BIOMOLECULAS

 

La materia viva está formada por compuestos llamados biomoléculas, existen dos tipos: orgánicas e inorgánicas.

Una molécula es un conjunto de átomos que se mantienen unidos a través de fuerzas químicas, las cuales conocemos como enlaces. Pueden ser átomos del mismo elemento o diferentes. Los átomos que constituyen a las biomoléculas son conocidos como bioelementos; y los podemos clasificar en primarios y secundarios.

Los primarios son: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno; formando aproximadamente el 95% de la materia viva. Los secundarios son: azufre, fósforo, magnesio, calcio, sodio, potasio y cloro, representando el 4.5% de la materia viva.

Tipos de moléculas orgánicas:

CARBOHIDRATOS O GLÚCIDOS

Están compuestos por carbono, oxígeno e hidrógeno principalmente; sin embargo, también pueden contener muy pequeñas cantidades de nitrógeno y azufre. Además debido a su sabor dulce, reciben el nombre de azúcares. Existen cuatro tipos: monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Las funciones principales de los carbohidratos son: aportar energía de manera inmediata a las células y algunos, forman estructuras esqueléticas muy resistentes.

LÍPIDOS O GRASAS

Tienen los mismos elementos que los carbohidratos y además, fósforo. Unas de sus principales características es que son heterogéneos e insolubles en agua. Existen 7 tipos: ácidos grasos, triglicéridos, ceras, fosfolípidos, esfingolípidos, terpenos y esteroides. Las funciones más importantes que desempeñan estas moléculas son: reserva de energía, regulación de la temperatura del cuerpo y comunicación entre las células, algunos triglicéridos forman estructuras como el tejido adiposo y por último el transporte de las grasas mismas.

PROTEÍNAS

Están formadas por carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno, también pueden contener fósforo y azufre, y en menor proporción, hierro, cobre, magnesio y yodo. Se integran por una serie de componentes llamados aminoácidos, los cuales están unidos entre sí, a través un enlace peptídico, un tipo de enlace químico. 

Las funciones de las proteínas son diversas pero, las más importantes para los seres vivos son: formar diferentes estructuras en el cuerpo humano, generar movimiento en los músculos, acelerar o retardar reacciones químicas que suceden en nuestro cuerpo, mantener el equilibrio general del mismo, crear anticuerpos y traducir señales en impulsos químicos.

ÁCIDOS NUCLÉICOS

Son cadenas largas de moléculas pequeñas conocidas como polímeros; y que a su vez, están formadas por nucleótidos. Éstos están conformados por una pentosa (azúcar), una base nitrogenada y un fosfato; existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

 

HISTORIA DE LA VIDA EN LA TIERRA

Características de los Seres Vivos

Los organismos varían en tamaño y forma, están constituidos por células, excepto los virus. La célula es la parte más simple de la materia viva capaz de realizar todas las actividades necesarias para la vida.

• Estructura organizada compleja, basada en moléculas orgánicas.

• Adquieren materiales y E del medio y los convierten en diferentes formas. METABOLISMO. Reacciones químicas esenciales para la nutrición, el crecimiento y la reparación de las células, así como para la conversión de la energía en formas utilizables.

• HOMEOSTASIS: Capacidad de mantener un medio interno apropiado independiente de los cambios en el medio externo 

• Crecen

Es el aumento continuo del tamaño en un organismo consecuencia de la proliferación celular que conduce al desarrollo de estructuras más especializadas del mismo. Este aumento comienza por las propias células, pasando por tejidos, hasta llegar a órganos y sistemas. Estas estructuras, más desarrolladas, se hacen cargo de realizar el trabajo biológico más importante.

• Responden a estímulos del medio.

El medio que rodea a los seres vivos como su interior están en constante cambio y sus características se modifican. Cada una de estas modificaciones se llama estímulo y puede ser de tipo físico, como el sonido, la luz, la presión y la temperatura, o de tipo químico, como la acción de toxinas, ácidos o sustancias alcalinas. La capacidad de percibir estos cambios se denomina sensibilidad, y el conjunto de respuestas desarrolladas ante diferentes estímulos se llama comportamiento.

• Se reproducen utilizando la huella molecular llamada ADN.
Proceso biológico que permite la creación de nuevos organismos, siendo una propiedad común de todas las formas de vida conocidas.​ Las modalidades básicas de reproducción se agrupan en dos tipos, que reciben los nombres de reproducción sexual y reproducción asexual

• Presentan capacidad de evolucionar.

 La evolución biológica es el proceso continuo de transformación de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones, y que se ve reflejado en el cambio de las frecuencias alélicas de una población.

