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ORIGEN DE LA VIDA

ORIGEN DE LA VIDA ¿Qué es la vida?¿De dónde apareció?¿Habrá vida en otros planetas? De haber vida en otros planetas, ¿Será igual a la que conocemos? Ha leído usted recientemente acerca del supuesto hallazgo de vida en Marte ¿Cómo saber si algo que encontramos en Marte es o fue un ser vivo?¿Tienen algo en especial los seres vivos que los diferencie de la materia inerte?. Estas y muchas otras preguntas pueden venir a su mente al leer el nombre de este capítulo. A continuación revisaremos las respuestas más importantes que los científicos proponen a estas interrogantes.

El universo se habría originado hace 18 000 millones de años como resultado de una gran explosión (Teoría del Big Bang). Las altas temperaturas alcanzadas entonces, no permitieron ni que los átomos mantuvieran sus componentes juntos, existiendo entonces sólo partículas subatómicas. Al enfriarse el universo, las partículas subatómicas se reunieron formando los átomos. Estos se asociaron formando moléculas que constituyeron nubes gaseosas que al enfriarse conformaron masas sólidas como las estrellas y los planetas. De este modo hace 5 000 millones de años hace su aparición el planeta Tierra.

Teorías sobre el origen de la vida en la Tierra Y ¿Cómo apareció la vida en la Tierra?

Tierra Primitiva

Son dos las teorías más importantes: 1. Teoría Cosmogónica También llamada Cosmozoica o de la Panspermia. Propuesta por Svante Arrhenius en 1907. Postula que esporas (quistes muy resistentes) conteniendo alguna forma de vida primitiva viajaron durante millones de años a través del espacio, hasta llegar a nuestro planeta. Aquí se desarrollaron gracias a las peculiares características de éste, que lo hacen habitable. Esta teoría, sin embargo, no explica el origen de las esporas o primeras formas de vida. Relampagueo en el vapor y otros gases que brotan de un cráter volcánico.

Estas descargas eléctricas se originan en la electricidad estática gene2. Teoría Quimiosintética rada por la colisión de los átomos y moléculas de los gases. Tales fuentes de energía, que existían en la Tierra primitiva, habrían contribuido a la También llamada de la Evolución Química o Prebiótica. formación de moléculas orgánicas. Esta fotografía, tomada en 1963, En 1922 A.I. Oparin postuló que la vida pudo aparecer muestra el nacimiento de la isla de Surtsey, frente a la costa de Islandia. como producto de una evolución química, factible en las condiciones de la Tierra primitiva: una peculiar composición de la atmósfera (metano, amoniaco, hidrógeno molecular, vapor de agua) y una gran disponibilidad de energía (tormentas eléctricas, gran actividad volcánica, intenso bombardeo de radiaciones y altas temperaturas). Según Oparin los gases de esta atmósfera, al chocar entre sí, impulsados por la energía disponible, originaron moléculas orgánicas simples. Ellas cayeron en el agua que se almacenó al bajar la temperatura del planeta, formándose así una especie de gigantesca "sopa orgánica".

Aquí, con el paso de los cientos de miles de años, continuaron organizándose y formándose moléculas orgánicas de mayor tamaño (macromoléculas). Algunas de ellas desarrollaron la capacidad de autorreplicación (autocopiado) y se agruparon en acúmulos rodeados de una fina película de grasa (membrana) que se denominaron coacervados. De esta forma debieron aparecer las primeras células (hace 3600 millones de años), que constaban únicamente de algunas proteínas y ácido nucleico dentro de una membrana. La fuente de energía o alimento estaba a su alrededor, en la "sopa orgánica" donde se habían formado. Eran más primitivas que las actuales bacterias y a partir de ellas evolucionaron todas las demás formas de vida. 3

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Biología Así al agotarse el material orgánico libre de la "sopa", pudieron desarrollarse sin problemas aquellas células que pudieron utilizar moléculas muy simples como el CO2 para vivir, surgiendo así la fotosíntesis. Posteriormente al aumentar las cantidades de oxígeno, producto de la fotosíntesis, surgieron células parecidas a las de los animales que aparecieron mucho después. La posibilidad de que la vida se hubiera iniciado de esta forma, la evidenció a mediados del siglo XX, Stanley Miller quien obtuvo moléculas orgánicas, en un sistema donde simuló las condiciones atmosféricas propuestas por Oparin, a partir de moléculas como agua, hidrógeno, amoniaco y metano.

Coacervados

Esta última es la teoría con mayor aceptación científica actualmente. Coacervados

¿Cuándo se originó la vida en la Tierra? Mencionar números, cantidades o fechas sería caer en grandes inexactitudes, por eso se hacen estimaciones aproximadas. Así, se estima que las rocas superficiales más antiguas tienen unos 1 500 millones de años de edad, mientras que las primeras rocas que contienen restos animales se formaron probablemente hace unos 500 millones de años. Según estos cálculos la vida sobre la Tierra, se originó hace unos 3 600 millones de años.

Experimento de Miller

H ISTORIA DE LA VIDA EN LA TIERRA PERÍODO

ÉPOCA

M ESO Z O I CA

PA L EO Z O I C A

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CEN O Z O ICA

El experimento de Miller. En el aparato que se diagrama aquí se simularon las condiciones que habrían existido en la Tierra primitiva. Se hizo circular contínuamente metano y amoníaco entre un "océano" inferior calentado y una "atmósfera" superior, a través de la cual pasaba una descarga eléctrica. A las 24 horas, cerca de la mitad del carbono que había originariamente en el metano se había convertido en aminoácidos y otras moléculas orgánicas. Ésta fue la primera verificación de la hipótesis de Oparin.

Hace

(mills. de años)

SUCESOS PRINCIPALES

4600 - 3600 -Origen del sistema solar y de la Tierra. -Origen de las primeras células vivas; dominio de las bacterias; 3600 origen de la fotosíntesis y evolución de la atmósfera con oxígeno. 1000 -Origen de las células eucarióticas, origen de las algas y de los invertebrados marinos de cuerpo blando.

PRE CÁ M BRI CA

ERA

Cámbrico

590 - 505

-Aparecen algas marinas primitivas, origen de casi todos los tipos de invertebrados marinos.

Ordovícico

505 - 438

-En el mar dominan los invertebrados, en especial los artrópodos y los moluscos, primeros peces, hongos.

Silúrico

438 - 408

-Muchos peces, trilobites y moluscos en el mar; primeras plantas vasculares; invasión de la tierra por parte de las plantas; invasión de la tierra por los artrópodos.

Devónico

408 - 360

-Los peces y trilobites florecen en el mar, origen de los anfibios e insectos.

Carbonífero

360 - 286

-Bosques pantanosos de helechos arbóreos y de licopodios; dominio de anfibios; numerosos insectos, origen de los reptiles.

Pérmico

286 - 248

-Origen de las coníferas; extinciones marinas masivas, incluidos los últimos trilobites, florecimiento de reptiles y declinación de anfibios; los continentes se unieron en una masa terrestre: Pangea.

Triásico

248 - 213

-Origen de los mamíferos y los dinosaurios; bosques de gimnospermas y helechos arbóreos; empieza la separación de Pangea.

Jurásico

213 - 144

-Dominio de los dinosaurios y las coníferas; origen de las aves; los continentes se separan parcialmente.

Cretáceo

144 - 65

-Aparecen y dominan las plantas con flores; extinciones masivas de la vida marina y parte de la vida terrestre, incluidos los últimos dinosaurios; los continentes modernos quedan bien separados.

65 - 54 54 - 37 37 - 24 24 - 5 5-2

-Gran abundancia de aves, mamíferos, insectos y plantas con flores, el deslizamiento lleva a los continentes a sus posiciones modernas; clima templado al principio del período con amplia formación de montañas y enfriamiento hacia al final.

2 - 0,01 0,01 actualidad

-Evolución del Homo; glaciaciones en el Hemisferio Norte; extinción de muchos mamíferos gigantes.

Terciario

Paleoceno Eoceno Oligoceno Mioceno Plioceno

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Origen de la vida El origen de los seres vivos, ha intrigado desde siempre al hombre, sobre todo el de aquellas formas de vida cuyo ciclo de vida es desconocido o conocido parcialmente. Dos son las teorías que surgieron en este contexto.

Durante dos siglos, estas conclusiones no fueron del todo aceptadas. Con la invención del microscopio, se descubrió una gran variedad de pequeños organismos en todas partes. Como "surgían" sin la aparente participación de otros organismos, se suponía que estos seres vivos, a diferencia de otros más grandes como los gusanos, sí aparecían por generación espontánea. Cuando los caldos de cultivo, con que se hacían los experimentos, eran hervidos, los microorganismos dejaban de generarse espontáneamente. Según algunos científicos, ésto era porque el calor del hervor había aniquilado el "Principio Vital". Finalmente en el siglo XIX, Pasteur demostró concluyentemente la validez de la teoría de la Biogénesis. Hirvió los caldos de cultivo en unos frascos con "cuello de cisne". En éstos no hubo contaminación (aparición de microorganismos) a pesar de estar abiertos al exterior, porque los microorganismos que hubieran podido ingresar quedaban atrapados en el cuello del frasco. De esta forma, se demostró que para que aparezca un ser vivo, es necesaria la acción de otros.

Teorías sobre el origen de los seres vivos 1. Hipótesis de la Generación Espontánea Propuesta por Aristóteles en el siglo IV a.C. Establecía que los seres vivos surgieron a partir de la materia inanimada (por ejemplo, a partir de organismos muertos en descomposición) gracias a la acción de un "Principio Vital" invisible, que se encontraba en el agua y el aire. Estas ideas vitalistas (llamadas así por postular la existencia del "Principio Vital") tuvieron vigencia durante siglos y según ellas la carne en descomposición se convertía en gusanos por acción del principio vital; la cornamenta de un carnero muerto, en abejas; el limo del río Nilo, en anguilas y ratones, etc. 2. Hipótesis de la Biogénesis Recién durante el siglo XVII, Francisco Redi demostró científicamente la inexistencia del "Principio Vital". Según las ideas vitalistas, este "Principio Vital" bastaba para que a partir de carne en descomposición aparecieran espontáneamente gusanos (seres vivos). Redi mostró que esto no ocurría si la carne era puesta en un frasco tapado con un tamiz, es decir, permitiendo el paso del aire y por lo tanto del supuesto "Principio Vital" pero no de moscas. Así demostró que los gusanos eran el resultado del desove de moscas sobre la carne. Como conclusión, propuso que la vida sólo se puede originar de vida ya existente (Biogénesis).

Características de los seres vivos Generalmente es más fácil reconocer la vida que definirla. Todo el mundo puede reconocer que un perro es un ser vivo y que una piedra no lo es. Pero, ¿cuáles son las propiedades que distinguen al perro de la piedra? Las características comunes a todos los seres vivos son: 1. 2. 3. 4.

Experimento de Pasteur

Organización compleja Movimiento Crecimiento Adaptación

5. 6. 7. 8.

Metabolismo Irritabilidad Reproducción Homeostasis

1. Organización Compleja Los seres vivos presentan un gran número de niveles de organización desde los llamados bioelementos (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, etc.) que se organizan en biomoléculas (proteínas, lípidos, carbohidratos, etc) que a su vez constituyen las organelas que formarán las células. Éstas se reúnen formando tejidos que a su vez conforman los órganos que se organizan en sistemas y aparatos que forman a los seres vivos.

Retortas de cuello de cisne que utilizó Pasteur para invalidar el argumento de que en los recipientes cerrados herméticamente no ocurría generación espontánea porque no contenían aire. Estas retortas permitían la entrada de oxígeno, al que se lo consideraba esencial para la vida, pero sus largos cuellos curvos atrapaban los esporos de los microorganismos y protegían así de la contaminación a los líquidos que estaban en la retortas.

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Quinto año de secundaria

Biología 3. Nivel macromolecular: Son estructuras que resultan de la unión, en muchos casos, de moléculas del nivel anterior. Así sus dimensiones son de dos a diez veces mayores que las de las moléculas. Ejemplo: proteínas, lípidos, carbohidratos, nucleótidos, ácidos nucleicos, etc.

2. Movimiento Esta característica es evidente en los animales, no así en los vegetales, donde existe pero es muy lento. El movimiento o flujo de la materia viva en las células de las hojas vegetales se denomina ciclosis. 3. Crecimiento Los seres vivos pueden aumentar de volumen (crecer) mediante la incorporación de sustancias del medio que los rodea. El ser vivo puede crecer, por aumento en su número de células o en el volumen de ellas. Algunos organismos crecen durante toda su vida, otros sólo al principio.

4. Complejos supramoleculares: Surgen como resultado de la interacción establecida entre diferentes macromoléculas. Son, así tres a diez veces más grandes que éstas. Ejemplo: membranas, nucleolos, cromosomas, virus, etc.

4. Reproducción Los seres vivos son capaces de formar nuevos seres vivos, sus descendientes. 5. Metabolismo Los seres vivos requieren para seguirlo siendo, materia (para crecer y/o renovar su estructura) y energía (para realizar trabajo). Por ello las incorporan y eliminan según necesidad, por lo cual se les considera sistemas termodinámicamente abiertos. Al conjunto de procesos que sirven a estos fines se le conoce como metabolismo.

5. Organelas celulares: Resultan de la articulación organizada de complejos supramoleculares. Ejemplo: mitocondrias, lisosomas, cloroplastos, etc La asociación muy bien organizada entre estructuras de los niveles anteriores darán lugar a la célula.

6. Irritabilidad Capacidad de los seres vivos para responder a estímulos y cambios físicos o químicos temporales de su entorno; reaccionar.

7. Tisular: Corresponde a los tejidos. Un tejido es un conjunto de células con el mismo origen, morfología y fisiología semejante entre sí. Por ejemplo: tejido epitelial, tejido meristemático, etc.

7. Adaptación Es la capacidad mediante la cual un ser vivo modifica su funcionamiento y/o estructura para sobrevivir al medio externo y sus cambios.

8. Organológico: Es el subnivel correspondiente a los órganos, éstos resultan de la asociación de un conjunto de tejidos. Por ejemplo: corazón, riñones, pulmones, etc.

6. Celular: Corresponde a las unidades funcionales que son las células. La célula es la unidad básica de los seres vivos, es decir, la mínima estructura que tiene vida. Por ejemplo: bacteria, protozoario, levaduras, etc.

9. Sistémico: Corresponde a los sistemas. Un sistema es un conjunto de órganos asociados para cumplir funciones específicas, como el sistema nervioso, sistema endocrino, etc.

8. Homeostasis Es la conservación de un medio interno relativamente estable muy distinto a su medio circundante a pesar de intercambiar constantemente materiales con él.

10.Individual: Corresponde al individuo, que resulta de la integración de los sistemas. Por ejemplo: un reptil, un ave, un mamífero, el hombre, etc.

Organización estructural de los seres vivos Los seres vivos presentan diferentes grados de complejidad, en ellos se reconocen los siguientes niveles de organización:

11.Población: Es el conjunto de individuos de una misma especie que viven en un espacio y momento determinado. Por ejemplo: El conjunto de gatos de San Isidro en el 2006

1. Nivel atómico: Donde se encuentran las unidades llamadas átomos. Ejemplo: átomos de C, H, O, N, P, Na, Ca,etc. 2. Nivel molecular: Constituido por aquellas estructuras que resultan de la unión de dos o más átomos iguales o diferentes. Ejemplo: O2, H2O, CO2, aminoácidos, monosacáridos, etc.

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12.Comunidad: Es el conjunto de poblaciones de plantas y animales que viven en un espacio y momentos determinado. La comunidad mantiene una relación sostenida de 6

Origen de la vida interdependencia entre las poblaciones que la conforman. Por ejemplo: El conjunto de las plantas, animales, protozoarios, hongos, etc., que viven en San Isidro en el 2006

14.Biósfera: Constituye el último nivel de organización reconocido por los científicos. Incluye todos los ecosistemas de nuestro planeta y las interrelaciones que se establecen entre ellos. Los ecólogos estiman que sus límites alcanzan hasta unos ocho o diez kilómetros sobre el nivel del mar, mientras que su profundidad es de varios metros debajo del suelo, hasta donde es posible encontrar raíces y microorganismos.

13.Ecosistema: Considerado como la unidad fundamental de la Ecología, relacionando a todos los seres vivos de una comunidad con el medio físico en que habitan. Puede tener dimensión variable, como un acuario, un lago, un charco de agua, el océano, el bosque, un desierto, un jardín, etc.

Organización específica de los seres vivos

Niveles de organización química (abiótico) Bioátomos o Bioelementos

Biomoléculas

Agregados supramoleculares

Organelas

Niveles de organización biológica (biótico)

Niveles de organización ecológica

Células

Especie

Tejidos

Población

Órganos

Comunidad

Aparatos o Sistemas

Ecosistema

Individuo u Organismo

Ecosfera

Biosfera

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Quinto año de secundaria

Biología

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS (a)

Los Signos de la Vida ¿Qué entendemos por "la evolución de la vida", cuándo comenzó la vida"? En realidad, no existe ninguna definición sencilla. La vida no es una cosa abstracta; no hay manera única ni sencilla de trazar la línea divisoria entre lo viviente y lo no viviente, pero sí existen ciertas propiedades que, tomadas en conjunto, distinguen a los objetos animados (vivientes) de los inanimados. a) Los entes vivientes están altamente organizados, como en este corte transversal de un tallo de pino de un año de edad. Esto refleja la organización complicada de muchos tipos distintos de átomos en moléculas y de moléculas en estructuras complejas. Tal complejidad de las formas no ocurre en los objetos inanimados.

(b)

(b) Los organismos vivos son homeostáticos, lo cual significa simplemente que "se mantienen invariables". Es decir, a pesar de que constantemente intercambian materiales con el mundo externo, conservan un ambiente interno relativamente estable, muy distinto a su medio circundante. Hasta este animal minúsculo que aparenta ser tan frágil, una pulga acuática, tiene una composición química distinta a la de su ambiente cambiante. (c)

(c) Los seres vivos se reproducen. Hacen más de sí mismos, generación tras generación, con una fidelidad asombrosa (y sin embargo, como veremos, justo con la variación suficiente como para que tenga lugar la evolución).

(d)

(d) Los organismos vivientes crecen y se desarrollan. Crecimiento y desarrollo son los procesos por los cuales, por ejemplo, una sola célula viva, el huevo fecundado, se convierte en un árbol, en un elefante o, como vemos aquí, en un feto humano. (e) Las cosas vivas captan energía del ambiente y la convierten de una forma a otra. Están altamente especializadas para la conversión de energía. Esta joven osa parda de Alaska acaba de convertir energía química almacenada en su cuerpo en energía dinámica para atrapar un salmón. Una vez que haya comido y digerido el salmón, la energía química almacenada en el cuerpo del pez estará disponible para que la utilice la osa. (f) Los organismos vivos responden a los estímulos. Por ejemplo, las arañas que construyen telas, como esta araña de jardín, son sensibles a las más tenues vibraciones de sus redes. Saben distinguir entre las vibraciones causadas por el viento y las originadas por un intruso como el saltamontes de la izquierda. Cuando el saltamontes se enredó en su tela, la araña respondió al instante inyectándole veneno y envolviéndolo en seda. (g) Los seres vivos están adaptados. Por ejemplo, los topos viven en madrigueras que excavan. Tienen unos ojos pequeños que casi no ven. Su hocico, con el que detectan a los vermes y a otros pequeños invertebrados que constituyen su dieta, es carnoso y grande.

(e)

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(f)

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(g)

Origen de la vida Autoevaluación 1. Según la teoría de la evolución química, el principal factor que promovió las reacciones químicas en la atmósfera primitiva, fue: a) b) c) d) e)

a) Spallanzani. b) Miller. c) Arrhenius. d) Pasteur. e) Aristóteles. 8. ¿En qué teoría se toma en cuenta la composición química de la atmósfera primitiva?

el oxígeno molecular. los gases que la componían. la gran cantidad de energía disponible. las partículas subatómicas. el agua.

a) b) c) d) e)

2. ¿Qué estructura mantuvo aislado a los coacervados de su medio circundante? a) El agua. c) Los ácidos nucleicos. e) El ozono.

9. ¿Qué característica biológica guarda relación con el proceso de formación de óvulos y espermatozoides?

b) Las proteínas. d) La membrana.

a) Locomoción. c) Irritabilidad. e) Homeostasis.

3. ¿A qué teoría se le conoce como evolución química o prebiótica? a) b) c) d) e)

a) Homeostasis. c) Movimiento. e) Adaptación.

a) Irritabilidad. c) Movimiento. e) Herencia.

b) Metabolismo. d) Adaptación.

12.La conservación de la vida y la especie están garantizadas gracias a las funciones de ... y ..., respectivamente. a) b) c) d) e)

Microbios. Células procariotas. Partículas subatómicas. Coacervados. Macromoléculas.

Metabolismo - Irritabilidad. Homeostasis - Crecimiento. Movimiento - Reproducción. Metabolismo - Reproducción. Nutrición - Reproducción.

13.La capacidad que poseen los seres vivos para adecuarse a un ambiente hostil, es:

6. Tras haber demostrado la inexistencia del “principio vital”, Francisco Redi llega a la conclusión de que: a) b) c) d) e)

b) Metabolismo. d) Crecimiento.

11.El oscurecimiento de la piel para resistir el embate permanente de la radiación solar, puede explicarse mediante el proceso de:

Cosmogónica. Prebiótica. de la Biogénesis. de la Generación Espontánea. Vitalista.

5. Las microesferas proteinoides que se formaron en el océano primitivo como producto de la evolución química y que representaron la antesala de los primeros seres vivos, han sido denominadas: a) b) c) d) e)

b) Metabolismo. d) Reproducción.

10.La conservación de los procesos biológicos entre límites compatibles con la vida, guarda relación con el concepto de:

Teoría cosmogónica. Teoría quimiosintética. Teoría de la generación espontánea. Teoría de la biogénesis. Teoría vitalista.

4. “La vida se origina de la vida”, es un postulado de la teoría ... a) b) c) d) e)

Cosmozoica. De la Biogénesis. De la Generación Espontánea. Quimiosintética. Vitalista.

a) Evolución. c) Homeostasis. e) Metabolismo.

La vida tiene un origen exógeno. La vida surge de coacervados. La vida surge la materia orgánica. La vida tiene un origen prebiótico. La vida surge de la vida ya existente.

7. La posibilidad de que la vida haya tenido un origen exógeno, fue sustentada por:

b) Crecimiento. d) Adaptación.

14.Según la teoría Quimiosintética, la aparición del oxígeno y la consecuente formación de la capa de ozono, fue 9

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Biología posible gracias a: ............................................................................. a) La síntesis de clorofila y el desarrollo de la fotosíntesis. b) La fermentación de azúcares por parte de los coacervados. c) La respiración de las primeras células. d) La nutrición heterótrofa de los coacervados. e) La salida de los seres vivos del mar a tierra firme.

............................................................................. ............................................................................. 19.¿Entre los niveles de organización biológica, cuál se halla constituido por un conjunto de células que comparten el mismo origen embrionario y cumplen la misma función?

15. El nivel básico de organización biológica es el: a) Macromolecular. c) Tisular. e) Atómico.

.............................................................................

b) Celular. d) Sistémico.

............................................................................. 20.¿Cómo se llama el nivel de organización química en el que están incluidos los ribosomas, centríolos, membranas celulares y virus?

16.Característica biológica que explica la manera como está diseñado el cuerpo de los seres vivos: a) b) c) d) e)

.............................................................................

Metabolismo. Adaptación. Homeostasis. Organización compleja. Evolución.

............................................................................. ............................................................................. .............................................................................

17. ¿Señale el nivel de organización respectivo de los siguientes elementos: epidermis, proteína, neurona, húmero? a) Sistémico - Atómico - Celular - Ecológico. b) Celular - Tisular - Orgánico - Molecular. c) Tisular - Molecular - Orgánico - Sistémico. d) Tisular - Celular - Orgánico - Sistémico. e) Tisular - Molecular - Celular - Orgánico. 18.¿Por qué se dice que los seres vivos son sistemas termodinámicamente abiertos?

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BIOQUÍMICA Bioquímica ¿Qué imaginamos al oír el término bioquímica?, suena difícil y como que no tiene nada que ver con nuestra vida cotidiana. Sabe ¿por qué el agua es tan importante para la vida? Se ha preguntado por qué se revienta una botella de vidrio llena de agua al colocarla en el congelador, o por qué el agua moja, o por qué el hielo flota en el agua y no se hunde siendo un sólido... ¿Qué alimentos nos dan más energía y por qué?...o ¿por qué hace tanto daño la ingesta de grasas en exceso?....o ¿para qué sirve la grasa?. Sabe ¿en qué parte del cuerpo de un ser vivo está el programa para que sea como es?...¿Se imagina un ratón fosforescente?....pues sepa que se han producido ya en laboratorio....¿Le gustaría poder decidir qué características ha de tener su hijo, sin manipulación genética?, sabe ¿qué son alimentos transgénicos?....Bueno, a continuación trataremos de explicarle los elementos con los que usted encontrará las respuestas a estas interrogantes. Principales oligoelementos

Bioelementos Existen unos 109 elementos químicos descritos en la actualidad. Ellos componen todo lo que existe (inerte o vivo) sobre la tierra, ya sea individualmente o asociándose en moléculas a través de puentes de energía llamados enlaces químicos. De estos 109 elementos sólo 25 componen la materia viva y se les llama bioelementos. Entre éstos se distinguen los macroelementos o elementos organógenos (C, H, O y N) muy abundantes pues constituyen el 98% de todo el tejido viviente, y los oligoelementos (Calcio, Fósforo, Potasio, Sodio, Azufre, Cloro, Magnesio, Hierro, Cobre, Manganeso, Yodo, Cobalto, Zinc, Cromo, Níquel, Selenio, Vanadio, Molibdeno, Arsénico, Flúor y Silicio) que son escasos, pero vitales. No siendo los macroelementos los elementos químicos que más abundan en la superficie de la tierra, ¿por qué, si la vida se originó y evolucionó a partir del polvo estelar, tuvieron tanta importancia? Una pista es que los átomos de todos estos elementos tienen que ganar electrones para completar sus niveles energéticos exteriores, lo cual significa que suelen establecer enlaces covalentes. Como estos átomos son pequeños, los electrones compartidos en los enlaces se retienen cerca de los núcleos y producen moléculas muy estables. Además, salvo el hidrógeno, los átomos de estos elementos pueden formar enlaces con dos o más átomos, lo cual permite la formación de las moléculas grandes y complejas esenciales para las estructuras y funciones de los sistemas vivientes.

-

Calcio: Su símbolo químico es Ca. Es uno de los oligoelementos más abundantes en el organismo, está asociado al fósforo, en la relación 2:1. El 99% está en los huesos, el resto en los músculos, tejidos blandos así como en el plasma. Sus niveles sanguíneos se encuentran controlados por las hormonas tirocalcitonina y paratohormona. La vitamina D favorece su absorción. Además interviene también en la función cardíaca, formación de huesos y dientes, contracción muscular y coagulación sanguínea.

-

Fósforo: Su símbolo químico es P, se encuentra en los huesos y dientes, el resto se encuentra en músculos, neuronas y sangre. Es componente de los ácidos nucleicos.

-

Hierro: Es elemento fundamental en la formación de la hemoglobina, necesaria para el transporte de oxígeno y respiración tisular; su símbolo es Fe.

-

Potasio: Su símbolo químico es K, es el catión más abundante a nivel intracelular. Interviene en la contracción muscular, mantiene la presión osmótica normal, permite el impulso nervioso y regula la frecuencia cardíaca.

-

Sodio: Su símbolo químico es Na, es el catión más abundante a nivel extracelular. Regula la presión osmótica e impide la pérdida excesiva de agua del cuerpo.

-

Cloro: Es el elemento básico en la regulación de la presión osmótica, en la producción de ácido clorhídrico (HCl) y la actividad enzimática. Presente en los medios intra y extracelulares. Su símbolo químico es Cl.

-

Cobalto: Su símbolo químico es Co, forma parte de la vitamina B 12, es necesario para el crecimiento, previene algunas anemias como la anemia perniciosa, también previene la atrofia muscular.

-

Zinc: Factor necesario para la formación de algunas enzimas, se le requiere para el crecimiento normal, últil para la respiración tisular, también interviene en la formación de algunas hormonas vegetales, su símbolo químico es Zn.

Composición atómica de tres organismos representativos Elemento

Humano (%)

Alfalfa (%)

Bacteria (%)

Carbono Hidrógeno Nitrógeno Oxígeno Fósforo Azufre

19,37 9,31 5,14 62,81 0,63 0,64

11,34 8,72 0,83 77,90 0,71 0,10

12,14 9,94 3,04 73,68 0,60 0,32

CHNOPS Total:

97,90

99,60

99,72

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Biología Magnesio: Necesario para la actividad muscular, actividad enzimática, mantenimiento del sistema nervioso y estructura ósea. Su símbolo químico es Mg. Forma parte fundamental de la clorofila.

que se clasifican en dos grupos:

-

Cobre: Su símbolo químico es Cu, interviene en la formación de hemoglobina y participa en la respiración tisular.

-

Yodo: Su símbolo químico es I, penetra en nuestro organismo a partir del yodato existente en algunos alimentos en dosis mínimas. Es necesario para la formación de las hormonas de las glándulas tiroides que son decisivas para la regulación del metabolismo basal.

b. Biomoléculas Orgánicas Carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y vitaminas.

-

a. Biomoléculas Inorgánicas Agua, ácidos, bases, sales minerales y gases.

La proporción de estas biomoléculas dentro de una célula varía de organismo a organismo pero se mantienen aproximadamente los siguientes valores: Agua (75-85%), Proteínas (10-20%), Lípidos (2-3%), Carbohidratos (1%) y el porcentaje restante incluye sales, ácidos nucleicos y sustancias diversas.

Biomoléculas

Los bioelementos al asociarse forman las llamadas moléculas biológicas (biomoléculas o principios inmediatos),

Composición química de una bacteria y de una célula de mamíferos Porcentaje del peso total de la célula Componentes

E. Coli / Bacteria Célula de mamífero

H2 O Iones inorgánicos (Na+, K+ , Mg2+ , Ca2+ , Cl-, etc.) Metabolitos pequeños Proteínas RNA DNA Fosfolípidos Otros líquidos Polisacáridos Volumen total de la célula Volumen relativo de la célula

Biomoléculas Inorgánicas

70 1 3 18 1,1 0,25 3 2 2 4 × 10-9 cm3 2 000

que los electrones no compartidos en los dos orbitales restantes ocupan los otros dos vértices. El ángulo entre los orbitales enlazantes es 104,5º, ligeramente menor que el ángulo correspondiente en un tetraedro regular (109,5º), formando por ello un tetraedro ligeramente inclinado.

1. El Agua

Es la biomolécula más abundante de la tierra y la más abundante en los seres vivos. Representa en promedio el 80% del volumen celular y el 60% del volumen del cuerpo humano.

La carga eléctrica (nube de electrones) no está uniformemente distribuida alrededor de la molécula de agua. El lado del oxígeno opuesto a los dos hidrógenos es relativamente rico en electrones, en tanto que en el otro lado los núcleos de hidrógeno relativamente desnudos forman una región de carga positiva local. Esto último se debe a que el oxígeno es más electronegativo (fuerza de atracción sobre los electrones) que el hidrógeno. Esta irregular distribución electrónica hace que la molécula se comporte con dos de sus vértices, cargados positivamente (alrededor de cada hidrógeno) y los otras dos, cargados negativamente (alrededor de los orbitales no enlazantes). Debido a ello se dice que el agua es una molécula polar o que es un Dipolo, pues tiene un extremo negativo y uno positivo, es decir dos polos.

El medio interno de la célula es un fluido acuoso en el que los iones y moléculas se encuentran disueltos o en suspensión. Pero no sólo es el medio donde existen las demás sustancias, sino que participa con ellas en muchas reacciones químicas como reactante y como producto. El agua es por todo ello esencial para la vida. Esto se debe a sus características físicas y químicas muy peculiares. Estructura molecular del agua La molécula de agua es un tetraedro irregular con el átomo de oxígeno en su centro. Los dos enlaces con el hidrógeno están dirigidas hacia dos vértices del tetraedro, en tanto Colegio TRILCE

70 1 3 15 6 1 2 2 2 × 10-12 cm3 1

12

Bioquímica +

Estructura química de una molécula de agua

Estructura del agua

Polo Electrón positivo positivo

-

+

Polo Electrón negativo negativo

-

Dos átomos de hidrógeno conectados por enlaces covalentes con una molécula de oxígeno adquieren una forma dipolar, donde un extremo es dipolar negativo (-) y el otro es positivo (+). La molécula de agua es eléctricamente neutra (tiene el mismo número de protones y electrones), pero la distribución es asimétrica, lo que hace que la molécula sea polar.

Las moléculas de agua se unen a través de enlaces de hidrógeno. La naturaleza cohesiva del agua es responsable de muchas de sus propiedades, como la tensión superficial, el calor específico y el calor de evaporación.

Puentes de Hidrógeno El carácter dipolar de las moléculas de agua favorece su mutua asociación en formaciones ordenadas con una geometría precisa dictada por la geometría interna de la molécula de agua.

La fuerza electrostática recíproca entre el núcleo de hidrógeno de una molécula de agua (vértice positivo) y el par de electrones no compartidos de otras (vértice negativo), es un puente de hidrógeno.

+

+ 2-

H

+

Puente de hidrógeno 0,28 nm

O enlace de hidrógeno

+

H

2-

H

O

0,104 nm enlace covalente

Debido a la polaridad de las moléculas de agua, éstas pueden formar enlaces entre ellas conocidos como enlaces de hidrógeno. El enlace de hidrógeno tiene 1/20 la fuerza de un enlace covalente. El enlace de hidrógeno se forma cuando los átomos están en línea y a una distancia adecuada.

Los puentes de hidrógeno no sólo existen en el agua. Puede formarse un puente de hidrógeno entre cualquier átomo de hidrógeno, que participe en un enlace covalente con un átomo que posee una gran atracción por los electrones (gran electronegatividad, que por lo general es el oxígeno o nitrógeno) y un átomo de oxígeno o nitrógeno de otra molécula.

significativos en las propiedades del agua. Su vida media en el agua líquida es un cienmilmillonésimo de segundo, pero al romperse uno se forma otro. En conjunto, los puentes de hidrógeno poseen considerable fuerza y hacen que las moléculas de agua estén frecuentemente adheridas entre ellas, dándole propiedades vitales al agua. En estado sólido, cada molécula de agua se asocia, por puentes de hidrógeno, con otras cuatro (4 es el máximo número de puentes de hidrógeno para una molécula de agua) y en estado líquido el número es un poco menor (promedio 3,5).

Comparados con los enlaces covalentes, los puentes de hidrógeno son bastante débiles (4% de la fuerza de un enlace covalente). Aunque individualmente débiles, los puentes de hidrógeno desempeñan papeles

Poder disolvente del agua y su disociación Na

+

Cl

-

A causa de la polaridad de las moléculas de agua, ésta puede servir de disolvente para las sustancias iónicas y moléculas polares. En este diagrama vemos cloruro de sodio (ClNa) disolviéndose en agua a medida que las moléculas de agua se congregan en torno de los iones individuales de sodio y cloruro y los separan.

Cl

-

Sal

Agua

+ Agua (H2O)

+ H2 O

Ión hidróxido (OH)

Ión hidronio(H3 O ) +

Cuando el agua se ioniza, un núcleo de hidrógeno (es decir, un protón) se desplaza desde el átomo de oxígeno al cual está unido mediante enlace covalente, hacia el átomo de oxígeno con el cual tiene un enlace de hidrógeno. Los iones que así se forman son el ión hidróxido, con carga negativa, y el ión hidronio, con carga positiva. En este diagrama las esferas grandes representan oxígeno y las pequeñas hidrógeno.

13

Quinto año de secundaria

Biología Propiedades del agua a.

b.

Alto calor específico (calor necesario para elevar su temperatura), 1 kcal/g; y de vaporización (calor necesario para pasar de líquido a gas), 540 kcal/g.

c. d. e.

Alto punto de ebullición (valor de temperatura en el cual el agua se evapora): 100ºC. Alta tensión superficial (resistencia a la ruptura que ofrece su superficie libre). Gran capacidad solvente de sustancias polares. Densidad máxima a los 4ºC.

Polaridad del agua y puentes de hidrógeno

agua (H2O)

zonas ligeramente negativas

-

núcleo de oxígeno O H

+

zonas ligeramente positivas (a)

(b)

Polaridad de la molécula de agua y sus consecuencias. (a) Como vemos en este modelo, del núcleo de oxígeno de una molécula de agua se ramifican cuatro orbitales. Dos de estos orbitales están formados por electrones compartidos que unen a los átomos de hidrógeno con el átomo de oxígeno y poseen una carga ligeramente positiva: los otros dos orbitales tienen una carga ligeramente negativa. (b) Como consecuencia de estas zonas positivas y negativas, cada molécula de agua forma enlaces de hidrógeno (líneas entrecortadas) con otras cuatro moléculas de agua. En condiciones ordinarias de presión y temperatura, los enlaces de hidrógeno se rompen y se reconstituyen continuamente y por esta razón el agua es líquida.

Los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua incrementan la cohesión entre las mismas y son los responsables de las características térmicas:

es más elevado que el de la mayoría de líquidos de pesos moleculares similares, 540 kcal/g. Esta propiedad se aprecia en la capacidad refrigerante del sudor y de otras soluciones acuosas.

- Calor específico: El calor específico de un líquido representa cuan fácil un líquido modifica su temperatura; a mayor valor de calor específico se requiere más energía para incrementar su temperatura, a menor valor se requiere menor cantidad de energía.

- Tensión superficial: Es una característica de los líquidos que se manifiesta como la resistencia a la ruptura que ofrece la superficie de los mismos. Se debe a la fuerza de atracción que existe entre las moléculas y que se acentúa a nivel de la superficie debido a la formación de puentes de hidrógeno. Esta característica se aprecia en el ascenso del agua en las plantas (capilaridad) y en el desplazamiento de algunos animales por sobre la superficie de lagos y charcos.

El calor específico del agua es bastante elevado si se le compara con el de otros líquidos de pesos moleculares similares razón por la cual se le emplea como unidad patrón (c.e. = 1). La energía necesaria para incrementar en 1ºC a 1 ml de agua es igual a 1 kilocaloría.

- Solvente de moléculas biológicas: Para disolver, disgregar, una sustancia en el seno de otra es necesario interaccionar con sus moléculas y evitar que vuelvan a unirse entre sí. La naturaleza bipolar del agua y su capacidad de formar puentes de hidrógeno le permite interactuar y disolver moléculas biológicas de naturaleza polar (Ej: glúcidos) o iónica (Ej: sales), pero no aquéllas que sean de naturaleza no polar (Ej: lípidos).

Esta propiedad del agua se aprecia en sus propiedades como regulador de las fluctuaciones de temperatura (termorregulador) tanto en el ambiente como en los seres vivos. - Punto de ebullición Es la temperatura a la cual un líquido cambia de estado físico. En el caso del agua es 100ºC y es mucho más elevado que el de la mayoría de líquidos de pesos moleculares similares. -

- Densidad del agua: A diferencia de otros líquidos, el sólido del agua (hielo) es menos denso que el líquido y por consiguiente flota sobre él. Esto se debe a la estructura del hielo, un hexágono hueco. A 4ºC el agua es líquida y su estructura

Calor latente de vaporización El calor latente de vaporización es la cantidad de calorías necesarias para lograr que un líquido cambie de estado físico. En el caso del agua el calor latente de vaporización

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14

Bioqu ímica macromolecular se asemeja a la de un hexágono pero lleno con otras moléculas de agua; al descender más la temperatura, las moléculas de agua se reordenan, ocupando un mayor volumen y por consiguiente disminuyendo su densidad.

