas son ejemplo de organismos:

A) Quimioheterótrofos

B) Quimioautótrofos

C) Fotoautótrofos

D) Fotoheterótrofos

15. Las plantas son ejemplo de organismos:

A) Quimioheterótrofos

B) Quimioautótrofos

C) Fotoautótrofos

D) Fotoheterótrofos

16. A los animales se les considera quimioheterótrofos porque obtienen su

energía y su fuente de carbono de:

A) La luz y compuestos orgánicos

B) Reacciones químicas y compuestos orgánicos

C) La luz y compuestos inorgánicos

D) Reacciones químicas y compuestos inorgánicos

66 IEB/NLF/GRG/SPA

17. Los organismos fotoautótrofos obtienen el carbono y la energía de las

siguientes fuentes:

A) Materia orgánica y alimentos

B) CO2 atmosférico y alimentos

C) Materia orgánica y luz solar

D) CO2 atmosférico y luz solar

18. Es el compuesto qué se forma en las células del músculo esquelético

durante una actividad física intensa:

A) Ácido láctico

B) Ácido acético

C) Etanol

D) Ácido butírico

19. La finalidad de la respiración celular es:

A) La obtención de la energía en forma de moléculas de ATP contenida en

sustancias orgánicas

B) La obtención de oxígeno

C) La obtención de glucosa

D) El intercambio de gases

20. Durante la respiración celular, el piruvato se degrada en:

A) CO2 y H2O

B) H2O y O2

C) CO2 y glucosa

D) O2 y glucosa

67 IEB/NLF/GRG/SPA

21. La secuencia en que se realizan las etapas de la respiración celular es:

A) Ciclo de Krebs, formación acetil CoA, cadena transporte de electrones, glucolisis

B) Cadena transporte de electrones, ciclo de Krebs, formación acetil CoA, glucolisis

C) Glucolisis, formación acetil CoA, ciclo de Krebs, cadena transporte de electrones

D) Glucolisis, ciclo de Krebs, cadena transporte de electrones, formación acetil CoA

22. Proceso metabólico que se realiza en el citoplasma de todas las células,

de organismos procariotas y eucariotas, mediante el cual se inicia el

proceso de respiración celular y se caracteriza por ser anaerobio.

A) Glucólisis

B) Fermentación

C) Ciclo de Krebs

D) Cadena de transporte de electrones

23. Este proceso se realiza en la membrana de las crestas mitocondriales, a

través de él se obtiene la mayor cantidad de energía contenida en las

moléculas de glucosa, en forma de ATP

A) Ciclo de Krebs

B) Glucólisis

C) Cadena transportadora de electrones

D) Fermentación

24. La energía producida durante la etapa luminosa de la fotosíntesis se

utiliza para:

A) Degradar carbohidratos

B) Sintetizar lípidos

C) Degradar lípidos

D) Sintetizar carbohidratos

68 IEB/NLF/GRG/SPA

25. Reacción química en la que se libera oxígeno durante la fotosíntesis.

A) Fotolisis de CO2

B) Fosforilación

C) Fotólisis del H2O

D) Descarboxilación

26. En la fase luminosa de la fotosíntesis, la función de la clorofila es:

A) Romper la molécula de agua

B) Producir oxígeno

C) Captar la energía luminosa

D) Formas moléculas de ATP

27. Etapa de la fotosíntesis en la que se lleva a cabo la fijación del CO2 y la

formación de azúcares mediante energía química en forma de ATP y

NADPH2

A) Ciclo de Krebs

B) Glucólisis

C) Cadena de transporte de electrones

D) Ciclo de Calvin

28. ¿Cuál es la secuencia que sigue la síntesis de proteínas?

A) ARN – ADN – proteína

B) ADN – ARN - proteína

C) ADN – proteínas – ARN

D) ARN – proteinas - ADN

69 IEB/NLF/GRG/SPA

29. La cadena complementaria de la secuencia de ARN mensajero AUG AGU

CUC CAA AGG es:

A) AUG AGU CUC CAA AGG

B) UAC UCA GAG GUU UCC

C) UUU AGU GCU CCA AUG

D) AGC CCA GAC AAG ACC

30. En esta etapa de la síntesis de proteínas se sintetiza el ARN mensajero a

partir del ADN.

A) Traducción

B) Integración de la proteína

C) Transcripción

D) Procesamiento

70 IEB/NLF/GRG/SPA

Bibliografía consultada y sugerida para el estudiante para la Unidad I.

Andy C. Z. (2015). Síntesis de proteínas. 28 de noviembre de 2016, de

Bioquímica y Fisiología. Sitio web:

http://www.bioquimicayfisiologia.com/2015/04/sintesis-de-proteinas.html

Arredondo T. V. (2015). Síntesis de Proteínas. 27 de noviembre de 2016, de

Universidad Técnica Federico Santa María. Sitio web:

http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/soft-comp/Bio-

Intro/traduccion.htm

Contreras R. (2014). Fermentación acética. 21 de noviembre de 2016, de La

Guía, Biología. Sitio web:

http://biologia.laguia2000.com/bioquimica/fermentacion-acetica

Creces Educación. (2005). Evolución de la fotosíntesis. 26 de noviembre de

2016, de Creces, ciencia y tecnología. Sitio web:

http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=%20%20%3E%20%203&tc=3&nc=5&

art=1935

Institutos Nacionales de la Salud. (2015). Glosario Hablado de Términos

Genéticos. 28 de noviembre de 2016, de Instituto Nacional de Investigación del

Genoma Humano. Sitio web: https://www.genome.gov/glossaryS/?id=8

Márquez S. y Zabala E. (2008). Respiración Celular. 15 de noviembre de 2016,

de Genoma Sur, CBC. SEDE. AVELLANEDA. Sitio web:

http://genomasur.com/lecturas.htm

Márquez S. y Zabala E. (2008). Fotosíntesis. 20 de noviembre de 2016, de

Genoma Sur, CBC. SEDE. AVELLANEDA. Sitio web:


Medicina Molecular. (2007). Síntesis de Proteínas. 28 de noviembre de 2016, de

Medicina Molecular FIBAO. Sitio web: http://medmol.es/temas/67/

Molina V. E., Vázquez E. D., Vargas T. A. y Martínez J. A. (2016). El piruvato:

una molécula versátil y esencial. 10 de noviembre de 2016, de Investigación y

Desarrollo. Sitio web: http://invdes.com.mx/los-investigadores/3801-el-piruvato-

una-molecula-versatil-y-esencial.html

http://www.bioquimicayfisiologia.com/2015/04/sintesis-de-proteinas.html

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Porto A. A., Casares M. y Coruña A. O. (2015). El anabolismo. 26 de noviembre

de 2016, de Bionova.Sitio web: http://www.bionova.org.es/biocast/tema17.htm

Universidad Nacional del Callao. (Sin año). Respiración anaerobia. 26 de

noviembre de 2016, de Universidad Nacional del Callao. Sitio web:

http://www.unac.edu.pe/documentos/organizacion/vri/cdcitra/Informes_Finales_I

nvestigacion/Octubre_2011/IF_DECHECO%20EGUSQUIZA_FIPA/CAPITULO

%20N%BA%2005.pdf

Páginas de consulta sugeridas para alumnos

Arredondo T. V. (2015). Síntesis de Proteínas. 27 de noviembre de 2016, de

Universidad Técnica Federico Santa María. Sitio web:

http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/soft-comp/Bio-

Intro/traduccion.htm

Contreras R. (2014). Fermentación acética. 21 de noviembre de 2016, de La

Guía, Biología. Sitio web:


Institutos Nacionales de la Salud. (2015). Glosario Hablado de Términos

Genéticos. 28 de noviembre de 2016, de Instituto Nacional de Investigación del

Genoma Humano. Sitio web: https://www.genome.gov/glossaryS/?id=8

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una molécula versátil y esencial. 10 de noviembre de 2016, de Investigación y

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72 IEB/NLF/GRG/SPA

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Bibliografía recomendada para alumnos

Audesirk, T., et al. La Vida en la Tierra, 6ª edición, Prentice Hall, México, 2003.

Curtis, H., et al. Biología, 6ª edición en español, Editorial Médica Panamericana,

España, 2000.

Purves, W. K., et al. Vida. La Ciencia de la Biología, 6ª edición, Editorial Médica

Panamericana, México, 2002.

Solomon, E. P., et al. Biología, 5ª edición. McGraw-Hill Interamericana, México,

2001.

http://www.bionova.org.es/biocast/tema17.htm




73 IEB/NLF/GRG/SPA

Unidad II

Segunda unidad. ¿Por qué se considera a la variación genética como la base molecular de la biodiversidad?

Propósito: Al finalizar la Unidad, el alumno comprenderá las fuentes de variación genética y las formas de transmitirlas, a partir del estudio de los mecanismos de mutación, recombinación y su expresión, para que valore su importancia en la biodiversidad.

74 IEB/NLF/GRG/SPA

Presentación

La diversidad de vida en la Tierra es el resultado de millones de años de evolución

biológica por selección natural a partir de un ancestro común, como lo explicó

Charles Darwin en 1859 en el libro de origen de las especies.

Por otro lado, para entender las bases genéticas y la transmisión de la

información de un individuo a otro, Gregor Mendel estableció las leyes de la

herencia en 1866, sin embargo no se dieron a conocer hasta principios del siglo XX,

dando lugar a lo que ahora conocemos como Genética.

Mendel no conocía los ácidos nucleicos como el ADN Y ARN, siendo que el

ADN tiene una estructura de doble hélice y que contiene a los genes que codifican

la información necesaria para un ser vivo, esto último lo descubrieron y describieron

Watson y Crick en su modelo del ADN en 1953 dando paso al desarrollo de la

biología molecular y esto permitió conocer la forma en que se da el flujo de

información genética del ADN, la participación del ARN, y la formación de proteínas.

Cada población de organismos tiene gran variación que se da a través del

tiempo generadas por mutaciones a nivel de reproducción ya sea sexual o asexual

La variación se da en dos niveles: genético y cromosómico. La variación

génica se observa en una misma especie, en donde los individuos, expresan de

diferente manera su dotación genética (todos los genes). La variación cromosómica

se refiere a la organización (procarionte, eucarionte), al número y al tipo de

cromosomas que cada especie tiene.

En la división celular, las células hijas mantienen la misma información

genética que la célula progenitora. Sin embargo, llegan a ocurrir cambios en el

material genético conocidos como mutaciones.

Las mutaciones son importantes para dar lugar a la evolución de las

especies por selección natural debido a que son la principal fuente de variación

genética y permiten la adaptación de los seres vivos a las condiciones del ambiente.

Como puedes ver para entender las variaciones genéticas en los seres vivos

han participado muchos científicos y se ha dado a través de muchos años de

estudio.

75 IEB/NLF/GRG/SPA

SEGUNDA UNIDAD

Organizador Conceptual

¿Por qué se considera a la variación genética como la base molecular de la

biodiversidad?

76 IEB/NLF/GRG/SPA

Glosario:

Alelo: Cada una de las maneras en que puede manifestarse un carácter o un

gen.

Célula: mínima unidad de vida que consta de por lo menos una membrana

externa que engloba un material acuoso que contiene moléculas orgánicas,

incluyendo material genético compuesto de ADN.

Cromosoma: Estructura portadora de los genes. En bacterias y virus, moléculas

de ADN que contiene la mayor parte o toda la información genética de la célula

o del virus. En los eucariontes, estructura compuesta por ADN y proteína que

contiene parte de la información genética de la célula.

ADN: molécula compuesta por nucleótidos de desoxirribosa, contiene la

información genética de todos los seres vivos.

ARN: molécula compuesta de nucleótidos de ribosa, participa en la conversión

de la información del ADN en proteínas.

Eucarionte: dícese de las células de los organismos del Dominio Eukarya, cuyo

material genético está encerrado en un núcleo envuelto por una membrana y

contiene otros organelos membranosos.

Fenotipo: es la expresión externa de un conjunto de características observables

de un individuo.

Flujo génico: es cualquier desplazamiento de genes desde una población hasta

otra.

Gen: unidad básica de la herencia.

Genoma: el complemento de la información genética única de cada especie de

organismo

Genotipo: información contenida en los genes con todas las características que

definen a cada individuo.

Heterocigoto: es cuando los 2 genes del mismo locus de cromosomas

homólogos son diferentes.

77 IEB/NLF/GRG/SPA

Homocigoto: es cuando los 2 genes del locus de cromosomas homólogos son

idénticos para un mismo carácter, es decir, significa que posee dos copias

idénticas de ese gen para un rasgo dado.

Meiosis: proceso de división presente en las células germinales que genera

gametos femeninos y masculinos haploides a partir de células diploides (2n),

que experimentarán dos divisiones celulares sucesivas con la finalidad de

generar cuatro células haploides (n).

Mutación: es un cambio repentino en el material genético dentro de las células

de un sistema vivo, es inesperado y puede ser heredable.

Nucleótido: subunidad de la que están compuesto los ácidos nucleicos

Poza génica: suma de todos los genes de una población. Se compone de todos

los alelos de todos los genes de cada uno de los individuos de esa población.

Procarionte: organismo en cuyas células el material genético no está encerrado

en un núcleo delimitado por una membrana y carece de otros organelos. Por

ejemplo bacterias y arqueas.

Recombinación génica: tiene lugar cuando, en la descendencia, aparece

una combinación genética que no se encontraba en los progenitores.

78 IEB/NLF/GRG/SPA

SEGUNDA UNIDAD

¿Por qué se considera a la variación genética como la base molecular de la biodiversidad?

Propósito: el alumno comprenderá las fuentes de variación genética y las formas

de transmitirlas, a partir del estudio de los mecanismos de mutación, recombinación

y su expresión, para que valore su importancia en la biodiversidad.

Aprendizaje: Analizar el papel del material genético en la diversidad.


Subtemas: ADN y ARN desde la perspectiva de la diversidad genética. Cromosoma

de procariontes y eucariontes.

Actividad: responde las siguientes preguntas para saber cuánto conoces del tema.

¿Qué son los ácidos nucleicos y cuál es su composición?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

¿Qué características y función tiene el ARN?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

¿Qué características y función tiene el ADN?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Cómo se dan las diferencias genéticas en las especies?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

79 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtemas: ADN y ARN desde la perspectiva de la diversidad genética.

Actividad: lee la siguiente información y subraya las ideas principales

ADN y ARN desde la perspectiva de la diversidad genética

La variedad de formas de vida que conocemos como bacterias, hongos, plantas y

animales y la adaptación de los organismos a los diferentes ambientes que tenemos

en la biosfera la conocemos como diversidad biológica. Desde el origen de la vida

hasta nuestros tiempos han sido muy variados y distintos los organismo que han

habitado la tierra, las adaptaciones son tan especializadas como el ambiente en el

que habitan y se desarrollan, reproducen cada ser vivo.

Por lo tanto los sistemas vivos a través del tiempo han evolucionado de

manera lenta y continua formando nuevas especies, así como extinguiéndose otras,

la diversidad biológica que hay en la actualidad son resultado del proceso de

evolución y diversificación, aunado a la extinción de miles de especies.

Alguna vez te has preguntado por qué cada ser vivo es tan diferente a otro,

esto lo podemos explicar mejor conociendo el ARN Y ADN de los organismo y el

mecanismo de la síntesis de proteínas, mismo que ya revisaste en la unidad I, estos

dos procesos nos dan la explicación.

Los ácidos nucleicos tienen la importante función de sintetizar las proteínas

específicas de las células, también almacena duplica y transmite los caracteres

hereditarios.

Los ácidos nucleico son representados por el ADN (ácido

desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), están formados por moléculas más

pequeñas conocidos como nucleótidos, constituyen entre el cinco al quince por

ciento del peso seco de las células. Están formados nucleótidos que a su vez se

forman de bases nitrogenadas como la adenina guanina, citosina, timina y uracilo

para el caso del ARN, una pentosa y uno o más ácido fosfórico.

80 IEB/NLF/GRG/SPA

Fuente: cnice.mec.es Fig.: estructura química de los aminoácidos

Estructura y función del ARN y el ADN

La estructura del ARN es monocatenaria, compuesta por polinucleótidos, se

encuentra en el núcleo y en los ribosomas, cuenta con pentosas como la ribosa,

bases nitrogenadas: adenina, citosina, guanina, uracilo y su función dentro de la

célula es permitir la expresión de la información genética y lleva acabo la síntesis

de proteínas.

