Célula Procariota y Eucariota PDF

1.- CELULA PROCARIONTE Una célula procariota es aquella unidad funcional más básica de los seres vivos unicelulares, como lo son las arqueas y las bacterias. La célula procariota se distingue de otros tipos de célula porque carece de un núcleo que agrupe todo el material genético que le corresponde...

1.- CELULA PROCARIONTE Una célula procariota es aquella unidad funcional más básica de los seres vivos unicelulares, como lo son las arqueas y las bacterias. La célula procariota se distingue de otros tipos de célula porque carece de un núcleo que agrupe todo el material genético que le corresponde. De hecho, la palabra “procariota” quiere decir antes del núcleo. Por otro lado, es peculiar porque tiene una pared celular, algo que las demás células no tienen. También se diferencia de otras células porque no tiene organelos internos delimitados por membranas. Más adelante abordaremos en detalle su estructura. Formas de las células procariotas Los organismos unicelulares pueden encontrarse solitarios o formar colonias. Así mismo pueden tener una gran variedad de formas. Por ejemplo, en bacterias puede haber: Bacilos: son formas alargadas. Pueden alinearse en fila recibiendo el nombre de estreptobacilo, o uno contra otro, llamados empalizada. Si están solitarios simplemente se les llaman bacilos. Cocos: tienen forma esférica. Al formarse en una cadena se llaman estreptococo, diplococo si están en par, tétrada en cuatro, o estafilococo si son múltiples cocos agrupados. Si está individual se le denomina coco. Cocobacilos: son aquellos que tienen forma entre bacilo y coco. Formas especiales: algunas bacterias no caben dentro de estas formas. Por ejemplo, las espiroquetas son aquellas que están enrolladas, filamentos si son similares a hilos alargados, o vibrios cuando tienen forma de coma ondulada, por mencionar algunos. En las arqueas encontramos formas más variadas que en las bacterias. Además de poder ser espirilos, espiroquetas, cocos o bacilos, pueden ser: Lobuladas. De plato. Irregulares. Por último, las células procariotas son microscópicas ya que miden de 0.1 a 10 micrómetros. 1 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández Las celulas procariotas son los primeros sistemas vivos que aparecieron sobre la superficie de la tierra, se calcula que aparecieron hace 3,800 millones de años. A pesar de ser una estructura muy simple, evolucionaron hacia una diversidad y complejidad metabolica, lo que les ha permitido sobrevivir en gran variedad de ambientes. No tienen nucleo ni citoesqueleto, en el citoplasma se localizan los ribosomas que son organelos que ensamblan aminoacidos para formar proteinas de acuerdo con la informacion genetica del ADN. 2.- CELULA EUCARIONTE O EUCARIOTA Las células eucariotas del griego eu,'verdadero', y karyon, ‘nuez’ o ‘núcleo” son las células propias de los organismos eucariotas, las cuales se caracterizan por presentar siempre un citoplasma compartimentado por membranas, y donde destaca la existencia de un núcleo celular organizado, cubierto por una envoltura nuclear, en el cual está conteniendo el material hereditario, que incluye al ADN que es la base de la herencia; se distinguen así de las células procariotas que carecen de núcleo definido, por lo que el material genético se encuentra disperso en su citoplasma. A los organismos formados por células eucariotas se les denomina eucariontes. El paso de procariotas a eucariotas significó el gran salto en complejidad de la vida y el más importante de su evolución después del origen de la vida. Sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no habrían sido posibles ulteriores pasos como la aparición de los organismos pluricelulares; la vida, probablemente, se habría limitado a constituirse en un conglomerado de bacterias. De hecho, a excepción de procariontes (del que proceden), los cuatro reinos restantes (animales, plantas, hongos y protistas) son el resultado de ese salto cualitativo. El éxito de estas células eucariotas posibilitó las posteriores radiaciones adaptativas de la vida que han desembocado en la gran variedad de especies que existe en la actualidad Las celulas eucariotas son propias de los protistas, los hongos, las plantas y animals, lo que les permite ser calsificadas dentro del domonio Eukarya. 2 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández Diferencias basicas de las celulas Eucariota y Procariota. CARACTERISTICAS CELULA PROCARIOTA CELULA EUCARIOTA TAMAÑO 1 a 5 micras 10 a 100 micras MEMBRANA NUCLEAR Ausente Presente Membra,a pared cellular y en Membrana cellular y en SUPERFICIE CELULAR algunas pared gelatinosa. algunas pared cellular (vegetales) DIVISION CELULAR Fision binaria, gemacion Mitosis, meiosis Solo ribosomas Ribosomas, mitocondrias, vacuolas, cloroplastos, ORGANELOS reticulo enodplasmico liso y rugoso, lisosonas, aparato de Golgi, nucleo cellular, citoesqueleto Un solo cromosoma circular, Cromosomas formados por ADN sin proteinas proteinas como estructura y ADN METABOLISMO ENERGETICO Enzimas oxidativas unidas a la Ezimas oxidativas integradas a membrana plasmatica las mitocondrias 3.- TEORIA CELULAR ANTECEDENTES HISTORICOS El descubrimiento y estudio de la célula se pudo lograr con la invención de las lentes de aumento de principios del siglo XVIII, los cuales posteriormente dieron lugar al microscopio. Marcelo Malpighi (1628-1694) descubrió los capilares y probablemente se refirió a la célula al hablar de artículos y sáculos; realizo los primeros estudios microscópicos de embriones de vegetales. Robert Hooke (1635-1703) fue la primera persona en utilizar el término célula, para referirse a pequeñas cavidades en forma de panal que observo con el microscopio en un corte muy fino de corcho. AntonVan Leeuwenhoek (1632-1723) en 1674 observo bacterias, protozoarios, eritrocitos y espermatozoides con un microscopio de 270 aumentos. Johannes Purkinje (1727-1869) en 1839 aporto el termino protoplasma para designar el material contenido en la célula. Actualmente este término es utilizado tanto en el sentido físico como químico, y aún más para referirse a toda organización que constituye la célula y no solo a su contenido. Destacamos investigadores como Francois, Brisseau de Mirbel, De Mont y Rene dutrochet, a principios del siglo XIX, con el perfeccionamiento del microscopio, llevaron a cabo estudios con un rigor mayor, los cuales concluyeron a concebir una idea que todos los seres vivos estamos constituidos por células. 3 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández  TEORIA CELULAR Los alemanes Mathias Jakob Scheleiden y Theodor Schwan en 1838 y 1839, llegaron a la conclusión de que todos los seres vivos están formados por células. Rudolph Virchow también alemán, propuso en 1858 la teoría de que toda célula proviene de otra célula. Las investigaciones de la cuales se derivan estos descubrimientos pertenecían a otros científicos, sin embargo, se acredito la autoría de la teoría celular a esos investigadores. Los postulados de la teoría celular son: 1) Unidad de estructura: Todos los seres vivos están formados por células, que la unidad estructural más pequeña de los organismos. 2) Unidad de función: Las células son las unidades funcionales de los organismos, se consideran como sistemas abiertos porque intercambian materia y energía con su medio externo, con el fin de mantener la homeostasis interna. 