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

BIOLOGÍA VEGETAL

La evolución de los vegetales, al igual que la de los animales, partió de especies acuáticas primitivas que, paulatinamente, ascendieron al dominio terrestre. Las plantas acuáticas tienen resuelta la nutrición a través de las paredes de su estructura o talo, y dentro del agua no necesitan mecanismos de sostén.

El agua también les facilitaba el transporte de gametos sexuales y la dispersión de esporas.

Para sobrevivir sobre la tierra han necesitado desarrollar una estructura más fuerte y compacta de sostén (el tallo), raíces para fijarse al suelo y absorber las sustancias nutritivas y el agua, hojas para realizar la fotosíntesis y órganos de reproducción, como flores y semillas, mediante las cuales los gametos se pueden unir sin necesidad del agua como medio de transporte.

VASOS CONDUCTORES EN PLANTAS

Son los encargados de conducir los nutrientes necesarios entre los diferentes elementos. Los tejidos conductores son de dos tipos:

Xilema o vasos leñosos: están formados por células muertas, de las que sólo queda la pared celular endurecida. Se encargan de llevar la savia bruta (agua y minerales disueltos) desde la raíz (absorbida por los pelos Absorbentes) hasta las hojas y otras partes verdes de la planta.

Floema o vasos liberianos: están formados por células vivas. Se encargan de llevar la savia elaborada (azúcares y otros nutrientes) a todas las partes de la planta para que pueda nutrirse.

Esporofítas o criptógamas

Son plantas muy antiguas , no producen semillas ni flores y se reproducen por medio de esporas, dentro de este grupo encontramos:

-Las Briofitas, plantas no vasculares entre las que se encuentran los musgos y las hepáticas, corresponden al linaje más antiguo de las plantas terrestres.

-Las Pteridofitas, poseen vasos vasculares, no poseen fruto, tienen verdaderas  raíces, tallos y hojas habitan en zonas húmedas y se reproducen por esporas, entre ellas tenemos los helechos y equisetos.

 Espermatofitas o Fanerógamas

son plantas que se reproducen por medio de semillas. En este grupo podemos encontrar:

Las Gimnospermas, Son plantas  vasculares, que tienen semillas desnudas (no están dentro de un fruto)  Muchos de ellos producen  piñas u otros falsos frutos,  que solo sirven para proteger  a las semillas Pino, cedro, araucaria, el ciprés.

Las Angiospermas, Plantas vasculares con Flor completa y visible Sus semillas se encuentran dentro de un fruto. poseen tejidos y órganos perfectamente diferenciados

A su vez las angiospermas se dividen en monocotiledoneas (Poseen una sola hoja embrionaria o cotiledón en sus semillas)  y dicotiledoneas (Su semilla está provista de dos cotiledones) 

TIPOS DE POLINIZACIÓN SEGÚN LA PROCEDENCIA DEL POLEN

Autopolinización (Autogama): la plantase se fecunda a sí misma, se efectúa la fecundación con polen dentro de la misma flor por su condición hermafrodita (ambos sexos en la misma Flor)

Polinización Cruzada (Alógama): Es el transporte del polen de una planta a otra. Es necesaria cuando los sexos masculino y femenino NO se encuentran en la misma planta

TIPOS DE POLINIZACIÓN SEGÚN EL MECANISMO DE TRANSPORTE DEL POLEN

Polinización anemófila: Traslado de polen por viento para aumentar o asegurar la fecundación en algunas plantas alógamas

Polinización hidrófila: (Agua) Cuando el agua se encarga de transportar el polen. Ocurre en especies que normalmente viven en ríos

Propagación Sexual Zoofila: Polinización realizada por animales dentro de ésta se encuentran:

Ornitofila: Polinización realizada por aves

Entomófila: Polinización realizada por insectos

Quiropterófilia: Polinización realizada por murciélagos

¿CÓMO SE ORIGINA UNA SEMILLA?

La semilla se desarrolla en el interior del tubo polínico de una flor.  El polen llega al ovario, fecunda el óvulo donde se produce la fecundación. Posteriormente, el óvulo se transforma en semilla y el ovario en fruto. 

FRUTOS Y SEMILLAS

La principal función del fruto es proteger las semillas durante su desarrollo, en muchas plantas también favorecen su dispersión

Dispersión de las Semillas después de la Fecundación:

Para lograrlo las plantas se han adaptado a diferentes ambientes y han generado diversos mecanismos que les permiten evitar la competencia de la planta madre, dispersarse a mayor distancia y ampliar su área de distribución a lugares donde las condiciones ambientales para  la germinación y la vida posterior sean adecuadas.

Autocoria: Dispersión por explosión del fruto

Anemocoria: Las semillas están equipadas con prolongaciones en forma de ala para que puedan planear o con estructuras plumosas o algodonosas que hacen más lenta la caída y permiten un desplazamiento a mayor distancia.