Se conocen tres tipos de ARN que interactúan y se complementan dentro de

la célula. El ARN mensajero (ARN o ARNm) lleva la información sobre la secuencia

de aminoácidos de la proteína desde el ADN, hasta el ribosoma, lugar en que se

sintetizan las proteínas de la célula, en eucariotas, el ARNm se sintetiza en el

nucleoplasma del núcleo celular y de allí accede al citosol, donde se hallan los

ribosomas, a través de los poros de la envoltura nuclear.

Los ARN de transferencia (ARNt o tRNA) son cortos polímeros de unos 80

nucleótidos que transfiere un aminoácido específico al polipéptido en crecimiento;

se unen a lugares específicos del ribosoma durante la traducción.

Tienen un sitio específico para la fijación del aminoácido (extremo 3') y un

anticodón formado por un triplete de nucleótidos que se une al codón

complementario del ARNm mediante puentes de hidrógeno.

81 IEB/NLF/GRG/SPA

El ARN ribosómico (ARNr o RNAr) esta combinado con proteínas para formar

los ribosomas, donde representa unas 2/3 partes de los mismos.

En procariotas, la subunidad mayor del ribosoma contiene dos moléculas de

ARNr y la subunidad menor, una. En los eucariotas, la subunidad mayor contiene

tres moléculas de ARNr y la menor, una.

Actividad: de acuerdo a lo estudiado de ácidos nucleicos llena los siguientes espacios con los términos enlistados de forma correcta.

bicatenario, polinucleótidos, núcleo, adenina, citosina , guanina, timina

El DNA es un compuesto más complejo, es a) ____________ formada por b)

____________lo encontramos en c) _________, cromosomas, mitocondrias y

cloroplastos, la pentosa es una desoxirribosa, bases nitrogenadas de d) _________,

e) _______________ f) __________ g) ___________, su función es almacenar la

información genética

Actividad: De acuerdo a la información de la lectura anterior sobre la estructura y función del ARN y ADN, responde las siguientes preguntas.

¿Cuántos tipos de ARN hay en la célula?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

¿En dónde se encuentra cada uno de los ARN y qué función realizan?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

82 IEB/NLF/GRG/SPA

En el caso del ADN su estructura es más compleja es bicatenaria, formada por

polinucleótidos, lo encontramos en el núcleo, cromosomas, mitocondrias y

cloroplastos, la pentosa es una desoxirribosa, bases nitrogenadas de adenina,

citosina, guanina, timina, su función es almacenar la información genética

Fuente:

Figura Estructura del ARN y ADN. Tomada de blogspot.com.

Si comparamos la información genética de diferentes especies, podemos entender

mejor el funcionamiento de las moléculas y establecer relaciones filogenéticas entre

los organismos y como se han diversificado a través del tiempo y podemos estudiar

las relaciones que hay entre los organismos.

En diversos estudios se ha visto que las secuencias de los aminoácidos en

las proteínas, en las bases del ARN o ADN han variado muy poco en cada especie.

83 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Tomando en cuenta la información de estructura y función del ARN, y

ADN enlista las características y completa la tabla.

Características ARN ADN

Bases nitrogenadas

Número de cadenas

Funciones

Descripción

84 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: Contrasta la estructura del cromosoma procarionte y eucarionte como

punta de partida para explicar la diversidad genética.

Tema: Naturaleza de la diversidad genética

Subtema: Cromosoma procarionte y eucarionte

Actividad: Lee con atención a siguiente información

Cromosoma procarionte y eucarionte

Todos los sistemas vivos, se perpetuán a través del tiempo, es decir se reproducen,

en este proceso transmiten sus características a sus descendientes. Estas

características están localizadas en los cromosomas de las células.

La palabra cromosoma procede del griego y significa "cuerpo que se tiñe". La

palabra cromatina significa "sustancia que se tiñe". El cromosoma, es el material

genético organizado. En el caso de los organismos eucariontes el cromosoma se

da fundamentalmente de la interacción entre el ADN, las histonas y las proteínas no

histónicas. Los cromosomas eucarióticos son moléculas muy largas de ADN doble

hélice en interacción con proteínas (histonas y no histonas) que se pueden

encontrar desde estados relajados o poco compactados como en los núcleos de las

células en interfase hasta en estados altamente compactados como sucede en la

metafase mitótica.

Plásmidos y cromosoma bacteriano. Tomado de www.site de Jean Pierre HERVEG (Arlon)

Estructura y ubicación del ADN en una célula eucariota

Tomada de www.palaeos, la historia de la Vida en la Tierra

85 IEB/NLF/GRG/SPA

Cromosomas de procariontes

El término procarionte significa “antes el núcleo”. La información genética esencial

de los procariotas, bacterias y arqueobacterias de los cuales la bacteria E. coli es el

ejemplo mejor estudiado, está codificada en el cromosoma molécula circular de

ADN de doble cadena asociada con una pequeña cantidad de ARN y proteínas

girasas no histónicas. Este ADN no está limitado por una membrana nuclear y se

encuentra situado en la zona media o nucleoide, mide aproximadamente 1000

micras. Los cromosomas son filamentos de ADN circulares que se encuentran

unidos en un punto a la membrana celular, además en los procariontes suelen

presentarse plásmidos, fragmentos de ADN circular más pequeños que en algún

momento pueden unirse al cromosoma principal, estos pueden en determinadas

ocasiones pasar a otras células y son una manera de que se intercambie

información genética entre diversas cepas de bacterias o procariontes

En cuanto a su longitud: mide 1.36 mm en Escherichia coli al estirarse, el

cromosoma se observa como un asa circular unida a la cara interna de la membrana

plasmática. Su longitud es casi equivalente a 1000 veces a la de la célula, lo cual

es la razón de que se enrolle. El 99% de la información se expresa.

Cromosomas eucariontes

Eucuarionte significa “Núcleo verdadero” Los cromosomas en eucariontes son

estructuras en forma de bastoncillo que aparecen durante la división del núcleo

(mitosis y meiosis), cuando se rompe la estructura nuclear. Básicamente están

constituidos por ADN e histonas que forman la llamada fibra de cromatina durante

la meiosis o la mitosis. Su número varía según la especie. Llega a medir 1.8 metros

en el ser humano y es diferente para cada especie

Se localizan en el interior del núcleo, estos se condensan durante la división

celular en forma de bastones con un punto más o menos central donde los bastones

se encuentran constreñidos, este punto se denomina centrómero. De acuerdo a la

posición que ocupa el centrómero se clasifican en:

86 IEB/NLF/GRG/SPA

a) Metacentricos: El centrómero está situado en la parte media del cromosoma.

Los brazos tienen aproximadamente la misma distancia.

b) Submetacéntricos: El centrómero está desplazado hacia uno de los lados. Los

brazos son ligeramente desiguales.

c) Acrocéntricos: El centrómero está muy desplazado hacia uno de los extremos

del cromosoma. Los brazos son muy desiguales.

d) Telocéntricos: El centrómero se localiza en uno de los extremos del

cromosoma. Solo es visible un brazo en el cromosoma.

Tipos de cromosomas. Tomada de www.igbio.net84.net

La cromatina fue inicialmente definida por Fleming (1882) como "la sustancia

que constituye los núcleos interfásicos y que muestra determinadas propiedades de

tinción". Esta definición, al igual que la inicial de cromosoma es puramente

citológica. Sin embargo, desde el punto de vista genético, tanto la cromatina como

el cromosoma son el material genético organizado.

Algunos autores piensan que la cromatina es solamente la interacción entre

el ADN y las histonas. Otros consideran que en la estructura de la cromatina también

intervienen las proteínas no histónicas, e incluso algunos autores piensan que el

ARN también juega un papel importante en la estructura de la cromatina.

87 IEB/NLF/GRG/SPA

Los cromosomas sufren grandes variaciones en su tamaño a lo largo del ciclo

celular, pasando de estar muy poco compactados (interfase) a estar muy

compactados (metafase), por tal motivo, los estudios sobre el tamaño suelen

realizarse en metafase mitótica. Además, es necesario tener en cuenta que los

tratamientos para teñir los cromosomas y para obtener la metafase mitótica influyen

de manera muy importante en el tamaño de los cromosomas. En cualquier caso, en

general es posible decir que hay especies eucarióticas con cromosomas grandes y

especies con cromosomas pequeños. Las monocotiledóneas (vegetales) y los

anfibios y ortópteros (animales) poseen cromosomas muy largos (10 a 20 micras).

Las dicotiledóneas, las algas, los hongos y la mayoría de las especies animales

poseen cromosomas pequeños (longitud inferior a 5 micras). Naturalmente, existen

algunas excepciones en los ejemplos citados

Por otro lado, las células somáticas de la mayoría de las especies

eucarióticas tienen dos juegos de cromosomas, se trata de especies diploides, con

un juego de cromosomas materno y otro paterno. El número de cromosomas se

denomina número diploide y se representa como 2n. El número de cromosomas de

un juego cromosómico y que se corresponde con el número de cromosomas de un

gameto de la especie se le denomina número haploide y se representa como n.

Cuadro comparativo entre las características del cromosoma procariota y eucariota. Tomado de Castelan, Cuenca et. al. (2010) Guía de Estudio para Biología II. CCH-Naucalpan. Consultado de:

http://portalacademico.cch.unam.mx/materiales/al/Guias_extras/Experimentales/bio3_nau.pdf

88 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Coloca la palabra correspondiente para dar sentido y veracidad a la lectura realizada de: cromosomas de procariontes y eucariontes cromosomas, “núcleo verdadero”, plásmidos, genes, bicatenario, nucleoide, dos, eucarióticas, ADN, “antes del núcleo”, circular, cromatina, histonas, nucleosomas

Se conocen ___________ tipos básicos de células las procarióticas

y______________. Una diferencia importante entre las células procarióticas y

eucarióticas es que el____________ de las primeras no está contenido en un

núcleo. De hecho, el término procarionte significa“________________”.

En las células procariotas, el ADN se localiza en una región limitada (entre la

región central del citoplasma) que se denomina área nuclear

o_______________, de aspecto fibrilar, no limitada o protegida por una

membrana nuclear. En las bacterias, el material genético está constituido: por

un cromosoma formado por ADN_______________ y está empaquetado con

muy pocas proteínas asociadas, es ____________ y superenrrollado; puede

haber además una o más moléculas pequeñas de ADN, también circulares

llamadas _________________, se multiplican de forma independiente del resto

de la célula , presentan genes que codifican para características importantes

como la conjugación bacteriana y resistencia a sustancias tóxicas como

antibióticos .

Las células eucarióticas se caracterizan por sus organelos membranosos

altamente organizados. El más notable de éstos es el núcleo, que contiene el

material hereditario, ADN. De hecho el término eucarionte significa

________________. El núcleo suele ser el organelo más prominente de la célula

eucariótica; casi todo el ADN se localiza en el interior del núcleo, el cual se asocia

con proteínas llamadas________________ para formar un complejo llamado

________________, las moléculas del ADN son muy largas y delgadas, de

manera que deben estar empaquetadas en el núcleo en torno a

los______________ (esferas formadas por proteínas llamadas histonas), de una

manera muy regular.

89 IEB/NLF/GRG/SPA

Cuando la célula se divide, la cromatina se condensa y se hace visible en la

forma de estructuras filiformes denominadas ______________, cada uno de

ellos puede contener cientos o miles de______________.

Actividad: De acuerdo a la característica señalada, coloca en el paréntesis si corresponde a un cromosoma: A. Procarionte o B. Eucarionte

ADN situado en el núcleo ( )

De 1% al 10% de información expresada ( )

99% a 100% de información expresada ( )

Cromosoma circular de doble cadena de ADN ( )

El ADN se une a proteínas Histonas ( )

Se pueden localizar de 1 a 4 cromosomas ( )

Presencia de un núcleo verdadero ( )

El ADN y ARN se unen a proteínas no histonas ( )

El ADN se localiza en una zona denominada nucleoide ( )

Número de cromosomas por célula variante ( )

Actividad: Investigar cuántos cromosomas tienen las diferentes especies que se encuentran en la tabla.

Organismos Cromosomas

Bacteria Escherichia coli

Humano Homo sapiens sapiens

Protista Aulacantha scolymantha

Hongo Levadura Saccharomyces cerevisiae

Maíz Zea mays

Rana Rana pipiens

Perro Canis lupus familiaris

90 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno compara las relaciones entre alelos en la transmisión y

expresión de la información genética, para comprender la variación.


Subtema: Relaciones alélicas


Relaciones alélicas

La Genética es la ciencia que se encarga de estudiar la herencia biológica, tratando

de explicar los mecanismos y circunstancias mediante los cuales se rige la

transmisión de los caracteres de generación en generación. Dichos mecanismos

hereditarios se dan a través de relaciones alélicas y no alélicas.

Un alelo es cada una de las formas alternativas que puede tener un gen que

se diferencian en su secuencia y que se puede manifestar en modificaciones

concretas de la función de ese gen. Al ser la mayoría de los mamíferos diploides

estos poseen dos alelos de cada gen, uno de ellos procedente del padre y el otro

de la madre. Cada par de alelos se ubica en igual locus o lugar del cromosoma.3

Los alelos pueden ser dominantes o recesivos. Los dominantes son

aquellos que aparecen en el fenotipo de los individuos heterocigotos o híbridos para

un determinado carácter, además del homocigoto. Los alelos recesivos son los que

quedan enmascarados del fenotipo de un individuo heterocigoto y sólo aparecen en

el homocigoto, siendo homocigótico para los genes recesivos. 2

3 https://genmolecular.com/mecanismos-de-interaccion-genica/

91 IEB/NLF/GRG/SPA

Cada individuo tiene 2 alelos para un mismo gen. Estos alelos pueden ser los

mismos o diferentes. Si un individuo tiene 2 alelos idénticos, se dice que es

homocigoto para ese gen concreto. En cambio, si son diferentes, se dice que es

heterocigoto para ese gen.

Fuente: http://www.scielo.org.co

El homocigoto sólo puede transmitir a su descendencia una clase de alelo,

mientras que el heterocigoto puede transmitir 2 alelos diferentes. Los genes, están

sometidos a procesos de mutación y otros procesos de reorganización que

provocan cambios reflejados en la expresión fenotípica de éstos, originando

diferentes formas con variaciones en su secuencia denominadas alelos.4

Cuando los alelos se encuentran en el mismo locus en los cromosomas

homólogos, pueden interactuar de diversas maneras y generar distintos

mecanismos de herencia con dominancia, recesividad, herencia intermedia,

codominancia, y series alélicas.

4 http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-548X2011000300003

92 IEB/NLF/GRG/SPA

Dominancia

Es el caso más descrito dónde un alelo domina o enmascara completamente a otro.

En los experimentos de Mendel, al cruzar dos líneas puras, los híbridos obtenidos

expresaban uno de los rasgos de sus progenitores, que correspondía a la expresión

del gen dominante. En este caso no se puede diferenciar el heterocigoto Aa del

homocigoto AA dominante.

Recesividad.

Al cruzar líneas puras se observa que una de las características consideradas

desaparece en la F1, o se encuentra enmascarada, para luego reaparecer en un

25% de la descendencia de la F2. En este caso se dice que tanto la característica

heredada como el factor o gen que controla son recesivos

Fuente: mhtml:file

Dominancia incompleta

Es una condición en la cual ningún alelo es dominante

sobre el otro donde es reconocida para heterocigotas

que expresan un fenotipo intermedio en relación a los

fenotipos paternos, por lo que en este caso aparece un

tercer fenotipo. Por ejemplo, si una planta con flores

rojas se cruza con una de flores blancas, todos los

individuos de la F1 tendrán flores rosadas como se

muestra en la figura.