EXTRACCIÓN DE ADN

Se le llama extracción al método por el cual se obtiene el ADN a partir de material biológico, utilizando técnicas físicas y químicas. La extracción consiste en la separación y purificación del ADN con el fin de poder estudiarlo, analizarlo o manipularlo.

La mayoría de los Protocolos de Extracción incluyen 5 etapas:

1. Maceración mecánica: destruye las paredes y membranas Celulares

2. Homogeneización del Tejido Vegetal: Para eso se usa una solución amortiguadora de extracción de componentes y pH que favorezcan el proceso de extracción

3. Extracción de Solventes orgánicos: Para este fin Suele utilizarse el Cloroformo. Tras centrifugación es posible diferenciar dos fases la acuosa y la orgánica y posteriormente se elimina la que contiene lípidos, proteinas y polisacaridos.

4. Precipitación y Lavado con Alcohol:El etanol y/o el isoprpanol se agrega a la fase acuosa y se forma un precipitad que puede obtenerse por centrifugación y que puede lavarse con alcohol

5. Tratamiento RNasa: este paso permite degradar el NA contaminante.

La extracción de ADN es un proceso simple que, con el debido procedimiento, podemos realizar en la cocina de cualquier casa.

Al igual que la extracción en el laboratorio, para obtener el material genético se requiere de una serie de etapas básicas. En primer lugar, debemos conseguir lisar o romper la pared celular y/o la membrana plasmática para poder acceder al núcleo de la célula dónde se encuentra alojado el ADN. A continuación, debe romperse de igual forma la membrana nuclear para dejarlo libre. Una vez liberado, hay que proteger el ADN de enzimas y otros componentes celulares que puedan dañarlo. Y finalmente, se debe precipitar en un medio estable.

LABORATORIO EN CASA

El aislamiento del ADN usando el protocolo con sal común y lavaplatos es una alternativa simple, fácil, rápida, económica y no contaminante, realiza entonces una extracción de ADN en casa usando cualquiera de los ejemplos a continuación. Ten en cuenta que cuando realizamos un experimento en ciencia, siempre es indispensable entender el fundamento de las técnicas y por qué suceden los fenómenos. 

Explica entonces cómo en tú extracción, remplazaste de forma casera, los 4 primeros pasos que incluyen la mayoría de las extracciones de ADN (pasos al inicio),  Es decir describe paso por paso lo que hiciste y lo que se lograba en cada uno de ellos y cómo.

Ayudas para el análisis

¿Para qué sirve la disolución salina que ponemos en la mezcla?

La sal en disolución actúa disminuyendo la solubilidad de las proteínas, lo que hace que precipiten y se separen más fácilmente del ADN para poder obtenerlo con una mayor pureza.

¿Para qué utilizamos el lavavajillas?

El detergente líquido o el lavavajillas utilizado en el experimento tiene como función destruir las membranas celulares del tejido vivo que estamos utilizando. El detergente disuelve las grasas o lípidos, que es el componente principal de la membrana plasmática y nuclear de las células (es el mismo principio por el que el gel limpia la grasa de nuestra piel). Al romperse las membranas celulares se permite la salida del ADN al exterior.

¿Para qué se utiliza el alcohol?

El ADN es una molécula muy larga y tiende agruparse, de ahí la facilidad para retirarla. Para aislar el ADN hay que hacer que precipite en alcohol, ya que el ADN es soluble en agua, pero cuando se encuentra en alcohol precipita. Por este motivo, nuestras hebras de ADN comienzan a hacerse visibles en la interfase entre la mezcla y el alcohol.

Además de permitirnos distinguirlo, el alcohol separa el ADN de otros componentes celulares, los cuales quedan en la solución acuosa.

LABORATORIO EXTRACCION DE ADN CASERO

Teniendo en cuenta los materiales que se requieren y con los que cuentas en casa, visualiza los siguientes videos  y elige uno de ellos para realizar tu práctica casera

GENÉTICA MENDELIANA

La genética mendeliana es la parte de la genética que sigue la metodología que ideó Mendel. Se basa en el estudio de las proporciones en las que se heredan las características de los individuos.

El éxito de los trabajos de Mendel se debe a varios factores:

- La selección adecuada del material de partida: la planta del guisante.

- El riguroso estudio estadístico de la descendencia, aspecto que no tuvieron en cuenta los biólogos anteriores.

- La simplificación del problema, al analizar un solo carácter de los muchos que se podían encontrar alterados.

