TEMA 8: BIOLOGIA LOS DOMINIOS

LOS DOMINIOS

Hasta ahora hemos tratado sobre cómo se descubrieron los microorganismos,  lo que hacen y cómo se pueden clasificar para estudiarlos.  Sin embargo,  no hemos dejado en claro quiénes son estos seres.  Los microorganismos son un grupo enorme y muy variado de seres,  que existen como únicas o agrupadas,  y que normalmente no se ven a simple vista.

Sin embargo,  como veremos más adelante,  algunos de ellos,  como los hongos se pueden ver sin necesidad de un microscopio en ciertos estados de su ciclo de vida.

Así como tienen formas muy variadas,  los microbios son capaces de realizar un sin número de actividades.   Las primeras que fueron identificadas estuvieron relacionadas con su capacidad de degradación de la materia orgánica,  pero probablemente tuvieron mayor impacto las de enfermedades en animales y plantas.  Sin embargo,  cada vez se evidencia más el importante papel que cumplen en la comunidad de la vida,  al mantener el flujo de materiales y energía a través de los distintos componentes de los ecosistemas.  De esta manera,  los microorganismos permiten la recirculación de los elementos y nutrientes esenciales para el crecimiento de plantas y,  por tanto,  para el de animales que dependen de este.

DOMINIO BACTERIA

De acuerdo con la clasificación que más se usa actualmente los microorganismos están agrupados en tres dominios:  El Dominio Bacteria,  Archaea y Eucarya.    Dentro del dominio bacteria hay unas doce ramas evolutivas principales.  Algunas de estas filas corresponden a grupos previamente establecidos con base en la morfología (estudio de la estructura y de la forma ) y la fisiología ( ciencia biológica que estudia las funciones de los seres vivos) de estos microorganismos,  pero otros comprenden una mezcla de bacterias con características muy distintas.   Esto confirma,  una vez más,  que las caracteristicas morfológicas no son adecuadas para establecer relaciones evolutivas.   En el dominio bacteria estan incluidos todos los microorganismos procariotas patógenos y la mayoría de las bacterias que se encuentran en el ambiente como en el agua y el suelo.  Como se hayan en diversos ambientes,  dentro de este grupo hay bacterias que son capaces de realizar fotosíntesis,  mientras que otras utilizan compuestos orgánicos e inorgánicos para obtener energía;  algunas son capaces de vivir en ambientes donde el oxígeno está ausente  (anaerobia)  y otras necesitan de oxígeno  (aerobias).  Encontramos bacterias púrpura,  bacterias verdes,  nitrificantes,  fijadoras de nitrógeno,  oxidadoras de azufre de hierro y ácido-lácticas,  entre otras.

También hay diferentes tipos morfológicos de bacterias:  En forma de baston  bacilos,  redondeadas cocos,  ovalas cocobacilos,  elicoidales espiroquetas,  en forma de coma vibriones.  

DOMINIO ARCHAEA

Dentro de este grupo se encuentran los microorganismos procariotas,  la mayoría de ellos anaerobios,  que habitan en lo que se conoce como ambientes extremos como manantiales de agua hirviente,  cuerpo de agua muy salados,  suelos o fuentes de agua altamente ácidas o alcalinas.  Los microorganismos pertenecientes a Archaea muestran los límites de las condiciones que son capaces de tolerar los seres vivos en el planeta.  El dominio Archaea incluye cuatro grupos.   A pesar de ser también microorganismos procariotas y tener formas similares a las del dominio bacteria,  están pocos relacionados con estos desde el punto de vista de su secuenciamiento molecular,  tanto como lo están los de la eucarya.

ACTIVIDAD

Teniendo en cuenta lo visto en clase y lo aportado por el blog responde los siguientes interrogantes:

1.  ¿Qué sabe acerca de los cambios y adaptaciones de las bacterias a nuevos medio ambientes?

2.  ¿Cómo se reproducen?

3.  Determina los efectos dañinos de las bacterias en el cuerpo humano

4.  Identifica la utilidad de las bacterias para los organismos vivientes.

TEMA 7: BIOLOGIA: CLASIFICACION Y TIPOS DE MICROORGANISMOS

CÓMO CLASIFICAR A LOS MICROORGANISMOS

Para entender la clasificación de los microorganismos hay que conocer la categorización de los microorganismos en general.  Carl von Linneo,  naturalista aleman del siglo XVIII agrupó por primera vez a los microorganismos en un solo grupo que llamó:  Chaos, que indicaba que estos estaban por todas partes y que eran difíciles de clasificar en las categorías ya existentes.  En el siglo XIX, Ernst Haeckel propuso un reino,  el protista,  para agrupar a todos los microorganismos.  Existían entonces tres reinos,  junto con el de los animales y las plantas,  hasta que Robert H. Whittaker propusó en 1969  una clasificación en cinco reinos debido a que la anterior no reflejaba las relaciones existentes entre los organismos.  Con la propuesta de Whittaker desapareció el reino protista como tal y en reemplazo se establecieron los reinos, mónera,  hongo y protista (éste último incluye a las algas y los protozoos).  Esto fue el comienzo de una clasificación que establece grupos de organismos provenientes de un antecesor común.  