Imagen de: www.khanacademy.org

93 IEB/NLF/GRG/SPA

Codominancia

Es un modelo hereditario no mendeliano en donde en el estado heterocigoto no hay

gen recesivo sino que ambos se comportan como dominantes, tal como en la

herencia intermedia, pero a diferencia de esta última, ambas características se

manifiestan sin mezclarse. En la representación de las características en la herencia

codominante se utilizan dos letras mayúsculas iguales con una letra en superíndice

también en mayúscula, indicando la característica que manifiesta. Por ejemplo,

vacas blancas y toros negros, tienen terneros blancos con manchas negras.5

Fuente imagen de: Unprofesor.com

Alelos múltiples

Se definen así a los genes que tienen más de tres alelos en toda la población. Es

decir en vez del típico caso de dos alelos para una característica existen más de

dos. Sin embargo cada individuo puede portar solo dos alelos, ya que posee solo

dos cromosomas homólogos. Los alelos múltiples se originan de distintas

mutaciones en un mismo gen. Por ejemplo, los 4 grupos sanguíneos: A, B, AB y O

son resultado de tres diferentes alelos de un sólo gen.

5 http://www.unprofesor.com/ciencias-naturales/que-es-la-codominancia-419.html#ixzz4PuyTFzpA

BBBB (vaca blanca)

BNBN (toro negro)

BBBN (ternero blanco con manchas negras)

94 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Resuelve los siguiente ejercicios

1. El color del pelo de los conejos se hereda con un patrón de herencia

codominante. Los alelos puros son NN (negro) y NB (blanco) ¿Significa esto que

puedo encontrar individuos grises con manchas blancas?

2. La hipercolesterolemia 6 se hereda con un patrón de herencia intermedia. El alelo

H da hipercolesterolemia y el S produce individuos sanos. ¿Significa esto que

los heterocigotos son individuos con colesterol elevado en algunos de sus

órganos, mientras que en otros mantienen valores normales?

6 La hipercolesterolemia se produce cuando la presencia de colesterol en sangre está por encima de los niveles considerados normales. Este aumento está asociado a problemas coronarios, el tipo de dieta, el sexo de la persona, el estilo de vida y la síntesis endógena del organismo.

95 IEB/NLF/GRG/SPA

3. Los resultados de cruzas entre plantas de flores amarillas (D) y flores rosas (d)

se indican en la siguiente tabla. A partir de dichos datos, indica cuál es el alelo

dominante y cuál el recesivo. Señala el genotipo de los progenitores de cada

una de tres las cruzas.

Genotipo Fenotipo 1 Flores amarillas X flores rosas ¾ flores amarillas y ¼ flores rosas 2 Flores rosas X flores rosas Todos con flores rosas 3 Flores amarillas X flores amarillas ½ flores amarillas y ½ flores rosas

4. En una región de Europa, el albinismo se hereda como un carácter recesivo

simple (q), mientras que la condición normal se produce por su alelo domínate

(Q). Establece los genotipos de los padres y de los descendientes de dos padres

normales que tuvieron cuatro hijos tres normales y uno albino. Indica la

proporción genotípica y fenotípica de los mismos.

96 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno compara las relaciones entre alelos en la transmisión y

expresión de la información genética, para comprender la variación.

Tema II Expresión genética y variación.

Subtema: Relaciones no alélicas

Actividad: Lee el siguiente tema y subraya las ideas principales, identifica los conceptos principales búscalos en libros de biología.

Relaciones no alélicas

Al estudiar a los seres vivos se ha observado que somos muy diferentes unos de

otros y no todos los casos se apegan a las leyes de la herencia de Mendel, como

es el caso de los cromosomas sexuales o la herencia ligada al sexo, conocidos

como cromosoma X y cromosoma Y, en algunos animales como los perros, los

gatos, las aves, las hembras tienen dos cromosomas X y los machos tienen un

cromosoma X y uno Y, el cromosoma Y porta menos genes y es de menor tamaño

con referencia al cromosoma X.

En el caso de los seres humanos las hembras portan dos cromosomas XX, y

los machos portan un cromosoma X y uno Y por lo tanto el macho es XY, dado que

los machos solo tienen un cromosoma X los rasgos recesivos tienen mayor

probabilidad de ser expresados fenotípicamente, de tal forma si un carácter recesivo

está en el cromosoma X se va a expresar en los descendientes del sexo masculino

(XY) como es el caso de la hemofilia y el daltonismo.

Por ejemplo en el caso de la hemofilia que se caracteriza por un defecto en

la coagulación de la sangre, por una alteración en los genes F8 o F9 que producen

el factor VIII y el factor FIX, Como consecuencia de esta interrupción en la cascada

de coagulación, las lesiones o heridas sangran durante más tiempo del debido,

pudiéndose producir hemorragias internas y externas.

97 IEB/NLF/GRG/SPA

Esquema donde se muestran las posibilidades de presentar hemofilia en una familia

Hemofilia en una familia. Tomada de www.hemofiliatenerife.com

Actividad: observa el cuadro de arriba sobre la hemofilia y resuelve el siguiente

problema que se plantea (puedes ayudarte realizando un cuadro de punnett.)

La hemofilia es una enfermedad que se hereda y se debe a un gen recesivo situado

en el cromosoma X.

Ejercicio

Un matrimonio formado por una mujer portadora del gen Xh X y un hombre normal

XY. De la descendencia de esta pareja. ¿Cuál será la proporción de hijos que

presenten hemofilia?

a) Obtén los gametos de los progenitores

b) Determina las posibles cruzas

c) Determina la proporción de hemofílicos en la descendencia

d) ¿Cuántos hijos serán hemofílicos?

98 IEB/NLF/GRG/SPA

En el caso del daltonismo es una alteración visual recesiva en la que un individuo

no distingue los colores rojo y verde.

En hombres se expresa en mayor porcentaje porque tiene un gen Xd es heterocigoto

y las mujeres daltónicas deben ser homocigotas recesivas

Genotipo Fenotipo

XDXD Mujer normal

XDXd Mujer portadora

XdXd Mujer daltónica

XDY Hombre normal

XdY Hombre daltónico

Actividad: observa el cuadro de arriba sobre el daltonismo y resuelve el siguiente problema que se plantea. (puedes ayudarte realizando un cuadro de Punnett.)

En el hombre el daltonismo es un gen recesivo ligado al sexo. El daltonismo es una

enfermedad que se hereda y se debe a un gen recesivo situado en el cromosoma

X.

Ejercicio

Un matrimonio formado por una mujer normal gen XDXD y un hombre daltónico XdY.

De la descendencia de esta pareja responde lo siguiente

¿Cuál será la proporción de hijos que presenten daltonismo?

Obtén los gametos de los progenitores

Determina las posibles cruzas

Determina la proporción de daltonismo en la descendencia

¿Cuántos hijos serán daltónicos?

99 IEB/NLF/GRG/SPA

Herencia poligénica

Cuando algún carácter se debe a la acción de más de un gen que pueden tener

además más de dos alelos, lo cual origina numerosas combinaciones que son la

causa de que exista una gradación en los fenotipos.

Si observas a tus amigos tienen diferente estatura o color de ojos o diferente

tono de piel esto se debe a que los rasgos en cada individuo esta definidos por

varios genes y no está determinado por un solo gen, así como la interacción con el

entorno. En los humanos el tono de piel

Herencia Poligénica. Tomado de www.biologia blogspot.com

Como podemos observar hay muchas y variadas formas de expresión fenotípica y

genotípica en los seres vivos y esto nos permite ser tan diversificados.

100 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: contesta las siguientes preguntas

1.- ¿Qué es herencia poligénica?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

2.- ¿Cómo se da la herencia ligada al sexo?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Epítasis

Origen griego significa interrupción, es el enmascaramiento del efecto de un gen por

parte de otro gen, cuando ocurre esto no se cumple las proporciones mendelianas

(Curtis 2007)

Las epistasis se producen cuando el carácter estudiado está gobernado por

más un locus. La situación más sencilla que podemos imaginar sería la de un

carácter controlado por dos loci, cada locus con un par de alelos: A,a y B,b. En este

caso, se producen además de las influencias entre alelos del mismo locus

(influencia de A sobre a, e influencia de B sobre b), influencias entre alelos de

distintos loci (influencia de los alelos A y a sobre los alelos B y b y viceversa).

Existen muchos caracteres morfológicos que están gobernados por más de

un locus, el carácter coloración de la flor en muchas especies vegetales está

controlado al menos por dos loci distintos. El carácter coloración del pelaje en

muchas especies animales está determinado por tres loci diferentes, incluso en

algunos casos influyen hasta cuatro loci distintos. Por tanto, las epistasias o

interacciones entre alelos de distintos loci que influyen sobre el mismo carácter

pueden ser bastante complejas.

101 IEB/NLF/GRG/SPA

Sin embargo, para comprender mejor las epistasis, vamos a suponer que el

carácter analizado está controlado solamente por dos loci: A,a y B,b. La segregación

de dos loci independientes en la descendencia del cruzamiento de dos

diheterocigotos (AaBb x AaBb) es 9AB:3Ab:3aB:1ab, pero como consecuencia de

las interacciones entre los alelos, dicha segregación puede modificarse. Podemos

ver ejemplo de interacciones.

Simple dominante

Se presenta en las mazorcas del maíz, en los diferentes colores como el blanco, el

morado o azul, amarillo, se modifica el endospermo o en la sustancia proteica que

está en las semillas (aleurona)

El alelo dominante de uno de los dos loci (por ejemplo el alelo A) suprime la

acción de los alelos B y b del otro locus.

En el caso de las mazorcas de maíz de la práctica, el alelo dominante del

locus”A” produce color Púrpura en la aleurona que impide ver color del

endospermo, solamente cuando las plantas son “aa” (aleurona incolora) es posible

observar el color del endospermo que está controlado por un locus cuyo alelo

dominante “B” da lugar a pigmento amarillo y el recesivo”b” bloquee la síntesis de

dicho pigmento.

Mazorca de F2 con segregación 12 púrpura:3 Amarillo : 1 Blanco

Fuente: www.pendientedemigracion.ucm.es

102 IEB/NLF/GRG/SPA

Fig: Epistasia simple dominante tomado de http://www.unavarra.es/genmic.

En perros de la raza de Labrador

El alelo recesivo de uno de los dos loci (por ejemplo el alelo a) suprime la acción de

los alelos B y b del otro locus. Por ejemplo, la herencia del color del pelaje en los

perros de la raza labrador. Existen perros labradores de color negro, marrón y oro.

El alelo B produce color negro, el alelo b color marrón. El alelo A permite la aparición

de color y el alelo a impide la aparición de color.

P1 Negro P2 Oro

AABB aabb

103 IEB/NLF/GRG/SPA

1ª Generación Filial F1

Negro (AaBb) Negro (AaBb)

Negro Marrón Oro Oro

9 A-B- 3 A-bb 3 aaB- 1 aabb

2ª Generación Filial F2: 9 Negro : 3 Marrón : 4 Oro

Fig Epistasia simple recesiva. Tomado de: http://www.unavarra.es/genmic.

104 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Realiza el siguiente ejercicio de epistasis tomando en cuenta la información de la lectura anterior.

Ejercicio de Epistasis. Maíz

En una variedad de mazorcas de maíz el alelo dominante del locus A, produce

aleurona de color purpura, lo que impide ver el color amarillo del endospermo, que

es visible solo cuando la aleurona es incolora (aa). El color amarillo del endospermo

es controlado por el locus B y el alelo recesivo b bloquea la síntesis de dicho

pigmento.

Señala las proporciones genotípicas y fenotípicas de las siguientes cruzas. (Este es

un problema de epistasis dominante) A = púrpura a= alelurona incolora B= pigmento

amarillo b= no produce pigmento.

A = púrpura a= aleurona incolora B= pigmento amarillo b= no produce pigmento.

Obtén los gametos de los progenitores, Determina las posibles cruzas. Determina

la proporción de la descendencia genotípica y fenotípica

105 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno distingue los principales tipos de mutación y su papel como

materia prima de la variación en los sistemas vivos.


Subtema: Mutaciones

Actividad: Lee con atención la siguiente información

Mutaciones y variación génica

Los individuos de una misma especie no son iguales por diversas razones, pues la

variabilidad genética es una medida de la tendencia de los genotipos de una

población a diferenciarse, dicha variación permite la evolución de las especies, pues

de cada generación solamente una parte de la población sobrevive y se reproduce

transmitiendo características particulares a su progenie.

La variabilidad genética se puede originar por mutaciones,

recombinaciones genéticas, alteraciones en el cariotipo (el número, forma, tamaño

y ordenación interna de los cromosomas) y flujo génico. Los procesos que dirigen o

eliminan variabilidad genética son la selección natural y la deriva genética.7

La mutación puede definirse “como un cambio que ocurre en el ADN o

material hereditario de los organismos”8. O bien como “la fuente primaria de

variabilidad genética en las poblaciones”

Las mutaciones por su origen son aleatorias, ya que no «intentan»

proporcionar lo que el organismo «necesita». El hecho de que una mutación

concreta suceda o no, no está relacionado con lo útil que sería para los individuos.2

O bien, pueden ser producidas por agentes externos por exposición a determinadas

sustancias químicas o a la radiación.

“Las mutaciones pueden ocurrir en regiones de un gen que codifica para una

proteína o en regiones no codificadas de un gen, tal como los intrones y secuencias

de regulación. Las mutaciones pueden o no llevar a cabo un cambio detectable en

7 http://www.biodiversidad.gob.mx/genes/vargenetica.html 8 http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/evo_18_sp

106 IEB/NLF/GRG/SPA

el fenotipo. Que una mutación cambie las características de un organismo depende

del tipo de células que sufren la mutación y el grado en el que la mutación altera la

función de un producto génico o una región del gen regulador.” 9

Las mutaciones según su efecto, pueden ser beneficiosas, neutras o dañinas

para el organismo, así como relevantes o no para la evolución. Se pueden presentar

en células somáticas o germinales. En células somáticas, las mutaciones no se

transmiten a la siguiente generación, pero si pueden alterar o afectar la función

celular o desarrollar tumores. Como consecuencia aparecen

individuos mosaico que poseen dos líneas celulares diferentes con distinto

genotipo. En células germinales, las mutaciones afectan a los gametos femeninos

y masculinos transmitiéndose la siguiente generación. Son la base para la

transmisión de la diversidad genética y la evolución, así como enfermedades

genéticas.

Clasificación

De acuerdo al grado de afectación del material genético las mutaciones se

pueden clasificar en tres tipos: génicas o puntuales, cromosómicas y genómicas.

Génica: mutación que afecta a un solo gen.

Cromosómica: mutación que afecta a un segmento cromosómico que incluye

varios genes.

Genómica: mutación que afecta a cromosomas completos (por exceso o por

defecto) o a juegos cromosómicos completos.

Fuente: www.proyecto Biosfera

9 http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/biologia1/unidad3/mutaciones/definicion

107 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Investiga los tipos de mutaciones génicas y completa la siguiente información

1. Mutaciones génicas o puntuales.

Las mutaciones a nivel molecular son llamadas génicas o puntuales y afectan la

constitución química de los genes. Se originan por:

Sustitución: _______________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Inversión: _________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Deleción. _________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Inserción: _________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

108 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Identifica el tipo de mutación génica para cada ejercicio

a) GCATCCTA GTCTCCTA Tipo de mutación __________________________

b) GCATCCTA GTTCCCTA Tipo de mutación ___________________________

c) GCATCCTA GTTACCCTA Tipo de mutación ___________________________

d) GCATCCTA GTTACCA Tipo de mutación ___________________________

e) ATATGCTG TAATGCTG Tipo de mutación ___________________________

f) ATATGCTG ATATCCGCTG Tipo de mutación ___________________________

g) ATATGCTG ATACCGCTG Tipo de mutación ___________________________

109 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Investiga los tipos de mutaciones cromosómicas y completa la siguiente información

2. Mutaciones cromosómicas. El cambio afecta a un segmento de cromosoma

(mayor de un gen), por tanto a su estructura. Estas mutaciones pueden ocurrir

por:

Deleción. _________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Inversión. _________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Duplicación. _______________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Translocación. _____________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

110 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Identifica el tipo de mutación cromosómica para cada ejercicio

Cromosoma normal

Ejercicios

Tipo de mutación: _____________________________________

Tipo de mutación: _____________________________________

Tipo de mutación: _____________________________________

Tipo de mutación: _______________

Fuente: www.monografias.com

A B C D E F G H I J

A B C D F E G H I J

A B C D F E G H I I J

A B C D F E G H J

111 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Investiga los tipos de mutaciones genómicas y completa la siguiente información

Mutaciones genómicas. Afectan a la dotación cromosómica de un individuo y

puede dar origen a dos tipos de condiciones:

Euploidia: _________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

a) Poliploidía: __________________________________________________

__________________________________________________________

__________________________________________________________

b) Haploidía o monoploidía _______________________________________

__________________________________________________________

__________________________________________________________

Aneuploidía _______________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

a) Trisomía ____________________________________________________

__________________________________________________________

__________________________________________________________

b) Monosomía __________________________________________________

__________________________________________________________

__________________________________________________________

112 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Investiga las características de las siguientes mutaciones genómicas y señala a qué tipo corresponde cada una.

