Enseñanza de las ciencias

problemas de genetica mendeliana

2011-06-10T14:13:00.000-07:00

Los trabajos de Mendel fueron publicados en 1866, pero aún así sus experiencias
pasaron inadvertidas, hasta que 35 años después fueron reconocidas y renombradas como
leyes de Mendel.
3.2.1. Primera ley de Mendel: Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera
generación filial (F1).
Al cruzar individuos distintos, ambos homocigóticos (razas puras) para un carácter,
todos los descendientes de la primera generación filial son idénticos entre sí, con el mismo
genotipo y fenotipo. Su fenotipo es igual al de uno de los padres (si la herencia es dominante) o
intermedio entre ambos parentales (si la herencia es intermedia).
Por ejemplo, el color de la semilla del guisante está controlado por un par de genes
que forman una pareja de alelos: uno (A), que determina el color amarillo, que es dominante
sobre (a), que es recesivo y determina el color verde.
Los parentales son razas puras (AA o aa) y, por tanto, los gametos que formen tras
la meiosis serán de un mismo tipo (A o a). Los gametos se unen en la fecundación para dar
origen a los individuos integrantes de la F1, que genéticamente serán híbridos o heterocigotos y
de fenotipo amarillo.
http://web.educastur.princast.es/
3.2.2. Segunda ley de Mendel: Ley de la segregación de los caracteres antagónicos
en la segunda generación filial (F2).
Cuando se cruzan entre sí los individuos de la primera
generación filial (o bien se autofecunda uno de ellos), se
obtiene una descendencia no uniforme, debido a la
separación (segregación) de los alelos implicados en el
carácter estudiado, al formarse los gametos.
Como los individuos de la F1 son heterocigóticos dan
lugar a dos tipos de gametos: la mitad portan el alelo A y la
otra mitad el a. La fecundación entre estos gametos, para
dar origen a la F2, se realiza al azar, de tal manera que se
pueden obtener combinaciones distintas que determinen
fenotipos amarillos y verdes, en proporción 3 a 1, y
genotipos diferentes, AA, Aa y aa, en proporciones de 25 %,
50 % y 25 % respectivamente.
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Bloque II
Genética mendeliana. Genética aplicada
A Mellado. P Cadenas 2º de Bachillerato.4 Biología
Cruzamiento prueba o retrocruzamiento.
Se utiliza en los casos de herencia dominante para averiguar si un individuo que
presenta carácter dominante es homocigótico (AA) o heterocigótico (Aa).
Consiste en cruzar al individuo problema (el que presenta el carácter dominante) con
otro individuo de genotipo homocigótico recesivo (aa), lo cual se denomina
retrocruzamiento.
Si todos los descendientes presentan el fenotipo dominante, el individuo problema será
probablemente homocigótico. Por el contrario, si en la descendencia aparece algún individuo
con el carácter recesivo, podemos afirmar rotundamente que individuo problema es
heterocigótico.
http://web.educastur.princast.es
3.3.3. Tercera ley de Mendel: Ley de la independencia de los factores hereditarios.
En la transmisión de más de un carácter se observa que estos se transmiten
independientemente, ya que cada par de alelos se transmiten de forma independiente de los
otros, y por tanto,se obtienen combinaciones nuevas,algunas
de las cuales no están presentes en los parentales.
Las líneas puras (parentales) serán, en este caso, una
planta con guisantes amarillos y lisos (AALL) y una con
guisantes verdes y rugosos (aall). La F1 es uniforme, pues cada
progenitor de la generación P produce n solo tipo de gameto
(AL) y (al).
En cambio, los individuos de la generación F1
generan cuatro tipos de gametos diferentes:AL,Al, aL,al.
Para obtener la F2 de una forma cómoda,se hace un cuadro de
doble entrada (denominado Punnett) con estos gametos.
michael-biologia.blogspot.com
Los fenotipos obtenidos en la F2 se encuentran en la
proporción: 9:3:3:1
Bloque II
Genética mendeliana. Genética aplicada
A Mellado. P Cadenas 2º de Bachillerato.5 Biología
· 9 amarillos-lisos.
· 3 amarillos-rugosos.
· 3 verdes-lisos.
· 1 verdes-rugosos.
De los resultados obtenidos en la F2 se deduce que los caracteres amarillo y liso no
permanecen siempre unidos, lo que demuestra que existe una independencia entre ellos, ya
que se pueden formar combinaciones nuevas: amarillo-rugoso y verde-liso.
3.3. Ejemplos de herencia mendeliana en animales y plantas.
3.4. Teoría cromosómica de la herencia
En la época en que Mendel realizó sus experimentos, se desconocía lo que eran los
genes, así como su localización en los cromosomas, y el papel de la meiosis y de los gametos
en la transmisión hereditaria. Ni Mendel ni los descubridores de sus leyes pudieron encontrar un
mecanismo citológico

El mundo microscópico

2010-06-13T04:38:00.001-07:00

Características de las bacterias

I
Las bacterias son células procariotas que pueden tener diferentes formas. En el siguiente video muestras ejemplos de bacterias en fotografías a través del scaner.

http://www.youtube.com/watch?v=RrTjOrzva3I

El Flagelo

El flagelo de las bacterias tiene diferente estructura y origen que el flagelo de las células eucariotas. Observen el siguiente esquema y el tipo de movimiento que se logra a partir del motor proteico.
¿Qué mecanismo molecular permite la rotación del flagelo?

http://www.youtube.com/watch?v=PlOfMifowP4

La formación de los flagelos bacterianos

Observen en la siguiente simulación, cómo va construyéndose el flagelo bacteriano a partir de la síntesis y disposición de las proteínas.

http://www.youtube.com/watch?v=hLTFiekwFy8

Para más información pueden consultar las siguientes páginas:
http://www.biologia-en-internet.com/default.asp?Id=9&Fs=2

La vida microscópica

I
Observar organismos al microscopio no es difícil. Basta con tener un buen microscopio y tiempo para acostumbrar a la vista a distinguir las diferentes formas que tienen estos seres vivos.
Comenzaremos a "acostumbrarnos" a ellos a partir de un recorrido por distintos videos.

Para empezar miren este material y con ayuda de un texto, o guía intenten reconocer los distintos grupos de organismos que se muestran.

Como ayuda les cuento, que en él aparecen protozoos, flagelados y ciliados, algas unicelulares como las diatomeas, pequeños invertebrados como rotíferos, artrópodos acuáticos, gusanos.

http://www.youtube.com/watch?v=xyPd8Wt_DJU

No todos los microorganismos que existen pertenecen al mismo reino. No todos son Moneras o Protistas. Existen organismos pluricelulares, como son algunos pequeños invertebrados, pluricelulares que tienen tamaños apenas más grandes que protozoos.

En una laguna, por ejemplo, vamos a encontrar una gran diversidad, como lo muestra el siguiente video.

Con ayuda de un texto, intenten reconocer y describir los microorganismos que se muestran en él.

http://www.youtube.com/watch?v=98Ra2q1ZqUU

En este video podrán observar cuatro organismos microscópicos:

1º Una colonia: Volvox

2º Una Ameba

3º Un paramecio

4º Un protista flagelado

¿Qué características particulares pueden señalar en cada uno de ellos?

http://www.youtube.com/watch?v=SCfg3sywC7k

En este otro video se observan artrópodos acuáticos, gotas de aire, protozoos y rotíferos. Con ayuda de un texto o incluso con el buscador de imágenes de Google, intenten identificar y describir quién es quién.

http://www.youtube.com/watch?v=1cLWKDhBYxo

La reproducción en las colonias:

Observen este cortísimo video en dónde muestran la reproducción de una colonia de algas unicelulares. ¿Qué tipo de reproducción es? ¿Por qué pueden hacer esa afirmación?

http://www.youtube.com/watch?v=cYUKsLNu35A&feature=related

Ciliados y Flagelados:

Observen en el siguiente video protistas pertenecientes a los grupos de Ciliados y Flagelados.

Describan en número, distribución, ubicación en el cuerpo de estas estructuras.

Dibujen un organismo flagelado y otro ciliado y traten de indicar el movimiento que realiza el cuerpo a partir del impulso dado por las estructuras.

En el video se observan dos protozoos de vida fija. Intenten identificarlos y observen para qué utilizan sus cilios.

http://www.youtube.com/watch?v=QGAm6hMysTA&feature=related

Amebas en movimiento

Observen estos organismos cuya locomoción se realiza a través de pseudópodos. Esquematicen y describan los movimientos que se perciben en el citoplasma.

http://www.youtube.com/watch?v=x1ErCyZCFw8

La multiplicación del virus del SIDA

http://www.youtube.com/watch?v=RO8MP3wMvqg&feature=related

En esta simulación podrán encontrar los alumnos de Biología y Laboratorio I una interesante recreación de cómo se reproduce el Virus del Sida en las células T de nuestro sistema inmune.

No tengan en cuenta para seguir el proceso todos los nombres de las estructuras que intervienen. Concentrense en seguir los procesos implicados, que como observarán coinciden con lo trabajado en clase.

Protocolos de prácticas de laboratorio

2010-06-13T04:36:00.000-07:00

SEPARACIÓN DE PIGMENTOS VEGETALES MEDIANTE CROMATOGRAFÍA EN PAPEL

MATERIALES
• Mortero.
• Tijeras.
• Espinacas u hojas verdes.
• Embudo con papel de filtro.
• Tubo de ensayo en gradilla.
• Éter etílico. • Alcohol metílico puro (cuidado, sus vapores son muy tóxicos).
• Cápsula de Petri o vaso de precipitados.
• Capilar o micropipeta (cuentagotas en su defecto).
• Tira de papel cromatográfico Wathman (con un buen papel de filtro se obtienen, incluso, mejores resultados).
INTRODUCCIÓN
Los cloroplastos poseen una mezcla de pigmentos con diferentes colores: clorofila-a (verde intenso), clorofila-b (verde), carotenos (amarillo claro) y xantofilas (amarillo anaranjado) en diferentes proporciones.
FUNDAMENTO
Todas estas sustancias presentan un grado diferente de solubilidad en disolventes apolares, lo que permite su separación cuando una solución de las mismas asciende por capilaridad a través de una tira de papel poroso (papel de cromatografía o de filtro) dispuesta verticalmente sobre una película de un disolvente orgánico (etanol), ya que las más solubles se desplazarán a mayor velocidad, pues acompañarán fácilmente al disolvente a medida que éste asciende. Las menos solubles avanzarán menos en la tira de papel de filtro.
Aparecerán, por tanto, varias bandas de diferentes colores (hasta siete o más, dependiendo del material utilizado) que estarán más o menos alejados de la disolución alcohólica según la mayor o menor solubilidad de los pigmentos. Estas bandas poseerán diferente grosor, dependiendo de la abundancia del pigmento en la disolución.
TÉCNICA
1. Colocar en un mortero trozos de hojas de espinacas lavadas, quitando las nerviaciones más gruesas, junto con 10 o 15 cc de éter etílico.
2. Triturar sin golpear hasta que el líquido adquiera una coloración verde intensa (utilizar campana de gases a lo largo de toda la práctica).
3. Filtrar en un embudo con papel de filtro y recoger en un tubo de ensayo (es suficiente con 2 o 3 cc. de solución de pigmentos).
4. Colocar en la tapadera de una caja de Petri metanol absoluto hasta una altura de 0,5 a 1 cm.
5. Cortar una tira de papel de filtro de unos 8 cms. de anchura y unos 10 a 15 cms. de altura.
6. Poner con el capilar en el papel de cromatografía entre 5 y 10 gotas de solución de pigmentos, espaciadas en el tiempo con el fin de que vaya secándose el éter etílico y aumente la cantidad de pigmentos. Las gotas se pondrán siempre en el mismo punto (se puede marcar con un lápiz), situado a nos 2 cm por encima del borde inferior del papel.
7. Doblar el papel cromatográfico a lo largo y colocarlo en la placa de petri con la mancha de pigmento a 1 cm. de la superficie del eluyente. Podemos sustituir la placa de petri por un vaso de precipitados y fijar el papel cromatográfico con una pinza a un soporte horizontal colocado en el borde del vaso (por ejemplo, una varilla de vidrio).
8. Esperar unos 30 minutos y observar.
CUESTIONES Y RESULTADOS
1. La solubilidad en alcohol de los pigmentos es, de mayor a menor: carotenos, clorofila a, clorofila b y xantofila. Indicar qué pigmento corresponde a cada banda.
2. ¿Por qué empleamos éter etílico para extraer la clorofila?
3. ¿Qué pigmentos son los más abundantes?
4. Por encima de las clorofilas aparece más de una banda, ¿qué significado tiene?
Práctica en formato Word 2003: pigmentos.zip (24Kb)