Existen unos conceptos fundamentales en Genética que permiten la adecuada comprensión de los mecanismos hereditarios. Son los siguientes:

Genética. Ciencia que estudia la transmisión de los caracteres hereditarios.

Carácter hereditario. Característica morfológica, estructural o fisiológica presente en un ser vivo y transmisible a la descendencia.

Gen: es un fragmento de cromosoma responsable de la aparición de uncarácter hereditario. La genética molecular define a un gen como un fragmento de ADN (secuencia de nucleótidos) responsable de la síntesis de una proteína.

Locus. Es el lugar del cromosoma donde se sitúa el gen. En plural, se llama loci.

Alelos. Son cada uno de los diferentes genes posibles que se pueden localizar en un locus determinado. Dos alelos de cromosomas homólogos pueden contener la misma información o no.

Individuo homocigótico o raza pura (para un carácter). Cuando los dos genes de cromosomas homólogos contienen la misma información, es decir, tienen el mismo alelo.

Individuo heterocigótico o híbrido (para un carácter). Cuando los dos genes de cromosomas homólogos contienen distinta información, es decir, tienen dos alelos distintos.

Genotipo y fenotipo. El genotipo es el conjunto de genes que tiene un individuo. El fenotipo de un individuo es el conjunto de caracteres que manifiesta. El fenotipo está determinado por el genotipo e influenciado por el ambiente.

Cromosomas homólogos. Pareja de cromosomas en células diploides, que procede uno del progenitor paterno y el otro del materno, son iguales morfológicamente (excepto los cromosomas sexuales) pero no son idénticos, puesto que no tienen la misma composición química, al contener diferentes genes alelos uno y otro cromosoma.

Mendel formuló una hipótesis de cinco aspectos para explicar sus resultados:

• Cada característica es determinada por GENES. 
• Cada organismo tiene dos genes, que juntos controlan la expresión de una característica determinada. 
• Pares de genes se separan durante la formación de gametos. 
• Cada gameto recibe solo uno de un par de genes del organismo.
• Cuando el gen de un par de genes queda incluido en un gameto es determinado por el azar. 
• Cuando están presentes dos formas alternas de un gen (Dominante), puede enmascarar la expresión del otro (Recesivo)

METODO DEL CUADRO DE PUNNET

El cuadro de Punnett permite observar cada combinación posible para expresar los alelos dominantes (representados con letra mayúscula) y recesivos (letra minúscula).

El cuadro de Punnett nos muestra la probabilidad de crear hijos con determinados genes. Hay cuatro formas diferentes en las que los genes de los padres se pueden combinar y las cuatro son igualmente probables. Esto significa que la combinación en cada recuadro tiene un 25 % de probabilidad de ocurrir. Si más de un recuadro tiene el mismo resultado, suma estas probabilidades de 25 % para obtener la probabilidad total.

LAS ANGIOSPERMAS

Las plantas angiospermas, comúnmente conocidas como plantas con flor y fruto, son las plantas vasculares con semilla (espermatofitas) que constituyen un grupo realmente diverso y lleno de características sorprendentes en cuanto a la forma y coloración de sus flores.

Este hecho se debe, principalmente, a la estrecha relación que guardan las plantas con flor con sus polinizadores. Ya sean insectos, pequeños mamíferos o fenómenos naturales como el viento, las angiospermas han tenido que desarrollar toda una serie de estrategias para que los polinizadores se sientan atraídos por sus flores, lleguen hasta el polen y se encarguen, posteriormente, de transportarlo hacia los órganos reproductores que se encuentran en otras flores de la misma especie de plantas, consiguiéndose así llevar a cabo el proceso de reproducción vegetal.

Reproducción en las angiospermas: 

El aparato reproductor está constituido por la flor, que puede contener a la vez las estructuras femeninas (carpelo o pistilo) y masculina (estambre), o bien pueden estar en plantas diferentes (dioicas) o flores diferentes en la misma planta (monoicas). 

El polen o gameto masculino debe ser trasladado al pistilo (polinización) donde se desarrolla un tubo polínico que fecunda al óvulo y éste se transforma en semilla. 

Una flor COMPLETA se caractriza por tener un caliz (formado por sépalos), una corola (formada por petalos), el androceo (formado por estambres) y el gineceo (formado por carpelos). 

El estambre se forma por un pedunculo delgado llamado filamento al que se le une una estructura cilíndrica conocida como antera y contiene polen.

El carpelo, se compone de un estigma sobre el cual cae el grano de polen, un estilo en la parte central y a través del cual crece los tubos polinicos y un ovario ubicado en la parte basal que contiene ovulos.