Las patas de este insecto patinador deprimen la superficie del agua. El insecto, que vive en su superficie, tiene unos pelos especializados en los pares de patas primero y tercero que le permiten pisar la película superficial sin penetrar en el agua. El segundo par de patas, en cambio, que penetra en la película, sirve de remos propulsores.

El hielo no solamente flota sobre el agua líquida, sino que además presenta otras propiedades como la de actuar como un aislante térmico. Esta característica permite que los lagos de zonas subtropicales no se congelen por completo y es también aprovechada por los esquimales en la construcción de sus iglúes.

Calor específico (cantidad de calor, en calorías, requeridas para aumentar en 1ºC la temperatura de 1 gramo) de distintas sustancias.

Sustancia

Calor de vaporización (cantidad de calor, en calorías, requeridas para convertir 1 gramo de líquido en 1 gramo de gas) de distintas sustancias.

Calor específico

Agua Plomo Hierro Sal (ClNa) Vidrio Azúcar (sacarosa) Amoníaco líquido Cloroformo Alcohol etílico (etanol)

Sustancia

1,00 0,03 0,10 0,21 0,20 0,30 1,23 0,24 0,60

Calor requerido

Agua (a 0ºC) Agua (a 100º C) Amoníaco Cloro Ácido fluorhídrico Ácido nítrico Anhídrido carbónico Alcohol etílico (etanol) Éter

596 540 295 67,4 360 115 72,2 236 9,4

Hielo: Arquitectura (a)

Oxígeno

Hidrógeno

(b)

(a) En la estructura cristalina del hielo, cada molécula de agua forma enlaces de hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua, formando un enrejado abierto tridimensional. Los ángulos de enlace de algunas moléculas de agua se deforman al unirse en forma hexagonal. Esta distribución, que se observa aquí en un pequeño corte del enrejado, se repite en todo el cristal y es responsable de las hermosas figuras que se observan en los copos de nieve y en la escarcha. En realidad, en el hielo las moléculas de agua están a mayor distancia entre ellas que en el agua líquida. (b) Cuando el agua se congela en las grietas e intersticios de la roca, la fuerza que genera su expansión la parte. A largo plazo, este proceso desintegra masas rocosas y contribuye a la formación del suelo.

15

Quinto año de secundaria

Biología El agua se encuentra distribuida en el mundo en océanos, casquetes polares, glaciares, subsuelo, ríos y lagos; en orden respectivamente decreciente en cuanto a cantidad. Agua o Amoníaco

par de electrones no compartidos: zona

núcleo de nitrógeno H

H H

zonas ligeramente positivas

Amoníaco (NH3)

"¡Amoníaco!, ¡amoníaco!"

Como la estructura molecular del amoníaco es muy similar a la del agua, los biólogos se preguntaron si podría sustituir al agua en los procesos vitales. La molécula de amoníaco (NH3) consiste en átomos de hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes con el nitrógeno, el cual, lo mismo que el oxígeno de la molécula de agua, retiene una ligera carga negativa. Sin embargo como por cada nitrógeno existen tres hidrógenos con cargas ligeramente positivas, el amoníaco carece de la fuerza cohesiva del agua y se evapora mucho más pronto. Es probable que por esta razón no se encuentre ninguna forma de vida basada en el amoníaco, aunque el NH3 habría sido muy común en la atmósfera primitiva.

de agua. En cambio, cuando se disuelve en agua una sustancia, la cantidad relativa de iones H+ y OH- puede cambiar según el tipo de sustancia de que se trate; así algunas aumentan la cantidad de H+ y otras la disminuyen. En el agua pura la cantidad de H+ es expresada en unidades de concentración, 10-7 molar (moles/L). Así podemos definir:

2. Ácidos y Bases Ionización del agua En el agua líquida existe cierta tendencia a que un átomo de hidrógeno salte del átomo de oxígeno al cual está unido en enlace covalente al átomo de oxígeno con el cual tiene un puente de hidrógeno. En esta reacción se producen los iones, el ion hidronio (H3O+) y el ion hidróxido (OH-). En un volumen dado de agua pura existe una cantidad pequeña pero constante de moléculas de agua ionizadas de esta manera.

- Ácidos Compuestos químicos que al disolverse en agua (ionizarse) producen una concentración de hidronios mayores que 10-7 molar (moles/L). Ejemplos: ácidos inorgánicos como el ácido clorhídrico (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4), ácido nítrico (HNO3); y orgánicos como el ácido acético y el ácido láctico.

La cantidad se mantiene constante porque la tendencia del agua a ionizarse es contrarrestada exactamente por la tendencia de los iones a reunirse; así, inclusive mientras algunas moléculas se ionizan, una cantidad igual de otras se están formando; esto se conoce como equilibrio dinámico.

- Bases Compuestos químicos que al disolverse en agua (ionizarse) producen una concentración de iones hidrógeno menores que 10-7 molar (moles/L). Ejemplo: hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, bicarbonato de sodio, etc. El adecuado funcionamiento de las biomoléculas, particularmente de las enzimas (sustancias que facilitan las reacciones químicas de los seres vivos), solo es posible dentro de determinados valores de concentración de H+.

Si bien el ion con carga positiva que se forma cuando se ioniza el agua es el hidronio (H3O+ ) y no el hidrogenión o ion hidrógeno (H+), por convención la ionización del agua se expresa con la ecuación: HOH

H+ + OH-

Las flechas indican que la reacción ocurre en ambas direcciones. El hecho de que la flecha que apunta hacia HOH es más larga indica que, en el estado de equilibrio, la mayor parte del H 2 O no está ionizada. En consecuencia, en cualquier muestra de agua pura, sólo una pequeña fracción existe en forma ionizada.

Ácidos y bases, fuertes y débiles Los ácidos y las bases fuertes son sustancias, como HCl y NaOH, que se ionizan casi por completo en agua, ocasionando aumentos relativamente grandes en las concentraciones de los iones H+ y OH-, respectivamente. Los ácidos y bases débiles, en cambio, se ionizan poco y producen aumentos relativamente pequeños en la concentración de los iones H+ u OH-.

En el agua pura, la cantidad de iones H+ es exactamente igual a la cantidad de iones OH-. Esto tiene que ser así porque ninguno de ambos iones se pueden formar sin el otro cuando sólo existen moléculas

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Bioquímica Dada la gran tendencia de los iones H+ y OH- a combinarse y la débil tendencia del agua a ionizarse, la concentración de iones OH- siempre disminuye a medida que la concentración de iones H+ va en aumento (como sucede, por ejemplo, al agregar HCl al agua) y viceversa. Si se agrega HCl a una solución que contiene NaOH se produce esta reacción:

es el exponente al cual se debe elevar un número determinado (por lo general 10) para que sea igual a un número dado, en este caso la concentración de hidrogeniones expresada en moles por litro. Un mol es la cantidad de un elemento equivalente a su peso atómico en gramos, es decir, la cantidad de una sustancia que equivale a su peso molecular en gramos (El peso molecular de una sustancia es la suma de los pesos atómicos de los átomos que constituyen la molécula). Así, un mol de hidrógeno atómico (peso atómico 1) es 1 gramo de átomos de hidrógeno, un mol de oxígeno atómico (peso atómico 16) es 16 gramos de átomos de oxígeno y un mol de agua (peso molecular 18) es 18 gramos de moléculas de agua. Lo más interesante del mol es que un mol de cualquier sustancia contiene la misma cantidad de partículas que cualquier otro mol. Este número, que se conoce como número de Avogadro, es 6,02 × 1023. Así, un mol de moléculas de agua (18 gramos) contiene exactamente la misma cantidad de moléculas que un mol de moléculas de ácido clorhídrico (36,5 gramos). Empleando el mol para especificar las cantidades de sustancias que intervienen en las reacciones químicas, estamos en condiciones de considerar las cantidades comparables de partículas que intervienen en una reacción.

H+ + Cl- + Na+ + OH- → H2O + Na+ + ClEn otras palabras, si se agregan un ácido y una base de concentración comparable en cantidades equivalentes, la solución no tendrá exceso de iones H+ ni OH-. Muchos ácidos importantes en los sistemas vivos deben sus propiedades ácidas a un grupo de átomos que se denominan grupo carboxilo, que comprende un átomo de carbono, dos de oxígeno y uno de hidrógeno (simbolízase -COOH). Cuando una sustancia que contiene un grupo carboxilo se disuelve en agua, parte de los grupos - COOH se disocian para producir hidrogeniones: - COOH

- COO- + H+

Así, los compuestos que contienen grupos carboxilos son dadores de un ion hidrógeno o ácidos, pero son ácidos débiles porque, como indican las flechas, el COOH se ioniza poco.

La ionización que ocurre en un litro de agua pura hace que, en estado de equilibrio, se forme 1/10 000 000 mol de hidrogeniones (y, como señalamos antes, exactamente la misma cantidad de iones de hidróxido). Por razones de conveniencia, esta concentración de hidrogeniones se anota en forma exponencial como 10-7 moles por litro. El logaritmo es el exponente -7, y el logaritmo negativo es 7; en términos de la escala pH, simplemente se lo menciona como pH 7 (veamos el cuadro). A pH 7 las concentraciones de H+ y OH- libres son exactamente iguales y se dice entonces que el agua pura es neutra. Todo pH menor de 7 es ácido y todo pH mayor de 7 es básico. Cuanto más bajo es el número de pH, mayor es la concentración de iones de hidrógeno. Así, pH 2 significa 10-2 moles de hidrogeniones por litro de agua ó 1/100 mol por litro, cifra ésta, por supuesto, que es mucho más grande que 1/10 000 000. Una diferencia de una unidad pH representa a una diferencia de diez veces en la concentración de hidrogeniones.

Entre las bases más importantes de los sistemas vivientes figuran compuestos que contienen el grupo amino (- NH2). Este grupo posee una débil tendencia a aceptar hidrogeniones, formando así - NH3+; - NH2 + H+

- NH3+

Al retirar iones hidrógeno de una solución porque el grupo amino los capta, la concentración relativa de iones H+ disminuye y la concentración relativa de iones OH- aumenta. Los grupos como el -NH2, que son receptores débiles de hidrogeniones, son bases débiles, por lo tanto. Conceptos asociados Potencial de hidrogeniones Los químicos expresan el grado de acidez con la escala pH. El pH es el logaritmo negativo de la concentración de hidrogeniones en moles por litro. Aunque esto parece ser complicado, en la práctica es bastante sencillo. Si recordamos nuestros cursos de matemática, logaritmo

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Quinto año de secundaria

Biología Escala pH Concentración de iones H+ (moles por litro)

pH

Concentración de iones OH(moles por litro)

= 100 = 10-1 = 10-2 = 10-3 = 10-4 = 10-5 = 10-6

0 1 2 3 4 5 6

10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8

Neutro

0,0000001 = 10-7

7

10-7 = 0,0000001

Básico

= 10 = 10-9 = 10-10 = 10-11 -12 = 10 = 10-13 = 10-14

8 9 10 11 12 13 14

10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100

1 0,1 0,01 0,001 0,0001 0,00001 0,000001

Ácido

-8

Ahora podemos redefinir lo que es un ácido y una base: ácido es toda sustancia que al disolverse en agua produce un pH menor de 7 (más de 10-7 moles de iones H+ por litro); y base, es toda sustancia que al disolverse en agua produce un pH mayor de 7 (menos de 10-7 moles de iones H+ por litro).

= 0,000001 = 0,00001 = 0,0001 = 0,001 = 0,01 = 0,1 =1

Se calcula así: pH = -Log[H+]; [H+] = Concentración de H+ en moles/ litro Los valores que puede tomar van del 0 al 14. Un pH igual a 7 indica neutralidad, uno menor de 7 indica acidez y un pH mayor de 7 indica alcalinidad (basicidad)

En resumen, el pH es un indicador de la cantidad de iones H+ presentes en una solución.

Blanqueador doméstico

Amoníaco doméstico

Soda de hornear (CO3NaH)

Sangre humana, lágrimas Agua de mar, clara de huevo

Saliva

Jugo de tomate

Cola

Jugo de limón

Jugos gástricos

Escala pH

Valores de pH de diversas soluciones comunes. Una diferencia de una unidad de pH significa una + diferencia de diez veces en la concentración del ión H . La cola, por ejemplo, es 10 veces más ácida que el jugo de tomate, y los jugos gástricos son unas 100 veces más ácidos que las bebidas que contienen cola. Increasingly basic: alcalinidad creciente. Neutral: neutro. Increasingly acidic: acidez creciente.

Buffers (sustancias amortiguadoras o Tampones) Existen soluciones más ácidas que pH 1 o más básicas que pH 14, pero no se las incluye en la escala porque no se las encuentra casi nunca en los sistemas biológicos. En efecto, casi toda la química de los seres vivos tiene lugar a pH comprendidos entre 6 y 8, salvo las notables excepciones de los procesos químicos del estómago humano y de algunos animales que se desarrollan a un pH 2, más o menos.

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La sangre humana, por ejemplo, mantiene un pH casi constante de 7,4 a pesar de ser vehículo para una gran cantidad de nutrientes y otras sustancias químicas que se entregan a las células, así como para la eliminación de desechos, muchos de los cuales son ácidos y bases. El mantenimiento de un pH constante -ejemplo de homeostasis- es importante porque el pH influye mucho sobre la tasa de las reacciones químicas.

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Bioquímica En los seres vivos existe un rango muy estrecho en el que puede variar el pH de los fluidos corporales sin comprometer su vida. Por ello poseen sustancias que evitan grandes variaciones en el pH, estas sustancias se llaman Buffers o Amortiguadores. Estos evitan que los ácidos y bases que normalmente se producen en el organismo alteren el pH de los fluidos vitales.

H2O + CO2

Como indican las flechas, estas reacciones se hallan en equilibrio y este equilibrio favorece la formación de CO2; en efecto, la relación es más o menos de 100 a 1 a favor de la formación de CO2. A su vez, el CO2 disuelto en la sangre se halla en equilibrio con el CO2 de los pulmones. Modificando la frecuencia respiratoria se puede modificar la concentración del H-CO3 (bicarbonato) de la sangre y ajustar así el pH de los líquidos internos.

Un Buffer está formado por un ácido débil y su base conjugada o por una base débil y su ácido conjugado. Los Buffers contribuyen a mantener constante el pH por su tendencia a combinarse con los iones H+ y retirarlos así de la solución a medida que la concentración aumenta y a liberarlos a medida que ésta disminuye.

Es obvio que si la sangre se inunda de un exceso muy grande de ácido o de base, el buffer fracasa, pero en condiciones normales se puede ajustar constantemente y con gran rapidez a las pequeñas adiciones o sustracciones que siempre ocurren normalmente en los líquidos corporales.

El principal sistema buffer del torrente sanguíneo humano es el par ácido-base CO3H2 / CO3H-. El ácido débil CO3H2 (ácido carbónico) se disocia en los iones H+ y bicarbonato de la manera que se ilustra en la siguiente ecuación: CO 3H2

dador de H +

H+ + CO3H

CO3H2

Los principales buffers son: a. Bicarbonato Es el principal tampón extracelular de la sangre y de los espacios intersticiales de los invertebrados. H2CO3 HCO-3 + H+

-

receptor de H+

b. Fosfatos Es el principal amortiguador intracelular.

CO3H-

El principal sistema buffer CO3H2 / se opone a los cambios de pH que podrían ocurrir por la adición de pequeñas cantidades de ácido o base porque "absorbe" al ácido o a la base. Por ejemplo, si se agrega una pequeña cantidad de H+ al sistema, se combina con el receptor CO3H- y forma CO3H2. Con esta reacción se retira el H+ añadido y se mantiene el pH cerca de su valor original. Si se agrega una pequeña cantidad de OH-, éste se combina con el H+ para formar H2O; mayor cantidad de CO3H2 tenderá a ionizarse para reponer el H+ a medida que se lo utiliza.

H2PO-4

HPO4= + H+

c. Hemoglobina Por su abundancia en los eritrocitos, su papel amortiguador es muy importante. HHb

Hb- + H+

3. Sales

Son compuestos químicos muy fácilmente disociables en agua. Están formados por un metal y un radical no metálico.

El control del pH en la sangre se torna más "estricto" todavía porque el CO3H2 se halla en equilibrio con el dióxido de carbono (CO2) disuelto en la sangre:

Sales minerales: Arquitectura (b)

(a) Los iones de carga contraria, como los de sodio y cloro que aquí aparecen como esferas, se atraen mutuamente. La sal de mesa es ClNa cristalino, que consiste en un enrejado de + iones Na y Cl que se alternan, un ido s po r sus carg as opuestas. Estos enlaces entre iones de carga contraria se conocen como enlaces iónicos. (b) La regularidad del enrejado se refleja en la estructura de los cristales de sal, ampliados aquí unas 14 veces.

(a)

Cl-

Na+

19

Quinto año de secundaria

Biología - Ozono (O3) Es el estado alotrópico del oxígeno, es un gas oxidante, estable sólo a temperaturas muy altas. Se forma en la estratósfera por acción de descargas eléctricas ultravioletas, constituyendo la defensa más eficaz para el mantenimiento de la vida en la Tierra.

Habitualmente están disociados en el agua, en iones o electrolitos. A los de carga positiva se les llama cationes y a los de carga negativa se les llama aniones. Cumplen funciones de gran importancia como: 1. Ser parte de importantes compuestos estructurales (concha de caracol, crustáceos, huesos, dientes, etc). 2. Ser parte de enzimas y pigmentos (hemoglobina, clorofila, vitamina B12, etc). 3. Ser cofactor enzimático (activa las apoenzimas).

1. Glúcidos o carbohidratos

Son biomoléculas ternarias constituidas fundamentalmente por carbono, oxígeno e hidrógeno. Sus fuentes principales son las plantas verdes que los producen mediante el proceso de fotosíntesis, como veremos en el capítulo correspondiente. Ej.: azúcar, lactosa, almidón, etc. Los carbohidratos o hidratos de carbono son la principales moléculas que almacenan energía en la mayoría de los seres vivos, pero también constituyen una vasta variedad de componentes estructurales de las células vivientes; por ejemplo, las paredes de las células vegetales jóvenes, consisten en un 40% de celulosa, que es el compuesto orgánico más común que se encuentra de la biósfera.

4. Determinar el equilibrio electroquímico, necesario para el funcionamiento de nervios y músculos. 5. Determinar la presión osmótica (fuerza con que el agua se moviliza desde la célula hacia afuera y viceversa). Las sales minerales se presentan de tres maneras en los seres vivos: precipitadas, que constituyen estructuras sólidas insolubles (Ej.: Fosfato de Calcio); disueltas, que dan lugar a los aniones y cationes, que ayudan a mantener el equilibrio hidroelectrolítico de un organismo; y asociadas, que se unen a moléculas orgánicas como proteínas, lípidos y carbohidratos.

Funciones: 1. Son fuente de energía inmediata para los seres vivos, como en el caso de la glucosa. 2. Almacenan en sus enlaces grandes cantidades de energía como en el almidón (vegetales) y el glucógeno (animales). 3. Constituyen estructuras de sostén y protección en los seres vivos como la celulosa (pared celular vegetal) y la quitina (exoesqueleto de artrópodos y pared celular de los hongos).

Ejemplo: Ca++, Na +, K+; Cl-, Mg++, HCO3-, Cl-, PO4=, SO4=, CO3=.

4. Gases

Son sustancias cuyas moléculas presentan una escasa o nula atracción entre sí lo que las lleva a un movimiento rápido y desordenado que les permite difundir fácilmente en la atmósfera. Entre aquellos que intervienen en procesos biológicos tenemos: oxígeno, bióxido de carbono, nitrógeno, metano, sulfuro de hidrógeno, ozono, etc.

Monosacáridos de cadena lineal grupo aldehido C

- Oxígeno (O2) Es un gas que constituye el 20% del aire atmosférico aunque también se le encuentra disuelto en el agua. Durante la respiración celular forma agua al unirse con el hidrógeno; y en la fotosíntesis el agua es descompuesta, liberándose moléculas de oxígeno. - Bióxido de carbono (CO2) Se le encuentra en el aire atmosférico, aunque sólo representa menos del 1% de su volumen. Se forma como producto de la respiración celular aeróbica de los seres vivos así como por la actividad volcánica.

O

CH2

H

C

O

HO

C

H

OH grupo cetona

H

C

OH

HO

C

H

H

C

grupo OH hidroxilo

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

CH2OH

Clasificación: Se las clasifica según su tamaño, empezando por los más pequeños: monosacáridos; pasando por los medianos: oligosacáridos y terminando con los más grandes: polisacáridos.

- Nitrógeno (N2) Es un gas que constituye el 79% del aire atmosférico. Tiende a fijarse en la naturaleza formando compuestos inorgánicos u orgánicos como nitratos, nitritos y proteínas, estas últimas son, en abundancia, el segundo componente de los seres vivos después del agua.

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Fructosa

Glucosa

20

Bioquímica 1.1.Monosacáridos Son las unidades básicas de los carbohidratos, los otros dos grupos se forman de la unión de dos o más monosacáridos. Son dulces, sólidos, cristalinos y solubles en agua. Según la cantidad de carbonos que tienen se les llama: triosas (3c), tetrosas (4c), pentosas (5c), hexosas (6c), etc. Los monosacáridos se caracterizan por poseer grupos hidroxilo (-OH) y un grupo aldehído (- CHO) o cetona (- CO -). Según este criterio se les llama aldosas o cetosas. Se describen con la fórmula (CH2O)n donde "n" puede ser cualquier número natural mayor o igual a 3, aunque la mayoría de los monosacáridos en la naturaleza toman para “n”, valores entre 3 y 8 inclusive. Así: -

-

Para n = 5, el monosacárido es (CH2O)5 = C5H10O5 pentosa Para n = 6, el monosacárido es (CH2O)6 = C6H12O6 hexosa Para n = 7, el monosacárido es (CH2O)7 = C7H14O7 heptosa Para n = 8, el monosacárido es (CH2O)8 = C8H16O8 octosa

-

Las proporciones expresadas en su fórmula general (CH2O)n, dieron origen al término carbohidrato (“hidratos de carbono”) para referirse a este grupo de moléculas, incluyendo a sus pares de mayor tamaño (oligosacáridos y polisacáridos). Los más conocidos son la glucosa (dextrosa), fructosa (levulosa), galactosa, ribosa, desoxirribosa.

Para n = 3, el monosacárido es (CH2O)3 = C3H6O3 triosa Para n = 4, el monosacárido es (CH2O)4 = C4H8O4 tetrosa

Unidades básicas de las biomoléculas orgánicas O HO - C - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 (a) Ácido esteárico H H 6

O

HOCH2 5

1

H

H 4

OH

3

H

Fructosa (b)

2

OH

C

2

C

CH2OH HO

1

HO H H H

3

C

4

C

5

C

6

C

OH O H OH

H Fructosa

C

H2N - C - C - OH H

OH OH

NH2

CH3

H

Alanina (c)

(d)

N

C

C

C

N

N C

H

N H

Adenina

(a) El ácido graso es una larga cadena hidrocarbonada que termina en un grupo carboxilo. Los ácidos grasos son los componentes principales de muchos lípidos. (b) Azúcar fructuosa, que tiende a adoptar la forma anular en solución acuosa. En la cadena de fructuosa el grupo cetónico aparece sombreado. (c) Cada aminoácido contiene un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH) unidos con un átomo de carbono central. Con el mismo carbono también están unidos un átomo de hidrógeno y un grupo lateral. Esta estructura básica es la misma en todos los aminoácidos. En este aminoácido, que se llama alanina, el grupo lateral es CH3 (metilo). (d) Base nitrogenada, adenina. La adenina es un componente importante del ADN, el material hereditario, y también de varios otros compuestos. Nótense los dos anillos que contienen nitrógeno.

21

Quinto año de secundaria

Biología Monosacáridos (a) En solución acuosa, el azúcar de seis carbonos, glucosa, existe en dos estructuras anilladas distintas, los anillos alfa y beta, que se hallan en equilibrio. Las moléculas pasan por la forma de cadena recta para adoptar una estructura o la otra. La única diferencia en estas dos estructuras anulares es la posición del grupo hidroxilo unido al átomo de carbono 1; en la forma alfa está debajo del plano del anillo y en la forma beta se halla encima de él. Como veremos, esta pequeña diferencia origina diferencias muy importantes en las propiedades de las moléculas más grandes que los sistemas vivientes forman a partir de la glucosa. 6 CH

glucosa alfa

OH

2

O

H

H C 4 OH H OH C

3

2

H

C

2 3 4

H

5

H

6

6 CH

H C4

H

O

C

OH

C

H

C

OH

C

OH

CH 2OH

O

H OH H

OH C3

glucosa beta

2OH

2

C

OH 1

C H

hexosas (6 carbonos) H

OH

glucosa en cadena

C

5C

H

pentosas (5 carbonos)

OH

1

HO

cantidad de átomos de carbono triosas (3 carbonos)

1C

H

H

(b)

C O

aldosas

H

C

grupo funcional (aldehido o cetona)

5

C O H C OH HO C H

H

H C OH

C O

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H gliceraldehído (C3H6O3)

H

H

ribosa (C5H10O5)

glucosa (C6H12O6) H

H H C OH H cetosas

(a)

C O

H C OH C O H C OH H dihidroxiacetona (C3H6O3)

H C OH C O HO C H

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H ribulosa (C5H10O5)

H fructosa (C6H12O6)

OH

(b) Dos maneras de clasificar los monosacáridos; de acuerdo con la cantidad de átomos de carbono y de acuerdo con los grupos funcionales (sombreados en color). El gliceraldehído, la ribosa y la glucosa contienen, además de los grupos hidroxilo, un grupo aldehído. La dihidroxiacetona, la ribulosa y la fructosa contienen un grupo cetona cada una.

Una fuente principal de energía en los vertebrados es el monosacárido glucosa, porque ésta es la forma en que el azúcar se suele transportar en el cuerpo del animal. Un paciente que recibe alimentación intravenosa en el hospital obtiene glucosa disuelta en agua. Esta glucosa es llevada por el torrente sanguíneo a las células del organismo donde se producen las reacciones que liberan energía.

Por lo tanto, en realidad sólo los monómeros de los carbohidratos poseen una relación CH2O porque cada vez que se forma un enlace así, se eliminan dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Cuando la molécula de sacarosa se escinde en glucosa y fructosa, tal como sucede cuando se la utiliza como fuente de energía, la molécula de agua se vuelve a agregar. Como está escisión requiere el añadido de una molécula de agua, se la conoce como hidrólisis, de hidro (agua) y lisis (separación).

1.2.Oligosacáridos Son carbohidratos que resultan de la unión de dos a diez monosacáridos. El grupo de oligosacáridos más importante resulta de la unión de dos monosacáridos: los Disacáridos.

Otro disacárido común es la lactosa, azúcar que sólo aparece en la leche. La lactosa es glucosa combinada con otro monosacárido, la galactosa. El azúcar se transporta en la sangre de muchos insectos en forma de otro disacárido, la trehalosa, que consiste en dos unidades de glucosa unidas entre sí.

Disacáridos: formas de transporte Aunque la glucosa es el azúcar más común que se transporta en los vertebrados, muchas veces en otros organismos el azúcar circula como disacárido. La sacarosa, comúnmente llamada azúcar de caña, es la forma en que el ázucar se transporta en las plantas desde las células fotosintéticas (que en su mayoría están en la hoja), donde se produce, hasta las otras partes del cuerpo de la planta. La sacarosa está formada por los monosacáridos glucosa y fructosa. Lo mismo que en todos los disacáridos y, en efecto, en la mayoría de los polímeros orgánicos, durante la formación de la sacarosa se elimina una molécula de agua, y esto se conoce como condensación. Colegio TRILCE

En conclusión: 1. Lactosa (Glucosa + Galactosa), es el azúcar de la leche. 2. Sacarosa (Glucosa + Fructosa), es el azúcar de mesa, y 3. Maltosa (Glucosa + Glucosa), es el azúcar de la malta.

22

Bioquímica Formación de disacáridos glucosa

fructosa

Monosacáridos de cadena cerrada

6

CH2OH

H 4

HO

5

H OH 3

H

CH2OH H HO

H OH H

1

O H H 2

HOCH2 O

1

2

OH

HO

OH

H

HO

3

4

OH

CH2OH

H 5

CH2OH

H H

6

H

OH

H2O O H H

HOCH2 O O

OH

H OH

OH

HO H +

OH

H

H

OH

H

H

O

OH

H

H

OH

H OH

Galactosa

Glucosa

H

HO

CH2OH O

H2O

CH2OH

Oligosacárido

H CH2OH

sacarosa (a) La sacarosa es un disacárido constituido por los monosacáridos glucosa y fructosa. Nótese que la fructosa ha sido rotada 180º y se une a la glucosa en lo que se conoce como enlace 1 2 (en la unión entre los dos anillos intervienen el carbono 1 de la glucosa y el carbono 2 de la fructosa). Para que se forme sacarosa se elimina una molécula de agua (condensación). Por el contrario, la escisión de la sacarosa requiere la adición de una molécula de agua (hidrólisis).

H H OH

O

OH

H

H

OH

enlace glucosídico O H

H Lactosa

CH2OH O H OH

H

H

OH

H OH

1.3.Polisacáridos Son glúcidos que resultan de la unión de más de diez monosacáridos. No son dulces, son insolubles en agua y no cristalizan.

célula necesita energía estos polisacáridos pueden hidrolizarse para que liberen monosacáridos, y éstos, a su vez, pueden oxidarse para que aporten energía para el trabajo celular.

Polisacáridos de reserva Los polisacáridos son monosacáridos unidos entre sí en largas cadenas. Algunos son formas de almacenamiento del azúcar. El almidón, por ejemplo, es la forma principal de almacenamiento de alimento en la mayoría de las plantas. La papa contiene almidón producido a partir del azúcar que se forma en las hojas verdes de la planta; este azúcar se transporta bajo tierra y se acumula allí en forma de un depósito apropiado para pasar el invierno, después de lo cual abastece el rebrote de primavera. El almidón está compuesto por amilosa y amilopectina, pero ambas son unidades de glucosa unidas entre sí.

Polisacáridos estructurales Una función primordial de las moléculas de los sistemas vivientes es formar los componentes estructurales de las células y tejidos. La molécula estructural más importante de las plantas es la celulosa. En efecto, la mitad de todo el carbono orgánico de la biósfera está en la celulosa. La madera es casi un 50% celulosa y el algodón es celulosa casi pura. Las moléculas de celulosa constituyen la parte fibrosa de la pared celular de las plantas. Las fibras de celulosa, incluidas en una matriz de otros tipos de polisacáridos, forman una envoltura externa que rodea a la célula de la planta. Cuando la célula es joven, esta envoltura es flexible y se estira a medida que la célula crece, pero se torna más gruesa y más rígida cuando la célula madura. En algunos tejidos vegetales, como los que forman la madera y la corteza, con el tiempo las células mueren y sólo quedan sus paredes externas más resistentes.

El glucógeno es la forma principal en que se almacena el azúcar en los animales superiores. La estructura del glucógeno es muy similar a la de la amilopectina, salvo que es mucho más ramificada, pues posee una ramificación cada 8 a 10 unidades de glucosa. En los vertebrados, el glucógeno se encuentra almacenado principalmente en el hígado y en el tejido muscular. Cuando hay exceso de glucosa en el torrente sanguíneo, el hígado forma glucógeno. Cuando la concentración de glucosa en la sangre disminuye, se libera hacia ésta la hormona glucagón, que se elabora en el páncreas y estimula al hígado para que hidrolice el glucógeno a glucosa, que pasa así al torrente sanguíneo.

La celulosa es un polímero consistente en monómeros de glucosa, lo mismo que el almidón y el glucógeno. El almidón y el glucógeno pueden utilizarse con facilidad como combustible en casi todos los sistemas vivientes, pero sólo unos pocos microorganismos (ciertas bacterias, protozoarios y hongos) hidrolizan la celulosa. Las vacas y otros rumiantes, los termites y las cucarachas sólo utilizan celulosa con fines energéticos, merced a los microorganismos que habitan en su tracto digestivo.

La formación de polisacáridos a partir de los monosacáridos requiere energía, pero cuando la

23

Quinto año de secundaria

Biología Para entender las diferencias entre polisacáridos estructurales como la celulosa y polisacáridos que almacenan energía como almidón o glucógeno, debemos echar un nuevo vistaso a la molécula de glucosa. Se recordará que la molécula es, en esencia, una cadena de átomos de carbono y que, cuando está en solución, como sucede en la célula, adopta la forma de un anillo. Este anillo puede cerrarse de una de dos maneras ( ver gráfico en sección monosacáridos). Un anillo se conoce como alfa y el otro como beta. Las formas alfa y beta están en equilibrio, de modo que cierta cantidad de moléculas cambian de una forma a la otra incesantemente, pasando por la estructura de cadena abierta para adoptar la otra forma. El almidón y el glucógeno consisten con exclusividad en unidades alfa. La celulosa en cambio, sólo contiene unidades beta (ver gráfico celulosa). Esta ligera diferencia ejerce un profundo efecto sobre la estructura tridimensional de las moléculas, que se alinean en paralelo formando microfibrillas cristalinas de celulosa. En

consecuencia, la celulosa es resistente a las enzimas que tan eficaces son para desdoblar a los polisacáridos de reserva. La quitina, componente fundamental del exoesqueleto de artrópodos como los insectos y crustáceos y también de las paredes celulares de muchos hongos, es un polisacárido modificado muy fuerte y resistente. Existen por lo menos 900 000 especies de organismos capaces de sintetizar quitina y se estima que los individuos pertenecientes a una sola especie de cangrejo producen varios millones de toneladas de quitina al año. a. Almidón Es la sustancia de reserva energética más importante de los vegetales. Se encuentra presente en la mayoría de los alimentos que consumimos: papa, yuca, arroz, pan, fideos, etc.

Almidón

CH 2OH

O

H OH

H

O H

O

O

O

O

H

O

O

HO

O

(c)

O

O

HO H punto de ramificación en la amilopectina (b)

O H

O

O

H

H OH

O

H

H

H OH

O

O

O

H OH

H

O

O

CH2

O H

H

H

O

CH2OH

O

O

CH 2O

H OH

O

HO O

H

H

H

OH

H

H

H

O

H

O

H OH

O

CH2OH

O

OH H amilosa (a)

OH

H

H

O

O

H

H

O

O

H OH

H OH

O

H

H

O H

CH2 OH

O

H CH2O

O H

En las plantas los azúcares se almacenan como almidón. El almidón consiste en dos tipos distintos de polisacáridos, amilosa (a) y amilopectina (b). Una sola molécula de amilosa puede contener 1000 o más unidades de glucosa con el primer carbono de un anillo de glucosa unido al cuarto carbono del siguiente en una larga cadena no ramificada que gira para formar una hélice (c). La molécula de amilopectina puede contener 1000 a 6000 unidades de glucosa; periódicamente, de la cadena principal se ramifican unas cadenas cortas que contienen 24 a 36 unidades de glucosa.

Colegio TRILCE

24

Bioquímica Almidón

(d) Las moléculas de (d) almidón, tal vez por su naturaleza helicoidal, tienden a aglomerarse en gránulos. En esta fotomicrografía electrónica de barrido de una célula de almacenamiento de una papa , los obje tos esféricos y ovoides son gránulos. e) El glucógeno, forma común de depósito de azúcar en los vertebrados se parece a la amilopectina en cuanto a su (e) es truct ura genera l, salvo que cada rama contiene sólo 16 a 24 unidades de glucosa. Los gránulos oscuros de esta célula hepática son glucógeno. Cuando se necesita glucosa, se la provee mediante la conversión del glucógeno.

b. Glucógeno Es la sustancia de reserva energética más importante de los animales. Abunda en el hígado y los músculos. c. Celulosa Forma filamentos largos que se agrupan en haces muy resistentes y rígidos. Es el polisacárido estructural más abundante en el reino vegetal, pues se encuentra presente en la pared celular de las células vegetales. Más del 50% del total de material orgánico en el mundo lo constituye la celulosa; así en la madera el 50% es celulosa y en el algodón, el 100%.

Celulosa (a)

O

CH2OH O H H OH H H

O H

H

H

OH

OH H

H

CH2OH O H H OH H

H O

O

CH 2OH

OH

H

O H

H

H

OH

OH H

H

H

O

CH2OH

OH

(b)

(c) (a) La celulosa consiste en monómeros de glucosa beta, mientras que el almidón consiste en monómeros de glucosa alfa. En la celulosa los grupos OH (sombreados en color), que sobresalen de ambos lados de la cadena, forman enlaces de hidrógeno con los grupos OH vecinos, de modo que se forman haces de cadenas paralelas con enlaces cruzados (b). Por el contrario, en la molécula de almidón la mayoría de los grupos OH capaces de formar enlaces de hidrógeno miran hacia el exterior de la hélice, lo cual facilita su solubilidad en el agua circundante. La pared celular de la planta consiste principalmente en celulosa. (c) Cada una de las microfibrillas que vemos aquí (ampliadas unas 30 000 veces) es un haz de centenares de riendas de celulosa y cada rienda es una cadena de unidades de glucosa. Las microfibrillas, fuertes como una cantidad equivalente de acero, están en otros polisacáridos, uno de los cuales es la pectina.

d. Quitina Forma gruesos haces que le dan resistencia al exoesqueleto de los artrópodos y la pared celular de los hongos. Quitina (a)

CH 3 O

O

CH 2OH O H H OH H H

H O

N O

H

H

C CH 3

H

OH H

CH 3

C

O

N H O

CH 2OH

H H O

CH 2OH O H H OH H H

H O

N O

H

H

OH H

C N H O

H H O

CH2OH

H

C CH 3

(b)

(a) La quitina es un polímero consistente en monosacáridos modificados repetidos. Como vemos, el monómero es un azúcar de seis carbonos como la glucosa, pero con la diferencia de que se le ha agregado un grupo que contiene nitrógeno. (b) Muda de una libélula verde. Las cubiertas externas relativamente duras o exoesqueletos de los insectos contienen quitina. Algunos insectos reciclan sus azúcares y su nitrógeno después de la muda, comiéndose con avidez sus exoesqueletos descartados.

25

Quinto año de secundaria

Biología 2. Lípidos

3. Constituyen hormonas sexuales. 4. Constituyen vitaminas (A, D, E, K). 5. Producen aislamiento térmico y amortiguación al ubicarse debajo de la piel. 6. Protegen la superficie de organismos vegetales y animales (las ceras).

Son biomoléculas ternarias compuestas fundamentalmente por carbono e hidrógeno y en menor proporción oxígeno; además presentan a veces fósforo y nitrógeno. Son insolubles en agua, pero solubles en benceno, éter, cloroformo y otros solventes orgánicos no polares. Ejemplos: aceites, grasas, ceras, etc.

Clasificación:

Funciones:

Se les clasifica según su composición. Muchos lípidos, aunque no todos, contienen ácidos grasos como principales componentes estructurales.

1. Almacenan en sus enlaces gran cantidad de energía, aun más que los glúcidos. 2. Son constituyentes fundamentales de la membrana celular.

Las unidades básicas de los lípidos son los alcoholes y los ácidos grasos.