3) Unidad de origen: Las células se forman solo por división de células preexistentes, por lo cual la célula es considerada como unidad básica de multiplicación. Actualmente se sabe que la Citología es la ciencia que se encarga del estudio de la célula. Con el precedente que todos los seres vivos están formados por células, la comunidad científica descubrió que existen organismo que son unicelulares, es decir que están formados por una sola célula y organismos pluricelulares que están formados por dos o más células. Los organismos unicelulares son en su mayoría bacterias, virus, protozoarios y algunos hongos y algas. Los organismos pluricelulares son la mayoría de los seres vivos que comúnmente conocemos como las plantas, animales, hongos, entre muchos otros. En estos organismos, los diferentes tipos de células se encuentran agrupadas según su función, constituyendo tejidos, órganos, aparatos y sistemas. La célula es la unidad anatómica y funcional de todo ser vivo, es decir, es la misma expresión de vida de estos, ya que de ella derivan los tejidos, los órganos, aparatos y sistemas que conforman a un ser vivo multicelular. 4 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández 4.- CELULA ANIMAL Y CELULA VEGETAL Una célula animal es un tipo de célula eucariota que se considera la unidad funcional de todos los animales. Esta se caracteriza por presentar algunas estructuras ausentes en las células vegetales, tal como lisosomas, centriolos, cilios y flagelos. Las células animales, al igual que cualquier otra célula, presentan una membrana plasmática que las delimita, un material genético que regula su funcionamiento celular y un citoplasma acuoso. Dado que son eucariotas, el material genético se encuentra dentro del núcleo y, dentro de su citoplasma, se hallan distintos orgánulos rodeados por una membrana. No obstante, poseen ciertas características que las distinguen de otras células eucariotas, especialmente de las vegetales. Estas diferencias radican, principalmente, en la existencia de lisosomas y de centríolos de donde surgen los flagelos y los cilios. Además, a diferencia de las vegetales, las células animales no poseen pared celular, plástidos ni una vacuola central. 5 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández ¿Alguna vez te has preguntado cómo puede haber árboles que midan cientos de metros? ¿Cómo han podido alcanzar tanta altura sin quebrantarse? Pues la respuesta reside en sus estructuras, en las células vegetales y en los procesos que se dan en ellas, lo que da lugar a plantas tan impresionantes como las secuoyas o a otras con menor número de células y de vida corta, como la margarita de río. Las células vegetales son células eucariotas (células con núcleo verdadero) y se van dividiendo y diferenciando a lo largo del desarrollo de las plantas. En su interior ocurre un proceso fundamental para ellas y que seguro que te suena: la fotosíntesis. Las plantas son organismos pluricelulares formadas por miles de células vegetales especializadas en diferentes funciones. Por lo tanto, podemos decir que entre las características de las células vegetales destaca que cada una de ellas es la unidad funcional del reino Plantae o de las plantas, en la que se producen procesos y reacciones que hacen posible el desarrollo de estas. Según las funciones en las que se especialicen, podemos distinguir tres tipos de células vegetales. Células del parénquima Forman el tejido principal de los tejidos vegetales y las células que lo componen se denominan células parenquimáticas. Son las estructuras celulares más abundantes en las plantas, ya que puede llegar a representar el 80% de las células vivas de la misma. Las funciones del tejido parenquimático son, dependiendo dónde se encuentre: Realización de la fotosíntesis. Almacenamiento o regeneración de tejidos. 6 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández Podemos encontrar este tejido en la mayoría de las partes de organismo vegetal, como por ejemplo la corteza o en la pulpa de los frutos. Células del colénquima Forman el tejido colenquimático caracterizado por su resistencia y flexibilidad. Las células del colénquima están vivas, tienen paredes primarias engrosadas de forma desigual, lo que facilita su diferenciación con las células del parénquima. No son células tan ampliamente distribuidas por los organismos vegetales, sino que más bien se encuentran en órganos de crecimiento, tallo y hojas de lagunas herbáceas. Células del esclerénquima A diferencia de las células del colénquima, estas presentan pared secundaria engrosada y lignificada y además, se caracterizan por ser células muertas. Su función fundamentalmente es la de sostén en órganos que han dejado de crecer en la planta, como el tallo u hojas. Como curiosidad, decir que un ejemplo de células esclerenquimáticas son esos gránulos que notamos al comernos una pera, concretamente, son esclereidas, un tipo de células esclerenquimáticas. Llegados a este punto del artículo, a continuación vamos a conocer más sobre la célula vegetal y sus partes en concreto. La principal diferencia entre células animales y vegetales es la presencia de una pared celular y de cloroplastos en la célula vegetal. En la tabla siguiente se resumen las diferencias entre estas células: CELULA VEGETAL CELULA ANIMAL Presenta membrana celular y una pared de Presencia de membrana celular celulosa Contiene plastos como el cloroplasto y el No contiene plastos amiloplasto Presenta una gran cantidad de vacuolas La presencia de vacuolas es reducida y son incluyendo una enorme pequeñas No tiene centrosoma Presenta centrosoma Carece de lisosomas Presenta lisosomas Realiza el proceso de fotosíntesis Incapaz de realizar fotosíntesis Nutrición autótrofa Nutrición heterotrofa 7 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández 5.- ESTRUCTURA Y FUNCION CELULAR Una célula es la unidad de trabajo más pequeña de todos los organismos vivos en nuestro planeta tierra, que es capaz de realizar el funcionamiento de la vida. Por lo tanto, también se puede definir como una unidad de vida fundamental. El término célula fue observado por primera vez e identificado por un físico inglés Robert Hook en el año 1665. Hubo muchas teorías desarrolladas para la célula. Más tarde, en el año 1839, dos científicos alemanes, Schwann y Schleiden, proporcionaron algunos principios básicos de la célula. Estructuras celulares Hay muchas células en un individuo, que realizan varias funciones a lo largo de la vida. Los diferentes tipos de células incluyen células procarióticas, vegetales y animales. El tamaño y la forma de la celda varían de milímetro a micras, que generalmente se basan en el tipo de función que realiza. Una célula generalmente varía en sus formas. Algunas células son esféricas, de varilla, planas, cóncavas, curvas, rectangulares, ovales, etc. Estas células solo pueden verse bajo el microscopio. a) SISTEMA DE MEMBRANAS Se denomina membrana celular, membrana plasmática, plasmalema o membrana citoplasmática a una doble capa de fosfolípidos que rodea y delimita a las células, separando al interior del exterior y permitiendo el equilibrio físico y químico entre el entorno y el citoplasma de la célula. Se trata de la parte más externa de la célula. Esta membrana no es visible al microscopio óptico (sí al electrónico), ya que tiene un grosor promedio de 8 nm (1 nm = 10-9 m) y está ubicada, en las células vegetales y en las de los hongos, por debajo de la pared celular. La característica primordial de la membrana celular es su permeabilidad selectiva, es decir, su capacidad de permitir o rechazar el ingreso de determinadas moléculas al interior de la célula, regulando así el paso de agua, nutrientes o sales iónicas, para que el citoplasma siempre esté en sus condiciones óptimas de potencial electroquímico (cargado negativamente), de pH o de concentración. Función de la membrana celular La membrana celular cumple con las siguientes funciones: Delimitación. Define y protege mecánicamente a la célula, distinguiendo el exterior del interior, y una célula de otra. Además, es la primera barrera de defensa frente a otros agentes invasores. Administración. Su selectividad le permite dar paso a las sustancias deseadas en la célula y negar el ingreso a las indeseadas, sirviendo de comunicación entre el exterior y el interior a la vez que regula dicho tránsito. Preservación. A través del intercambio de fluidos y sustancias, la membrana permite mantener estable la concentración de agua y otros solutos en el citoplasma, mantener su pH nivelado y su carga electroquímica constante. 