Diario Científico Segunda entrega Principios básicos de la herencia by Willy Rey

Diario Científico

BIOLOGíA CELULAR

Facultad de ciencias Químicas y Farmacia Escuela de Biología Departamento de Biología General Biología General I

INTEGRANTES Willy Rey Madeleine Morales Árais López Paulo Barbero

COORDINADOR Willy Rey

CARGOS 1. Tener una buena comunicación para evitar problemas de ejecución de tareas. 2. Optimizar y aclarar los tiempos de un calendario común aprobado por todos. 3. Enviar propuestas con antelación para una revisión efectiva. 4. Respetar los tiempos de ejecución de tareas.

SECRETARIA Madeleine Morales

CARGOS 1. Recuerda tareas pendientes. 2. Toma nota de los acuerdos grupales. 3. Revisa ortografía de los trabajos realizados.

ÍNDICE I. ORGANIZACIÓN CELULAR La célula: unidad básica de la vida

Células procariotas y eucariotas

Núcleo celular

Orgánulos del citoplasma

El citoesqueleto

Cubiertas celulares

Noticia

II. MEMBRANAS BIOLÓGICAS Estructura de las membranas

Funciones de las membranas

Estructura y permeabilidad de las

membranas Transporte pasivo

Transporte activo

Exocitosis y endocitosis

Uniones celulares

Noticia

III. RUTAS DE LIBERACION DE ENERGIA, EL ATP Reacciones redox

Etapas de respiración aeróbica

Producción de energía a partir de otros nutrientes

Respiración anaeróbica y fermentación

Noticia

IV. FOTOSÍNTESIS Luz y fotosíntesis

Cloroplastos

Fotosíntesis: reacciones dependientes de la luz

Fotosíntesis: reacciones de fijación de carbono

Noticia

V. GLOSARIO

VI. REFERENCIAS

LA CÉLULA: UNIDAD BÁSICA DE LA VIDA

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La célula es el componente básico de todos los seres vivos. El cuerpo humano está compuesto por billones de células. Le brindan estructura al cuerpo, absorben los nutrientes de los alimentos, convierten estos nutrientes en energía y realizan funciones especializadas. Las células también contienen el material hereditario del organismo y pueden hacer copias de sí mismas (Gutiérrez, 2009).

FORMA DE LA CÉLULA

La forma de las células es muy variada y esta función de su actividad y de sus relaciones con el ambiente (Gutiérrez, 2009). TAMAÑO DE LA CÉLULA

En general, el tamaño dela célula es muy pequeña, requiriéndose la ayuda del microscopio óptico o electrónico para poder observarlas (Gutiérrez, 2009).

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CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS CÉLULAS PROCARIOTAS

Es el superreino o dominio que incluye los microorganismos constituidos por células procariotas, es decir, células que presentan un ADN disperso en el citoplasma , ya que no hay núcleo celular (Maillet, 2000). "Creative Commons" por Mariana Ruiz CCO 1.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Average_p rokaryote_cell-es.png

PARTES DE LA CÉLULA PROCARIOTA

Cápsula Pared celular Membrana plasmática Citosol Ribosomas Plásmido Pilos Flagelo bacteriano Nucleoide

CÉLULAS EUCARIOTAS

Son las células propias de los organismos eucariotas, las cuales se caracterizan por presentar siempre un citoplasma compartimentado por membranas lipídicas y un núcleo celular organizado. (Margulis, 2002).

CÉLULA EUCARIOTA ANIMAL

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CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL

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NÚCLEO CELULAR

El núcleo celular es una estructura membranosa que se encuentra normalmente en el centro de las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en varias moléculas extraordinariamente largas y lineales de ADN, con una gran variedad de proteínas, como las histonas, lo cual conforma lo que llamamos cromosomas. El conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma nuclear. La función del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula (Albarracín y Teulón, 1993).

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La siguiente noticia trata sobre como impedir las comunicaciones del núcleo celular podría frenar el cáncer. https://elpais.com/elpais/201 8/08/09/ciencia/1533824103 _215502.html

ORGÁNULOS DEL CITOPLASMA

El citoplasma es la parte del protoplasma que, en las células eucariotas, se encuentra entre el núcleo celular y la membrana plasmática, su función es albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de los mismos. (Boisvert, 2007) Organúlos sin Ribosomas y membrana centriolos Organúlos con Retículo endoplasmático, aparato de Golgi, membrana vacuolas, lisosomas y simple peroxisomas. Organúlos con Mitocondrias doble y plastos. membrana

ORGÁNULOS NO RODEADOS DE MEMBRANA Ribosomas Son estructuras globosas, esféricas, de aspecto muy poroso. Aparecen en todas las células y en ellas pueden encontrarse aislados y dispersos por el citoplasma, unidos a las membranas del retículo endoplasmático o a la cara citoplasmática de la membrana nuclear, o unidos unos 40 o 50 a largos filamentos de ARN-m, formando polisomas (Boisvert, 2007).

Centriolo Es un orgánulo con estructura cilíndrica, constituido por tripletes de microtúbulos, que forma parte del citoesqueleto (Boisvert, 2007).

"Creative Commons" por Kelvinsong CCO 1.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Centriole_pt.svg "Creative Commons" autor desconocido CCO 1.0 https://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/18009389/moodle2/pluginfile.php/520/mod_resource/content/1/La_c_ lula_1/7_orgnulos_citoplasmticos.html

ORGÁNULOS RODEADOS DE MEMBRANA SIMPLE Retículo endoplasmático Es un complejo sistema de membranas internas comunicadas entre sí y a su vez con la membrana plasmática y la envoltura nuclear (Boisvert, 2007).

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Aparato de Golgi Es un sistema de membranas formado por numerosas cavidades en forma de sacos discoidales curvados (Boisvert, 2007)

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Lisosomas Son orgánulos que aparecen en todas las células, siendo más abundantes en las células animales. Se forman a partir del aparato de Golgi (Boisvert, 2007).

Peroxisomas Son similares a los lisosomas, pero contienen enzimas oxidativas u oxidasas que producen la oxidación de diversos sustratos. Están constituidos por una vesícula formada a partir de las membranas del RE (Boisvert, 2007).

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Vacuolas Son estructuras delimitadas por una porción de membrana que pueden formarse a partir del RE, del AG o de invaginaciones de la membrana plasmática. Sus funciones son almacenar sustancias , mantener la turgencia celular, regular la presión osmótica (Boisvert, 2007).

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ORGÁNULOS RODEADOS DE DOBLE MEMBRANA Mitocondrias Son orgánulos alargados presentes en todas las células (Boisvert, 2007).

Cloroplastos Son orgánulos exclusivos de vegetales autótrofas (Boisvert, 2007).

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EL CITOESQUELETO Es la red grande de fibras proteicas y otras moléculas que determinan la forma y estructura de las células del cuerpo. El citoesqueleto ayuda a organizar las estructuras llamadas orgánulos y otras sustancias en el líquido dentro de las células. Es un componente importante de muchas funciones celulares, como el movimiento, la señalización y la división (Campbell y Reece, 2006).

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Hay tres tipos de fibras de proteína en el citoesqueleto: Microfilamentos Filamentos intermedios Microtúbulos (Campbell y Reece, 2006).

"Creative Commons" por Gaby RoJi CCO 1.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Membrana_anclaje_a_cito esqueleto.png

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Microfilamentos Tienen un diámetro de alrededor de 7 nm y están compuestos de muchos monómeros unidos de una proteína llamada actina, combinados en una estructura que se asemeja a una doble hélice. Debido a que están hechos de monómeros de actina, a los microfilamentos se les conoce también como filamentos de actina (Campbell y Reece, 2006).

"Creative Commons" por Boumphreyfr CCO 1.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Actin_strand.png

Filamentos Intermedios Son un elemento del citoesqueleto hecho de muchas cadenas de proteínas fibrosas entretejidas. Como su nombre sugiere, los filamentos intermedios tienen un diámetro promedio de entre 8 y 10 nm, un tamaño intermedio entre el de los microfilamentos y el de los microtúbulos (Campbell y Reece, 2006).