Diversos lípidos

Acilglicéridos Ácidos grasos O CH3 - (CH2)10 - C - OH O CH3 - (CH2)10 - C - OH O CH3 - (CH2)10 - C - OH

Alcoholes

HO - CH2

O CH3 - (CH2)10 - C - O - CH2 O CH3 - (CH2)10 - C - O - CH2 O CH3 - (CH2)10 - C - O - CH2

Glicerina

Trilauritina

HO - CH2 +

Ácido láurico

HO - CH

+

H2O

+

H2O

+

H2O Agua

Céridos O CH3 - (CH2)8 - C + OH

Ácido cáprico

O CH 3 - (CH2) 8 - C - O - C11H22 - CH3 + H 2O

OH - (CH2 )11 - CH3 Lanolina

Caprato de lanolina

Agua

Fosfolípidos O CH3 - (CH2)16 - C - O - CH2 Ácido esteárico

O CH3 - (CH2)7 - CH = CH = (CH2 )7 - C - O - CH Ácido oleico

CH3

CH3

CH3

Vitamina A1

Colesterol

Prostaglandinas -

COO OH

Terpenos

CH

CH3 CH3

O

OH Prostaglandina PGE2

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Glicerina

- CH = CH - C = CH - CH = CH - C - CH3

CH3

CH3

OH OH

OH

CH3

HO

O

CH2 - O - P - O - CH2 - CH - CH2

Esteroides Fosfatidilglicerina H3C

Fosfato

26

CH2OH

Bioquímica trigliceridos (grasas y aceites) y las ceras que forman una capa protectora contra la humedad sobre la piel, plumas, frutas, hojas,etc.

2.1.Lípidos simples o comunes Son lípidos formados sólo por la unión de alcoholes y ácidos grasos. Los más conocidos son los

Triglicéridos (ésteres de ácidos grasos más alcohol glicerol) H

(a) Formación de enlaces Éster. H

H

C O

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

H C OH

Gliceraldehido

H

H

Glicerol

O H C OH HO - C - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 ácido esteárico O H C OH HO - C - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 O ácido oleico H C OH HO - C - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 H

ácido palmítico

grupo carboxilo

glicerol

ácido graso

(b)

molécula de grasa

(a) El glicerol difiere del monosacárido gliceraldehído en sólo dos átomos de hidrógeno. Los grupos hidroxilo (OH) de glicerol son característicos de un alcohol. El glicerol es uno de los componentes estructurales de las grasas. (b) La molécula de grasa consiste en tres ácidos grasos unidos con una molécula de glicerol. Las largas cadenas hidrocarbonadas de que están compuestos los ácidos grasos terminan en grupos carboxilos que entablan enlaces covalentes con la molécula de glicerol. Cada enlace se forma al eliminarse una molécula de agua mediante condensación. Las propiedades físicas de las grasas - como su punto de fusión - están dadas por la longitud de las cadenas y por la saturación o no de los ácidos grasos constituyentes. Aquí se ilustran tres ácidos grasos distintos. Los ácidos esteárico y palmítico son saturados y el ácido oleico es insaturado, como se aprecia por el doble enlace que hay en su estructura.

Nota: Éster = Enlace producido entre un ácido y un alcohol. Triglicéridos: grasas y aceites La molécula de grasa consiste en tres moléculas de ácido graso unidas con una molécula de glicerol. (Veamos las similitudes del glicerol y del gliceraldehído, que se ilustran en la figura Triglicéridos). Los ácidos grasos, que raras veces existen en estado libre en las células (es decir, no como parte de otra molécula), consisten típicamente en cadenas de 14 a 22 átomos de carbono. Se conocen unos 70 ácidos grasos distintos que difieren entre ellos por el largo de sus cadenas, el contenido de dobles enlaces en las cadenas (como en el ácido oleico), o no (como en el ácido esteárico), y la posición de los dobles enlaces en la cadena (ver figura diversos lípidos). Se dice que el ácido graso que no tiene dobles enlaces, como el esteárico, es saturado porque ha completado las posibilidades de todos los átomos de carbono de la cadena para formar enlaces. Se dice que un ácido graso como el oleico, que contiene átomos de carbono unidos por enlaces dobles, es no saturado porque esos átomos de carbono pueden formar enlaces adicionales con otros átomos. Las grasas no saturadas, que tienden a ser líquidos oleosos (aceites), son más comunes en las plantas que en los animales, como el aceite de oliva, el aceite de maní y aceite de maíz. En general, los triglicéridos sólidos son llamados grasas y los líquidos, aceites.Los trigliceridos representan importantes reservas energéticas, además funcionan como aislantes térmicos (protegen del frío).

LS = Alcohol + AG TG = Glicerol + 3AG C = Alcohol + 1AG (menos glicerol) LS : Lípido simple TG : Triglicerido

AG : Ácido graso C : Cera

A diferencia de muchas plantas como la papa, los animales poseen una capacidad limitada para almacenar carbohidratos. En los vertebrados los glúcidos en exceso se pueden almacenar como grasas. Incluso plantas pueden almacenar energía como aceites, en especial las semillas y frutos. Las grasas y aceites contienen mayor proporción de enlaces carbono - hidrógeno ricos en energía que los carbohidratos, por lo tanto, poseen más energía química. En promedio, las grasas rinden unas 9,3 kcal/g, en comparación con 3,8 kcal/g los carbohidratos y 3,1 kcal/g las proteínas. Además como son hidrofóbicos, no atraen moléculas de agua y en consecuencia, éstas no aumentan su peso, como sucede con el glucógeno. Teniendo en cuenta esto, las grasas almacenan seis veces más energía, gramo por gramo, que el glucógeno; lo cual hace de ellas la principal forma de almacenamiento de energía para los animales, que han de desplazarse en busca de su alimento. Esto no sería posible o se dificultaría si cargaran demasiado peso. Por ejemplo, el colibrí macho de garganta de rubí tiene un peso magro de 2,5 gramos, y todos los otoños migra desde la Florida hasta Yucatán, a unos 2 000 km de distancia, pero antes acumula 2 gramos de grasa corporal, cantidad ésta que es casi igual a su peso original. En cambio si tuviese que acumular las mismas reservas energéticas como glucógeno, debería llevar 5 gramos, o sea el doble de su propio peso magro.

Carbohidratos, grasas y calorías Como señalamos antes, cuando el cuerpo recibe más carbohidratos de los necesarios para cubrir sus requerimientos energéticos, se almacenan temporalmente como glucógeno o en forma más permanente como grasas. Por el contrario, cuando los requerimientos energéticos del cuerpo no se cubren 27

Quinto año de secundaria

Biología con el ingreso inmediato de alimento, se degrada glucógeno y, con posterioridad, grasa para cubrirlos. El hecho de que el cuerpo utilice o no sus propias moléculas de reserva, no tiene nada que ver con la forma molecular de la energía que ingresa en el cuerpo. Sencillamente es cuestión de si estas moléculas liberan suficiente cantidad de calorías al degradarse.

estarían a salvo de tal movilización. Por ejemplo, los riñones de los mamíferos están rodeados por grandes masas de tejido adiposo que servirían para proteger a estos órganos muy valiosos de los golpes físicos. Por razones que no han sido elucidadas, estos depósitos de grasa permanecen intactos hasta en circunstancias de inanición. Otra característica de los mamíferos es la capa de grasa que está debado de la piel y que sirve como aislante térmico (protege del frío). Esta capa está muy bien desarrollada en particular en los mamíferos marinos, como la foca.

Aisladores y amortiguadores En general, la grasa almacenada en los adipocitos puede movilizarse para obtener energía cuando el ingreso calórico es menor que el gasto de calorías, pero ciertos tipos de grasa

Aislante térmico

Esta foca de Weddell, que disfruta de la primavera antártica, está bien aislada por una gruesa capa de grasa subcutánea. Esta grasa cumple la misma función que un traje de buzo.

En el ser humano es característico que las mujeres tengan una capa más gruesa de grasa subdérmica (“debajo de la piel”) que los hombres. Esta capacidad para almacenar grasa, a pesar de que en nuestra cultura actual dista de ser admirable, sin duda habría sido muy valiosa hace 10 000 años o más, porque en esa época, según tenemos entendido, no existía otra fuente de reserva de alimentos y esta grasa extra no sólo servía para nutrir a la mujer, sino también al feto y al lactante, cuya aptitud para ayunar sin sufrir consecuencias adversas es mucho menor que la del

adulto. Así, muchos de nosotros hacemos dietas agobiantes para despojarnos de lo que milenios de evolución nos han dado capacidad para acumular. Ceras Son lípidos estructurales pues sirven de cubierta protectora para la piel, pelaje, plumaje, hojas y frutos de las plantas terrestres (ver figura de ceras), así como para el exoesqueleto de muchos insectos. La cera vegetal se denomina cutina.

Ceras

Las ceras también son lípidos. En esta fotomicrografía electrónica vemos unos depósitos céreos en la superficie superior de una hoja de eucalipto. Los depósitos han sido ampliados 10800 veces. Todos los grupos de plantas terrestres sintetizan ceras que protegen a sus superficies expuestas de la pérdida de agua.

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28

Bioquímica 2.2.Lípidos complejos

LC = Alcohol + AG + otra sustancia, así: Fl = Alcohol + 2AG + H3 PO4

Son lípidos formados por la unión de lípidos simples con otro tipo de moléculas, como por ejemplo fósforo, nitrógeno, o azufre. Entre los más importantes están los fosfolípidos formados por un lípido simple y ácido fosfórico.

LC : Lípido complejo Fl : Fosfolípido

Fosfolípidos cabeza polar

colas no polares

O 3

R - O - P - O - CH2 O

O

H - C - O - C - CH2CH2CH2CH2 CH2CH2CH2CH - CH CH2CH2CH2CH2 CH2CH2CH2CH3 O H - C - O - C - CH2CH2CH2 CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 H glicerol La molécula del fosfolípido consiste en dos ácidos grasos unidos con una molécula de glicerol, lo mismo que en las grasas, y en un grupo fosfato (área coloreada) unido al tercer carbono del glicerol. También suele contener un grupo químico adicional que se indica con la letra R. Las "colas" de los ácidos grasos son no polares y, por ende, insolubles en agua (hidrófobas), mientras que la "cabeza" polar, que contiene los grupos fosfato y R, es soluble (hidrófila).

(b) (a)

(a) Como los fosfolípidos poseen cabezas hidrosolubles y colas insolubles en agua, tienden a formar una fina película en la superficie, con sus colas extendidas encima del agua. (b) Cuando están rodeados por agua, los fosfolípidos se disponen espontáneamente en dos capas con sus cabezas orientadas hacia afuera y sus colas hidrofóbicas (insolubles en agua) hacia adentro. Esta disposición es importante en la estructura de la membrana celular.

Los más conocidos son los esteroides. El principal esteroide es el colesterol pues de él derivan la vitamina D, sales biliares y las hormonas sexuales. Además el colesterol es un constituyente importante de las membranas celulares. Presentan un núcleo denominado ciclopentanoperhidrofrenantreno.

Fosfolípidos Los lípidos también cumplen funciones estructurales de una importancia extraordinaria. Los lípidos más importantes con fines estructurales son los fosfolípidos. Lo mismo que las grasas, los fosfolípidos consisten en cadenas de ácidos grasos unidas a un esqueleto de glicerol, pero en los fosfolípidos el tercer carbono de la molécula de glicerol no está ocupado por un ácido graso, sino por un grupo fosfato (ver gráfico fosfolípidos) al que suele unírsele otro grupo polar. Como los grupos fosfato poseen carga negativa, el extremo de la molécula es hidrofílico y las porciones de los ácidos grasos no. Las consecuencias se ilustran en el gráfico de fosfolípidos. Como vemos en este último, de acuerdo con el modelo actual, la distribución de las moléculas de fosfolípidos, con sus cabezas hidrofílicas extendidas y sus colas hidrofóbicas agrupadas, es la base estructural de la membrana celular. En el capítulo sobre Biología Celular examinaremos con mayor detalle esta estructura.

Entre los terpenos más conocidos están las vitaminas A, K, E y el caucho. Destacan entre las prostaglandinas las que median la inflamación y las que protegen la superficie gástrica del HCl. Colesterol y otros esteroides El colesterol pertenece a un grupo de compuestos que se conocen como esteroides. Aunque por su estructura los esteroides no se parecen a los otros lípidos, se los agrupa con ellos porque son insolubles en agua. Todos los esteroides tienen cuatro anillos de carbono unidos entre ellos, como el colesterol, y varios esteroides poseen una cola como él. Además, muchos presentan el grupo funcional OH, que los clasifica como alcoholes.

2.3.Lípidos derivados Son lípidos que no poseen alcohol ni ácidos grasos, pero derivan de estos últimos. Son de tres clases: esteroides, terpenos y prostaglandinas.

El colesterol existe en las membranas celulares (excepto las células bacterianas). Un 25% (en peso seco) de las membranas de los glóbulos rojos es colesterol. Es también 29

Quinto año de secundaria

Biología un componente principal de la vaina de mielina, membrana lipídica que envuelve a las fibras nerviosas de conducción rápida, donde acelera la conducción del impulso nervioso.

Las proteínas, que son las moléculas orgánicas que más abundan, representan por lo menos, el 50% del peso seco en la mayoría de los sistemas vivientes. Sólo las plantas, en virtud de su gran contenido de celulosa, poseen menos del 50% de proteína. Las moléculas proteicas son de una diversidad extraordinaria: enzimas, hormonas, proteínas de almacenamiento como las de los huevos de las aves y reptiles y las de las semillas, proteínas de transporte como la hemoglobina, proteínas contráctiles como las de los músculos, inmunoglobulinas (anticuerpos), proteínas de membrana y muchos otros tipos de proteínas estructurales (ver cuadro). En cuanto a sus funciones, la diversidad es abrumadora, pero en cuanto a su estructura, todas siguen un mismo plan general muy sencillo porque todas son polímeros de aminoácidos dispuestos en secuencias lineales.

Esteroides CH3 HC

CH 3

CH2

Colesterol

CH2 CH2 HC CH3

CH 3

CH3 (a) HO Testosterona

CH 3

Funciones biológicas de las proteínas

OH

Tipos de proteínas

CH3 (b) Dos ejemplos de esteroides. (a) La molécula de colesterol consiste en cuatro anillos de carbonos y una cadena lateral que es un hidrocarburo. (b) La testosterona, hormona sexual masculina sintetizada a partir del colesterol por las células de los testículos, también posee la estructura característica de cuatro anillos, pero le falta la cadena hidrocarbonada.

En cierta gente de edad avanzada, el colesterol forma unos depósitos grasos en el revestimiento interno de los vasos sanguíneos. Como estos depósitos bloquean los vasos y reducen su elasticidad, tales personas se tornan más susceptibles a la alta presión sanguínea, ataques cardíacos y apoplejía ("derrame cerebral"). Se intentó reducir la incidencia y extensión de estos depósitos restringiendo el ingreso dietético de alimentos ricos en colesterol, como huevos y queso, pero, en vista de que muchas células del cuerpo humano sintetizan colesterol, no se sabe bien si en realidad la reducción del colesterol de la dieta habrá de resolver el problema. Las hormonas sexuales y las hormonas de la corteza suprarrenal también son esteroides que se forman a partir del colesterol en los ovarios, testículos y otras glándulas.

Proteínas estructurales

Colágeno, seda, cubiertas virales, tubulina

Proteínas reguladoras

Insulina, ACTH, hormonas del crecimiento

Proteínas contráctiles

Actina, miosina

Proteínas transportadoras

Hemoglobina, mioglobina

Proteínas de almacenamiento

Ovoalbúmina, proteína de las semillas

Proteínas protectoras de la sangre de los vertebrados

Anticuerpos, complemento

Proteínas de las membranas

Proteínas de transporte de membrana, antígenos

Toxinas

Toxina botulínica, toxina diftérica

Enzimas

Sacarosa, pepsina

Las proteínas son cadenas de aminoácidos, siendo éstos últimos las unidades básicas de las proteínas. Existen unos 300 aminoácidos diferentes, pero sólo 20 tipos están en las proteínas. (alanina, ácido aspártico, ácido glutámico, arginina, asparagina, cisteína, fenilananina, glicina, glutamina, etc. (ver figura aminoácidos).

3. Proteínas

Son biomoléculas cuaternarias compuestas por C, H, O y N aunque muchas poseen además S, P, Fe, Zn, Cu, etc. Son las biomoléculas orgánicas más abundantes en las células y son fundamentales para la vida.

Colegio TRILCE

Ejemplos

30

Bioquímica Proteína Tubulina tubulina  tubulina 

(b)

dímero soluble de tubulina

(a)

(a) Los microtúbulos son unos tubos huecos tan pequeños que no se ven con el microscopio fo tó n i co. Co n si s t en en subunidades, cada una de las cuales es una proteína globular. Las subunidades son de dos tipos, la tubulina alfa y la tubulina beta, que primero se unen para formar un dímero soluble. Después los dímeros se vuelven a armar solos en túbulos huecos i nso lu bl es . ( b) E n t re sus mú lti pl e s f u n c io ne s , l os microtúbulos constituyen la estructura interna de los cilios, pequeñas salientes piliformes que se ven en este Paramecium. Este organismo ha sido ampliado 452 veces.

microtúbulo

Funciones:

trate de una célula bacteriana, una célula vegetal o una célula de nuestro propio cuerpo. Los seres humanos son capaces de sintetizar 12 de los 20. A los 8 que no puede sintetizar, y debe ingerir en su dieta, se les llama esenciales, y son: Lisina, triptófano, treonina, metionina, fenilalanina, leucina, valina e isoleucina.

1. Favorecen las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos. Ejemplo: enzimas como la pepsina. 2. Constituyen estructuras fundamentales. Ejemplo: colágeno, queratina. 3. Intervienen en la coagulación de la sangre. Ejemplo: trombina 4. Permiten la contracción muscular. Ejemplo: actina y miosina. 5. Intervienen en la respuesta inmune. Ejemplo: anticuerpos (inmunoglobulinas). 6. Constituyen hormonas. Ejemplo: insulina y glucagon. 7. Transportan sustancias en la sangre. Ejemplo: hemoglobina, transferrina.

En las proteínas, los aminoácidos están unidos entre ellos mediante enlaces peptídicos, que se forman merced a reacciones de condensación (ver gráfico formación de enlace peptídico). Entendemos como enlace peptídico, a aquel enlace covalente entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente aminoácido. En su formación se libera una molécula de agua (condensación). La secuencia de aminoácidos de las cadenas determina el carácter biológico de la molécula proteica; basta una pequeña variación en la secuencia, para que la manera en que funciona la proteína se altere o se destruya.

Aminoácidos: unidades estructurales de las proteínas Todos los aminoácidos poseen la misma estructura fundamental: un átomo de carbono central enlazado con un grupo amino (NH2), con un grupo carboxilo (COOH) y con un átomo de hidrógeno. En todo aminoácido también hay otro átomo o grupo de átomos (R) enlazados con el carbono central. Como vemos en el gráfico Aminoácidos, este grupo lateral (R) puede ser un átomo de hidrógeno, en cuyo caso el aminoácido es glicina; un grupo CH3, en cuyo caso el aminoácido es alanina, y así sucesivamente. El grupo lateral, según el átomo o átomos que lo componen, puede tener carga positiva, carga negativa, ser polar (con zonas negativa y positiva) o carecer de carga por completo (en cuyo caso es hidrofóbico).

Las moléculas proteicas son grandes, pues a menudo contienen varios centenares de aminoácidos. Así, la cantidad de secuencias distintas de aminoácidos y, por ende, la variedad posible de moléculas proteicas son enormes, casi tan enormes como la cantidad de frases que se pueden escribir con un alfabeto con sólo 28 letras. Los organismos, empero, sólo tienen una fracción muy pequeña de todas las proteínas posibles. El bacterio unicelular Escherichia coli, por ejemplo, contiene 600 a 800 tipos distintos de proteínas en un momento dado y la célula de una planta o animal posee varias veces esa cantidad. En un organismo complejo existen por lo menos varios millares de proteínas diferentes, cada cual con su función específica y cada cual, merced a su índole química singular, adaptada específicamente para esa función.

Pueden existir una gran variedad de aminoácidos diferentes, pero sólo se utilizan 20 tipos distintos para construir las proteínas. Siempre son los mismos 20, no importa que se 31

Quinto año de secundaria

Biología Aminoácidos (a) Estructura basica R H2N - C - C - OH H O (b) Aminoacidos

CH 3 H2N - C - C - OH H O

CH3 H 2N - C - C - OH H O

CH3 CH3 CH CH 2 H2N - C - C - OH H O

alanina (ala)

valina (val)

leucina (leu)

no polares

CH3 CH3

CH3 CH2 H C CH3 H2N - C - C - OH H O isoleucina (ile)

CH3 S

NH C CH

CH2 CH 2

CH2

CH2 CH - C - OH N O H

CH 2

CH2

CH2

H2N - C - C - OH

H2N - C - C - OH

H2N - C - C - OH

H O

H O

H O

prolina (pro)

fenilalanina (phe)

triptófano (trp)

metionina (met)

polares pero sin carga OH H H2N - C - C - OH H O glicina (gly)

(a) Todos los aminoácidos contienen un grupo amino (NH2) y un grupo carboxílico (COOH) unidos a un carbono central. Este mismo carbono también tiene un enlace con un átomo hidrógeno y con un grupo lateral. La estructura básica es la misma en todos los aminoácidos. La letra R representa el grupo lateral, que es distinto en cada tipo de aminoácido. (b) Los 20 aminoácidos que intervienen en la formación de las proteínas. Como vemos, sus estructuras básicas son las mismas pero difieren en sus grupos laterales. Los grupos laterales pueden ser no polares (sin diferencias de carga entre una zona y otra), polares pero con dos cargas que se equilibran mutuamente de modo que en conjunto el grupo lateral no tiene carga, o presentar una carga negativa o positiva. Los grupos laterales no polares, no son solubles en agua, mientras que los grupos con ca rga s y los pola res son hidrosolubles.

SH

CH3

CH2 H2N - C - C - OH

H C OH H2N - C - C - OH

H O

H O

H O

serina (ser)

treonina (thr)

cisteína (cys)

OH

O O

C

NH2

C

NH2

CH2

CH2

CH2

CH2

H2N - C - C - OH

H2N - C - C - OH

H2N - C - C - OH

H O

H O

H O

tirosina (tyr)

asparagina (asp)

glutamina (gln)

ácidas (con carga negativa)

CH 2 H2N - C - C - OH

básicas (con carga positiva) O

C

NH2

NH2 C NH

CH N

CH2 NH 2

NH2 CH2

CH2

CH2

CH2

CH C NH

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

H2N - C - C - OH

H 2N - C - C - OH

H2N - C - C - OH

H2N - C - C - OH

H2N - C - C - OH

H O ácido aspártico (asp)

H O ácido glutámico (glu)

H O histidina (his)

H O lisina (lys)

H O arginina (arg)

O

C

NH2

Queratina La proteína estructural queratina existe en todos los vertebrados y es el componente principal de las escamas, lana, uñas y plumas. (a) Cortes transversales de pelos humanos ampliados 160 veces. (b) La pluma consiste en un tallo del cual parten millares de barbas - cada una con muchas bárbulas minúsculas - y las bárbulas de la mitad inferior de cada pluma tienen unos ganchos diminutos que empalman con las bárbulas de la pluma adyacente, formando una estructura sólida, aunque flexible, para volar. Cuando un pájaro se emperejila, está "empalmando" de nuevo sus plumas. Esta pluma, de un colibrí, ha sido ampliada 56 veces.

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(a)

(b)

32

Bioquímica por ejemplo, es un tetrámero constituido por cuatro cadenas polipeptídicas, dos de un tipo (alfa) y dos de otro (beta). Este nivel de organización de las proteínas, en el que intervienen la interacción de dos polipéptidos o más, se llama estructura cuaternaria.

Niveles de organización proteica En los seres vivos, las proteínas están armadas con el grupo amino de un aminoácido, unido al grupo carbonilo de otro, a modo de una sucesión de vagones de ferrocarril. Estas cadenas de aminoácidos unidos entre sí mediante enlaces covalentes se denominan polipéptidos. La secuencia lineal de los aminoácidos dictada por la información hereditaria que la célula contiene para esa proteína en particular, se conoce como estructura primaria de la proteína. Cada proteína tiene su estructura primaria propia.

Nótese que las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria dependen todas de la estructura primaria secuencia de aminoácidos- y del ambiente químico local. En resumen, podemos definir los diferentes niveles estructurales de los polipéptidos.

La proteína se ensambla en una larga cadena que se forma mediante la adición de un solo aminoácido a la vez. A medida que la cadena se ensambla, empiezan a tener lugar interacciones entre los diversos aminoácidos de la cadena. Linus Pauling y Robert Corey descubrieron que pueden formarse puentes de hidrógeno entre el hidrógeno amino ligeramente positivo de un aminoácido y el oxígeno carbonilo ligeramente negativo de otro aminoácido, y dedujeron dos estructuras que se formarían como consecuencia de estos puentes de hidrógeno. Una es la que llaman hélice alfa, porque fue descubierta en primer término, y la otra es la lámina plegada beta. Estas estructuras se ilustran en la figura Niveles estructurales de las proteínas. A las configuraciones repetidas regulares producidas por puentes de hidrógeno entre los átomos de la columna vertebral polipeptídica, los bioquímicos las denominan estructura secundaria de una proteína.

Estructura primaria: Dada por la secuencia de aminoácidos que informa sobre qué aminoácidos conforman la proteína y en qué orden se encuentran. Estructura secundaria: Se refiere a la disposición en el espacio de la estructura primaria. Se debe a la formación de puentes de hidrógeno entre aminoácidos cercanos. Se puede originar estructuras muy ordenadas como: α - hélice:

los puentes de hidrógeno se forman entre aminoácidos vecinos de una misma cadena polipeptídica.

β - hoja plegada: los puentes de hidrógeno se forman entre los aminoácidos cercanos de dos cadenas polipeptídicas paralelas. Se forman haces paralelos de proteínas lo cual da gran resistencia.

Otras fuerzas, en las que interviene la índole de los grupos R de los aminoácidos individuales, también actúan sobre la cadena polipeptídica contrarrestando la formación de los puentes de hidrógeno que acabamos de describir. Por ejemplo, un grupo R como el de la isoleucina es tan voluminoso que interrumpe el giro de la hélice, imposibilitando la formación del puente de hidrógeno. Siempre que una cisteína encuentra a otra cisteína, puede formarse un enlace covalente por medio de un puente disulfuro que traba a la molécula en esa posición. Los grupos R de cargas distintas se atraen entre ellos y los de cargas iguales se rechazan. Al retorcerse y girar la molécula en solución, los grupos R hidrofóbicos se agrupan en el interior de la molécula y los grupos R hidrofílicos se extienden hacia afuera en la solución acuosa. De este modo se forman puentes de hidrógeno que unen entre sí a distintos segmentos de la columna vertebral de aminoácidos. La estructura tridimensional que estas interacciones entre los grupos R originan, se denomina estructura terciaria de una proteína. En la figura Niveles estructurales de las proteínas, tenemos los diversos enlaces que intervienen en la formación de la estructura terciaria.

Estructura terciaria: Es la disposición espacial de las estructuras secundarias. La cadena polipeptídica se dobla y se enrolla sobre sí, formando una estructura compacta. Se debe a la formación de enlaces no covalentes entre aminoácidos lejanos en la secuencia lineal. Estructura cuaternaria: Se observa en las proteínas formadas por 2 ó más cadenas polipeptídicas, se refiere a relaciones espaciales entre estas cadenas polipeptídicas y a los enlaces que los mantienen unidas, los que, generalmente no son covalentes. Clasificación: 3.1.Por su Composición: a. Simples (Holoproteínas) Formadas sólo por aminoácidos. Entre éstas están la albúmina, insulina, miosina, fibrina, histonas, etc.

Muchas proteínas consisten en más de una cadena polipeptídica. Las cadenas polipeptídicas se mantienen unidas entre ellas mediante puentes de hidrógeno, puentes disulfuro, atracciones entre cargas positivas y negativas y fuerzas hidrofóbicas. A menudo a tales proteínas se las denominan multiméricas; la proteína que contiene cuatro cadenas polipeptídicas es un tetrámero. La hemoglobina, 33

Quinto año de secundaria

Biología b. Conjugadas (Heteroproteínas)

Metionina HOOC

Form ados p or ami noácidos unid os a algún componente orgánico o inorgánico al que se le llama grupo prostético. Entre estas tenemos a la hemoglobina, mioglobina, caseína, hemocianina, interferón, etc.

N CH CH2

CH2OH

H

+

S

HOOC

Serina

H2O H

CH2OH

N CH

NH2

C

O

CH2

CH3

CH

H - OH

CH C

NH2

CH2

+ H2O

CH2 S

Dipéptido

CH3

Formación de enlace peptídico

NIVELES ESTRUCTURALES DE LAS PROTEÍNAS

(a) La estructura primaria de una proteína es la secuencia lineal de sus aminoácidos. (b) A causa de las interacciones entre estos aminoácidos, la molécula forma espontáneamente una estructura secundaria como la hélice alfa que se ilustra aquí y (c) una estructura terciaria como un glóbulo. (d) Muchas proteínas globulares, entre ellas la hemoglobina y algunas enzimas, consisten en más de una cadena de aminoácidos. Esta estructura se conoce como estructura cuaternaria.

ESTRUCTURA SECUNDARIA

(b)

(a)

(a) Hélice alfa. La hélice mantiene su forma merced a los enlaces de hidrógeno que se indican con las líneas entrecortadas. Los enlaces se forman entre el átomo de oxígeno del grupo carbonilo de un aminoácido y el grupo amino de otro aminoácido que está a cuatro aminoácidos de distancia en la cadena. (b) Estructura en lámina plegada beta de las proteínas. Los pliegues se forman mediante enlaces de hidrógeno entre los átomos de la columna vertebral del polipéptido.

ESTRUCTURA TERCIARIA (a)

SS- -SS

(a) Tipos de enlace que estabilizan la estructura terciaria de una molécula proteica. (b) Modelo espacial de la enzima digestiva quimiotripsina. El intrincado plegamiento de la estructura terciaria produce una molécula globular.

Colegio TRILCE

34

(b)

Bioquímica 3.2.Por su forma:

Entre las proteínas más abundantes tenemos a las enzimas.

a. Fibrosas Son de forma alargada, a modo de filamentos. Entre éstas están el colágeno, queratina y elastina.

Enzimas: Son proteínas globulares producidas por la célula para acelerar sus reacciones bioquímicas.

b. Globulares Son de forma redondeada y compacta. Entre éstas tenemos las enzimas, globulinas y albúminas.

Propiedades de una enzima:

-

a. Oligopéptidos Presenta de 2 a 10 aminoácidos.

-

b. Polipéptidos Tienen más de 10 aminoácidos, hasta cientos y miles de ellos.

cadena polipeptídica

cadena polipeptídica

cadena polipeptídica

grupo hemo

R C

C

H

H

O

OH

aminoácido R

Hemoglobina

(a) El enlace peptídico es un enlace covalente formado mediante condensación. (b) Los polipéptidos son polímeros de aminoácidos unidos entre sí por enlaces peptídicos, de modo que el grupo amino de un aminoácido está unido con el grupo carboxilo de su vecino. La cadena polipeptídica que aparece aquí contiene seis aminoácidos diferentes, pero algunas cadenas pueden poseer hasta 300 nanómetros de aminoácidos unidos entre ellos.

R

N

H

-

La molécula de hemoglobina consiste en cuatro grupos hemo con sus respectivas cadenas polipeptídicas entrelazadas en una estructura cuaternaria. El exterior de la molécula y el hueco del centro están revestidos por aminoácidos con carga, y los aminoácidos sin carga están aglomerados adentro. Cada molécula retiene cuatro moléculas de oxígeno, una ligada a cada grupo hemo. La secuencia de los aminoácidos de cada cadena es su estructura primaria. La forma helicoidal que adopta cualquier parte de la cadena como consecuencia de los enlaces de hidrógeno formados entre grupos vecinos C = O y NH, es su estructura secundaria. El plegamiento de las cadenas en formas tridimensionales es la estructura terciaria y la combinación de cuatro cadenas en una sola molécula funcional es la estructura cuaternaria.

cadena polipeptídica

H

Son reutilizables, pues luego de culminada la reacción, su arquitectura molecular no se altera. Son específicas, pues actúan sobre determinado sustrato, o conjunto de ellos, de estructura molecular complementaria. Son lábiles o sensibles, ya que cambios bruscos de temperatura o acidez les hacen perder su actividad. Son activas en pequeñas cantidades.

-

3.3.Péptidos Son asociaciones de aminoácidos. Pueden ser:

H

N

C

C

H

H

O

OH

aminoácido

H2O +

R

N

C

C

N

C

C

H

H

O

H

H

O

OH

H2C H3C

(a) glicina

tirosina

ácido glutámico

C

C

C

H

O

grupo amino terminal

Enlace peptídico y polipéptidos

H

H

N

C

C

H

O

serina

H

CH2

N

C

C

H

O

CH3

N

CH

2

Fe

H N

3

CH3

4

CH 3

H

CH2 C

C

N

C

C

H

O H

H

O

35

N

H H3C

N

polipéptido (b)

1

N

O

CH2 CH3

valina

OH

OH

H2N

H

CH2

dipéptido alanina

CH

CH3 CH

H

CH2

N

C H

C

OH

O grupo carboxilo terminal

H2C -OOC

CH2

H

H2C

CH2 COO-

Grupo hemo de la hemoglobina. Contiene un átomo de hierro (Fe) dentro de un anillo de porfirina. El anillo porfirínico consiste en cuatro anillos que contienen nitrógeno y aparecen numerados en el diagrama. Cada grupo hemo está unido a una larga cadena polipeptídica que lo envuelve. La molécula de oxígeno es retenida de plano contra el hemo.

Quinto año de secundaria

Biología Aminoácidos catalíticos: Encargados de interaccionar con el sustrato para llevarlo a la condición de producto.

Estructura de una enzima Dada su condición de proteína, está sobreentendida su conformación aminoacídica; es así como estas unidades enzimáticas, presentan dos porciones:

Dado que toda enzima es una proteína conjugada reconocemos en ella (Holoenzima) dos fracciones: Apoenzima y Coenzima.

Enzima: Arquitectura Apoenzima:

Holoenzima: Es la enzima activa.

-

-

Apoenzima : Es la parte compuesta por aminoácidos de la enzima. Coenzima : Es el grupo prostético de la enzima, se trata de cofactores orgánicos, por ejemplo las vitaminas del complejo B.

La sustancia sobre la cual actúa la enzima, se llama sustrato. La sustancia o sustancias producidas por la acción enzimática son los productos de la reacción. Mecanismo de acción de las enzimas Holoenzima:

Es explicado por la Teoría Llave - Cerradura que propone que: a. Toda enzima tiene un sitio activo en donde encaja el sustrato. b. Al unirse el sustrato con la enzima se forma un complejo de corta duración, en el que no intervienen enlaces covalentes. c. Realizada la catálisis se separan la enzima de los productos.

Holoenzima = Apoenzima + Coenzima

De acuerdo a esta teoría la actividad enzimática es saturable e inhibible. Podemos reconocer entonces los siguientes pasos o etapas de la acción enzimática:

a. Aminoácidos estructurales Constituyen el cuerpo de la enzima.

1. Identificación: Consiste en el reconocimiento del sustrato. 2. Formación del complejo: Es el acoplamiento de la enzima con el sustrato. 3. Catálisis: Es la ruptura molecular del sustrato por acción de la enzima. 4. Liberación de productos: Culminada la reacción, se han formado los productos, separándose intacta la enzima.

b. Sitio o centro activo: Es la zona de actividad catalítica, constituida por dos regiones de aminoácidos. c. Aminoácidos de fijación: Formados por aminoácidos que permiten una unión débil con el sustrato, generalmente por puentes de hidrógeno.

Hemoglobina Anormal

(a)

Colegio TRILCE

(b)

36

Fotomicrografías electrónicas de barrido de (a) glóbulos rojos que contienen hemoglobina normal y (b) un eritrocito que contiene la hemoglobina anormal asociada con anemia drepanocítica. Cuando la concentración de oxígeno en la sangre es baja, las moléculas anormales de hemoglobina se adhieren entre ellas, deformando a los glóbulos rojos. En consecuencia, éstos no pueden pasar con facilidad por los capilares. Estos glóbulos rojos han sido ampliados unas 7000 veces.

Bioquímica Cofactores enzimáticos.

Desnaturalización de una proteína (pérdida de su actividad biológica, por exceso de calor o variación brusca del pH).

Son sustancias que activan algunas enzimas (apoenzimas) para que puedan ejercer su actividad catalítica. Se clasifican en dos grupos:

enlace de Vander Waals

enlace de puente disulfuro

1. Inorgánicos: Son iones como Cu2+, Zn2+, Cl-, K+

enlace de puente de H

2. Orgánicos: Se les denomina coenzimas y son generalmente vitaminas del complejo B.

desnaturalizacion desnaturalización

Rol enzimático

Para que puedan reaccionar, las moléculas deben poseer suficiente energía - energía de activación - como para chocar con la fuerza necesaria para vencer su repulsión mutua y debilitar los enlaces químicos existentes. Una reacción no catalizada requiere más energía de activación que la catalizada, (como una reacción enzimática). La menor energía de activación en presencia del catalizador, muchas veces está dentro de la gama energética que poseen las moléculas y, por lo tanto, la reacción puede ocurrir con rapidez recibiendo poco o nada de energía adicional. Sin embargo, nótese que el cambio energético ( G) global desde el estado inicial hasta el estado final es el mismo con el catalizador que sin él.

Modelo de la acción enzimática. La sacarosa es un disacárido que al hidrolizarse produce una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. La enzima que interviene en esta reacción, sacarasa, es específica para este proceso; como vemos, el sitio activo de la enzima coincide con la superficie opuesta de la molécula de sacarosa. El encaje es tan exacto que una molécula constituida, por ejemplo, por dos subunidades de glucosa, no sería afectada por esta enzima.

Hipótesis del encaje inducido. Se cree que el sitio activo es flexible y ajusta su configuración de acuerdo con la de la molécula de sustrato. Esto induce un encaje ajustado entre el sitio activo y el sustrato.

37

Mecanismo de acción de las enzimas

Quinto año de secundaria

Biología Clasificación de las enzimas

En 1928 se hizo un experimento que en esa época parecía estar muy alejado de la bioquímica o de la genética. Frederick Griffith, bacteriólogo de salud pública, estudiaba la posibilidad de preparar vacunas con unas bacterias, los neumococos, que producen un tipo de neumonía. En esos tiempos, antes del advenimiento de los antibióticos modernos, la neumonía bacteriana era una enfermedad grave, el siniestro “capitán de los hombres de la muerte”.

Actualmente se reúnen a las enzimas en 6 grupos: -

Oxirreductasas: Regulan la oxidación o reducción del sustrato. Intervienen en la cadena respiratoria. Transferasas: Transfieren radicales de un sustrato a otro, sin que en ningún momento quede libre el radical. Hidrolasas: Actúan “rompiendo” enlaces por medio de los componentes del agua: (- H) y (- OH). Liasas: Encargadas de romper enlaces: C - C, C - N, C - O, formando generalmente enlaces dobles. Isomerasas: Son las enzimas que transforman a la molécula sustrato, en su molécula isómera. Ligasas (Sintetasas): Intervienen en la unión de diferentes grupos químicos o de moléculas.