8 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández  Comunicación. La membrana puede reaccionar ante estímulos provenientes del exterior, transmitiendo la información al interior de la célula y poniendo en marcha procesos determinados como la división celular, el movimiento celular o la segregación de sustancias bioquímicas. La membrana permite dar paso a las sustancias deseadas y negar el paso a las indeseadas. b) MATERIAL GENETICO. El material genético se emplea para guardar la información genética de una forma de vida orgánica y, en eucariotas, está almacenado en el núcleo de la célula. Para todos los organismos conocidos actualmente, el material genético es casi exclusivamente ácido desoxirribonucleico (ADN). Algunos genomas de virus usan ácido ribonucleico (ARN) en vez de ADN. Se cree generalmente que el primer material genético fue el ARN, (ácido ribonucleico) inicialmente manifestado por moléculas de ARN que autoreplicaban flotando en masas de agua. Este período hipotético en la evolución de la vida celular se llama la hipótesis del mundo de ARN. Esta hipótesis está basada en la capacidad del ARN de actuar como un material genético y como un catalizador, conocido como una ribozima. Sin embargo, cuando las proteínas (que pueden formar enzimas) llegaron a la existencia, la molécula más estable, el ADN, se convirtió en el material genético dominante, una situación que continúa hoy. La naturaleza de la doble cadena del ADN permite que las mutaciones se corrijan, y para construir proteínas de las instrucciones del ADN, en la forma de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia. El ARN y el ADN son macromoléculas compuestas de nucleótidos (Son polinucleótidos), de los cuales hay cuatro en cada molécula. Tres nucleótidos componen un codón, un tipo de "palabra 9 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández genética", que es como un aminoácido en una proteína. La traducción codón-aminoácido se conoce como traducción. c) Los cromosomas están formados por la sustancia del ADN(ácido desoxirribonucleico) Cada característica del ser humano, como la cantidad de melanina en ciertas partes del cuerpo (iris, piel, pelo), morfología del cuerpo (altura, masa muscular, forma de las orejas, tipo de cabello, etc.), Características no visibles (metabolismo, presión arterial, sistema inmunológico, sexualidad, etc.) O entre otras muchas más cosas, está codificada en una parte del ADN. Cada de una de estas partes se llama gen, que son pequeños fragmentos de cromosomas que portan la información para una característica determinada. Al borde del núcleo, encontramos jugo nuclear el cual se encarga de sostener el ADN. c) COMPONENTES CELULARES. Las células eucariotas tienen un complejo sistema de membranas que incluyen a la envoltura externa o membrana plasmática y varios orgánulos: – La superficie celular externa o membrana plasmática. Consiste en una bicapa fosfolipídica, la cual está formada también por proteínas e hidratos de carbono. Sus tres funciones principales son: aislar el contenido del entorno exterior, regular el flujo de materiales que entran y salen de la célula y permitir la interacción entre las células. El Retículo endoplasmático (RE) Consiste en una red de tubos y canales interconectados encerrados por una membrana. Las células eucariotas tienen dos versiones de RE que son: RE liso y RE rugoso. La diferencia consiste en la ausencia y presencia de ribosomas asociados, respectivamente. Esta diferencia determina la 10 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández función de cada tipo de RE. Enzimas asociadas a la membrana del RE liso está vinculadas a la síntesis de lípidos cómo los fosfolípidos y el colesterol, por ejemplo. Por otro lado, los ribosomas asociados a la membrana del RE rugoso están involucrados en la síntesis de proteínas de membrana. El Aparato de Golgi Es un conjunto especializado de membranas derivadas del RE: las vesículas del RE se funden para dar origen al aparato de Golgi. Desempeña tres funciones principales dentro de la célula: separa las proteínas de los lípidos recibidos del RE según su destino final, modifica algunas moléculas (como por ejemplo, añadiendo carbohidratos a proteínas específicas) y empaqueta a estas moléculas que tienen otro destino celular. Las Mitocondrias Rodeadas por dos membranas diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial. La principal función de las mitocondrias es la producción de energía celular o adenosín trifosfato (ATP) a partir de la oxidación de metabolitos como glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. Las Vacuolas Son como bolsas rodeadas por una membrana. Algunas son vacuolas “alimentarias” que se forman durante la “digestión celular” y también las hay permanentes, las cuales mantienen la integridad celular por medio de la osmoregulación. Los Lisosomas Se encuentran en todas las células animales y en los protistas. Estos orgánulos se encargan de la “digestión celular”. Cada lisosoma es una vesícula que brota del aparato de Golgi, con un contenido de enzimas hidrolíticas (hidrolasas, enzimas que actúan fragmentando los enlaces químicos de las macromoléculas). Las hidrolasas son sintetizadas en el RE rugoso y viajan hasta el aparato de Golgi, por transporte vesicular. Contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen celular externo o interno. El Núcleo El núcleo contiene el material genético de las células y en general es el componente más grande. Se pueden destacar tres partes: la envoltura nuclear, la cromatina y el nucléolo. La envoltura o membrana nuclear que está formada por una doble envoltura que presenta poros. Por estos poros pasan las pequeñas moléculas, iones, el agua. En la envoltura nuclear exterior está tapizada por ribosomas (complejos de proteínas y ácido ribonucleico) y a continuación por el RE rugoso. La cromatina es ADN asociado a proteínas llamadas histonas. El nucléolo consiste en ARN ribosómico, proteínas y ribosomas en diversas etapas de síntesis. Puede haber uno o más y son los sitios donde se realiza la síntesis de los ribosomas. 