LOS DOMINIOS

Las relaciones que existen entre los organismos han sido el fundamento de la mayoría de las propuestas de clasificación.  Estas relaciones se basan en semejanzas y diferencias morfológicas y de metabolismo.  Con el desarrollo reciente de la biología molecular se encontraron nuevas características de los organismos,  que cambiaron la manera de establecer las relaciones entre ellos.  Estos nuevos métodos hacen posible comparar  la secuencia genética de moléculas como el ARN Ribosomal de los organismos,  lo que permite establecer relaciones evolutivas a nivel molecular.  Con base en estos parámetros se propuso una clasificación de los organismos en tres dominios,  que resalta diferencias a nivel molecular que antes no se conocían.  Los tres dominios son:  bacteria,  archaea y eucarya y en todos se encuentran microorganismos.  Solo en el dominio Eucarya se encuentran organismos eucariotas o que tienen células con núcleo verdadero.  Sin embargo esta nueva propuesta contradice algunos conocimientos que se tenían hasta el momento,  por lo que hay científicos que no están de acuerdo con ella.  Algunos de los argumentos en contra afirman que los organismos pertenecientes a Eucarya son menos antiguos que las líneas procarióticas  y que no hay unidad entre los procariotas al mostrar la gran diferencia entre bacteria y archaea.  Además plantea que la mayoría de la diversidad es microbiana y no hay lugar allí para clasificar a los virus.  Entonces ¿cuántos reinos dominio o imperios se necesitan para clasificar a los seres vivos?.  Esta es una pregunta aún sin resolver.

Adicionalmente algunos micólogos,  científicos que estudian los hongos guiados por la última propuesta de clasificación decidieron en los años 90 separar a los grupos de hongos con antecesores comunes,  generando una reclasificación.  Por ello,  crearon un nuevo reino denominado Stramenophila,  que incluye a los hongos que poseen algún tipo de célula con flagelo.  Sin embargo la mayoría de los micólogos siguen considerando a todos los hongos en un solo grupo dentro del reino hongo,  clasificándolos por sus características morfológicas,  ecológicas y de nutrición similares.  Esto a pesar de que no comparte la misma historia evolutiva ni un ancestro común.



QUERIDOS ESTUDIANTES RECUERDEN IMPRIMIR Y LLEVAR EL MATERIAL PARA ELABORAR LOS TEXTOS ARGUMENTATIVOS EN CLASE.

TEMA 6 BIOLOGIA MICROORGANISMOS Y ENFERMEDADES

Hasta el siglo XVI las personas creían que las enfermedades pasaban de una a otra porque estaban embrujadas o poseídas por el demonio,  por estar cerca del enfermo,  por usar sus objetos o por la mordedura de algún animal.    A finales del siglo XIX el médico alemán Robert Koch  empezó a examinar muestras de sangre de vacas y ovejas que morían de una enfermedad denominada Carbunco.   Esta era una enfermedad misteriosa que preocupaba los ganaderos de toda Europa,  más aún por el hecho de que quienes tenían contacto con los animales infectados aparecían llenos de granos en la piel o morían de pulmonía.  Al observar unas muestras al microscopio Koch encontró unos bastones finísimos alargados entre los globulos rojos de la sangre de los animales enfermos,  que no aparecían en la sangre de los animales sanos.  Sin embargo,  esto no probaba que estos microorganismos causaran la enfermedad;  podrían ser simplemente que aparecieran como consecuencia de la misma. 

Como Koch no podía comprar ovejas o vacas para experimentar,  se le ocurrió entonces utilizar ratones,  fáciles de conseguir,  a los que inyectaba con la sangre de los animales enfermos usando astillas de madera.  Los ratones morían al poco tiempo y al hacer la disección encontraban los mismos síntomas que sufría el ganado que se enfermaba:  El vazo aparecía de color negro e hinchado.   En seguida,  Koch  tomaba una gota del líquido negruzco del vazo y lo examinaba al microscopio,  encontrando de nuevo aquellos bastoncillos delgados.  Una gota de aquel líquido inyectada a un ratón sano provocaba de nuevo su muerte,  con los mismos síntomas que el primero.  Koch repitió este procedimiento utilizando distintos animales y tantas veces como le fue necesario,  para convencerse de los resultados.  En cada procedimiento,  siempre encontró lo mismo.

LOS POSTULADOS DE KOCH

Pero,  ¿No podría ser alguna sustancia del vazo la que propagara la enfermedad?  Para cerciorarse de que eran realmente los bastoncitos,  tomó una muestra pequeñísima del vazo y la colocó en un medio de cultivo para proporcionarle alimento y una temperatura similar a la del cuerpo de los animales infectados.  Con esto pretendía hacer crecer a los bastoncitos en cultivo puro.  Con las bacterias en forma de bastón que había obtenido,  volvió a inyectar animales sanos,  y al ver que morían presentando los mismos síntomas  pudo probar que realmente eran esos microorganismos los causantes del carbunco.  Hoy en día se conoce a la bactería causante de la enfermedad del carbunco o Antrax como Bacillus anthracis.  