Como Griffith sabía, los neumococos existen en formas virulentas (que causan enfermedades) y dotadas de cápsulas (cubiertas de polisacárido); o en formas no virulentas (inocuas) y exentas de cápsulas. Griffith quería saber si se podía utilizar inyecciones de neumococos virulentos muertos mediante calor, que no producen enfermedad, para inmunizar contra la neumonía. Entre sus diversos experimentos, hizo uno que le dio unos resultados muy desconcertantes:

4. Ácidos nucleicos

Durante mucho tiempo se pensó que el material hereditario eran las proteínas, debido a que sus veinte aminoácidos podían combinarse de manera casi ilimitada y porque se encontraban en todas las células.

La inoculación de cepas virulentas a ratones les producía la enfermedad y la muerte, mientras que las no virulentas no causaban daño alguno. Al utilizar neumococos virulentos muertos por calor, los ratones no fueron afectados por la neumonía. Cuando en un experimento combinó las bacterias virulentas muertas por calor con la cepa no virulenta, y luego las inyectó a los ratones, éstos murieron. Al estudiar el animal muerto Griffith encontró neumococos virulentos. Entonces dedujo que las bacterias virulentas contenían una señal que transmitía la característica virulenta a las bacterias inofensivas. A esta señal la llamó factor transformante.

En 1869 el bioquímico alemán Friedrich Miescher analizó el núcleo de los glóbulos blancos, y encontró que estaba formado por una sustancia ácida, a la que llamó nucleína o ácido nucleico, y por una sustancia alcalina o básica, de naturaleza proteica. En 1914, gracias a los trabajos de Robert Feulgen, que descubrió que el ácido nucleico presentaba afinidad por un colorante rojo (fucsina), se logró probar que el ácido nucleico se encontraba en todas las células estudiadas. inyección

(a)

virus encapsulados virulentos

el ratón muere

(b)

virus no encapsulados no virulentos

el ratón vive

virulentos inactivos muertos por calor

(c)

el ratón vive

calor

el ratón muere

mezcla de virulentos muertos inactivos y de no virulentos vivos activos

muestra de sangre del ratón muerto

(d) virus no virulentos

(e)

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muestra de sangre del ratón muerto

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El factor transformador, sustancia capaz de transmitir rasgos genéticos de una célula a otra, se descubrió al estudiar neumococos, bacterios que producen neumonía. Una cepa de estos bacterios posee cápsulas (capas protectoras externas) y la otra no. La capacidad para elaborar cápsulas y producir enfermedad es una características hereditaria que se transmite de una generación bacteriana a otra al dividirse las células. a) La inyección de neumococos encapsulados mataba a los ratones. b) La cepa no encapsulada no causaba infección. c) Antes de la inyección se mataron los bacterias encapsulados por calor y tampoco produjeron infección. d) En cambio, mezclando los bacterias encapsulados muertos con bacterios no encapsulados vivos e inyectando la mezcla a los ratones, todos éstos morían. e) En las muestras de sangre de los ratones muertos se encontraron neumococos encapsulados vivos. Algún factor había pasado de los bacterios muertos a los vivos, dotándolos de capacidad para elaborar cápsulas y causar neumonía. Con posterioridad este "factor" fue aislado y resultó ser ADN.

Bioqu ímica Bases Nitrogenadas

En 1944, Avery, McLeod y McCarty demostraron que el factor transformante descrito por Griffith era el ADN. En consecuencia, el ADN era la molécula responsable de almacenar la información genética. Otros experimentos que identificaron finalmente al ADN como la macromolécula informativa fueron los de D. Hershey y M. Chase. Al estudiar el mecanismo de infección del virus T2 en las bacterias E. coli, descubrieron que el virus transfería al interior de las bacterias su ADN y no sus proteínas, concluyendo que el ADN es el material genético y no las proteínas. Poco después del hallazgo de Miescher en 1869, se aisló otra sustancia muy parecida a la nucleína o ácido nucleico de Miescher. A dicha sustancia se le denominó ácido ribonucleico (ARN) y a la aislada por Miescher se le llamó ácido desoxirribonucleico (ADN), teniendo en cuenta el tipo de pentosa que poseían: ribosa o desoxirribosa.

Concepto de ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son biomoléculas pentarias compuestas por C, H, O, N y P. Están formados por cadenas de nucleótidos, unidos entre sí mediante enlaces fosfodiéster. Se encuentran en todos los seres vivos y controlan todos sus procesos vitales. Nucleótido Unidad básica (monómero) de los ácidos nucleicos. Está compuesto por:

Para la constitución del nucleótido los tres elementos mencionados se unen. La unión entre la pentosa y la base nitrogenada, es mediante un enlace  - N glucosídico; mientras que la unión entre el ácido fosfórico y la pentosa, se realiza mediante un enlace fosfoéster.

1. Un monosacárido del tipo de las pentosas, que puede ser ribosa o desoxirribosa.

PENTOSAS

F

BN P

F: ácido fosfórico P: pentosa BN: base nintrogenada

2. Un ácido fosfórico (H3PO4) que le da la característica ácida a la molécula. 3. Una base nitrogenada compuesta por C, H, O y N. Existen dos tipos de bases:

A los nucleótidos se les clasifica en desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos, según la pentosa que posean: desoxirribosa o ribosa, respectivamente. También se les clasifica según la base nitrogenada que poseen: nucleótido de adenina, nucleótido de citosina, nucleótido de uracilo, etc.

3.1.Bases Pirimidínicas Pertenecen a este grupo la Citosina (C), Timina (T) y el Uracilo (U). 3.2.Bases Purínicas Pertenecen a este grupo la Adenina (A) y la Guanina(G).

Nombre el siguiente nucleótido:

Bases nitrogenadas complementarias Son aquellas bases que pueden formar puentes de hidrógeno entre sí. Así tenemos que A y T (U) son complementarias, lo mismo que G y C, unidas por dos y tres puentes de hidrógeno respectivamente.

F

G R

Rpta.: ___________________

39

Quinto año de secundaria

Biología Hemos descrito a un ácido nucleico como una cadena de nucleótidos unidos entre sí; esto ocurre de la siguiente manera: F

5 4

P 3

F

5 4

P

1

BN

Estructura del ADN Los desoxirribonucleótidos presentan las siguientes características: -

2

5 4

BN

2

3

F

1

cada base nitrogenada de una de las cadenas tiene "al frente" (en la otra cadena) a su base complementaria. Esta estructura bicatenaria se tuerce sobre sí misma formando una hélice o espiral, por lo que se dice que es helicoidal, con giro a la derecha.

P 3

1

BN

Pentosa: desoxirribosa. Ácido fosfórico. Bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina, timina.

La timina es exclusiva del ADN. Erwin Chargaff descubrió que: "la proporción de Adenina en el ADN, era igual a la de timina; y que la de guanina era igual a la de citosina" (Ley de Chargaff). Además, descubrió que la proporción de bases nitrogenadas variaba de una especie a otra.

2

Un concepto complementario al de nucleótido es el de nucleósido, que es la unión de una pentosa y una base nitrogenada. Los ácidos nucleicos son de dos tipos:

F

F

D

A

T

D

D

G

C

D

D

C

G

D

F

F

...

...

4.1.Ácido Desoxirribonucleico (ADN o en inglés DNA) Es un ácido nucleico constituido por dos cadenas de desoxirribonucleótidos,colocadas antiparalelamente (una cadena está "de cabeza" con respecto a la otra, pero son paralelas) que se mantienen unidas mediante los puentes de hidrógeno que se forman entre sus bases nitrogenadas. Por esto último se dice que son cadenas complementarias, ya que

...

F

...

4.1 Ácido desoxirribonucleico 4.2 Ácido ribonucleico

F

El ancho del ADN es 2 nm, la distancia entre dos pares de nucleótidos consecutivos es 0,34 nm. Un giro completo comprende 10 pares de nucleótidos por lo que mide 3,4 nm. El ADN humano de una sola de sus células mide casi 2 m de largo, si se le desenrrolla completamente.

Cadena de nucleótidos

Función del ADN Es la molécula que contiene la información genética o hereditaria de un organismo. Se encuentra presente en todas sus células. En él encontramos todas las instrucciones para construir y poner en funcionamiento cada una de las estructuras de un ser vivo. Tiene la capacidad de hacer copias de sí mismo (replicación o autoduplicación del ADN).

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Bioquímica ADN: DOS CADENAS DE NUCLEÓTIDOS

Estructura helicoidal de doble cadena del ADN, tal como la presentaron Watson y Crick en 1953. La armazón de la hélice consiste en las unidades azúcar - fosfato de los nucleótidos y los peldaños están constituidos por las cuatro bases nitrogenadas adenina y guanina (purinas) y timina y citosina (pirimidinas). Cada escalón consiste en dos bases. El conocimiento de las distancias entre los átomos, determinado por las imágenes de difracción de rayos X, fue crucial para establecer la estructura de la molécula de ADN.

Estructura de doble cadena de una porción de la molécula de ADN. Como la adenina sólo puede aparearse con la timina y la guanina sólo con la citosina, el orden de las bases a lo largo de una cadena determina el orden de las bases a lo largo de la otra. Nótese que las cadenas corren en direcciones contrarias.

Watson (izq.) y Crick en 1953, con uno de sus modelos del ADN. Maurice Wilkins con el cual compartieron el Premio Nobel, dijo: "El ADN es como el oro de Midas; quien lo toca enloquece".

41

Quinto año de secundaria

Biología 4.2.Ácido Ribonucleico (ARN o en inglés RNA) Es un ácido nucleico compuesto por una sola cadena de ribonucleótidos, la cual puede adoptar diferentes formas según su función.

Ribosoma

Estructura del ARN Los ribonucleótidos presentan las siguientes características: -

Pentosa: ribosa. Ácido fosfórico. Bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina, uracilo.

El uracilo es exclusivo del ARN. Se conocen tres tipos de ARN y los tres trabajan para sintetizar las proteínas; sin embargo cada tipo cumple una función particular:

Diagrama de un ribosoma de una célula de E. coli. Como vemos, consiste en dos subunidades, una más grande que la otra, cada una de ellas constituída por ARN específico y moléculas proteicas. Los términos 30S y 50S aluden a las densidades relativas de las dos subunidades, de acuerdo con sus velocidades de sedimentación en la ultracentrífuga.

a. ARN Mensajero (ARNm) Se fabrica a modo de copia de algún segmento del ADN, de forma que transporta en él información genética, desde el núcleo hacia el citoplasma. Representa el 5 - 10% del ARN total. Su estructura es lineal. Presenta los CODONES, que son tripletes de nucleótidos, que lo constituyen.

ARNt: Arquitectura

El proceso de copiado de la información del ADN en el ARNm se llama TRANSCRIPCIÓN. b. ARN de Transferencia (ARNt) Es el que transporta los aminoácidos hacia el ribosoma para la síntesis de proteínas. Existe por lo menos un ARNt para cada uno de los aminoácidos de nuestras proteínas. Representa un 10 - 15% del ARN total. Su estructura es en “hoja de trebol” (trifoliado). Presenta los ANTICODONES, que son tripletes de nucleótidos complementarios a los CODONES. Estructura de una molécula de ARNt. (a) Estas moléculas consisten en unos 80 nucleótidos unidos entre sí formando una sola cadena. La cadena siempre termina en una secuencia CCA. En este extremo, un aminoácido puede entablar enlace con su ARNt específico. Algunos nucleótidos son los mismos en todos los ARNt (sombreado gris) y los otros nucleótidos varían de acuerdo con cada ARNt en particular. Los símbolos D, Y, y T representan nucleótidosde ARNt. Algunos nucleótidos están unidos entre sí mediante enlaces de hidrógeno. Los nucleótidos impares de la base del diagrama forman el anticodon y sirven

c. ARN Ribosómico (ARNr) Se asocia con proteínas para la constitución de los ribosomas. Su estructura es globular. A éstos llega el ARNm para ser "leído" y ejecutado. A estos dos últimos procesos se les llama TRADUCCIÓN.

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se pliega sobre sí misma produciendo esta estructura tridimensional. Esto es una fotografía de un modelo.

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Bioquímica 5. Vitaminas.

Son sustancias que actuando en pequeñas cantidades intervienen en el desarrollo, el crecimiento y mantenimiento del organismo de los seres vivos. Se clasifican en:

-

-

Vitaminas hidrosolubles: Vitamina C y complejo B. Vitaminas liposolubles: Vitaminas A, D, E y K.

6.Hormonas.

Son sustancias proteicas, lipoproteicas, glucoproteicas o lipídicas que actuando en pequeñísimas cantidades regulan el equilibrio funcional entre todas las partes de un organismo, se encuentran en:

-

Humanos: FSH, LH, STH, TIROXINA, etc.

-

Vegetales: (fitohormonas): auxinas, giberelinas, etileno, etc.

Diferencia entre el ADN y ARN DIFERENCIAS ENTRE EL ADN y ARN

N úm ero de cadenas polinucleótidas

2 (bicatenario)

Bases nitrogenadas Pentosa

1(m onocatenario)

,CiCitosina tosina Timina,

Adenina,G uanina

Adenina,G uanina ,Citosina

D exoxi rribosa Desoxirribosa

Ribosa

Ácido Fosfórico

H 3PO 4

H 3PO 4

Form as y tipos

M odelo  -H élice (helicoidal)

ARN m :lineal ARN t:trebol ARN r:globular

Función

Contiene elprogram a genético de los seres vivos

Síntesis de proteínas (traducción)

O rigen

Replicación o Autoduplicación delAD N

Transcripción

U bicación

• C élula:N úcleo M itocondria Cloroplastos • D esoxivirus

• C élula:N ucleolo Ribosom a M itocondria Cloroplasto • Ribovirus

D esignación letra y nombre

Principales fuentes

VITAMIN AS Función

Síntomas por deficiencia

A, caroteno

- Yema de huevo, vegetales - Formación de pigmentos - Ceguera nocturna; piel verdes o amarillos, frutas, visuales, mantenimiento de la seca y escamosa. hígado, manteca. estructura epitelial normal.

D3, calciferol

- Aceites de pescado, hígado, - Incrementa la absorción de - Raquitismo (formación 2+ leche fortificada y otros de hueso defectuoso). Ca desde el intestino, impoproductos lácteos, acción de rtante en la formación de la luz solar sobre lípidos huesos y dientes. cutáneos. - Hortalizas de hojas verdes, - Mantiene la resistencia de los - Aumento de la fragilidad leche, huevos, carne. glóbulos rojos a la hemólisis, de los glóbulos rojos. cofactor en la cadena de transporte de electrones.

E, tocoferol

K, naftoquinona

- S í n t e s i s p o r b a c t e r i a s - Permite la síntesis de factores - Falla en la coagulación intestinales, hortalizas de de la coagulación por el de la sangre. hojas. hígado.

Complejo vitamínico B B1 , tiamina

- Cerebro, hí gado, riñón , - Formac ió n d el cofact or - B e r i - b e r i , n e u r i t i s , corazón, granos enteros. involucrado en el ciclo de insuficiencia cardíaca. Krebs

B2 , riboflavina

- Lech e, h ue vo s, granos enteros.

B6 , piridoxina

- Granos enteros, hígado, riñón, - Coenzima para el metabo- - Dermatitis, enfermedad pescado, levadura. lismo de aminoácidos y de nerviosa. ácidos grasos.

B12 , cianocobalamina

- Riñón, hígado, cerebro.

Biotina

- Yema del huevo, síntesis por - Participa en la síntesis de - Dermatitis escamosa, bacterias intestinales. ácidos grasos, fijación de CO2. do lores musculares, debilidad.

Ácido fólico

- Hígado, hojas de hortalizas.

Niacina (ácido nicotínico)

híg ad o, - Parte del transportador de - Fotofobia, fisuras de la electrones FAD. piel.

- Maduración de glóbulos rojos, - Anemia, glóbulos rojos coenzima en el metabolismo mal formados. de aminoácidos.

- Síntesis de ácido nucleico, - Falta de maduración de formación de glóbulos rojos. los g lób ulos rojos , anemia. - Granos enteros, hígado y - Parte de los transportadores - P e l a g r a , l e s i o n e s otras carnes, levadura. de electrones NAD, NADP y de cutáneas, transtornos CoA. digestivos.

Ácido pantoténico

- Presente en la mayoría de los - Forma parte de la CoA alimentos, especialmente huevos, hígado, levadura.

C, ácido ascórbico

- F rutas cítricas, t omate, - Vital para el colágeno y - Escorb uto, falta de hortalizas de hojas verdes. susta nci a fundam ent al formación de fibras de (intercelular) tejido conjuntivo.

43

- Transtornos neuromotores, cardiovasculares, distress gastrointestinal.

Quinto año de secundaria

Biología COMPLEJOS SUPRAMOLECULARES - VIRUS

4. Clasificación de los virus Para los virus existen diversos criterios de clasificación como:

1. ¿Qué son los complejos supramoleculars y qué son los virus? Complejos supramoleculares.- Son estructuras químicas muy complejas, que resultan de la interacción de dos o más macromoléculas, ejemplos: virus ribosomas, centriolos, membranas celular, etc. Virus.- Son complejos supramoleculares nucleoproteicos (formados por ácidos nucleicos y proteinas), con capacidad infectante, es decir capaces de provocar infecciones o enfermeddes en el hombre y otros organismos.

a. Por el tipo de material genético: - Si presentan ADN: Desoxivirus. Ejemplo: Poxvirus, adenovirus, herpesvirus, papovirus. - Si presentan ARN: Ribovirus. Ejemplo: Paramixovirus, reovirus, togavirus, picornavirus.

2. Estructura viral Todos los virus poseen una cubierta proteica llamada cápside que envuelve un ácido nucleico denominado material genético o genoma. La cápside, está constituida por la unión de muchos capsómeros, de naturaleza proteica, ellos se disponen adoptando formas: icosaédricas, esféricas y tubulares. El material genético (genoma), puede ser ADN o ARN, nunca los dos juntos. Este material lleva los genes que inducen su replicación dentro de la célula infectada.

Por el tipo de célula que infectan: Bacterias: Bacteriófagos. Animal: Zoófagos. Vegetal: Fitófagos. Hongo: Micófagos.

c. -

Por la especificidad del sistema atacado: S. Nervioso: Neurotrópicos. Ejemplo: Poliomielitis. S. Inmune: Inmunotrópicos. Ejemplo: S.I.D.A. Piel: Dermotrópicos. Ejemplo: Varicela. Órganos: Organotrópicos. Ejemplo: Hepatitis (hígado).

5. Fisiología vírica Se cumple por medio de los procesos denominados:

3. Características virales

5.1.Ciclo lítico: Este proceso se cumple en los siguientes pasos:

a. Ultramicroscópicos: Son extremadamente pequeños, su tamaño oscila entre décimas y centésimas de micra (1 micra = m; m = 1/1000 mm). Lo cual indica que pueden ser relativamente visibles a la microscopía electrónica. Por lo tanto son filtrables, es decir, atraviesan los filtros de porcelana, que retienen a las bacterias. b. Carecen de metabolismo: Es una generalidad la ausencia de enzimas, por lo tanto están en la imposibilidad de realizar reacciones metabólicas. Como consecuencia, para poder multiplicarse recurren a la necesidad de aprovecharse del metabolismo de la célula huésped, siendo por lo tanto considerados parásitos celulares obligados. c. Termosensibilidad: Dada su condición química nucleoproteica, los virus, al ser sometidos en condiciones de laboratorio, a elevadas temperaturas, se consiguió que sus macromoléculas constituyentes, se desorganizaran al punto de perder toda opción de volver a infectar. d. Cristalización: Una vez que la célula ha muerto, los nuevos virus salen en "búsqueda" de nuevas células para continuar con su propagación. Pero aquellos virus que no alcanzan alguna célula, pasan una situación muy especial, se transforman en una delgadísima capa cristalina orgánica. e. Capacidad mutágena: El material genético de los virus: ADN o ARN, está sujeto a cambios estructurales que conllevan a la transformación de la cápside, esto ocurre cuando los VIRUS han realizado varias infecciones en un tiempo considerable.

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b. -

a. Adsorción: Momento cuando el virus se adhiere sobre la superficie externa de la célula huésped. Realizándose de dos maneras diferentes: - Mecánica: Cuando el virus, mediante una serie de “ganchos” se afirma a la pared celular de su víctima. - Química: Cuando la cápside viral se complementa molecularmente con la membrana plasmática de la célula. b. Penetración: Se considera al ingreso del material genético viral al interior de la célula. c. Replicación: El genoma viral se multiplica muchas veces a costa del material genético celular y del metabolismo de la célula. d. Ensamblaje: Los ribosomas de la célula se "encargarán" posteriormente de la síntesis de proteínas virales que terminarán constituyendo la cápside de cada futuro virus. e. Lisis: Los nuevos virus están listos para escapar de la célula, haciéndola "estallar" (lisis) previamente. Los virus libres van en búsqueda de nuevas células para repetir el proceso. 44

Bioquímica 5.2.Ciclo Lisogénico Ocurren prácticamente los mismos pasos, pero con algunas variantes que pasamos a comentar:

Existen dos tipos de partículas más simples que los virus e igualmente patógenas: los viroides y los priones. Los viroides constan de una cadena de ARN, muy corta y desnuda, que únicamente puede codificar una sola proteína. Un prión todavía es más insignificante: una sola proteína hidrofóbica sin ningún tipo de ácido nucléico.

a. Adsorción y penetración: Suceden los mismos acontecimientos descritos en 5.1 a y b

6. Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) Es un retrovirus del grupo de los lentivirus, y es el agente etiológico (causal) del Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA).

b. Hibridización: El genoma viral pasa a incorporarse al material genético de la célula, formándose un “híbrido genético”. En esta situación puede permanecer el genoma viral, por un tiempo casi indeterminado; reactivándose con la llegada de ciertos factores condicionantes.

El SIDA fue reconocido como síndrome en 1981, pero el VIH fue identificado como agente causal en 1985. Estructura del VIH Tiene un diámetro de 100nm. Presenta una cubierta compuesta por una bicapa lipídica con glucoproteínas incrustadas en ella. Esta cubierta envuelve al CORE, que está formado por el ARN del virus (material genético) y las enzimas transcriptasa inversa (retrotranscriptasa) y la integrasa rodeadas por una capa de proteínas.

c. Multiplicación celular: Las células invadidas se multiplican mitóticamente "arrastrando" en cada célula hija el genoma viral. d. Eclipse: Este material permanece sin manifestarse pasando los futuros virus desapercibidos, no se les nota cuando se realiza un análisis.

Modo de acción del VIH El VIH presenta una gran afinidad a los receptores CD - 4 de los linfocitos o macrófagos (células del sistema inmune). La infección ocurre de la siguiente manera:

Clasificación de los virus por el tipo de material genético

a. El VIH se adhiere al receptor CD - 4 del linfocito T4, para inyectar el Core, al citoplasma celular.

Envoltura Tipo de anfitrión Ausente

Animal

Presente

Animal

Ausente

Planta

Presente

Animal

Ausente

Animal

Presente

Animal

Ausente

Bacterias

Ausente

Bacterias

Presente

Animal

b. Quedan libre el ARN viral y las enzimas: transcriptasa inversa y la integrasa. Ocurre la transcripción invertida, sintetizándose ADN viral a partir del ARN viral, con ayuda de la transcriptasa reversa. c. Ahora el ADN viral, ingresa al núcleo, “hibridizándose” con el ADN viral, dándose inicio a la síntesis de proteínas virales, así mismo de ARN virales. d. En el citoplasma, sucede el ensamblaje de las nuevas cápsides y de sus Cores, todo aquello queda listo para la "salida" de los linfocitos por evaginaciones de la membrana celular cuando se produce la lisis de las células infectadas. Todos los tipos celulares que poseen en su membrana el antígeno CD4, son susceptibles de ser infectados por el VIH. Así tenemos a: Linfocitos T cooperadores, monocitos, macrófagos, tisulares, células epiteliales de Langerhans y

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Quinto año de secundaria

Biología Estructura Viral

(a)

(b)

cadenas de ARN

membrana lípidica membrana proteica interna

(c)

(d)

cubierta proteica ADN cuello vaina centro placa basal fibras de la cola

(e)

(f)

a) Adenovirus, uno de los muchos virus que causan resfríos en el ser humano. Este virus es un icosaedro. Sus 20 lados son triángulos equiláteros constituidos por subunidades proteicas idénticas. Muchos virus y también las cúpulas geodésicas de Buckminster Fuller están construidos según este principio. En total hay 252 subunidades. Dentro del icosaedro hay un centro de ADN de doble cadena. b) Modelo del adenovirus construido con 252 pelotas de tenis. c), d) Fotomicrografía electrónica y diagrama del virus de la gripe. El virus consiste en un centro de ARN rodeado por una envoltura lipoproteica a través de la cual sobresalen cortas espículas proteicas. Por razones que no se conocen, el virus gripal muta con frecuencia. Como los cambios de su ácido nucleico alteran sus proteínas los anticuerpos formados con anterioridad dejan de "reconocerlo". Las cepas nuevas de virus gripal tienden a aparecer con mayor rapidez de lo que se pueden producir vacunas nuevas para combatirlos. e, f) Fotomicrografía electrónica y diagrama de un bacteriófago que muestra los componentes estructurales diversos de la cubierta proteica. El ADN del virus codifica la producción de todas estas proteínas estructurales.

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Bioquímica Autoevaluación Indicaciones

Las siguientes preguntas tienen como objetivo que pueda conocer cuánto sabe de este capítulo. Se le recomienda que antes de intentar contestarlas, repase a conciencia su cuaderno y la guía. Póngase un tiempo límite para toda la prueba (sugerencia: 25 minutos), luego compare sus respuestas con la clave al final de la guía. Calcule su porcentaje de preguntas correctas, será su rendimiento. El mínimo rendimiento debe ser 70%, si espera tener algún éxito en sus evaluaciones bimestrales.

BIOELEMENTOS – BIOMOLECULAS INORGÁNICAS

e) [H+] = 10 –8 molar.

1. Señale el bioelemento primario: a) K d) Fe

b) No e) Na

9. El principal buffer extracelular es: c) N

a) Hemoglobina d) Agua

2. Señale el oligoelemento: a) O d) K

b) N e) H

10. Propiedad del agua que le permite actuar como agente termorregulador:

c) C

a) b) c) d) e)

3. Interviene en la síntesis de hemoglobina: a) Mg d) Cl

b) Fe e) Cu

c) Na

b) Na. e) Cl.

a) b) c) d) e)

c) Zn.

b) Cu. e) Co.

a) b) c) d) e)

c) Fe.

6. Indispensable para la actividad de la glándula tiroides: a) Zn d) I

b) Co e) Mg

GLUCIDOS: 1. Componente glucosídico del exoesqueleto de los artrópodos:

Forman electrolitos. Regulan el pH. Determinan la presión osmótica. Son cofactores enzimáticos. Todas corresponden.

a) Insulina d) Cutina

b) Celulosa e) Quitina

c) Sacarina

2. La hidrólisis completa del glucógeno producirá:

8. Señale la alternativa que corresponda a un ácido: a) b) c) d)

Oxígeno molecular. Nitrógeno molecular. Dióxido de carbono. Ozono. Argón.

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

c) Cu

7. No corresponde a las sales minerales: a) b) c) d) e)

Su alta tensión superficial. Su dipolaridad. Su alto punto de ebullición. Su baja tendencia a ionizarse. Su baja tendencia a formar puentes de H+.

12. Gas atmosférico que las plantas utilizan como materia prima para elaborar compuestos orgánicos:

5. Bioelemento involucrado en el transporte de oxígeno por la sangre: a) Mo. d) Na.

Alta constante dieléctrica. Dipolaridad. Alto punto de congelación. Elevado calor específico. Alta tensión superficial.

11. El agua es el gran solvente universal, gracias a:

4. Cuál de los siguientes bioátomos representa el catión extracelular más abundante, que juega un rol muy importante en la generación de potenciales de acción (impulsos nerviosos): a) Mg. d) K.

b) Fosfato c) Bicarbonato e) Bifosfato

a) Sacarosas d) Almidón

[H+] = 10 –7 molar. [H+] = 10 –10 molar. [H+] = 10 –9 molar. [H+] = 10 –4 molar.

b) Maltosas e) Fructosas

c) Glucosas

3. Señale el azúcar compuesto por seis carbonos y que tenga grupo funcional cetona:

47

Quinto año de secundaria

Biología a) Galactosa d) Fructosa

b) Ribosa e) Glucosa

c) Ribulosa

a) Ergosterol d) Caroteno

4. Al combinarse dos glucosas, se obtiene una molécula de fórmula C12H22O11, cuál de los siguientes compuestos responde a dicha fórmula: a) Celulosa d) Fructosa

b) Glucógeno e) Galactosa

b) Sacarosa e) Quitina

a) b) c) d) e)

c) Maltosa

a) b) c) d) e)

a) La celulosa b) El almidón c) La maltosa d) El glucógeno e) La quitina

a) b) c) d) e)

c) Glucosa

8. Carbohidrato que sirve como reserva energética animal. Se sintetiza y acumula en el hígado: a) Quitina d) Celulosa

b) Almidón c) Glucógeno e) Amilopectina

b) Actina e) Almidón

a) b) c) d) e)

c) Quitina

a) Colesterol b) Fosfolípido d) Triglicérido e) Colágeno

Puentes de hidrógeno Fosfodiéster Iónico Glucosídico Peptídico

a) Glucolípido b) Cera d) Esfingomielina

c) Triglicérido e) Cutina

9. Lípido de origen animal, importante porque da origen a muchos esteroides tales como hormonas sexuales, ácidos biliares y vitamina «D»:

1. El papel estructural de los lípidos se relaciona con: Formación de uñas y pelos. Formación de huesos. Formación de membranas. Formación de pared celular. Producción de energía.

a) Glucógeno d) Colesterol

b) Queratina e) Glicerol

c) Quitina

10.El exceso de colesterol en el organismo está estrechamente relacionado con la enfermedad llamada:

2. Compuesto de naturaleza lipídica conocido como pro vitamina A:

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c) Vitamina D

8. Lípido que actúa como aislante térmico, protegiéndonos del frío:

LÍPIDOS:

a) b) c) d) e)

Nucleótidos Aminoácidos Ácidos grasos Esteroides Monosacáridos

7. Lípido que se acumula en el tejido celular subcutáneo y actúa como agente termoaislante:

10. Enlace químico producido entre dos monosacáridos: a) b) c) d) e)

Reserva energética. Fuente secundaria de energía. Formación de la pared celular vegetal. Formación de membranas biológicas. Aislantes térmicos.

6. Los componentes básicos de los lípidos son los:

9. Principal constituyente de la pared celular vegetal: a) Queratina d) Celulosa

Acidos grasos. Esteroides. Triglicéridos. Fosfolípidos. Ceras.

5. NO corresponde a una función de los lípidos:

7. Monosacárido presente en frutas, llamado también Levulosa: b) Sacarosa e) Amilosa

Ceramida y glúcidos. Glicerol y fosfato. Esfingomielina y colina. Tres ácidos grasos y glicerol. Tres fosfatos y colina.

4. Los lípidos predominantes de las membranas biológicas, reciben el nombre de:

c) Celulosa

6. El polisacárido de reserva energética vegetal más importante es:

a) Lactosa d) Fructosa

c) Ficoeritrina

3. Las grasas neutras que se caracterizan por su papel termoaislante, se componen de:

5. El glúcido más importante utilizado por todas las células como fuente principal de energía es: a) Insulina d) Glucosa

b) Glicerol e) Xantofila

a) Cirrosis. b) Bocio exoftálmico. 48

Bioquímica c) Ateroesclerosis. d) Marasmo. e) Diabetes

8. Proteínas indispensables para la contracción muscular: a) b) c) d) e)

PROTEÍNAS: 1. Las enzimas son: a) b) c) d) e)

Proteínas reguladoras de pH. Proteínas catalizadoras. Catalizadores inorgánicos. Proteínas altamente específicas y sensibles. b y d son correctas.

9. La estructura primaria de una proteína está determinada por: a) b) c) d) e)

2. Variedad de proteínas que participan en la respuesta inmune (defensa del organismo): a) Colágeno. d) Enzimas.

b) Actina. c) Anticuerpos. e) Hemoglobina.

a) b) c) d) e)

Monosacáridos. Bases nitrogenadas. Grupos fosfatos. Aminoácidos. Acidos grasos.

1. El ADN es diferente al ARN porque posee: a) Enlaces peptídicos. c) Ribosa. e) Enlaces fosfodiésteres.

Aminoácidos esenciales. Enlaces peptídicos. Mayor gama de funciones. Grupo prostético. Sólo aminoácidos.

a) b) c) d) e)

b) Aldehído – Amino d) Carboxilo – Éster

a) Traducción. c) Transcricipción. e) Conjugación.

b) Celulosa. d) Colágeno.

b) Replicación. d) Glucosidación.

4. En una molécula de ADN de 14 nucleótidos, sólo 4 tienen adenina, calcule la cantidad de Citosinas que posee:

7. Proteína transportadora de oxígeno y bióxido de carbono en la sangre de los vertebrados: a) Albúmina. c) Mioglobina. e) Seruloplasmina.

Enlaces disulfuro. Enlaces puentes de hidrógeno. Enlaces fosfodiésteres. Enlaces iónicos. Enlaces glucosídicos.

3. Cuándo la información del ADN se copia en un ARNm se estará produciendo un proceso llamado:

6. Uñas, pelos, cuernos y plumas son estructuras biológicas de animales, compuestas químicamente de: a) Quitina. c) Carbonato de calcio. e) Queratina.

b) Bases purinas. d) Timina.

2. Las dos cadenas complementarias del ADN se mantienen unidas por medio de:

5. En un polipéptido, los enlaces peptídicos se establecen entre los grupos........del primer aminoácido y el grupo............... del siguiente. a) Aldehído – Cetona c) Amino – Carboxilo e) Carboxilo – Amino

Pérdida de sus aminoácidos no esenciales. Pérdida de su actividad biológica. Pérdida de su estructura primaria. Pérdida de sus enlaces peptídicos. Pérdida de sus aminoácidos esenciales.

ÁCIDOS NUCLEICOS:

4. Las proteínas conjugadas a diferencia de las simples poseen: a) b) c) d) e)

Su configuración en forma de hélice. La secuencia lineal de sus aminoácidos. La función que realiza. Su grado de acidez. Los puentes de hidrógeno que posee.

10. La desnaturalización de una proteína conlleva a:

3. Las proteínas a diferencia de los ácidos nucleicos están formadas por: a) b) c) d) e)

Colágeno y queratina. Hemoglobina y mioglobina. Actina y miosina Lisozima y pepsina. Ptialina y catalasa.

a) 14 d) 3

b) Hemoglobina. d) Inmunoglobulina.

b) 4 e) 17

c) 7

5. El azúcar pentosa para el ARN es: a) Fructosa. c) Ribulosa. e) Glucosa. 49

b) Ribosa. d) Desoxirribosa.

Quinto año de secundaria

Biología 3. Es una vitamina liposoluble:

6. La base nitrogenada exclusiva de la molécula de ADN es: a) Uracilo d) Adenina

b) Timina e) Guanina

a) Vit. C. d) Vit. B12.

c) Citosina

a) Vit. E. d) Vit. K.

Adenina con Guanina. Adenina con Citosina. Guanina con Citosina. Citosina con Uracilo. Timina con Guanina.

a) B2. d) A.

a) D y K. d) B2 y B12.

a) Vit. A. d) Vit. K.

b) Timina yadenina. d) Timina y guanina.

a) B2. d) B12.

Hidrolizar una molécula de ADN. Sintetizar un ARNm. Traducir el Código genético. Sintetizar una proteína. Producir una copia de sí mismo.

b) A y C. e) H.

c) B1 y niacina.

b) Vit. D. e) Vit. E.

c) Vit. C.

b) C. e) D.

c) A.

9. Vitamina que abunda en frutos cítricos, actúa como antiviral, previene infecciones respiratorias. a) Vit. A. d) Vit. K.

11. Propusieron la estructura molecular en «Doble hélice» para representar la molécula de ADN:

b) Vit. D. e) Vit. E.

c) Vit. C.

10. La pelagra es una enfermedad que se produce por deficiencia de vitamina:

Miescher y Darwin (1869). Norton y Linneo (1753). Crick y Watson (1953). Méndel y Crick (1862). Watson y Lamarkc (1802)

a) Vit. C. d) Vit. B12.

b) Vit. A. e) Niacina.

c) Vit. B2.

VIRUS:

VITAMINAS:

1. El virus que produce la viruela es:

1. Importante para la biosíntesis de pigmentos visuales: a) Ergosterol. b) Vit. A. d) tocoferol. e) Vit. B1.

a) b) c) d) e)

c) Vit. C.

2. Su deficiencia produce un cuadro clínico denominado raquitismo en los niños: a) Vit. C. d) Vit. E.

c) Biotina.

8. Vitamina elaborada por bacterias intestinales.

10. La replicación del ADN consiste en:

a) b) c) d) e)

b) B6. e) B12.

7. Se excreta a través de la orina por eso es rara su intoxicación:

9. Entre las bases nitrogenadas que pertenecen al grupo de las pirimidinas, se encuentran:

a) b) c) d) e)

c) Vit. C.

6. Vitamina que previene infecciones respiratorias:

b) Aminoácidos. d) Codones.

a) Guanina y citosina. c) Adenina y uracilo. e) Uracilo y citosina.

b) Vit. B12. e) a y c.

5. Vitamina cuya fuente es exclusivamente animal:

8. El ARN mensajero transporta los: a) Anticodones. c) Ribosomas. e) Nucleótidos.

c) Vit. B2.

4. Favorece la síntesis de factores de la coagulación sanguínea:

7. Las bases complementarias en el ADN son: a) b) c) d) e)

b) Vit. A. e) Niacina.

b) Vit. D. e) colina.

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Viscerotrópico. Neurotrópico. Dermotrópico. Neumotrópico. Pantrópico.

2. El virus es un organismo cuya reproducción está garantizada por una relación de:

c) complejo B.

a) b) c) d) e) 50

Mutualismo. Neutralismo. Saprofitismo. Parasitismo. Comensalismo.

Bioquímica 6. Los bacteriófagos son virus que atacan a:

3. Un virus al ingresar a una bacteria sin afectarla inmediatamente es un fago:

a) Macrófagos. c) Linfocitos T. e) Plantas.

a) Oncogénico. b) Inactivo. c) Tumoral. d) Lisogénico. e) Lítico.

7. En el ciclo lítico viral: a) b) c) d) e)

4. El virus de inmunodeficiencia humana o VIH ataca en particular a: a) Las células del semen. b) Las células de las microglias. c) Los linfocitos T auxiliares. d) Los monocitos de la sangre. e) Todas las células de la sangre.

El virus entra pero no desarrolla la enfermedad. El virus entra y hace estallar a la célula hospedadora. El virus entra pero no se reproduce. El virus entra, se reproduce y causa enfermedad. El virus no llega a entrar en la célula.

8. Una de las características de los virus es que son: a) b) c) d) e)

5. Señale el virus que tenga como material genético al ADN: a) Paramixovirus. c) Herpesvirus. e) Reovirus.

b) Bacterias. d) Células humanas.

Inmortales. Organismos vivos microscópicos. Inofensivos. Termosensibles. Proteínas infecciosas.

b) Togavirus. d) Picornavirus.

51

Quinto año de secundaria

BIOLOGÍA CELULAR VIH

Biología Celular Más de una vez hemos oído el término célula, y lo asociamos a estructuras microscópicas... pero seguramente no se nos ocurre pensar que puedan haber células que se ven a simple vista... ¿cuáles son?.... ¿Creerías que hay células que pueden alcanzar metros de largo?...Todo el funcionamiento de un ser vivo depende de las células, cuando te enfermas es porque tus células están funcionando mal...las enfermedades no son otra cosa queel mal funcionamiento de las células...¿Cómo es posible que apartir de una célula se pueda reconstruir todo un ser vivo?; sí, nos referimos a la Clonación...¿Son los virus, células? Aquí, a la izquierda, tenemos al más temido de ellos, ¿lo reconoces?