11 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández Una curiosidad… ¿sabías que los glóbulos rojos de los mamíferos no tienen núcleo?. ¿Te imaginas porqué? – Centrosoma. Es un orgánulo que no está rodeado por una membrana. El mismo consiste en dos centríolos acoplados y sus funciones están relacionadas con la motilidad celular y con la organización del citoesqueleto. Durante la división celular los centrosomas se dirigen a polos opuestos de la célula, organizando el huso acromático (o mitótico). Para aclarar un poco más esto, los centríolos son una importante parte de los centrosomas, que están implicados en la organización de los microtúbulos en el citoplasma. La posición de los centríolos determina la posición del núcleo celular y juega un papel crucial en la reorganización espacial de la célula. Cabe destacar que los mismos están ausentes en las células vegetales, aunque las mismas son capaces de dividirse normalmente. – Citoesqueleto. Los orgánulos no están a la deriva en el citoplasma sino, que están contenidos por una red de proteínas que forman el citoesqueleto. El mismo proporciona forma y sostén a las células. Está formado por varios tipos de fibras proteicas que incluyen a los microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos. – Cilios y flagelos. Se trata de especializaciones de la superficie celular que confieren movilidad a las células. Es una estructura basada en agrupaciones de microtúbulos (citoesqueleto), los cuales están organizados, en general, por nueve pares periféricos y un par central (estructura “9+2”). Ambos tipos de estructuras se diferencian en la mayor longitud y menor número de los flagelos, y en la mayor variabilidad de la estructura molecular de estos últimos. 6.- METABOLISMO CELULAR. ¿Qué es el metabolismo celular? El concepto de metabolismo, viene del griego, y significa “cambio de cualidad”. A niveles biológicos, nos referimos a cambios químicos, físicos y fisiológicos en la estructura y el funcionamiento de las células. Sin estos cambios, la vida como la conocemos hoy en día sería inviable, por lo que podemos decir con total certeza, que el metabolismo celular permite que se cree (y se destruya) la vida como tal. ¿Para qué sirve metabolismo celular? A grandes rasgos, el metabolismo celular, como hemos dicho, permite la vida y la evolución de una especie, tanto a nivel ontogenético como filogenético. 12 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández Podemos decir de hecho, que el metabolismo celular repercute en tantas funciones que es difícil enumerarlas, ya que forma parte intrínseca de la biología terrestre. De todos modos, principalmente este mecanismo biológico sirve para que las células puedan crecer, reproducirse, sobrevivir, responder al ambiente y hacer las actividades para las cuales sirven. Fases del metabolismo celular A grandes rasgos podemos dividir el metabolismo celular en dos fases que vamos a explicar a continuación: 1. Catabolismo Por definición, todos los procesos catabólicos se encargan de liberar energía. Para que nos entendamos, pondremos el ejemplo del azúcar. Cuando ingerimos azúcar (o casi cualquier sustancia) distintos procesos metabólicos celulares permiten que este azúcar se convierta en energía para el cuerpo (este proceso en concreto se llama glucólisis). De este modo podemos decir que el catabolismo es la parte del metabolismo celular que permite al cuerpo humano (y el de todos los seres vivos), obtener energía a partir de otros compuestos químicos. 2. Anabolismo Como cabría esperar, la fase anabólica del metabolismo celular es la encargada de, haciendo uso de la energía disponible en el organismo, sintetizar compuestos químicos útiles para el organismo. Es por esto, que los famosos anabolizantes son compuestos químicos que permiten generar nuevos elementos útiles para la musculatura de los deportistas, mejorando así su rendimiento.. ¿Qué moléculas metabolizamos? Existen una amplia variedad de moléculas que sirven en los procesos metabólicos celulares para las fases de anabolismo y catabolismo. De todas formas, a continuación, vamos a ver los más importantes. 1. Proteínas Las proteínas están compuestas por aminoácidos y organizados en forma de cadena mediante enlaces peptídicos (un grupo amino más un grupo carboxilo). Las enzimas de las que hablábamos son un tipo de proteínas que se utilizan para todo tipo de procesos metabólicos. Otras proteínas sin embargo, se encargan de dar “estructura” a las células del cuerpo, como si se tratasen de un esqueleto. Es por esto, que la metabolización molecular de las proteínas pueden tener una gran variedad de funciones, siendo estas catabolizadas o anabolizadas. 2. Carbohidratos A nivel celular, los carbohidratos sirven para almacenar energía o como componentes estructurales. Su catabolización ofrece una gran cantidad de energía al organismo. 3. Lípidos Al igual que los carbohidratos, los lípidos son una gran fuente de energía para el organismo. Son moléculas que destacan por su gran biodiversidad. Componen gran parte de la membrana celular de las células del organismo. 6.- NUTRICION CELULAR. 13 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández La nutrición celular comprende el conjunto de procesos mediante los cuales las células intercambian materia y energía con su medio. Las partículas sólidas que han ingresado en la célula por endocitosis están formadas por moléculas cuyos átomos están unidos entre sí por enlaces químicos. Las moléculas y los átomos constituyen la materia en enlaces químicos. En estos queda retenida la energía. Para que la materia y la energía puedan ser aprovechadas por la célula, es necesario que esta rompa las moléculas de menor tamaño. Este proceso se llama digestión, y se produce por acción de las enzimas contenidas en los lisosomas. Las partes útiles de la partícula pasan al citoplasma y se incorporan a él (asimilación). Las partes que no son útiles son eliminadas fuera de la célula (egestión). Las sustancias asimiladas tienen distintos fines: la materia se usa para elaborar otras moléculas, para reponer partes destruidas de la estructura celular y para liberar energía; este último proceso se denomina respiración celular. TIPOS DE NUTRICION a) Nutrición Autótrofa: Elaboran su propio alimento: Plantas, algas, y hongos. b) Nutrición Heterótrofa: Buscan el alimento de otros seres vivos: Animales, humanos, bacterias y virus. 8.- RESPIRACION CELULAR La respiración celular es un proceso metabólico que consiste en oxidar nutrientes y obtener energía de ellos en forma de ATP, para lo cual se requiere oxígeno. Los carbohidratos, lípidos y proteínas pueden ser procesados y consumidos como fuente de energía, los cuales terminan siendo completamente oxidados y reducidos a dióxido de carbono y agua, que son los productos finales de la respiración.23 En algunos casos raros (en bacterias), las sustancias inorgánicas pueden oxidarse en la respiración aeróbica. En eucariotas, la respiración celular aeróbica tiene lugar en las mitocondrias, aunque la fase glucolítica previa es citosólica. En las bacterias tiene lugar en su citosol y membrana. NOTA: CITOSOL ( LIQUIDO QUE SE LOCALIZA DENTRO DE LAS CELULAS, CONSTITUYE LA MAYORIA DEL FLUIDO INTRACELULAR) RESPIRACION ANAEROBICA. La respiración anaeróbica es utilizada por algunos microorganismos en los que ni el oxígeno (respiración aeróbica) ni los derivados del piruvato (fermentación) son los aceptores finales de electrones de alta energía. En su lugar, se usa un aceptor inorgánico como sulfato , nitrato o azufre. Los transportadores electrónicos usados por estas bacterias son muy similares a los encontrados en la cadena respiratoria mitocondrial. 19 Dichos organismos se encuentran típicamente en lugares inusuales, como cuevas submarinas o cerca de respiraderos hidrotermales en el fondo del océano. REPIRACION AEROBICA 14 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández  La respiración aeróbica la realizan la inmensa mayoría de seres, incluidos los humanos. Los organismos que llevan a cabo este tipo de respiración reciben el nombre de organismos aeróbicos porque utilizan el oxígeno para realizar sus procesos biológicos, en otras palabras la respiración celular es el metabolismo energético en el que los seres vivos extraen energía de moléculas orgánicas, oxidando el carbono con oxígeno (el O2 es el aceptor final de electrones). Los seres vivos que llevan a cabo la respiración aeróbica son llamados aerobios. La respiración aeróbica está en todos los organismos eucariontes y en algunos tipos de bacteria y arquea. 