Koch propuso entonces que para demostrar que un microorganismo es el causante de una enfermedad deben cumplirse unos criterios básicos.  Estos son:  

1.  El microorganismo debe estar presente en todos los organismos que sufren la enfermedad  y no debe aparecer en los sanos.

2.  El microorganismo debe poderse cultivar en forma pura,  fuera del cuerpo del animal enfermo.

3.  Cuando se inocula el microorganismo tomado de dicho cultivo en un animal sano,  se deben presentar los mismos síntomas de la enfermedad.

4.  El microorganismo debe poder ser aislado nuevamente de estos animales inoculados y cultivado otra vez en forma pura.  Su morfología debe ser la misma que la del microorganismo original.

Dichos criterios se conocen como los postulados de Koch.  Sin embargo,  no todos los microorganismos son patógenos para el hombre,  los animales o las plantas;  es decir,  no todos los microorganismos causan enfermedades.  De hecho,  aprovechamos las actividades de muchos de ellos para nuestro beneficio.  Además,  muchos permiten la continuidad de la vida.  

Los resultados de las investigaciones de Koch sobre el ántrax repercutieron a escala mundial.  Koch hizo otras contribuciones importantes como concluir que un microorganismo específico,  debido a sus actividades,  provoca una serie de efectos también específicos.  Esto ha permitido establecer que determinados síntomas corresponden a determinadas enfermedades.  En los años posteriores se comenzaron a descubrir los microorganismos causantes de otras enfermedades,  que hasta el momento se desconocían.  Estos nuevos conocimientos promovieron la  búsqueda de sustancias que pudieran causar la muerte a los microorganismos,  sin dañar al ser humano o a los animales,  permitiendo así curar las enfermedades.

ACTIVIDAD

1.  Discutir con sus compañeros cada uno de los postulados de Koch.

2.  Determine la relación que existe entre los microorganismos y las enfermedades 

3.  Escriba su opinión sobre el video TECNICAS BASICA DE MICROBIOLOGIA,  SIEMBRA Y AISLAMIENTO DE BACTERIAS.

4.  Qué considera si Robert Koch hubiese tenido un accidente (al punzarse con un elemento contaminado)  al pasar los microorganismos causantes del Antrax.

5.  Desarrollar en clase el texto argumentativo referente al tema,  consignarlo en los cuadernos y permitir la firma del profesor David.
6. Recuerden imprimir y llevar el material al salón de clase, para que puedan redactar los textos.

TEMA 5 BIOLOGIA EL DESCUBRIMIENTO DE LOS MICROBIOS

¿NUESTRAS ACTIVIDADES AFECTAN A LOS MICROORGANISMOS?

¡LA PESTE!

“Quiero que ustedes se hagan la siguiente imagen mental:  Lübeck,  una ciudad de la Edad Media en la actual Alemania,  con estrechas callejuelas,  en ese entonces llenas de basuras y desperdicios,  donde pululaban las moscas,  las pulgas y las ratas”,  dijo a sus alumnos el Dr. Antonio María Serna,  profesor de epidemilogía en la Universidad Nacional.

El médico continuó explicando cómo a ese entorno pudo haber llegado un mendigo enfermo,  afiebrado, con los sobacos llenos de pústulas – que llamaban “bubas”-,  repletas de bacterias clasificadas por la ciencia como Yersinia pestis.

“La palabra latina pestis significa epidemia,  ruina,  y dio su nombre a la peste bubónica.  En los harapos del mendigo se multiplicaban las pulgas,  cuyos intestinos eran un excelente medio de cultivo para la bacteria,  que ingerían al chupar la sangre del enfermo”,  continuó el catedrático.

“Al morir la persona,  los parásitos abandonaban de inmediato el cadáver y buscaban un nuevo huésped:  las ratas.  Cuando éstas ingresaban a las habitaciones,  llevaban las pulgas que contaminaban a la gente,  pues en cada piquete dejaban las bacterias.  ¡La peste!,  gritaban y cundía el pánico,  pues no sabían qué la causaba.  Ya podrán imaginarse la progresión geométrica de la contaminación,  que en Lübeck acabó con el 99% de la población.

Hasta 1958, la plaga pudo tratarse con éxito,  con el descubrimiento del antibiótico llamado estreptomicina.  Al oír eso,  los estudiantes se calmaron.  Sin embargo,  el Dr. Serna no es tan optimista.

“No podemos cantar victoria:  las grandes ciudades son enormes criaderos de ratas,  y nuestra cultura ha provocado dramáticos cambios ambientales:  a diario producimos toneladas de basura,  y estamos comunicados globalmente por vía aérea,  marítima y terrestre.  Estamos expuestos a una contaminación planetaria,  es decir,  a una pandemia”.