Síndrome de Turner.

Tipo de mutación genómica: ___________________________________________

Características: _____________________________________________________

__________________________________________________________________

Síndrome triequis o metahembras



__________________________________________________________________

Síndrome de Klinefelter



__________________________________________________________________

Síndrome de Down



__________________________________________________________________

Síndrome del maullido del gato.



__________________________________________________________________

113 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Investiga las características de las siguientes mutaciones genómicas y señala a qué tipo corresponde cada una.

Individuos que poseen ocho juegos de cromosomas homólogos



__________________________________________________________________

Ejemplos: _________________________________________________________

Fenómeno gigas en plantas. Tipo de mutación genómica: ___________________


__________________________________________________________________

Ejemplos: _________________________________________________________

Individuos que poseen cuatro juegos de cromosomas homólogos



__________________________________________________________________

Ejemplos: _________________________________________________________

En algunas plantas inferiores en la fase gametofítica de los machos suelen tener el mismo número haploide de cromosomas en sus células



__________________________________________________________________

Ejemplos: _________________________________________________________

114 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Elabora una reflexión con tus propias palabras de una cuartilla que señale cuál es la Importancia de las mutaciones como mecanismos de variabilidad biológica.

Importancia de las mutaciones como mecanismos de variabilidad biológica.

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

115 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno explica las bases de la recombinación genética para

comprender su importancia en el proceso de variación


Subtema: Recombinación genética


Recombinación genética

En biología el concepto de recombinación se emplea para referirse al “fenómeno

que tiene lugar cuando, en la descendencia, aparece una combinación genética que

no se encontraba en los progenitores.”10 En biología molecular, el término de

recombinación se refiere a “la obtención de ADN recombinante artificial a partir de

fragmentos de ADN de diferentes procedencias.” 11

La recombinación genética es una fuente fundamental de variabilidad

genética, ya que el intercambio de material genético entre ambos fragmentos puede

dar lugar a una información genética nueva y válida. La recombinación es

importante para la evolución porque puede introducir combinaciones nuevas de

genes en cada generación. Sin embargo, también puede romper «buenas»

combinaciones de genes.

La meiosis está relacionada con los procesos de recombinación genética,

ya que en este tipo de división se llevará a cabo a la combinación de características

paternas y maternas que dará variabilidad genética entre los miembros de la

especie. 12

Fuente: www.iesjavirtual.es

10 http://definicion.de/recombinacion/ 11 http://medmol.es/glosario/recombinacion/ 12 http://portalacademico.cch.unam.mx/

116 IEB/NLF/GRG/SPA

Hay dos procesos meióticos que producen recombinación son: la

segregación independiente de genes situados en pares cromosómicos distintos

y el entrecruzamiento de genes situados en el mismo par cromosómico. La

segregación independiente es la producción por un individuo de gametos

genéticamente diferentes. El entrecruzamiento cromosómico es el proceso por el

cual las cromátidas de cromosomas homólogos se aparean e intercambian

secciones de su ADN durante la reproducción sexual.

Durante la profase I de la meiosis se lleva a cabo el apareamiento de los

cromosomas homólogos y frecuentes entrecruzamientos. Es la más significativa y

la de mayor duración, ya que tarda aproximadamente el 90% del tiempo total que

dura el proceso de la meiosis. El apareamiento de los cromosomas permite la

recombinación genética, que consiste en el intercambio de fragmentos de

cromátidas.

La recombinación genética se presenta en procariotas como en eucariotas.

En el primer caso, la recombinación genética tiene lugar mediante transferencia

de fragmentos de ADN a una célula receptora. Atendiendo al origen del ADN

donador, generalmente se distinguen tres procesos de recombinación:

transformación (la bacteria acepta y recombina su genoma con ADN libre en el

medio), transducción (el ADN donador procede de un virus) o conjugación (en este

caso el ADN donador lo aporta un plásmido).

En eucariotas la recombinación homóloga (entre fragmentos de ADN de

secuencias homólogas) se produce normalmente durante la meiosis (el proceso

mediante el cual los eucariotas generan gametos), concretamente entre

cromosomas homólogos. En los vertebrados también hay un tipo de recombinación

genética especial en las células B y T del sistema inmune, llamada recombinación

V(D)J, que es la responsable de generar la tremenda variabilidad de anticuerpos y

de receptores de células T necesaria para la respuesta inmune.

La recombinación específica de sitio es un tipo especial de

recombinación homóloga que ocurre en regiones específicas, cortas y

homólogas, existentes en ambos fragmentos a recombinar. Suele ser típica de virus,

los cuales la utilizan para integrarse en el genoma del hospedador. La

117 IEB/NLF/GRG/SPA

recombinación específica de sitio es utilizada en investigación como herramienta

para la manipulación controlada de genomas.

La recombinación es importante porque la identidad de los cromosomas

homólogos no es completa. Permite mezclar los alelos de los cromosomas

homólogos durante la meiosis, lo cual es fuente de variabilidad genética. Dicha

variabilidad puede dar lugar a la aparición de organismo mejor adaptados a su

medio que serán seleccionados para dejar más descendientes.

Por medio de la recombinación es posible producir un número enorme de

combinaciones, es decir la recombinación aumenta enormemente el número de

gametos diferentes que un organismo produce.

A nivel de investigación científica la recombinación permite establecer

técnicas para mapear cromosomas, es decir, colocar de forma relativa los alelos a

lo largo de una cromátida.13

Fuente: www. Biología695 × 393 Fuente: Understanding Evolution

13 http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/genetica

118 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: Can base a la lectura y una mayor investigación del tema utilizando otras fuentes bibliográficas o cibergráficas, elabora un mapa mental sobre las bases de la recombinación genética para explicar su importancia en el proceso de variabilidad.

119 IEB/NLF/GRG/SPA

Aprendizaje: El alumno reconoce el papel del flujo génico como factor de cambio

en el nivel de población.


Subtema: Flujo génico


Flujo génico

Existen varios factores que actúan en la población y que influyen en la adaptación

y evolución de los organismos, tales como: la mutación, la deriva génica, el flujo

génico y la selección natural, los cuales modifican las frecuencias de la poza

génica.14

El flujo génico, se refiere a cualquier desplazamiento de genes desde una

población hasta otra. También puede ser llamado migración. Si unos genes son

transportados hasta una población donde esos genes no existían previamente, el

flujo génico puede ser una fuente muy importante de variabilidad genética, es decir

dos poblaciones de una misma especie regularmente difieren en las frecuencias de

sus pozas génicas, de modo que cuando hay migración de individuos entre esas

poblaciones, hay un flujo génico que modifica las frecuencias de ambas pozas

génicas. En conclusión, el flujo génico puede aumentar la diversidad genética de

una población por inmigración, y disminuirla por emigración. 9

La cantidad de flujo génico que se produce entre las

poblaciones varía mucho en función del tipo de organismo. Las

poblaciones de organismos relativamente sedentarios están

más aisladas entre sí que las poblaciones de organismos con

gran una movilidad.

Fuente: www.pensamiento crítico - WordPress.com

14 http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/biologia1/unidad3/mutaciones/factoresdeevolucion

120 IEB/NLF/GRG/SPA

El flujo génico tiene varios efectos importantes en la evolución. Dentro de una

población: Puede introducir o reintroducir genes en una población, haciendo que

aumente su variabilidad genética. Entre poblaciones: Al trasladar los genes de un

lado a otro, puede hacer que poblaciones distantes sean similares genéticamente

entre sí, reduciendo así la probabilidad de especiación. Cuanto menor sea el flujo

génico entre dos poblaciones, más probable será que evolucionen en dos especies.

Flujo génico: métodos para estimarlo y marcadores moleculares

Fragmento tomado del capítulo 2 15

Por Erika Aguirre Planter

De acuerdo a Erika Aguirre Planter, el estudio del flujo génico es de vital

importancia en biología evolutiva, ya que es un componente importante en la

estructura de las poblaciones. Se ha observado en distintas especies que los niveles

estimados de flujo génico generalmente son altos (Riesberg y Burke, 2001) y que

pueden actuar como una fuerza que mantiene integrada a la especie, además de

influir en procesos ecológicos. Por ejemplo pueden determinar la persistencia y

adaptación de poblaciones locales, las tasas de extinción de las especies, la

evolución de los rangos de distribución de las especies y otras propiedades

ecológicas (Whitlock y McCauley, 1999).

Asimismo, si el flujo génico entre poblaciones de una especie es alto, todas

ellas evolucionan de manera conjunta (a menos que sea contrarrestado por

selección o deriva génica), pero si es muy bajo, empiezan a divergir, lo que puede

contribuir al aislamiento reproductivo y al establecimiento de linajes evolutivamente

independientes (Slatkin, 1994).

15 http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/530/cap2.pdf

121 IEB/NLF/GRG/SPA

En biología de la conservación se ha tratado de estimar el flujo génico actual

tratando de entender el movimiento de genes a una escala regional o de paisaje.

Por ejemplo, existen estudios que consideran que las poblaciones fragmentadas

pueden tener una dinámica de metapoblaciones a través de la extinción y

recolonización de distintos fragmentos, aunque actualmente no se tiene una

metodología clara en la que las estimaciones de flujo génico permitan relacionar los

modelos de metapoblaciones16 con la ecología del paisaje. Para tratar de medir

estas tasas de flujo génico se han utilizado métodos directos e indirectos.

Métodos indirectos

Gracias al desarrollo de técnicas y análisis moleculares, es posible estimar el flujo

génico de una manera detallada y con mayor resolución. Se basan principalmente

en observar la distribución espacial de alelos en las poblaciones para hacer

inferencias de los niveles o patrones de flujo génico en las poblaciones (Slatkin,

1985)

Métodos directos

Se basan en observaciones o experimentos que miden el grado de dispersión de

gametos o individuos, por ejemplo con la captura y recaptura de individuos

marcados. Puede también hacerse un análisis de parentesco para identificar padres

y después cuantificar el patrón del movimiento de genes

Métodos genealógicos

La distribución de la variación genética en poblaciones está

fuertemente influenciada por las fuerzas microevolutivas que

están actuando, como el flujo génico y la selección, así como

por la historia filogenética de las poblaciones y las especies

(Schaal et al., 2003). Fuente: www.biología BI

16 La metapoblación se define como "una población de poblaciones" o bien como “un grupo de varias poblaciones locales (o subpoblaciones) que están ligadas por los procesos de inmigración y emigración”

122 IEB/NLF/GRG/SPA

Actividad: De acuerdo a la lectura completa la siguiente información con la lista de conceptos que aparecen abajo, pudiendo repetirse algunos de ellos.

frecuencia microevulución flujo génico emigran inmigran divergencia genética genes pozas génicas interrumpe frecuencia genética neutraliza propagación nuevas

Flujo Génico 17

a) El ________________es un proceso de ______________ que consiste en la

____________de genes entre individuos de una misma población o entre una

población y otra. Dos poblaciones de una misma especie regularmente difieren

en las frecuencias de sus ________________

b) El ________________ se da en especies que tienen más de una población, e

influye en ellas cambiando la ____________ de alelos de una población por

_______________, y disminuirla por ______________. Aunque en algunas

especies el flujo génico no incluye el traslado físico de individuos y los

_________ pueden ser diseminados a través de gametos, polen o esporas que

se dispersan entre poblaciones vecinas. Cuando los individuos entran o salen a

una población, lo hacen llevando sus __________, por lo que modifican la

________________ de la población que dejan y a la que llegan.

c) El flujo génico tiene dos aspectos importantes. Primero: al aparecer un

_________ alelo con ventaja adaptativa en una población, éste puede ser

diseminado a otras poblaciones cuando algunos individuos emigren y se

integren a otra población ingresando en ella sus genes. Este fenómeno en

cualquier especie _____________ las diferencias entre poblaciones y las

mantiene como una misma variedad o especie.

17 tomado de: http://academia.cch.unam.mx/

123 IEB/NLF/GRG/SPA

d) El segundo aspecto del flujo génico es cuando se ______________ Entonces

las poblaciones se mantienen aisladas genéticamente unas de otras. Esto puede

causar con el tiempo que cada población adquiera unas frecuencias alélicas

diferentes, ya sea por mutaciones, deriva génica o selección natural diferencial,

cada población adquiere características propias, lo que generará una

________________ entre tales poblaciones, produciendo al principio pequeñas

variaciones.

Actividad: Investiga y responde las siguientes preguntas

a) ¿Cómo se produce el flujo génico en los organismos genéticamente

manipulados (OGM)?

b) Investiga y describe un ejemplo de cada uno de los métodos directos,

indirectos y genealógicos para estimar el flujo génico.

c) Explica cuál es el papel del flujo génico como factor de cambio en el nivel

de población.

124 IEB/NLF/GRG/SPA

Autoevaluación Unidad II

1. Tipos de ácidos nucleicos:

a) proteínas y enzimas

b) aminoácidos y proteínas

c) ARN y ADN

d) pentosas y hexosas

2. Los ácidos nucleicos están formados por:

a) Proteínas

b) Carbohidratos

c) Grasas

d) Nucleótidos

3. ¿Cuál es la función de ARN en eucariontes?

a) Regular el crecimiento de las células

b) Proporcionar alimento, agua, energía

c) Modificar la información genética y da protección

d) La expresión de la información genética y síntesis de proteínas

4. ¿Cuántos tipos de ARN hay en las células eucariontes?

a) 1

b) 3

c) 5

d) 4

125 IEB/NLF/GRG/SPA

5. ¿El ARNm realiza la función de?

a) Llevar información del núcleo al ribosoma

b) Sintetizar diversos ácidos grasos

c) Transfiere las moléculas de aminoácidos a los ribosomas

d) Transporta sales de una célula a otra célula

6. ¿Cuál es la función del ADN en la célula?

a) almacenar la información genética

b) protección a la célula

c) alimentar a los organelos

d) reestructurar el organismo

7. El cromosoma procarionte está constituido de:

a) una sola molécula de ADN de cadena simple

b) dos moléculas de ADN de cadena doble

c) ADN e histonas que forman la llamada cromatina

d) ADN de una cadena asociada con proteínas no histónicas

8. El cromosoma eucarionte está constituido de:

a) una sola molécula de ADN de cadena doble

b) dos moléculas de ADN de cadena simple

c) ADN e histonas que forman la llamada cromatina

d) ADN de una cadena asociada con proteínas no histónicas

9. Cromosoma donde el centrómero es desplazado hacia un lado que lo

divide en dos brazos, uno un poco más largo que el otro.

a) Metacéntrico

b) Telocéntrico

c) Submetacéntrico

d) Acrocéntrico

126 IEB/NLF/GRG/SPA

10. Se presenta cuando un alelo domina o enmascara completamente a otro

a) Dominancia

b) Recesividad

c) Dominancia incompleta

d) Alelos múltiples

11. Se definen así a los genes que tienen más de tres alelos en toda la

población.

a) Dominancia

b) Recesividad



12. Condición en la cual ningún alelo es dominante sobre el otro, expresa un

fenotipo intermedio en relación a los fenotipos paternos.

a) Dominancia

b) Recesividad



13. La herencia ligada al sexo en los eucariontes se refiere a los cromosomas.

a) Autosómicos

b) Somáticos

c) X y Y

d) Homocigotos

14. Cuando un individuo es hemofílico que tipo de herencia es:

a) Herencia intermedia

b) Herencia mendeliana

c) Codominancia

d) Herencia ligada al sexo

127 IEB/NLF/GRG/SPA

15. ¿Qué es la codominancia?

a) En los heterocigotos un gene es el dominante

b) La presencia y expresión de dos genes iguales

c) Solo hay un gen dominante y todos los demás son recesivos

d) La expresión de un gen recesivo sobre un dominante

16. ¿Cuándo una persona expresa los dos fenotipos de los progenitores

simultáneamente?