"Creative Commons" por Zlir'a CCO 1.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FilamentoIntermedio.j pg

Microtúbulos Son los más grandes de los tres tipos de fibras citoesqueléticas, con un diámetro aproximado de 25 nm. Un microtúbulo está hecho de proteínas tubulinas organizadas para formar un tubo hueco, similar a un popote. Cada tubulina está compuesta de dos subunidades: α-tubulina y β-tubulina (Campbell y Reece, 2006).

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CUBIERTAS CELULARES

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La cubierta celular está compuesta por: Pared celular: en la célula vegetal es una zona límite en donde contacta el mundo exterior. Constituida por polisacáridos, proteínas estructurales, enzimas y agua. Su composición química varía con la edad de la célula y con las funciones que realiza. Con el paso del tiempo, la pared se acumula y se hace más gruesa, lo cual le da rigidez, soporte y protección a las células. Matriz extracelular: es una capa de glucoproteinas que ayuda a mantener juntas a las células, y su función es protección, comunicación y sostén. Capsula: cubierta externa que rodea a la célula y la protege aún más (Teijón, 2006).

NOTICIA: La atracción de agotamiento: una fuerza infravalorada que impulsa la organización celular

En la noticia se revisan las pruebas de que esta fuerza contribuye al ensamblaje de una amplia gama de estructuras celulares, que van desde el citoesqueleto hasta los bucles de cromatina y los cromosomas completos. Los biólogos son conscientes de que los enlaces iónicos y de hidrógeno, además de las fuerzas de Van der Waals e hidrofóbicas, actúan dentro y entre las macromoléculas para dar forma a la estructura final. Sin embargo, una interacción distinta, conocida como "atracción de agotamiento", también puede desempeñar un papel sustancial. Esta fuerza sólo se observa en entornos abarrotados como los que se encuentran en las células, donde el 20-30% del volumen está ocupado por proteínas solubles y otras macromoléculas. El hacinamiento aumenta las concentraciones efectivas, lo que tiene importantes consecuencias, pero también crea una fuerza aparentemente de la nada. Se sostiene que esta fuerza impulsa el ensamblaje de muchas estructuras grandes en las células (Marenduzzo, D. et. al, 2006).

ESTRUCTURAS DE LAS MEMBRANAS Las membranas celulares son estructuras contínuas, físicamente visibles, que constituyen conjuntos organizados constituidos por lípidos, proteínas y glúcidos (Peña, 2013).

La membrana plasmática no solo define los límites de la célula, sino que también le permite interactuar con su ambiente de forma controlada. Las células deben excluir, absorber y excretar varias sustancias, todas en cantidades específicas. También deben ser capaces de comunicarse con otras células, identificándose y compartiendo información entre ellas (Peña, 2013).

FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS Participan en el crecimiento, desarrollo y funcionamiento celular Cumplen una función estructural Forman una barrera de permeabilidad selectiva Reciben y generan señales: controlan el flujo de información entre la célula y el medio ambiente Constituyen un soporte de enzimas y receptores Cumplen un papel de reconocimiento entre células y los tejidos conectivos circulantes Participan en la motilidad celular Intervienen en procesos de translocación de la energía(Peña, 2013).

Funciones: Participan en el crecimiento, desarrollo y funcionamiento celular Cumplen una función estructural Forman una barrera de permeabilidad selectiva Reciben y generan señales: controlan el flujo de información entre la célula y el medio ambiente Constituyen un soporte de enzimas y receptores Cumplen un papel de reconocimiento entre células y los tejidos conectivos circulantes Participan en la motilidad celular Intervienen en procesos de translocación de la energía (Peña, 2013).

ESTRUCTURA Y PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR La membrana plasmática es una barrera con permeabilidad selectiva que regula el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. Sus propiedades aseguran que las sustancias esenciales, como la glucosa, los aminoácidos y los lípidos entren a la célula fácilmente, que los intermediarios metabólicos permanezcan en la célula y que los productos de desecho, como la urea, abandonen la misma. Todo esto permite a la célula mantener el medio interno relativamente constante (Peña, 2013).

Características principales: Un fosfolípido es un lípido compuesto de glicerol, dos colas de ácidos grasos y una cabeza con un grupo fosfato. Las membranas biológicas usualmente tienen dos capas de fosfolípidos con sus colas hacia adentro, un arreglo llamado bicapa de fosfolípidos. El colesterol, otro lípido compuesto de cuatro anillos de carbono fusionados, se encuentra junto a los fosfolípidos en el interior de la membrana. Las proteínas de la membrana pueden extenderse parcialmente dentro de la membrana plasmática, atravesarla por completo, o estar unidas a su cara interna o externa. Los grupos de carbohidratos están presentes solo en la superficie externa de la membrana plasmática y están unidos a proteínas, formando glicoproteínas o a lípidos, formando glicolípidos (Peña, 2013).

TRANSPORTE PASIVO El transporte pasivo es el proceso que permite el paso de moléculas e iones a través de la membrana celular sin una fuente de energía. Cuando el soluto presenta una carga (positiva o negativa), la diferencia de potencial entre los dos lados de la membrana (potencial de membrana) también puede impulsar el transporte. En este caso, el gradiente de concentración y el gradiente eléctrico combinados forman la fuerza conductora gradiente electroquímico (Stanier y Villanueva, 1996). Características: El movimiento de los solutos sigue el gradiente de concentración, de mayor concentración a menor concentración. Depende del gradiente de concentración, del tamaño de las partículas y de la temperatura. Se movilizan iones y moléculas pequeñas. No requiere de hidrólisis de ATP. Es mediado por proteínas transmembrana, canales y transportadores, en la difusión facilitada (Stanier y Villanueva, 1996).

TRANSPORTE ACTIVO El transporte activo es el proceso por el que la célula transporta material en contra de su gradiente de concentración, utilizando como fuente energética ATP. El ATP o adenosintrifosfato es la molécula orgánica que las células usan para realizar los procesos metabólicos (Stanier y Villanueva, 1996). Características: Se realiza a través de proteínas integrales de membrana. Es específico del soluto. Experimenta saturación, esto es, cuando todos los sitios de unión del soluto están ocupados, por más que se adicione más sustrato, el flujo se mantiene constante (Stanier y Villanueva, 1996).

Tipos de proteínas de transporte activo:

Bombas de ATP: Las bombas de ATP son proteínas encargadas del transporte activo que se encuentran en la membrana celular. Estas efectúan el paso del soluto de un lado a otro, acoplado a la hidrólisis del ATP, es decir, el ATP libera un grupo fosfato (PO43) y se transforma en ADP, o adenosindifosfato. Transportadores acoplados: El transporte de un ión o molécula es concomitante con otro soluto. En este caso, el soluto en mayor concentración de un lado de la membrana pasa al otro lado y promueve el movimiento del soluto de menor a mayor concentración. Los transportadores impulsados por gradientes iónicos se llaman también transporte activo secundario. Bombas activadas por luz: Predominante en bacterias y arqueas, este transporte de solutos se lleva a cabo de menor a mayor concentración gracias a la captación de energía lumínica (Stanier y Villanueva, 1996).

ENDOCITOSIS Es un término general para los distintos tipos de transporte activo que introducen partículas en una célula encerrándolas en vesículas de membrana plasmática. Existen variaciones de la endocitosis, pero todas siguen el mismo proceso básico. En primer lugar, la membrana plasmática de la célula se invagina (se pliega hacia adentro), formando un bolsillo alrededor de la partícula o partículas objetivo. Entonces, el bolsillo se desprende con la ayuda de proteínas especializadas y atrapa la partícula en una vesícula o vacuola recién creada dentro de la célula (Stanier y Villanueva, 1996).

EXOCITOSIS Las células deben ingerir ciertas moléculas, como los nutrientes, pero también deben liberar otras, como proteínas señalizadoras y productos de desecho, al exterior. La exocitosis (exo = externo, citosis = mecanismo de transporte) es una forma de transporte en masa en la que los materiales son transportados del interior al exterior celular por medio de vesículas cubiertas de membrana que se fusionan con la membrana plasmática (Stanier y Villanueva, 1996).

UNIONES CELULARES Las uniones celulares, o uniones intercelulares como también se les denomina, son puntos de contacto entre las membranas plasmáticas de las células o entre célula y matriz extracelular. La mayoría de las células epiteliales y algunas células musculares y nerviosas, están estrechamente asociadas en unidades funcionales Plasmodesmos: Las células vegetales, al estar rodeadas de pared celular, no están en contacto unas con otras mediante amplias extensiones de membrana plasmática como las células animales Uniones en hendidura: Funcionalmente, las uniones en hendidura de las células animales se parecen mucho a los plasmodesmos de las células vegetales: son canales entre células vecinas que permiten el transporte de iones, agua y otras sustancias (Lodish, 2005).