Al finalizar la clase,  el Dr. Serna les pidió a los alumnos reflexionar sobre los recientes conatos de epidemias:  los virus de Ébola en África y el Hanta en Norteamérica,  así como el Síndrome Agudo Respiratorio Severo de las aves surgido en China…

Al salir de clase,  los estudiantes vieron con pavor una rata que atravesó el patio,  rumbo a la alcantarilla donde varios indigentes seleccionaban residuos.

Referente Histórico:

Dominando a los microorganismos

Controlar los efectos negativos que producen los microorganismos sigue siendo crucial en el tratamiento de las enfermedades.  A comienzos del siglo XX se hicieron los primeros avances para encontrar sustancias que controlaran los microorganismos.  Éstas se denominan agentes quimioterapéuticos.  Anteriormente se utilizaban plantas naturales y sus extractos para sanar a las personas,  pues contenían algunas de estas sustancias.  Hacia 1929,  el médico y científico escocés Alexander Fleming trabajaba en su laboratorio con la bacteria Staphylococcus, cultivada en cajas de Petri que él observaba regularmente.  Un día,  Fleming olvidó tapar algunas cajas y al quedar expuestas al aire cayeron esporas de otros microorganismos que estaban en el ambiente.  Días después él observó que en ciertas cajas crecía un moho, con una característica particular:  alrededor de la colonia del moho había una zona clara donde no crecía el Staphylococcus,  El moho se cultivó para analizar las propiedades de la sustancia bacteriolítica que producía.  Fleming le dio el nombre de Penicilina era capaz de matar al Staphylococcus,  entonces podía usarse para curar infecciones humanas.  ¡Al fin los microorganismos causantes de algunas enfermedades podían controlarse!.

Este maravilloso descubrimiento redujo la mortalidad y muchas enfermedades dejaron de ser fatales.  Pero como muchas infecciones no respondieron al uso de la penicilina,  comenzó la búsqueda de otras sustancias quimioterapéuticas.

 ACTIVIDAD DE INVESTIGACION 

¿Qué sabes al respecto?

1.        ¿Por qué los microorganismos son agentes causantes de enfermedades?

2.       ¿Cuál es el papel del hombre como propiciador de su aumento y de su diseminación?

3.       ¿Qué podríamos hacer para reducir estos efectos con la participación de la comunidad?

4.       ¿Cuáles serían las diferencias y semejanzas que deberían implementarse al realizar dichas acciones en áreas rurales o en áreas metropolitanas?

5.       Investiga sobre las epidemias de peste que diezmaron notablemente la población Europea desde mediados del siglo XIV hasta principios del XVIII.

EL DESCUBRIMIENTO DE LOS MICROBIOS

En  1878 el médico cirujano Charles Emmanuel Sédillot propuso el término microbio como nombre para las diferentes denominaciones que hasta entonces tenían los seres microscópicos,  como microzoarios y micrófitos.  Desde la época de los antiguos griegos se sospechó de la existencia de estos organismos,  que no podemos ver a simple vista.  Sin embargo, la primera prueba de su existencia estuvo ligada a la aparición del microscopio,  que a través de lentes poderosos permitió descubrir todo un mundo de seres hasta entonces solo imaginados.  Esto sucedió en 1665,  cuando el inglés Robert Hooke inventó el microscopio y realizó dibujos de protozoos y de las estructuras reproductivas de algunos hongos.  Sin embargo,  a quien se le da mayor importancia dentro de la historia de la microbiología es a un mercader holandés que vivió por la misma época (1632 – 1723),  llamado Antón van Leeuwnhoek.  El construyó microscopios sencillos pero potentes,  de un único lente,  con los cuales observó de manera minuciosa aguijones de abeja,  células de piel,  agua de pozo y casi todo lo que encontraba,  para finalmente descubrir y publicar los dibujos de las primeras bacterias vistas por el hombre.  ¡Imagina su sorpresa al poder ver todo un mundo de seres microscópicos por primera vez!. 

La importancia de estos “animalículos”,  como él los llamó,  solo comenzó a entenderse un siglo después (XVIII) con los experimentos del naturalista italiano Lazzaro Spallanzani,  quien trató de refutar la teoría prevaleciente de la generación espontánea.  ¿De dónde provenían los microorganismos  observados cuando la comida se deterioraba? Muchos pensaban que aparecían precisamente como consecuencia del daño de la comida.  Spallanzani demostró que la putrefacción de la materia orgánica era causada por organismos diminutos,  que no se producían espontáneamente y que eran destruidos por el calor.