Para que se lleve a cabo la reproducción sexual sólo se necesitan los estambres y los carpelos, por lo que a las flores que contienen ambas estructuras se les llama PERFECTAS.

Las flores que poseeen carpelos pero que carecen de estambres son flores CARPELADAS, mientras que las que poseen estambres y carecen de carpelos son flores ESTAMINADAS.

Así, una flor que tenga estambres y carpelos, pero carezca de sépalos y/o pétalos es PERFECTA INCOMPLETA.

Por el número de cotiledones de sus semillas se clasifican en: dicotiledóneas y monocotiledóneas. Sus nombres se refieren al numero de cotiledones presentes en la semilla, no obstante, las diferencias entre ambos grupos van mas allá del número de cotiledones. La taba siguiente muestra algunas de sus diferencias:

Laboratorio en Casa:

Estudie las principales características de la morfología externa de las plantas angiospermas por medio de observaciones macroscopicas.

Realice observaciones a simple vista de una flor y realice los cortes necesarios para identificar y separar sus partes.

Determine si la planta observada era :

Monocotiledonea o Dicotiledonea

Carpelada o Estaminada

Completa Perfecta 

Incompleta Perfecta

Incompleta Imperfecta

Finalmente tome fotos de la flor y señale cada una de sus partes colocando los nombres correspondientes.

BIOLOGÍA MOLECULAR

MATERIAL GENÉTICO EN LA CÉLULA (ADN - ARN)

ADN y ARN son los ácidos nucleicos que conforman la base de nuestro genma. Estas dos Biomoleculas determinan lo que somos como especie y en buena medida, lo que somos como individuos.

ESTRUCTURA DEL ADN (ACIDO-DESOXIRIBO-NUCLEICO)

El ADN se compone de moléculas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un grupo azúcar y una base de nitrógeno. Los cuatro tipos de bases de nitrógeno son la adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C).

El orden de estas bases es lo que determina las instrucciones del ADN o código genético. Similar a la forma en que el orden de las letras en el alfabeto se puede utilizar para formar una palabra, el orden de bases nitrogenadas en una secuencia de ADN forma los genes, que en el lenguaje de la célula indica cómo hacer proteínas

Los nucleótidos están unidos entre sí para formar dos cadenas largas en espiral para crear una estructura llamada doble hélice. Si se piensa en esta doble hélice como una escalera, las moléculas de fosfato y azúcar serían los lados, mientras que las bases serían los peldaños. Las bases en una hebra se unen con las bases de la otra, la adenina hace pareja con la timina y la guanina con la citosina y se encuentran unidas por enlaces de hidrógeno (2 ó 3)

ESTRUCTURA DEL ARN (Acido Ribo-Nucleico)

Una molécula de azúcar monosacárida llamada ribosa (distinta de la desoxirribosa del ADN). Un grupo fosfato (sales o ésteres de ácido fosfórico). Una base nitrogenada: Adenina, Guanina, Citosina o Uracilo (en esto último se diferencia del ADN, que presenta Timina en lugar de Uracilo

DUPLICACIÓN O REPLICACIÓN DEL ADN

    •Helicasa: rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo           el avance de la horquilla de duplicación.

•Topoisomeresa: Proteína encargada de enrollar y desenrollar el ADN.

•Proteínas de union a la cadena simple(Single Stranded DNA Binding Protein): Se unen ala hebra discontinua de ADN Impidiendo que este se una consigo misma.

•ADN polimerasa :sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra resagadala. (degrada)

•ARN primasa: sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la cadena complementaria a la cadena rezagada. 

•ADN ligasa: une los fragmentos deOkazaki.

•Cebador: son pequeñas unidades de RNA que se unen a los fragmentos para que la ADN polimerasa reconozca donde debe unirse.

PROTEÍNAS

Son moléculas formadas por aminoácidos que unidos por enlaces peptídicos. El orden y la disposición de los aminoácidos dependen del código genético de cada persona. 

Las proteínas suponen aproximadamente la mitad del peso de los tejidos del organismo, y están presentes en todas las células del cuerpo, además de participar en prácticamente todos los procesos biológicos que se producen.