Reconocimiento de lípidos
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MATERIALES
• Tubos de ensayo
• Gradilla
• Varillas de vidrio
• Mechero
• Vasos de precipitados
• Pipetas • Solución de NaOH al 20%
• Solución de Sudán III
• Tinta china roja
• Eter, cloroformo o acetona
• Aceite de oliva
1. SAPONIFICACIÓN
FUNDAMENTO
Las grasas reaccionan en caliente con el hidróxido sódico o potásico descomponiéndose en los dos elementos que las integran: glicerina y ácidos grasos. Éstos se combinan con los iones sodio o potasio del hidróxido para dar jabones, que son en consecuencia las sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos. En los seres vivos, la hidrólisis de los triglicéridos se realiza mediante la acción de enzimas específicos (lipasas) que dan lugar a la formación de ácidos grasos y glicerina.
TÉCNICA
. Colocar en un tubo de ensayo 2ml de aceite y 2ml de NaOH al 20%.
. Agitar enérgicamente y colocar el tubo al baño María de 20 a 30 minutos.
. Pasado este tiempo, se pueden observar en el tubo 3 fases: una inferior clara que contiene la solución de sosa sobrante junto con la glicerina formada, otra intermedia semisólida que es el jabón formado y una superior lipídica de aceite inalterado.

2. TINCIÓN
FUNDAMENTO
Los lípidos se colorean selectivamente de rojo-anaranjado con el colorante Sudán III.
TÉCNICA
1. Disponer en una gradilla 2 tubos de ensayo colocando en ambos 2ml de aceite.
2. Añadir a uno de los tubos 4-5 gotas de solución alcohólica de Sudán III.
3. Al otro tubo añadir 4-5 gotas de tinta roja.
4. Agitar ambos tubos y dejar reposar.
5. Observar los resultados: en el tubo con Sudán III todo el aceite tiene que aparecer teñido, mientras que en el tubo con tinta, ésta se irá al fondo y el aceite no estará teñido.
3. SOLUBILIDAD
FUNDAMENTO
Los lípidos son insolubles en agua. Cuando se agitan fuertemente en ella se dividen en pequeñísimas gotas formando una emulsión de aspecto lechoso, que es transitoria, pues desaparece en reposo por reagrupación de las gotitas de grasa en una capa que, por su menor densidad, se sitúa sobre el agua.
Por el contrario, las grasas son solubles en disolventes orgánicos, como el éter, cloroformo, acetona, benceno, etc.
TÉCNICA
1. Poner 2ml de aceite en dos tubos de ensayo.
2. Añadir a uno de ellos 2ml de agua y al otro 2ml de éter u otro disolvente orgánico,
3. Agitar fuertemente ambos tubos y dejar reposar.
4. Observar los resultados: Se verá cómo el aceite se ha disuelto en el éter y, en cambio no lo hace en el agua y el aceite subirá debido a su menor densidad.
CUESTIONES
1. ¿Qué son los jabones?
2. ¿Cómo se pueden obtener los jabones?
3. ¿Por qué en la saponificación la glicerina aparece en la fase acuosa?
4. ¿Qué enzima logra en el aparato digestivo la hidrólisis de las grasas?
5. Indica lo que ocurre con la mezcla aceite-Sudán III y aceite-tinta y explica a qué se debe la diferencia entre ambos resultados.
6. ¿Qué ocurre con la emulsión de agua en aceite transcurridos unos minutos de reposo?¿Y con la de benceno y aceite?¿A qué se deben las diferencias observadas entre ambas emulsiones?
Observación de bacterias
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OBJETIVOS
1. Realizar una tinción simple de bacterias procedentes de distintas muestras naturales.
2. Realizar dos tipos de fijaciones bacterianas y saber en qué casos se recomienda una u otra.
3. Observar la morfología bacteriana y aprender a distinguir los distintos tipos de agrupaciones que existen.
4. Practicar con el microscopio al máximo aumento y con el correcto empleo del aceite de inmersión.
MATERIAL
• Mechero Bunsen o de alcohol
• Asa de siembra o aguja enmangada
• Pinzas
• Portaobjetos
• Muestras bacterianas de origen natural: yogur, vinagre, sarro dental, suelo, etc. • Colorantes para tinción:
a) Solución de cristal violeta al 1%
b) Solución de safranina al 0,5%
c) Azul de metileno al 1%
• Microscopio y aceite de inmersión

BACTERIAS DEL YOGUR
El yogur es un producto lácteo producido por la fermentación natural de la leche. A escala industrial se realiza la fermentación añadiendo a la leche dosis del 3-4% de una asociación de dos cepas bacterianas: el Streptococcus termophilus, poco productor de ácido, pero muy aromático, y el Lactobacillus bulgaricus, muy acidificante. En esta preparación se podrán, por tanto, observar dos morfologías bacterianas distintas (cocos y bacilos) y un tipo de agrupación (estreptococos, cocos en cadenas arrosariadas). Además, el tamaño del lactobacilo (unos 30µm de longitud) facilita la observación aunque no se tenga mucha práctica con el enfoque del microscopio.
1. Realizar el frotis disolviendo una mínima porción de yogur en una pequeña gota de agua.
2. Fijar con metanol para eliminar parte de la grasa.
3. Teñir con un colorante cualquiera de los arriba indicados durante 1-2 minutos.
4. Observar al máximo aumento del microscopio.
BACTERIAS DEL VINAGRE
El vinagre es una solución acuosa rica en ácido acético resultante de la fermentación espontánea del vino o de bebidas alcohólicas de baja graduación. La acetificación del vino es producida por bacterias aeróbicas del ácido acético, principalmente Acetobacter aceti, aunque también Gluconobacter. Se trata de bacilos rectos con flagelos polares.
1. Tomar con una aguja enmangada una pequeña porción de madre de vinagre natural o de la telilla que se forma sobre la superficie de los vinos agriado.
2. Extender la muestra en el portaobjetos con una gota de agua y hacer el frotis.
3. Dejar secar y fijar con calor.
4. Teñir 2-3 minutos, lavar el exceso de colorante y secar.
BACTERIAS DEL SARRO DENTAL
El sarro dental es un depósito consistente y adherente localizado sobre el esmalte de los dientes. Está constituido principalmente por restos proteicos, sales minerales y bacterias junto con sus productos metabólicos. La flora bacteriana de la cavidad bucal es muy variable dependiendo de las condiciones que se den en el momento de hacer la preparación, pero suelen abundar bacterias saprófitas, pudiéndose observar gran variedad de morfologías: espiroquetas, cocobacilos, diplococos y bacilos.
1. Con una aguja enmangada tomar una pequeña porción de sarro dental y disolverla en una gota de agua sobre el portaobjetos.
2. Dejar secar y fijar con calor.
3. Teñir 2-3 minutos, lavar el exceso de colorante y secar.
BACTERIAS DEL SUELO
La variedad de bacterias que pueden aparecer en una muestra de suelo es prácticamente infinita, muchas de ellas no cultivables en los laboratorios y algunas, incluso, desconocidas para los microbiólogos. Para recoger la muestra y hacer el frotis basta con dejar parcialmente enterrado en vertical un portaobjetos en la tierra de una maceta o de un jardín. Después de varios días, las bacterias se habrán adherido al vidrio y sólo habrá que fijarlas por calor y teñirlas con un colorante cualquiera. Previamente hay que limpiar los bordes del portaobjetos, así como la parte que no se va a teñir.

Gemación de levaduras
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MATERIAL
• Microscopio
• Portaobjetos
• Cubreobjetos
• Levadura • Agua azucarada
• Aguja enmangada
• Lactofenol-safranina

TÉCNICA
1. Disolver con ayuda de una aguja enmangada un poco de levadura sobre un porta que contenga 2 o 3 gotas de agua ligeramente azucarada.
2. Colocar el cubreobjetos y observar al microscopio.
3. Repetir los pasos anteriores mezclando sobre el portaobjetos la suspensión acuosa de la levadura con una gota de lactofenol-safranina. Con este procedimiento se consigue una doble finalidad:
o Ver mejor las células de las levaduras, teñidas por la safranina.
o Retrasar un poco el desprendimiento de las células hijas gracias a la acción desfavorable del fenol para la vida normal de las levaduras.
RESULTADOS
Las siguientes fotos han sido obtenidas a partir de preparaciones teñidas con azul de metileno y no con lactofenol-safranina.