 EL fin de la generación espontánea

Pero no siempre el calor impedía la putrefacción,  por lo que la controversia con la teoría de la generación espontánea continuó hasta mediados del siglo XIX,  cuando el químico francés Louis Pasteur probó,  sin lugar a dudas,  la falsedad de dicha teoría.  Pasteur,  siguiendo el método científico,  realizó una serie de experimentos para demostrar que los microorganismos estaban en el aire y provocaban el deterioro o fermentación de caldos estériles,  es decir,  de caldos que no tenían microorganismos patógenos.  Pasteur preparó varias mezclas de sustancias como levadura y azúcar en agua o jugo de remolacha con agua y pimienta,  en recipientes con cuello alargado y curvo  (observa la figura). Hirvió algunos de los frascos.  Después de varios días de observar los frascos dedujo que el calor tenía un efecto mortal sobre los microorganismos ya que las sustancias hervidas no se modificaban y por tanto,  cuando estaban vivos,  los microbios eran capaces de transformar la materia orgánica.

Estos recipientes se encuentran todavía exhibidos en el Instituto Pasteur de París. 

 La era moderna

Ya en el siglo XX,  el estudio de los microorganismos tomó dos rumbos principales:  el del área médica y el de la agrícola.  Por una parte,  los investigadores estaban interesados en conocer cómo los microorganismos provocaban las enfermedades y,  por otra,  en cómo los organismos se defendían del ataque microbiano.  En el campo agrícola se hicieron descubrimientos importantes, al indagar sobre el papel de los microorganismos del suelo en las enfermedades y el crecimiento de las plantas de cultivo.

Alexander Fleming,  a quien ya nos hemos referido con anterioridad,  fue uno de los más reconocidos médicos de su tiempo y pasó a la historia de la microbiología como el descubridor de la penicilina.  Esta sustancia producida por un hongo es capaz,  aún hoy en día,   de controlar infecciones bacterianas. 

Lamentablemente,  algunas personas son alérgicas a ésta.  En el campo de la agricultura,  el científico  ruso Sergei Winogradsky y el microbiólogo alemán Martinus Beiujerinck fueron algunos de los que contribuyeron en mayor medida el conocimiento de los microorganismos del suelo.  Ellos hallaron y describieron las actividades de bacterias que participan en el ciclo del nitrógeno (fijadoras de nitrógeno y nitrificantes) y del azufre.  Esto con llevó al reconocimiento del papel,  tan importante,  que tienen los microbios en la transformación y el movimiento de los elementos en los ecosistemas y en la fertilidad del suelo.

En la década del cincuenta del siglo pasado comenzó el estudio de la genética bacteriana,  lo que llevó posteriormente al desarrollo de la biología molecular,  usando como modelo a las bacterias y luego a los hongos.  El uso de estos microorganismos se debe a la relativa simplicidad de sus ácidos nucleicos,  comparados con los de otros micro y macroorganismos.  Esto permitió establecer la secuencia de genes  (secuenciamiento molecular) en los ácidos nucleicos de algunos microbios.  Con base en este secuenciamiento se establecieron algunas relaciones evolutivas entre los organismos,  conduciendo a una verdadera revolución en la clasificación biológica,  como veremos más adelante.

En la última década los científicos han creado microorganismos modificados genéticamente como respuesta a los problemas ambientales de diverso origen: derrames de petróleo,  resistencia a plagas de insectos y a enfermedades,  contaminación del agua,  entre otros.  Incluso ya encuentras en el supermercado alimentos como la papa,  el tomate o el maíz,  que han sido tratados con estos microorganismos, lo que ha desencadenado discusiones entre los científicos y numerosos estudios para determinar las interacciones de los nuevos microorganismos con los demás seres,  su persistencia en el ambiente y su destino.  Dado que no se sabe mucho sobre los posibles efectos,  muchas personas sienten temor de consumir estos nuevos productos.

POR FAVOR IMPRIMAN EL MATERIAL Y LO TRABAJAMOS EN CLASE DE ESTA SEMANA SUERTE Y FELIZ NOCHE.

TEMA 4 SINTESIS DE PROTEINAS

Una de las actividades más importantes de la célula es la síntesis de proteínas, moléculas que intervienen en la mayoría de las funciones celulares. El material hereditario conocido como ácido desoxirribonucleico (ADN), que se encuentra en el núcleo de la célula, contiene la información necesaria para dirigir la fabricación de proteínas.

La estructura y función de las proteínas.

El término proteína se deriva de la palabra proteicos, que significa de primer orden, ya que son esenciales en la formación de estructuras celulares así como en el control de las funciones que esta realiza. Estas moléculas figuran entre los componentes más abundantes en la mayoría de los seres vivos; en los animales representan un 50% o un poco más de su peso seco, mientras que en los vegetales constituyen un poco menos de la mitad de su peso seco.

Los seres vivos utilizan a las proteínas como materia prima para su desarrollo y control de los procesos químicos propios del metabolismo. La ingestión adecuada de proteínas favorece, entre otras cosas, la formación de musculatura, dientes, pelo, uñas, sangre, la oxigenación de las células, transporte de desechos del metabolismo, etc.

Las proteínas son las biomoléculas con mayor número de funciones en el organismo, entre ellas tenemos las siguientes

Código genético.