NOTICIA: ¿Cómo se modula la agregación de proteínas en las enfermedades amiloidógenas mediante las membranas biológicas? El destino de las proteínas con propiedades amiloidógenas depende críticamente de su entorno bioquímico inmediato. Sin embargo, el papel de las interfaces biológicas, como las superficies de las membranas, como promotoras de la agregación patológica de las proteínas amiloidógenas, está raramente estudiado y sólo se ha establecido para la proteína amiloide-β (Aβ) implicada en la enfermedad de Alzheimer, y la α-sinucleína en el parkinsonismo. La ocurrencia de la unión y el mal plegado de estas proteínas en las superficies de las membranas, es poco entendida, no al menos debido al carácter bidimensional de este evento. Claramente, la naturaleza de la vía de plegado de la proteína Aβ adsorbida sobre plantillas de agregación bidimensionales, debe ser fundamentalmente diferente de la situación tridimensional en solución. Aquí se resume la investigación actual y se centra en la función de las interfaces de membrana como plantillas de agregación para las proteínas amiloidógenas (e incluso las priónicas). Un aspecto importante será la relación entre las propiedades de la membrana y la asociación de proteínas y las consecuencias para los productos amiloidógenos. El otro aspecto se centrará en la comprensión general de las vías de plegado de proteínas en plantillas bidimensionales a nivel molecular. Por último, se demuestra la importancia potencial de la agregación mediada por la membrana para las proteínas amiloidógenas solubles no anfifáticas, utilizando la proteína SOD1 implicada en el síndrome de la esclerosis lateral amiotrófica (Aisenbrey, C. et. al, 2008).

REACCIONES REDOX

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Es aquella en la que la una El objetivo de la respiración celular molécula pierde electrones y se es captar esta energía en forma de oxida, mientras que otra molécula ATP (Shriver et al., 1998). gana electrónicas y se reduce (Shriver et al.,1998). La energía que se libera cuando los electrones se mueven a un estado energético más bajo se puede capturar y usarse para realizar otros trabajos (Shriver et al., 1998). Video para una explicación visual y auditiva del tema para una mejor comprensión.

ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN AERÓBICA Glucólisis. Serie de reacciones en las que la glucosa se degrada a piruvato; con una ganancia neta de 2 moléculas de ATP; los átomos de hidrógeno se transfieren a los portadores; puede ocurrir anaeróbicamente. Formación de acetil CoA (en las mitocondrias). El piruvato se degrada y se combina con la coenzima A para formar acetil CoA; los átomos de hidrógeno se transfi eren a los portadores; se libera CO2 Ciclo del ácido cítrico (en las mitocondrias). Serie de reacciones en las que la parte acetil del acetil CoA se degrada a CO2; los átomos de hidrógeno se transfieren a los portadores; se sintetiza ATP. Transporte de electrones y quimiosmosis (en las mitocondrias). Cadena de varias moléculas de transporte de electrones; los electrones pasan a lo largo de la cadena; la energía liberada se utiliza para formar un gradiente de protones; el ATP se sintetiza a medida que los protones se difunden hacia abajo del gradiente; el oxígeno es el receptor final de electrones (Solomon et al., 2013).

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PRODUCCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE OTROS NUTRIENTES Muchos organismos, incluyendo los seres humanos, dependen de otros nutrientes diferentes de la glucosa como fuente de energía. Por lo general, obtienen más energía mediante oxidación de ácidos grasos que por oxidación de la glucosa. Los aminoácidos derivados de la digestión de proteínas también se utilizan como moléculas de combustible. Estos nutrientes se transforman en uno de los intermediarios metabólicos que ingresan en la glucólisis o en el ciclo del ácido cítrico (Solomon et al., 2013). Los aminoácidos se someten a desaminación, y sus cadenas carbonadas se convierten en intermediarios metabólicos de la respiración aeróbica. Tanto el glicerol como los componentes de ácidos grasos de los lípidos se oxidan como combustible. Los ácidos grasos se convierten en moléculas de acetil CoA por el proceso de b-oxidación (Solomon et al., 2013).

RESPIRACIÓN ANAERÓBICA Y FERMENTACIÓN Respiración anaeróbica Se transfieren electrones de las moléculas de combustible a una cadena de transporte de electrones que se acopla a la síntesis de ATP mediante quimiosmosis; el aceptor final de electrones es una sustancia inorgánica tal como nitrato o sulfato, y no el oxígeno molecular (Solomon et al., 2013). Fermentación Es un proceso anaeróbico que no utiliza una cadena transportadora de electrones. Fermentación de alcohol Fermentación láctica (Solomon et al., 2013).

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NOTICIA: La eficacia de los antibióticos está vinculada a la respiración celular bacteriana Los tratamientos antibióticos bacteriostáticos y bactericidas dan lugar a dos resultados fenotípicos fundamentalmente diferentes: la inhibición del crecimiento bacteriano o, alternativamente, la muerte celular. La mayoría de los antibióticos inhiben procesos que son grandes consumidores de energía celular, lo que sugiere que el tratamiento antibiótico puede tener importantes consecuencias en el metabolismo bacteriano. La hipótesis es que los efectos metabólicos específicos de los antibióticos bacteriostáticos y bactericidas contribuyen a su eficacia general. Se provecharon los fenotipos opuestos de los fármacos bacteriostáticos y bactericidas en combinación para investigar su actividad. La inhibición del crecimiento por parte de los antibióticos bacteriostáticos se asoció con la supresión de la respiración celular, mientras que la muerte celular por parte de la mayoría de los antibióticos bactericidas se asoció con la aceleración de la respiración. En combinación, la supresión de la respiración celular por el antibiótico bacteriostático fue el efecto dominante, bloqueando la muerte bactericida. El perfil metabólico global del tratamiento con antibióticos bacteriostáticos reveló que la acumulación de metabolitos implicados en la actividad específica del fármaco estaba relacionada con la acumulación de metabolitos energéticos que alimentan la cadena de transporte de electrones. La inhibición de la respiración celular mediante la eliminación de las citocromo oxidasas fue suficiente para atenuar la letalidad bactericida, mientras que la aceleración de la respiración basal mediante el desacoplamiento genético de la síntesis de ATP del transporte de electrones dio lugar a la potenciación del efecto letal de los antibióticos bactericidas. Este trabajo identifica un vínculo entre la respiración celular inducida por antibióticos y la letalidad bactericida y demuestra que la actividad bactericida puede ser detenida por la respiración atenuada y potenciada por la respiración acelerada. Los datos demuestran en conjunto que los antibióticos perturban el estado metabólico de las bacterias y que el estado metabólico de las bacterias influye en la eficacia de los antibióticos (Lobritz, M. A. et. al, 2015).

FOTOSINTESIS

Es una secuencia de eventos donde la energía luminosa es convertida en energía química que se almacena en las moléculas orgánicas (Maloof, 2017). Autor: Andreas Levers, Fuente: https://www.flickr.com/photos/96dpi/34289 45496

COMPONENTES Espectro electromagnético Longitud de onda: es la distancia entre el pico de una onda y el de la próxima. Luz: provee la energía necesaria para que la planta realice la fotosíntesis. Cloroplastos: son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas fotosintetizadores, se encargan de realizar la fotosíntesis. Pigmentos: son los únicos que tienen la capacidad de absorber la energía de la luz solar y hacerla disponible para el aparato fotosintético (Maloof, 2017).

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Autor: Maky_Orel Fuente: https://pixabay.com/es/illustrations/lafotos%C3%ADntesis-3498260/ Fecha: 28 de junio de 2018

PROCESO FOTOSINTÉTICO

Fase luminosa Conversión de energía lumínica en energía química. Aquellas dependientes de luz (corresponde a la parte foto de la fotosíntesis) las reacciones dependientes de luz están asociadas con los tilacoides.

Fotofosforilación Membrana tilacoidal Fotólisis Produce El ATP y el NADPH son productos de las reacciones dependientes de luz (Maloof, 2017).