a) Alelos múltiples

b) Codominancia

c) Mutación

d) dominancia incompleta

17. El color de la piel en los seres humanos es un carácter que está dada por

la interacción de dos o más pares de genes, por lo tanto es una herencia.

a) Polisomica

b) Mendeliana

c) Multialelica

d) Poligénica

18. ¿Qué es la epistasis?

a) Presencia de múltiples genes en cada cromosoma

b) Enmascaramiento del efecto de un gen por parte de otro gen

c) Interacción de dos o más pares de genes

d) La expresión de un gen recesivo sobre un dominante

128 IEB/NLF/GRG/SPA

19. Se puede definir como la fuente primaria de variabilidad genética en las

poblaciones.

a) Flujo génico

b) Recombinación génica

c) Evolución

d) Mutación

20. Los individuos mosaico que poseen dos líneas celulares diferentes con

distinto genotipo son un ejemplo de mutaciones:

a) Germinales

b) Somáticas

c) Génicas

d) Cromosómicas

21. Mutación que afecta a cromosomas completos o a juegos cromosómicos

completos.

a) Germinales

b) Somáticas

c) Génicas

d) Cromosómicas

22. Mutaciones que producen un cambio en la estructura del ADN.

a) Germinales

b) Somáticas

c) Génicas

d) Cromosómicas

129 IEB/NLF/GRG/SPA

23. La ________ de material genético suele ser perjudicial en las especies

diploides y por tanto, son poco importantes en la evolución.

a) Duplicación

b) Inversión

c) Deleción

d) Translocación

24. Las variedades gigantes de fresones, tomates, trigo, entre otros, son

ejemplo de:

a) Aneuploidia

b) Poliploidía

c) Trisomia

d) Haploidia

25. Se presenta cuando existe un cromosoma extra en un organismo diploide

a) Aneuploidia

b) Poliploidía

c) Trisomia

d) Haploidia

26. Sin ___________ todos los genes existirían en una sola forma.

a) Flujo génico

b) Reproducción

c) Evolución

d) Mutación

130 IEB/NLF/GRG/SPA

27. Intercambio de material genético entre ambos fragmentos de cromosomas

homólogos que pueden dar lugar a una información genética nueva.

a) Flujo génico


c) Evolución

d) Mutación

28. La meiosis está relacionada con los procesos de:

a) Flujo génico


c) Evolución

d) Mutación

29. Es cualquier desplazamiento de genes desde una población hasta otra.

a) Flujo génico


c) Evolución

d) Mutación

30. Método que se basa en observar la distribución espacial de alelos en las

poblaciones para hacer inferencias de los niveles o patrones de flujo

génico en las poblaciones.

a) Genealógico

b) Indirecto

c) Directo

d) Al azar

131 IEB/NLF/GRG/SPA

Referencias consultadas para la Unidad II

Bibliografía consultada

Curtis, H. y Barnes, R. (2008) Biología. Séptima edición, editorial Médica

Panamericana, España.

Jiménez L.F. (2006) Conocimientos fundamentales de Biología. vol. I editorial

Pearson educación, México.

Purves, W. et all. (2003) Vida la Ciencia de la biología sexta edición, editorial

Médica Panamericana España.

Campbell, n et al. (2001). Biología. 3ª edición Prentice-hall. México

Jimeno a., et al. 2003. Biología. Santillana. México

Muñiz h. E., et al (1996). Biología. Mc graw- hill. México

Pierce B. A. 2009. Genética: Un enfoque conceptual. Tomos I y II. Ed. Médica

Panamericana, 3ra. Edición, 832 p.*Jorge S. Raisman y Ana María González.

2000. Interacción genética.

Solomón p. E., et al.(2003). Biología 3ª edición Interamericana. McGraw-hill.

México.

Stansfield W. D. and S. Elrod. 2002. Genetics. Fourth Edition. Ed. Schaum

McGraw-Hill. United States of America, 500 p.

Starr, c et al (2004). Biología, la unidad y diversidad de la vida. 10ª edición

Thomson. México

Cibergrafia consultada y sugerida para los alumnos

http://www.unavarra.es/genmic/genetica%20y%20mejora/epistasia/tipos_epista

sia.htm

http://www.biblioteca.org.ar/libros/hipertextosdebiologia/genet2.htm

http://www.hidrosfera.wordpress.com/2009/11/26/genetica-basica-

interacciones-genicas/

http://www.biblioteca.org.ar/libros/hipertextosdebiologia/genet2.htm

http://www.hidrosfera.wordpress.com/2009/11/26/genetica-basica-interacciones-genicas/

http://www.hidrosfera.wordpress.com/2009/11/26/genetica-basica-interacciones-genicas/

132 IEB/NLF/GRG/SPA

Bibliografía sugerida para los alumnos

Alberts, B., Johnson, A., et al. (2004). Biología molecular de la célula. Barcelona: Ediciones Omega.

Audesirk, T. y Audesirk, G. (2008). Biología, La vida en la Tierra. México: Prentice-Hall/Hispanoamericana.

Campbell, N., Mitchell y L., Reece, J. (2001). Biología. Conceptos y relaciones. México: Prentice Hall.

Curtis, H., y Barnes, N. (2001). Biología. Madrid: Editorial Médica Panamericana.

Karp, G. (1998). Biología celular y molecular. México: McGraw-Hill Interamericana.

Mader, S. (2008). Biología. México: McGraw-Hill Interamericana.

Ondarza, R. (2006). Biología moderna. México: Trillas.

Solomon, E., Berg, L. y Martin, D. (2013). Biología. México

Starr, C. y Taggart, R. (2004). Biología. La unidad y diversidad de la vida. México: Thomson Editores.

133 IEB/NLF/GRG/SPA

Anexo 1

Unidad I

Respuestas de la autoevaluación

Respuestas de las actividades

134 IEB/NLF/GRG/SPA

Respuestas de la Autoevaluación Unidad I.

Respuestas de la Autoevaluación Unidad I.

1.- B 2.- D 3.- C 4.- C 5.- C 6.- D 7.- D 8.- A 9.- D 10.- A 11.- C 12.- D 13.- D 14.- A 15.- A 16.- B 17.- C 18.- A 19.- A 20.- A 21.- C 22.- A 23.- C 24.- D 25.- C 26.- C 27.- D 28.- B 29.- B 30.- C

135 IEB/NLF/GRG/SPA

RESPUESTAS A LAS ACTIVIDADES DE LA UNIDAD I

Tema I: Metabolismo

Subtema: Enzimas

Lectura 1

Respuestas

¿Qué es el metabolismo?

Es el conjunto de todas las reacciones químicas que se llevan a nivel celular y se

agrupan en una serie ordenada que se llama ruta metabólica que tienen funciones

¿Qué es una enzima y cuál es su función?

Las enzimas son proteína con función biocatalizadora que aceleran las reacciones

químicas disminuyendo la energía de activación de cada

reacción___________________________________________________________

¿Qué es un sustrato?

Es la sustancia o reactivo en la cual actúa una enzima______________________

¿Qué es el sitio activo?

El sitio o centro activo es la región de la enzima en forma de surco o bolsillo en el

que se ajustan los sustratos y donde tienen lugar las reacciones______________

¿Qué es un cofactor?

Sustancia no proteica necesaria para la actividad de una enzima algunos cofactores

son inorgánicos (iones metálicos), y otros son orgánicos (coenzimas)

Investiga dos cofactores y explica su función en alguna reacción. Por ej.

(Mg2+, K+ o Ca2+)

136 IEB/NLF/GRG/SPA

El ion magnesio Mg2 es indispensable para la transferencia de un grupo fosfato de

una molécula a otra, el grupo fosfato contiene carga negativa, por lo tanto las cargas

negativas son atraídas por las cargas positivas del ion magnesio.______________

El K+ y el grupo R de los aminoácidos mantienen los pliegues en la estructura

¿Qué es una coenzima?

Son moléculas orgánicas no proteicas que se unen de manera temporal o

permanente a la enzima cerca del sitio activo. Algunas coenzimas funcionan como

aceptores de hidrógeno y luego los transfieren a otras moléculas_______________

Identificación de enzimas, cofactores y coenzimas en la glucolisis

Respuesta

Figura 2. Glucolisis. En: http://letrasapidus.blogspot.mx/2012/06/las-10-reacciones-de-la-

glucolisis.html

Enzima

Cofactor

Coenzima

137 IEB/NLF/GRG/SPA

*Efecto de temperatura y Ph sobre la actividad enzimatica

Figura 3. Efecto de temperatura y

pH sobre la actividad enzimática.

(Solomon, 2004).

*Especificidad de las enzimas

1. Oxidorreductasas Participan en reacciones de óxido-reducción,

transfiriendo energía en forma de electrones (e-) o

protones de hidrógeno (H+) de un sustrato a otro. Por

ejemplo: citocromo C, desidrogenasas, oxidasas,

peroxidasas, reductasas.

2. Transferasas Catalizan la transferencia de grupos funcionales de un

sitio a otro: Ejemplo: glucoquinasas, transaminasas,

transmetilasas, fosfotransferasas.

3.Hidrolasas Catalizan las reacciones de hidrólisis, adición de lo

equivalente a una molécula de agua. Ejemplo lactasas,

sacarasas, amilasas, lipasas, fosfatasas

4.Liasas Catalizan las reacciones de ruptura de forma no

hidrolítica. Ejemplos: glucosidasas, amidasas,

peptidasas.

En el inciso a) se muestran curvas del efecto de la

temperatura sobre la actividad enzimática, se observa que

al aumentar la temperatura, la actividad enzimática se

incrementa hasta un óptimo y después la actividad

enzimática cae de manera abrupta porque la enzima se

desnaturaliza. En el inciso b) se muestra la actividad

enzimática con respecto al pH, se observa que la pepsina

que es un enzima que digiere proteínas en el jugo

estomacal, altamente ácido es eficaz a pH menores de 4 a

diferencia de la tripsina secretada por el páncreas y qie

digiere polipéptidos es eficaz en pH mayor a 6.

138 IEB/NLF/GRG/SPA

5.Isomerasas Catalizan reacciones de isomerización, sin modificar la

fórmula general del sustrato. Ejemplos: fosfotriosa,

isomerasas, fosfoglucosa, transferasas intramolculares.

6. Ligasas Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis

simultánea de un nucleótido trifosfato como el ATP. Unen:

C-C/C-O/C-N/C-S. Ejemplo: piruvato carboxilasa.

Mapa conceptual de enzima

Nota: Como el mapa es individual, no está considerada en las respuestas.

Identificación del tipo de enzima

Es una ligasa porque une subunidades, en este caso

nucleótidos.___________________________________________________

Es una hidrolasa porque es una reacción de descomposición o fragmentación

de ácidos nucleicos a nucleótidos en donde se incorpora un átomo de hidrógeno

a una subunidad (Nucleótido) y el grupo hidroxilo a otra subunidad

Es una isomerasa, ya que la Glucosa-6-fosfato y Fructosa-6-fosfato, tiene los

mismos elementos químicos, solo que su estructura o acomodo de los mismos,

son diferentes, tienen propiedades diferentes.(Observa la imagen 7)

Es una hidrolasa, se agrega lo equivalente a una molécula de aguas H y OH

Es una transferasa, el 3-fosfoglicerato es una molécula de tres carbonos (ver

imagen de glucolisis) presenta su fosfato en el carbono 3, de aquí su nombre, y

es transferido por la enzima al carbono 2.

Es una hidrolasa, para ello es necesario que se incorpore una molécula de agua,

rompa el enlace glucosídico que une a las unidades de glucosa y a su vez la

molécula de agua y se rompa el H y OH. El hidrogeno y el oxígeno del enlace

glucosídico se van hacia una molécula de glucosa y el OH restantes se incorpora

en la otra molécula de glucosa. Ver figura.

139 IEB/NLF/GRG/SPA

Tema I: Metabolismo

Subtema: Rutas metabólicas

Características de las reacciones

Síntesis: En estas reacciones se forman moléculas a partir de sustratos de menor

peso molecular______________________________________________________

Degradación: Son reacciones en las que se descomponen biomoléculas para

obtener metabolitos o energía__________________________________________

Oxidación: En estas reacciones hay una sustracción o pérdida de energía, el

producto de esta reacción contiene mayor átomos de oxígeno que el sustrato.____

Reducción: En estas reacciones se lleva a cabo adiciones o ganancias de energía

ya sea en forma de electrones o átomos de hidrógeno._______________________

Isomerización: En estas reacciones hay una reestructuración de la molécula

orgánica, sin pérdida o ganancia de energía._______________________________

Transposición: En estas reacciones hay un cambio en la posición de los grupos

funcionales o de un enlace característico de la molécula.______________________

Hidratación: En estas reacciones se adiciona una molécula de agua al sustrato. ___

Deshidratación: En estas reacciones se forma una molécula de agua, para ello hay

pérdida de OH y H+___________________________________________________

Hidrólisis: En estas reacciones hay una ruptura de un enlace del sustrato para

producir dos moléculas de peso molecular menor con la ayuda de una molécula de

agua que se fragmenta para adicionarse a los productos. El OH del rompimiento de

la molécula de agua se une al primer residuo o producto y el H se une al residuo

restante.___________________________________________________________

Fosforilación: Estas reacciones son de síntesis que consiste en la adición de un

grupo fosfato al sustrato.______________________________________________

140 IEB/NLF/GRG/SPA

Desfosforilación: Estas reacciones transfieren un grupo fosfato del sustrato principal

a uno intermediario___________________________________________________

Hidrogenación: En estas reacciones el sustrato recibe un átomo de hidrógeno por

lo que corresponde a una reducción del sustrato.___________________________

Deshidrogenación: En estas reacciones el sustrato pierde un átomo de hidrógeno,

es decir que corresponde a una oxidación del sustrato._______________________

*Identificación de enzimas, reactivos, productos, tipos de reacción y ruta de la

glucolisis GLUCOLISIS

Figura 7. Glucolisis. En: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358010/exe/15.JPG

Enzimas

Reactivos

Productos

141 IEB/NLF/GRG/SPA

1.Fosforilación 4.Degradación 7. Desfosforilación 10. Desfosforilación

2.Isomerización 5. Isomerización 8. Transposición

3.Fosforilación 6. Deshidrogenación 9. Deshidratación

Explicación: Como se observa en la imagen la glucólisis es el rompimiento de la

glucosa en dos moléculas de piruvato. Este proceso se lleva a cabo en diez

reacciones, el sustrato inicial es la glucosa y la primera reacción es de fosforilación,

es decir la adición de un grupo fosfato que aportado por una molécula de ATP y el

producto es glucosa-6-fosfato, es decir que el fosfato se adiciono en el carbono 6

de la glucosa, este producto pasa a ser un sustrato para la segunda reacción y así

sucesivamente, es por ello que las moléculas están señaladas como productos y

como sustrato, en un momento son productos, pero pasas a ser sustratos para

seguir el proceso. El proceso de la glucolisis por lo tanto es considerado una ruta

catabólica, que a partir de una serie de diez reacciones se transforma una molécula

compleja que es la glucosa, en dos moléculas sencillas que son dos priruvatos.___


Subtema. Quimioautótrofos, fotoautótrofos y heterótrofos.

Cuestionario 1

1. La nutrición tiene dos componentes principales: modo en que los organismos

obtienen los átomos de carbono necesarios para constituir los esqueletos de

carbono de sus moléculas orgánicas y modo en que obtienen su energía.

2. Los autótrofos son capaces de realizar la fijación de CO2, que emplean como

fuente de carbono. Los heterótrofos no pueden fijarlo; utilizan moléculas orgánicas

preformadas producidas por otros organismos como fuente de carbono.

3. No, los primeros organismos eran quimioheterótrofos.

4. Son organismos heterótrofos, encontró dos tipos de levaduras que se encargaban

de degradar los compuestos orgánicos presentes en el vino, la cerveza y la leche.

142 IEB/NLF/GRG/SPA

5. Los usos de tratamientos biológicos han resultado muy útiles, se usan organismos

para descomponer las sustancias orgánicas en las aguas residuales. A diferencia

de otros tratamientos de aguas residuales, que solo usan procesos químicos o

mecánicos, los tratamientos biológicos incluyen el uso de bacterias, nematodos u

otros organismos pequeños.