En 1665 un científico inglés, Robert Hooke, publicó observaciones hechas con un microscopio de bajo poder (nueve aumentos). Entre ellas describe un fino corte de corcho: ".... Claramente se nota que es totalmente poroso y agujereado como un panal de abejas, pero los poros no son regulares como en éste ...". Así se convirtió en el primero en ver estas estructuras a las que llamó célula (celdillas; del latín, cella = celda y ulla = diminutivo) por su parecido con las celdas de un panal de abejas. En los años siguientes otros descubrieron estas celdas en muchos animales y plantas.

Celdas de Hooke (a)

(b)

a) Dos laminillas de corcho dibujados por Robert Hooke en su Micrographía, publicada en 1665, y b) fotomicrografía electrónica de barrido de corte de un corcho. Hooke fue el primero que empleó la palabra "células" para describir los minúsculos compartimientos que constituyen un organismo. Las células de estos trozos de corcho han muerto y sólo quedan sus paredes externas. Como veremos, la célula viva está ocupada por una variedad de sustancias organizadas en estructuras bien nítidas que desarrol lan una multitud de procesos esenciales.

Primeros procariotas En 1831, Robert Brown anuncia que estas celdas contienen una estructura central, a la que llamó: núcleo. En 1835, Félix Dujardin demuestra que no son cavidades huecas sino que están llenas de un fluido que llamó protoplasma.

Teoría celular

(b)

(a) a) Este microfósil semejante a un bacterio fue hallado en un depósito de roca caliza con pedernal, llamada "chert" negro, en África del Sur. Tiene unos 3,400 millones de años de antigüedad. b) Filamento de células semejantes a bacterios encontrado en un yacimiento de "chert" negro de Australia occidental. Las flechas señalan las paredes transversales entre las células individuales. Datados en 3,500 millones de años, éstos son los fósiles más antiguos que se conocen hasta ahora.

53

En 1838 y 1839 el botánico Matías Schleiden y el zoólogo Theodor Schwann respectivamente, concluyen que todas las plantas y animales están compuestos por "Cellulas" (diminutivo del latín cell), planteando así por primera vez la Teoría Celular.

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Biología En 1855, Rudolf Virchow plantea que toda célula proviene de otra célula ya existente, con lo que se amplía la Teoría Celular:

(bacterias) hasta los varios metros de los tubos laticíferos de las plantas Euforbiáceas. Las células han sido clasificadas así en dos grupos: microscópicas y macroscópicas.

1. "Todos los seres vivos están compuestos de células o fragmentos de células, que son sus unidades estructurales y funcionales".

2.1.Microscópicas Cuyo tamaño oscila entre 0,2m y 100m. Células visibles sólo al microscopio. Las células más pequeñas son los micoplasmas con 0,2m de diámetro, Escherichlia coli = 3,0m.

2. "Todas las células se forman a partir de otras células" La Teoría Celular Moderna incorpora los hallazgos hechos en el siglo XX y este siglo con el avance de la tecnología, y dice:

La mayoría de células animales y vegetales son microscópicas. Una célula animal promedio mide 15m y una célula vegetal promedio mide 40m.

"La célula es la unidad anatómica, funcional, genética y evolutiva de todo ser vivo".

2.2.Macroscópicas Cuyo tamaño es mayor de 100m. Células visibles a simple vista pues son mayores a la décima parte de un milímetro. Las células animales más voluminosas, son las yemas de los huevos de las aves.

Existen organismos unicelulares y pluricelulares. El ancestro común de todos los seres vivos fue una célula.

Clasificación de las células

Las células macroscópicas vegetales más grandes son las traqueídas de Pinus silvestris "pino" y las fibras del esclerénquima de Urticarens "ortiga".

Los cientos de miles de investigaciones hechas acerca de las células nos han permitido descubrir que existen en muy variadas formas (alargadas, esféricas, estrelladas, etc), tamaños (microscópicas: bacterias, glóbulos rojos; macroscópicas: yema de huevo de gallina, neurona del calamar) e incluso forma de alimentarse (autótrofas, heterótrofas y mixótrofas). La clasificación más usada, tiene en cuenta el nivel de complejidad (procariotas y eucariotas).

3. De acuerdo a su nutrición Pueden ser autótrofas, heterótrofas y mixótrofas. 3.1.Autótrofas Son las que cubren sus necesidades fabricando su propio alimento; a partir de moléculas inorgánicas. Ejemplo: algunas bacterias, cianobacterias, células algales y células vegetales.

1. De acuerdo a su forma La forma de las células depende de sus adaptaciones funcionales, de la tensión superficial, viscosidad del citoplasma, la acción mecánica ejercida por las células adyacentes y la flexibilidad de la membrana plasmática. Interviene también la orientación de los microtúbulos y microfilamentos, que constituyen el citoesqueleto.

3.2.Heterótrofas Estas células son incapaces de sintetizar su propio alimento, Obtienen su alimento a partir de moléculas orgánicas fabricadas por células autótrofas. Ejemplo: protozooarios, células fúngicas y células de animales.

Hay células que conservan siempre su forma, como neuronas, óvulos, espermatozoides, fibroblastos, etc; mientras que otras cambian constantemente de forma al desplazarse, como las amebas y leucocitos.

3.3.Mixótrofas Son células autótrofas que para adaptarse a los cambios ambientales de su medio, también pueden ser heterótrofas. Ejemplo: Euglena.

Según la forma pueden ser: planas, cúbicas, prismáticas, esféricas, alargadas, etc.

4. De acuerdo a su estructura Pueden ser: procariotas y eucariotas.

2. De acuerdo a su tamaño Varía según las funciones que cumplen, el tamaño oscila entre 0,12um (micrómetros) de los micrococos

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Biología celular Semejanzas y diferencias entre células CARACTERÍSTICAS

CÉLULA

C. PROCARIÓTICA

C. ANIMAL

C. VEGETAL

Sí Sí (no celulósica; peptidoglucano) Sin envoltura nuclear (ausente)

Sí No

Sí Sí (contiene celulosa)

Rodeado por una envoltura nuclear

Rodeado por una envoltura nuclear

Cromosomas

Único, molécula continua de ADN

Múltiples, consisten en ADN y proteína

Múltiples, consisten en ADN y proteína

Retículo Endoplásmico Mitocondrias Plástidios

No No No

Sí Sí No

Sí Sí Sí en muchos tipos celulares; cloroplastos en células fotosintéticas

Ribosomas Cuerpos de Golgi Lisosomas

Sí (más pequeños) No No

Sí Sí Sí

Sí Sí Sí

Peroxisomas Vacuolas

No No

Sí Pequeñas o ausentes

Sí Por lo general una sola vacuola grande en la célula madura

Cilias o flagelos 9 + 2 Centríolos

No No

Sí, a menudo Sí

No (en las plantas superiores) No (en las plantas superiores)

Membrana celular Pared Celular Núcleo

4.1.Procariotas: (pro = antes de, karyon = núcleo) Son las que no poseen un núcleo celular delimitado por una membrana, por ello tienen el ADN disperso en el citoplasma. Carecen de organelos membranosos y citoesqueleto, pero sí poseen abundantes ribosomas.

- Eubacterias: Son todas las demás bacterias, incluyendo a las cianobacterias. Estructura: De afuera hacia adentro:

Las funciones que realizan las organelas, en este tipo de células las realiza, en su mayoría, la membrana celular, y otras ocurren en el citoplasma.

a. Pared celular Es una cubierta externa, que ofrece protección mecánica. Constituida por peptidoglucanos ó mureína.

Pertenecen a este tipo celular las arqueobacterias, bacterias y cianobacterias.

b. Membrana Celular Constituida por lípidos y proteínas del mismo modo que en células eucariotas. En ella se encuentran enzimas necesarias para muchos procesos del metabolismo celular. Cumple funciones muy similares a las que cumple en la célula eucariota, como por ejemplo seleccionar lo que entra y sale de la célula, y separar el espacio extracelular del intracelular. Presenta los mesosomas que son repliegues donde se lleva a cabo la respiración celular (producción de energía), donde se realiza la fotosíntesis e incluso intervienen en la división celular. (bipartición)

Las células procariotas se dividen en dos grupos: arqueobacterias y eubacterias. - Arqueobacterias Son bacterias poco conocidas, muchos crecen en ambientes inusuales. Entre éstas encontramos las bacterias metanógenas, que viven en medios libres de O2 como pantanos; esas bacterias generan metano (CH 4 ). Otro grupo de arqueobacterias son las bacterias halófilas, que requieren de altas concentraciones de sal para vivir. Tenemos también entre los arqueobacterias a las termoacidófilas, que crecen en aguas sulfurosas a 80ºC, donde el pH menor de dos, es común.

55

Quinto año de secundaria

Biología 4.2. Eucariotas:

c. Citoplasma Fluido viscoso, mezcla de agua, sales, macromoléculas, etc., en las que se encuentran los ribosomas y el ADN libre que se dispone circularmente. En él ocurren miles de procesos entre los que destaca la síntesis de proteínas y copiado de la información del ADN (replicación).

(Eu = verdadero, Karyon = núcleo) Son las que poseen un núcleo celular verdadero, es decir delimitado por doble membrana, dentro del cual se encuentra el ADN. Presentan organelas celulares además de citoesqueleto. Pertenecen a este tipo celular el resto de los seres vivos: Reino Animalia, Reino Plantae, Reino Fungi y Reino Protista. Se les considera como las células más evolucionadas.

Ultraestructura de una cianobacteria

Célula procariota Pared Celular

Membrana Celular

Ribosomas DNA

(a)

Fotomicrografía electrónica del cianobacterio Anabaena cyllindrica. Los ciano bacterios no tienen cloroplastos ni núcleo limitado por membranas. A diferencia de las células de algas eucarióticas y de las células de las plantas, la fotosín tesis tiene lugar en las membranas que contienen clorofila, dentro de la célula. El cromosoma es una sola molécula de ADN. La tridimensionalidad de esta fotomicrografía electrónica se debe a la técni ca de congelación - fractura.

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Células de Escherlchia coli, procariota heterotrófico común en el tracto digestivo humano. El material hereditario (ADN) está en el área menos densa (más clara) del centro de cada célula. Los pequeños cuerpos densos del citoplasma son ribosomas. Las dos células del centro acaban de terminar de dividirse y todavía no se han separado del todo. Escherlchia coli es el más estudiado y mejor elucidado de todos los organismos vivos.

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Biología celular Estructura:

Célula eucariota

De afuera hacia adentro podemos encontrar: 1. 2. 3. 4.

Cubierta celular Membrana celular Citoplasma Núcleo

I. Cubierta Celular Puede ser de dos tipos: I.1.Pared Celular Es tá presente en plantas y hongos. Fotomicrografía electrónica de Chliamydomonas, célula eucariótica fotosintética que contiene un núcleo limitado por una Es tá presente en membrana ("verdadero") y numerosos orgánulos. El orgánulo más prominente es el único cloroplasto de forma irregular que ocupa la plantas y hongos. mayor parte de la célula. Este orgánulo está rodeado por una Envoltura que protemembrana doble y en el ocurre la fotosíntesis. Otros orgánulos delimitados por membranas, las mitocondrias aportan energía ge a la célula de traupara las funciones celulares, entre ellas los movimientos en latigazo de los dos flagelos (uno de los cuales se ve en la matismos y del exfotomicrografía). Estos movimientos pr opulsan a la célula por el cesivo ingreso de agua. Las reservas de alimento del organismo consisten en gránulos de almidon. El citoplasma está rodeado por una agua. Constituida por membrana celular y por fuera de ésta hay una pared celular de celulosa y de otros polisacáridos. Celulosa (plantas) o Quitina (hongos), presenta poros y una gran rigidez que la hace responsable de la forma celular. La pared celular vegetal presenta generalmente dos paredes "menores": primaria y secundaria CÉLULA VEGETAL

CÉLULA ANIMAL

Mitocondria

Peroxisoma Núcleo

Retículo endoplásmico rugoso (membrana + ribosom)

Membrana celular

Cloroplasto

Citoplasma Nucleolo Retículo endoplásmico liso

Núcleo

Lisosoma

Glioxisoma Nucleolo

Mitocondria

Leucoplasto Aparato de Golgi

Retículo endoplásmico liso Peroxisoma

Citoplasma

Lisosoma

Ribosomas

Aparato de Golgi o dictiosoma

Centríolos

Citoesqueleto

-

-

Vacuola central

Retículo endoplásmico rugoso

Citoesqueleto

homogéneo, (tubos del floema), o como un espesamiento localizado, (vasos de xilema).

La pared primaria comienza a formarse con la división celular a partir de la placa celular, la cual se encuentra relacionada con vesículas de golgisoma, o aparato de Golgi, alineadas en el plano ecuatorial, pasando luego a formar la capa intermedia de la futura pared celular.

En los vegetales, donde la presencia de madera es una característica, las paredes mencionadas más la laminilla media, se van cargando progresivamente de lignina, hasta constituir lo que después se conoce como la pared terciaria. En los tejidos vegetales, las células están conectadas a través de espacios o canales por donde existe una comunicación intercitoplásmica, denominados plasmodesmos.

La pared secundaria, se forma cuando la célula alcanza su madurez; resultando de la agregación de sustancias sobre la superficie interna de la pared primaria, ya sea como un espesamiento

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Quinto año de secundaria

Biología Pared celular

I.2.Glucocálix Esta cubierta está presente en protozoarios y animales. Su compos ición química es tá constituida por cadenas de oligosacáridos "unidas" a lípidos y/o proteínas de la membrana plasmática, formando lo que conocemos como un complejo supramolecular de glucolípidos y glucoproteínas. Esta complejidad se distribuye en la cara externa de la membrana plasmática, cumpliendo diversas activi dades para el buen desarrollo de la célula, como:

(a)

• Reconocimiento celular: Permite que éstas células identifiquen a las células de su mis mo organismo, diferenciandolas de otras que a pesar de ser de la misma especie, pertenecen a otro organismo. Considerar esto es de vital importancia en los procesos de transplante de piel u órganos, transfusiones sanguíneas, etc.

(b)

• Filtración: En los capilares de l os vertebrados, especialmente en el glomérulo renal, actúan como un filtro y regulan el paso de moléculas de acuerdo a su tamaño. • Microambiente: El glucocálix puede modificar la concentración de diferentes sustancias a nivel de la superficie celular.

a) Fotomicrografía electrónica de dos paredes celulares adyacentes de traqueidas, células mediante las cuales se conduce al agua en las plantas. Se observan a la laminilla media (Middle lamella), las paredes primarias (Primay wall) y las paredes secundarias (Secundary well) en capas depositadas dentro de la pared primaria. b) El crecimiento de las células vegetales es limitado por la celeridad, el crecimiento y su dirección; no se expanden en todas direcciones, sino que se alargan en un solo sentido. Las células de la izquierda se acaban de formar; hacia la derecha son más viejas y han empezado a alargarse. Los plasmodesmos son conductos que comunican células adyacentes.

• Protección: Se ha notado que en ciertas células el glucocálix se concentra de manera muy especial brindando una protección mecánica a la célula. II. Membrana Celular Es un complejo supramolecular con forma de una lámina que delimita la célula.

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Biología celular Membrana celular

(a)

cadena de carbohidrato molécula de fosfolípido cabeza hidrofílica

fuera de la célula

cola hidrofóbica

proteínas dentro de la célula

(b)

a) Fotomicrografía electrónica de un corte transversal de la membrana celular de un glóbulo rojo sanguíneo. El "emparedado molecular" de la membrana consistiría en dos capas opacas para los electrones (oscuros) de moléculas de fosfolípidos dispuestas con sus colas hidrofóbicas hacia adentro, formando el "relleno" interno transparente para los electrones (claros), junto con proteínas globulares incluídas en toda la membrana. El material más oscuro a la izquierda de la fotomicrografía es hemoglobina, que llena al glóbulo rojo. b) Modelo de la membrana celular que ilustra las dos capas de fosfolípidos dentro de los cuales están incluidas las grandes moléculas de fosfolípidos y proteínas, de donde parten unas cortas cadenas de carbohidratos. Estas cadenas sirven de receptoras de hormonas, anticuerpos y virus y también intervienen en la adhesión entre las células.

Composición y estructura

descubrieron que las moléculas que componen la membrana no están fijas unas a otras sino que se pueden mover en el plano de la membrana en cualquier dirección. Encontraron además que la membrana está compuesta por dos capas de lípidos (bicapa lipídica) en las que se acomodan las proteínas a modo de mosaico, en su superficie (ver figura).

Está compuesta básicamente por lípidos y proteínas en proporción variable. La manera en que ellos se disponen, es explicada actualmente por el modelo del Mosaico Fluido propuesto en 1972 por Singer y Nicholson. Ellos Modelo del Mosaico Fluido exterior de la célula

carbohidrato

interior de la célula

proteína periférica

doble capa fosfolipídica

proteínas integrales

zonas hidrofílicas zonas hidrofóbicas Modelo de una membrana celular cuyos rasgos básicos fueron propuestos por S.J. Singer y G.L. en moléculas de fosfolípidos y grandes moléculas de proteína. Las moléculas de fosfolípido están dispuestas en una doble capa con sus colas hidrofóbicas orientadas hacia el interior de la membrana, y sus cabezas de fosfato hidrofílicas hacia afuera. Las proteínas incluidas en la doble capa se conocen como proteínas integrales; el lado citoplasmáticos de la membrana presenta proteínas periféricas unidas con algunas proteínas integrales. La porción de la superficie de una molécula proteica que está dentro de la doble capa lipídica es hidrofóbica; la porción de la superficie que está afuera de la doble capa es hidrofílica. Se cree que a través de algunas moléculas de proteínas pasan poros con superficies hidrofílicas. Las cortas cadenas de carbohidratos unidas al exterior de la membrana intervienen en la adhesión de las células y en el "reconocimiento" de moléculas en la superficie de la membrana.

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Lípidos de membrana Los lípidos de las membranas son moléculas anfipáticas (tienen un extremo hidrofílico o polar y un extremo hidrofóbico o no polar) que espontáneamente forman bicapas. Los tres tipos principales de lípidos de las membranas celulares son los fosfolípidos (los más abundantes), el colesterol y los glucolípidos. A diferenci a de las membranas plasmáticas bacterianas, que a menudo están compuestos por un tipo principal de fosfolípidos y carecen de colesterol, las membranas plasmáticas de la mayoría de las células eucariotas contienen no sólo grandes cantidades de colesterol sino también, diversos tipos de fosfolípidos tales como la fos fati diletanolami na, esfingomiel inas , fosfatidil coli na, fosfatidilserina, entre otras.

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Biología Proteínas de membrana Aunque la estructura básica de las membranas biológicas está determinada por la bicapa lipídica, la mayor parte de sus funciones específicas están desempeñadas por proteínas. Por consiguiente, la cantidad y el tipo de proteínas en una membrana reflejan su función: en la vaina de mielina, que principalmente aísla las fibras nerviosas, menos

de un 25% de la masa de la membrana es proteína; mientras que en las membranas dedicadas a la transducción energética (tales como las membranas internas de las mitocondrias y de los cloroplastos) aproximadamente un 75% es proteína. La membrana plasmática común está situada entre ambos extremos, con aproximadamente un 50% de la masa total en forma de proteína.

Composición química de diferentes tipos de membranas Membrana plasmática

Retículo endoplasmático

Mitocondria

Bacterias

Lípidos colesterol fosfolípidos glicolípidos otros

20% 55% 5% 20%

5% 65% ----30%

>5% 75% ---20%

----70% ---30%

Proteínas

50%

50%

75%

50%

Molécula

gradiente de concentraciones, por lo cual no requiere de energía (ATP). Se conocen dos tipos básicos.

En el modelo del mosaico fluido se propuso la presencia de dos tipos de proteínas, diferentes por su íntima relación con la bicapa lipídica: integrales y periféricas.

-

a. Integrales Llamadas también transmembranosas o intrínsecas. Se disponen atravesando parcial o totalmente la bicapa lipídica, de modo que su superficie hidrofóbica se relaciona con las colas polares de los lípidos (ver figura modelo del mosaico fluido). Estas proteínas pueden formar poros hidrofílicos para el ingreso de sustancias similares.

-

b. Periféricas Llamadas también extrínsecas. Se di sponen superficialmente sin penetrar en la bicapa lipídica (ver figura modelo del mosaico fluido) Funciones de la membrana plasmática a. Separar los medios intra y extracelular. Inclusive existen "laberintos" internos membranosos. A esta función se le conoce como compartamentalización. b. Permite la comunicación intercelular de células adyacentes, a través de complejos de unión diversos como los desmosomas, nexus, gap junction, etc. c. Selecciona las sustancias que pueden entrar o salir de la célula, lo que se conoce como permeabilidad selectiva o semipermeabilidad. El transporte de dichas sustancias ocurre de varias formas que se pueden reunir en tres grupos fundamentalmente: transporte pasivo, transporte activo y transporte en masa.

-

-

c.2.Transporte activo Es un mecanismo que moviliza sustancias (moléculas o iones) a través de la membrana plasmática, desde donde están menos concentradas hasta donde lo están más; es decir en contra de la gradiente de concentraciones, por lo cual requiere de energía (ATP). Ocurre a través de proteínas transportadoras, que se encuentran en la membrana plasmática, conocidas

c.1.Transporte pasivo Es un mecanismo que permite el ingreso o salida de sustancias a través de la membrana plasmática, desde donde están mas concentradas, hasta donde están menos concentradas, es decir a favor de la

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Difusión simple: Es el movimiento de sustancias a través de la bicapa lipídica. Ej.: el movimiento de hormonas esteroideas del medio extra al intracelular. La ósmosis, es un tipo especial de difusión que implica el movimiento de moléculas de agua, siguiendo el gradiente de concentración. Difusión facilitada: Es el movimiento de sustancias a través de moléculas transportadoras, a las que se unen revers iblemente. E stas mol écul as transportadoras son generalmente proteínas intrínsecas de la membrana plasmática. Ej.: Transporte del ion sodio, del ion calcio, del ion potasio, de los monosacáridos y de los aminoácidos. Existen dos clases de proteínas transportadoras. Transportadores proteicos, que fijan la sustancia y la introducen a la célula, donde es liberada para su utilización. Canales proteicos, que permiten el ingreso libre de ciertos iones. Se les conoce también como poros de membrana.

60

Biología celular Tipos de transporte a través de la membrana como bombas de membrana. Ej.: bomba de sodio y potasio, bomba de calcio.

TIPOS DE TRANSPORTE A YTRAVÉS DE LA MEMBRANA Moléculas transportadas

Proteína transportadora

Canal proteico

Espacio intracelular

Gradiente de concentración electroquímica Fosfolípidos

Difusión Simple

Gasto de energía

Difusión facilitada

Estas bombas, fijan al ion o molécula y lo movilizan desde donde está menos concentrado hacia donde lo está más, con el correspondiente gasto energético. (ver figura ti pos de transporte a través de la membrana)

Transporte pasivo

c.3.Transporte en masa Son mecanismos mediante los cuales las células movilizan gran cantidad de sustancias a través de sus membranas. Usan vesículas de diversos tamaños en las que engloban la sustancia a transportar y se le moviliza de un compartimento al otro. Subtipos de este mecanismo son: Endocitosis: Se engloba la sustancia a transportar y se le ingresa en la célula. Puede ser de dos tipos: - Pinocitosis: Se engloban grandes cantidades de líquido y se les introduce en la célula. - Fagocitosis: Se engloban sustancias sólidas y se les ingresa a la célula. Exocitosis: Vesículas citoplasmáticas se unen y fusionan con la membrana para expulsar sus contenidos (ver figura transporte en masa). Transporte en masa endocitosis

lisosomas

exocitosis

(a)

(b)

a) Endocitosis. El material que va a ser captado por la célula es envuelto en una porción de la membrana celular, la cual se separa para convertirse en un vacuolo aparte. Si el material es un alimento, los lisosomas se fusionan con el vacuolo y derraman en él sus enzimas digestivas. b) Exocitosis. El material es transportado fuera de la célula al fusionarse la membrana del vacuolo con la membrana celular. Este proceso se emplea en la secreción de sustancias que la célula sintetiza para exportar y también para eliminar los restos indigeribles que quedan en un vacuolo alimentario.

III.1.Citosol Compuesto por agua, proteínas, sales, glúcidos y otras moléculas en solución. Contiene una estructura hecha de proteínas a modo de armazón llamada citoesqueleto que se encarga de la forma y movimiento celular, así como de la adhesión entre dos células, del tránsito intracelular de organelas. Se reconocen en el citoesqueleto tres tipos de estructuras: microtúbulos (proteína tubulina), microfilamentos (proteínas: actina y miosina) y filamentos intermedios.

III.Citoplasma Parte de la célula comprendida entre la membrana celular y el núcleo. En él, ocurren una serie de reacciones químicas indispensables para la existencia de la célula: glicólisis, síntesis proteica, digestión celular, etc. Comprende: Citosol o matriz citoplasmática. Sistema de endomembranas Organelas citoplasmáticas Inclusiones

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Quinto año de secundaria

Biología Citoesqueleto

(a)

(b) a) Modelo del citoesqueleto. La mayor parte de la red que intercomunica a los otros elementos del citoesqueleto y a los orgánulos consiste en microtrabéculas. Los dos bastones largos que corren longitudinalmente son microtúbulos. Los microfilamentos y fibras intermedias están concentrados cerca de la membrana celular, en el tope y en la base del modelo. A la izquierda hay una porción de una mitocondria y a la derecha un corte del retículo endoplásmico. Los ribosomas están sobre el retículo endoplásmico y en algunas intersecciones de las microtrabéculas. b) Esta fotomicrografía electrónica de alto voltaje de un pequeño corte del citoplasma de una célula de rata, revela la red microtrabecular. Las microtrabéculas son unas fibras a modo de mechón. Las fibras más gruesas y más oscuras que corren en diagonal desde arriba a la izquierda, son microtúbulos. Los objetos esféricos en las intersecciones de las microtrabéculas de la porción inferior de esta fotomicrografía son ribosomas.

- Microfilamentos Son filamentos muy largos de 7 nm de diámetro. Están compuestos de actina y miosina por lo que son especialmente importantes en las células musculares, donde participan en la contracción. Están presentes, sin embargo, en todas las células.

- Microtúbulos Son filamentos de un grosor aproximado de 25 nm y están compuestos de la proteína tubulina. Se proyectan desde una región cercana al núcleo hacia el citoplasma celular. Se encargan de mantener la forma celular, tiene un rol activo en el movimiento de los cromosomas durante la mitosis, pues constituyen el huso acromático. Son también constituyentes importantes de los cilios y flagelos. Forman complejos supramoleculares que permiten el movimiento cel ular. Determinan la ubicación de organelos y participan en el movimiento de mitocondrias y cloroplastos.

- Filamentos intermedios Son filamentos que se organizan como una trenza de 10 nm de diámetro. Se encargan de unir los microfilamentos a la membrana plasmática. Están compuestos por desmina, queratinas, vimentinas, etc.

III.2.Sistema de Endomembranas o Sistema vacuolar citoplasmático Conjunto de estructuras membranosas provenientes de la invaginación y repliegue de la membrana celular. Están funcionalmente relacionadas. Dichas estructuras son: III.2.1.Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) Estructura membranosa que se organiza formando tubos, canales y sacos aplanados. Se le llama rugoso por la presencia de ribosomas adheridos a su membrana (superficie externa). Participa en la síntesis de proteínas sobre todo de aquellas exportables, así como de las que forman parte de las membranas de otros organelos. El retículo endoplasmático rugoso puede convertirse en retículo endoplasmático liso, cuando se requieren sus funciones.

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Biología celular Retículo endoplasmático

III.2.2 Retículo Endoplasmático Liso (REL) Estructura membranosa formada por tubos, vesículas y sacos aplanados interconectados , que carece de ribosomas. Se encarga de metaboliz ar carbohidratos (glucogenólisis), almacenar calcio (en células musculares), sintetizar lípidos (esteroides), así como detoxificar la cél ula (sobre todo en célul as hepáticas).

(a)

III.2.3 Complejo de Golgi o golgisoma o aparato de Golgi Está constituido por pilas de 5 a 10 sacos membranosos aplanados (cisternas). Tiene una cara convexa dirigida hacia el exterior, llamada cara formadora y una cara cóncava dirigida hacia el centro, ll amada cara de maduración. Las cisternas están rodeadas por túbulos y vesículas. Las cisternas se originan por fusión de las vesículas transitorias desprendidas del retículo endoplasmático. El conjunto de cisternas constituye una unidad funcional llamada dictiosoma a partir de la cual se desprenden vesículas secretoras y lisosomas.

(b) a) El retículo endoplásmico rugoso, que ocupa la mayor parte de esta fotomicrografía, es un sistema de membranas que separa a la célula en conductos y compartimientos y provee superficies sobre las cuales tienen lugar las actividades químicas. Los objetos densos aplicados en las superficies de las con una actividad extraordinaria y las "exporta" al intestino proximal, donde tiene lugar la mayor parte de la digestión. En el ángulo inferior derecho de la fotomicrografía vemos una mitocondria y, encima de ella, una porción de otra. b) Retículo endoplásmico rugoso más ampliado, con sus ribosomas individuales. c) Interpretación del retículo endoplásmico rugoso basada en fotomicrografías electrónicas.

La cantidad de dictiosomas varía según la función, las células animales poseen entre 10 y 20, mientras las células vegetales en división tienen un número muy elevado debido a que intervienen en la formación de la pared celul ar.

(c)

Se encarga de colectar lo fabricado en el retículo endoplasmático (proteínas y lí pidos), lo concentra y combina con otras sustancias (generalmente glúcidos) para luego distribuirlo dentro de la célula o hacia el exterior, mediante vesículas secretoras. Muchas de éstas contienen enzimas digestivas y se les llama lisosomas.

Aparato de Golgi

Interpretación gráfica y fotomicrografía electrónica de un cuerpo de Golgi. Los cuerpos de Golgi consisten en membranas dispuestas de manera especial. Los materiales se empaquetan en vesículas membranosas en los cuerpos de Golgi y se distribuyen dentro de la célula o se envían a la superficie celular. Nótense las vesículas que se desprenden de los bordes de los sacos aplanados.

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El golgisoma también se encarga de culminar la síntesis de nuevas membranas que se desplazan hacia la membrana plasmática y se fusionan con ella.

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Biología III.3.1 Organelos membranosos (delimitadas por membrana) Con membrana doble: - Mitocondria - Plastidio

III.2.4 Carioteca o membrana nuclear La carioteca o envoltura nuclear tiene 7 a 8 nm de espesor y contiene muchos cientos de poros nucleares. Está compuesta por dos membranas: externa e interna, ambas están separadas por un espacio de 20 a 40 nm.

Con membrana simple: - Lisosoma - Peroxisoma - Glioxisoma - Vacuola

- Membrana externa Es, a menudo, continua con las membranas del retículo endoplasmático rugoso

• Organelos con membrana doble:

- Membrana interna Tiene numerosos filamentos que fijan la cromatina a ella. La envoltura nuclear separa el citoplasma del carioplasma, evitando que sus procesos sean mutuamente interferidos. Protege al material hereditario.

-

Muchos biólogos consideran que los lisosomas, microsomas (peroxisomas y glioxisomas) y vacuolas, s on parte del sis tema de endomembranas. Muchos otros consideran, en cambio, que se trata de organelas estructural y funcionalmente independientes.

-

-

III.3.Organelos celulares Son estructuras constantes que desempeñan funciones vitales en la célula. Son como los pequeños "órganos" de las células.

Mitocondria Es una organela esférica o alargada de gran tamaño. Tiene el tamaño de una bacteria. Constituida por dos membranas (externa e interna) y un fluido viscoso, rodeado por la membrana interna, llamado matriz mitocondrial. Membrana externa, que marca los límites de la mitocondria. Su ultraestructura es similar a la de la membrana plasmática. Membrana interna, que está completamente rodeada por la membrana externa. Tiene numerosos pliegues llamados crestas, que se proyectan al interior de la organela. Matriz mitocondrial, que es una sustancia viscosa, rodeada por la membrana interna. Contiene la mayoría de las enzimas del Ciclo de Krebs. Posee también enzimas para la síntesis proteica y de ácidos nucleicos de uso endógeno. Cuenta con enzimas para la oxidación de ácidos grasos. (ver figura)

Mitocondria Matriz mitocondrial DNA mitocondrial

Ribosoma

Gránulo

Membrana mitocondrial interna

cresta mitocondrial Proteína ATPasa

Proteínas de la cadena respiratoria en la membrana mitocondrial interna

Espacio intermembranal (donde se produce la gradiente electroquímica) Membrana mitocondrial externa

Plastidios o plastos Son organelos exclusivos de las plantas. Todos los plastidios, tienen en común su desarrollo, pues se forman por maduración de un plasto inmaduro (proplastidio o proplasto). Se encuentran dispersos en el citoplasma, tienen capacidad de autorreplicarse, gracias a la presencia de ADN en ellos. Estos organelos están ausentes en animales, hongos, protozoarios, bacterias y cianobacterias. Existen varios tipos de plastos, los que pueden transformarse en otros tipos de plastos, por mecanismos de regulación muy bien conocidos. Entre ellos tenemos:

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Biología celular PLASTOS

TIPOS DE PLASTOS

CONTENIDO

FUNCIÓN

AMILOPLASTOS INCOLOROS (Leucoplastos)

OLEOPLASTOS

ALMIDÓN RESERVA

ACEITES

PROTEINOPLASTOS

COLOREADOS

PROTEÍNAS

CLOROPLASTOS

FOTOSÍNTESIS

CLOROFILA

CROMOPLASTOS

ALMACÉN DE PIGMENTOS

CAROTENO (Anaranjado) LICOPENO (Rojo) XANTÓFILA (Amarillo)

almidón), oleoplastos (si almacenan aceites) y proteinoplastos (si almacenan proteínas).

Plastos incoloros (Leucoplastos) Se encuentran en aquellos órganos vegetales que no están expuestos a la luz solar; por acción de la luz se transforman en cloroplastos. Cuando un tubérculo como la papa se deja a la luz, después de cierto tiempo se torna de color verde, debido a la transformación de los leucoplastos en cloroplastos. Según la sustancia que almacenan, puede llamársele amiloplastos (si almacenan

Plastos coloreados Son aquellos que contienen pigmentos diferentes; son los responsables de la coloración amarilla, naranja, rojiza de los pétalos, frutos y de las hojas. Dependiendo de los pigmentos que contengan, puede tratarse de los cromoplastos o cloroplastos. -

Cromoplastos: Contienen pigmentos diferentes tales como xantófila (amarillo), caroteno (anaranjado) y licopeno (rojo)

-

Cloroplastos: Contienen el pigmento clorofila. En las hojas de las plantas superiores, cada célula contiene un número considerable de cloroplastos de forman esférica, ovoide o discoide. En las plantas que crecen en las sombras los cloroplastos son mayores y más ricos en clorofila. Las algas poseen a menudo un solo cloroplasto y muy voluminoso. En las plantas superiores existe entre 20 y 40 por célula. Cuando el número es insuficiente, aumenta por división. Cuando es excesivo, se reduce por degeneración. La función que realizan los cloroplastos, es la fotosíntesis. Los cloroplastos están constituidos por tres componentes: envolturas, estroma y tilacoides. Envolturas: Las constituyen dos membranas, las que regulan el intercambio de sustancias moleculares entre el citosol y el estroma. Estroma: Llena la mayor parte del contenido de los cloroplastos. Representan una especie de fase gelatinosa que rodea a los tilacoides. Contiene proteínas, ribosomas y ADN, que intervienen en la síntesis de algunas de las proteínas estructurales del cloroplasto. Tilacoides: Están formados por vesículas aplanadas dispuestas como un retículo membranoso. Su superficie externa se halla en contacto con el estroma, mientras que la interna limita el espacio intratilacoidal. Los tilacoides pueden disponerse como pilas de monedas para formar las granas. El número de tilacoides por grana puede ser muy bajo, o muy alto hasta 50 ó más. Los tilacoides contienen alrededor del 50% de las proteínas, y todos los componentes que intervienen en la fotosíntesis. En el tilacoide, la clorofila, los carotenoides y los centros de reacción, se agrupan para formar dos fotosistemas (fotosistema I y fotosistema II).

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Quinto año de secundaria

Biología Génesis del cloroplasto

Cloroplastos

Fotomicrografía electrónica de células de la hoja de una planta de maíz. El núcleo está a la derecha de la célula central. El material granular del núcleo es cromátina, que contiene ADN asociado con proteínas. Nótese la presencia de muchas mitocondrias y cloroplastos, todos rodeados por membranas. La vacuola y la pared celular son características de las células vegetales, pero no se suelen ver en las células animales.

Cadena de ácido desoxirribonucleico (ADN)

Lamela (membrana del tilacoide)

(a)

(b)

(c)

(d)

Desarrollo de los cloroplastos. a) El plástidio inmaduro contiene pequeñas estructuras cristalinas (arriba). b) En presencia de luz, estas estructuras se fragmentan en vesículas alargadas. c) Las vesículas se aplanan en polímeros de membranas. d) Cloroplasto maduro. Los cromoplastos y leucoplastos se desarrollan a partir de plástidos similares a (a). Tilacoide (saco aplanado de la grana)

Grano de almidón

Tilacoide (saco aplanado de la grana)

Grana (conjunto de tilacoides)

Estroma (matriz acuosa)

Estructura del cloroplasto

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Membrana Externa

Ribosoma

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Biología celular • Organelos con membrana simple: Lisosomas Son estructuras membranosas pequeñas y esféricas que contienen enzimas digestivas o hidrolíticas (nucleasas, fosfatasas, lisozimas, lipasas, etc). Se encargan de la digestión intracelular y extracelular. Destruyen también a las organelas ya deterioradas (autofagia).

Cloroplasto

El cloroplasto es un organelo de la célula vegetal donde se encuentra la clorofila (microfotografía de transmisión)

Las enzimas que contiene el lisosoma actúan a pH ácido y si se liberan, por ruptura de un lisosoma, destruyen la célula. Se conocen básicamente dos tipos de lisosomas:

-

Lisosomas primarios, que son aquellos que no han participado en ningún evento metabólico. Lisosomas secundarios, que son aquellos que ya se involucraron en actividades de degradación. Resultan de la fusión con vesículas endocíticas.

Glioxisoma Son estructuras membranosas presentes exclusivamente en los vegetales, que transforman los lípidos en glúcidos, a través del ciclo del glioxilato. Presentes en las semillas donde actúan durante la germinación. Peroxisoma

Peroxisomas Son estructuras membranosas que realizan importantes funciones oxidativas. Las enzimas flavin oxidasas median reacciones oxidativas y usan oxígeno molécular como aceptor de electrones, produciendo peróxido de hidrógeno. Luego la enzima catalasa convierte el H2O2 en H2O y O2. Actúan protegiendo a las células del daño que ocasiona el oxígeno y otros productos metabólicos.

Peroxisomas en células normales, vistas al microscopio de epifluorescencia.