Simplificación de las reacciones fotoquímicas y biosintéticas de la fotosíntesis oxigénica. Fecha: 2 de mayo de 2013 Autor: Maulucioni Fuente: https://commons.wikimedia.org/wi ki/File:Reacciones_de_la_fotos%C3 %ADntesis.PNG

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Fase oscura Conversión de carbono inorgánico en moléculas orgánicas. Reacción de fijación de carbono (la parte síntesis de la fotosíntesis). Las reacciones de fijación de carbono no tienen una directa necesidad de luz (Maloof, 2017).

Ciclo de Calvin Estroma

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TIPOS DE PIGMENTOS

En las plantas terrestres hay dos clases de pigmentos fotosintéticos: las clorofilas y los carotenoides.

Carotenoides: absorben longitudes de onda de luz diferentes a las absorbidas por la clorofila, expandiendo el espectro de luz que proporciona energía para la fotosíntesis. Son antioxidantes que desactivan formas altamente reactivas del oxígeno generado en los cloroplastos. Clorofila A: que inicia las reacciones dependientes de luz en la fotosíntesis. Clorofila B: es un pigmento accesorio que también participa en la fotosíntesis (Campbell y Reece, 2006).

Elementos de infografía fotosíntesis biológica con conversión de energía luminosa esquema del ciclo de calvin plantas respiración celular colorido vector gratuito Autor: macrovector Fuente: https://www.freepik.es/vector -gratis/elementos-infografiafotosintesis-biologicaconversion-energia-luminosaesquema-ciclo-calvin-plantasrespiracion-celularcolorido_6847341.htm

REACCIÓN LUMÍNICA

Complejo antena Están organizadas con proteínas de unión a pigmentos en la membrana del tilacoide, en unidades. Funciona como un embudo, colectan los fotones y transfieren la energía hasta los centros de reacción (Campbell y Reece). Pigmentos accesorios Absorben la energía luminosa y la transfiere a través de las clorofilas, hasta el centro de reacción, donde una molécula especial de clorofila se excita y pierde un electrón de alta energía (Campbell y Reece, 2006).

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PROCESO FOTOSINTÉTICO

Fases del ciclo de Calvin (ruta C3)

1. Absorción de CO2: una molécula de CO2 reacciona con RuBP. Se cataliza por la enzima rubisco. El producto es de seis carbonos inestables, que inmediatamente se rompe en dos moléculas de PGA con tres carbonos cada uno. El carbono que originalmente fue parte de una molécula de CO2 ahora se hace parte de una cadena carbonada (Campbell y Reece, 2006).

Autor: Jay Hosler Fuente: http://www.jayhosler.com/jshblog/? p=937 Fecha: 9 de diciembre de 2019

2. Reducción de carbono: la energía y la potencia reducida del ATP y del NADPH se utilizan para convertir las moléculas de PGA a G3P. Por cada seis carbonos que entran al ciclo como CO2, seis carbonos pueden abandonar el sistema como dos moléculas de G3P, para ser empleadas en la síntesis de carbohidratos Campbell y Reece, 2006).

3. Regeneración de RuBP: Mediante una serie de 10 reacciones esos 30 carbonos y sus átomos asociados se reacomodan en seis moléculas de ribulosa fosfato, cada una de las cuales queda fosforilada por el ATP para producir RuBP Estas moléculas de RuBP inician el proceso de fijación de CO2 y otra vez la producción final de G3P (Campbell y Reece, 2006). Plantas C4 Es una serie de reacciones bioquímicas de fijación del CO₂ atmosférico en plantas (Campbell y Reece, 2006). Fuente: https://med.setodo.com/himiya/17166/index.html Fecha: 12 de enero de 2016

Plantas CAM Este tipo de fotosíntesis se conoce como metabolismo ácido de las crasuláceas debido al almacenamiento de dióxido de carbono por la noche como un ácido (Campbell y Reece, 2006).

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NOTICIA: Los increíbles animales que pueden llevar a cabo la fotosíntesis como las plantas Se pensaba que sólo las plantas podían producir clorofila, pero en años recientes los científicos han descubierto que hay animales que pueden también procesar la luz solar llevando a cabo simbiosis con algas. Uno de ellos es una babosa o liebre marina -que es verde- y curiosamente parece una hoja: es la Elysia chlorotica. La Elysia es capaz de vivir durante meses "alimentada" con luz solar, como si fuera una planta. "Pero la Elysia forma parte de un grupo específico de liebres de mar que están especializadas en robar cosas de otros organismos", explica Jordi Paps. La Elysia y otros miembros de este grupo "roban" los cloroplastos de las algas para incorporarlos en sus células digestivas. Pero hay otros animales que para llevar a cabo la fotosíntesis no roban sólo parte de las algas, sino las "secuestran" completas. "Ese es el caso de algunos corales", le explica a BBC Mundo Jordi Paps. "Lo que hacen es tener una simbiosis con las algas". "Las algas viven dentro de los corales y estos ofrecen protección a las algas de depredadores y de cambios medioambientales y las algas producen comida para los corales, igual que los cloroplastos lo hacen con las liebres marinas", señala. Pero todas estas criaturas son seres muy distantes para nosotros. Hay un vertebrado que es capaz de explotar la abundante fuente de energía del Sol para alimentarse: la salamandra moteada (Ambystima maculatum). Esta salamandra, un anfibio de la familia Ambustomatidae, también es capaz de mantener una relación simbótica con las algas. En este caso son los embriones de la salamandra los que se benefician de la fotosíntesis. Se ha demostrado que las algas viven en los huevos dentro de los embriones lo que sugiere que actúan como plantas de energía internas que generan alimento para las salamandras. El alga entra al huevo y allí el embrión desecha material con el que se alimenta el alga y, a su vez, el alga realiza fotosíntesis y libera oxigeno que el embrión absorbe. Los estudios han mostrado que los embriones que tienen más algas tienen más probabilidades de sobrevivir y desarrollarse más rápido que los que tienen pocas o ninguna alga. "Así la salamandra es el único ejemplo de vertebrado que tiene simbiosis. Esto se llama endosimbiosis (simbiosis dentro) y es porque las algas están dentro del cuerpo del animal", afirma el investigador (BBC News Mundo, 2021).

GLOSARIO Membrana celular: Estructura especializada que rodea a la célula y su ambiente interno; controla el moviemiento de sustancias hacia adentro/afuera de la célula Hidrofóbica: Molécula que repele el agua (“teme al agua”) Hidrofílica: Molécula que es atraída por el agua (“ama el agua") Anfipática: Molécula que tiene un extremo hidrofóbico y otro hidrofílico Fosfolípido: Lípido anfipático formado de glicerol, dos ácidos grasos y un grupo fosfato Bicapa de fosfolípidos: Una membrana biológica que tiene dos capas de fosfolípidos con sus colas apuntando hacia adentro Membrana semipermeable: Membrana que permite el paso de ciertas sustancias Citoplasma: Región celular situada entre la membrana plasmática y el núcleo, con los órganos celulares que contiene um: El micrómetro, micrón o micra es una unidad de longitud equivalente a una milésima parte de un milímetro. Su símbolo es µm Sistema: conjunto de órganos que intervienen en alguna de las principales funciones vegetativas Linajes: es una secuencia de especies que forman una línea directa de descendencia, siendo cada nueva especie el resultado directo de la evolución desde una especie ancestral inmediata.Son subconjuntos del árbol de la vida. Postulados: El principio que se admite como cierto sin necesidad de ser demostrado y que sirve como base para otros razonamientos. En ocasiones, la ciencia parte de una serie de postulados para elaborar las teorías científicas. Sintetizar: Proceso químico que permite obtener sustancias, que por lo general se dan también en la naturaleza, combinando sus componentes Homeostasis: La tendencia a mantener un ambiente interno estable y relativamente constante Nanómetro: unidad de longitud del Sistema Internacional de Unidades que equivale a una mil millonésima parte de un metro (1 nm = 10−9 m) o a la millonésima parte de un milímetro.