Hidrocoria: Es la diseminación por medio del agua, frecuente en plantas
acuáticas, de pantanos, de selvas, un ejemplo es el coco, ya que es más ligero
que el agua, lo que le permite flotar largamente en la superficie marina

Zoocoria - Antropocoria: Proceso de propagación donde intervienen los

animales (zoo) y el Hombre (antropocoria)

SEMILLAS Y PROCESO DE GERMINACIÓN

La semilla debe ser viable.

Las condiciones ambientales para la semilla deben ser favorables: (agua,temperatura, oxígeno y luz).

Las condiciones de la semilla deben ser favorables para la germinación (libre de dormancia).

Las condiciones de sanidad deben ser satisfactorias (ausencia de agentes patógenos).

SEMILLA ASEXUAL

La reproducción asexual, también llamada reproducción vegetativa, consiste en que de un organismo se desprende una sola célula o trozos del cuerpo ya desarrollado que, son capaces de formar un individuo completo genéticamente idéntico a él. Se lleva a cabo con un solo progenitor y sin la intervención de los gametos

BIOLOGÍA ANIMAL

Los animales, son los seres vivos más familiares e inconfundibles y se distinguen de los restantes organismos por una serie de características:

• Son heterótrofos multicelulares eucariotas, dependen directa o indirectamente de organismos autótrofos para alimentarse. 
• Desarrollan un esqueleto interno o externo, que sirve de soporte.
• Se caracterizan por su movilidad.
• Los animales más complejos poseen tejidos especializados que constituyen,entre otros, un sistema sensorial.
• Aunque la reproducción sexual constituye la principal forma de reproducción, algunos animales son capaces de pasar por una reproducción asexual.
• Los organismos son diploides y los gametos son haploides.
• Las células animales carecen de pared celular. 
• Pasan por distintos estadios durante su desarrollo.
• La fecundación es externa o interna.
• Habitan ambientes muy diversos, desde profundidades marinas, pasando por todos los ambientes terrestres y llegando al aéreo.

SIMETRIA

Es la equilibrada distribución en el cuerpo de los organismos de aquellas partes que aparecen duplicadas

TIPOS DE SIMETRÍA

Simetría radial: En este caso, los ejes de simetría cortan perpendicularmente el eje del animal. 

Simetría bilateral: Solo hay un eje de simetría que divide el cuerpo en dos mitades simétricas, este es por ejemplo el caso de todos los vertebrados.

Asimétricos: Una pequeña minoría no presenta ningún tipo de simetría 

La simetría nos refleja el nivel evolutivo, que se relaciona con la capacidad de movimiento. Así un animal con simetría radial es por lo general un animal con poca capacidad de movimiento y primitivo.

Los animales bilaterales tienen una elevada capacidad de movimiento.

PLANOS Y SECCIONES

Un cuerpo puede dividirse en los siguientes planos:

Frontal: divide al cuerpo de un animal bilateral en las partes dorsal y ventral a lo largo del eje anteroposterior del cuerpo.

Sagital: Divide al cuerpo en dos mitades derecha e izquierda

Transverso: Corta a los anteriores planos en un eje dorsoventral y otro perpendicular, que va de izquierda a derecha. Este plano divide a las partes anterior y posterior

CELOMA

La estructura interna del cuerpo de los animales celomados se puede comparar con dos tubos, uno dentro del otro, el externo corresponde a la pared del cuerpo y el interno corresponde al tubo digestivo, el espacio que se observa entre ambos tubos corresponde al celoma.

FERMENTACIÓN

Es un proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente sin oxígeno, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no intervienen las mitocondrias ni la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como algunas bacterias y levaduras. 

Las células vivas dependen de la obtención, liberación y uso de energía para sobrevivir. Ningún sistema vivo puede producir energía a partir de nada, sólo puede transformarla de una forma a otra; así, la energía que obtiene la célula es utilizada para conservarse y efectuar sus reparaciones a partir de moléculas que constituyen su alimento.

Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración aerobia, ya que a partir de una molécula de glucosa sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 36.

Fermentación Alcohólica

Tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno. Para ello disocian las moléculas de glucosa y obtienen la energía necesaria para sobrevivir, produciendo el alcohol y CO2 como desechos consecuencia de la fermentación.

Una de las principales características de estos microorganismos es que viven en ambientes completamente carentes de oxígeno (O2), sobre todo durante la reacción química. Por eso se dice que la fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico.

El etanol resultante de la fermentación alcohólica se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc.

El vino no es más que fruta líquida y fermentada. La receta para la transformación en vino es en líneas generales la siguiente:

1. Adquiere una cantidad de uvas maduras. También podrías usar este procedimiento para fermentar cualquier tipo de fruta, (bananos, naranjas, mango, mora, piña etc.).

2. Coloca las uvas en un recipiente limpio.

3. Aplasta las uvas de alguna forma para liberar su zumo. Antiguamente se solía hacer con los pies.

4. Y espera……..

LABORATORIO FERMENTACIÓN CELULAR

A continuación, encontraran diferentes videos donde se muestra la forma de hacer vino en casa, mediante el proceso de fermentación.

Escoge el que mas se adapte a los materiales que tengan en casa con la fruta de tu agrado y fabrica tu propio vino