Mitosis en células de raíz de cebolla
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MATERIALES
• Microscopio
• Portaobjetos
• Cubreobjetos
• Lanceta estéril
• Cubeta de tinción
• Aguja enmangada
• Pinzas
• Palillos • Frasco lavador
• Mechero de alcohol
• Tijeras
• Papel de filtro
• Vaso de precipitados
• Vidrio de reloj
• Orceína A
• Orceína B
TÉCNICA
1. Llenar un vaso de precipitados con agua y colocar un bulbo de cebolla sujeto con dos o tres palillos de manera que la parte inferior quede inmersa en el agua. Al cabo de 3-4 días aparecerán numerosas raicillas en crecimiento de unos 3 o 4 cm de longitud.
2. Cortar con las tijeras unos 2-3 mm del extremos de las raicillas y depositarlo en un vidrio de reloj en el que se han vertido 2-3 ml de orceína A.
3. Calentar suavemente el vidrio de reloj a la llama del mechero durante unos 8 minutos, evitando la ebullición, hasta la emisión de vapores tenues.
4. Con las pinzas tomar uno de los ápices o extremos de las raicillas y colocarla sobre un portaobjetos, añadir una gota de orceína B y dejar actuar durante 1 minuto.
5. Colocar el cubreobjetos con mucho cuidado sobre la raíz. Con el mango de una aguja enmangada dar unos golpecitos sobre el cubre sin romperlo de modo que la raíz quede extendida.
6. Sobre la preparación colocar unas tiras de papel de filtro, 5 o 6. Poner el dedo pulgar sobre el papel de filtro en la zona del cubreobjetos y hacer una suave presión, evitando que el cubre resbale. Si la preparación está bien asentada no hay peligro de rotura por mucha presión que se realice.
7. Observar al microscopio.
OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA (foto x150 / x600)
Se realizará a fuertes aumentos. La orceína A reblandece las membranas celulares y la B completa el proceso de tinción. Con la presión sobre el porta de la preparación se logra una extensión y difusión de las células del meristemo de la cebolla.
La preparación presenta el aspecto de una dispersión de células por todo el campo que abarca el microscopio. Se observan células en diversas fases o estados de división celular. Se ven los cromosomas teñidos de morado por la orceína. El aspecto reticulado así como el mayor tamaño de algunos núcleos corresponde a las células que se encontraban en los procesos iniciales de la división mitótica. Ver secuencia completa

Los virus y otras formas acelulares

2010-04-08T00:50:00.000-07:00

Etimológicamente virus significa "veneno" dado que, por su debido tamaño, los virus atraviesan los filtros que se utilizaban para eliminar las bacterias de los cultivos celulares, por lo que se creyó que eran algún tipo de sustancia química. Ahora sabemos, sin embargo, que se trata de grandes complejos moleculares constituidos por materiales biológicos, concretamente por proteínas y ácidos nucleicos.

A pesar de su naturaleza química y de que poseen información genética propia, los virus no se consideran seres vivos como tal, sino que se encuentran en la frontera entre lo vivo y lo inerte. Aunque existen discrepncias en la comunidad científica respecto a estas consideraciones. . Los virus no poseen todos los compuestos propios de los organismos, no presentan estructura celular (son mucho más pequeños que las células de menor tamaño) y no son capaces de realizar de forma autónoma las funciones vitales: aunque es cierto que son capaces de replicarse, para hacerlo necesitan, en todo caso, utilizar los sistemas enzimáticos propios de la célula que infectan.

Por esta razón, desde el punto de vista biológico los virus se consideran sistemas agentes patógenos con carácter de parásitos intracelulares obligados. En su ciclo "vital" se distinguen, en todo caso, dos fases: una inactiva, extracelular, y otra activa, que se desarrolla cuando el virus penetra en el interior de la célula, infectándola.

Composición y estructura de los virus

Todos los virus están compuestos, al menos, por proteínas y un tipo de ácido nucleico, que puede ser ARN o ADN, pero nunca ambos simultáneamente. Además algunos tipos de virus, en particular algunos de los que infectan células animales, presentan también una estructura membranosa formada por la bicapa lipídica característica. En este caso, la envuelta del virus procede siempre de la célula que había sido invadida por el virus.

En cuanto a su estructura, el ácido nucleico se encuentra siempre en el interior de la partícula vírica (denominada virión), rodeado por una estructura proteica llamada cápside, que siempre está formada por varias unidades de proteína (capsómeros) que pueden ser iguales o distintas entre sí. El conjunto formado por la cápside y el ácido nuclecio, que recibe el nombre de nucleocápside, posee siempre algún tipo de simetría.

Los virus helicoidales, como el del mosaico del tabaco, son estructuras alargadas, con el ácido nucleico dispuesto en el centro del cilindro. La cápside está formada, en general, por capsómeros iguales, que se disponen formando una hélice alrededor del material genético.

Los virus icosaédricos presentan una cápside con la forma de este poliedro, formado por veinte triángulos equiláteros. Los capsómeros pueden ser iguales entre sí o de diferentes tipos. La imagen muestra el virus de inmunodeficiencia humana (VIH), causante del SIDA.

Por último, los virus de simetría compleja pueden incluir algunos elementos con simetría icosaédrica, pero además presentan otros elementos con otro tipo de simetría. Los fagos (virus que infectan bacterias) de la serie T-par se incluyen en este grupo.

Clasificación de los virus

En primer lugar, cabe diferenciar a los virus según el tipo de organismo que atacan; así se distinguen los virus que infectan bacterias, llamados bacteriófagos (o simplemente fagos), los que atacan a vegetales y los que infectan células animales.

Otro sistema de clasificación los diferencia según la naturaleza del material genético que poseen. Así se distinguen los siguientes grupos:

1. Virus con ADN bicatenario: La célula lee esta molécula igual que su propio ADN

2. Virus con ADN monocatenario: el primer proceso que ocurre tras la entrada en la célula es la replicación de esta cadena. La nueva hebra es la que servirá como molde para la síntesis de ARNm.

3. Virus con ARN bicatenario: No necesitan que su información se copie a ADN. La replicación ocurre gracias a una ARN polimerasa vírica, y la síntesis de ARNm se produce a partir de una de las cadenas.

4. Virus con ARN monocatenario positivo: La cadena sirve de molde para la síntesis de proteínas (es ARN mensajero). La replicación del genoma necesita que se produzca una cadena de ARN negativo que sirve de molde para la cadena positiva.

5. Virus con ARN monocatenario negativo: Necesitan sintetizar la cadena complementaria (positiva) tanto para producir proteínas como para replicar su genoma.

6. Virus con ARN monocatenario retrotranscrito: El ARN se copia a ADN mediante una enzima vírica llamada transcriptasa inversa. Este ADN es leido por la célula como si fuera el suyo propio.
7. Virus con ADN bicatenario retrotranscrito: El material genético que se introduce en el virión es ARN mensajero. Una vez en el interior de la cápside se retrotranscribe formando ADN bicatenario, que es el material que nfectará a otras células.

Ciclos de vida de los virus

Todos los virus que infectan células bacterianas atraviesan por varias etapas comunes durante su ciclo vital pero, una vez que han accedido al interior de la célula pueden seguir procesos vitales de dos tipos: los fagos líticos provocan la muerte de la célula tras un periodo corto de tiempo, mientras que los lisogénicos o atemperados pueden pasar largos periodos de tiempo en un estado de "latencia", terminando su ciclo vital solo si son activados por un inductor.

Fases comunes del ciclo vital de los fagos

* Adsorción: se trata del proceso de unión del virus a la superficie de la

célula, que se produce mediante el reconocimiento, por parte del virus, de proteínas específicas de la superficie celular que actúan como receptores. En condiciones normales estas proteínas desempeñan funciones necesarias para la vida del organismo infectado, y los virus las aprovechan como mecanismo de entrada. En el caso de los virus vegetales es habitual que la penetración no se produzca mediante adsorción, sino a través de heridas o como consecuencia de la actividad de animales que actúan como vectores, en general insectos.

* Penetración: se trata del proceso mediante el cual el virus introduce su material genético dentro de la célula hospedadora.

Existen diferentes mecanismos, que dependen tanto de la estructura del virus como de la forma en que éste se relaciona con el organismo hospedador. En el caso de los fagos es frecuente que la penetración se produzca mediante la inyección del material genético, especialmente en el caso de virus complejos como los fagos T pares, una parte de cuya cápside actúa como sistema de introducción. En otros casos, la célula absorbe al virus mediante un proceso de endocitosis o, si el virus posee una cubierta lipídica, es habitual que ésta se fusione con la membrana de la célula.

En este punto el virus puede seguir dos caminos diferentes: los virus líticos producen una infección rápida, mientras que los lisogénicos o atemperados pasan un tiempo indeterminado en estado latente dentro de la célula.

Virus líticos

* Replicación y síntesis de los componentes víricos: una vez liberado el material genético vírico, éste "toma el control" de la maquinaria celular, que se ocupa de replicar el genoma del virus.

El material genético viral se multiplica bien en el citoplasma (fagos y virus ARN), bien en el núcleo de la célula (virus ADN animales y vegetales). Simultáneamente se produce la traducción del ARN vírico, lo que da lugar a la presencia en el interior de la célula de miles de copias, tanto del genoma viral como de los capsómeros y del resto de las proteínas del virus.

* Maduración: los capsómeros se ensamblan para formar cápsides completas, que encierran en su interior copias del material genético vírico.

* Liberación: las partículas víricas ensambladas abandonan la célula. Esta salida puede tener lugar de modo progresivo, mediante gemación (especialmente en el caso de virus con envuelta lipídica) o bien mediante rotura violenta de la célula hospedadora (lisis).

Virus lisogénicos

* Formación del profago: en el caso de los virus lisogénicos, el material genético del virus se introduce dentro del genoma del hospedador.

En este estado el virus recibe el nombre de profago. Durante la fase de profago la bacteria sigue un ciclo biológico normal. Este periodo tiene una duración indeterminada y, en general, solo acaba cuando un agente externo altera la lectura del material genético bacteriano.

* Inducción: El estado latente del virus está favorecido por la presencia de una proteína represora, que impide la expresión de su genoma.

Cuando las bacterias infectadas por un virus atemperado sufren condiciones adversas (desecación, exposición a radiaciones) reaccionan produciendo proteasas, que también eliminan el represor vírico, lo que permite que su genoma se exprese.

Después de la inducción el virus lleva a cabo procesos idénticos a los que tienen lugar durante la infección lítica: replica su material genético rápidamente, sintetiza sus proteínas, se ensambla y abandona la célula hospedadora.

Todos los fagos tienen capacidad para seguir ciclos líticos, mientras que solo algunos de ellos pueden seguir ciclos de vida lisogénicos. Esto significa que los fagos atemperados, al llegar a una bacteria, pueden iniciar un tipo de ciclo o el otro. El resultado depende, por una parte, de las características de la bacteria infectada (concretamente de la concentración de proteasas que hay en ella), y por otra de la presencia de ciertas proteínas víricas.

Ciclo de vida de los retrovirus

La mayoría de los virus ARN son capaces, gracias a algunas de sus proteínas, de copiar replicar directamente esta molécula, dando lugar a un ARN complementario. Sin embargo, los retrovirus consiguen multiplicar su material genético siguiendo una estrategia diferente: una de las enzimas que poseen, la transcriptasa inversa, es capaz de sintetizar una cadena de ADN utilizando como molde una molécula de ARN. Gracias a este proceso, llamado retrotranscripción, estos virus consiguen formar una cadena de ADN doble que, con ayuda de una proteína llamada integrasa, se inserta dentro del genoma de la célula hospedadora. El virus puede permanecer en estado latente durante un tiempo indefinido, pero en un momento dado puede activarse y seguir su ciclo vital, que incluye la transcripción, para formar el material genético que se encapsula en la cápside, y la síntesis de sus proteínas

Un ejemplo típico de retrovirus es el virus de inmunodeficiencia humana, VIH, causante del SIDA. Se trata de un virus con envuelta lipídica que rodea a dos cápsides proteicas. La envuelta presenta en su superficie proteínas capaces de unirse específicamente a receptores de linfocitos T4, células que forman parte del sistema inmunitario, razón por la cual este virus solo afecta a ese tipo celular, debilitando el sistema defensivo del organismo.