Los genes, localizados en le núcleo celular, son fragmentos de ácido desoxirribonucleico. La molécula de ADN esta constituida por dos cadenas formadas por un alto número de unidades químicas denominadas nucleótidos, estas cadenas se mantienen unidas gracias a enlaces que se establecen entre las bases nitrogenadas que forman parte de la estructura de los nucleótidos. Hay 4 bases: timina, adenina, citosina y guanina. Un gen esta formado por una secuencia especifica de nucleótidos que determinan el tipo de proteína a que da lugar. Pero los genes no producen proteínas directamente, sino que dirigen la formación de una molécula intermedia, de estructura complementaria denominada ácido ribonucleico mensajero, que contiene las instrucciones necesarias para construir una proteína.

Las cadenas de ADN se separan.

La formación de ARNm comienza en el núcleo con la separación de 2 cadenas que forman la molécula de ADN. Cada secuencia de 3 bases en la cadena de ADN, codifica para uno de los 20 aminoácidos constituyentes de las proteínas.

Transcripción.

Una de las dos cadenas que forman la molécula de ADN actua como plantilla o molde para producir una molécula de ARNm. Es este proceso, que recibe el nombre de transcripcion, los nucleotidos de ARN, que se encuentran libres en el núcleo celular, se emparejan con las bases complementarias de la cadena modelo de ADN. El ARN contiene uracilo en lugar de timina com una de sus cuatro bases nitrogenadas. Una vez que los nucleotidos se han emparejado con las bases del ADN, los nucleotidos adyacentes se unen entre si para formar la cadena precursora del ARNm.

Eliminación de los intrones.

La cadena precursora del ARNm presenta regiones, denominadas exones, que contienen información para la síntesis de proteínas. Los exones están separados por otras secuencias, denominadas intrones, que no se expresan. Antes de que la cadena de ARNm se utilice en la síntesis de proteínas, los intrones deben ser eliminados.

El ARNm se une al ribosoma.

Una vez formando el ARN maduro o funcional, sin intrones, sale de núcleo celular y se acopla, en el citoplasma, a unos orgánulos celulares que reciben el nombre de ribosomas. La síntesis proteica tiene lugar en los ribosomas.

El ARNt se une a los aminoácidos.

Dispersos por el citoplasma hay diferentes tipos de ARN de transferencia (ARNt), cada uno de los cuales se combina específicamente con uno de los 20 aminoácidos que constituyen las proteínas. Uno de los extremos de la molécula de ARNt se une a un aminoácido específico que viene determinado por el anticodón presente en el otro extremo de ARNt. Un anticodón es una secuencia de tres bases complementarias con la secuencia del codón del ARNm que codifica para ser aminoácido.

Traducción.

Traduccion 

El ARN de transferencia, que lleva unido el aminoácido, se dirige hacia el complejo formado por el ARNm y el ribosoma. El anticodón de ARNt se empareja con el codón presente en el ARNm. La secuencia de bases del codón codifica para el aminoácido concreto que transporta el ARNt. Un segundo ARNt se une a este complejo. El primer ARNt transfiere su aminoácido al segundo ARNt antes de separarse del ribosoma. El segundo ARNt lleva ahora 2 aminoácidos unidos que constituyen el inicio de la cadena polipeptídica. Después el ribosoma mueve la cadena de ARNm de manera que el siguiente codón de ARNm esta disponible para unirse a un nuevo ARN de transferencia.

Interrupción de la síntesis del polipéptido.

El ribosoma continua desplazando la cadena de ARNm hasta que se termina de formar la cadena polipeptídica. La síntesis se esta cadena se detiene cuando el ribosoma llega a un codón de ARNm conocido como codón de parada.

Formación completa de la proteína.

Una vez que se suelta del ribosoma, la proteína recién formada presenta una secuencia de aminoácidos que viene determinada por la secuencia de bases presente en el ADN del que se partió.

TEMA 3 BIOLOGIA LAS LEYES DE LA HERENCIA

LAS LEYES DE LA HERENCIA

El inmenso trabajo llevado a cabo por Mendel es la base de la genética moderna.  Varios científicos redescubrieron su trabajo y buscaron confirmar y ampliar sus observaciones.  Entre ellos estuvo el holandés Hugo de Vries,  el inglés Reginald Punnett,  quien contribuyó con el cuadro que ya conoces,  el zoólogo William Bateson y el biólogo estadounidense Thomas Hunt Morgan.

Mendel siempre habló de la determinación de una característica particular por un par de factores,  actualmente llamados genes.  Las investigaciones posteriores demostraron que la mayoría de las características están determinadas por la acción conjunta de varios genes,  y que además,  un gen puede influir en varias características.

Para realizar sus experimentos,  Morgan escogió la mosca de la fruta,  Drosophila melanogaster,  que se alimenta de la levadura en fermentación de las frutas,  es fácil de criar y mantener y produce una nueva generación cada dos semanas.  Hoy en día esta mosca se sigue utilizando en muchos laboratorios de genética.

Dominancia y codominancia

En sus experimentos con los guisantes,  Mendel encontró que siempre una factor o característica dominaba sobre el otro.  A este tipo de patrón hereditario se le conoce como Herencia dominante o herencia mendeliana.