9.- REPRODUCCION CELULAR Se conoce como reproducción celular o división celular a la etapa del ciclo celular en la que cada célula se divide para formar dos células hijas distintas. Es un proceso que se da en todas las formas de vida y que garantiza la perpetuidad de su existencia, así como el crecimiento, la reposición de tejidos y la reproducción en los seres pluricelulares. La célula es la unidad básica de la vida. Cada célula, como los seres vivos, tiene un tiempo de vida durante el que crece, madura y se reproduce y muere. Existen diversos mecanismos biológicos de reproducción celular, es decir, que permiten generar células nuevas, replicando su información genética y permitiendo que el ciclo vuelva a empezar. En determinado momento de la vida de los seres vivos, sus células dejan de reproducirse (o comienzan a hacerlo de manera menos eficiente) y empiezan a envejecer. Hasta que eso ocurre, la reproducción celular tiene el propósito de mantener o incrementar la cantidad de células que existen en un organismo. En los organismos unicelulares, la reproducción celular crea un organismo totalmente nuevo. Esto generalmente ocurre cuando la célula ha alcanzado un tamaño y volumen determinados, que suelen disminuir la efectividad de sus procesos de transporte de nutrientes y, así, resulta mucho más efectiva la división del individuo. Tipos de reproducción celular En principio, hay tres grandes tipos de reproducción celular. La primera y la más simple, es la fisión binaria, en la que el material genético celular se replica y la célula procede a dividirse en dos individuos idénticos, tal como hacen las bacterias, dotadas de un único cromosoma y con procesos de reproducción asexuales. Sin embargo, los seres más complejos, como los eucariotas están dotados de más de un cromosoma (como los seres humanos, por ejemplo, que tenemos un par de cromosomas del padre y uno de la madre). En los organismos eucariotas se aplican procesos más complicados de reproducción celular: Mitosis. Es la forma más común de división celular de células eucariotas. En este proceso, la célula replica su material genético completamente. Para hacerlo, emplea un 15 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández  método de organización de los cromosomas en la región ecuatorial del núcleo celular, que luego procede a dividirse en dos, generando dos dotaciones cromosómicas idénticas. El resto de la célula, entonces, procede a duplicarse y lentamente escindir el citoplasma, hasta que la membrana plasmática termina por dividir a las dos nuevas células hijas en dos. Las células resultantes serán genéticamente idénticas a su progenitora. Meiosis. Es un proceso más complejo, que produce células haploides (con la mitad de la carga genética), tales como las células sexuales o gametos, dotadas de variabilidad genética. Esto se da con el fin de aportar la mitad de la carga genómica durante la fecundación, y así obtener descendencia genéticamente única, evitando la reproducción clónica (asexual). A través de la meiosis, una célula diploide (2n) sufre dos divisiones consecutivas, para obtener así cuatro células hijas haploides (n). Importancia de la reproducción celular La división celular crea colonias de organismos unicelulares, pero sobre todo permite la existencia de organismos pluricelulares, constituidos por tejidos diferenciados. Cada tejido sufre daños, envejece y eventualmente crece, para lo que requiere células de reemplazo de las viejas o dañadas, o nuevas células que añadir al tejido en crecimiento. La división celular hace posible tanto el crecimiento de los organismos como la reparación de tejidos dañados. Por otro lado, la división celular desordenada puede conducir a enfermedades, en las que este proceso ocurre de manera incontrolable, atentando contra la vida del individuo (como ocurre en personas con cáncer). Es por eso que en la medicina moderna el estudio de la división celular es una de las áreas clave de interés científico. Fases de la mitosis En reproducción celular de tipo mitosis, encontramos las siguientes fases: 16 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández  Interfase. La célula se prepara para el proceso de reproducción, duplicando su ADN y tomando las medidas internas y externas pertinentes para enfrentar con éxito el proceso. Profase. La envoltura nuclear comienza a romperse (hasta disolverse paulatinamente). Se condensa todo el material genético (ADN) y forma cromosomas. Se duplica el centrosoma y cada uno se desplaza hacia uno de los extremos de la célula, donde se forman microtúbulos. Metafase. Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula. Cada uno de ellos ya se ha duplicado en la interfase, por lo que en este momento se separan las dos copias. Anafase. Los dos grupos de cromosomas (que son idénticos entre sí) se alejan gracias a los microtúbulos hacia los polos opuestos de la célula Telofase. Se forman dos nuevas envolturas nucleares. Desaparecen los microtúbulos. Citocinesis. La membrana plasmática estrangula la célula y la divide en dos. Meiosis I. Conocida como fase reductiva, resulta en dos células con la mitad de la carga genética (n). Profase I. Está compuesta por varias etapas. En la primera etapa el ADN se condensa en cromosomas. Luego, los cromosomas homólogos se aparean formando una estructura característica llamada complejo sinaptonémico, donde se produce el entrecruzamiento y la recombinación génica. Por último, los cromosomas homólogos se separan y la envoltura del núcleo desaparece. 17 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández  Metafase I. Cada cromosoma, compuesto por dos cromátidas cada uno, se alinea sobre el plano medio de la célula y se une a los microtúbulos del huso acromático. Anafase I. Los cromosomas homólogos apareados se separan y se mueven hacia polos opuestos. Cada polo recibe una combinación aleatoria de cromosomas maternos y paternos, pero solo un miembro de cada par homólogo está presente en cada polo. Las cromátidas hermanas permanecen unidas a sus centrómeros. Telofase I. Uno de cada par de cromosomas homólogos está en cada polo. Se forma nuevamente la membrana nuclear. Cada núcleo contiene el número de cromosomas haploides, pero cada cromosoma es un cromosoma duplicado (consiste en un par de cromátidas). Ocurre la citocinesis, que resulta en dos células hijas haploides. Meiosis II. Es la fase duplicativa: se dividen las células provenientes de la meiosis I, lo que resulta en la duplicación del ADN. Profase II. Los cromosomas se condensan. La envoltura del núcleo desaparece. Metafase II. Los cromosomas se alinean sobre los planos medios de sus células. Anafase II. Las cromátidas se separan y se mueven hacia polos opuestos. Telofase II. Las cromátidas que llegan a cada polo de la célula son ahora los cromosomas. Las envolturas nucleares se forman de nuevo, los cromosomas gradualmente se alargan para elaborar fibras de cromatina, y ocurre la citocinesis. Las dos sucesivas divisiones de meiosis producen cuatro núcleos haploides, cada uno con un cromosoma de cada tipo. Cada célula haploide resultante tiene una diferente combinación de genes. 18 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández 1.