Vacuolas Son estructuras membranosas que contienen agua y solutos, se diferencian en de: Reserva y Residuales. Las de Reserva son más grandes. Almacenan sustancias (sales, glúcidos, alcaloides, pigmentos) que cumplen funciones diversas. En los vegetales suelen fusionarse y formar una gran vacuola que ocupa casi todo el citoplasma (Vacuoma) y sirve como soporte al cuerpo vegetal es por eso que su membrana, se denomina, Tonoplasto. Cilios y flagelos Son estructuras que se proyectan desde la célula hacia afuera, compuestos por proteínas. Se diferencian sólo por su longitud y número: cilios (cortos y numerosos), flagelos (largos y escasos). Intervienen en el movimiento celular y en el caso de los cilios además realizan el "barrido" de las sustancias que sobre ellas se disponen. Ribosomas 3.3.2 Organelos no membranosos MODELOS DE SUBUNIDADES Sitio Sitio (sin membrana) aminoacil RIBOSOMALES DE E. COLI DE 70 S. peptidil P

Ribosomas y Centriolos. Ribosomas Son las organelas más numerosas, están constituidas por ARN y proteínas. Se distingue en su estructura dos partes, o sub unidades, diferenciadas por su tamaño en mayor y menor. Se asocian con el retículo endoplasmático (rugoso) y con la superficie externa de la carioteca. Se encuentran también, dispersos en el citoplasma y también presentes dentro de las mitocondrias y cloroplastos. Se encargan de realizar el proceso de traducción (la síntesis de proteínas).

A

Sub unidad mayor

Sitio catalítico

Sub unidad menor

En el ribosoma encontramos sitios específicos de unión para el RNAm: el sitio A (aminoacil) donde se incorpora el nuevo aminoácido; y el sitio P (peptidil) donde crece la cadena de la nueva proteína. Además, en la subunidad mayor está el sitio catalítico que realiza los enlaces p ept íd ic o s, a cti vid ad c um pl id a po r la en zim a peptídiltransferasa

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Biología Centriolos

Cilios

Son cilindros proteicos huecos que se disponen perpendicularmente entre sí y cercanos al núcleo. Están presentes en células animales, algunos protozoarios y algas unicelulares. No están presentes en células vegetales superiores. Se encargan de la formación del huso acromático, necesario durante la división celular. III. 4.Inclusiones Son acumulaciones temporales de sustancias diversas: sustancias de reserva, de secreción celular y pigmentos; pero a diferencia de las vacuolas carecen de membrana. Entre las más conocidas: gránulos de glucógeno, de grasa, cristales (rafidios, drusas), etc. IV. Núcleo Estructura exclusiva de las células eucariotas, de forma esférica, contiene el material genético (ADN) y es aquí donde se le copia (autoduplicación). Es el centro de regulación de la célula, regula l as actividades metabólicasy reproductivas. Durante la división celular detiene esta función y se desorganiza. Presenta las siguientes partes: Carioteca Carioplasma Nucleolo Cromatina

Células de la superficie de la tráquea de un murciélago. La superficie libre de la célula más grande está cubierta de unas cilias cuya estructura es idéntica a la de los flagelos de Chlamydomonas. (Cuando son menos numerosas y más largas, suelen denominarse flagelos; si son más numerosas y más cortas, se llaman cilias). Junto a las células ciliadas hay otras que secretan moco hacia la superficie celular. Las corrientes de moco, barridas por las cilias, eliminan las partículas extrañanas extrañas de la superficie de la tráqueda. traquea. Nótese las mitocondrias aglomeradas en la base de las cilias.

Núcleo

(a) (b)

a) El núcleo celular ocupa la mitad superior de esta fotomicrografía electrónica. Vemos aquí la superficie externa de la envoltura nuclear. En esta superficie se distinguen bien unos poros a través de los cuales se reconoce el interior del núcleo. Se cree que el núcleo y el citoplasma se "comunican" por medio de estos poros. b) Este corte en el plano de la membrana , revela los ocho gránulos proteicos que rodean a cada poro nuclear.

(a) (b)

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Biología celular Nucleolo

IV.1.Membrana nuclear o carioteca La carioteca, envoltura o membrana nuclear, separa el medio interno del núcleo del citoplasma. Esta envoltura resulta de la proyección del retículo endoplásmico rugoso, siendo considerada como una segunda barrera de permeabilidad que surgió durante la evolución, con el fin de regular los intercambios núcleocitoplasmáticos y de coordinar la acción genética con la actividad citoplasmática. Para estos intercambios se requiere de unos orificios, denominados poros nucleares, los cuales están rodeados por estructuras circulares llamadas anillos o estructuras anulares, que junto con el poro forma el complejo del poro.

Nucleolo, estructura circular densa dentro del núcleo (micrografía electrónica de transmisión)

Esta doble membrana, en su cara externa está asociada con ribosomas provenientes del retículo endoplásmico, mientras que en la cara interna se asocia con parte de la cromatina, como es la heterocromatina. Esta envoltura se desintegra, durante el proceso de división celular (profase), para luego reorganizarse (telofase).

IV.4.Cromatina Es un conjunto de fibras de ADN asociadas con proteínas básicas, como las histonas, además de presentar proteínas no histónicas (acídicas), fosfolípidos y Ca++. La constitución del ADN, ya es conocida, por lo tanto haremos referencia a las proteínas histónicas, en las cuales se contiene entre 10% y 20% de los aminoácidos básicos: arginina o lisina. Las histonas presentan 5 clases: H1, H2A, H2B, H3, H4.

IV.2.Carioplasma, o jugo nuclear, o cariolinfa, o nucleoplasma. Es una sustancia coloidal (viscosa) contenida por dentro de la carioteca. Está compuesta por proteínas, glúcidos, agua, ácidos nucleicos, lípidos, nucleósidos, nucleótidos. Es el medio donde se sintetizan los ácidos nucleicos, mediante la replicación (ADN) y transcripción (ARNm).

La cromatina está constituida por unidades básicas denominadas nucleosomas, las cuales aparentan cuentas de un collar; vistas a la microscopía. Estos nucleosomas están conformados por un: octámero de histonas y dos giros de ADN.

Estos procesos los desarrollaremos más adelante, en síntesis de proteínas.

En el octámero se encuentran presentes las histonas clases: H2A, H2B, H3 y H4. La histona H1, está asociada con el ADN entre nucleosomas.

IV.3.Nucleolos Son cuerpos esféricos químicamente constituidos por ARN y proteínas. No tienen ningún tipo de envoltura. Puede ocurrir que una célula tenga más de un nucleolo, si su trabajo metabólico es intenso. Los nucleolos sintetizan las subunidades mayor y menor de los futuros ribosomas.

La cromatina por criterios morfofisiológicos se le divide en dos porciones: heterocromatina y eucromatina. En 1928 Heitz definió como heterocromatina a las porciones del cromosoma que permanecen siempre condensadas, formando los cromocentros o nucleolos falsos. Las porciones restantes del cromosoma, que se condensan y descondensan, fueron denominados eucromatina.

Los nucleolos se desorganizan durante la división celular, específicamente en la profase, para luego reorganizarse durante la telofase. En los nucleolos se reconocen dos componentes característicos: zona granular y zona fibrilar. -

La zona granular, ocupa la parte más periférica del nucleolo, que está rodeada por la cromatina asociada. La zona fibrilar, ocupa la región central del nucleolo. En algunas células el NUCLEOLO está rodeado por un anillo de heterocromatina asociada, que a veces penetra en él.

La heterocromatina puede ser facultativa, cuando solo se condensa en ciertos tipos celulares o en momentos especiales del desarrollo, o puede ser constitutiva, que aparece condensada en todos los tipos celulares.

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Quinto año de secundaria

Biología Cromatina sexual o cuerpo de Barr o Cromatina X Se sabe que uno de los dos cromosomas X de las hembras de los mamíferos no llega a descondensarse de modo que no habrá transcripción, formándose un agregado notable de heterocromatina, denominado corpúsculo o cuerpo de Barr, mientras el resto de la cromatina se encuentra dispersa en el núcleo entre divisiones celulares.

metafase; separándose en la anafase y descondensándose en la telofase. Estructura cromosómica La anatomía del cromosoma comprende los siguientes conceptos:

Esta cromatina X, en la célula nerviosa puede estar cercana al nucleolo, en la cariolinfa o próximo a la carioteca. En las células de la mucosa oral, se encuentra adherido a la carioteca y en los neutrófilos (tipo de glóbulo blanco) puede presentarse como un bastoncillo, denominado palillo de tambor.

-

Cromátide: Es cada componente simétrico, constituido por una sola molécula de ADN. Las cromátides están unidas a nivel del centrómero.

-

Cromonema: Son las futuras cromátides, que aparecen en la profase como filamentos finos de cromosoma. Se puede decir que cromonema y cromátide son dos nombres para una misma estructura.

-

Centrómero: Es la región del cromosoma donde se da una constricción primaria. En esta región convergen las fibras del huso acromático a nivel de los cinetocoros. Su posición marca diferencia morfológica entre los cromosomas.

Cromosomas

Cada vez que la célula necesite dividirse, la cromatina se condensa, es decir, sus fibras se retraen de tal modo que van originando pequeños paquetes llamados cromosomas. Se llaman cromosomas a los cuerpos nucleares que se forman durante la reproducción celular, sea meiótica o mitótica. Se observan como tenues filamentos durante la profase, alcanzando su máxima condensación, durante la

Clasificación de los cromosomas -

Según el número de cromátides

CROMOSOMA METAFÁSICO

2 cromátides

-

CROMOSOMA ANAFÁSICO

1 cromátide

Según la posición del centrómero (c) (c) (c) Centrómero (c)

Línea referencial 1

1. 2.

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2

3

METACÉNTRICO SUBMETACÉNTRICO

4

3. ACROCÉNTRICO 4. TELOCÉNTRICO

70

Biología celular - Por su funcionalidad 1. Cromosomas somáticos o autosomas: Proporciona las características físicas del individuo. 2. Cromosomas sexuales o alosomas: Determinan el sexo y proporcionan las características sexuales del individuo.

Los postulados de Watson y Crick indicaban que el DNA actuaba como un molde para la construcción de nuevas copias de DNA. Para explicar el proceso de replicación se postularon tres hipótesis: conservativa, semiconservativa y dispersiva. La hipótesis conservativa postulaba que, luego de la replicación, se obtiene una doble hélice formada por las dos hebras antiguas y otra formada por dos hebras nuevas, es decir, se conservan ambas cadenas iniciales. La hipótesis semiconservativa planteaba que cada doble hélice resultante posee una hebra antigua y una nueva. Finalmente, la hipótesis dispersiva proponía que las copias de DNA poseen fragmentos de hebras nuevas y de hebras viejas.

CROMOSOMAS SEXUALES HUMANOS MASCULINOS

FEMENINOS

xy

xx

Meselson y Stahl demostraron la validez de la hipótesis semiconservativa al incubar bacterias en un medio de cultivo que incluía una variedad de nitrógeno más pesado que el normal (N15). Luego de un tiempo, transfirieron las bacterias a un medio con nitrógeno normal (liviano) (N 14 ), manteniéndolas en esta condición durante el tiempo necesario para que se replicara el DNA como parte de la división celular. Posteriormente, aislaron el DNA bacteriano y lo separaron por las diferencias de peso a través de la técnica de centrifugación.

Las diversas características particulares de los cromosomas de una determinada especie como son el número, forma, posición del centrómero, se conoce como el cariotipo.

Los resultados obtenidos demostraron que la hipótesis semiconservativa era la correcta, ya que al cabo de una generación se obtiene una banda con valor de peso intermedio. Mecanismo La repl icación de l a molécula s e inicia con el desenrrollamiento y separación de las dos cadenas polinucleótidas parentales. La separación ocurre en un punto determinado, llamado sitio de iniciación. A medida que las dos cadenas se separan, se empiezan a formar las dos cadenas hijas. Este proceso es catalizado por la enzima DNA polimerasa (DNApol). Se descubrió que la replicación de la cadena no era igual a ambos lados, ya que del sitio de inicio a un lado la replicación se cumple de forma continua y hacia el otro se produce de manera discontinua o fragmentada. A estos fragmentos que se presentan en una cadena se le llamó fragmentos de Okasaki. Posteriormente, los fragmentos de Okasaki son unidos entre sí por otra enzima, la DNA ligasa. Al concluir la replicación, cada cadena nueva queda unida a una cadena vieja o parental.

Cromosoma Sexual X

El núcleo cumple funciones vitales para la célula, las cuales están íntimamente relacionadas con la actividad de los ácidos nucleicos. Las funciones fundamentales del ADN son: replicación y transcripción. Replicación del ADN Proceso mediante el cual la molécula de ADN puede producir copias exactas de sí misma. Ocurre durante el periodo "S" de la interfase celular que es un proceso preparatorio para la división celular. Cada célula hija asegura así, una copia del ADN de la célula madre.

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Quinto año de secundaria

Biología Flujo simplificado de la información que pasa por el DNA y del RNA a proteína

Replicación del ADN

DNA

TRANSCRIPCIÓN

RNA Ribosomal

RNA Transferencia

Ribosomas

Aminoácidos

RNA Mensajero

TRADUCCIÓN

Proteínas

Para el crecimiento y mantenimiento de un organismo se requiere la fabricación de gran cantidad de proteí nas pues éstas s on l as biomoléculas orgáni cas más abundantes que constituyen sus células. Esta síntesis permite además la formación de un tipo particular de proteínas del cual depende directamente el funcionamiento celular: las enzimas.

Mecanismo de la transcripción Incorporación de RNApol

Formación horquilla de replicación RNAm

DNA cadena molde (transcrita)

5'

Para que una proteína sea sintetizada deberán ocurrir los siguientes eventos: 1. Transcripción La expresión de la información genética requiere que el mensaje contenido en el DNA se copie en una molécula semejante llamada ácido ribonucleico (RNA). Este proceso se denomina transcripción. La enzima responsable de realizar el proceso de transcripción es la RNA polimerasa (RNApol) que se une al DNA para copiar información en el RNA. Éste puede ser el RNAm, que contiene la información genética en tripletes de bases llamados codones; el RNAt, que ll eva los tripletes de bas es complementarias (anticodones) al

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5'

3'

La incorporación de los nucleótidos siempre se cumple del extremo 5' al 3'

DNA cadena complementaria (no transcrita)

5'

3'

RNApol Finaliza la transcripción se liberan el RNApol y el RNAm

5'

RNAm

3'

La transcripción del DNA es realizada por el RNApol, y lo hace sobre una de las dos cadenas del DNA.

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Biología celular aminoácido siempre es una metionina en eucariontes y una formilmetionina en procariontes. Se completa así la etapa de iniciación.

codón, y que incorpora los aminoácidos en el proceso de traducción y el RNAr, componente estructural básico de los ribosomas, estructura donde se cumple el ensamblaje de los aminoácidos siguiendo la secuencia de codones del RNA.

La elongación se inicia con el segundo codón del RNAm, que para nuestro ejemplo es CAU, que es reconocido por un RNAt-histidil con su anticodón GUA. Cuando el segundo aminoácido es incorporado a la enzima, la perptidiltransferasa, que forma parte de la estructura ribosómica, establece el enlace peptídico entre ambos. Luego, el ribosoma corre sobre el RNAm, liberando al RNAt sin aminoácido inicial y dejando al segundo codón en el puesto del primero. Al ocurrir esto, el puesto del segundo codón queda libre, permitiendo que éste incorpore un tercer RNAt unido a su aminoácido. Así, la secuencia se repite y, a medida que el ribosoma se des plaz a a lo l argo de la cadena de RNAm, simultáneamente se produce el crecimiento de la cadena de aminoácidos, hasta que llega al triplete que marca el punto final a la síntesis de la proteína.

Mecanismo de la transcripción La transcripción se realiza únicamente sobre una de las cadenas de DNA, llamada DNA molde. La otra cadena que no es copiada se denomina DNA complementario. Se ha demostrado que existen dentro del gen regiones que marcan la regulación, la codificación y la terminación de la lectura de un gen. Además, dentro de la región de codificación existen tripletes de bases que marcan el aminoácido inicial y terminal de la estructura de la proteína. El primer aminoácido de todas las proteínas en procariontes es la formilmetionina (metionina formilada) mientras que en eucariontes es la metionina. En ambos casos el triplete de bases nitrogenadas que los codifica en el DNA simple es TAC (timina, adenina, citosina). El triplete de bases terminador o que pone punto final a la síntesis de la proteína es ATT, ATC o ACT.

La terminación se inicia cuando el codón UGA entra al ribosoma. Los tripletes de terminación son reconocidos por proteínas específicas que proceden a desacoplar el sistema, es decir, liberan la proteína sintetizada, el RNAm y el último RNAt presente en el sistema.

La transcripción concluye cuando se ha formado el ARNm, en el que se ha vertido la información del segmento de ADN transcrito.

El código genético ¿Cómo se relacionan las bases nitrogenadas con los aminoácidos? ¿Cómo funciona la clave? ¿Qué combinaciones de nucleótidos codifican para cada uno de los 20 aminoácidos que conforman a los seres vivos? Las respuestas a estas preguntas están en el código genético, que fue descifrado inicialmente por los investigadores M. Niremberg y H. Matthaei en 1961. Tres bases nitrogenadas están envueltas en la codificación de cada tipo específico de aminoácido. Tres bases o un triplete que permiten 64 combinaciones (43), es decir, todas las posibilidades de combinación que tienen las cuatro bases nitrogenadas. Actualmente, el código genético está totalmente descifrado y presenta las siguientes características; la secuencia de tres bases, llamada codón, codifica un determinado aminoácido; el código es degenerado, es decir, hay más codones que aminoácidos, lo que da lugar a que algunos aminoácidos tengan más de un codón que los codifique, característica que protege a los organismos de algunas mutaciones perjudiciales; la lectura del código es continua; y hay codones que no codifican para ningún aminoácido: los codones de terminación o puntofinal, que permiten el ingreso de cierto tipo de proteínas que los reconocen y que dan por finalizada la traducción.

2. Traducción El ARNm llega al citoplasma y se une al ribosoma (ARNr), quien empieza a atraer los aminoácidos se requieren para la proteína a fabricar, y en qué secuencia deben ir. Los aminoácidos serán llevados por el ARN de transferencia (ARNt) hasta el ribosoma donde serán ensamblados, mediante enlaces peptídicos, para formar la proteína que será luego liberada. La síntesis de proteínas propiamente dicha, es decir, la unión de aminoácidos, se conoce como traducción, porque consiste en convertir la secuencia de codones del RNAm en una secuencia de aminoácidos. Tiene lugar en tres etapas; iniciación, elongación y terminación. En la traducción intervienen el RNAm, el RNAt y el ribosoma, entre otras proteínas. Un mensajero puede estar unido a varios ribosomas simultáneamente; esta estructura se llama polisoma. La iniciación consiste en la formación del complejo de iniciación, el cual está constituido por la unión del ribosoma con el RNAm y el RNAt. El RNAm expone así su primer codón o codón iniciador AUG, para que luego el RNAt-formilmetionil (RNA unido a formilmetionina) se asocie. El primer codón siempre es AUG, tanto para procariontes como para eucariontes, por lo que el primer anticodón del RNAt es siempre UAC, y el primer

Aunque la mayoría de los codones se han establecido como resultado de las investigaciones llevadas a cabo en E. coli, existen evidencias de que el código es universal y aplicable a todos los organismos..

73

Quinto año de secundaria

Biología Proceso de traducción PROCESO DE TRADUCCIÓN DE RNA A PROTEÍNA INICIACIÓN Subunidad menor del ribosoma

Sitio A (aminoacil)

RNAm

Sitio P (peptidil)

Codón iniciador

Complejo aminoácido RNAt iniciador

Aminoácido inicial

Sitio catalítico (enzima peptidil transferasa)

Met a) El RNAm se une a la subunidad menor del ribosoma.

c) La subunidad mayor se asocia a la subunidad menor, RNAm y al RNAt metionina inicial formando el complejo de iniciación

b) El RNAt inicial, unido a la metionina, se asocia al codón iniciador AUG.

ELONGACIÓN

f) d) En el sitio P queda ubicado el RNAtformilmetionina; luego, en el sitio A se incorporará el segundo RNAt-histidina

e) El ribosoma se desplaza sobre el RNAm dejando el sitio A y en el P al aminoácido anterior.

ELONGACIÓN

El proceso se repite y la cadena proteica crece.

TERMINACIÓN Codón terminador

g) La elongación finaliza cuando se incorpora el último codón codificador para aminoácidos

h) Cuando el codón terminador se ubica en el sitio A se produce la señal que libera la proteína, el RNAm, y el último RNAt incorporado.

Codón terminador Cadena proteica

EL CÓDIGO GENÉTICO RELACIONA LA SECUENCIA DE TRES BASES NITROGENADAS CON EL AMINOÁCIDO

U

U

C

A

G

C

A

UUU UUC

Fenilalanina Fenilalanina

UCU UCC

Ser ina Ser ina

UAU UAC

Tirosina Tirosina

UGU UGC

Cis teína Cis teína

U C

UUA UUG

Leucina Leucina

UCA UCG

Ser ina Ser ina

UAA UAG

Punto final Punto final

UGA UGG

Punto final Tri ptofano

A G

CUU CUC

Leucina Leucina

CCU CCC

Prolina Prolina

CAU CAC

Histidina Histidina

CGU CGC

Arginina Arginina

U C

CUA CUG

Leucina Leucina

CCA CCG

Prolina Prolina

CAA CAG

Glutamina Glutamina

CGA CGG

Arginina Arginina

A G

AUU AUC

Isoleucina Isoleucina

ACU ACC

Treonina Treonina

AAA AAC

Asparagina Asparagina

AGU AGC

Ser ina Ser ina

U C

AUA AUG

Isoleucina Metionina

ACA ACG

Treonina Treonina

AAA AAG

Lisina Lisina

AGA AGG

Arginina Arginina

A G

GUU GUC

Valina Valina

GCU GCC

Alanina Alanina

GAU GAC

A. Aspártico A. Aspártico

GGU GGC

Glicina Glicina

U C

GUA GUG

Valina Valina

GCA GCG

Alanina Alanina

GAA GAG

A. Glutámico A. Glutámico

GGA GGG

Glicina Glicina

A G

Después de 1970, el dogma central incluyó la llamada retrotranscripción, debido a los descubrimientos realizados con virus que contienen sólo ARN como material hereditario, como el virus del mosaico del tabaco. Se observó que los virus se multiplicaban copiando su ARN en ADN utilizando como plantilla la molécula original de ARN viral. Esta síntesis es catalizada por la enzima transcriptasa inversa.

Estos tres procesos (replicación, transcripción y traducción) están íntimamente relacionados en lo que se conoce como el Dogma Central de la Biología Molecular.

ADN

1

G

ADN

1

1. Replicación 3. Traducción Colegio TRILCE

2

ARN

3

Tercera Base

Primera Base

Segunda Base

Proteínas

*

2. Transcripción * Retrotranscripción 74

Biología celular Autoevaluación Indicaciones

Las siguientes preguntas tienen como objetivo que pueda conocer cuánto sabe de este capítulo. Se le recomienda que antes de intentar contestarlas, repase a conciencia su cuaderno y la guía. Póngase un tiempo límite para toda la prueba (sugerencia: 25 minutos), luego compare sus respuestas con la clave al final de la guía. Calcule su porcentaje de preguntas correctas, será su rendimiento. El mínimo rendimiento debe ser 70%, si espera tener algún éxito en sus evaluaciones bimestrales.

a) fungi c) plantae e) monera

1. Célula procariota: a) bacteria c) célula vegetal e) hongo

b) ameba d) célula animal

9. Se le encuentra tanto en células procariotas como en eucariotas:

2. Carece de pared celular: a) b) c) d) e)

a) nucleolos c) cloroplastos e) aparato de Golgi

célula vegetal célula procariota célula fúngica célula de un protozoario todas poseen pared celular

a) nucleoproteica c) lipoproteica e) inorgánica

b) ósmosis d) endocitosis

a) ciclosis c) capilaridad e) exocitosis

b) difusión facilitada d) transporte activo

a) mitocondria c) lisosoma e) ribosoma

b) intrínseca d) bomba

a) mitocondria c) vacuola e) retículo endoplasmático

pared fúngica pared vegetal glucocálix membrana celular monosacárido

b) centriolo d) ribosoma

14.Son acumulaciones temporales de desechos y reserva, sin membrana: a) vacuolas c) inclusiones e) lisosomas

7. Primer aminoácido "seleccionado" en la traducción: a) leucina c) metionina e) glicina

b) glioxisoma d) golgisoma

13.Organela más numerosa en una célula:

6. Compuesto por oligosacáridos: a) b) c) d) e)

b) difusión d) endocitosis

12.Organela exclusiva de los vegetales:

5. Proteína de membrana que se encuentra a un solo lado de ella, según el modelo del mosaico fluido: a) periférica c) integral e) esencial

b) glucoproteica d) glucolipidica

11.El transporte pasivo ocurre gracias a un principio físico denominado:

4. Requiere energía: a) difusión simple c) ósmosis e) difusión

b) cromatina d) ribosomas

10.La naturaleza química de la membrana plasmática es:

3. La difusión del agua se denomina: a) difusión facilitada c) transporte activo e) fagocitosis

b) protista d) animalia

b) arginina d) valina

b) ribosomas d) mitocondrias

15.Presente en la cromatina: a) ADN c) histonas e) todas

8. El único reino biológico que está comprendido solo por organismos procariotas es:

75

b) proteínas d) genes

Quinto año de secundaria

Biología d) aparato de Golgi e) todos pertenecen

16.Las primeras observaciones y descripciones de células, se deben a: a) b) c) d) e)

23.Se encarga de la digestión celular:

Schleiden y Schwann Robert Hooke Van Leewenhoek Robert Brown Rudolf Virchow

a) mitocondria c) vacuola e) centriolo

17. En una célula procariota no será posible encontrar: a) b) c) d) e)

24.Moviliza sustancias a favor de la gradiente de concentraciones:

ADN circular membrana plasmática organelas citoplasmáticas membranosas citoplasma todas se pueden encontrar

a) ósmosis c) transporte pasivo e) Todas

a) b) c) d) e)

b) fosfolípidos d) queratina

a) actina c) queratina e) todos

modelo Helicoidal modelo Hélice "alfa" modelo hoja plegada "beta" modelo del "Mosaico fluido" modelo del "budín de pasas"

a) mitocondria c) ribosoma e) ninguna

difusión simple con gasto de energía transporte activo con gasto de ATP. transporte pasivo sin gasto de energía. difusión facilitada con gasto de ATP. transporte activo sin gasto de energía.

a) glioxisoma c) peroxisoma e) lisosoma

b) vacuola d) mitocondria

29.Organela de locomoción: a) carioteca c) golgisoma e) R.E.L

pared celular carioteca membrana celular glucocálix pinacoteca

b) cilios d) R.E.R.

30.Señale la organela sin membranas:

22.No pertenece al sistema de endomembranas:

a) ribosoma c) plastidio e) mitocondria

a) carioteca b) retículo endoplasmático c) mitocondria

Colegio TRILCE

b) leucoplasto d) complejo de Golgi

28.Se encarga de producir energía:

21.Envoltura importante para el reconocimiento celular: a) b) c) d) e)

b) miosina d) tubulina

27. Se forman a partir de los lisosomas:

20.Cuando las moléculas se desplazan de un medio de alta concentración hacia otro de baja concentración, estamos ante un caso de: a) b) c) d) e)

alimento que reciba grosor de la membrana celular citoesqueleto sistema de endomembranas sistema vacuolar citoplasmático

26.Los microfilamentos del citoesqueleto están compuestos por:

19.La estructura molecular y fisiología de la membrana celular puede ser explicada a través del: a) b) c) d) e)

b) difusión simple d) difusión facilitada

25.La forma celular depende de:

18.En la célula eucariota vegetal, la pared celular está compuesta químicamente de: a) peptidoglicanos c) celulosa e) glucolípidos

b) cloroplasto d) lisosoma

76

b) vacuola d) peroxisoma

BIOENERGÉTICA Bioenergética De sus conocimientos sobre física sabrá que para realizar un trabajo se requiere energía... ¿De dónde sacamos los seres vivos la energía para hacer todo lo que hacemos?, su respuesta será seguramente que la obtenemos de los alimentos ; la repregunta inmediata es ¿ y de dónde la sacan los alimentos?... Se ha puesto a pensar que cuando riega una planta usted está asegurando su ración de oxígeno para vivir... Y sabe usted ¿no es recomendable dormir con plantas?... Para poder comprender la respuesta a algunas de estas interrogantes, primero comprendamos los intrincados pero vitales procesos que subyacen al manejo de la energía en el mundo de los seres vivos. Aquí un esquema de uno de esos intrincados procesos

Introducción

Según el modo de obtener el alimento, se distinguen dos tipos de seres vivos:

La vida aquí en la Tierra depende de la circulación de la energía proveniente de las reacciones termonucleares que tienen lugar en el corazón del Sol. La cantidad de energía que el Sol entrega a la Tierra es unos 13 × 1023 (un trece seguido por 23 ceros) calorías por año. Es díficil concebir, semejante cantidad. Por ejemplo, la energía solar que recibe la Tierra cada 24 horas es unos 1500 millones de veces mayor que todo la electricidad que se genera por año en los Estados Unidos.

Heterotrofos Autótrofos 1. Heterótrofos Son organismos que dependen de fuentes externas de moléculas para obtener energía y materia (Hetero deriva del griego, "otro", y trofos, "que alimenta"). Todos los animales y hongos así como muchos organismos unicelulares, son heterótrofos.

Más o menos la tercera parte de esta energía solar se refleja y vuelve al espacio como luz (tal como sucede con la luna) y gran parte de los dos tercios restantes los absorbe la tierra y se convierten en calor. Parte de esta energía calórica absorbida sirve para evaporar las aguas de los océanos, produciendo las nubes que, a su vez, descargan lluvia y nieve. La energía solar, en combinación con otros factores, también es responsable de los movimientos del aire y del agua que contribuyen a establecer patrones climáticos en la superficie de la tierra.

Entre las modalidades de nutrición heterótrofa se pueden mencionar.

Una pequeña fracción -menos del 1%- de la energía solar que llega a la tierra se convierte, por medio de una serie de operaciones realizadas por las células de las plantas y otros organismos fotosintéticos, en la energía que propulsa todos los procesos de la vida. Los sistemas vivientes convierten una forma de energía en otra, pues transforman la energía radiante del Sol en la energía química y mecánica que utilizan todos los seres vivos.

-

Holozoica: Ingesta de materia orgánica sin digerir, tal como lo hacen los animales.

-

Saprofítica: Ingesta de materia orgánica muerta o putrefacta disuelta, por absorción, tal como lo hacen los hongos y las bacterias heterotróficas.

2. Autótrofos Son organismos (plantas, bacterias quimiosintéticas, cianobacterias y algas) que no requieren ingerir moléculas orgánicas para utilizarlas como fuentes de energía ni como materia para estructurar su sustancia, sino que sintetizan sus propias moléculas orgánicas ricas en energía a partir de sustancias inorgánicas simples. La mayoría de los autótrofos, incluso plantas y diversos organismos unicelulares son fotótrofos ("comedores de luz"), lo cual significa que su fuente de energía es el Sol. Ciertos grupos de bacterias son quimioautótrofos porque captan la energía liberada por reacciones inorgánicas específicas para activar sus procesos vitales, incluso la síntesis de las moléculas orgánicas que

La vida se inicia en un mundo en el que existen la materia y la energía. Los seres vivos necesitan materia para crecer y dar mantenimiento a sus estructuras, así como energía para realizar sus diferentes funciones. Todo aquello que constituye una fuente accesible de materia y energía para determinado ser vivo será su alimento.

77

Colegio TRILCE

Biología neces itan. Una vez obtenido el alimento, se inicia dentro de la célula una serie de reacciones bioquímicas por las cuales se extrae de aquél la energía necesaria para realiz ar alguna actividad. A este conjunto de reacciones se le conoce como metabolismo celular.

NUTRICIÓN DE UNA CÉLULA AUTÓTROFA

NUTRICIÓN DE UNA CÉLULA HETERÓTROFA

Luz INGESTIÓN CO 2+ agua + sales minerales

DIGESTIÓN

FOTOSÍNTESIS Cloroplasto

Vacuola alimenticia

Azúcares

CATABOLISMO CO2+ agua + productos de excreción

CATABOLISMO ANABOLISMO Mitocondrias Moléculas de la célula

ENERGÍA

CO + HO 2 + productos de excreción

Mitocondria ENERGÍA Moléculas de la Célula

Materia orgánica en moléculas pequeñas

ANABOLISMO

Metabolismo Celular Conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la célula con el objetivo de intercambiar energía y materia con su entorno (medio extracelular).

proviene de la ruptura de los enlaces químicos correspondientes. Ejm.: Respiración celular.

Incluye a todas las reacciones químicas necesarias para la vida celular. Se divide en dos grupos de procesos: Anabolismo y Catabolismo. 1. Anabolismo Está formado por aquellas reacciones bioquímicas mediante las cuales se combinan moléculas sencillas para formar moléculas de mayor complejidad. Esto requiere un aporte de energía para la formación de los enlaces químicos correspondientes. Dicha energía queda así almacenada en los enlaces (reacciones endergónicas).

La energía liberada en el catabolismo es usada en el anabolismo. Así el catabolismo y el anabolismo son dos procesos simultáneos e interdependientes.

Ejm.: Fotosíntesis, gluconeogénesis, glucogénesis.

Un concepto básico para entender los procesos metabólicos es el de ATP ATP (Adenosín Trifosfato) Es la fuente inmediata de energía para el trabajo celular, se le llama por ello "moneda energética" de la célula. Es una molécula formada por Adenina, Ribosa y 3 fosfatos. Es en los enlaces entre los fosfatos donde alberga la energía. Las reacciones catabólicas liberan energía de los alimentos, la que es almacenada en el ATP que a su vez la cederá a la célula, cuando ésta la requiera para el trabajo celular.

2. Catabolismo Está formado por aquellas reacciones bioquímicas mediante las cuales moléculas complejas se desdoblan en moléculas sencillas con la consiguiente liberación de energía (reacciones exergónicas). Dicha energía

Colegio TRILCE

Analicemos uno de los principales procesos anabólicos de la naturaleza: la Fotosíntesis.

78

Bioenergética

Fotosíntesis

ATP N

Adenina HC O

O

O P

O P

O

O

O O

P

N O

C C

C N

N CH

CH2 O

O H

Grupo fosfato

H

H

H

D-Ribosa

OH OH

producidos por las algas. Si la cantidad de agua con oxígeno pesado se incrementaba, la cantidad de oxígeno pesado desprendido aumentaba; por el contrario, los incrementos de bicarbonato con el oxígeno pesado no produjeron cambio en la cantidad de oxígeno desprendido.

En 1773 Joseph Priestley mostró que una ramita de menta podía "restaurar" el aire que se había consumido al quemar una vela. Siete años más tarde, Ingenhousz reveló que la vegetación podía reponer el "aire malo" sólo si había Sol, y que esta facultad de las plantas era proporcional a la claridad del día y a la duración de la exposición al Sol. En la oscuridad, las plantas liberaban un aire "nocivo" para los animales.

Concepto de fotosíntesis Proceso anabólico por medio del cual se captura energía luminosa y se le transforma en energía química que se almacena en compuestos orgánicos como la glucosa, que se elaboran a partir de compuestos inorgánicos como: CO2 y H2O, durante el proceso.

El siguiente adelanto se obtuvo en 1804, en que De Saussure pesó, antes de la fotosíntesis y después de la misma, tanto al aire como a la planta y compróbó que el aumento del peso de la planta seca era mayor que el peso del CO2 perdido por el aire. Concluyó que la otra sustancia que contribuía al aumento de peso de la planta era el agua.

Este proceso es realizado por organismos procarióticos fotosintéticos (como ciertas bacterias y algas verde azuladas (cianobacterias) y por organismos eucarióticos (como las plantas, algas uni y pluricelulares). Ni los hongos, ni los protozooarios, ni los animales realizan fotosíntesis.

Por lo tanto hace 198 años, la fotosíntesis se expresaba de este modo: CO2 + H2O = O2 + Sustancia orgánica

1. Elementos necesarios para la Fotosíntesis

En 1905, Blackman hizo un importante aporte a los conocimientos del proceso de la fotosíntesis al demostrar que incluye dos series sucesivas de reacciones: reacción en la luz y reacción en la oscuridad.

• • • • •

Hasta antes de la aparición de las técnicas bioquímicas modernas, se creía que el oxígeno desprendido durante la fotosíntesis provenía del CO2. Actualmente se sabe que proviene del agua. Aunque ya se tenían evidencias indirectas, no fue sino hata 1941 cuando Samuel Rubens, utilizando isótopos, lo pudo comprobar al cultivar algas en dos tipos de soluciones; en una, las moléculas de agua contenían oxígeno pesado, mientras que en la otra el bicarbonato (como fuente de CO2) contenía el oxígeno pesado. Se analizó el contenido de oxígeno pesado en los gases rayos gamma

Los primeros estudios sobre fotosíntesis se remontan a 1630. Van Helmont demostró que las plantas producían sus propias sustancias orgánicas sin absorberlas del suelo. Pesó una maceta de tierra junto con el sauce que contenía y mostró que el árbol había ganado 80kg en 5 años, pero la tierra sólo pesaba 60g y menos. Van Helmont concluyó que el resto de la sustancia provenía del agua que había añadido. Sabemos ahora que el CO2 tomado del aire por el vegetal formó 70% la sustancia sintetizada por la planta.

NH2

Enlaces de alto valor energético

rayos X

longitud de onda < 1nm

uv

1.1.Luz Conjunto de radiaciones electromagnéticas que constituyen la fuente energética del proceso. La energía luminosa es captada por los fotopigmentos. A menor longitud de onda mayor contenido de energía; así por ejemplo la luz roja tiene menos energía que la luz violeta. La luz útil al proceso está mayormente en el rango de la luz visible (380 - 750nm).

infrarrojos

ondas de radio

< 1 metro

100nm

Luz Fotopigmentos Enzimas fotosintetizadoras Agua CO2

miles de metros

luz visible

380 violeta

430

500

560

600

650

longitud de onda (nanómetros)

79

La luz visible sólo abarca una pequeña porción del vasto espectro electromagnético. Para el ojo humano, el espectro visible va desde la luz violeta, constituida por rayos de longitud de onda comparativamente corta, hasta la roja, que corresponde a los rayos visibles de onda más larga.

750 rojo

Quinto año de secundaria

Biología 1.2.Fotopigmentos Son sustancias químicas capaces de absorber determinadas longitudes de onda de la luz, es decir, capturar cierta energía. Se conocen básicamente tres tipos: Clorofilas Son moléculas compuestas por un anillo porfirina que presenta un Mg++ en el centro. El anillo posee una cadena lateral, llamada alcohol fitol. Se conocen varios tipos de clorofila que se difefencian por un radical químico unido al anillo porfirina (CH3, para la clorofila a y CHO, para la clorofila b). En algas pardas y rojas se conocen además de la a y la b (características de las plantas verdes), las clorofilas c y d. Cada tipo de clorofila absorbe luz de diferentes longitudes de onda. Las clorofilas son de color verde y absorben luz azul, violeta y roja.

ficobilinas. Carotenoides Existen dos clases de pigmentos carotenoides, los carotenos ( y ) de color anaranjado y las xantófilas de color amarillo. Absorben luz celeste y verde. Son responsables del amarillamiento de las hojas en el otoño, pues durante él las células dejan de sintetizar clorofila.