Una vez producida la infección, el virus libera su material genético, ARN monocatenario. La transcriptasa inversa lo copia para formar, en primer lugar, una molécula de ADN monocatenario. Esta misma proteína se encarga de replicar esta cadena. La integrasa inserta el genoma vírico en un punto aleatorio del genoma celular.

Cuando el virus se activa sus proteínas se sintetizan en dos fases: en primer lugar, las que se integran en la membrana de la célula, que luego constituirá la envuelta externa del virus, y en segundo lugar las que forman la cápside. Estas se sintetizan como una sola cadena proteica inactiva, y se encapsulan de esta forma dentro de "burbujas" de membrana. Solo después de que estas burbujas se liberen, por gemación, de la célula hospedadora una proteasa las romperá en fragmentos activos, permitiendo la formación de las cápsides proteicas.

Virus animales y vegetales

Los virus son siempre agentes patógenos: producen enfermedades en las células que infectan: en ocasiones dan lugar a la muerte celular a corto plazo, mientras que en otros casos se producen cambios en la célula que se mantienen durante periodos largos de tiempo, mientras los virus se liberan lenta y progresivamente por gemación. En otros casos, incluso, la infección puede permanecer en estado latente, manifestándose solo ante ciertos estímulos.

Se han identificado virus que tienen capacidad de provocar la transformación de células normales en células cancerosas, especialmente virus de ADN bicatenario y retrovirus.

Los daños que los virus provocan en las plantas se manifiestan en forma de mosaicos (manchas de color amarillento, verde claro o pardo distribuidas en la hoja), moteados, anillos necróticos o alteraciones en el desarrollo o en la formación de brotes.

Otras formas acelulares

Existen agentes patógenos que son aún más pequeños que los virus; se trata de los viroides y de los priones.

Los viroides

son moléculas de ARN monocatenario cerrado, que forman una estructura no asociada a proteínas con forma de varilla. Provocan enfermedades en plantas, y son considerados por algunos autores virus primitivos, derivados de intrones. Se sabe que no llegan a codificar la síntesis de proteínas, suponiéndose que su efecto se debe a la interacción con el genoma de la célula vegetal, o con sus sistemas de control de la información genética.

Los priones

son proteínas con capacidad infectiva: se transmiten de un organismo a otro y pueden provocar enfermedades en el organismo infectado, debido a su actividad biológica: los priones son formas anómalas de proteínas funcionales. La modificación en su estructura terciaria (que tiene carácter post-traduccional, es decir, que se debe a cambios que ocurren después de la síntesis) hace que pierdan su actividad original, adquiriendo otra. Curiosamente, su nueva actividad consiste, precisamente, en modificar la estructura terciaria de la forma funcional de esa misma proteína.

Los priones producen enfermedades degenerativas tanto en diversos animales como en el hombre.

Evolución y origen de los virus

La extrema sencillez de los virus ha llevado a los biólogos a proponer dos posibles hipótesis explicativas de su origen evolutivo: una de ellas considera que se trata de organismos muy primitivos, "precelulares", muy relacionados con los primeros seres vivos. Esta teoría plantea el serio problema de la insuficiencia metabólica de los virus, que no podrían siquiera conseguir los elementos necesarios para su replicación. La segunda hipótesis, más extendida en la actualidad, sugiere que los virus habrían evolucionado a partir de células o de elementos genéticos de las mismas

enseñanza de las ciencias: Mitosis y meiosis

2010-03-28T13:47:00.000-07:00

enseñanza de las ciencias: Mitosis y meiosis

Etiquetas

Mitosis y meiosis

2010-03-28T12:44:00.001-07:00

Comparación entre Mitosis y Meiosis

Meiosis. Fases

Mitosis y citocinesis

BIOTECNOLOGIA

2010-03-23T10:42:00.001-07:00

Conceptos

Biotecnología
Ingeniería genética
Tecnología del ADN recombinante
Enzimas de restricción
ADN recombinante
Vector de clonación
Genes marcadores
Célula hospedadora
Organismos transgénicos
Clonación
Reacción en cadena de la polimerasa
Genoma humano

Repercusiones sociales y valoraciones éticas de la biotecnología

Ver apuntes.

El genoma humano

Genoma humano. El proyecto Genoma Humano (iniciado en 1990) trata de localizar cada gen en los cromosomas (mapa genético humano) y determinar su secuencia de nucleótidos y su función. Se ha comprobado que:

El genoma humano contiene en los 23 pares de cromosomas humanos, menos de 30.000 genes (1) y 3.000 millones de pares de bases. La mayor parte es “ADN basura”(2) que no se expresa en proteínas.

El genoma humano es prácticamente idéntico en todas las razas.

No existen muchas diferencias entre los genomas de organismos diferentes.

Aplicaciones
Determinar si la descendencia de una pareja puede sufrir alguna enfermedad genética. Se conocen unas 5000 enfermedades hereditarias.
Terapia génica (introducir un gen normal en células en las que dicho gen es defectuoso).
Mejorar el conocimiento del cáncer y de la evolución de nuestra especie.

(1) Contamos sólo con el doble de genes que la mosca de la fruta, el mismo número de genes que un chimpancé y pocos más que un ratón.
(2) Secuencias repetitivas que se han ido incorporando a lo largo de la evolución.

Clonación es la formación de copias idénticas de un gen, una célula o un organismo.

CLONACIÓN DE GENES

Es la obtención de un gran número de copias de un gen(1). Para ello, se introduce el gen que se desea clonar, mediante un vector de clonación –plásmido-, en una célula hospedadora (una bacteria, por ejemplo) que, al reproducirse, aumenta el número de copias de ese gen. ETAPAS:

1. Obtención, mediante enzimas de restricción, de fragmentos de ADN con el gen que se quiere clonar.
2. Unión a un vector de clonación: formación de ADN recombinante. Se corta el vector de clonación con la misma enzima de restricción que se utilizó para cortar el ADN que se quiere clonar, así se forman extremos cohesivos por los que se unen.
El vector de clonación, un plásmido o el genoma de un virus bacteriófago, es una pequeña molécula de ADN que transporta los genes que se quieren clonar, los introduce en la célula hospedadora (bacteria) y replica de forma autónoma para obtener múltiples copias. Características: se replica de forma independiente y posee genes marcadores (de resistencia a un antibiótico o de luminiscencia, por ejemplo) para identificar las bacterias que contienen el vector de clonaciónllevan el gen útil.

3. Introducción del ADN recombinante (vector de clonación) en la célula hospedadora(2) El ADN recombinante entra en las bacterias mediante transformación (si es un plásmido) o transducción (si se trata del genoma de un virus).
4. Multiplicación: En un medio de cultivo adecuado las bacterias se reproducen y heredan el plásmido con ADN recombinante, así se obtiene un clon de células con el gen de interés. Así se puede formar diferentes clones con genes de interés para el ser humano, cuyo conjunto se denomina biblioteca genómica.
5. Detección y selección de células hospedadoras recombinantes
Se añade al medio de cultivo el antibiótico para el que el vector confiere resistencia y sobreviven las bacterias transformadas con el plásmido recombinante.

(1) El gen que se desea clonar suele producir alguna proteína de interés -hormonas, vacunas, …-.
(2) Como células hospedadoras se suelen utilizar microorganismos de crecimiento rápido y muy estudiados genéticamente como alguna bacteria (E. Coli y Bacillus subtilis) y levadura (S. Cerevisiae). Las células hospedadoras se multiplican y originan el clon celular que lleva el gen concreto.

CLONACIÓN EN HUMANOS

La clonación natural ocurre en el caso de los gemelos monocigóticos.

La clonación artificial puede ser:

Clonación reproductiva: se utiliza para obtener individuos clónicos.

§ Partición de embriones tempranos o gemelación artificial.

§ Paraclonación: por transferencia de núcleos de células embrionarias o fetales a óvulos o cigotos enucleados. El “progenitor” de los clones es el embrión o feto.

§ Clonación verdadera (en sentido estricto): por transferencia de núcleos de células de individuos ya nacidos a óvulos o cigotos enucleados.

Clonación no reproductiva (terapéutica): Se realiza con fines de investigación o terapéuticos (reparación de tejidos u órganos dañados). A partir de células madres embrionarias[1] de un paciente se obtienen cultivos de tejidos u órganos, que se pueden trasplantar al paciente sin rechazo inmunológico ya que son genéticamente idénticos a él.

[1] Estas células madres embrionarias se obtienen de un embrión clonado que se ha creado mediante la transferencia del núcleo de una célula del paciente a un óvulo enucleado.

Clonación de genes

Organismos transgénicos

La transgénesis es la introducción de un gen extraño (transgén) en el genoma de un organismo, mediante las técnicas de ingeniería genética, que pasa a ser un organismo transgénico o modificado genéticamente (OMG).

ADN recombinante

El ADN recombinante es una molécula formada por la unión de fragmentos de ADN de origen diferente. Se obtiene cortando ambos ADN con la misma enzima de restricción, así se originan extremos cohesivos o pegajosos que se pueden unir entre sí aunque sean de especies diferentes.

Enzimas de restricción

Las enzimas de restricción son enzimas (endonucleasas bacterianas[1]) que cortan el ADN, en sitios determinados y en forma de escalón, originando fragmentos de ADN con extremos cohesivos o pegajosos[2].
Actúan como “tijeras moleculares” que se utilizan para obtener ADN recombinante, ya que permiten obtener fragmentos de ADN de especies distintas que se pueden unir entre sí.

[1] Las enzimas de restricción son enzimas producidas por bacterias como método de defensa contra virus ya que degradan el ADN extraño. Cortan el genoma de cualquier organismo en pequeños fragmentos llamados fragmentos de restricción. La colección de miles o millones de estos fragmentos se llama biblioteca génica.

[2] Los extremos cohesivos o pegajosos tienen una sola cadena y son complementarios.

Profesora Lourdes Luengo

12/05/07

Ingeniería genética

Es el conjunto de técnicas[1] que permiten manipular el material genético de un ser vivo: introducir, eliminar, modificar, secuenciar y clonar genes.
[1] Destacan la tecnología del ADN recombinante (permite aislar un gen de un organismo, unirlo a un vector para introducirlo en otro organismo diferente, una bacteria por ejemplo, para que sintetice las proteínas necesarias) y la reacción en cadena de la polimerasa PCR (aumenta el número de copias de un fragmento determinado de ADN).

B I O T E C N O L O G Í A

Es el conjunto de técnicas que utilizan organismos (o sus componentes) y procesos biológicos para crear o modificar productos, para “mejorar” plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con un fin determinado.

Aplicaciones de la biotecnología:
Industria: desarrollo de microorganismos transgénicos para la producción de fármacos, nuevas vacunas, antibióticos y sustancias químicas útiles (insulina, hormona del crecimiento, ...).
Agricultura y ganadería: lucha contra plagas, desarrollo de plantas y animales transgénicos, …
Medicina: mejora de las técnicas de diagnóstico, terapia génica, reparación de tejidos y órganos dañados a partir de cultivos de células madre.
Medio ambiente: biorremediación o desarrollo de microorganismos para la eliminación de contaminantes (mareas negras, metales pesados) y el tratamiento de residuos.