Sin embargo,  no siempre los caracteres dominantes y recesivos se manifiestan de esta manera,  sino que cuando están juntos en el heterocigoto,  los dos se expresan por igual en el fenotipo,  dando como resultado una apariencia diferente de la que tienen los dos padres.  Este patrón hereditario se llama herencia intermedia o herencia codominante.  También recibe el nombre de dominancia incompleta.   Un ejemplo de este tipo de herencia fue hallado por Bateson y Punnett cuando cruzaron plantas homocigotas de boca de dragón de flores rojas,  con plantas homocigotas de flores blancas.  El resultado que obtuvieron fueron plantas heterocigotas con flores rosadas.

Fenotipo	Flores Rojas	X	Flores blancas
Genotipo	RR	X	R’R’
Genes	R		R’

El cuadro de Punnett de la figura 1 muestra este cruce.

 

Gametos	R	R
R1	RR1	RR1
R1	RR1	RR1

Alelos múltiples:  grupos sanguíneos

Hasta este momento todos los ejemplos que has visto son de características determinadas por los dos alelos de un gen.  Pero hay también casos en los cuales existen más de dos alelos para una característica en una población.  En caso de los tipos sanguíneos en la población humana.  A este patrón hereditario se le denomina alelos múltiples.  Veamos en detalle como funciona.

El tipo sanguíneo que tiene una persona depende de sustancias químicas presentes en los glóbulos rojos llamadas antígenos.  En el ser humano hay cuatro tipos de sangre según los antígenos presentes:  La sangre tipo A tiene un antígeno llamado A,  la sangre tipo B tiene un antígeno llama B,  la sangre tipo AB tiene los dos antígenos y la sangre tipo O no tiene ninguno.  Esto sucede porque el tipo de sangre está determinado por un gen que tiene tres alelos múltiples,  IA,  IB,  i,  siendo los dos primeros codominantes y el último recesivo.

La importancia del grupo sanguíneo

Todos debemos conocer nuestro tipo de sangre pues en caso de necesitar una transfusión,  solamente debe ser introducido en nuestro cuerpo el mismo tipo de sangre,  o en su defecto,  sangre de un dador universal.  Cuando se mezclan diferentes tipos de sangre se produce una reacción antígeno –anticuerpo que hace que los glóbulos rojos se aglutinen produciendo el taponamiento de los vasos sanguíneos.

	Grupo sanguíneo	Puede donar a	Puede recibir de
Grupo sanguíneo	O	A,B,AB,O	O
	A	A, AB	O, A
	B	B, AB	O, B
	AB	AB	A, B, AB, O
Factor Rh	Rh+	Rh+	Rh+  , Rh-
	Rh-	Rh+  , Rh-	Rh-

Tabla 1

Además del tipo sanguíneo,  también es importante el llamado Factor Rh.  Este también está determinado por un antígeno que cuando está presente en la sangre se dice que es positivo,  es decir Rh +,  y cuando está ausente es negativo,  la sangre es Rh -.  En este caso la presencia del factor Rh es dominante con relación a la ausencia.  La mayoría de la población humana es Rh+ .  En la tabla 1 encuentras los grupos sanguíneos que pueden recibir y donar sangre.

Como la sangre tipo O no tiene antígenos,  la reacción antígeno- anticuerpo no se produce,  al igual que ocurre con el factor Rh negativo.  Entonces,  al grupo sanguíneo O Rh- se lo considera dador universal.   Es importante que tengas en cuenta que el grupo sanguíneo O Rh – es poco común y se presenta tan solo en el 7%  de la población humana,  es decir en una de cada 15 personas,  mientras que el grupo sanguíneo O Rh +  es el más común y se presenta en el 38% de la población humana,  es decir,  en 38 de cada 100 personas.  Por esta razón que obedece simplemente a la estadística demográfica,  encontrarás que muchos autores consideran que el grupo snaguíneo O Rh+  es el dador universal.

Por otro lado,  conocer el factor Rh es muy importante para mujeres que son Rh-,  pues si el esposo es Rh+  puede haber complicaciones en el embarazo si los hijos son Rh+.  Esta situación ha causado muchas muertes en los recién nacidos debido al desarrollo de una condición llamada eritroblastosis fetal,  donde ocurre una reacción antígeno –anticuerpo que  puede ser fatal para el feto en desarrollo.  Actualmente hay tratamientos que evitan esta condición.

Herencia poligénica

Muchas de las características comunes como la altura,  el peso,  el color y el tamaño son el resultado de la acción combinada de muchos genes.  Este patrón hereditario se conoce como herencia poligénica.

Si piensas en cualquiera de estas características,  notarás que hay una gran variación cuando comparamos individuos.  Por ejemplo,  la altura en las personas varía en forma continua y depende de la raza,  y de factores ambientales como la nutrición.  Si hacemos una curva con los datos de la altura de individuos de una población,  observaremos que la curva tendrá forma de campana,  ya que la mayoría de las personas se encuentran hacia el centro pues tienen altura promedio,  mientras que hay pocos individuos con estaturas extremas y estos se encuentran en las puntas de la curva.