Homeostasis: Estado de equilibrio entre todos los sistemas del cuerpo que se necesitan para sobrevivir y funcionar correctamente Ósmosis: La ósmosis u osmosis es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un disolvente a través de una membrana semipermeable Difusión simple: Se denomina difusión simple al proceso por el cual se produce un flujo de moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía Reticulo Endoplasmatico:es un orgánulo que se encuentra en el citoplasma de la célula eucariota Orgánulo: Es una estructura subcelular que lleva a cabo uno o más trabajos específicos en la célula, al igual que un órgano lo hace en el cuerpo. Homeostasis: es el mantenimiento de condiciones internas estables en un entorno cambiante. Las células individuales, así como los organismos, deben mantener la homeostasis para poder vivir. Difusión: proceso por el cual se produce un flujo de moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía. Orgánulos: Un organelo u orgánulo es una estructura subcelular que lleva a cabo uno o más trabajos específicos en la célula, al igual que un órgano lo hace en el cuerpo. Endoplasma: Parte interior y más densa del citoplasma de la célula Multicelularidad: las células se unen haciendo una colonia Transducción de señales: es el proceso por el que una señal extracelular se traduce para crear una respuesta. Multicelularidad: las células se unen haciendo una colonia Pluricelularidad: se convierte en un tejido Pluricelular: es aquel que está constituido por dos o más células Transcripcional el término expresión génica se refiere al proceso mediante el cual la información codificada en un gen se transcribe en uno o varios ARN funcionales. ransducción el cual el ADN es transferido desde una bacteria a otra

Medio extracelular: consta de un compartimiento líquido en el cual las moléculas están disueltas, y una matriz de polisacáridos y proteínas que dan forma a los tejidos. Bicapa lipídica: es una delgada membrana polar formada por dos capas de moléculas de lípidos, estas membranas son láminas planas que forman una barrera continua alrededor de las células y sus estructuras. Hidrófilo: de la sustancia orgánica que se disuelve en el agua por existir afinidad entre ésta y ciertos grupos de sus moléculas. Enzimas: son proteínas complejas que producen un cambio químico específico en todas las partes del cuerpo. Difusión: consiste en el flujo neto de átomos, iones u otra especie dentro de un material, las partículas se mueven de una región de alta concentración a un área de baja concentración hasta obtener una distribución uniforme. Uniones intercelulares: son puntos de contacto entre las membranas plasmáticas de las células o entre célula y matriz extracelular. Plasmodesmos: cada una de las unidades continuas de citoplasma que pueden atravesar las paredes Permeable: que deja pasar agua u otros líquidos a través de sus poros. Fosfolípido: Lípido anfipático formado de glicerol, dos ácidos grasos y un grupo fosfato Membrablena semiperma: Membrana que permite el paso de ciertas sustancias Difusión: consiste en el flujo neto de átomos, iones u otra especie dentro de un material, las partículas se mueven de una región de alta concentración a un área de baja concentración hasta obtener una distribución uniforme. Uniones intercelulares: son puntos de contacto entre las membranas plasmáticas de las células o entre célula y matriz extracelular. Membrablena semiperma Membrana que permite el paso de ciertas sustancias

Genoma:Componente genético de una célula. Genómica:Estudio de grupos de genes y sus interacciones funcionales Genotipo:La información hereditaria codificada por el ADN Germinal mutación: En el ADN de cada célula y heredado de los padres Heterocigoto:Que posee dos formas diferentes de un gen en particular; cada una heredada de cada uno de los progenitores Hereditario:Transmitido a través de los genes, de padres a hijos Microsatélite:Secuencias de ADN de longitud variable formada por repeticiones de una secuencia corta de nucleótidos Mosaico:Presencia de diferentes genotipos m Mutación:El cambio de un gen de una forma normal a otra alterada Nucleótido:Uno de los componentes estructurales o unidades constituyentes del ADN o del ARN Oligonucleótido: Secuencia de ADN de cadena simple de longitud corta Poligénico:Determinado por múltiples genes y en general también por factores no genéticos Polimorfismos:Es la existencia de dos o más alelos de un gen presentes en una población, en una frecuencia significativa. Proteína:Una molécula compuesta por una o más cadenas de aminoácidos. Proteómica:El proteoma de un organismo se refiere a todas las proteínas codificadas por el genoma del organismo Recesivo:Un desorden en el que el gen solo puede ejercer un efecto fenotípico si ambos alelos están alterados Telómero:La estructura presente al final de un cromosoma Translación:Conversión del ARN en proteína Trisomía:La presencia de tres copias de un cromosoma específico Transcripción:Proceso de síntesis de una cadena de ARN a partir de una cadena de ADN y llevado a cabo por ARN polimerasa Telofase: es la cuarta y última fase de la mitosis y de la meiosis, es la reversión de los procesos que tuvieron lugar durante la profase Transporte es pasivo cuando no se requiere de fuente de energía metabólica como ATP

REFERENCIAS Gutiérrez F. (2009). Biología: la célula. Firmas Press. Maillet M. (2000). Biologie cellulaire. Elsevier Margulis L. (2002). Planeta Simbiótico. Un nuevo punto de vista sobre la evolución. Editorial Debate. Portal, E. (2016). Biología: La célula [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=JLNokMENF6s Human, N. (2018). Núcleo celular [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=JHv5lrqIy-k&feature=youtu.be Emilio de Benito. (2018, August 10). Impedir las comunicaciones del núcleo celular para frenar el cáncer. El País. https://elpais.com/elpais/2018/08/09/ciencia/1533824103_215502.html Boisvert F.M. (2007). The Multifunctional nucleolus. Nature Reviews Molecular Cell Biology Khan Academy. (2022). Khanacademy.org. https://es.khanacademy.org/science/organic-chemistry/alcohols-ethers-epoxidessulfides/reactions-alcohols-tutorial/v/biological-redox-reactions Lagartija's vlogs. (2020). RESPIRACIÓN CELULAR(en 3 minutos) glucolisis y ciclo de krebs GUÍA UNAM [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=1aaaL2Csx5U Lagartija's vlogs. (2019). FERMENTACIÓN LÁCTICA Y ALCOHÓLICA [en 5 minutos] GUIA EXAMEN UNAM BIOLOGIA [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=wh-uDc1AfWI Campbell N.A. y Reece J.B. (2006). Biología. Médica Panamericana. Teijón J.M. (2006). Fundamentos de bioquímica estructural. Editorial Tebar. Shriver D.F, Atkins P.W, Langford C.H. (1998). Química inorgánica II. Reverte Solomon, E.P., Berg, L.R., Martin, D.W. (2013). BIOLOGIA. (9a. ed). Cengage 15. Peña A. (2013). Las membranas de las células. Fondo de cultura economica.

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Módulo III: Principios básicos de la herencia

ÍNDICE I. REPRODUCCIÓN CELULAR Cromosomas eucariotas

VI. REFERENCIAS 48

Ciclo celular y mitosis

Regulación del ciclo celular

Reproducción sexual y meiosis

II. PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA HERENCIA Principios de Mendel sobre la herencia Herencia y cromosomas Extensiones de la genética mendeliana

56 58 60

III. EL ADN Evidencias del ADN como material

hereditario La estructura del ADN

Replicación del ADN

IV. EXPRESIÓN GÉNICA Del ADN a la proteína Transcripción Traducción Mutaciones

70 71 73 75

CROMOSOMAS EUCARIOTAS

Los principales portadores de información genética en las células eucariotas son los cromosomas. los cromosomas son los portadores físicos de los genes. Los cromosomas están hechos de cromatina, un material que consiste en ADN y proteínas asociadas. La cromatina consiste en largos y delgados hilos aglomerados

Descripción: Cromosoma de ADN Autor: Wordpress Fecha: marzo de 2016 Fuente:https://biologiamyblog.files.wordpress.com/2016/03/dn a_chromosome16x9.jpg?w=337&h=190

El ADN está organizado en unidades de información llamadas genes. Un gen afecta alguna característica específi ca del organismo. Las células procariotas y eucariotas difieren significativamente en la cantidad y organización de las moléculas de ADN. Una célula eucariota típica contiene mucho más ADN que una bacteria, y está organizado en el núcleo como múltiples cromosomas, que varían ampliamente en tamaño y número en diversas especies. Las histonas son proteínas que condensan el ADN en cromosomas. cada nucleoma (estructura) esta hecho de 8 moléculas de histonas.