- LEYES DE MENDEL Las leyes de Mendel son los tres postulados de la herencia propuestos hace más de 150 años por el monje y naturalista austríaco Gregor Mendel para explicar cómo se heredan los caracteres entre padres e hijos. Gran parte de los fundamentos más importantes de lo que hoy conocemos como genética se lo debemos a Mendel y a sus importantes trabajos, pues su curiosidad le permitió diseñar los experimentos que lo ayudaron a evidenciar la distribución de ciertos caracteres entre los padres (parentales) y su descendencia. Mendel no solo hizo observaciones, sino que también determinó los patrones matemáticos que describían la herencia de algunos rasgos de una generación a la siguiente. Son estos patrones los que están contenidos en las tres leyes o postulados que llevan su nombre. Durante casi 10 años, este monje austríaco trabajó con más de 29.000 plantas de guisantes (Pisum sativum) y se dedicó a estudiar la herencia de 7 caracteres particulares, cuya herencia ocurría de manera independiente y que presentaban solo dos formas alternativas: La forma de las semillas (lisa o rugosa). El color de las semillas (verde o amarillo). El color de las vainas de las semillas (verde o amarillo). La forma de las vainas de las semillas (“inflada” o “constreñida”). El color de las flores (blanco o púrpura). La ubicación de las flores (axial o terminal). La longitud de los tallos (largo o corto). Aunque Mendel no era consciente de los mecanismos de transmisión ni de las características de las moléculas responsables para la aparición de estos caracteres -que hoy sabemos que son los genes-, tuvo la suerte de que cada uno de ellos estuviera determinado por un solo gen, lo que facilitó su interpretación de los resultados que obtuvo. Para comenzar sus experimentos, Mendel obtuvo lo que hoy se conocen como líneas puras para cada uno de los 7 caracteres contrastantes que escogió y después se dedicó un largo tiempo a cruzar las plantas entre sí. Por ejemplo, cruzó las plantas que solo producían semillas lisas con las que solo producían semillas arrugadas; las plantas de flores púrpuras con las plantas de flores blancas; las plantas de tallos largos con las de tallos cortos y así sucesivamente. Primera ley de Mendel: Ley de la dominancia Mendel se dio cuenta de que cuando cruzaba dos líneas puras que tenían rasgos o caracteres contrastantes, como las semillas amarillas y las semillas verdes, por ejemplo, los individuos de la generación resultante (los descendientes) presentaban solo uno de los rasgos. 19 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández En otras palabras, uno de los caracteres era dominante y el otro recesivo, por lo que el 100% de los descendientes presentaba los rasgos dominantes. A Ejemplo Para entenderlo mejor veamos el siguiente ejemplo, donde representamos, en lo que se conoce como un cuadro de Punnett, un cruce entre dos plantas parentales (P): una con semillas amarillas y otra con semillas verdes. Cruce C (semilla amarilla) C (semilla amarilla) c (semilla verde) Cc (semilla amarilla) Cc (semilla amarilla) c (semilla verde) Cc (semilla amarilla) Cc (semilla amarilla) Supongamos, entonces, que el carácter que produce las semillas amarillas (C) es dominante sobre el que produce las semillas verdes (c), que es recesivo. En este caso, el resultado del cruce es una planta (F1) con semillas amarillas, pero con un componente genético híbrido, dada la combinación de ambos parentales (Cc). Aquí se ilustra el cruce: Mendel siguió haciendo experimentos, cruzando plantas una y otra vez, observando y registrando los resultados de cada cruce. Fue así como se encontró con algo raro: cuando cruzó a los individuos de la generación F1, es decir, a los híbridos descendientes del cruce de dos organismos pertenecientes a una línea pura, obtuvo algo completamente distinto en la siguiente generación (F2). Segunda ley de Mendel: Ley de la segregación de los caracteres 20 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández Mendel siguió haciendo experimentos, cruzando plantas una y otra vez, observando y registrando los resultados de cada cruce. Fue así como se encontró con algo raro: cuando cruzó a los individuos de la generación F1, es decir, a los híbridos descendientes del cruce de dos organismos pertenecientes a una línea pura, obtuvo algo completamente distinto en la siguiente generación (F2). No solo observó plantas con las características de la que ya sabía que era dominante, sino también la presencia de una pequeña proporción de descendientes con las características recesivas. Ejemplo Tomando los datos del ejemplo anterior, podemos ilustrar en el cuadro de Punet lo que Mendel entendió como la segregación de los caracteres: Cruce C (amarillo) c (verde) C (amarillo) CC (amarillo) Cc (amarillo) c (verde) Cc (amarillo) cc (verde) Cuando Mendel cruzó dos individuos con semillas amarillas (fenotipo) pero con genotipo híbrido (Cc), es decir, pertenecientes a la primera generación (F1) de un cruce de un homocigoto dominante (CC, amarillo) con un homocigoto recesivo (cc, verde), se dio cuenta de que aparecía el fenotipo recesivo (cc). Además, determinó que cada vez que se realiza este tipo de cruce (entre los híbridos de la generación F1), se obtiene una proporción de individuos 3:1, es decir que de cada 4 descendientes 3 tienen las características dominantes y 1 tiene las recesivas. Aquí se puede apreciar: En términos más actuales, se puede decir que cuando se cruzan heterocigotos entre sí se obtienen descendientes homocigotos para cada carácter y heterocigotos que presentan los rasgos del carácter dominante. Tercera ley de Mendel: Ley de la distribución independiente 21 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández Para indagar un poco más profundamente en la herencia de los rasgos en sus plantas, Mendel decidió comenzar a hacer cruces entre plantas de líneas puras para más de un carácter. Por ejemplo, plantas con semillas amarillas y flores púrpuras, y plantas con semillas verdes y flores blancas. Ejemplo Los cruces con los que obtuvo mayor cantidad de información fueron los de la segunda generación, es decir, los cruces entre individuos híbridos (F1 x F1). Veamos un ejemplo sencillo en el cuadro de Punet: Cp (semilla amarilla, flor cP (semilla verde, flor cp (semilla verd CP (semilla amarilla, flor blanca) púrpura) blanca) púrpura) CP (semilla amarilla, flor CCPP CCPp CcPP púrpura) Cp (semilla amarilla, flor CCPp CCpp CcPp blanca) cP (semilla verde, flor CcPP CcPp ccPP púrpura) cp (semilla verde, flor blanca) CcPp Ccpp ccPp En este ejemplo tenemos un cruce entre organismos heterocigotos para dos caracteres diferentes: el color de la semilla (C) y el color de la flor (P). Aquellos individuos que tengan la condición CC o Cc tendrán semillas amarillas, y los que tengan cc las tendrán verdes. Por otro lado, aquellos que tengan los alelos PP o Pp tendrán flores púrpuras y los que los tengan pp las tendrán blancas. Es así como el cuadro presenta todas las posibles combinaciones que podrían resultar de dicho cruce, que son muchas más que cuando consideramos un solo caracter, como en los dos cuadros anteriores. De forma similar a lo que hizo Mendel hace más de 100 años, las proporciones fenotípicas que se obtienen al cruzar a individuos híbridos de la primera generación (F1) heterocigotos para dos características como el color de la semilla y el color de la flor, es la siguiente: 22 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández  9 tendrán semillas amarillas y flores púrpuras, algunos heterocigotos (CcPp, CCPp, CcPP) y otros homocigotos dominantes (CCPP) 3 tendrán semillas amarillas y flores blancas (CCpp, Ccpp) 3 tendrán semillas verdes y flores púrpuras (ccPp, ccPP) 1 tendrá semillas verdes y flores blancas (doble recesivo, ccpp) Mendel publicó estas observaciones y conjeturas en un documento que presentó ante la Sociedad de Historia Natural de Brünn, pero no ganó muchos seguidores, ya que pocos entendieron lo que significaban sus hallazgos. Sin embargo, él estaba convencido de que sus trabajos serían mucho más influyentes para la comunidad científica pocos años después, y tuvo toda la razón, ya que los mismos fueron las bases donde se cimentó la genética que conocemos hoy en día. 2.