COMO SE SINTETIZAN LAS PROTEÍNAS EN LOS SERES VIVOS

TRANSCRIPCIÓN

El proceso de síntesis de ARN o TRANSCRIPCIÓN, consiste en hacer una copia complementaria de un trozo de ADN en forma de ARN mensajero (ARNm)

TRADUCCIÓN

La traducción es el segundo proceso de la síntesis proteica Es el proceso que convierte una secuencia de ARNm en una cadena de aminoácidos para formar una proteína. Es necesario que la traducción venga precedida de un proceso

FORMACION DE CODONES

Un codón es un conjunto de 3 nucleótidos, los cuales codifican para un aminoácido y un conjunto de aminoácidos codifican para una PROTEINA

EL PAPEL DEL ARN DE TRANSFERENCIA (ARNT) Y SU ANTICODÓN

Un anticodón es una secuencia de tres nucleotidos ubicada en el ARNt complementaria al codón ubicado en el ARNm. El anticodón, una secuencia de tres bases por la cual se une, por complementariedad de bases, a un codón especifico del ARNm.

FORMACION DE PROTEINAS

Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos.

•Inicia: Metionina (AUG) 

•Termina: Codón de parada (UAA-UAG-UGA) 

•Tiene como mínimo unos 500 aminoácidos 

En un momento determinado puede aparecer uno de los codones sin sentido o de terminación : UAA, UAG, UGA, con lo que no entrará ningun nuevo ARNt y el péptido estará acabado, desprendiéndose del anterior RNAt liberandose al citoplasma al tiempo que los ribosomas quedan preparados para iniciar una nueva traducción.

MITOSIS Y MEIOSIS

Son dos formas diferentes de división celular en las células eucariotas, aquellas que poseen núcleo.

CICLO CELULAR

Conjunto ordenado de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Se mantiene la información genética.

La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados:

•El estado de no división o interfase: la célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.

•El estado de división, llamado fase M: (Mitosis)

INTERFASE Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:

Fase G1: Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Durante este tiempo la célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes.

Fase S: Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicacion o sisntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromatidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio.

Fase G2: Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis

MITOSIS

Tipo de división celular en el cual una célula (la madre) se divide para producir dos nuevas células (las hijas) que son genéticamente idénticas entre sí.

La gran mayoría de las divisiones celulares que suceden en tu cuerpo implica mitosis. Durante el desarrollo y el crecimiento, la mitosis llena el cuerpo de un organismo con células, y durante la vida de un organismo, sustituye células viejas y gastadas con células nuevas.

La mitosis, a su vez está dividida en: profase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis al final.

Profase: La cromatina en el núcleo comienza a condensarse y se vuelve visible en el microscopio óptico como cromosomas, cada uno formado por un par de cromátidas que permanecen unidas sólo a nivel del centrómero. La envoltura nuclear empieza a desaparecer, los nucleolos desaparecen. Los centriolos se dividen y comienzan a moverse a polos opuestos de la célula y aparece el huso acromático o mitótico

Metafase: Es la etapa más corta de la mitosis. Las fibras del huso acromático alinean los cromosomas a lo largo del ecuador de la célula (es la línea imaginaria que la divide a la mitad). Esta organización ayuda a asegurar que en la próxima fase, cuando los cromosomas se dividan, cada nuevo núcleo recibirá una cromátida de cada cromosoma.

Anafase: Los cromosomas se separan por división simultánea de los centrómeros y cada cromátida hermana viaja a un polo opuesto de la célula. Ahora los cromosomas están formados por una cromátida en vez de dos.

Telofase: Las cromátidas llegan a los polos opuestos de la célula, y nuevas membranas se forman alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas se descondensan y ya no son visibles bajo el microscopio óptico. Las fibras del huso se dispersan, y la citocinesis o la partición de la célula puede comenzar también durante esta etapa.

Citocinesis: es la división del citoplasma de la célula "madre" para generar las dos células "hijas".

En células animales, la citocinesis ocurre cuando un anillo fibroso compuesto de una proteína llamada actina, se contrae alrededor del centro de la célula estrángulando el citoplasma para dividir la célula original en dos células hijas, cada una con su núcleo.

En células vegetales, la existencia de pared celular impide que la célula se 

estrangule por lo que se sintetiza un tabique llamado fragmoplasto entre las dos células hijas.

MEIOSIS

Es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos.

Es un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n).

Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas,

llamadas primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase.

MEIOSIS Y RECOMBINACIÓN GENÉTICA

El proceso de meiosis presenta una vital importancia, ya que hay una reducción del número de cromosomas a la mitad.

Esta reducción a la mitad permite que en la fecundación se mantenga el número de cromosomas de la especie.

También hay una recombinación de información genética, que es heredada del padre y la madre; el apareamiento de los cromosomas homólogos y consecuente crossing-over permite el intercambio de información genética. Por lo tanto el nuevo individuo hereda información genética única y nueva.

DIFERENCIAS ENTRE EL PROCESO DE MITOSIS Y MEIOSIS