Videoteca

2010-03-15T08:54:00.001-07:00

>>>>> Técnica casera de obtención de ADN (Youtube)
>>>>> Células madre1 (Youtube)
>>>>> Células madre 2 (Youtube)
>>>>> Células madre 3 (Youtube)
>>>>> Obtención de células madre (Youtube)
>>>>> Clonación en animales (Youtube)
>>>>> Microarrays (Youtube)
>>>>> Plásmidos como vectores (Youtube)
>>>>> Creación de bibliotecas de genes (Youtube)

Actividades

2010-03-15T08:39:00.001-07:00

ACTIVIDADES DE BIOQUÍMICA

El programa Averroes de la Junta de Andalucía nos ofrece actividades con distinto grado de dificultad con las que poder repasar la materia que hemos visto en el aula.

Replicación ADN

2010-03-15T08:37:00.000-07:00

REPLICACIÓN ANIMADA

martes 24 de noviembre de 2009

DUPLICACIÓN DEL ADN

Repasa el proceso de duplicación del ADN con los siguientes vídeos.

EXPERIMENTO MESELSON Y STHAL

Aquí os dejo dos magníficos enlaces en los que se explica de forma animada el experimento realizado por Meselson y Sthal para comprobar la hipótesis semiconservativa en la duplicación del ADN.
La primera pertenece a Mcgraw-Hill Companies,Inc.

Cliquea sobre la imagen.

Síntesis proteica

2010-03-15T08:27:00.000-07:00

Animaciones sobre la síntesis de proteías.En la primera se muestra todo el proceso de biosíntesis proteica en 3D.

La siguiente animación nos descubre el proceso de traducción que ocurre en el interior del ribosoma.

Regulación de la expresión génica

2010-03-15T08:22:00.001-07:00

REGULACION DE LA EXPRESION GENICA

¿Cómo se regula la expresión de los genes?

Los genes deben ser regulados ya que no es necesario que se expresen (Transcriban y Traduzcan) todo el tiempo sino cuando es necesario.

Regulación en procariotas

Entre los organismos procariotas como las bacterias cuyo genoma es muy pequeño los genes se organizan en forma de operones como se describió en la historia de la genética. Es decir que varios genes involucrados en la misma ruta metabólica se transcriben juntos y sn controlados por el mismo promotor y la regulación del mismo.

El operón con el que se ejemplifica esto es el Operón lactosa que posee dos tipos de control de su expresión. El control negativo y positivo.

Un esquema del operón lactosa se muestra en la siguiente imágen

El control negativo se debe a que la proteina que regula al promotor impidiendo la transcripción es una proteína represora.

En el caso del control positivo es una proteína reguladora positiva la que controla al sistema. Es una proteína que se une al AMPc que aumenta ante la baja de glucosa en el medio y aumenta la tasa de transcripción

Algunos videos muestran el operón lactosa en forma animada

Regulación en Eucariotas

En este caso la regulación de los genes es mucho más compleja y depende de varios eventos:

Regulación dada por las secuencias del ADN: En este caso el ADN posee muchas secuencias regulatorias o elementos de respuesta o secuencias internas de un promotor, algunas dentro del mismo promotor de un gen que son reconocidas por los factores de transcripción y por proteínas reguladoras aumentando la tasa de transcripción. En otros casos existen además los Aumentadores o Enhancers que cuando son reconocidos por una proteína reguladora aumentan aún más la tasa de transcripcióny no necesariamente están corriente arriba del gen sino que pueden localizarse dowstream o dentro del mismo gen. Asimismo existen silenciadores o silencers que cuando son reconocidos por una proteína específica bajan la tasa de trasncripción de un gen.
En otros casos la misma estructura que adopta el ADN regula la expresión: El DNA puede adoptar la estructura clásica descripta por Watson y Crick (DNA tipo B) que es el que es activo a nivel de la transcripción. Esto es debido a que las proteínas reguladoras se unen a los surcos mayores del ADN. El ADN tipo B tiene surcos mayores y menores. En cambio el ADN tipo Z por su eje en forma de Zig zag no tiene ni surcos mayores ni menores por lo tanto las proteinas reguladoras no pueden unirse y por lo tanto aquellas regiones de ADN que adopten topologíaZ no serán transcriptas.

La organización de la cromatina juega otro papel sumamente importante a nivel de la regulación: Comenzando por el hecho que la fibra de 30 nm o solenoide no es contínua sino que poseen regiones libres de nucleosomas que se denomina elementos reguladores del Locus y que dejan acceso a las proteínas reguladoras a las secuencias específicas para que puedan unirse y estimular la transcripción de un determinado gen en un determinado tejido. Estos patrones de la cromatina son propios de cada tejido dependiendo de que genes se requieren activos.A su vez hay cambios de las histonas que favorecen o frenas la expresión facilitando su afinidad con el ADN o reduciendola y de esta manera favoreciendo la transcripción y/o delimitándola.
Por otra parte para evitar que las regiones de ADN menos condensadas en las células (fibra de 30 nm) continúen empaquetándose y terminen convertidas en heterocromatina impidiendo que ningún gen se exprese, existen unos elementos denominados Delimitadores o Insulators que impedirán como si fueran paredes que avance la heterocromatinización hacia regiones que deben transcribirse.

Este es un ejemplo de como actúan los delimitadores en conjunto con los aumentadores o potenciadores de la expresión génica.

Finalmente tenemos otro tipo de regulación denominado IMPRINTING o sellado de una region de ADN o de genes que modifica la herencia de los genes tal como la describió Mendel, ya que es el sellado o silenciamiento de una region gracias a la metilación del ADN que es propia de si el cromosoma es de orígen materno o paterno. Por eso se dice que estos genes tienen expresión materna (cuando el gen sellado es el paterno) o paterna si el gen sellado es el materno es decir el que heredamos de nuestra madre. A su vez este tipo de sellado se vuelve a heredar a los hijos para que el gen continúe teniendo un sello materno o paterno. Muchos genes involucrados en el desarrollo embrionario tienen este tipo de sellado, asi como algunos involucrados en ciertas patologías como el cáncer.

Un ejemplo en la forma de la herencia se muestra en la siguiente imágen

Estrategias de enseñanza

2010-03-04T05:43:00.000-08:00

El uso de la imaginación a través de las imágenes de la mente

Enseñar Biología Celular y Molecular es un desafío a la hora de buscar que nuestros alumnos realicen aprendizajes significativos, esto es en palabras de Ausubel, que puedan establecer conexiones lógicas en las redes de conceptos que tienen en sus mentes.
Una estrategia interesante para lograr este objetivo, se basa en el uso de la imaginación: ¿Cómo nos imaginamos nosotros aquello que no podemos ver pero que nos explican? ya sean docentes o textos.
Vamos a ejemplificar de qué manera aplicamos esta estrategia con alumnos de Biología Celular y Molecular del profesorado en Ciencias Biológicas, para comprender un contenido difícil, como son las especulaciones que los científicos han hecho y hacen acerca del posible origen bioquímico de la vida.

¿Por qué considerar difícil este tema? Por varias razones:

1º Se trata de imaginar procesos químicos y físicos que en un principio, tuvieron como consecuencia el surgimiento de un orden, de una organización muy particular que es la característica de los seres vivos. Para esto es necesario tener presente algo sobre la entropía y la energía suelta en el Universo.
2º La capacidad de autoduplicación que tuvieron que adquirir en algún momento de su desarrollo las moléculas tales como ácidos nucleicos y proteínas.
3º Los sucesivos cambios, mutaciones, selección natural a los que estuvieron sometidos los primeros polímeros y luego las protocélulas.

La estrategia utilizada en clase fue la siguiente:

1º Lectura, comentario, análisis y selección de las ideas principales del siguiente texto:

2º Explicitación de las ideas principales de acuerdo a lo analizado por el grupo clase. En este caso se enumeraron las siguientes:

a.- Los seres vivos tienen la capacidad de autoduplicarse, por lo tanto, las primeras moléculas que dieron origen a las protocélulas debían tener esa capacidad.

b.- Las condiciones atmosféricas eran favorables a la síntesis química porque se trataba de un ambiente reductor por la presencia de hidrógeno. La ausencia de oxígeno actuó como un aspecto positivo pues eran escasas las reacciones de oxidación.

c.- Para el desarrollo de los polímeros fue necesaria la concentración de monómeros, esto pudo suceder a partir de la presencia de ambientes especiales, como son las arcillas o determinados minerales.

3º Se solicitó a los alumnos que "imaginaran" este proceso, tuvieran en cuenta las ideas principales enumeradas y lo plasmaran en una hoja, haciendo uso de dibujos o bien figuras que pudieran representar lo que ellos imaginaban.

Estos fueron los resultados:

El siguiente paso fue que cada grupo o alumno, expusiera y explicara a sus compañeros y docente el significado de las figuras escogidas y las relaciones entre ellas.

Luego de escuchar cada exposición, se indicó algunos aspectos que parecían poco claros o bien que podían indicar un error de comprensión. Al finalizar los alumnos compararon sus producciones y sacaron conclusiones sobre qué aspectos habían aparecido como elemento no mencionado en el texto pero conocido por ellos y presente como "ancla" en la cual sustentar la nueva información, y qué aspectos no habían tenido en cuenta.

Como última tarea se pidió que escribieran un comentario a modo de autoevaluación sobre qué elementos del texto no fueron incorporados y cuales sí estuvieron presentes. Tarea que resultó sumamente difícil, pues no es habitual que nos soliciten que evaluemos nuestras producciones y realicemos una crítica con el objetivo de superar los obstáculos que pudimos autodiagnosticarnos.

Para leer más sobre esta estrategia pueden consultar el libro "Una Didáctica de las Ciencias" Procesos y aplicaciones de C.Minnick Santa y D. Alvermann. Editorial Aique (1994). El último capítulo "Uso de la imaginación guiada para la enseñanza de conceptos científicos" de Barbara T. Walker y Paul T. Wilson, realiza un desarrollo y fundamentación de esta técnica.

La célula

2010-03-04T05:31:00.000-08:00

Las células y la analogía de la "fábrica"

Observar y describir células al microscopio

Observar células con un microscopio no es una tarea sencilla, ni tampoco accesible para todos. Las fotografías tomadas a través de un microscopio nos facilitan ese trabajo.
En el siguiente slide van a encontrar una serie de fotos, algunas acompañadas por los esquemas con las referencias.
Intenten reconocer esas estructuras señaladas en cada fotografía. Es un ejercicio interesante para aprender a "observar", "reconocer" las distintas partes de una célula o un tejido.

Acción de los antibióticos en cultivo de bacterias del suelo

Registro fotográfico del trabajo práctico.

Historia de las Ciencias. Las vacunas

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La historia de las ciencias es una estrategia importante para transmitir a nuestros alumnos una mirada contextualizada sobre el entorno del descubrimiento de los conocimientos en ciencias.
En este video podrán observar una línea histórica sobre cómo se llegó a la invención de las vacunas y el impacto que tuvieron en nuestra sociedad.

http://www.youtube.com/watch?v=00NPrklOXxY

Reproducción en bacterias

Reproducción asexual

Reproducción por conjugación

Infección de un bacteriófago - ciclo lítico -

Detalle del cruzamiento de información entre ADN de Bacterias diferentes

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Proceso de Transformación y Transducción
.