- HERENCIA NO MENDELIANA O POSTMENDELIANA Gregor Mendel contribuyó de forma significativa al estudio de la herencia cuando, allá por el siglo XIX descubriera cómo se heredaban el color y la textura de los guisantes. Mediante sus investigaciones, descubrió que el color amarillo y la textura lisa eran características que se imponían ante el color verde y la textura rugosa. En base a ello estableció las famosas leyes de Mendel que, en esencia, indican que si un individuo raza pura dominante es combinado con un individuo raza pura recesiva, la primera generación de descendientes de estos individuos será genotípicamente híbrida, pero fenotípicamente se mostrarán los rasgos dominantes. Por ejemplo, al juntar una planta de guisantes amarillos (AA) 23 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández con una que los tiene verdes (aa), los guisantes hijos serán amarillos (Aa) pero tendrán los alelos que codifican para el color verde y el color amarillo. Mendel solo estudió rasgos que dependían de un solo gen (si bien en esa época ni él ni el resto de científicos conocían la existencia de los genes de por sí). En función de si se heredaba una variante o alelo del gen del color (‘A’ dominante y ‘a’ recesivo), la planta daría guisantes amarillos o verdes y, en función de si heredaba un alelo del gen de la textura (‘R’ dominante y ‘r’ recesivo), los guisantes sería lisos o rugosos. El problema es que en otros aspectos de la naturaleza esto no se da de una forma tan sencilla. Los rasgos no tienen por qué depender de un solo gen con dos alelos. Por ejemplo, el color de los ojos humanos, si bien limitados, hay cierto grado de variedad. Esta variedad no podría ser explicada en términos simples de dominancia y recesividad, dado que implicaría que sólo hubieran dos tipos de color de iris, no las varias tonalidades de marrón, azul, verde y gris que conocemos. A continuación veremos en más detalle los diferentes tipos de mecanismos de herencia no mendeliana que existen, además de resaltar sus diferencias con respecto a las leyes propuestas por Mendel. 1. Codominancia Mendel vio con sus experimentos con el guisante un mecanismo de herencia de rasgos que dependía de si el alelo heredado era dominante o recesivo. Dominante significa que, ya sea heredando dos genes con ese mismo alelo o ya sea heredando un gen con el alelo dominante y otro con el alelo recesivo, el individuo mostrará un fenotipo determinado por el alelo dominante. Es el caso anteriormente expuesto de los guisantes amarillos que, pese a ser hijos de guisantes verdes y guisantes amarillos, se parecen a los últimos. En la codominancia no ocurre esto. No se da una situación en la que un alelo prevalece por encima del otro, sino que ambos se expresan por igual en el fenotipo de individuo, cuyo fenotipo se mostrará como una combinación de ambos alelos. Para tratar de entender mejor esta idea, vamos a poner el siguiente ejemplo con gallinas negras y gallinas blancas Ciertos tipos de gallinas presentan un gen cuyo alelo determina el color de sus plumas. Pueden heredar un alelo que hace que las plumas sean negras (N), y pueden recibir un alelo que haga que las plumas sean blancas (B). Ambos alelos son igualmente dominantes, no hay uno que sea recesivo con respecto al otro, entonces, la pregunta es, ¿qué pasa si un individuo es genotípicamente híbrido (BN), es decir, hijo de gallina blanca (BB) y gallo negro (NN)? Lo que sucede es que no va a ser ni negro ni blanco por completo, sino una combinación de ambos alelos. Tendrá plumas blancas y plumas negras. Si el color del plumaje de las gallinas dependiera de dominancia y no de codominancia y, pongamos que el negro es el alelo dominante, un individuo híbrido tendría plumas de color negro, independientemente de si es hijo de una gallina blanca. 2. Dominancia incompleta La dominancia incompleta estaría a medio camino entre la dominancia vista por Mendel y la codominancia que hemos expuesto en el apartado anterior. Este tipo de mecanismo de herencia 24 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández no mendeliana implica que el fenotipo de un individuo se encuentra a medio camino entre los fenotipos de los padres. Es decir, es como si fuera una mezcla entre las características presentadas por los padres. El ejemplo más claro de este tipo de dominancia es el caso de la flor boca de dragón. Este tipo de flor puede presentarse en tres colores: roja (RR), blanca (BB) y rosa (RB). Los individuos de raza pura roja, cuando son emparejados con los individuos raza pura blanca, su primera generación de descendientes, que serán híbridos, no serán ni rojos ni blancos, sino rosas. El alelo rojo y el alelo blanco tienen la misma fuerza al determinar el color de los pétalos, haciendo que se mezclen como si mezcláramos esos colores en una paleta. A su vez, si se cruzan los individuos híbridos entre ellos (RB x RB), sus descendientes podrán ser rojos (RR), blancos (BB) y rosas (RB), cumpliéndose las leyes de Mendel aunque no de la forma en que el monje benedictino ejemplificó con su caso de los guisantes. 3. Alelos múltiples Mendel trabajó con genes que solo se presentaban en dos alelos, siendo un alelo dominante y el otro recesivo. Pero lo cierto es que puede darse el caso de que un gen tenga más de dos alelos, y que estos alelos funcionen en términos de dominancia incompleta, dominancia mendeliana o codominancia, lo cual hace que la diversidad en fenotipos sea todavía mayor. Un ejemplo de gen con más de dos alelos lo tenemos en el pelaje de los conejos. Este gen puede venir en cuatro alelos comunes, siendo ‘C’ el alelo dominante que da una tonalidad oscura al pelaje, mientras que los otros tres son recesivos: alelo ‘c^ch’, conocido como chinchilla, alelo ‘c^h’, conocido como himalaya y alelo ‘c’, conocido como albino. Para tener un conejo negro solo basta con que tenga un gen con el alelo ‘C’, pudiendo ser híbrido, pero para ser de las otras tres variantes debe ser raza pura para uno de esos alelos. Otro ejemplo lo tenemos con el grupo sanguíneo en los seres humanos. La inmensa mayoría de personas tiene uno de los siguientes cuatro grupos: 0, A, B o AB. Dependiendo a qué grupo sanguíneo se pertenezca, en la superfície de los glóbulos rojos se presentarán, o no, unas moléculas, llamadas antígenos, pudiendo haber los de tipo A, los de tipo B, de ambos tipos o, simplemente no haberlos. Los alelos que determinan que hayan o no estos antígenos los vamos a denominar ‘I^A’, ‘I^B’ e ‘i’. Los dos primeros son dominantes sobre el tercero, y codominantes entre ellos. Así, el tipo de sangre del individuo, mostrado como fenotipo, vendrá determinada de acuerdo a los siguientes genotipos. Sangre tipo A: raza pura A (I^A) o híbrido A0 (I^Ai). Sangre tipo B: raza pura B (I^B) o híbrido B0 (I^Bi). Sangre tipo AB: híbrido AB (I^AI^B). Sangre tipo 0: raza pura 0 (ii). 25 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández 3.