6. Fuente lumínica y a través de reacciones químicas

7. Moléculas inorgánicas como el CO2 y orgánicas cómo azúcares, proteínas,

lípidos y ácidos nucleícos.

8. Es la suma de todos los procesos que ocurren dentro de una célula o un

organismo, transformaciones por medio de las cuales la energía y la materia quedan

disponibles para uso de los organismos.

Cuadro comparativo 1

Hábitat Tipo de nutrición

Escherichia coli Tracto digestivo

de animales

Quimioheterótrofa

Cianobacteria Acuático Fotoautótrofa

Helechos Terrestre Fotoautótrofa

Pipa de Indio Terrestre Quimioautótrofa

Gusano tubícola

gigante

Dorsales marinas

con gran

cantidad de

sulfuros en agua

procedente de

origen volcánico.

Quimioheterótrofa

Estromatolitos Acuático Fotoautótrofa

Humano Terrestre Quimioheterótrofa

143 IEB/NLF/GRG/SPA

Nota: El mapa es individual, no está considerada en las respuestas.

Cuadro comparativo 2

Tipo de organismo Fuente de

energía

Fuente de

carbono

Ejemplo

Fotoautótrofos

Luminosa Compuestos

inorgánicos como

CO2

Las plantas

Fotoheterótrofos

Luminosa Compuestos

orgánicos

Bacterias

Quimioautótrofos

Compuestos

químicos

Compuestos

inorgánicos como

CO2

Bacterias

Quimioheterótrofos

Compuestos

químicos

Compuestos

orgánicos

Hongos,

animales,

protozoos y

bacterias


Subtema. Catabolismo: fermentación y respiración celular Glosario 1

l) Energía: Capacidad de realizar trabajo, puede expresarse en kilojoules o

kilocalorías.

m) Enzima: Catalizador orgánico que acelera una reacción química específica

reduciendo la energía de activación necesaria para dicha reacción.

n) Coenzimas: Cofactor orgánico de una enzima, participa en las reacciones

transfiriendo componentes como electrones o parte de una molécula

sustrato.

144 IEB/NLF/GRG/SPA

o) Insumos o requerimientos metabólicos: son los compuestos que demandan

las células para poder realizar las diferentes rutas metabólicas, sean

anabólicas o catabólicas.

p) Productos metabólicos: Sustancia formada en una reacción química.

q) Metabolismo: Suma de todos los procesos que ocurren dentro de una célula

o un organismo, transformaciones por medio de las cuales la energía y la

materia quedan disponibles para uso de los organismos.

r) Catabolismo: Aspecto del metabolismo en el cual se degradan sustancias

complejas para formar simples, se libera energía química almacenada por

las células.

s) Anabolismo: Aspecto del metabolismo en el que se unen sustancias simples

para formar otras complejas, de lo que resultan el almacenamiento de

energía.

t) Respiración celular aerobia: Proceso catabólico mediante el cual se

degradan moléculas de glucosa en presencia de oxígeno para obtener

energía en forma de ATP.

u) Respiración celular anaerobia: Proceso que realizan organismos procariotas

que viven en zonas donde no hay oxígeno, para obtención de energía, este

es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y otros

compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula

inorgánica distinta del oxígeno, a través de una cadena transportadora de

electrones.

v) Fermentación: proceso anaeróbico, en el que no participa nada parecido a

una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de electrones es

siempre una molécula orgánica como el piruvato.

145 IEB/NLF/GRG/SPA

Cuestionario 1 1. ¿Qué diferencias existen entre el proceso de respiración celular y el de

combustión? ¿En qué podrían ser semejantes?

En la combustión solo el 25% de energía se convierte en formas útiles, en la

respiración celular se aprovecha el 40% de esta, por lo que la célula es más

eficiente. La combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los

enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma

súbita; por el contrario, la respiración es la degradación del alimento con la

liberación paulatina de energía. Este control está ejercido por enzimas

específicas.

2. ¿Qué es la respiración celular? ¿Por qué es importante para los seres vivos?

El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para

obtener energía, mediante un conjunto de reacciones exergónicas, donde

parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por

la célula para sintetizar ATP. Molécula energética que permite a las células

realizar todas sus funciones.

3. ¿Cuántas y cuales etapas conforman al proceso de respiración celular

aerobia? Glucólisis, formación de acetil CoA, ciclo de Krebs y cadena

transportadora de electrones.

4. Completa la siguiente tabla comparativa sobre respiración celular aerobia,

anaerobia y fermentación.

Productos iniciales

productos finales

Aceptor final

Organismos que la realizan

Importancia

Respiración celular aerobia

Monosacáridos como la glucosa

H2O, 36 ATP y CO2

O2 Bacterias aerobias, protistas, hongos, animales y plantas

Proceso mediante el cual obtienen energía los organismos que la realizan.

Respiración celular anaerobia

Monosacáridos como la glucosa y otros compuestos orgánicos

H2S, 36 ATP y CO2

S2 Bacterias anaerobias

Obtención de energía

Fermentación

Monosacáridos como la glucosa

Ácido láctico o etanol, 2ATP.

Piruvato Bacterias y levaduras.

Obtención de energía

146 IEB/NLF/GRG/SPA

Cuadro comparativo respiración celular

Información sobre glucolisis


Productos finales

Sitio dónde

ocurre en procariotas

y eucariotas

Ejemplos de

organismos que la

realizan

Importancia

Degradación de la

molécula de glucosa

1 Glucosa

2 Piruvatos *2 NADH *4ATP-

2ATP=2ATP

En citoplasma

tanto en procariotas como en

eucariotas

Bacterias y organismos eucariotas.

Es el primera paso para iniciar la

obtención de energía a

través de la etapas

subsecuentes.

Información sobre formación de Acetil CoA


Productos finales



Ejemplos de

organismos

Importancia

Reacciones mediante las cuales se forma el acetil CoA, compuesto intermediario que permite incorporar el acetil al ciclo de Krebs para continuar degradación.

2Piruvatos o ácidos pirúvicos, 2 CoA 2 NAD

2 Acetil CoA 2 CO2

2 NADH2

En el citoplasma en procariotas. En la matriz mitocondrial en células eucariotas.


Proceso en el que se forma acetil CoA, compuesto intermediario que permite incorporar el acetil al ciclo de Krebs para continuar su degradación.

147 IEB/NLF/GRG/SPA

Información sobre ciclo de Krebs


Productos finales



Ejemplos de

organismos que la

realizan

Importancia

Vía metabólica cíclica, que forma parte del proceso de respiración celular, en el que las coenzimas NAD y FAD captan los H2

provenientes de la glucosa.

2 Acetil CoA, 2 oxalacetatos, 6 NAD y 2 FAD

2 CoA 2 oxalacetatos 6 NADH2, 2 FADH2 4 CO2

En el citoplasma en procariotas. En la matriz mitocondrial en células eucariotas.


En ella se reducen las coenzimas NADH2 y 2 FADH2 para trasladar los H2 captados a la siguiente etapa de la respiración celular.

148 IEB/NLF/GRG/SPA

Información sobre cadena transportadora de electrones

Definición Productos

iniciales Productos

finales Sitio dónde ocurre en


Ejemplos de

organismos que la

realizan

Importancia

En esta etapa se utilizan los electrones transportados por el NADH2 y FADH2 a un aceptor final de electrones como el O2, mediante una serie de reacciones redox. Estas reacciones están acopladas a la creación de un gradiente de protones generado por los complejos I, III y IV.

NADH2 FADH2

(formados en las etapas anteriores de la respiración celular) ADP + Pi y O2

NAD FAD H2O ATP

En procariotas los transportadores de electrones están asociados a la membrana plasmática. En eucariotas, se lleva a cabo en las crestas mitocondriales.


Se lleva a cabo la transferencia de electrones en los complejos I, II, III y IV de la cadena transportadora, a través de reacciones de óxido reducción que generan la energía necesaria para la formación de moléculas de ATP. En la respiración celular aerobia el O2 como aceptor final capta los H2

para formar moléculas de H2O.

149 IEB/NLF/GRG/SPA

Información sobre fermentación láctica y alcohólica


Productos finales


procariotas y

eucariotas

Ejemplos de

organismos que la

realizan

Importancia


Ruta metabólica en la que la glucosa se oxida parcialmente, para obtener energía y ácido láctico.

Glucosa 2 NAD 4 ATP

Ácido láctico 2 ATP 2 NADH2

En ambos casos ocurre en el citoplasma

Bacterias y Células de músculo esquelético en humanos.

Es utilizada en la elaboración de queso, yogurt.

Fermentación alcohólica

Proceso en el que los microorganismos transforman el azúcar en alcohol etílico y CO2.

Glucosa 2 NAD 4 ATP

Etanol 2 ATP 2 NADH2

2 CO2

En ambos casos ocurre en el citoplasma

Bacterias y levaduras

Es utilizada en la elaboración de vino, cerveza.

150 IEB/NLF/GRG/SPA

Cuadro comparativo 3 ATP NADH2 FADH2 Glucolisis 2 2 0 Formación de Acetil Co-A

0 2 0

Ciclo de Krebs 2 6 2 Cadena transportadora de electrones

Por cada NADH2 que llegue a

cadena transportadora de

electrones se forman 3 ATP

Por cada FADH2 que llegue a

cadena transportadora de

electrones se forman 2 ATP

Total de moléculas de ATP producidas

4 10 NADH2 (3) = 30 ATP

2 FADH2 (2) = 4 ATP

ATP NADH FADH Glucolisis 2 2 0 Fermentación láctica

0 0 0

Total de moléculas de ATP producidas

2 No hay cadena transportadora de electrones.

No hay cadena transportadora de electrones.

151 IEB/NLF/GRG/SPA

Cuestionario 2

1. La respiración celular es un proceso catabólico, en el que ocurren varias

reacciones químicas para degradar la molécula de glucosa y obtener energía

en forma de moléculas de ATP. Es un proceso importante para los seres

vivos ya a partir de él las células obtienen energía para realizar sus funciones.

2. La respiración celular aerobia necesita del oxígeno como aceptor final de

electrones, proporciona a las células hasta 36 moléculas de ATP por una

molécula de glucosa que se degrada. En la respiración celular anaerobia el

aceptor final pueden ser nitrato, sulfato o el azufre, proporcionando hasta 36

moléculas de ATP por cada glúcido que se degrada. En cambio, en la

fermentación el número de moléculas de ATP que se generan de ganancia

para las células es de 2.

3. El catabolismo es el conjunto de rutas metabólicas en las que se degradan

moléculas complejas en moléculas sencillas, al romper estos enlaces se

libera energía, por lo que se consideran reacciones exergónicas. Tanto en la

fermentación como en la respiración celular se degradan moléculas de

glucosa para generar energía.

4. En cuanto a la formación de moléculas de ATP la respiración celular es más

redituable para las células, en este proceso se forman más de 36 moléculas

de ATP.

152 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtema. Anabolismo: fotosíntesis y síntesis de proteínas. Cuestionario 1

1. Conjunto de reacciones químicas, endergónicas, mediante las cuales se

forman moléculas complejas a partir de moléculas sencillas.

2. Síntesis de proteínas y fotosíntesis

3. Se forman en los cloroplastos presentes en las plantas, a través de la

fotosíntesis.

4. Síntesis de proteínas

Cuestionario 2

1. ¿Qué es el anabolismo?

El anabolismo es la fase del metabolismo en la que a partir de unos pocos

precursores sencillos y relativamente oxidados se obtienen moléculas orgánicas

cada vez más complejas y reducidas.

2. Menciona tres características de las rutas anabólicas

A partir de compuestos sencillos se forman moléculas más complejas, son

endergónicas, consumen energía para la formación de moléculas, requieren de la

participación de enzimas.

3. Indica dos ejemplos de rutas anabólicas

La fotosíntesis, síntesis de DNA y síntesis de proteínas.

4. ¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la fotosíntesis?

Para que ocurra la fotosíntesis se requiere de H2O, CO2 y luz

5. ¿Cuál es la importancia de la fotosíntesis para la vida en el planeta?

La fotosíntesis ha alterado la faz del planeta, transformando la composición de la

atmósfera y cubriendo la superficie de la tierra con el oxígeno, además de producir

los hidratos de carbono que sostienen a muchos de los organismos del planeta.

153 IEB/NLF/GRG/SPA

6. ¿Qué es la fotosíntesis?

La fotosíntesis es un proceso que llevan a cabo las células fotoautótrofas en el que,

utilizando la energía luminosa capturada por ciertos pigmentos, se sintetiza materia

orgánica como carbohidratos a partir de materia inorgánica.

7. ¿Qué organismos la realizan?

Cianobaterias, algas y plantas.

8. Señala el sitio donde se lleva a cabo cada una de las fases de la

fotosíntesis en organismos procariotas y eucariotas.

En procariotas la fase luminosa ocurre en la membrana plasmática y el ciclo de

Calvin en el citoplasma. En eucariotas, la fase luminosa ocurre en la membrana

tilacoidal y el ciclo de Calvin en el estroma.

Esquema 1

154 IEB/NLF/GRG/SPA

Investigación de conceptos

Concepto Definición

Pigmento fotosintético Los pigmentos fotosintéticos son los únicos que tienen la

capacidad de absorber la energía de la luz solar y hacerla

disponible para el aparato fotosintético. En las plantas terrestres

hay dos clases de pigmentos fotosintéticos: las clorofilas y los

carotenoides. Poseen un sistema de dobles enlaces

conjugados, por lo que pueden "excitarse", es decir, pasar a

niveles energéticos superiores, sin que la molécula se rompa.

Clorofila Pigmento de color verde que se encuentra en las cianobacterias

y en todos aquellos organismos que contienen cloroplastos en

sus células, lo que incluye a las plantas y a las diversas algas

eucarióticas. La clorofila es una biomolécula extremadamente

importante en la fotosíntesis, proceso que permite a las plantas

y algas absorber energía a partir de la luz solar.

Carotenoide Pigmento característico de plantas, algas y cianobacterias,

poseen en su composición química dobles enlaces conjugados

que le permiten absorber la energía luminosa al excitarse y

pasar a niveles energéticos superiores, sin que la molécula se

rompa.

Fotosistema

Un fotosistema es una unidad funcional constituida por

pigmentos fotosintéticos, un complejo antena y un centro de

reacción. Están organizados y ubicados en la membrana

tilacoidal. Existen dos tipos de fotosistemas: el fotosistema I (PS

I) y el fotosistema II (PS II).

Complejo antena Está formado por varios centenares de moléculas de clorofilas,

carotenoides y también proteínas, que absorben la energía de

la luz de diferentes longitudes de onda y la canalizan hacia una

única molécula de clorofila denominada clorofila diana. La

antena funciona como una especie de embudo para capturar la

energía luminosa.

Centro de reacción Está formado por la clorofila diana, un dador de electrones y un

aceptor de electrones que pueden variar de unos fotosistemas

a otros.

155 IEB/NLF/GRG/SPA

Esquema 2

Imagen de la fase luminosa tomada y modificada de:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/Etapa.luminosa.jpg/600px-Etapa.luminosa.jpg

A continuación, señala los eventos importantes de la fase luminosa, los cuales

están indicados con números en la imagen anterior.

1. Fotolisis del agua 2. Captación de luz por la molécula de clorofila del fotosistema II. 3. Transporte de electrones 4. Reducción de NADPH2 5. Gradiente de concentración de hidrógenos al interior del tilacoide para atravesar por la ATP sintetasa. 6. Formación de ATP

Esquema 3

4. Fijación de CO2

5. Fase de reducción

6. Regeneración

Imagen del ciclo de Calvin tomada de: https://upload.wikimedia.org/ wikipedia/commons/thumb/6/6c/ Ciclo_de_Calvin.png/350px-Ciclo _de_Calvin.png

6

5

4 3

2

1

3

1

2

156 IEB/NLF/GRG/SPA

Complementación de tabla 1 Productos

iniciales Productos finales

Sitio donde ocurre en procariotas y eucariotas

Importancia

Fase luminosa

H2O CO2

O2 Carbohidratos

En procariotas ocurre en la membrana plasmática. En eucariotas en la membrana tilacoidal.

En esta etapa se transforma la energía luminosa en energía química. Se reduce el NADPH2 y se forma ATP.

Fase de fijación

Ribulosa 1,6 difosfato NADPH2 ATP CO2

Ribulosa 1,6 difosfato NADP ADP Carbohidratos

En procariotas en el citoplasma y en eucariotas en el estroma.