•

Ficobilinas Son características de las algas rojas y azul verdosas. No aparecen en las plantas superiores. Se conocen la Ficocianina de las algas azul verdosas y la Ficoeritrina de las algas rojas. Los pigmentos fotosintéticos se encuentran en los cloroplastos, en la membrana tilacoide. Se hallan dispuestos en dos complejos, los fotosistemas I y II

Además de las clorofilas existen otros pigmentos en las células fotosintéticas. Estos transmiten a las clorofilas la energía que ellos absorben. Se les conoce como pigmentos accesorios. Los más importantes son los carotenoides y las Clorofila HC 2

CH3

CH

100

HC 2

CH2CH3 N

N Mg

N

N

HC 3

CH3

CH2 CH2 O C

CO23CH

O

espectros de absorción estimativos

•

•

80

clorofila b

60 clorofila a

40

20 0 400

O

500

600

700

longitud de onda (nanómetros)

CH2

(b)

CH C CH3 CH2

(a)

CH2 CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3

a) La clorofila es una molécula grande que tiene un átomo central de magnesio sostenido por un anillo porfirínico. Del anillo parte una larga cadena hidrofóbica de carbonos e hidrógenos que contribuiría a fijar la molécula en las membranas internas del cloroplasto. La clorofila "b" difiere de la clorofila "a" en que tine un grupo aldehído (CHO) en lugar del grupo CH3 . Los enlaces simples y dobles alternos, como los de las clorofilas, son comunes en los pigmentos. b) Espectros de absorción estimados de la clorofila "a" y de la clorofila "b" dentro del cloroplasto.

CH2 CH2 CH2 CH CH3 CH3

Colegio TRILCE

80

Bioenergética Fotosistema I Está compuesto por las clorofilas a y b, así como por carotenos. Captura la energía de la luz de longitud de onda 700nm.

Si en el proceso de fotosíntesis se libera oxígeno (como ocurre en las plantas) se denomina oxigénica, pero, si no se libera oxígeno, es anoxigénica (como ocurre en las bacterias).

Fotosistema II Está compuesto por las clorofilas a y b, xantófila y en las algas posee ficoeritrina y ficocianina. Captura la energía de la luz de longitud de onda 680 nm.

2.

Fotosíntesis oxigénica A partir de experimentos realizados en algas unicelulares denominadas clorelas, se encontró que consta de dos fases que ocurren en el cloroplasto. Fases:

La clorofila y demás pigmentos constituyen unidades funci onal es denominadas cuantosomas, ubicadas en la membrana de los tilacoides y lamelas. Los cuantosomas incluyen proteínas (enzimas), para la ruptura del agua, transporte de electrones (citocromos, quinonas, etc) y la síntesis de ATP. Cada cuantosoma contiene dos fotosistemas constituidos por pigmentos encargados de "atrapar" la energía luminosa. La porción más importante de cada fotosistema corresponde a una molécula de clorofila a, denominada como P680 y P700 (por su capacidad de captar luz en esas longitudes de onda). Asociadas al fotosistema II se encuentra la proteína encargada de romper el agua, denominada proteína Z que contiene manganeso (Mn+2).

2.1 Fase luminosa, o reacción de Hill, o reacción fotoquímica Ocurre en los cuantosomas tilacoidales y tiene como objetivo capturar la energía luminosa y convertirla en energía química que se almacena temporalmente en ATP y NADPH2. Comprende cuatro procesos básicamente: 2.1.1 Fotoexcitación de las clorofilas: La energía luminosa es capturada por medio de los fotosistemas, lo cual provoca que las clorofilas pierdan electrones "energizados". 2.1.2 Fotólisis del agua La molécula de agua es rota por acción de la proteína Z, presente en el fotosistema II, en presencia de luz. _ Como consecuencia se liberan electrones (e), protones (H+) y oxígeno molecular (O2). Los electrones del agua van a reemplazar a los perdidos por las clorofilas del fotosistema II. Los protones se acumulan en el espacio intratilacoidal. El oxígeno sale del tilacoide hacia el estroma, citoplasma y por último al medio ambiente.

1.3 Enzimas fotosintetizadoras Compuestos que aceleran las reacciones de la fotosíntesis. Se hallan localizados también en los tilacoides del cloroplasto. 1.4 Agua Que es absorbida del suelo por las raíces. Se le usa como fuente de electrones y protones para el proceso. Los H+ permiten la asimilación del CO2 y los OH- son los precursores del oxígeno molecular (O2).

Energía luminosa

1.5 CO2 Es captado por la hoja a través de orificios llamados estomas. A partir de él se elaboran los compuestos orgánicos finales: glucosa, almidón.

2H2O

4e + 4H+ + O2

2.1.3 Fotofosforilación La energía obtenida a través del transporte de electrones del fotosistema II al fotosistema I, se utiliza para formar ATP a partir de ADP y Pi.

En los vegetales la fotosíntesis se desarrolla masivamente en el parenquima clorofiliano, cuyas células son ricas en cloroplastos. Este tejido abunda en el mesófilo de las hojas y en los tallos verdes. A nivel de los cloroplastos los tilacoides poseen los pigmentos fotosintéticos y otras moléculas necesarias para la captación y transformación de la luz en energía química (ATP). El estroma contiene la maquinaria enzimática requerida para convertir el CO2 hasta glucosa.

energía

ADP + Pi

81

ATP

Quinto año de secundaria

Biología 2.1.4 Transporte de electrones y reducción del NADP+ Los electrones perdidos por la clorofila del FS II son recibidos por una cadena de transportadores de electrones compuestas básicamente por la plastoquinona, el citocromo b3, el citocromo f y la plastocianina. Esta cadena "retira" paulatinamente la energía de los electrones que transporta hacia el FSI donde reemplazará a los que la clorofila ha perdido.

Los electrones perdidos por la clorofila del FS I son recibidos por otra cadena transportadora de electrones compuestos básicamente por el complejo de la Ferredoxina que "retira" progresivamente la energía de los electrones que transporta hacia el estroma para unirse al NADP+ y a los H+ producto de la fotólisis del agua, formándose así el NADPH2, que es el aceptor final de electrones. NADP+ + 2H+ + 2e-  NADPH2

Cloroplastos y Tilacoides

(a)

(b)

(c)

(d)

La unidad unidad de de la la fotosíntesis fotosíntesis es es el el tilacoide, tilacoide, saco aplanado cuyas membranas contienen clorofila y otros pigmentos. En La los tilacoides tilacoides forman forman parte parte de de un un intrincado intrincado sistema membranoso incluido en un orgánulo especial, las plantas y algas las el cloroplasto. a) Superficie interna de la membrana de un tilacoide preparado con la técnica de congelación y fractura. Se cree que las partículas son enzimas que intervienen en las reacciones de captación de la luz de la fotosíntesis. b) Polímero de tilacoides en en la la célula célula de de una una planta. planta. Los compartimientos internos de los tilacoides son intercomunicantes intercomunicantes y forman el espacio tilacoide, que contiene una solución de composición distinta a la del estroma y aa la la del del citoplasma. citoplasma. c) Cloroplasto, lo que exhibe el intrincado sistema de membranas internas que comprenden las pilas pilas interconectadas interconectadas de tilacoides. d) Célula fotosintética con ocho cloroplastos visibles. El centro de la célula está ocupado por un gran vacuolo.

En resumen, las reacciones químicas de esta etapa necesitan luz, clorofila y agua y tienen como productos oxígeno, ATP y NADPH2. Estos últimos dos compuestos son de alta energía y es en ellos que se ha almacenado temporalmente la energía. En esta fase ha ocurrido entonces el paso de una forma de energía (luminosa = luz solar) a otra (química = ATP, NADPH2)

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82

Bioenergética Energía luminosa O2

Clorofila

e

e

H 2O

Cadena transportadora de electrones

H+ Oxidación NADPH+H +

ATP

ADP+Pi

NADP + Energía química potencial

Fotosíntesis fotosistema I aceptor primario de electrones e

nivel energético creciente

e e

fotosistema II aceptor primario de electrones

portadores de electrones

NADP + NADPH2 reacciones fijadoras de carbono

e e e PR O

TO N

molécula reactiva de clorofila a (P700 )

e GR

e

AD IEN T

ADP

sistema pigmentario

ATP

molécula de antena

molécula reactiva de clorofila a (P680) sol

2H + + ½O2

sistema pigmentario

La energía luminosa atrapada en la molécula reactiva de clorofila a del fotosistema II eleva los electrones a un nivel energético más alto. Estos electrones son sustituídos por electrones retirados de las moléculas de agua y así liberan protones (H+) y oxígeno gaseoso. Los electrones son pasados desde los aceptores de electrones por una cadena de transporte de electrones hasta un nivel energético inferior, el centro de reacciones del fotosistema I. En su recorrido por esta cadena de transporte de electrones, una parte de su energía se envasa como ATP. La energía luminosa absorbida por el fotosistema I eleva los electrones hasta otro aceptor primario de electrones y desde este aceptor son trasladados por otros portadores de electrones hasta el NADP+ para formar NADPH. Los electrones retirados del fotosistema I son sustituídos por los provenientes del fotosistema II. ATP y NADPH representan la ganancia neta de las reacciones de atrapamiento de la luz. Proton gradient: gradiente de protones.

H2O

molécula de antena

sol

NAD+ y NADP+ H CH O O

P

HC

CH2

O

O H

H

OH

OH

N

C

C

CH

O

NH2

H

H O

C

NH2 N O

P O

N

O N

CH2

O

H

H

OH

O

H

H

O

P

O

O NADP +

N

Aunque NAD+ y NADP+ se parecen mucho entre ellos, sus papeles biológicos son muy distintos. NADH suele transferir sus electrones a otros portadores de electrones que los siguen pasando a niveles energéticos sucesivamente más bajos en pasos independientes. En el curso de esta transferencia de electrones se forman moléculas de ATP. El NADPH provee energía directamente para los procesos biosintéticos de la célula que requieren aportes energéticos grandes.

83

Quinto año de secundaria

Biología Fase oscura: ciclo C3 o ciclo de Calvin 2.2 Fase oscura, o Quimiosintética, o Ciclo de Calvin Benson, o Reacción de Blackman.

1: Fijación: carbono

6CO2

6HO 2

C

C C C C C

En la que se usa la energía química almacenada en la fase luminosa (ATP, NADPH2) para, a partir de CO2, producir glucosa. En los enlaces de ésta quedará finalmente almacenada la energía. No requiere de luz para realizarse y ocurre a nivel del estroma del cloroplasto.

C C C

6 (RuBP)

12 (PGA)

4: Síntesis RuBP requiere de 10 PGAL

6 6

ADP

Ciclo C3

12

C C C

ATP

3: Síntesis de glucosa, requiere de 2 PGAL

PGAL

C C C C C C

12

ATP

12

ADP

12

NADPH

12

ADP

2: Síntesis PGAL

glucosa

En esta fase se distinguen los siguientes procesos: 2.2.1 Activación de la ribulosafosfato La activación se realiza mediante un proceso de fosforilación, formándose así la ribulosabifosfato. Para este proceso se usa el ATP formado en la fase luminosa. 2.2.2 Fijación del CO2 Esta reacción es catalizada por la enzima ribulosadifosfato carboxilasa. Como consecuencia se forma un compuesto inestable de seis carbonos (cinco de la ribulosa y uno del CO2); este compuesto se fragmenta en dos, originando así dos moléculas fosfoglicerato (3C). 2.2.3 Reducción del fosfoglicerato El fosfoglicerato es convertido en fosfogliceraldehido a través de la conversión del NADPH2, formando en la fase luminosa, en NADP+. 2.2.4 Formación de Glucosa Luego de seis "vueltas" del ciclo de Calvin, se obtienen doce fosfogliceraldehidos (3C) de los cuales 2 se unen para formar una glucosa (6C) 2.2.5 Regeneración de la ribulosa fosfato En realidad las 6 "vueltas" del ciclo de Calvin produce 12 fosfogliceraldehidos, pero 10 de ellos se reunen para formar 6 moléculas de ribulosa fosfato, para que pueda ser posible otras "vueltas". Los fosfogliceraldehidos que "sobra" se unen a otro para formar glucosa como vimos en el paso de "formación de glucosa". Estomas

Fotomicrografía electrónica de barrido de estomas abiertos de la superficie inferior de una hoja. El dióxido de carbono que se utiliza en la fotosíntesis llega a las células fotosintéticas por estas aberturas.

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84

Bioenergética Fijación del dióxido de carbono en plantas C3 y C4



Células del mesófilo O2

CO2

PGA

PGAL

Ciclo C3

CO2 RuBP

Alta Fotorrespiración

Pequeña síntesis de glucosa •

PLANTAS C 3 Células del mesófilo



CO2

PEP

Ácido oxaloacético Ciclo C4

Ácido pirúvico PGA •

PLANTAS C 4

Ciclo C3

CO2



Células de la vaína envolvente

O2

CO2 RuBP

PGAL

Baja Fotorrespiración

Gran síntesis de glucosa

Ribulosa difosfato 2-

CH2OPO3 C O

O C + H

C

OH

H

C

OH

O

2-

CH2OPO3 ribulosa 1,5-difosfato

2-

O O

CH2OPO3 C C C H C

OH O OH 2-

CH2OPO3 intermediario transitorio H2O

2-

CH2OPO3 H C

OH

COO + COO H C

Calvin y sus colaboradores expusieron brevemente algas fotosintetizadoras 14

OH 2-

CH2OPO3

a dióxido de carbono radiactivo ( CO2) y tras 5 segundos de iluminación el carbono radiactivo apareció casi con exclusividad en el compuesto de tres carbonos fosfoglicerato. (Al intermediario transitorio se lo deduce, pues no se lo llegó a aislar). A los 60 segundos muchos compuestos contenían carbono radiactivo.

dos moléculas de 3-fosfoglicerato

85

Quinto año de secundaria

Biología Ciclo de Calvin 6 ATP el ciclo empieza aquí 3 moléculas de dióxido de carbono (CO2 ) (3 carbonos)

6 moléculas de fosfoglicerato (6 × 3 carbonos)

6 ADP

6 moléculas de difosfoglicerato 6 NADPH2 3 moléculas de ribulosa difosfato (3 × 5 carbonos)

6 NADP+

6 moléculas de gliceraldehído fosfato (6 × 3 carbonos)

3 ADP

3 ATP

5 moléculas de gliceraldehído fosfato (5 × 3 carbonos)

1 molécula de gliceraldehído fosfato (3 carbonos)

Resumen del cilo de Calvin. En cada "vuelta" completa del ciclo entra en éste una molécula de dióxido de carbono. Aquí se representan tres vueltas; cantidad necesaria para formar una molécula de gliceraldehído fosfato. Tres moléculas de ribulosa difosfato (RuDP), compuesto de cinco carbonos, se combinan con tres de dióxido de carbono, produciendo seis moléculas de fosfoglicerato, que es un compuesto de tres carbonos. Estas moléculas se reducen a seis moléculas de cinco carbonos de RuDP. La molécula "extra" de gliceraldehído fosfato representa la ganancia neta del ciclo de Calvin. La energía proveniente del ciclo de Calvin consiste en ATP y NADPH2 producidos mediante reacciones de atrapamiento de la luz.

Ecuación general de la fotosíntesis oxigénica

12H2O + 6CO2

LUZ

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Fotopigmentos + Enzimas

3.

Glucosa

Tiobacterios

Fotosíntesis anoxigénica Es un proceso anabólico en el que se utiliza como donador de hidrógeno al H2S u otro compuesto, en vez del H2O, por lo que no libera oxígeno. Es realizado por bacterias como los tiobacterios purpúreos, que usan H2S como fuente de hidrógeno y excretan glóbulos de azufre (S), o estos se acumulan dentro de las células bacterianas. Su ecuación general es: LUZ

CO2 + 2H 2A

CH2O + H2O + 2A Tiobacterios purpúreos. En estas células, el sulfuro de hidrógeno desempeña el mismo papel que el agua en el proceso fotosintético de las plantas. El sulfuro de hidrógeno (H2S) se escinde, y se acumula azufre como glóbulos visibles dentro de las células.

En esta ecuación H2A, es una sustancia oxidable como sulfuro de hidrógeno, hidrógeno libre, isopropanol, en general dadoras de hidrógeno y A en su forma oxidada.

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86

Bioenergética 4.

Vías de utilización del CO2 Tanto el oxígeno como el bióxido de carbono compiten por la ribulosa bifosfatasa, que es una enzima encargada de fijar el CO2 al compuesto de cinco carbonos llamado ribulosa bifosfato. La ribulosa bifosfatasa no es muy selectiva: puede capturar CO2 u oxígeno. Cuando captura CO2, se forma la glucosa, en cambio, cuando captura O 2 , se origina la fotorrespiración, fenómeno que no permite la formación de glucosa. La fijación del CO2 y la fotorrespiración depende de la concentración de los gases en el mesófilo de la hoja. La importancia del comportamiento de la enzima ribulosa bifosfatasa radica en que hay plantas que han desarrollado vías alternativas para la fijación del CO2 (vías C3 y C4) que explican la diferencia en la respuesta de las plantas a las condiciones de calor y sequía.

el límite máximo de temperatura, la planta pierde agua en forma excesiva y muere. La energía química almacenada en los carbohidratos y en los lípidos no es usada directamente por la célula, éstas emplean como energía inmediata el ATP. Por ello la célula transfiere la energía de los compuestos orgánicos al ATP mediante varias rutas metabólicas. Las más estudiadas son las de la glucosa, y son las que trataremos ahora como: Respiración Celular.

Respiración celular

Es el proceso catabólico mediante el cual las "moléculas combustibles" (nutrientes) son degradadas, parcial o totalmente, en las células para obtener cierta cantidad de energía que se almacena en moléculas de ATP; que serán empleadas en las diversas funciones de la célula. Este proceso es realizado por todos los organismos, tanto procarióticos como eucarióticos.

El uso del carbono para producir la glucosa se realiza por dos mecanismos: fotosíntesis C3 o ciclo de Calvin y fotosíntesis C4 o ciclo de Hatch y Slack.

La "molécula combustible" cuya respiración celular se conoce mejor es la de la glucosa, que veremos a continuación.

En plantas C3 como las gimnospermas (cedro, abeto, pino, etc), el mesófilo realiza la fotosíntesis. El proceso se cumple mediante la vía metabólica de fijación del carbono C3, donde participa directamente la ribulosa bifosfatasa (ciclo de Calvin)

Se conocen dos tipos de respiración celular, según si se requiere o no de oxígeno para que ocurra: 1.

En plantas C4 como las angiospermas (maíz), el mesófilo y las células del parénquima contienen cloroplastos que participan en la fotosíntesis. El CO2 es fijado por las células del mesófilo a través del ácido fosfoenolpirúvico (PEP) (3 carbonos) -no compite por el oxígeno- que se transforma al recibir al CO2 en ácido oxaloacético de cuatro carbonos de donde deriva el nombre de C4. El ácido oxaloacético libera el CO2 en las células de la vaina envolvente del haz vascular, donde es capturado por la ribulosabifosfato, cumpliéndose el ciclo C3. Es decir en estas plantas el CO2 se fija en dos etapas: una con el ácido oxaloacético (C4) y otro con la ribulosabifosfato (C3). 5.

Respiración anaeróbica o fermentación Es un proceso que ocurre sin requerir de oxígeno. Tiene lugar en el citosol y a través de el se degrada parcialmente la glucosa. Se obtienen como producto final diversos compuestos orgánicos, así como dos moléculas de ATP de energía por cada molécula de glucosa sometida al proceso. Es un proceso poco eficiente pues sólo extrae el 2,1% de la energía almacenada en la glucosa. Según el producto orgánico final se le denomina: 1.1 Fermentación alcohólica Es la respiración anaeróbica que da como producto final alcohol etílico y CO2. Es realizada por las levaduras (hongos, unicelulares) que se emplean en la industria de la cerveza, ron y whisky, así como por otros microorgani smos . Ej.: Saccharomyces cerevisae (levadura de la cerveza), Saccharomyces ellypsoldeus (levadura el vino).

Factores que alteran el proceso fotosintético El rendimiento de la fotosíntesis puede ser afectado por la concentración de CO2 en la atmósfera: si está elevada y constante, la fotosíntesis aumenta en relación directa hasta llegar a un punto en el cual se estabiliza; la escasez de agua en el suelo: al faltar agua, disminuye el rendimiento de la fotosíntesis, pues la planta cierra sus estomas reduciendo la transpiración desde las hojas, lo que determina un menor ingreso de CO2; y la temperatura: cada especie está adaptada para vivir dentro un rango de temperatura, a mayor temperatura, más eficacia en la producción de oxígeno y glucosa. Sin embargo, cuando se supera

Podemos dividirla en dos etapas básicamente: la Glucólisis, en la que la molécula de glucosa, es "partida por la mitad", y la fermentación alcohólica propiamente dicha.

87

Quinto año de secundaria

Biología Glucólisis

2NAD+

2NADH2

Glucosa

2 ácido pirúvico + 2ATP

Fermentación propiamente dicha

2NAD+

2NADH2

2 ácido pirúvico

2 alcohol etílico + 2CO2

En suma:

Glucosa

Fermentación alcohólica

2 alcohol etílico + 2CO2 + 2ATP

1.2 Fermentación láctica Es la respiración anaeróbica que da como producto final ácido láctico. Es realizada por muchas bacterias así como nuestras células musculares y eritrocitos, entre las más conocidas. Entre las bacterias que

Glucólisis

2NAD+

realizan este proceso tenemos a los empleados en la elaboración del yogurt, queso y mantequilla: Lactobacillus casei y Streptococcus lactis. Podemos dividirla en dos etapas básicamente: la Glucólisis y la fermentación láctica propiamente dicha.

2NADH2

Glucosa

2 ácido pirúvico + 2ATP

Fermentación propiamente dicha

2NAD +

2NADH2

2 ácido pirúvico

2 ácido láctico

En suma:

Glucosa

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Fermentación láctica

2 ácido láctico + 2ATP

88

Bioenergética Fermentación alcohólica

a) Pasos mediante los cuales el ácido pirúvico formado mediante glucólisis, se convierte anerobiamente en etanol (alcohol etílico). En el primer paso se libera dióxido de carbono y en el segundo se oxida NADH2 y se reduce el ácido pirúvico generando NAD+ estos pasos p ermiten que la glucólisis continue, con su producción escasa pero a veces vitalmente necesaria de ATP. b) Consecuencia de la glucólisis anaerobia. Las células de la levadura, visibles en las u vas co m o u na "florescencia" pulvurelenta, se mezclan con el jugo al estrujar las uvas. Almacenando la mezcla en condiciones anerobias, la levadura degrada a la glucosa contenida en el zumo de la uva y la convierte en alcohol.

Las mitocondrias están rodeadas por dos membranas. La membrana interna se pliega hacia adentro para formar una serie de estantes o crestas. Las enzimas y los portadores de electrones que participan en la etapa final de la respiración celular están incluidos en estas membranas internas. La matriz es una solución densa que contiene las enzimas que intervienen en las etapas iniciales de la respiración celular, así como coenzimas, fosfatos y otros solutos.

Mitocondria

2.

Respiración aeróbica Es un proceso que requiere de oxígeno para que ocurra. Se inicia en el citosol y culmina dentro de la mitocondria. A través de él se degrada completamente la glucosa. Se obtienen como productos finales CO2 y H2O, así como 36 ó 38 moléculas de ATP de energía por cada molécula de glucosa sometida al proceso. Es un proceso muy eficiente pues logra extraer el 40% de la energía almacenada en la glucosa, el resto se pierde como calor.

Es realizado por muchos organismos procariotas y por casi todos los eucariotas, evolutivamente se le presume más reciente que el proceso aneróbico. Se distinguen dos fases: 2.1 Fase citosólica Tiene lugar en el citoplasma, específicamente en el citosol. En esta fase ocurre la llamada Glucólisis o Glicólisis, al igual que en la respiración anaerobica. Se generan en consecuencia 2 ácidos pirúvico, 2NADH2 y 2ATP de energía. 89

Quinto año de secundaria

Biología 2NAD

+

2.2.2 Ciclo de Krebs o del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos Tiene lugar en la matriz mitocondrial. Consiste de un conjunto de reacciones cíclicas que se inician con la unión del acetil coenzima A con el ácido oxaloacético, para formar ácido cítrico. Luego de una serie de reacciones de descarboxilación (pérdida de carbonos) y deshidrogenación (pérdida de hidrógenos) se recupera el ácido oxaloacético. Todas las enzimas necesarias están en la matriz mitocondrial, excepto una que está en las crestas mitocondriales.

2NADH2

Glucosa

2 ácido pirúvico + 2ATP

2.2 Fase mitocondrial Tiene lugar dentro de la mitocondria, a la que ingresan los 2 ácidos pirúvicos y los 2NADH2. Se

le divide en tres etapas:

2.2.1 Descarboxilación oxidativa

Como resultado se desprenden 2CO2 (proveniente de los carbonos); y la energía liberada durante este ciclo se almacena en, 3NADH2, 1FADH2 y un GTP (guanosíntrifosfato) por molécula de ácido pirúvico. El GTP rápidamente transfiere su energía a un ATP. Los NADH2 y FADH2 deben ceder su energía también a ATPs para lo cual ingresan a la siguiente etapa. (Recordemos que los dos acetil coenzima A resultantes de la descarboxilación oxidativa ingresan al ciclo de Krebs por lo cual todo lo anterior se multiplica por dos).

Durante ella el ácido pirúvico producido durante la glucóli sis, atraviesa l as membranas externa e interna de la mitocondria y llega a la matriz mitocondrial donde se oxida, pierde un carbono como CO2

e incorpora la coenzima A. 2CO2 CoA

2 ácido pirúvico 2NAD +

2 acetil coenzima A 2NADH2

Descarboxilación oxidativa

Resumen del ciclo de Krebs, el rendimiento energético del ciclo consiste en una molécula de ATP, tres de NADH y una de FADH2. Se requieren dos rondas del ciclo para completar la oxidación de una molécula de glucosa.

2.2.3 Fosforilación oxidativa o cadena respiratoria Tiene lugar en las crestas mitocondriales. Durante ella los NADH2 y FADH2 dejan en libertad a los H+ (protones) y e- (electrones) energizados conviertiéndose en NAD+ y FAD+ que regresan al ciclo de Krebs. Los el ectrones ingres an a la cadena transportadora de electrones que los lleva hasta su aceptor final que es el O2. Al final del proceso electrones y protones (H+) van a ser aceptados por el O2 para formar H2O.

a) La molécula de tres carbonos del ácido pirúvico se oxida y forma el grupo de dos carbonos acetilo, que se combina con la coenzima A para formar acetil CoA. La oxidación de la molécula de ácido pirúvico se acopla con la reducción del NAD+. La acetil CoA entra en el ciclo de Krebs. b) Fotomicrografía electrónica que muestra las enzimas que participan en la oxidación del ácido pirúvico a acetil CoA. Cada uno de los complejos que vemos aquí representa copias múltiples de tres enzimas distintas.

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90

Bioenergética En el transporte de electrones de una molécula a otra de la cadena, se libera energía suficiente para sintetizar un ATP. Las enzimas necesarias para esto están también en las crestas mitocondriales. El transporte de electrones y la síntesis de ATP son procesos acoplados, ambos se producen simultáneamente, por lo que se les conoce como fosforilación oxidativa. NADH2

FAD +

FADH2

FP Flavo NAD+ proteína

Por cada NADH2 que ingresa a la cadena respiratoria se generan 3ATP; salvo los NADH2 generados en el citosol (glucólisis) que dependiendo de la lanzadera que usen para ingresar a la mitocondria pueden generar 2ATP (lanzadera del glicerofosfato) ó 3ATP (lanzadera del malato-aspartato). Por cada FADH2 que ingresa, se generan 2ATP.

O2

Q

b

c

a

a

Coenzima Q

Citocromo b

Citocromo c

Citocromo a

Citocromo a3

ATP

ATP

ATP

H3O

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Procesos de la respiración celular cadena respiratoria ATPasa

Respiración aeróbica

91

Quinto año de secundaria

Biología El balance final de la respiración aeróbica es el siguiente: C6H12O6 + 6O2

6CO2 + 6H2O + 6H2O + 38(36) ATP

Balance Energético de la respiración aeróbica (Por molécula de Glucosa) 1.

Glicólisis: * *

2.

2ATP 2NADH2  Sistema de Lanzaderas Sistema de lanzaderas

 

Glicero-fosfato: 4ATP Malato - Aspartato: 6ATP

Descarboxilación oxidativa: 6ATP *

3.

6 u 8ATP

2NADH2

 Fosforilación oxidativa: 6ATP

Ciclo de Krebs 24ATP 2 (1GTP 2 (3NADH2 2 (1FADH2

 1ATP)  Fosforilación Oxidativa  Fosforilación Oxidativa

: 9ATP) : 2ATP)

Así la suma da 36 ó 38 ATPs. La mayoría de células usa la lanzadera del Glicerol-P Respiración celular aeróbica

Resumen de la glucólisis y de la respiración. Primero la glucosa se degrada a ácido pirúvico, con un rendimiento de dos moléculas de ATP y la reducción (flechas entrecortadas) de dos moléculas de NAD+ a NADH. El ácido pirúvico se oxida a acetil CoA y se reduce una moléucla de NAD+. (Nótese que esta reacción y las siguientes ocurren dos veces por cada molécula de glucosa; este pasaje de electrones se indica con la flechas enteras). En el ciclo de Krebs el grupo acetilo se oxida y los aceptores de electrones NAD+ y FAD se reducen. Entonces el NADH y el FADH2 transfieren sus electrones a la serie de citocromos y otros portadores de electrones que constituyen la cadena de transporte de electrones. Al circular los electrones "cuesta abajo" se liberan cantidades relativamente grandes de energía libre durante el pasaje del FMN a la CoQ, del citocromo "b" al citocromo "c" y del citocromo "a" al citocromo "a3". Estas salvas de energía libre transportan protones a través de la membrana mitocondrial interna, estableciendo el gradiente de protones que propulsa la síntesis de ATP a partir del ADP. Proton gradient: gradiente de protones.

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92

Bioenergética Producción de ATP: fermentación vs respiración aeróbica

La hidrolisis de 1 mol de ATP libera 30,5 kJ

5. La ficobilina es:

Autoevaluación

a) enzima c) molécula energética e) vitamina

1. Proceso exergónico: a) ciclo de Calvin c) quimiosíntesis e) respiración celular

b) fotosíntesis d) síntesis proteica

6. La Fotólisis del agua, produce: a) CO2 d) N

2. "Consume" energía, en el balance neto: a) b) c) d) e)

glucólisis respiración aeróbica fermentación fotosíntesis N.A.

b) NADH2 e) UTP

b) C2 e) C5

c) O2

a) fotosistema I c) fotosistema III e) O2

b) fotosistema II d) CO2

8. Requiere de O2: c) FADH2

a) respiración aeróbica c) fermentación e) glucólisis

4. El ciclo de Hatch y Slack ocurre en plantas: a) C1 d) C4

b) O3 e) C

7. La Fotofosforilación cíclica requiere de:

3. Participa en la fotosíntesis: a) GTP d) NADPH2

b) fotopigmento d) ATP

b) fotosíntesis d) todas

9. Ocurre en la mitocondria:

c) C3

a) glucólisis 93

b) fermentación Quinto año de secundaria

Biología c) ciclo de Krebs e) respiración anaeróbica

19.El oxígeno que respiramos procede de:

d) todos

a) b) c) d) e)

10.Requiere de O2: a) b) c) d) e)

fosforilación oxidativa ciclo de Krebs fotosíntesis ciclo de Calvín N.A.

20.La fotosíntesis es: a) b) c) d) e)

11.Número de ATPs producidos por molécula de glucosa respirada aeróbicamente: a) 2 d) 40

b) 36 e) 22

c) 39

b) O2 e) N.A.

a) b) c) d) e)

c) CO2

13.Por cada glucosa respirada aeróbicamente se generan: a) 6 CO2 d) 2 NADP+

b) 6 O2 e) 2 NaOH

b) 6 ATP e) 38 ATP

c) 1 ATP

a) b) c) d) e)

c) 18 ATP

a) b) c) d) e)

a) es llenado por electrones del CO2. b) es llenado por electrones procedentes del agua. c) es llenado por electrones procedentes del fotosistema I. d) es llenado por protones del H2O. e) Es llenado por electrones de la glucosa.

a) b) c) d) e)

b) ficobilinas d) carotenoides

a) oxígeno molecular c) NADPH2 e) O2

c) Mg

18.Le da el color verde a las plantas: a) cloroalergan c) licopeno e) N.A.

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los electrones provenientes del CO2. el CO2 procedente del aire. los hidrógenos provenientes del agua. el oxígeno proveniente del agua. el ATP

25.Son productos finales de la fase luminosa de la fotosíntesis.

17. Oligoelemento esencial dentro de la molécula de clorofila: b) Mn e) N.A.

en los Grana en los Tilacoides en la membrana interna en el estroma en la membrana externa

24.El NADP se reduce a NADPH2 gracias a:

16.Pigmentos responsables del amarillamiento de las hojas en el otoño:

a) P d) Fe

ocurre en las crestas mitocondriales ocurre en la matriz mitocondrial ocurre en los lisosomas es parte del ciclo de Calvin produce ATPs

23.¿En qué lugar del cloroplasto ocurre el ciclo de Calvin?

15.El vacío electrónico que ocurre temporalmente en el fotosistema II durante la fotosíntesis:

a) clorofilas c) ficocianina e) ficoeritrina

ocurre en la mitocondria es un proceso anabólico tiene como uno de sus productos finales ATP sólo es posible en procariotas todas son falsas

22.La fotofosforilación:

14.En la glucólisis la ganancia neta de ATP es: a) 2 ATP d) 36 ATP

proceso anabólico proceso endergónico imprescindible para nuestro modo de vida realizado por las plantas todas son aplicables

21.La fermentación:

12.El aceptor final de electrones en la respiración aeróbica es: a) H2O d) H2

La molécula de agua La molécula de CO2 La energía luminosa La respiración de las plantas La clorofila

26.El ciclo de Calvin es parte de:

b) xantófilas d) clorofila

a) fermentación alcohólica b) respiración aeróbica c) fotosíntesis

94

b) ATP d) todos

Bioenergética d) fermentación láctica e) glucólisis

a) 28 d) 1

27. La formación de ATP durante la fase luminosa de la fotosíntesis se conoce como: a) b) c) d) e)

b) 14 e) 2

c) 7

29.Son productos finales de la fase citosólica de la respiración aeróbica:

fotólisis fotofosforilación reducción del NADP+ fijación del bióxido de carbono ciclo de Krebs

a) NADPH c) ATPs d) acetilcoenzima A

b) FADH d) alcohol etílico

30. El ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs genera ______ por moléculas de acetilcoenzima A.

28.Si luego de un proceso de fermentación, se obtienen 28 moléculas de alcohol etílico, ¿cuántos ATPs se consiguieron?

a) 4 CO2 d) 1 NADPH2

95

b) 3 FADH2 e) 4 ATP

c) 3 NADH2

Quinto año de secundaria

REPRODUCCIÓN Así se reproduce la mayoría de Hongos....

Reproducción

La característica más llamativa de estar vivo es seguramente reproducirse; esto en términos netamente evolutivos. Pero, ¿sabemos acaso que puede haber reproducción sin sexo?, que uno solo puede generar su descendencia, que la clonación ya existía como un proceso natural desde hace ciento de millones de años... Se ha preguntado ¿por qué la mula no puede tener descendencia?, ¿por qué los conejos tienen tanta descendencias? y no así especies como los elefantes. Aprendamos algo sobre la reproducción antes de lanzarnos en busca de las respuestas a estas y otras interrogantes acerca de cómo perpetuarse en el tiempo y el espacio.

Reproducción de organismos La capacidad de generar nuevos individuos se da sólo en los seres vivos: una bacteria, un hongo, una ameba, una planta y un animal son capaces de perpetuarse en el tiempo y en el espacio. La reproducción es, sin duda, la característica que distingue de manera más clara lo vivo de lo inerte. 1.

Concepto Capacidad de los seres vivos mediante la cual originan nuevos individuos. También se puede definir a la reproducción como el proceso natural y autodirigido que realizan los seres vivos, con la intención de formar descendencia para mantener la especie. Se conocen infinidad de formas reproductivas que se les puede agrupar en dos tipos básicos: Asexual y Sexual.

2.

2.1 Asexual o Reproducción vegetativa Es aquella en la que los descendientes son idénticos al progenitor. No intervienen gametos (células sexuales como el espermatozoide, óvulo, etc.) y es realizada por un solo progenitor. No permite la variación tendiendo a conservar las características de una especie. La única posibilidad de variación de las características de la especie es por mutación (alteración de los genes del individuo inducida por diversas causas). Su descendencia suele ser abundante en corto tiempo. La esperanza de vida es menor, debido a la cantidad y sobre todo por la ausencia de variabilidad en sus características (descendientes idénticos al progenitor). Se le considera como el primer tipo de reproducción que estuvo presente en las primeras formas de vida en la Tierra. Bipartición

Pared celular Membrana celular Cromosoma

Tipos Asexual -

Directa o Bipartición Indirecta, que puede ser: • Fisión binaria • Gemación • Esporulación • Estrobilación • Fragmentación

(a)

Sexual -

Isogámica Anisogámica Heterogámica Somatogámica Autogámica Conjugación (b) (b)

Casos especiales -

Partenogénesis Alternancia de generaciones

a) Diagrama de la inserción de los cromosomas bacterianos que ilustra el posible papel del mesosoma (invaginación de la membrana celular) para asegurar la distribución de los cromosomas en la división de las células. b) Cromosoma bacteriano unido a un mesosoma de la membrana celular del bacterio.

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Biología Ej.: Amoeba, paramecium y la mayoría de ciliados.

2.1.1 Directa Se caracteriza porque no se distinguen fases y es muy rápida. Es realizada sólo por procariotas y se le denomina también Bipartición. Ej.: Bacterias. El tiempo empleado es bastante corto, por eso, en pocas horas su número se incrementa rápidamente. Ej.: Al ser colocada una bacteria en un medio de cultivo, al cabo de seis horas, se han formado 250 000 nuevas bacterias.

Fisión binaria

Bipartición

Los organismos eucarióticos unicelulares se reproducen típicamente mediante división celular simple. En esta fotomicrografía electrónica de barrido del protozoario ciliado Opisthonecta, se ha completado casi la separación de las dos células hijas. Cada célula no sólo ha recibido una réplica exacta de la información hereditaria de la célula madre, sino también más o menos la mitad de sus orgánulos y citoplasma.

Los mecanismos de reproducción asexual en procariontes, como la bacteria en la última fase de su reproducción, difieren de los eucariontes, ya que los procariontes poseen un solo cromosoma, y éste es además circular.

2.1.2 Indirecta Se caracteriza porque se distinguen fases. El proceso básico de reproducción celular común a sus diversas formas, es la mitosis. Los modos más conocidos son: •

Cada yema desarrolla hasta convertirse en un individuo adulto completo.

Fisión binaria o Esciparidad Modo reproductivo que ocurre sólo en eucariotas unicelul ares , como protozoarios y algas unicelulares. Consiste en que el organismo se divide en dos partes aproximadamente iguales mediante una mitosis.

Ej.: Unicelulares: Levaduras, Multicelulares: animales inferiores como la hydra, algunos platelmintos y anélidos, algunos poríferos y tunicados.

Fisión binaria

-

Puede ser:

b.

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Esporulación o Fisión múltiple Modo reproductivo que ocurre mediante la formación de esporas. Éstas, son células especializadas recubiertas por una membrana resistente a un medio adverso. Cuando la espora encuentra un medio favorable, desarrolla hasta constituir un individuo idéntico al progenitor. En organismos unicelulares, ocurre mediante una serie de sucesivas divisiones nucleares luego de las cuales cada núcleo se rodeará de una porción de citoplasma constituyendo una espora. Llegado el momento la célula se fragmenta liberando las esporas.