Nucleosomas Los nucleosomas funcionan como pequeños carretes, evitando que el ADN se enrede. la estructura implica ocho histonas y al ADN envuelto a su alrededor. El enrollamiento del ADN en los nucleosomas representa el primer nivel de organización de la estructura cromosómica. Los propios nucleosomas tienen un diámetro de 10 nm. La etapa de aglutinamiento de los nucleosomas ocurre cuando un quinto tipo de histona, conocida como histona H1, se asocia con el ADN de unión, aglutinando los nucleosomas adyacentes para formar una fibra de cromatina compacta de 30 nm. Cada individuo de una especie dada tiene un número característico de cromosomas en el núcleo de sus células somáticas (corporales). Sin embargo, no es el número de cromosomas lo que hace única a cada especie sino la información específica de los genes.

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CICLO CELULAR Y MITOSIS Ciclo celular Es la actividad de una célula entre una división celular y la siguiente. Mitosis Es el proceso altamente ordenado que asegura que una célula progenitora transmita una copia de cada cromosoma a cada una de sus dos células hijas.

"Chromosome segregation during mitosis" by TheJCB

Características de la mitosis duplica el material genético división equitativa en las células hijas se producen células genéticamente idénticas No hay variabilidad genética.

Las etapas por las que pasa una célula en general desde su origen mediante una división celular hasta la siguiente división para formar dos células hijas se conoce colectivamente como: ciclo celular. Éstas son: -profase -metafase -anafase -telofase -citocinesis

Fase G1: La célula aumenta de tamaño El contenido celular se duplica Fase S Replicación del ADN Cada uno de los 46 cromosomas (23 pares) es replicado por la célula Fase G2 La célula crece más Los orgánulos y las proteínas se desarrollan en preparación para la división celular Fase M Mitosis seguida de citocinesis (separación celular) Formación de dos células hijas idénticas Fase G0 Mientras que algunas células se dividen constantemente, algunos tipos de células son quiescentes. Estas células salen de G1 y entran en un estado de reposo llamado G0. En G0, una célula realiza su función sin prepararse activamente para dividirse. G0 es un estado permanente para algunas células, mientras que otras pueden volver a iniciar la división si reciben las señales adecuadas.

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REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR

Cuando las condiciones son óptimas, algunas células procariotas pueden dividirse cada 20 minutos. Los mecanismos de control en el programa genético, llamados puntos de control del ciclo celular, bloquean temporalmente eventos clave que deben ocurrir ordenadamente durante el ciclo celular. Moléculas claves implicadas en la regulación del ciclo celular. Entre ellas están las proteínas cinasas o quinasas, enzimas que activan o desactivan a otras proteínas mediante su fosforilación (agregando grupos fosfatos). Las proteínas cinasas implicadas en el control del ciclo celular son las cinasas dependientes de ciclina (Cdk). Ciertos fármacos pueden parar el ciclo celular en un punto de control específico. Algunos de éstos frenan la síntesis de ADN, mientras que otros inhiben la síntesis de proteínas que controlan el ciclo o inhiben la síntesis de proteínas estructurales que contribuyen al huso mitótico. Los factores de crecimiento proteínicos, que son activos en concentraciones extremadamente bajas, estimulan la mitosis en algunas células animales.

REPRODUCCIÓN SEXUAL Y MEIOSIS

En la reproducción asexual sólo se rompe, brota o fragmenta un solo progenitor para producir dos o más individuos. La reproducción sexual implica la unión de dos células sexuales, o gametos, para formar una sola célula llamada cigoto. En general dos padres distintos contribuyen con los gametos, pero en algunos casos un solo padre aporta ambos gametos.

"Lily pollen meiosis, telophase II" by Carolina Biological Supply Company

Si una célula o núcleo contiene dos conjuntos de cromosomas, se dice que tiene un número cromosómico diploide. Si sólo tiene un único conjunto de cromosomas, entonces tiene un número haploide. un individuo cuyas células tienen tres o más conjuntos de cromosomas es poliploide.

La meiosis es un proceso en el que una sola célula se divide dos veces para producir cuatro células que contienen la mitad de la información genética original. una célula se divide dos veces para formar cuatro células hijas.

Descripción: Ciclo celular Autor: Simon Caulton Fecha: 14 de agosto de 2013 Fuente: File:Cell cycle simple.png - Wikimedia Commons

Meiosis 1: fase reduccional Meiosis 2: similar a la convencional Meiosis 1 Meiosis 2 Profase 1 Profase 2 -leptoteno Metafase 2 -cigoteno Anafase 2 -paquiteno Telofase 2 -diploteno -diacinesis Metafase 1 Anafase 1 Telofase 1 No hay duplicación de ADN

NOTICIA: Los científicos que capturan ADN del aire (y cómo pueden revolucionar las investigaciones biológicas): El aire, aunque invisible, está repleto de información sobre los seres que habitan el planeta. Ahora, dos recientes experimentos lograron capturar esos rastros que los animales dejan en la atmósfera. Este logro, dicen sus autores, ofrece un novedoso enfoque para monitorear la biodiversidad y ayudar a la protección de especies que estén en peligro de extinción. El hallazgo se logró gracias a lo que los expertos llaman "ADN ambiental", más conocido como eDNA, por su nombre en inglés. Los seres vivos van dejando rastros de su ADN a medida que interactúan con el ambiente. Por eso, el ADN ambiental es una herramienta útil para detectar una gran variedad de especies en distintos hábitats. Muchos biólogos, por ejemplo, utilizan el eDNA que los animales dejan en el agua para mapear especies en ambientes acuáticos. Pero capturar eDNA del aire es mucho más complejo. Por eso las dos nuevas investigaciones son un avance en este campo (Serrano, C., 2022).

Descripción: Animales africanos Autor: Gustav Mützel Fecha: 1914 Fuente:https://commons.wikimedi a.org/wiki/File:African_Animals_(cro pped).jpg

PRINCIPIOS DE MENDEL SOBRE LA HERENCIA

Había dos importantes conceptos acerca de la herencia ampliamente aceptados: (1) Todas las plantas híbridas que son descendientes de progenitores genéticamente puros, o de una variedad pura, son similares en apariencia. (2) Cuando los híbridos se aparean entre sí, no resulta una raza o variedad pura; sus descendientes muestran una mezcla de rasgos. Algunos se parecen a sus progenitores, y otros tienen algunas características de sus abuelos.

Descripción: Leyes de Mendel Autor: Aula365 Fuente:https://i.ytimg.com/vi/2osH33Ballk/maxresdefault.jpg

Actualmente, los científicos utilizan el término fenotipo para referirse al aspecto físico de un organismo y genotipo para referirse a la composición genética de ese organismo, que es más frecuentemente expresado en símbolos.

Descripción: Características de las plantas de guisantes que Gregor Mendel utilizó en los experimentos de herencia. Fecha: 8 de octubre de 2019 Archivo: Versión de aspecto claro de esta imagen: Mendel_siete_caracteres.svg Autor: LadyofHats, reelaborado por Sciencia58 Fuente: File:Gregor Mendel - characteristics of pea plants - english.png

Las leyes de Mendel son los principios que establecen cómo ocurre la herencia. Las tres leyes de Mendel son: Primera ley: principio de la uniformidad. Segunda ley: principio de segregación. Tercera ley: principio de la transmisión independiente.

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HERENCIA Y CROMOSOMAS Fue una genialidad que Mendel haya conjeturado los principios de segregación y de transmisión independiente sin conocer sobre la meiosis o la teoría cromosómica de la herencia. Esta última también ayuda a explicar ciertas aparentes excepciones a la herencia mendeliana. Una de esas excepciones implica genes ligados. Generalmente, el sexo se determina por cromosomas sexuales. Las células de mamíferos hembra, incluidos humanos, contienen dos cromosomas X. En cambio, los machos tienen un solo cromosoma X y un cromosoma Y más pequeño que porta solamente unos pocos genes activos

Descripción: Herencia del cromosoma X Autor: Universidad Nacional de Formosa, Argentina Fecha: 13 de agosto Fuente: http://www.biologia.arizona.edu/mendel/sets/sex1/09t.ht ml

Los "factores heredables" de Mendel, a los que actualmente llamamos genes, son en realidad regiones de ADN que se encuentran dentro de los cromosomas. Aprende cómo un gen puede especificar una proteína por medio de los procesos de transcripción y traducción, y cómo es que los alelos son versiones de un gen que tienen diferentes secuencias de ADN

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EXTENSIONES DE LA GENÉTICA MENDELIANA La meiosis es un proceso en el que una sola célula se divide dos veces para producir cuatro células que contienen la mitad de la información genética original. una célula se divide dos veces para formar cuatro células hijas. Variaciones que involucran genes individuales Algunas de las variaciones en las reglas de Mendel involucran genes individuales. Estos incluyen: Alelos múltiples. Mendel estudió sólo dos alelos de los genes de sus guisantes, pero las poblaciones reales frecuentemente tienen múltiples alelos de un gen dado. Dominancia incompleta. Dos alelos pueden producir un fenotipo intermedio cuando ambos están presentes, en lugar de que uno determine completamente el fenotipo.