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Esquemas extraídos de la página Web del Libro Vida, la Ciencia de la Biología.

http://www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

Colonias de Bacterias

Observación de las características de diferentes colonias de bacterias.

Criterios para describir las colonias observadas

a. Forma:

-Regular/irregular
-Redondeada/difusa/estrellada/ramificada.

.
b. Aspecto superficial:
.
-Pulida (lisa y regular)
-Áspera (con pequeñas irregularidades)
-Con anillos concéntricos.
-Con radios en su interior.
.

c. Color y transparencia

.
d. Consistencia (se percibe como)
.
-Mantecosa
-Fibrosa
-Viscosa
-Seca
-Quebradiza

.
e. Elevación
.
-Difusa
-Plana
-Elevada
-Conexa
-Umblicada
-Mamelonar

.
f. Borde
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-Entero
-Ondulado
-Lobulado
-Erosionado
-Filamentosa
-Enrulada

.

Bacterias: Estructura

Las Bacterias son células procariotas, porque no tienen un núcleo organizado. Su organización es sencilla como pueden observar en el esquema.

Eva mitocondrial

2010-03-04T04:29:00.000-08:00

Eva mitocondrial: la madre de todos los sapiens

Artículos - Ciencia y Sociedad
Escrito por Hari Seldon
domingo, 14 de octubre de 2007
Llevaba tiempo buscando un artículo que hablara sobre el tema de la Eva mitocondrial de forma clara y sencilla. Este que os dejo a continuación creo que resume todo lo que hay que saber, sin profundizar mucho pero dejando las cosas claras. Resulta curioso que un hecho evidente y que técnicamente parece irreprochable haya causado tanta polémica porque los paleontólogos sientan que ha habido intrusión profesional por pate de los bioquímicos. También resulta destacable que algo como las mitocondrias, orgánulos que en su día fueron organismos independientes que establecieron una relación de simbiosis con las células eucariotas, sean quienes nos proporcionan una información que posibilita conocer nuestra Historia evolutiva. Y ahora vamos a lo que sería trivializar un poco y meternos en el ámbito de la ficción especulativa: si nos fijamos en el último párrafo del artículo, ¿no surgen ideas suficientes como para escribir varias novelas? ¿Por qué sólo sobrevivió un linaje? ¿Se cargó ese linaje a todos los demás o tuvo la suerte de sobrevivir por causas meramente atribuibles al azar? ¿Llevaría el genoma (nuclear) de esa Eva que vivió hace entre 100.000 y 200.000 años algo que determinó su supervivencia? ¿No sería el gen de la mala leche, o el que confirió la capacidad de la estrategia militar a su estirpe? ¿Acaso se extinguieron todos los seres humanos de esa época pero nuestra Eva sobrevivió porque había sido abducida? Si éste fuera el caso, ¿no sería genial que quienes hicieron esta jugarreta pusieran un código, una etiqueta, en la secuencia de bases del ADN mitocondrial de esta Eva que les permitiera seguir nuestro curso? En fin, echarle imaginación es gratis y no hace daño a nadie. Para la seriedad y la rigurosidad ya tenemos el artículo que hay a continuación: Acerca de Eva Enviado el lunes, 28 de mayo de 2007 9:33 ¿Quiénes somos? ¿De dónde venimos? Los humanos llevamos miles de años haciendo conjeturas sobre este tema. Sin embargo, los habitantes del siglo XXI tenemos una pequeña ventaja. Especulaciones aparte, ahora estamos en condiciones de contestar a esas preguntas eternas. Mejor dicho, a empezar a contestarlas, porque la imagen que pueden proporcionarnos los científicos sobre nuestros orígenes es todavía borrosa. Aun así, resulta fascinante. Hasta hace algunos años, la gran mayoría de los paleontólogos creía que la aparición de los primeros humanos ‘modernos’, esto es, similares anatómicamente a nosotros, podía explicarse mediante el llamado ‘Modelo Multiregional’. Hace 1.8 millones de años apareció una especie antecesora de la nuestra, Homo erectus; la cual tuvo un considerable éxito evolutivo y logró extenderse por amplias regiones de Asia y Europa. Existen pruebas de que dominaba el fuego y de que fabricó herramientas de piedra. Según este modelo, las distintas poblaciones de erectus fueron evolucionando en las diferentes regiones de forma más o menos independiente, hacia las características de los sapiens modernos. Muchas de las ‘peculiaridades raciales’ que se observan en la actualidad serían consecuencia de este largo proceso de evolución. Según esta teoría, el Hombre de Neanderthal habría sido el antecesor directo de los humanos modernos en Europa. En resumen, esta teoría se basa esencialmente en tres puntos: la expansión de erectus desde África hace 1.8 millones de años, la evolución local de estas poblaciones hasta generar las variaciones ‘regionales’ que se observan en la actualidad y, al mismo tiempo, el intercambio genético entre dichas poblaciones que habría permitido la expansión de los genes responsables de la ‘sapientización’ de erectus y el mantenimiento de cierta ‘unidad genética’ dentro de la especie. Sin embargo, a principio de la década de los noventa, Alan Wilson y sus colaboradores de la Universidad de Berkeley formularon una teoría completamente distinta. Según estos investigadores, todos los humanos modernos descendemos de una pequeña población que vivió en África en una fecha mucho más reciente: entre 200.000 y 100.000 años. Como es fácil de imaginar, esta teoría desató una formidable polémica entre los partidarios de una y otra. La pelea estaba acrecentada por el hecho de que los partidarios del origen africano y reciente del hombre moderno no eran paleontólogos, sino bioquímicos, y las pruebas en las que se basaban no eran fósiles sino estudios realizados en el laboratorio. Por lo tanto, no se trataba sólo de una disputa entre académicos, sino que era una verdadera guerra entre áreas de conocimiento. Los paleontólogos estaban indignados, ¿cómo se atrevían esos arrogantes bioquímicos a enmendarles la plana? Para poder entrar de lleno en esta polémica, tenemos que dar un pequeño rodeo. Es cierto que los fósiles son los únicos que nos aportan información directa sobre las especies que existieron en el pasado. No obstante, la verdadera materia prima de la evolución no son los huesos fosilizados sino los genes. Son éstos los que pueden sufrir mutaciones, las cuales constituyen la base del cambio genético a largo plazo. El estudio de la secuencia de los genes en las especies actuales nos proporciona información sobre el grado de separación evolutiva que se ha producido. Pero, vayamos un poco más despacio. Elijamos un gen cualquiera en un cierto número de especies y comparemos cuidadosamente las secuencias de DNA de todas ellas. Es posible contabilizar las diferencias y determinar su distancia genética. La idea importante es que el número de diferencias que se acumula es proporcional al tiempo transcurrido entre la separación de las especies que estamos estudiando. Esto es lo que se conoce como el reloj molecular y proporciona un método para estimar el tiempo transcurrido entre la separación de dos linajes dados, siempre que podamos estimar la frecuencia con la que se producen las mutaciones por término medio. Muchos de los estudios realizados para aclarar el ancestro de los humanos se basan en el DNA mitocondrial. Recordemos que la mitocondria es un pequeño orgánulo situado dentro de la célula y que posee su propio material genético. El caso es que el DNA mitocondrial presenta algunas ventajas importantes para estudiar la evolución de la especies, en comparación con el DNA ‘normal’ contenido en el núcleo. Para empezar, el DNA mitocondrial se hereda exclusivamente por vía materna. A pesar de que todos tenemos dos progenitores, nuestro DNA nuclear es una ‘mezcla’ de los DNAs de los cuatro abuelos. Sin embargo, la mitocondria la heredamos exclusivamente de nuestra madre, que a su vez es una copia (casi) exacta de la de nuestra abuela materna. Si nos remontamos atrás cinco generaciones, nos encontramos que nuestro DNA nuclear proviene de la contribución de 32 individuos, mientras que nuestro DNA mitocondrial viene directamente de la tatarabuela por vía materna. Esta circunstancia facilita enormemente el análisis. Es difícil saber de quién hemos heredado unos ojos azules, pero sabemos perfectamente de quién hemos heredado la mitocondria. La segunda ventaja del DNA mitocondrial radica en que su velocidad de mutación es unas diez veces más rápida que la del DNA nuclear. Esto permite analizar los cambios con mucha mayor exactitud. Es como si el ‘reloj molecular’ de la mitocondria tuviera una manecilla adicional que marcase los segundos, mientras que el del DNA nuclear sólo tuviera minutero. Basta contar el número de cambios y podremos estimar el tiempo transcurrido desde que dos individuos dados compartieron una antecesora común. Si hacemos esta operación con una muestra suficientemente amplia de individuos de diferentes ‘etnias’, podemos construir un árbol genealógico de la Humanidad. En la base de este árbol se encontrará la antecesora común más reciente de la cual todos los humanos hemos heredado el DNA mitocondrial. A esta mujer, que debió existir en carne y hueso, se le ha dado el ‘título’ de Eva Mitocondrial. El concepto de Eva Mitocondrial se ha popularizado a través de los periódicos, generándose una cierta confusión. La idea en sí de que existió una antecesora de la que todos hemos heredado nuestras mitocondrias no es exactamente una hipótesis, sino más bien un hecho matemático. Necesariamente tuvo que existir. Y si nos remontamos más atrás en el tiempo llegaremos a la conclusión de que existió una Mamífera Mitocondrial, de la cual hemos heredado la mitocondria todos los mamíferos. Sin embargo, esto no aporta ninguna información nueva. La razón por la que la hipótesis de Eva ha revolucionado nuestra idea del origen del hombre se basa justamente en la fecha en la que se estima que dicha mujer existió: entre 100.000 y 200.000 años (aunque a medida que los métodos se van refinando la fecha se acerca más al presente). El hecho esencial es que si todos los humanos descendemos de una mujer que vivió por entonces, es imposible que el Modelo Multiregional sea cierto. Los humanos actuales no podemos descender de las poblaciones de Homo erectus que salieron de África hace 1.8 millones de años, sino de un grupo reducido que debió surgir hace sólo cien o doscientos mil años. Otra observación importante, el título de Eva Mitocondrial es ‘concedido’ en retrospectiva. Cuando ella nació no era la Eva Mitocondrial, sino que ésta debía ser una mujer que vivió en un periodo muy anterior. Además, nuestra Eva no estaba sola. Con seguridad debió haber muchos otros hombres y mujeres coetáneos, pero por alguna razón los demás linajes mitocondriales que existían entonces no han llegado hasta hoy. Por otro lado, el ‘título’ puede cambiar de manos. Si se produjese una hecatombe mundial que aniquilara a la mayor parte de los humanos excepto, por ejemplo, a una señora de Arnedillo y sus tres hijas (junto con algunos hombres), para los descendientes de este pequeño grupo, la Eva Mitocondrial sería la señora de Arnedillo, puesto que ésta sería la antepasada más reciente del cual todos los habitante de la Tierra habrían heredado la mitocondria. Por último, la Hipótesis de Eva Mitocondrial nos da una estimación de cuándo vivió esta mujer, pero no nos dice nada sobre qué aspecto tenía. En cambio, los datos apuntan claramente a que debió vivir en África. Cuando Alan Wilson y sus colaboradores analizaron el DNA mitocondrial de más de 200 individuos procedentes de todo el planeta, llegaron a dos conclusiones importantes. La primera fue que, en conjunto, todas las mitocondrias analizadas eran bastante similares. La variación media entre las secuencias era de aproximadamente el 0.2%. Esto indica que los humanos actuales somos sorprendentemente similares. De hecho más similares que, por ejemplo, dos subespecies de gorila separados por unos cuantos cientos de kilómetros. El segundo descubrimiento tiene que ver con el origen geográfico. En general, y con una importante excepción, no se encontró una relación clara entre la procedencia geográfica de las muestras y la similitud del DNA. Por ejemplo, una muestra europea podía encontrarse muy próxima a una africana o a una asiática. Sin embargo, cuando los resultados fueron analizados por un programa informático y pudo construirse el ‘árbol’ que situaba a cada muestra en función de su similitud con las otras, lo que apareció fue realmente increíble. El programa colocaba todas las muestras en dos grupos claramente separados. El primero contenía la mayor parte de las muestras y era ‘multirracial’. El segundo grupo sólo contenía siete pero todas ellas eran de origen africano. Además, las muestras de este segundo grupo mostraban una gran divergencia entre ellas. En conjunto, estos datos indican que todos los humanos formamos un grupo relativamente homogéneo que se originó en África. En una etapa posterior, un grupo particular emigró a otros continentes, mientras que los otros siguieron allí. Por esta razón, todos los humanos no africanos (y algunos africanos) descienden de esta oleada de ‘emigrantes’. Al mismo tiempo, algunos de los linajes mitocondriales anteriores continuaron evolucionando en África. Por ejemplo, los ¡kung del Kalahari se encuentran en estas ramas más antiguas del árbol genealógico. Esto es particularmente interesante, ya que algunos lingüistas creen que las lenguas habladas por estos pueblos, pertenecientes a la denominada familia koishan, son también las más ‘antiguas’. A pesar de todos los conflictos que ha ocasionado esta hipótesis, ha ido ganando terreno en los últimos años, hasta constituir el punto de vista mayoritario, aunque no es imposible que se revise en el futuro. No obstante, esta teoría parece que pisa un terreno bastante firme. Además, los datos que la avalan no provienen únicamente de la mitocondria. El hallazgo de nuevos fósiles sugiere que los primeros humanos modernos aparecieron en Etiopía y que éstos convivieron durante largo tiempo con poblaciones de neanderthales en Europa y de erectus en Asia. Claramente, la hipótesis de la Eva Mitocondrial ha cambiado nuestro relato sobre lo orígenes del hombre moderno, el cual podría quedar más o menos así: Homo erectus apareció hace 1.8 millones de años y se extendió por Asia y Europa. En este último lugar, evolucionó hasta el Hombre de Neanderthal, el cual tenía un cerebro de tamaño similar (o incluso superior) a los humanos actuales y logró sobrevivir en las durísimas condiciones europeas durante el último periodo glaciar. No obstante, los humanos actuales no somos descendientes directos de los neanderthales ni de los erectus asiáticos, sino de una población que surgió en África hace unos 100.000-200.000 años. Esta especie, Homo sapiens propiamente dicho, se expandió rápidamente por todo el planeta. Hace 60.000 años ya había ocupado Asia y hace unos 40.000 (tal vez antes) Australia. Se supone que llegó a Europa hace unos 35.000 años y a América unos 12.000 (tal vez antes). Parece seguro que la nueva especie reemplazó a las otras especies del género Homo que encontró en su camino: erectus en Asia y neanderthal en Europa. La hipótesis del desplazamiento ha encontrado apoyo últimamente en ciertos estudios, donde se ha logrado aislar y analizar DNA mitocondrial procedente de fósiles neanderthales. Estos estudios indican que el linaje de éstos no ha contribuido al acervo genético de los humanos modernos. En definitiva, los neanderthales no parece que fueran nuestros padres, sino nuestros tíos lejanos y deben reclasificarse en una especie distinta: Homo neanderthalensis y no en una subespecie (H. sapiens neanderthalensis) como se hacía en principio. Con todo, no es imposible que en el futuro se descubra que algunos humanos actuales tienen mitocondrias de tipo neanderthal, aunque hasta el momento no se ha encontrado ninguna.