- TEORIA CROMOSOMICA La Teoría Cromosómica es uno de los pilares fundamentales de la Genética moderna. Esta teoría explica la relación entre los genes y los cromosomas. Los cromosomas son estructuras que se encuentran dentro del núcleo de las células y que contienen material genético. Los genes, por otro lado, son las unidades básicas de la herencia. ¿Cómo funciona la teoría cromosómica? La teoría cromosómica establece que los genes se encuentran ubicados en los cromosomas. Cada cromosoma contiene muchos genes, y los genes son los que determinan las características de un organismo. Por ejemplo, los genes determinan el color de ojos, el tipo de pelo, la altura y muchas otras características. Esta teoría también establece que los cromosomas se distribuyen de manera ordenada durante la división celular. Durante la meiosis, los cromosomas se separan y se distribuyen en las células hijas. Esto asegura que cada célula hija tenga la misma cantidad de cromosomas que la célula madre. ¿Por qué es importante la teoría cromosómica? La Teoría Cromosómica es importante porque explica cómo se transmiten los rasgos de una generación a otra. Los cromosomas y los genes son los que determinan las características de un organismo, y la teoría cromosómica explica cómo se heredan estos rasgos. Además, la Teoría Cromosómica también ha sido importante en el campo de la medicina. Los científicos han descubierto que ciertas enfermedades están relacionadas con problemas en los cromosomas. Por ejemplo, la enfermedad de Down es causada por una copia extra del cromosoma 21. 4.- GENOMA HUMANO La genómica es un campo de la biología molecular. Un genoma es un conjunto completo de ADN dentro de una sola célula de un organismo, y como tal, la genómica se enfoca en la estructura, función, evolución y mapeo de los genomas. La genómica tiene como objetivo la caracterización colectiva y la cuantificación de los genes, que dirigen la producción de proteínas con la ayuda de enzimas y moléculas mensajeras. La genómica también implica la secuenciación y el análisis de genomas. Los avances en la genómica han desencadenado una revolución en la investigación basada en el descubrimiento para comprender incluso los sistemas biológicos más complejos en la actualidad, como el cerebro. En contraste con la genética, que se refiere al estudio de los genes 26 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández individuales y sus roles en la herencia, la genómica utiliza la secuenciación de ADN de alto rendimiento y la bioinformática para ensamblar y analizar la función y la estructura de genomas completos. El campo también incluye estudios de fenómenos intragenómicos (dentro del genoma) como heterosis (vigor híbrido), epistasis (efecto de un gen sobre otro), pleiotropía (un gen que afecta a más de un rasgo) y otras interacciones entre loci y alelos dentro del genoma El proyecto del genoma humano surgió ante la necesidad de conocer la información de la que estamos formados los seres humanos. Es el primer proyecto en la historia de la biología coordinado internacionalmente en que participo un número considerable de países como: Francia, Alemania, Japón y China, liderados por Estados Unidos y Gran Bretaña. Objetivos del proyecto del genoma humano: Conocer la totalidad de genes que están contenido en el ADN humano. Determinar la secuencia de 3,000 millones de nucleótidos que conforman el ADN. Organizar y almacenar la información obtenida en bases de datos. Desarrollar tecnologías que permitan secuenciar al ADN de manera rápida y efectiva. Desarrollar las herramientas adecuadas para realizar análisis rápidos y precisos de toda la información recabada. Establecer leyes que regulan los aspectos éticos, legales y sociales relacionados con el genoma del proyecto. Gracias al PGH hoy en día se sabe que el ADN del ser humano está formado por 23,000 genes y no por 100,000 como se creía. La información contenida en estos genes se ha descodificado y permite establecer que el genoma contiene la información necesaria para el diseño de las estructuras celulares y para todas las funciones que realizan las células. El conocimiento de la secuencia del genoma humano deja latente la posibilidad de satisfacer intereses individuales y egocentristas. La posibilidad de la clonación humana, aunque hoy es una realidad, no está permitido llevarla a cabo legalmente. 5.- BIOETICA La bioética abarca las cuestiones éticas acerca de la vida que surgen en las relaciones entre biología, nutrición, medicina, química, política, derecho, filosofía, sociología, antropología, teología, etc. Existe un desacuerdo acerca del dominio apropiado para la aplicación de la ética en temas biológicos. Algunos bioéticos tienden a reducir el ámbito de la ética a lo relacionado con los tratamientos médicos o con la innovación tecnológica. Otros, sin embargo, opinan que la ética debe incluir lo relativo a todas las acciones que puedan ayudar o dañar organismos capaces de sentir miedo y dolor. En una visión más amplia, no solo hay que considerar lo que afecta a los seres vivos (con capacidad de sentir dolor o sin tal capacidad), sino también al ambiente en el que se desarrolla la vida, por lo que también se relaciona con la ecología. El criterio ético fundamental que regula esta disciplina es el respeto al ser humano, a sus derechos inalienables, a su bien verdadero e integral: la dignidad de la persona. Por la íntima relación que existe entre la bioética y la antropología, la visión que de ésta se tenga condiciona y fundamenta la solución ética de cada intervención técnica sobre el ser humano. La bioética es con frecuencia asunto de discusión política, lo que genera crudos enfrentamientos entre aquellos que defienden el progreso tecnológico en forma incondicionada y aquellos que 27 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández consideran que la tecnología no es un fin en sí, sino que debe estar al servicio de las personas y bajo el control de criterios éticos; o entre quienes defienden los derechos para algunos animales y quienes no consideran tales derechos como algo regulable por la ley; o entre quienes están a favor o en contra del aborto o la eutanasia. Las primeras declaraciones de bioética surgen con posterioridad a la Segunda Guerra Mundial, cuando el mundo se escandalizó tras el descubrimiento de los experimentos médicos llevados a cabo por los facultativos del régimen hitleriano sobre los prisioneros en los campos de concentración. Esta situación, a la que se suma el dilema planteado por el invento de la fístula para diálisis renal de Scribner (Seattle, 1960), las prácticas del Hospital Judío de Enfermedades Crónicas (Brooklyn, 1963) o la Escuela de Willowbrook (Nueva York, 1963), van configurando un panorama donde se hace necesaria la regulación, o al menos, la declaración de principios a favor de las víctimas de estos experimentos. Ello determina la publicación de diversas declaraciones y documentos bioéticos a nivel mundial. Principios fundamentales En 1979, los bioeticistas Tom Beauchamp y James Franklin Childress, definieron los cuatro principios de la bioética: autonomía, no maleficencia, beneficencia y justicia, que «derivan inicialmente de juicios ponderados de la moral común y de la tradición médica. En un primer momento definieron que estos principios son prima facie, esto es, que vinculan (son obligatorios) siempre y cuando no colisionen entre ellos, en cuyo caso habrá que dar prioridad a uno u otro, dependiendo del caso. Sin embargo, en 2003 Beauchamp considera que los principios deben ser especificados para aplicarlos a los análisis de los casos concretos, o sea, deben ser discutidos y determinados por el caso concreto a nivel casuístico. 28 Mtra. Arcadia Guillermina González Hernández