Descripción: Cruce de razas puras. Autor: juanmaalijo Fuente: https://wordpress.org/openverse/image/ 5bd33108-d575-429b-b33b9dff2b0ad55b/

Codominancia. Dos alelos pueden expresarse de manera simultánea cuando ambos están presentes, en lugar de que uno determine completamente el fenotipo.

Pleitropía. Algunos genes afectan muchas características diferentes, no solo una característica. Alelos letales. Algunos genes tienen alelos que previenen la supervivencia cuando son homocigotos o hetereocigotos. Ligamiento al sexo. Los genes que llevan los cromosomas sexuales, como el cromosoma X de los humanos, muestran diferentes patrones de herencia que los genes en los cromosomas autosómicos (no sexuales).

Descripción: Transmisión autosómica dominante con un padre portador Autor: Domania Fecha 03 de marzp de 2012 Fuente:https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Autosomal_dominant_-_es.svg

Variaciones que involucran múltiples genes Genes complementarios. Alelos recesivos de dos diferentes genes pueden dar el mismo fenotipo. Epistasis. Los alelos de un gen pueden enmascarar o encubrir los alelos de otro gen. Video para una explicación visual y auditiva del tema para una mejor comprensión.

NOTICIA: Genes que sesgan la segregación mendeliana: Las leyes de Mendel sobre la herencia pueden ser engañadas por los Elementos Motores Meióticos (MDs), complejos loci genéticos nucleares que se encuentran en varios genomas eucariotas y que distorsionan la segregación a su favor. Aquí identificamos y caracterizamos en el hongo modelo Podospora anserina Spok1 y Spok2, dos MDs conocidos como Spore Killers. Demostramos que se trata de genes relacionados, con actividades de distorsionador asesino de esporas y de respondedor protector de esporas llevadas a cabo por el mismo alelo. Estos alelos actúan como elementos autónomos, ejercen sus efectos independientemente de su localización en el genoma y pueden actuar como MDs en otros hongos. Además, Spok1 actúa como factor de resistencia a la muerte de Spok2. Los datos genéticos y el análisis citológico de la localización de Spok1 y Spok2 durante el proceso de matanza sugieren un modo de acción complejo para las proteínas Spok. Spok1 y Spok2 pertenecen a una familia multigénica que prevalece en los genomas de muchos ascomicetos. Como no tienen una función celular evidente, los genes Spok1 y Spok2 Spore Killer representan un nuevo tipo de elementos genéticos egoístas prevalentes en el genoma de los hongos que proliferan a través de la distorsión meiótica (Grognet, P. et. al, 2014).

EVIDENCIAS DEL ADN COMO MATERIAL HEREDITARIO

Muchos de los primeros genetistas pensaron que los genes estaban hechos de proteínas. Sabían que las proteínas eran complejas y variables, en tanto que pensaban que los ácidos nucleicos eran moléculas simples con una capacidad limitada para almacenar información (Solomon et al., 2013).

Descripción: Cadena de ADN Autor: Erick Rumualdo Bustos Ortega Fecha: 07 de octubre de 2013 Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Molecula_adn .jpg

Descripción: Cadena de ADN Autor: qimono Fecha: 07 de septiembre de 2018 Fuente: https://pixabay.com/es/illustrations/adncuerda-biolog%C3%ADa-3d-3656587/

Diversas líneas de evidencia apoyaron la idea de que el ADN (ácido desoxirribonucleico) es el material genético. En experimentos de transformación, el ADN de una cepa de bacterias puede dotar a las bacterias relacionadas con nuevas características genéticas (Solomon et al., 2013).

Cuando una célula bacteriana se infecta con un bacteriófago (virus), sólo el ADN del virus entra en la célula; este ADN es suficiente para que el virus se reproduzca y forme nuevas partículas virales (Solomon et al., 2013).

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LA ESTRUCTURA DEL ADN

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El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es el material que contiene la información hereditaria en los humanos y casi todos los demás organismos. Casi todas las células del cuerpo de una persona tienen el mismo ADN. La mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo celular, pero también se puede encontrar una pequeña cantidad de ADN en las mitocondrias (NIH, 2022).

La información en el ADN se almacena como un código compuesto por cuatro bases químicas, adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Una propiedad importante del ADN es que puede replicarse o hacer copias de sí mismo (MedlinePlus Genetics, 2022)

Descripción: Cadena de ADN Autor: Geralt Fecha: 18 de julio de 2018 Fuente: https://pixabay.com/es/illustrations/adn-an%c3%a1lisisinvestigar-3539309/

En el modelo de Watson y Crick, las dos cadenas de la doble hélice del ADN se mantienen unidas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas en cadenas opuestas. Cada par de bases forman un "peldaño" en la escalera de la molécula de ADN. Los pares de bases no se forman por cualquier combinación de bases (Solomon et al., 2013).

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REPLICACIÓN DEL ADN

El proceso de replicación, autorreplicación, duplicación o autoduplicación del ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (Bramhill y Kornberg, 1998).

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El origen de replicación La cantidad de ADN que se puede sintetizar a partir de un único origen de replicación se denomina replicón o unidad funcional de replicación. El genoma bacteriano es un replicón único circular. En organismos eucarióticos, la replicación del ADN se inicia en múltiples orígenes a la vez (Bramhill y Kornberg, 1998).

Fases de la replicación 1. Fase de inicio El origen de la replicación es una porción de ADN que contiene una secuencia característica de bases. Este segmento es reconocido por una proteína denominada ADN-A. 2. Fase de elongación La elongación consiste en la formación del cebador y la síntesis de la cadena de ADN. El proceso se caracteriza por no desarrollarse de forma idéntica en ambas hebras 3. Fase de terminación En el caso de Escherichia coli con un cromosoma circular, las dos horquillas de la replicación se encuentran en el extremo contrario al origen terminando así la replicación y necesitando, únicamente, la presencia de una topoisomerasa para la separación de las dos moléculas (Bramhill y Kornberg,1998).

Descripción: Replicación de ADN Autor: OpenStax Fecha: 18 de mayo de 2016 Fuente: https://cnx.org/contents/FPtK1zmh@8.25:fEI3C8Ot@10/Preface

NOTICIA: Una actividad de las células de los mamíferos que desenreda el ADN superhelicoidal: un posible giro para la replicación del ADN: Los núcleos de células secundarias de embrión de ratón contienen una actividad capaz de desenredar ADNs circulares cerrados que contienen giros superhelicoidales negativos o positivos. La actividad no tiene ningún efecto aparente sobre un ADN circular cerrado que no contenga giros superhelicoidales, y no se debe a la acción combinada de una endonucleasa y una polinucleótido ligasa. Al parecer, la enzima actúa introduciendo una mella de una sola hebra en el ADN, formando un complejo ADN-enzima que permite que las hebras giren con respecto al eje de la hélice antes de invertir la reacción y sellar la rotura. Es posible que la enzima sirva para girar durante la replicación del ADN. (Champoux, J. J., & Dulbecco, R., 1972).

Descripción: Ratón pequeño dormido. Autor: Audrey Fecha: 09 de septiembre de 2010 Fuente: https://commons.wikimedia.org/ wiki/File:Baby_Mouse_Rehabber. jpg

DEL ADN A LA PROTEÍNA Los genes codifican las proteínas y las proteínas dictan la función celular. Por tanto, los miles de genes que se expresan en una célula concreta determinan lo que esa célula puede hacer. Además, cada paso en el flujo de información del ADN al ARN y a la proteína proporciona a la célula un punto de control potencial para autorregular sus funciones ajustando la cantidad y el tipo de proteínas que fabrica. En un momento dado, la cantidad de una proteína concreta en una célula refleja el equilibrio entre las vías bioquímicas de síntesis y degradación de esa proteína. En el lado sintético de este equilibrio, recordemos que la producción de proteínas comienza con la transcripción (ADN a ARN) y continúa con la traducción (ARN a proteína). Así, el control de estos procesos desempeña un papel fundamental a la hora de determinar qué proteínas están presentes en una célula y en qué cantidades. Además, la forma en que una célula procesa sus transcritos de ARN y las proteínas recién creadas también influye en gran medida en los niveles de proteínas (Solomon et al., 2013).