Transporte a traves de a membrana

2010-02-14T03:51:00.000-08:00

Actividad de investigación 7: Transporte a través de membrana

Introducción: Ya conoces la estructura y composición química de la membrana plasmática. Has estudiado algunas de las funciones más importantes que realiza como ser el límite de la célula, proteger e independizar a la misma y, por último, ser la estructura celular que permite el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior celular.
A continuación intentaremos que conozcas más a fondo este último aspecto de la fisiología de membrana.

Tarea: Tras el estudio y análisis de la información que se presenta en las distintas páginas web sugeridas, debes realizar un pequeño informe individual, con un procesador de textos, que explique el mecanismo físico-químico de procesos concretos de intercambio de sustancias químicas a través de la membrana: Difusión, Ósmosis, Transporte activo y Endocitosis. Justifica cada proceso en función de las características físico-químicas de la membrana plasmática y de las sustancias que se quieren transportar a su través.
Este informe escrito debe contener imágenes que faciliten la comprensión de cada proceso físico.

Recursos: Las páginas seleccionadas para ayudar a la realización del informe son:

TRANSPORTE DE MEMBRANA.
Imágenes de transporte de membrana.
Transporte de Moléculas a través de la Membrana Celular.
Célula.
MEMBRANE STRUCTURE AND FUNCTION.
Tema 4: LA CELULA EUCARIOTICA: ESTRUCTURA Y FUNCION.
Mecanismos de transporte.
Transporte.
Mecanismos de transporte.
FENÓMENOS DE TRANSPORTE DE IONES A TRAVES DE MEMBRANAS.
Monografías.com - Membrana Plasmática.

Los glucidos

2010-02-13T15:36:00.002-08:00

LOS GLÚCIDOS

Los glúcidos son biomoléculas orgánicas. Están formados por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, aunque además, en algunos compuestos también podemos encontrar Nitrógeno y Fósforo.

Reciben también el nombre de azúcares, carbohidratos o hidratos de carbono.

La importancia biológica principal de este tipo de moléculas es que actúan como reserva de energía o pueden conferir estructura, tanto a nivel molecular (forman nucleótidos), como a nivel celular (pared vegetal) o tisular (tejidos vegetales de sostén, con celulosa).

Dependiendo de la molécula que se trate, los Glúcidos pueden servir como:

Combustible: los monosacáridos se pueden oxidar totalmente, obteniendo unas 4 KCal/g.
Reserva energética: el almidón y el glucógeno son polisacáridos que acumulan gran cantidad de energía en su estructura, por lo que sirven para guardar energía excedente y utilizarla en momentos de necesidad.
Formadores de estructuras: la celulosa o la quitina son ejemplos de polisacáridos que otorgan estructura resistente al organismo que las posee.

CLASIFICACIÓN DE LOS GLÚCIDOS
Monosacáridos u osas	Triosas	Aldosas Cetosas
	Tetrosas
	Pentosas
	Hexosas
	Heptosas
Ósidos	Holósidos	Oligosacáridos	Disacáridos, trisacáridos...
		Polisacáridos	Homopolisacáridos
			Heteropolisacáridos
	Heterósidos

LOS MONOSACÁRIDOS

Los monosacáridos son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua. Se oxidan fácilmente, transformándose en ácidos, por lo que se dice que poseen poder reductor (cuando ellos se oxidan, reducen a otra molécula).

Los monosacáridos son moléculas sencillas que responden a la fórmula general (CH₂O)_n. Están formados por 3, 4, 5, 6 ó 7 átomos de carbono. Químicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono con un grupo -OH cada carbono, en los que un carbono forma un grupo aldehído o un grupo cetona.

Se clasifican atendiendo al grupo funcional (aldehído o cetona) en aldosas, con grupo aldehído, y cetosas, con grupo cetónico.

Cuando aparecen carbonos asimétricos, presentan distintos tipos de isomería.

Algunos de ellos pueden presentar su estructura ciclada.

Los monosacáridos se nombran atendiendo al número de carbonos que presenta la molécula:

Triosas: tres carbonos
Tetrosas: cuatro carbonos
Pentosas: cinco carbonos
Hexosas: seis carbonos
Heptosas: siete carbonos

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Pulsa sobre las palabras en verde si deseas ver las fórmulas moleculares correspondientes en proyección lineal.

Ejemplos de monosacáridos relevantes en el metabolismo son la glucosa, la fructosa, la ribosa o la desoxirribosa, entre otros muchos.

Actividad de investigación: Otros monosacáridos

Ciclación

En disolución, los monosacáridos pequeños se encuentran en forma lineal, mientras que las moléculas más grandes ciclan su estructura. La estructura lineal recibe el nombre de Proyección de Fischer; la estructura ciclada de Proyección de Haworth. En la representación de Haworth la cadena carbonada se cicla situada sobre un plano. Los radicales de la cadena se encuentran por encima o por debajo de ese plano.

La estructura ciclada se consigue en aldopentosas y hexosas. El enlace de ciclación se genera entre el carbono que posee el grupo funcional y el carbono asimétrico más alejado del grupo funcional. Cuando el carbono tiene un grupo aldehído, como grupo funcional, el enlace recibe el nombre de hemiacetálico. Cuando el carbono tiene un grupo cetona, como grupo funcional, el enlace recibe el nombre de hemicetálico.

La molécula ciclada puede adquirir el aspecto de un pentágono o de un hexágono. Los monosacáridos ciclados con aspecto de pentágono reciben el nombre de Furanosas. Los monosacáridos ciclados con aspecto de hexágono reciben el nombre de Piranosas.

Actividad de investigación: ¿Cómo se cicla la Fructosa?

Isomería

La isomería es una característica que aparece en aquellas moléculas que tienen la misma fórmula empírica, pero presentan características físicas o químicas que las hacen diferentes. A estas moléculas se las denomina isómeros.

En los monosacáridos podemos encontrar isomería de función, isomería espacial e isomería óptica.

Isomería de función

Los isómeros se distinguen por tener distintos grupos funcionales. Las aldosas son isómeros de las cetosas.

Isomería espacial

Los isómeros espaciales, o estereoisómeros, se producen cuando la molécula presenta uno o más carbonos asimétricos. Los radicales unidos a estos carbonos pueden disponerse en el espacio en distintas posiciones. Cuantos más carbonos asimétricos tenga la molécula, más tipos de isomería se presentan.

El carbono asimétrico más alejado del grupo funcional sirve como referencia para nombrar la isomería de una molécula. Cuando el grupo alcohol de este carbono se encuentra representado a su derecha en la proyección lineal se dice que esa molécula es D. Cuando el grupo alcohol de este carbono se encuentra representado a su izquierda en la proyección lineal se dice que esa molécula es L.

Los isómeros especulares, llamados también enantiómeros, o enantiomorfos, o isómeros quirales, son moléculas que tienen los grupos -OH de todos los carbonos asimétricos, en posición opuesta, reflejo de la otra molécula isómera.