Se fija el CO2

para formar moléculas orgánicas como los carbohidratos.

Respuesta

Explica ¿Cuál es la importancia de la fotosíntesis para mantener la vida en el

planeta? A partir de esta ruta anabólica se proporciona oxigeno que es vital para

los seres aerobios y se sintetizan los carbohidratos que son moléculas necesarias

para mantener la vida de organismos autótrofos y heterótrofos.

157 IEB/NLF/GRG/SPA

Investigación de conceptos

m) Aminoácido: Molécula orgánica con un grupo amino y un grupo carboxilo.

Los aminoácidos son un conjunto de 20 tipos distintos de moléculas y

constituyen las piezas básicas para construir proteínas.

n) Péptido: Grupo de moléculas formadas por la unión de varios aminoácidos

mediante enlaces peptídicos.

o) Codón: Es la unidad de información básica en el proceso de traducción del

RNAm. Cada uno de los codones codifica un aminoácido y esta correlación

es la base del código genético que permite la traducción de la secuencia de

RNAm a la secuencia de aminoácidos que compone la proteína.

p) Anticodón: Secuencia de tres nucleótidos complementaria a una secuencia

de otros tres nucleótidos que se encuentran en el ARN mensajero (ARNm),

siendo esta última el codón. El anticodón, en cambio, forma parte de un

extremo de una molécula de ARN de transferencia (ARNt) durante la síntesis

de proteínas.

q) Polimerasa: enzima capaz de transcribir o replicar ácidos nucleicos.

r) Nucleótido: Es la unidad básica de los ácidos nucleicos. El ANA y el ADN

son polímeros formados por largas cadenas de nucleótidos. Un nucleótido

está formado por una molécula de azúcar (ribosa en el ARN o desoxirribosa

en el ADN) unido a un grupo fosfato y una base nitrogenada. Las bases

utilizadas en el ADN son la adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).

En el ARN, la base uracilo (U) ocupa el lugar de la timina.

s) ARN mensajero: Es una molécula de ARN de cadena simple, se forma a

partir de la transcripción de la información contenida en el gen. El ARNm sale

del núcleo celular, se dirige a los ribosomas donde se fabrican las proteínas.

t) ARN ribosomal: forma parte de los ribosomas y es esencial para la síntesis

proteica en todos los seres vivos.

u) ARN de transferencia: Es una pequeña molécula de ARN que participa en

la síntesis de proteínas. Cada molécula de ARNt tiene dos áreas importantes,

una región denominada anticodón y una región donde se une un aminoácido

específico.

158 IEB/NLF/GRG/SPA

v) Código genético: Es el conjunto de normas por las que la información

codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en

proteínas (secuencias de aminoácidos) en los seres vivos.

w) Intrones: Fragmentos de ADN que están presente en un gen pero que no

codifican para ningún fragmento de la proteína. Los intrones son eliminados

en el proceso de maduración del ARN mensajero.

x) Exones: son los fragmentos del gen que contienen la información para

producir la proteína codificada en el ADN.

Identificación de ideas

I. Transcripción del ADN a ARN

En este proceso, un complejo enzimático, sintetiza una hebra de ARN que tiene una

secuencia de bases complementaria a la zona del ADN que se ha transcrito. En la

transcripción no se transcribe todo el cromosoma como en la replicación, tan solo

un trozo de él (la información del gen).

A) Iniciación de la cadena: se produce cuando la ARNpolimerasa entra en

contacto con una secuencia de iniciación (promotor) en la hebra patrón de ADN, la

secuencia de iniciación en la mayoría de los genes es muy similar a TATAAT,

aunque no hay una secuencia única. En los procariotas la ARN polimerasa se une

directamente a la secuencia promotor, pero en eucariotas esta unión esta mediada

por otra proteína denominada factor de iniciación. La unión de la ARN polimerasa al

promotor genera una serie de cambios que conducen a la separación del ADN

dúplex formándose una burbuja u horquilla de transcripción. La ARN polimerasa

inicia la síntesis del nuevo ARN por su extremo 5', y comienza habitualmente por un

residuo de GTP o ADP.

B) Prolongación de la cadena: Tras el inicio de la cadena esta se elonga por la

adición de nucleótidos complementarios a la secuencia de ADN patrón, formando

una molécula dúplex ADN-ARN que facilita el proceso de lectura pero que tiene una

vida muy corta separándose poco después de su formación. En el ARN el

complementario de la Adenina es el uracilo en vez de la timina.

C) Terminación: La elongación de la cadena de ARN transcrito finaliza cuando La

DNA polimerasa llega a la secuencia de terminación. Tras la finalización de la

elongación se libera la ARN polimerasa con el concurso de una proteína

denominada rho.

160 IEB/NLF/GRG/SPA

II. Procesamiento del ARN mensajero

Son las modificaciones post-transcripcionales que realizan una serie de enzimas al

transcrito primario de ARN. En el caso de organismos eucariotas los genes están

compuestos de intrones (regiones no codificantes de proteína) y exones (regiones

codificantes). En el proceso de maduración del ARNm se van eliminando los

intrones y se une cada exón al siguiente para formar un ARNm maduro. Los

transcritos primarios de ARNm (hnARN) son procesados tras su transcripción para

convertirlo en ANAm maduro, listo para conducirse al citoplasma. Es necesario

señalar que el procesamiento del ARNm no ocurre en organismos procariotas

debido a que no cuentan con intrones en su genoma.

III. Traducción de la información genética

Una vez en el citoplasma el ARNm se une a la subunidad menor del ribosoma y

después a la subunidad mayor para formar un ribosoma completo. El complejo

ARNm-ribosoma es la maquinaria de síntesis de proteínas donde se decodifica el

mensaje del ARNm mediante el código genético. El código genético establece un

sistema para traducir la secuencia de ARN que tiene un alfabeto de 4 letras

(Adedina, Guanina, Citocina y Uracilo) a una secuencia de proteína que tiene como

alfabeto los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas. Cada triplete de

nucleótidos codifica un aminoácido.

La traducción de la información inicia cuando se elonga la cadena de aminoácidos

mediante la unión covalente de los aminoácidos transportados por los ARNt que se

van uniendo sucesivamente a los codones del ARNm expuestos. En el ribosoma

existen dos hendiduras para los ANAt de forma que los que presentan el anticodón

correspondiente se colocan muy juntos de forma que el aminoácido del primero es

transferido al segundo, pasando este a la posición del primero con dos aminoácidos.

161 IEB/NLF/GRG/SPA

Al quedar libre la segunda hendidura y exponer el ARNm un nuevo codón es leído

por otro ARNt que a su vez recibe los dos aminoácidos del anterior, de forma que la

cadena ya tiene tres aminoácidos, mediante este procedimiento la cadena de

aminoácidos va creciendo hasta formar un péptido. El proceso continúa hasta que

aparece el codón de terminación en el ARNm. La elongación se produce desde el

extremo N-terminal al C-terminal. Es importante resaltar que el RNA de

transferencia es el encargado de hacer que cada triplete determine la incorporación

del aminoácido correspondiente al péptido en formación.

IV. Terminación del péptido y liberación.

A medida que la cadena peptídica se alarga queda sumergida en el citosol y

expuesta a las fuerzas que condicionan sus plegamientos estructurales. Las

cadenas peptídicas que van a ser secretadas o integradas en las membranas son

procesadas y transportadas al retículo endoplásmico mediante el reconocimiento de

unos péptidos de señal que tienen en su extremo N-terminal. Por otro lado, la

cadena proteica es expuesta, aún antes de liberarse, a la acción de enzimas

citoplasmáticas como las que acetilan las histonas. Estas modificaciones de la

proteína antes de su síntesis final se denominan cotraduccionales.

Cuando tras el movimiento del ARNm codón a codón, mediante el proceso

denominado translocación, aparece un codón de terminación (UGA, UAG o UAA),

este no es reconocido por los ARNt y si por los denominados factores de liberación,

que al unirse modifican la acción de la peptidil-transferasa de forma que esta rompe

el enlace de la cadena con el ARNt y libera al péptido.

162 IEB/NLF/GRG/SPA

Fases de la síntesis de proteínas

Imagen de síntesis de proteínas tomada de: http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/soft-comp/Bio-

Intro/sintprot_files/sintesispro.gif

Explicación de ideas

1. Transcripción del ADN a ARN: En este proceso, un complejo enzimático,

sintetiza una hebra de ARN que tiene una secuencia de bases

complementaria a la zona del ADN que se ha transcrito. No se transcribe todo

el cromosoma sino sólo la información del gen. Tras el inicio de la cadena

esta se elonga por la adición de nucleótidos complementarios a la secuencia

de DNA patrón. En el ARN el complementario de la Adenina es el uracilo en

vez de la timina. La elongación de la cadena de ARN transcrito finaliza

cuando La ADNpolimerasa llega a la secuencia de terminación.

2. Procesamiento del ARN mensajero: En el proceso de maduración del

ARNm se van eliminando los intrones y se une cada exón al siguiente para

formar un ARNm maduro. El procesamiento del ARNm no ocurre en

organismos procariotas debido a que no cuentan con intrones en su genoma.

3. El ARNm maduro sale del nucleo y se dirige hacia los ribosomas, ubicados

en el citoplasma. En los ribosomas se realizará la traducción.

5

4

3

2

1

163 IEB/NLF/GRG/SPA

4. Traducción de la información genética: En el citoplasma el RNAm se une

a la subunidad menor del ribosoma y después a la subunidad mayor para

formar un ribosoma completo. El complejo ARNm-ribosoma es la maquinaria

de síntesis de proteínas donde se decodifica el mensaje del ARNm mediante

el código genético. La traducción de la información inicia cuando se elonga

la cadena de aminoácidos mediante la unión covalente de los aminoácidos

transportados por los ARNt que se van uniendo sucesivamente a los codones

del RNAm expuestos. El proceso continúa hasta que aparece el codón de

terminación en el ARNm. La elongación se produce desde el extremo N-

terminal al C-terminal.

5. Terminación del péptido y liberación. A medida que la cadena peptídica

se alarga queda sumergida en el citosol y expuesta a las fuerzas que

condicionan sus plegamientos estructurales. La peptidil-transferasa rompe el

enlace de la cadena con el ARNt y libera al péptido.

Secuencia de aminoácidos

1. La oxitocina es un péptido formado por:

cisteína - tirosina - isoleucina - glutamina - asparagina - cisteína - prolina - leucina – glicina

ARNt = UGU-UAU-AUU-CAA-AAU-UGU-CCU-UUA-GGU

ARNm = ACA-AUA-UAA-GUU-UUA-ACA-GGA-AAU-CCA

ADN = TGT-TAT-ATT-CAA-AAT-TGT-CCT-TTA-GGT

2. La estructura de la vasopresina es:

cisteína - tirosina - fenilalanina - glutamina - asparagina - cisteína - prolina - arginina - glicina

ARNt = UGU-UAU-UUU-CAA-AAU-UGU-CCU-AGA-GGU

ARNm = ACA-AUA-AAA-GUU-UUA-ACA-GGA-UCU-CCA

ADN = TGT-TAT-TTT-CAA-AAT-TGT-CCT-AGA-GGT

Importancia de la oxitocina para el ser humano: es una hormona relacionada con

la conducta sexual, con la felicidad y con el sentimiento maternal y paternal.

Contribuye a modular el estado de ánimo, así como a fraguar las relaciones sociales

164 IEB/NLF/GRG/SPA

entre las personas. Por su papel en el cuerpo humano, recibe varios apodos, como

el de “la hormona del amor” o “la hormona de la felicidad”.

Importancia de la vasopresina para el ser humano: Es una hormona liberada

principalmente en respuesta a cambios en la osmolaridad sérica o en el volumen

sanguíneo. Hace que los riñones conserven agua mediante la concentración de

orina y la reducción de su volumen, estimulando la reabsorción de agua. Recibe su

nombre de esta importante función como regulador homeostásico de fluidos.

También tiene funciones en el cerebro y en los vasos sanguíneos.

Respuestas a preguntas

1. ¿Cuál es la importancia de la síntesis de proteínas para los seres vivos?

A partir de este proceso metabólico se sintetizan o se forman las proteínas

encargadas de formar a las células, y de las encargadas de realizar

distintas funciones como enzimáticas, de transporte, de reconocimiento,

de sostén, para formar estructuras, etc.

2. Explica ¿por qué se considera a la síntesis de proteínas como un proceso

anabólico?

En este proceso se forman moléculas complejas como las proteínas a

partir de moléculas sencillas como son los aminoácidos.

165 IEB/NLF/GRG/SPA

Anexo 2

Unidad II

Respuestas de la autoevaluación

Respuestas de las actividades

166 IEB/NLF/GRG/SPA

Respuestas de la Autoevaluación Unidad II

Respuestas

1. C 2. D 3. D 4. B 5. A 6. A 7. A 8. C 9. C 10. A 11. D 12. C 13. C 14. D 15. A 16. B 17. D 18. B 19. D 20. B 21. D 22. C 23. C 24. B 25. C 26. D 27. B 28. B 29. A 30. B

167 IEB/NLF/GRG/SPA

Respuestas de las actividades Unidad II


Subtemas: DNA y RNA desde la perspectiva de la diversidad genética.

Cuestionario 1

1.- La estructura del RNA es monocatenaria, compuesta por polinucleótidos, se

encuentra en el núcleo y en los ribosomas, cuenta con pentosas como la ribosa,

bases nitrogenadas: adenina, citosina, guanina, uracilo.

2.- Su función dentro de la célula es permitir la expresión de la información genética

y lleva acabo la síntesis de proteínas.

3.- Tres tipos de RNA que interactúan y se complementan dentro de la célula.

4.-El RNA mensajero (RNA o RNAm) lleva la información sobre la secuencia de

aminoácidos de la proteína desde el ADN, hasta el ribosoma, lugar en que se

sintetizan las proteínas de la célula, en eucariotas, el RNAm se sintetiza en el

nucleoplasma del núcleo celular y de allí accede al citosol, donde se hallan los

ribosomas, a través de los poros de la envoltura nuclear.

Los RNA de transferencia (RNAt o tRNA) son cortos polímeros de unos 80

nucleótidos que transfiere un aminoácido específico al polipéptido en crecimiento;

se unen a lugares específicos del ribosoma durante la traducción.

Tienen un sitio específico para la fijación del aminoácido (extremo 3') y un anticodón

formado por un triplete de nucleótidos que se une al codón complementario del

ARNm mediante puentes de hidrógeno.

El ARN ribosómico (ARNr o RNAr) esta combinado con proteínas para formar los

ribosomas, donde representa unas 2/3 partes de los mismos.

168 IEB/NLF/GRG/SPA

En procariotas, la subunidad mayor del ribosoma contiene dos moléculas de ARNr

y la subunidad menor, una. En los eucariotas, la subunidad mayor contiene tres

moléculas de RNAr y la menor, una molécula.

ADN párrafo/completar espacios

a) bicatenaria b) poli nucleótidos c) núcleo d) adenina e) citosina f) guanina g) timina

Cuestionario 2

Respuesta

1.-Permite conocer mejor el funcionamiento de las moléculas y establecer

relaciones filogenéticas entre los organismos y como se han diversificado a través

del tiempo y podemos estudiar las relaciones que hay entre los organismos.

Respuesta

Procariontes/Eucariontes

Párrafo/espacio

1.- ácidos nucleicos 2.- RNA 3.- DNA 4.-Nucleotidos 5.-Bases nitrogenadas 6.- Pentosas 7.- Ácido fosfórico 8.- Citosina 9.-Guanina 10.-Adenina 11.- Timina 12.- Uracilo

169 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtema: cromosoma procarionte y eucarionte

Se conocen dos tipos básicos de células las procariotas y eucariontes. Una

diferencia importante entre las células procariotas y eucarióticas es que el ADN

de las primeras no está contenido en un núcleo. De hecho, el término procarionte

significa “antes del núcleo”.