Descripción: Expresión genética. Autor: Genomics Education Programme Fecha: 11 de marzo de 2014 Fuente: https://www.flickr.com/photos/119980645@N06/13083355814

TRANSCRIPCIÓN

La transcripción es el primer paso de la expresión génica, el proceso por el cual la información de un gen se utiliza para generar un producto funcional, como una proteína. El objetivo de la transcripción es producir una copia de ARN de la secuencia de ADN de un gen. En el caso de los genes codificantes, la copia de ARN, o transcrito, contiene la información necesaria para generar un polipéptido (una proteína o la subunidad de una proteína). Los transcritos eucariontes necesitan someterse a algunos pasos de procesamiento antes de traducirse en proteínas (Khan Academy, 2022).

Descripción: Transcripción del ADN. Autor: Innovative Genomics Org. Fecha: 16 de enero de 2017 Fuente: https://innovativegenomics.org/es/glosario/transcripci%C3%B3 n/

Las etapas de la transcripción Iniciación. La ARN polimerasa se une a una secuencia de ADN llamada promotor, que se encuentra al inicio de un gen. Cada gen (o grupo de genes co-transcritos en bacterias) tiene su propio promotor. Una vez unida, la ARN polimerasa separa las cadenas de ADN para proporcionar el molde de cadena sencilla necesario para la transcripción. Elongación. Una cadena de ADN, la cadena molde, actúa como plantilla para la ARN polimerasa. Al "leer" este molde, una base a la vez, la polimerasa produce una molécula de ARN a partir de nucleótidos complementarios y forma una cadena que crece de 5' a 3'. El transcrito de ARN tiene la misma información que la cadena de ADN contraria a la molde (codificante) en el gen, pero contiene la base uracilo (U) en lugar de timina (T). Terminación. Las secuencias llamadas terminadores indican que se ha completado el transcrito de ARN. Una vez transcritas, estas secuencias provocan que el transcrito sea liberado de la ARN polimerasa. A continuación se ejemplifica un mecanismo de terminación en el que ocurre la formación de un tallo-asa en el ARN (Khan Academy, 2022).

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TRADUCCIÓN

Descripción: Ilustración de la traducción: Un ribosoma, un ARNm y muchos ARNt (cada uno unido a un aminoácido), interactúan para producir una molécula de péptido (o una proteína). Autor: DNADude Fecha: 12 de enero de 2017 Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proteintransl.jpg

El mensaje transportado por el ARNm es leído por una molécula portadora llamada ARN de transferencia (ARNt). El ARNm se lee de tres en tres (un codón). Cada codón especifica un aminoácido concreto. Como sólo hay 20 aminoácidos pero 64 combinaciones potenciales de codones, más de un codón puede codificar el mismo aminoácido. Cada aminoácido está unido específicamente a su propia molécula de ARNt (Solomon et al ., 2013).

Cuando se lee la secuencia de ARNm, cada molécula de ARNt entrega su aminoácido al ribosoma y se une temporalmente al codón correspondiente en la molécula de ARNm. Una vez que el ARNt se ha unido, libera su aminoácido y los aminoácidos adyacentes se unen en una larga cadena llamada polipéptido (Solomon et al., 2013). Este proceso continúa hasta que se forma una proteína y las proteínas desempeñan la mayor parte de las funciones activas de una célula (Solomon et al ., 2013).

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MUTACIONES

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Una sustitución de pares de base es una mutación que puede alterar o destruir la función de una proteína si un codón cambia de manera que especifique un diferente aminoácido (una mutación de sentido erróneo o equivocado) o se convierte en un codón de parada (una mutación sin sentido).La inserción o eliminación de uno o más pares de bases en un gen invariablemente destruye la función de esa proteína lo que resulta en una mutación del cambio del marco de lectura, que cambia el codón de secuencias descendientes de la mutación. Un tipo de mutación es causado por secuencias de ADN móviles, conocidas como transposones, que “saltan” en medio de un gen. Muchos transposones son retrotransposones, que se replican formando un ARN intermedio; la transcriptasa inversa los convierte a su original secuencia de ADN antes de que salten en un gen (Solomon et al., 2013).

NOTICIA: La vitamina C previene las mutaciones del ADN inducidas por el estrés oxidativo El papel preciso de la vitamina C en la prevención de las mutaciones del ADN es controvertido. Aunque el ácido ascórbico tiene fuertes propiedades antioxidantes, también tiene efectos pro-oxidantes en presencia de metales libres de transición. Recientemente se ha informado de que la vitamina C induce la descomposición de los hidroperóxidos lipídicos independientemente de las interacciones con los metales, lo que sugiere que puede causar daños en el ADN. Para abordar directamente el papel de la vitamina C en el mantenimiento de la integridad genómica, desarrollamos un sistema genético para cuantificar las mutaciones de las bases de guanina inducidas en células humanas bajo estrés oxidativo. El ensayo utilizó una construcción de plásmido que codifica el ADNc de la cloranfenicol acetiltransferasa modificado para contener un codón de parada ámbar, que fue restaurado al tipo salvaje por la transversión de G a T inducida por el estrés oxidativo. La frecuencia de mutación se determinó a partir del número de plásmidos que contenían el gen de la cloranfenicol acetil transferasa de tipo salvaje rescatado de células sometidas a estrés oxidativo. Las células se cargaron con vitamina C exponiéndolas al ácido dehidroascórbico, evitando así los efectos pro-oxidantes del ácido ascórbico relacionados con los metales de transición. Descubrimos que la carga de vitamina C provocaba una disminución sustancial de las mutaciones inducidas por el H2O2. El agotamiento del glutatión condujo a la citotoxicidad y a un aumento de la frecuencia de mutaciones inducidas por el H2O2; sin embargo, la frecuencia de mutaciones disminuyó de forma prominente en las células agotadas precargadas con vitamina C. Los resultados de las mutaciones se correlacionaron con una disminución de la 8-oxo-guanina total medida en el ADN genómico de las células cargadas con vitamina C y sometidas a estrés oxidativo. Estos resultados apoyan directamente el concepto de que las altas concentraciones intracelulares de vitamina C pueden prevenir las mutaciones inducidas por la oxidación en las células humanas (Lutsenko, E. A., et, al, 2002).

REFERENCIAS Solomon, E.P., Berg, L.R., Martin, D.W. (2013). BIOLOGIA. 9a. ed. Cengage Learning. Nutrimente. (2021). El material genético: ADN [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=NQqYhh2aD-o Human, N. (2018). ADN (Ácido Desoxirribonucleico) [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=sQUEc7nS9Gk&t=27s NIH. (2022). ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Genome.gov. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/ADN-acidoDesoxirribonucleico#:~:text=La%20mol%C3%A9cula%20de%20ADN%20consiste, (desoxirribosa)%20y%20grupos%20fosfato. ¿Qué es el ADN?: MedlinePlus Genetics. (2022). Medlineplus.gov. https://medlineplus.gov/spanish/genetica/entender/basica/adn/ Nutrimente. (2021). La estructura del ADN [El MODELO de WATSON y CRICK] [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=SbkiiIuhDyc Khan Academy. (2022). Khanacademy.org. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-andregulation/transcription-and-rna-processing/a/overview-of-transcription https://innovativegenomics.org/es/glosario/transcripci%C3%B3n/ biointeractive. (2016). Transcripción (descripción detallada) | HHMI BioInteractive Video [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch? v=6rvlyYpaEaQ Cobian, F. (2017). ADN de Proteínas (Traducción,Transcripción) [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=r2m-vNRV0_A Claudia, M. (2017). MUTACIONES (ADN) [YouTube Video]. In YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=AoakEehV2rY&t=20s Creativo, T. [TulaisCreativo]. (2015, marzo 5). El Cromosoma | ¿Qué es? | Estructura | Biologia | BIEN EXPLICADO |. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=-IiaKyBxLGc

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