Se consideran epímeros a las moléculas isómeras que se diferencian en la posición de un único -OH en un carbono asimétrico.

Isomería óptica

Cuando se hace incidir un plano de luz polarizada sobre una disolución de monosacáridos que poseen carbonos asimétricos el plano de luz se desvía. Si la desviación se produce hacia la derecha se dice que el isómero es dextrógiro y se representa con el signo (+). Si la desviación es hacia la izquierda se dice que el isómero es levógiro y se representa con el signo ( - ).

¿Deseas ampliar conocimientos sobre las isomerías en moléculas cicladas?

Actividad de investigación: La glucosa en forma de silla

Actividad 3

Actividad 4

ÓSIDOS

Los Ósidos son Glúcidos formados por varios monosacáridos. La unión de monosacáridos se realiza a través de un enlace especial que libera una molécula de agua y que se llama enlace O-glucosídico, ya que un monosacárido se une al siguiente a través de un Oxígeno.

Se llaman Holósidos a los ósidos formados por varios monosacáridos.

Se denominan Heterósidos a los ósidos formados por monosacáridos y otras moléculas distintas a los Glúcidos, como pueden ser lípidos, que forman glucolípidos, o prótidos, que pueden formar glucoproteínas, entre otros.

Los Holósidos se clasifican en Oligosacáridos y en Polisacáridos.

Oligosacáridos

Los oligosacáridos son Glúcidos formados por un número pequeño de monosacáridos, entre 2 y 10. Se denominan Disacáridos, si están compuestos por dos monosacáridos, Trisacáridos, si están compuestos por tres monosacáridos, Tetrasacáridos, si están compuestos por cuatro monosacáridos y así sucesivamente.

Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos, mediante un enlace O-glucosídico. El enlace se forma entre el carbono que forma el enlace hemiacetálico del primer monosacárido y un carbono del segundo monosacárido.

Para nombrar el disacárido formado se debe indicar las moléculas que lo constituyen y el número de los carbonos implicados en el enlace. Como el nombre químico suele ser muy largo, se utiliza más el nombre más común.

Pincha sobre los nombres, en verde, de los disacáridos más comunes y podrás observar la formación del enlace correspondiente y el nombre químico que recibe la molécula formada. Verás animaciones explicativas como la que aparece debajo.

↓

Maltosa, celobiosa, isomaltosa, lactosa, sacarosa.

Polisacáridos

Los polisacáridos son polímeros de monosacáridos, unidos mediante enlace O-glucosídico. Cuando los monosacáridos que forman la molécula son todos iguales, el polisacárido formado se llama Homopolisacárido. Cuando los monosacáridos que forman la molécula son distintos entre sí, es decir, de más de un tipo, el polisacárido formado se llama heteropolisacárido.

Los polisacáridos no tienen sabor dulce, no cristalizan y no tienen poder reductor. Su importancia biológica reside en que pueden servir como reservas energéticas o pueden conferir estructura al ser vivo que los tiene. La función que cumplan vendrá determinada por el tipo de enlace que se establezca entre los monosacáridos formadores.

Los polisacáridos más abundantes en la Naturaleza son el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina.

Almidón

Aparece en células vegetales. Es un homopolísacárido con función de reserva energética, formado por dos moléculas, que son polímeros de glucosa, la amilosa y la amilopectina. La amilosa está formada por glucosas unidas por enlace a(1→4). La amilopectina está formada por glucosas unidas por enlaces a(1→4) y (1→6). Estos enlaces (1→6) originan ramificaciones, que se repiten en intervalos de secuencias desiguales de monosacáridos. La amilosa adquiere una estructura helicoidal y la amilopectina recubre a la amilosa.

Glucógeno

Es un homopolisacárido con función de reserva energética que aparece en animales y hongos. Se acumula en el tejido muscular esquelético y en el hígado. Está formado por glucosas unidas por enlace a(1→4) y presenta ramificaciones formadas por enlaces (1→6).

Celulosa

Es un homopolisacárido formado por glucosas unidas por enlace b(1→4). Es típico de paredes celulares vegetales, aunque también la pueden tener otros seres, incluso animales. Su importancia biológica reside en que otorga resistencia y dureza. Confiere estructura al tejido que la contiene. Las cadenas de celulosa se unen entre sí, mediante puentes de Hidrógeno, formando fibras más complejas y más resistentes.

Quitina

Es un homopolisacárido con función estructural, formado por la unión de N-acetil-b-D-glucosaminas. Se encuentra en exoesqueletos de artrópodos y otros seres, ya que ofrece gran resistencia y dureza.

Actividad 5

Actividad 6

Actividad 7

Actividad 8

Sales minerales

2010-02-13T15:36:00.001-08:00

LAS SALES MINERALES

Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada, disuelta en forma de iones o asociada a otras moléculas.

Precipitadas

Las sales se forman por unión de un ácido con una base, liberando agua. En forma precipitada forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. Ejemplos son las conchas, los caparazones o los esqueletos.

Disueltas

Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺... Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl^-, PO₄^3-, CO₃^2-... Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:

Mantener el grado de grado de salinidad.
Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón.
Controlar la contracción muscular
Producir gradientes electroquímicos
Estabilizar dispersiones coloidales.

Asociadas a otras moléculas

Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos no podrían, y que tampoco realizaría la molécula a la que se asocia, si no tuviera el ión. La hemoglobina es capaz de transportar oxígeno por la sangre porque está unida a un ión Fe⁺⁺. Los citocromos actúan como transportadores de electrones porque poseen un ión Fe⁺⁺⁺. La clorofila captura energía luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ión Mg⁺⁺ en su estructura.

Actividad de investigación: La ósmosis

Actividad de investigación: Los gases también pueden ser biomoléculas

Actividad 1

Actividad 2

El agua

2010-02-13T15:35:00.001-08:00

EL AGUA

El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos. En las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composición.

Estructura

El agua es una molécula formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno. La unión de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas características poco frecuentes. Estas características son:

La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º.
La molécula de agua es neutra.
La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, aparece una zona con un diferencial de carga positivo en la región de los Hidrógenos, y una zona con diferencial de carga negativo, en la región del Oxígeno.
El dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra.

Propiedades del agua

El agua tiene propiedades especiales, derivadas de su singular estructura. Estas propiedades son:

Alto calor específico: para aumentar la temperatura del agua un grado centígrado es necesario comunicarle mucha energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generan entre las moléculas.
Alto calor de vaporización: el agua absorbe mucha energía cuando pasa de estado líquido a gaseoso.
Alta tensión superficial: las moléculas de agua están muy cohesionadas por acción de los puentes de Hidrógeno. Esto produce una película de agua en la zona de contacto del agua con el aire. Como las moléculas de agua están tan juntas el agua es incompresible.
Capilaridad: el agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar debido a la elevada cohesión molecular.
Alta constante dieléctrica: la mayor parte de las moléculas de agua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de carga positivo.
Bajo grado de ionización: la mayor parte de las moléculas de agua no están disociadas. Sólo un reducido número de moléculas sufre disociación, generando iones positivos (H⁺) e iones negativos (OH^-). En el agua pura, a 25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo que la concentración de H⁺ es de 10^-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7.

La densidad del agua: en estado líquido, el agua es más densa que en estado sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto es debido a que los puentes de Hidrógeno formados a temperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua ocupando mayor volumen.

Importancia biológica del agua

Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones para los seres vivos. Estas funciones son las siguientes:

Disolvente polar universal: el agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolares no se disuelven en el agua.
Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización.
Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia.
Función de transporte: por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior.

Función amortiguadora: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento.
Función termorreguladora: al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.

La materia viva

2010-02-13T15:27:00.001-08:00

LOS BIOELEMENTOS

La materia viva presenta unas características y propiedades distintas a las de la materia inerte. Estas características y propiedades encuentran su origen en los átomos que conforman la materia viva. Los átomos que componen la materia viva se llaman bioelementos.

De los 92 átomos naturales, nada más que 27 son bioelementos. Estos átomos se separan en grupos, atendiendo a la proporción en la que se presentan en los seres vivos.

Bioelementos	% en la materia viva	Átomos
Primarios	96%	C, H, O, N, P, S
Secundarios	3,9%	Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe
Oligoelementos	0,1%	Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si...

Bioelementos primarios

Son los elementos más abundantes en los seres vivos.

La mayor parte de las moléculas que componen los seres vivos tienen una base de carbono. Este elemento presenta una serie de propiedades que hacen que sea el idóneo para formar estas moléculas. Estas propiedades son las siguientes:

Forma enlaces covalentes, que son estables y acumulan mucha energía.
Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos distintos, lo que da variabilidad molecular.
Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples.
Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas.
Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones químicas.
El carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseosos.

Todas estas propiedades derivan de su pequeño radio atómico y a la presencia de 4 electrones en su última capa.

Actividad de investigación: El Silicio

El Hidrógeno, el Oxígeno y el Nitrógeno también son capaces de unirse mediante enlaces covalentes estables. Forman parte de las cadenas de carbono que componen las moléculas de los seres vivos.

Bioelementos secundarios

Son elementos que se encuentran en menor proporción en los seres vivos. Se presentan en forma iónica.

El Calcio puede encontrarse formando parte de los huesos, conchas, caparazones, o como elemento indispensable para la contracción muscular o la formación del tubo polínico.

El Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisión del impulso nervioso. Junto con el Cloro y el Iodo, contribuyen al mantenimiento de la cantidad de agua en los seres vivos.

El Magnesio forma parte de la estructura de la molécula de la clorofila y el Hierro forma parte de la estructura de proteína transportadoras.

Oligoelementos

Los oligoelementos también se denominan elementos traza, puesto que aparecen en muy baja proporción el la materia viva (trazas). Alguno de estos elementos no se manifiesta en ciertos seres. Sin embargo, como el caso del Silicio, puede ser muy abundante en determinados seres vivos, como diatomeas, Gramíneas o Equisetos.

LAS BIOMOLÉCULAS

Los bioelementos se combinan entre sí para formar las moléculas que componen la materia viva. Estas moléculas reciben el nombre de Biomoléculas o Principios Inmediatos.

Las biomoléculas, para poder ser estudiadas, deben ser extraídas de los seres vivos mediante procedimientos físicos, nunca químicos, ya que si así fuera, su estructura molecular se alteraría. Los procedimientos físicos son la filtración, la diálisis, la cristalización, la centrifugación, la cromatografía y la electroforesis.

Las biomoléculas se clasifican atendiendo a su composición. Las biomoléculas inorgánicas son las que no están formadas por cadenas de carbono, como son el agua, las sales minerales o los gases. Las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbono y se denominan Glúcidos, Lípidos, Prótidos y Ácidos nucleicos.

Las biomoléculas orgánicas, atendiendo a la longitud y complejidad de su cadena, se pueden clasificar como monómeros o polímeros. Los monómeros son moléculas pequeñas, unidades moleculares que forman parte de una molécula mayor. Los polímeros son agrupaciones de monómeros, iguales o distintos, que componen una molécula de mayor tamaño.

Actividad de investigación: La diálisis