En las células procariotas, el ADN se localiza en una región limitada (entre la

región central del citoplasma) que se denomina área nuclear o nucleoide, de

aspecto fibrilar, no limitada o protegida por una membrana nuclear. En las

bacterias, el material genético está constituido: por un cromosoma formado por

ADN circular y está empaquetado con muy pocas proteínas asociadas, es

bicatenario y superenrrollado; puede haber además una o más moléculas

pequeñas de ADN, también circulares llamadas plasmidios, se multiplican de

forma independiente del resto de la célula , presentan genes que codifican para

características importantes como la conjugación bacteriana y resistencia a

sustancias tóxicas como antibióticos .

Las células eucarióticas se caracterizan por sus organelos membranosos

altamente organizados. El más notable de éstos es el núcleo, que contiene el

material hereditario, ADN. De hecho el término eucarionte significa “nucleo

verdadero”. El núcleo suele ser el organelo más prominente de la célula

eucariótica; casi todo el ADN se localiza en el interior del núcleo, el cual se asocia

con proteínas llamadas histonas para formar un complejo llamado cromatina, las

moléculas del ADN son muy largas y delgadas, de manera que deben estar

empaquetadas en el núcleo en torno a los nucleosomas (esferas formadas por

proteínas llamadas histonas), de una manera muy regular.

Cuando la célula se divide, la cromatina se condensa y se hace visible en la

forma de estructuras filiformes denominadas cromosomas, cada uno de ellos

puede contener cientos o miles de genes.

170 IEB/NLF/GRG/SPA

ADN situado en el núcleo ( B )

De 1% al 10% de información expresada ( B )

99% a 100% de información expresada ( A )

Cromosoma circular de doble cadena de ADN ( A )

El ADN se una a proteínas Histonas ( B )

Se pueden localizar de 1 a 4 cromosomas ( A )

Presencia de un núcleo verdadero ( B )

El ADN y ARN se unen a proteínas no histonas ( A )

El ADN se localiza en una zona denominada nucleoide ( A )

Número de cromosomas por célula variante ( B )

Organismos Cromosomas

Bacteria Escherichia coli 1

Humano Homo sapiens sapiens 46

Protista Aulacantha scolymantha 1600

Hongo Levadura Saccharomyces cerevisiae 18

Maíz Zea mays 10

Rana Rana pipiens 26

Perro Canis lupus familiaris 78

171 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtema: Relaciones alélicas

Problema 1.

No, la codominancia significa que los descendientes híbridos o heterocigotos,

presentan ambos alelos puros a la vez. No se puede encontrar gris: se puede

encontrar negro con manchas blancas.

Problema 2.

No. La herencia intermedia implica que los individuos SS no manifiestan

enfermedad, los HH manifiestan enfermedad severa, y los híbridos HS tienen

fenotipo intermedio. En este caso, síntomas leves de hipercolesterolemia.

Problema 3.

El genotipo dominante es D (flores blancas) y el recesivo d (flores rosas)

1) Dd x Dd (flores blancas X flores blancas)

Proporciones genotípicas ¼ DD ½ Dd ¼ dd

Proporciones fenotípicas ¾ flores blancas ¼ flores rosas

2) P= dd x dd (flores rosas X flores rosas)

Proporciones genotípicas dd

Proporciones fenotípicas Todas son rosas

3) P = Dd x dd /flores blancas X flores rosas)

Proporciones genotípicas ½ Dd, ½ dd

Proporciones fenotípicas: ½ flores blancas, ½ flores rosas

Problema 4.

Padres: Qq X Qq.

Proporción genotípica: ¼ QQ, ¼ qq, ½ Qq

Proporción fenotípica: 75% normales, 25% albinos

172 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtema: Relaciones no alélicas

1.- Cuando algún carácter se debe a la acción de más de un gen que pueden tener

además más de dos alelos, lo cual origina numerosas combinaciones que son la

causa de que exista una gradación en los fenotipos.

2.- Los genes ligados a los cromosomas sexuales se encuentran solo en el

cromosoma X o solo en el cromosoma Y

Ejercicio de hemofilia

Ejercicio 1

Un matrimonio formado por una mujer portadora del gen Xh X y un hombre normal

XY

De la descendencia de esta pareja

¿Cuál será la proporción de hijos que presenten hemofilia?



Determina la proporción de hemofílicos en la descendencia

¿Cuántos hijos serán hemofílicos

♀ portadora X ♂ normal

XhX XY

Gametos

XhX XY

173 IEB/NLF/GRG/SPA

a) Cuadro de punnett

♀Portadora

♂Normal

X Y

Xh XhX XhY

X XX XY

75% normal (tres hijos normales), 25% hemofilia (1 hijo hemofílico).

De cada cuatro descendientes un hijo es hemofílico XhY

Ejercicio 2

Un matrimonio formado por una mujer portadora gen X dX y un hombre normal XY






¿Cuántos hijos serán daltónicos

Un matrimonio formado por una mujer portadora del gen Xd X y un hombre normal

XY






¿Cuántos hijos serán daltónicos

♀ portadora X ♂ normal XdX XY

Gametos

XdX XY

Cuadro de punnett

174 IEB/NLF/GRG/SPA

♀portadora

♂normal

X Y

Xd XdXportadora XdYDaltonico

X XXNormal XYNormal

75% normal (tres hijos normales), 25% daltonico (1 hijo daltonico).

De cada cuatro descendientes un hijo es daltónico XdY

Ejercicio de epistasis

Ejercicio maíz

Progenitores: AaBb X aaBb. (púrpura X amarillo)

Gametos: AB Ab aB ab X aB ab

aB ab

aB ab

AB AaBB, purpura AaBb púrpura

Ab AaBb, púrpura

Aabb, purpura

aB aaBB, amarilo aaBb, amarillo

Ab aaBb, amarillo Aabb, incolora

Proporción genotípica: 1/8 AaBB, 1/8 aabb, 1/8 Aabb, 1/8 aaBB. 2/8 AaBb, 2/8 aaBb

Proporción fenotípica: 4/8 purpura 3/8 amarillo 1/8 incolora

175 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtema: Mutaciones

Mutaciones génicas o puntuales

Sustitución: Donde debería haber un nucleótido se inserta otro.

Inversión: mediante dos giros de 180° dos segmentos de nucleótidos de hebras

complementarias se invierten y se intercambian.

Deleción: Es la pérdida de nucleótidos.

Inserción: Es la inclusión de nucleótidos en la secuencia del gen

Tipo de mutación génica

a) Sustitución

b) Sustitución

c) Inserción

d) Deleción

e) Inversión

f) Inserción

g) Deleción

Mutaciones cromosómicas.

Deleción. Es la pérdida de un segmento cromosómico, que puede ser terminal o

intercalar.

Inversión. Cuando un segmento cromosómico rota 180° sobre sí mismo y se coloca

en forma invertida, por lo que se altera el orden de los genes en el cromosoma.

Duplicación. Repetición de un segmento cromosómico.

Translocación. Intercambio de segmentos entre cromosomas no homólogos, que

puede ser o no recíproca.

176 IEB/NLF/GRG/SPA

Tipo de mutación cromosómica.

1. Inversión

2. Duplicación

3. Deleción

4. Translocación

Mutaciones genómicas

Euploidia: Afecta al conjunto del genoma

c) Poliploidía: aumenta el número de juegos cromosómicos

d) Haploidía o monoploidía reduce el número de cromosomas a una sola serie

Aneuploidía: Afecta al número de cromosomas individualmente (por defecto o por

exceso).

c) Trisomía: es la existencia de un cromosoma extra en un organismo diploide.

d) Monosomía: es la ausencia de un miembro de un par de cromosomas.

177 IEB/NLF/GRG/SPA

Ejemplos de mutaciones genómicas aneuploidias

Síndrome de Turner.

Tipo de mutación genómica: monosomia

Características: Es una afección genética rara en la cual una mujer no tiene el par

normal de 2 cromosomas X. Las niñas que lo padecen suelen ser de menor estatura

que el promedio y son estériles por su pérdida de la función ovárica.

Síndrome triequis o metahembras

Tipo de mutación genómica: trisomia

Características: Es un síndrome provocado por la presencia de un cromosoma X de

más en una mujer. Son mujeres fértiles de apariencia normal pero con tendencia al

retardo mental.

Síndrome de Klinefelter


Características: son varones estériles con rasgos femeninos y retraso mental. Son

fértiles, altos y de conducta controversial. Sus células tienen un número anormal de

cuerpos de Barr.

Síndrome de Down


Características: Los afectados tienen retardo mental en diferente grado, corazón

defectuoso, baja estatura, párpados rasgados, boca pequeña, lengua salida, cráneo

ancho y marcha lenta. Las mujeres son fértiles y los transmiten al 50% de su

progenie; los hombres son estériles.

178 IEB/NLF/GRG/SPA

Síndrome del maullido del gato.

Tipo de mutación genómica: monosomia

Características: es un síndrome poco común causado por un fragmento faltante del

cromosoma 5. Se cree que la mayoría de los casos ocurre durante el desarrollo del

óvulo o del espermatozoide. Un pequeño número de casos ocurre cuando uno de

los padres le transmite una forma reordenada y diferente del cromosoma a su hijo.

Ejemplos de mutaciones genómicas euploidias

Individuos que poseen ocho juegos de cromosomas homólogos

Tipo de mutación genómica: poliploidia

Características: organismo que presentan 8 juegos de cromosomas. Estas

anomalías causan un aumento de tamaño celular, que pueden ir acompañados de

un aumento de tamaño del cuerpo

Ejemplos: Fresa, Dalia, Azúcar de caña

Fenómeno gigas en plantas.

Tipo de mutación genómica: polipliidia

Características: En plantas poliploides se da el fenotipo giga que se produce cuando

ocurre un aumento de tamaño, ya que tienen mayor número de células que los

individuos los diploides.

Ejemplos: la mayoría de las angiospermas, plantas con flor

Individuos que poseen cuatro juegos de cromosomas homólogos

Tipo de mutación genómica: poliploidia

Características: supone un incremento del número de cromosomas característico

del complemento diploide: 2n a 4n

Ejemplos: Trigo duro, maíz, algodón, patata, repollo, puerro, tabaco, cacahuete

179 IEB/NLF/GRG/SPA

En algunas plantas inferiores en la fase gametofítica de los machos suelen tener el mismo número haploide de cromosomas en sus células

Tipo de mutación genómica: haploidía

Características: se usa para describir a toda célula, tejido u organismo que posee

una constitución cromosómica igual a la de los gametos de la especie. Un individuo

haploide tiene la mitad de los cromosomas que los normales de su especie, sólo

tiene un complemento cromosómico completo y su contenido en ADN es igual al de

la especie a la que pertenece.

Ejemplos: es un estado normal en los hongos, en la fase gametofítica de las plantas

inferiores.

180 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtema: Recombinación genética

Fuente: frankmorales.webcindario.com

https://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj8yYj_5tbQAhUhslQKHWUSCcQQjB0IBg&url=http%3A%2F%2Ffrankmorales.webcindario.com%2Ftrabajos%2Fpoblacionyespecie.html&psig=AFQjCNHBLl_F5PrOosFuJTJXvUUe9j4P8Q&ust=1480812595589802

181 IEB/NLF/GRG/SPA


Subtema: Flujo génico

Flujo Génico

a) El flujo génico es un proceso de microevulución que consiste en la propagación

de genes entre individuos de una misma población o entre una población y otra.

Dos poblaciones de una misma especie regularmente difieren en las frecuencias

de sus genes.

b) El flujo génico se da en especies que tienen más de una población, e influye en

ellas cambiando la frecuencia de alelos de una población por inmigración, y

disminuirla por emigración. Aunque en algunas especies el flujo génico no

incluye el traslado físico de individuos y los genes pueden ser diseminados a

través de gametos, polen o esporas que se dispersan entre poblaciones vecinas.

Cuando los individuos entran o salen a una población, lo hacen llevando sus

genes, por lo que modifican la frecuencia genética de la población que dejan y a

la que llegan.

c) El flujo génico tiene dos aspectos importantes. Primero: al aparecer un nuevo

alelo con ventaja adaptativa en una población, éste puede ser diseminado a

otras poblaciones cuando algunos individuos emigren y se integren a otra

población ingresando en ella sus genes. Este fenómeno en cualquier especie

neutraliza las diferencias entre poblaciones y las mantiene como una misma

variedad o especie.

d) El segundo aspecto del flujo génico es cuando se interrupe. Entonces las

poblaciones se mantienen aisladas genéticamente unas de otras. Esto puede

causar con el tiempo que cada población adquiera unas frecuencias alélicas

diferentes, ya sea por mutaciones, deriva génica o selección natural diferencial,

cada población adquiere características propias, lo que generará una

divergencia genética entre tales poblaciones, produciendo al principio pequeñas

variaciones.

182 IEB/NLF/GRG/SPA

Responder cuestionario

a) ¿Cómo se produce el flujo génico en los organismos genéticamente

manipulados (OGM)?

Desde un punto de vista evolutivo, el flujo genético puede generar diferentes

efectos. Primero, puede introducir o reintroducir alelos (variaciones de un gen) o

genes (en caso de un transgen) a una población, incrementando así la variación

genética de la población (flujo genético dentro de una población). Segundo, puede

homogeneizar el acervo genético de poblaciones distantes geográficamente,

reduciendo así el proceso de adaptación a las condiciones locales (flujo genético

entre poblaciones) 18

b) Investiga y describe un ejemplo de cada uno de los métodos directos,

indirectos y genealógicos para estimar el flujo génico.

Métodos directos

Se basan en observaciones o experimentos que miden el grado de dispersión de

gametos o individuos, por ejemplo con la captura y recaptura de individuos

marcados. Puede también hacerse un análisis de parentesco para identificar padres

y después cuantificar el patrón del movimiento de genes. Los análisis de parentesco

nos permiten estimar la distribución de las distancias de dispersión y examinar el

movimiento de genes por polen y semilla. Existen distintos modelos para el análisis

de parentesco, pero el modelo general utiliza la progenie de madres conocidas para

asignar la paternidad a un grupo de donadores o padres potenciales y así cuantificar

el movimiento de genes.

18 Tomado de:http://biogenic-colombia.blogspot.mx/2013/11/organismos-transgenicos-y-flujo-genetico.html

183 IEB/NLF/GRG/SPA

Métodos indirectos

Gracias al desarrollo de técnicas y análisis moleculares, es posible estimar el flujo

génico de una manera detallada y con mayor resolución. Se basan principalmente

en observar la distribución espacial de alelos en las poblaciones para hacer

inferencias de los niveles o patrones de flujo génico en las poblaciones (Slatkin,

1985)

Métodos genealógicos

El uso de secuencias para inferir procesos evolutivos en el pasado a nivel

poblacional, ha sido enriquecido por el concepto de filogeografía, examina la

distribución de la genealogía de alelos o haplotipos en un contexto geográfico, utiliza

la información histórica contenida en los genes y caracteriza la subdivisión de

poblaciones al reconocer patrones geográficos de la estructura genealógica a lo

largo del rango de distribución de una especie.

c) Explica cuál es el papel del flujo génico como factor de cambio en el nivel

de población.

La migración es el movimiento de individuos entre poblaciones. Si los migrantes se

reproducen en la nueva población, entonces existe flujo génico. El flujo de genes

puede introducir alelos nuevos en una población o puede cambiar la frecuencia de

los que ya estaban presentes, con independencia de su valor adaptativo. También

puede contrarrestar los efectos de otros procesos evolutivos que tienden a

diferenciar la composición de los reservorios génicos de diferentes poblaciones.

(Curtis, 2007)

184 IEB/NLF/GRG/SPA

DIRECTORIO

Dirección

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Secretaría General

Mtro. Ciro Plata Monroy

Secretaría Administrativa

Mtro. Keshava Rolando Quintanar Cano

Secretaría Académica

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Secretaría Docente

Biól. Lilia Olivia Muñoz Barrueta

Secretaría de Servicios Estudiantiles

Biol. Guadalupe Mendiola Ruiz

Secretaría Técnica del SILADIN

Biól. Gustavo Alejandro Corona Santoyo

Secretaría de Administración Escolar

Lic. Guadalupe Sánchez Chávez

Secretaría de Cómputo Académico y Apoyo al Aprendizaje

Lic. Juan Fernando Velázquez Gallo

Jefatura del Área de Ciencias Experimentales Turno Matutino

Biól. Guadalupe Hurtado García

Jefatura del Área de Ciencias Experimentales Turno Vespertino

Ing. Teresa Campos Tepox

Jefatura de Impresiones

Mtro. Edgar Mena López

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