Pleiotropía

Contrario al caso de la herencia poligénica,  existe otro tipo de patrón hereditario donde un solo gen puede afectar varias características del individuo.  Esto se denomina Pleitropía.

Un caso típico es del gen que determina el color blanco del pelo en los gatos.  Su efecto se manifiesta también el color de los ojos y en los aídos.  Por eso es común ver que un gato que es totalmente blanco tiene los ojos azules y en muchas ocasiones es sordo.  Como caso curioso están los gatos que tienen un ojo azul y el otro amarillo.  Estos también son sordos,  pero sólo del lado que tienen el ojo azul.

Herencia ligada al sexo

Recuerda que los seres humanos poseemos células somáticas y células sexuales,  llamadas gametos.  Las células somáticas son diploides (2n) y poseen cada una 23 pares de cromosomas, es decir,  46 cromosomas.  Los gametos son haploides (n) y cada uno posee 23 cromosomas. De estos 23 cromosomas,  22 se conocen como autosomas y el restante es el cromosoma sexual.  Un óvulo siempre tendrá 22 autosomas y un cromosoma sexual X,  mientras que los espermatozoides poseen 22 autosomas,  pero el cromosoma sexual puede ser X o Y.  La Figura 2 muestra el resultado de la fecundación para determinar si el feto es femenino o masculino.

Gametos	XH	Xh
XH	XHXH	XHXh
Y	XHY	XhY

Existen algunas características que son determinadas por genes que se encuentran localizados en el cromosoma X.  Este patrón hereditario se conoce como Herencia ligada al sexo.    Como las mujeres poseen dos cromosomas X,  normalmente estas características no se manifiestan en ellas,  aunque sean ellas las portadoras del gen.  Son los hijos varones quienes heredan ese cromosoma portador X,  y en ellos se manifiesta la característica.

La hemofilia  es una enfermedad hereditaria ligada al sexo.   Se presenta con hemorragias fuertes,  ya que el individuo que la posee no tiene la capacidad de coagular la sangre.  Esta enfermedad caracterizó la familia de los zares de Rusia.  Actualmente la hemofilia puede controlarse,  dándole a la persona que la sufre las proteínas necesarias para lograr la coagulación a través de trasfusiones de sangre compatible.  En años pasados,  cuando no se conocía con claridad el medio de transmisión del sida,  hubo casos de hemofílicos que fueron infectados con esta enfermedad.  Es por eso que los bancos de sangre tienen especial cuidado para no utilizar sangre contaminada y evitar así este problema.

El gen que determina la hemofilia es recesivo (Xh),  por eso es muy raro que haya una mujer hemofílica,  pues para que esto ocurra,  el padre debe ser hemofílico y la madre portadora.  La probabilidad de que esto suceda es de alrededor de uno en cincuenta millones. 

El caso común sería el siguiente:

	Fenotipo	Genotipo	Genes
Mujer portadora	X	XHXh
Hombre normal	X	XHY	XH
	Xh	XH,	Y

Otra enfermedad ligada al sexo es el daltonismo,  condición en la que las personas no pueden distinguir el color rojo del verde.  En la retina del ojo hay receptores de color llamados conos,  que son defectuosos en las personas daltónicas.  De la misma manera que sucede en la hemofilia,  las mujeres son portadoras y los hombres padecen la enfermedad.

Herencia no ligada al sexo

Muchas enfermedades que son hereditarias están determinadas por genes que se encuentran determinadas por genes que se encuentran en los autosomas y por eso se les conoce como tipos de herencia no ligada al sexo.

Algunos casos son la enfermedad de Tay-Sachs,  la fibrosis quística y la anemia falciforme.  La enfermedad de Tay-Sachs afecta el sistema nervioso deteriorando el cerebro en forma progresiva hasta causar la muerte.

Se manifiesta alrededor de los seis meses y generalmente la persona muere antes de los cinco años.  La fibrosis quística afecta las glándulas exocrinas,  el páncreas y los pulmones ocasionando la muerte.  La anemia falciforme afecta la sangre,  principalmente la de personas de piel negra,  donde la hemoglobina está alterada,  ocasionando problemas respiratorios como neumonías.

Genes y ambiente

La forma en que un gen se expresa no sólo depende de que esté presente en los cromosomas del individuo,  sino también del resultado de la influencia ambiental.  Esto es muy claro en las plantas,  donde sabemos que poseen toda la información genética para crecer con hojas verdes,  pero si las colocamos en la oscuridad,  sus hojas se tornarán claras y finalmente morirán pues no pueden realizar la fotosíntesis.

En el caso de los animales vemos,  por ejemplo,  que los conejos del Himalaya son blancos cuando habitan zonas de temperaturas altas y negros cuando habitan lugares de temperaturas bajas.

Estos son ejemplos que demuestran que el fenotipo de cualquier ser es el resultado de la interacción entre su información genética y el ambiente en el cual se desarrollan.