Un alga unicelular dividiéndose por fisión, un tipo de reproducción asexual.

a.

Gemación Modo reproductivo que ocurre mediante la formación de "abultamientos" (yemas o brotes) en la superficie del individuo progenitor. Las yemas crecen y se separan del progenitor. En algunas especies las yemas se mantienen unidas al progenitor, constituyendo así grandes colonias.

Longitudinal: Si el eje de división es vertical. Ej.: Euglena y la mayoría de mastigóforos Transversal: Si el eje de división es horizontal.

Ej.: Plasmodium, toxoplasma, bacterias (esporas endógenas) 98

Reproducción

-

En organismos multicelulares, estructuras especializadas del individuo (Esporangios) forman las esporas que se dispersan con ayuda del viento, agua, insectos, etc.

Los gametos se producen por meiosis, uno masculino se une con uno femenino (fecundación) para formar el cigoto. Éste al desarrollarse genera un individuo que es parecido pero diferente a los progenitores.

Ej.: Hongos.

Los tipos más importantes son:

Estrobilación Modo reproductivo que ocurre sólo en organismos multicelulares. Consiste en que el individuo se fragmenta y cada parte se desarrolla hasta formar un individuo completo, idéntico al original.

2.2.1 Isogámica Modo reproductivo que ocurre cuando los dos gametos son de la misma morfología, y por lo general, se desplazan. Ej.: Paramecium, algas unicelulares. 2.2.2 Anisogámica Modo reproductivo que ocurre cuando un gameto es más grande que el otro y ambos son móviles.

Tiene lugar únicamente en animales. Ej.: Tenia ("Solitaria") Planaria Algunos celentéreos -

Ej.: Algas clorofitas. 2.2.3 Heterogámica Modo reproductivo que ocurre cuando uno de los gametos, por lo general el más grande, no se desplaza.

Propagación vegetativa Es una forma de reproducción de las plantas multicelulares. Ocurre mediante la formación de estructuras especializadas, que al separarse de las pl antas y encontrar condi ciones favorables, originan una nueva planta.

Ej.: Animales. 2.2.4 Somatogámica Modo reproductivo que ocurre cuando se fusionan partes del cuerpo de diferentes individuos, las que actúan a manera de gametos.

En la mayoría de casos la estructura es un tallo especializado como los estolones de la fresa, los bulbos de la cebolla, los tubérculos de la papa, los rizomas de las gramíneas, etc.

Ej. Algunos Hongos. 2.2.5 Conjugación Modo reproductivo que ocurre cuando el material genético se intercambia entre dos células que hacen el papel de gametos mediante el contacto entre ellas. Ocurrre en organismos unicelulares solamente. Se forman nuevos individuos, que han variado su programación genética, para luego originar individuos con alta variabilidad genética.

2.2 Sexual Es aquella en la que los descendientes son parecidos al progenitor mas, no idénticos. Intervienen gametos, y requiere de dos progenitores. Es la fuente de variación de las características de una especie mediante la cual es posible la adaptación a los cambios del medio ambiente. El número de descendientes suele ser escaso, pero su esperanza de vida es mayor, si comparamos con los descendientes generados por las formas asexuales de reproducción. Aquello es debido a que la variabilidad genética que caracteriza el modo sexual, le da atributos con mayor capacidad de adaptación.

Ej.: Paramecium, algunas bacterias. 2.2.6 Autogámica Modo reproductivo que consiste en el intercambio de material genético entre los diferentes núcleos de un mismo individuo. El individuo resultante se ha "autorreprogramado" genéticamente, originando pos teri ormente indi viduos con alta variabilidad genética.

Este tipo de reproducción es considerado de mayor rango evolutivo que el modo asexual, debido a la complejidad de los procesos que involucra .

Ej.: Algas clorofitas, Paramecium

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Quinto año de secundaria

Biología Ciclos vitales

Ciclo de vida haploide 2n

fecundación

fecundación

+

+

2n

n

meiosis haploide diploide

n

2n

-

fecundación cigoto diploide

-

n n

n

n

mitosis

organismos primitivos

animales

plantas

n

2n (b)

(a)

2n

cigoto latente

2n

n

(c)

2n meiosis

La reproducción sexual se caracteriza por dos acontecimientos: la unión de los gametos (fecundación) y la meiosis. Después de la meiosis la cantidad de cromosomas es simple o haploide (n), y después de la fecundación la cantidad es doble o diploide (2n). La fecundación y la meiosis ocurren en puntos distintos del ciclo vital de los diversos organismos. a) En algunos, la meiosis se produce justo después de la fecundación, y la mayor parte del ciclo vital ocurre en el estado haploide (señalado con la línea fina) b) En las plantas, la fecundación y la meiosis están separadas, y es característico que el organismo tenga una fase diploide y una fase haploide. c) En los animales, a la meiosis le sigue inmediatamente la fecundación. En consecuencia durante la mayor parte del ciclo vital el organismo es diploide (señalado con la línea gruesa).

2.3 Casos especiales 2.3.1 Partenogénesis Modo reproductivo en que a partir de un solo gameto, generalmente femenino, se desarrolla un nuevo individuo. El desarrollo ocurre mediante mitosis sucesivas. Como el gameto es una célula haploide(n), el individuo adulto desarrollado a partir de él, será también haploide. En otras palabras estará formado por células haploides. El nuevo indi viduo, generalmente es de sexo masculino.

El ciclo vital de Chlamydomonas es del tipo que se ilustra en la figura. El organismo es haploide durante la mayor parte de su ciclo vital (flechas finas). La fecundación, consistente en la fusión de células de diferentes tipos de apareamiento (indicados aquí por + y -), produce temporariamente el estado haploide (flechas gruesas). El cigoto diploide se divide por meiosis, formando cuatro nuevas células haploides, las cuales probablemente se habrán de dividir reiteradamente por mitosis (asexual) antes de ingresar en otro ciclo sexual.

Reproducción celular Hemos revisado brevemente las formas en que los seres vivos se reproducen; nos queda por comprender, sin embargo, el modo en que las células que los constituyen lo hacen. La reproducción celular permite el crecimiento de un organismo, así como el reemplazo de sus células. Permite también la formación de células sexuales o gametos, necesarios para la reproducción sexual. Para entender este proceso reproductivo debemos conocer el ciclo celular. Ciclo celular Conjunto de procesos que realiza una célula eucariote para dividirse. El ciclo celular comprende dos fases: 1. Interfase o no división. 2. Reproducción o división celular. CICLOCELULAR

Ej.: Abejas, hormigas, arañas, algunos peces, etc. 2.3.2 Alternancia de generaciones Proceso reproductivo en el cual a una generación haploide le sigue una generación diploide y luego una generación haploide y así sucesivamente. La generación haploide formará por mitosis gametos que al unirse en la fecundación formarán la generación diploide. Esta generación diploide formará mediante mei osis , es poras. E stas esporas se desarrollarán formando una nueva generación haploide y así sucesivamente.

El ciclo celular es un conjunto de etapas cíclicas que permiten la división de una célula eucarionte. La interfase presenta la fase G1 , crecimiento; la fase S, síntesis del DNA; y la fase G2 , preparación para la reproducción

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Reproducción 1. Interfase

REPLICACIÓNDELADN

Es la etapa más larga del ciclo celular y por lo tanto aquella en que generalmente observamos una célula. No es un período de reposo sino de intensa actividad preparatoria para la próxima división celular. Durante ella se replica el ADN, se sintetizan más proteínas asociadas con el ADN, se produce gran cantidad de organelas para distribuir entre las células hijas y se sintetizan las estructuras necesarias para realizar la división celular. Se subdivide en las siguientes etapas: 1.1 Gap 1 (G1) Durante esta fase, la de duración más variable de una especie a otra, ocurre el crecimiento celular y la síntesis de proteínas. La fase G1 es un período de actividad bioquímica intensa. La célula aumenta de tamaño y sus enzimas, ribosomas y mitocondrias, así como otras moléculas y estructuras citoplasmáticas, también aumentan en número; algunas estructuras celulares son sintetizadas de novo ("desde cero") incluyendo a los microtúbulos, los filamentos de actina y los ribosomas. Las estructuras membranosas, las vacuolas y las vesículas, aparentemente derivan del retículo endoplasmático. En esta fase los centriolos comienzan a separarse y a duplicarse. También se duplican las mitocondrias y los cloroplastos que sólo se producen a partir de mitocondrias y cloroplastos preexistentes. Cada una de estas organelas tienen su propio cromosoma. Algunas células que se especializan mucho, como las neuronas y células musculares, ya no se dividen y quedan atrapadas en esta fase, a la que entonces se le llama Go porque la célula ha salido del ciclo celular. Cuando las células dejan de reproducirse, porque se agotan los nutrientes, o en la inhibición por contacto, lo hacen en la fase G1. En consecuencia se puede deducir de que en la fase G1 se sintetizan sustancias que inhiben o estimulan la fase S y el resto del ciclo, determinando si habrá de ocurrir o no la división celular. 1.2 Síntesis (S) Periodo en el que ocurre la duplicación del ADN celular, las proteínas histonas y continúa la de los centriolos. Continúa también la síntesis de otras proteínas y ARNm. Es la etapa más larga del ciclo celular.

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La molécula de ADN que aparece aquí está en pleno proceso de replicación, separándose en el centro al apartarse las bases apareadas en los enlaces de hidrógeno. (Para mayor claridad, las bases aparecen fuera del plano). Cada una de las cadenas originales sirve entonces de molde a lo largo del cual se forma una cadena complementaria nueva con los nucleótidos disponibles en la célula.

1.3 Gap 2 (G2) Durante esta fase ocurren los preparativos finales para la división celular. La cromatina recién duplicada, dispersa en el núcleo en forma laxa, comienza a enrollarse lentamente y a condensarse en una forma compacta, lo que permite los movimientos complejos y la separación del material genético que ocurrirán en la mitosis. La duplicación del par de centriolos se completa y los dos pares de centriolos maduros, ubicados justo por fuera de la envoltura nuclear se dispone uno perpendicular al otro. Durante esta etapa, las proteínas necesarias para la formación del huso acromático, son sintetizadas; recordemos que el citoesqueleto se desorganiza y contribuye con los microtúbulos para la formación del huso acromático (mitótico) durante la división. En estas etapa la mayoría de las células duplican su volumen. Al final de la interfase hay dos copias del ADN, por ello cuando se forman los cromosomas, éstos aparecen duplicados (cromosomas dobles); cromosomas compuestos por dos copias idénticas llamadas cromátides.

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Biología CROMOSOMA "DOBLE"

2.1 Mitosis Es un tipo de división celular en el que a partir de una célula diploide (2n) "madre" se obtiene dos células diploides (2n) "hijas" idénticas a la original. Se llama célula diploide a aquella con un número de cromosomas igual al número característico de la especie. Por ejemplo, una célula humana será diploide si tiene 46 cromosomas, pues 46 es el número de cromosomas característico de nuestra especie. La mitosis, en organismos multicelulares, es el tipo de división de las células somáticas (no sexuales). A través de ella ocurre el crecimiento y reparación de tejidos. Consta de 4 fases:

Cromosoma condensado. El material cromosómico se ha replicado durante la fase S del ciclo celular y cada cromosoma consiste ahora en dos partes idénticas que se llaman cromátidas. Ambas cromátidas están unidas entre sí en el centrómetro, área estrechada en el centro.

a. b. c. d.

2. División o Reproducción Celular Puede darse de dos formas:

a. Profase Es la fase más larga de la mitosis. Durante la interfase poco se puede ver en el núcleo, pero al comienzo de la profase la cromatina se condensa y empiezan a verse los cromosomas individuales. Cada cromosoma consiste en dos cromátides, íntimamente unidas en toda su longitud y conectadas en el centrómero. En las células de la mayoría de los organismos (la excepción principal son las plantas superiores) se ven dos pares de centriolos a un lado del núcleo, fuera de la envoltura nuclear. Cada par consiste en un centriolo maduro y en un centriolo más pequeño, recién formado, dispuesto perpendicularmente al primero. La célula se torna más esferoide y el citoplasma más viscoso en esta etapa.

2.1Mitosis 2.2Meiosis FASES DE LA MITOSIS Profase

Metafase

Anafase

Telofase

El tipo de división que realiza una célula depende de la variedad a la que pertenece (germinal o somática), de la función y, en algunos casos, del momento de su vida en que se encuentre.

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Profase Metafase Anafase Telofase

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Durante la profase los pares de centriolos se separan. Entre los pares de centriolos, formándose a medida que se separan (o tal vez separándolos a medida que se forman), aparecen las fibras del huso, consistentes en microtúbulos y otras proteínas. En las células que tienen centriolos, unas fibras adicionales, conocidas colectivamente como áster, se irradían hacia afuera desde los centirolos. Para este momento, por lo general los nucleolos han desaparecido. La envoltura nuclear se desintegra a medida que los cromosomas se condensan. Al final de la profase, los cromosomas casi se han condensado por completo.

Reproducción Hacia el final de la profase, los pares de centriolos están en extremos opuestos de la célula y los miembros de cada par poseen el mismo tamaño. El huso está bien formado. Éste es una estructura tridimensional en forma de pelota de rugby que consiste en tres grupos de microtúbulos: 1. rayos astrales, 2. fibras continuas que van de polo a polo, y 3. fibras más cortas que se insertan en los cinetocoros de cada cromátida hermana. Los eventos más destacados de esta fase pueden resumirse en:

b. Hacia el final de esta etapa se comienza a estrangular el citoplasma a nivel del Ecuador de la célula, lo que se conoce como el inicio de la citocinesis. Nota: Muchos investigadores consideran que la citocinesis se inicia y culmina en la telofase. MITOSIS A

B

a. La cromatina se condensa para formar los cromosomas dobles. b. Se desintegra el nucleolo. c. Los centrosomas migran hacia polos opuestos de la célula mientras se forma el huso mitótico. d. Se desintegra la membrana nuclear. b. Metafase Es la fase más corta. Al comienzo de la metafase, los pares de cromátides (cromosomas dobles) hacen movimientos de vaivén dentro del huso, al parecer arastrados por las fibras del huso, como si fueran traccionados primero hacia un polo y después hacia el otro, hasta que se disponen con exactitud en el plano medio (ecuador) de la célula. Así los cromosomas dobles (de dos cromátides) quedan adheridos a nivel del ecuador (centro) de la célula, constituyendo la llamada Placa Ecuatorial, con lo que concluye esta fase. c. Anafase Al comienzo de la anafase, los centrómeros se separan simultáneamente en todos los pares de cromátides (cromosomas dobles) y las cromátides de cada par se alejan, de modo que cada cromátide se convierte en un cromosoma independiente, al parecer arrastrada por las fibras del huso hacia polos opuestos. Los centrómeros se mueven primero, mientras que los brazos de los cromosomas parecen marchar rezagadas. A medida que continúa la anafase, los dos juegos idénticos de cromosomas recién separados se desplazan hacia los polos opuestos del huso. Los sucesos más destacados de esta fase se resumen: a. Cada cromosoma doble está formado por dos cromátides idénticas. Durante esta etapa las fibras del huso separan estas cromátides llevándolas hacia polos opuestos. Esto se conoce como disyunción de las cromátides hermanas o idénticas.

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PROFASE C

ANAFASE

METAFASE D

TELOFASE

d. Telofase Al comienzo de la telofase los cromosomas han llegado a los polos opuestos y el huso se dispersa en dímeros de tubulina, subunidades de los elementos constitutivos de la proteína globular que constituyen sus microtúbulos. Al final de la telofase se forman las envolturas nucleares en torno de los dos juegos de cromosomas, que una vez más se tornan difusos. En cada núcleo reaparecen los nucleolos. Los acontecimientos más importantes de esta etapa se pueden resumir en: a. Los cromosomas simples ( de una sola cromátide) han llegado a los polos y se descondensan para formar la cromatina. b. Reaparecen los nucleolos y la membrana nuclear. c. Termina la citocinesis dando lugar a dos células hijas.

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Biología Citocinesis

Profase I

A

B

aa

Primer División Meiótica

Metafase I

Anafase I

C

(b) Telofase I

Citocinesis en la célula animal, el huevo de una rana. a) El huevo se divide en dos. b) Detalle de los surcos de constricción.

D

2.2 Meiosis Es un tipo de división celular en que una célula diploide (2n) da origen a cuatro células hijas haploides (n) * parecidas entre sí más no idénticas. La meiosis produce la recombinación de la información genética entre los cromosomas homólogos**, originando la variación genética, por ello las células hijas sólo se parecen a la célula madre, y es más, entre ellas no son idénticas sino sólo parecidas. La meiosis es también precedida por una interfase que duplica el ADN. Nota: * **

F

Metafase II

E

Anafase II

Segunda División Meiótica

(a)

Telofase II

Se llama célula haploide a aquella cuyo número de cromosomas es la mitad del número diploide Se llama cromosomas homólogos a dos cromosomas que tienen la misma forma y tamaño, que portan, uno la "versión paterna" y el otro la versión materna de cómo ha de ser cierta parte del individuo. La mayoría de veces ambas versiones no coinciden, y lo que se manifiesta finalmente depende de las leyes genéticas Consta de tres fases: a. Meiosis I b. Intercinesis c. Meiosis II

a. Meiosis I Llamada también división reduccional pues las dos células resultantes tienen la mitad del número de cromosomas que tenía la célula madre. Durante ella los miembros de cada par de cromosomas homólogos se separan yendo a células hijas diferentes. Se divide en las siguientes etapas: • Profase I Ocurren los mismos eventos que en la profase mitótica pero se diferencia por emplear más tiempo y por el intercambio génetico entre cromosomas

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Meiosis. (A) Leptonema, (B) Cigonema, (C) Paquinema, (D) Diplonema, (E) Diacinesis. (F) Aquí tienen lugar la Intercinesis y Profase II

homólogos. Se distinguen en ella cinco sub etapas: - Leptonema Los cromosomas dobles ( de dos cromátides hermanas o idénticas) se unen mediante su centrómero a la cara interna de la carioteca tomando el aspecto de un ramo de flores ("bouquet"). - Cigonema Los cromosomas homólogos se aparean formándose así los bivalentes (2 cromosomas) o tetradas (4 cromátidas), proceso que se conoce como Sinapsis. Ése proceso prepara a los cromosomas homólogos para su posterior entrecruzamiento. - Paquinema Durante ella, los cromosomas homólogos realizan el entrecruzamiento génetico o crossing over, mediante el cual las cromátides homólogas no hermanas, intercambian fragmentos equivalentes y con ello sus respectivos genes. En los puntos donde ocurre el intercambio se observan los nódulos de recombinación o quiasmas.

Reproducción • Telofase I Los cromosomas han llegado a los polos y se descondensan para formar la cromatina. Se reorganiza la membrana nuclear y los nucleolos. Culmina la citocinesis formándose dos células haploides. Recordemos que la célula madre era diploide.

CROSSINGOVER

b. Intercinesis Durante ella las dos células resultantes de la Meiosis I ingresan a una corta interfase donde no hay duplicación del ADN. Así las células se mantienen haploides. c. Meiosis II Llamada también división ecuacional, pues las células resultantes tienen igual número de cromosomas que las células que iniciaron esta etapa. Esta división es emprendida por las dos células haploides resultantes de la Meiosis I. Cada una de ellas originará a dos células, de modo que al final resultan en total cuatro células haploides. Éste es el producto final de la meiosis. Comprende las siguientes etapas: • Profase II Ocurren eventos similares a la profase mitótica, evidenciándose los cromosomas dobles (de doble cromátide).

a) En la profase I de la meiosis los cromosomas se disponen en pares homólogos. Cada par homólogo, consiste en cuatro cromátides y, por ende, también se conoce como tétrada. b) Crossing over. Durante la meiosis I los homólogos, apareados como tétradas, se conectan en puntos de crossover donde tienen lugar intercambios de segmentos de los cromosomas. Aquí diagramados en forma muy esquemática el crossing over en tres dimensiones.

- Diplonema Los cromosomas homólogos antes apareados inician su separación manteniéndose unidos sólo a nivel de los quiasmas, que ahora se evidencian marcadamente. - Diacinesis Los cromosomas homólogos culminan su separación aunque se mantienen alineados. • Metafase I Los cromosomas con porciones recombinadas, se ubican en la zona media de la célula (ecuador) adhiriéndose a las fibras del huso acrómatico, formando la placa ecuatorial. • Anafase I Las fibras del huso se acortan y arrastran a cada miembro de un par de homólogos hacia polos opuestos: disyunción de los cromosomas homólogos. Se inicia la citocinesis.

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• Metafase II Los cromosomas dobles se adhieren al huso acromático a nivel del ecuador de la célula, formándo la placa ecuatorial. • Anafase II Ocurre la disyunción de las cromátides hermanas, previamente recombinadas genéticamente, que migran hacia polos opuestos traccionadas por las fibras del huso acromático que se van acortando. • Telofase II Los cromosomas simples (de una solo cromátide) van llegando a los polos y se descondensan para formar la cromatina. Se reorganiza la membrana nuclear y los nucleolos, culmina la citocinesis, originándose 2 células haploides por célula, es decir 4 células haploides en total. Mediante la meiosis se forman células como los gametos (espermatozoides, óvulos y esporas), por ello se da sólo en organismos que se reproducen sexualmente. Generalmente los gametos no se pueden desarrollar solos, deben unirse a otro gameto para formar una nueva célula, el huevo o cigote, que por mitosis sucesivas, dará origen a un individuo multicelular.

Quinto año de secundaria

Biología c) asexual directa d) sexual sin gametos e) parasexual

Autoevaluación In st ruc cion es

8. La mitosis:

Las siguientes preguntas tienen como objetivo que pueda conocer cuánto sabe de este capítulo. Se le recomienda que antes de intentar contestarlas, repase a conciencia su cuaderno y la guía. Póngase un tiempo límite para toda la prueba (sugerencia: 25 minutos), luego compare sus respuestas con la clave al final de la guía. Calcule su porcentaje de preguntas correctas, será su rendimiento. El mínimo rendimiento debe ser 70%, si espera tener algún éxito en sus evaluaciones bimestrales.

a) b) c) d) e)

9. La meiosis II: a) b) c) d) e)

1. La reproducción sexual en un organismo es importante porque: a) b) c) d) e)

Forma gametos haploides. Produce variabilidad genética. Mantiene unida a la pareja. Asegura su supervivencia. Origina descendencia idéntica al progenitor.

No ocurre variabilidad genética. La descendencia es idéntica al progenitor. Participan gametos. Interviene sólo un progenitor. Se incrementa el número de individuos de la población.

a) b) c) d) e)

b) Estrobilación d) Regeneración

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

b) hormigas d) algas

a) b) c) d) e)

b) heterogamia d) isogamia

6. La forma de reproducción sexual humana es: a) anisogamia c) conjugación e) isogamia

Salamandra Lagartija Estrella de mar Cangrejo Todas

14.La somatogamia se puede observar en:

b) heterogamia d) partenogenesis

a) hongos c) mamíferos e) anfibios

7. La esciparidad es una forma _______ de reproducción: a) asexual indirecta b) sexual con gametos Colegio TRILCE

Es un modo sexual. Requiere gametos. Produce descendientes idénticos al progenitor. Es reproducción en movimiento. Implica renovación nuclear.

13.La regeneración se puede observar en, excepto:

5. La "autoreprogramación" genética se denomina: a) conjugación c) metagénesis e) autogamia

Ocurre entre individuos del mismo sexo. Es un modo asexual. Produce un individuo haploide usualmente. Es realizada a veces por algunos mamíferos. Ocurre en bacterias.

12.La Autogamia:

4. Pueden realizar Partenogenesis: a) caballos c) lombrices e) ninguno

Es un proceso sexual. Es equivalente a una mitosis. Es sinónimo de bipartición. Es equivalente a una meiosis. Es igual a gemación.

11.La partenogénesis:

3. Las bacterias se suelen reproducir por: a) Fisión binaria c) Gemación e) Bipartición

No reduce el número de cromosomas. Aumenta el número de cromosomas. Es llamada también división reduccional. Es precedida por una intercinesis. ocurre después de la interfase.

10.La esciparidad:

2. No corresponde a una característica de la reproducción asexual: a) b) c) d) e)

Produce dos células parecidas a la original. Es un modo de reproducción sexual. Ocurre en la carioteca. Tiene 4 fases. Ocurre después de la intercinesis.

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b) bacterias d) lagartos

Reproducción d) Es ecuacional. e) Ocurre en gametos.

15.Una de las principales ventajas evolutivas de la reproducción sexual es: a) b) c) d) e)

23.La citocinesis:

La multiplicación celular. La formación de diploides. La recombinación genética. La semejanza de padres e hijos. La existencia de varones y mujeres.

a) b) c) d) e)

16.Se denomina partenogénesis: a) Fusión de dos gametos iguales. b) Desarrollo de un óvulo sin previa fecundación. c) Intercambio de ADN entre dos organismos compatibles. d) Reproducción por medio de yemas. e) Desarrollo de un cigoto diploide. 17. Si consideramos el tamaño, la forma y locomoción de los gametos humanos, podemos afirmar que su reproducción es: a) b) c) d) e)

Asexual por partenogénesis. Sexual por isogamia. Sexual por conjugación. Sexual por heterogamia. Sexual por autogamia.

24.Los centriolos: a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) G1 d) Mitosis

b) autogamia d) clonación

b) metafase II d) profase II

Es un proceso asexual. Es la base de la bipartición. Requiere de la presencia de centriolo. Es realizada sólo por neuronas. Es igual que la anisogamia.

a) metafase c) S e) anafase

b) metafase d) telofase

b) profase d) meiosis

28.Genera células diploides: a) b) c) d) e)

meiosis partenogénesis mitosis meiosis I meiosis II

29.Cuando una célula no se reproduce se dice que está en el periódo:

21.Los cromosomas aparecen durante la: a) profase c) anafase e) citocinesis

b) S c) G2 e) Intercinesis

27. Señale la etapa más corta:

20.La gemación: a) b) c) d) e)

Ocurre la citocinesis. Se observan las tetradas o bivalentes. Se hacen visibles los quiasmas. Se adhieren cromosomas a la carioteca. No hay ADN.

26.Señale la etapa más larga:

19.La disyunción de los cromosomas homólogos ocurre en: a) telofase c) anafase I e) interfase II

Tiene un rol central en la mitosis vegetal. Son organelas con doble membrana. Forman cilios, flagelos, huso acromático. Están dentro del núcleo. Son siempre 8.

25.Durante el leptonema:

18.Proceso de formación de individuos idénticos: a) conjugación c) anisogamia e) somatogamia

Empieza en la profase. Es el estrangulamiento del citoplasma. Ocurre dentro del núcleo. Precede a todo proceso catabólico. Es realizada por el glioxisoma.

a) S b) G0 d) Intercinesis e) Mitótico

c) G2

30.Produce células haploides apartir de diploides: a) citocinesis c) mitosis e) c y d

22.La meiosis: a) Produce gametos. b) Genera células haploides. c) Es realizada por todo tipo de células.

107

b) intercinesis d) meiosis

Quinto año de secundaria

GENÉTICA Baobab

Mendel

Gregorio Mendel (1822 - 1884) Padre de la Genética

Desde la antigüedad los ganaderos y agricultores seleccionaban los mejores animales para la reproducción y las mejores semillas para la siguiente cosecha. Sabían, por experiencia, que las características de los individuos aparecían en su descendencia, es decir, se heredaban.

Hace bastante tiempo que se reconoció que los seres vivos sólo derivan de otros seres vivos de la misma especie. Este grabado de una vieja historia turca de la India, muestra un baobab cargado de frutos humanos. Decía la versión que este árbol se encontraba en una isla del Pacífico Sur.

Gregor Mendel

El labio sobresaliente de los Habsburgos es un famoso ejemplo de un rasgo heredado. Estos retratos de miembros de la familia Habsburgo abarca un período de unos 300 años: a) Rodolfo I (1218 - 1291), rey de Alemania, b) Maximiliano I (1418 - 1519), emperador del Sacro Imperio Romano Germánico; c) Carlos V (1500 1558), emperador del Sacro Imperio Romano germánico y d) Fernando I (1503 1564), emperador del Sacro Imperio Romano germánico.

La Genética es la ciencia que se encarga de estudiar cómo se heredan las características de padres a hijos, y las variaciones que la herencia puede presentar. Los orígenes de la Genética se remontan a un pequeño jardín en la Austria del siglo XIX. Éste era cuidado por un monje agustino llamado Gregor Mendel, quien realizó sus trabajos de investigación con guisantes (arvejas): Pisum sativum. Sus estudios fueron los primeros de valor científico en las investigaciones sobre la herencia.

Gregor Mendel, que sostiene una fucsia, es el tercero desde la derecha en esta fotografía de frailes agustinos tomada en Brün en la década de 1860. En sus experimentos, realizado en el jardín del monasterio, Mendel demostró que los determinantes hereditarios se transmiten como unidades independientes de generación en generación. Sus descubrimientos explicaron cómo las variaciones heredadas pueden persistir a través de generaciones.

RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS DE MENDEL CON PLANTAS DE ARVEJA Cruzas originales Rasgo

Dominante ×

Forma de la semilla Color de la semilla Posición de la flores Color de las flores Forma de las vainas Color de las vainas Longitud del tallo

Lisa Amarillo Axilar Púrpura Inflada Verde Alta

× × × × × × ×

Segunda generación (F2)

Recesivo Rugoso Verde Terminal Blanco Constricta Amarillo Enana

109

Dominante

Recesivo

Total

5 474 6 002 651 705 882 428 787

1 850 2 001 207 224 299 152 277

7 324 8 003 858 929 1 181 580 1 064

Colegio TRILCE

Biología En 1865 Mendel publicó sus descubrimientos y conclusiones en su obra “Hibridación de las plantas”, los cuales con pocas modificaciones, se mantienen como fundamento de la genética moderna. Es de destacar que entonces no se conocía nada respecto al ADN, ni los genes ni los cromosomas. CARACTERES DEL GUISANTE ESTUDIADOS POR MENDEL

Semilla lisa o rugosa

Semilla amarilla o verde

Pétalos púrpuras o blancos

Vaina hinchada o hendida

Organización de un Cromosoma

La cromatina y los cromosomas son dos organizaciones distintas para una misma asociación molecular: ADN y proteínas; la primera ocurre durante la interfase y la segunda durante la división celular. Ambas contienen, en los genes, toda la información sobre cómo ha de estar conformado y cómo debe funcionar un organismo. Los cromosomas se presentan en parejas, en las que uno procede del padre y el otro de la madre. A cada miembro de un par se le llama homólogo del otro. Cada cromosoma trae consigo el mismo tipo de información que su homólogo.

Vaina inmadura verde o amarilla

Floración axial o terminal

Cariotipo Humano A

Tallo largo o corto

1

CONCEPTOS FUNDAMENTALES Para entender las leyes genéticas, definamos algunos términos: 1. Cromatina Es una asociación entre proteínas y ADN no condensado. Se le encuentra en el núcleo de la célula y es visible sólo durante la interfase. Contiene todos los genes del individuo 2. Cromosomas Son filamentos compuestos por proteínas y ADN condensado. Se les encuentra en el núcleo de la célula y son visibles sólo durante la división celular. Contienen todos los genes del individuo. Colegio TRILCE

110

B

2

6

3

7

8

9

D

13

14

4

10

5

11

12

E

15

16

17

F

18

19

20

G

21

Y

22 X

El número diploide normal de cromosomas del ser humano es 46 y consiste en 22 pares de autosomas y los dos cromosomas sexuales. Los autosomas se agrupan por tamaños (A, B, C, etc.) y después se aparean los homólogos probables. La mujer normal tiene dos cromosomas X y el hombre normal, cuyos cromosomas aparecen aquí, un X y un Y.

Genética Cada rasgo biológico o característica de un individuo depende de dos alelos ubicados uno en cada cromosoma homólogo. Uno de ellos procede del padre y el otro, de la madre.

Existen cromosomas somáticos (autosomas) y cromosomas sexuales (alosomas). El número de cromosomas varía de una especie a otra, pero es el mismo dentro de los individuos de una misma especie. Así todos los humanos tenemos 46, los perros tienen 78, los gatos 38, etc.

Existe una jerarquía entre los diferentes alelos que existen para una determinada característica. Así cuando los dos alelos para cierta característica de un individuo son diferentes, el individuo manifestará el alelo de mayor jerarquia, a éste alelo se le llama dominante y al otro recesivo. A los alelos dominantes se les representa con una letra mayúscula y a los recesivos con la minúscula correspondiente. Veamos el siguiente ejemplo:

NÚMERO DE CROMOSOMAS DE ALGUNOS ANIMALES Y PLANTAS El número de cromosomas varía de una especie a otra, pero su número, en condiciones normales, permanece constante al interior de la misma especie. Animales

Sea: Alelo para ojos marrones (dominante): A Alelo para ojos verdes (recesivo): a

Mosca Drosófila Sapo Gato Hombre Gallina Vaca Perro

Representación de alelos del individuo (Genotipo)

3. Gen Es un segmento de ADN que contiene la información necesaria para que un individuo desarrolle determinado rasgo. Por ejemplo, gen para el color de ojos, gen para la talla, gen para la forma de la nariz, etc. Cada gen contiene información para producir una proteína, la que al actuar desarrollará el rasgo biológico correspondiente.

Rasgo o característica expresado (Fenotipo)

AA

ojos marrones

Aa

........................

aa

ojos verdes

6. Genotipo Es el conjunto de genes de un individuo, es decir, su constitución genética. Para cada característica o rasgo existen 3 posibles genotipos:

Se ha desarrollado recientemente el concepto de Cistrón como la mínima unidad de herencia, sustituyendo al gen. Un Cistrón contiene información para producir una subunidad proteica independientemente de la producción de las otras subunidades que completan la proteína. Así podemos decir que, un Gen determina una proteína y un Cistrón, una subunidad proteica. 4. Locus Espacio físico dentro de un cromosoma ocupado por un gen. La expresión plural de locus es loci. 5. Alelo Los genes se presentan, en cada especie, en diferentes "versiones" para cada característica. Cada una de las variedades ("versiones") de un gen se llama alelo. Pueden existir varios alelos para un gen determinado. Ej.: El gen del color de ojos existe como alelo para ojos verdes, alelo para ojos azules, alelo para ojos pardos, alelo para ojos grises, etc. Ej.: El gen del tipo de cabello existe como alelo para cabello crespo, alelo para cabello lacio, alelo para cabello ensortijado, etc. 111

- Homocigote dominante - Homocigote recesivo - Heterocigote 6.1 Homocigote (línea pura) Es la condición de un individuo en la cual los dos alelos para una característica son iguales. Así podemos tener:

AA

Individuo homocigote dominante

aa

Individuo homocigote recesivo

6.2 Heterocigote (híbrido): Es la condición de un individuo, en la cual, los dos alelos para una característica son diferentes. Así

Aa

Individuo heterocigote o híbrido

Cada rasgo o característica de un individuo se representa con dos letras, una para cada alelo. Así para representar el genotipo correspondiente a dos rasgos o características,

Quinto año de secundaria

Biología se requieren cuatro letras, dos por rasgo. Así:

AABB

Esto se puede entender mejor en el tablero de Punnet:

AaBb

Homocigote dominante para A y para B

aa

a

a

A

Aa

Aa

A

Aa

Aa

AA

Heterocigote para A y para B, ó Dihíbrido

Genotipo F1 100% Aa

Fenotipo F1 100% rasgo dominante

aaBb PRIMERA GENERACIÓN FILIAL PARA UN CRUCE DE UNA CARACTERÍSTICA

Homocigote recesivo para A y Heterocigote para B

OBSERVACIÓN

7. Fenotipo: Es la constitución física de un individuo. Resulta de la expresión del genotipo en interacción con el medio ambiente. Los rasgos biológicos expresados físicamente pueden ser tanto internos como externos. 8. Primera generación filial (F1): Son los descendientes de un cruce de dos individuos.

INTERPRETACIÓN DE MENDEL

9. Segunda generación filial (F2): Son los descendientes de un cruce entre dos individuos de la F1. (Equivale a nietos). 10.

Representación gráfica de un individuo: individuo masculino Representando el segundo cruce:

individuo femenino LEYES DEMENDEL Las conclusiones de los trabajos de Mendel se han ordenado en leyes para su mejor comprensión: Primera Ley de Mendel o Principio de la segregación. Cuando se cruzan dos líneas puras con una característica contrastante: un homocigote dominante con un homocigote recesivo. La primera generación (F1) manifestará el rasgo dominante en todos sus miembros (100%), mientras que al cruzar a dos miembros de esta F1 entre sí, la descendencia (F2) manifestará el rasgo dominante, con respecto al rasgo recesivo, en la proporción de 3 : 1 (75%:25%).

vs

En el tablero de Punnett:

aa

100% de los descendientes con característica dominante

Colegio TRILCE

Aa

75% característica dominante 25% característica recesiva

Representando el primer cruce:

AA

vs

Aa

112

Aa Aa

A

a

Genotipo F2

Fenotipo F2

A

AA

Aa

25% AA 50% Aa

75% Rasgo dominante

a

Aa

aa

25% aa

25% Rasgo recesivo

Genética Herencia de la Hemofilia

SEGUNDA GENERACIÓN FILIAL PARA UN CRUCE DE UNA CARACTERÍSTICA OBSERVACIÓN P

INTERPRETACIÓN DE MENDEL Reina Victoria (sentada en el centro) y algunos familiares más allegados. Diecisiete personas de esta fotografía, tomada en 1894, son sus descendientes directos y comprenden a Princesa Irene de Prusia, de pie a la izquierda de Victoria con una boa de plumas, y, a la derecha de Victoria, Alejandra (también con una boa), futura zarina de Rusia. Nicolás II, que sería el último zar de Rusia, está de pie a Alejandra. Irene yAlejandra eran portadoras de hemofilia. l

P

Segunda Ley de Mendel o Principio de la distribución independiente. Al cruzar dos individuos que difieren en dos o más caracteres, estos se transmiten como si estuvieran aislados unos de otros, de tal manera que en la segunda generación los genes se recombinan en todas las formas posibles.

PRIMERA GENERACIÓN FILIAL PARA UN CRUCE DE DOS CARACTERÍSTICAS

SEGUNDA GENERACIÓN FILIAL PARA UN CRUCE DE DOS CARACTERÍSTICAS

P

P

113

Quinto año de secundaria

Biología PROBLEMASSOBREGENÉTICA Basándonos en las leyes de Mendel y los tableros de Punnett, podemos resolver problemas sencillos sobre genética Ejemplo: En la planta de arveja el alelo para la semilla coloreada (C) es dominante sobre el alelo para semilla blanca (c). Escriba el genotipo y el fenotipo de un organismo: a) Heterocigote b) Homocigote dominante c) Homocigote recesivo. Solución a) b) c)

Genotipo Heterocigote Cc Homocigote Dominante CC Homocigote Recesivo cc

Fenotipo Semilla Coloreada Semilla Coloreada Semilla Blanca

Ejemplo: En los guisantes de Mendel, se cruzan dos líneas puras (homocigotes): una planta que presenta vaina inflada con una planta que presenta vaina rugosa. Si se sabe que la característica vaina inflada es dominante sobre la característica vaina rugosa. Analice las proporciones fenotípicas y genotípicas de F1 . Solución Sea: Alelo para vaina inflada: V Alelo para vaina rugosa: v entonces el cruce se representaría así: Homocigote dominante

Línea pura vaina inflada

VV

4. En los seres humanos la longitud de la nariz depende de un alelo para la nariz larga (dominante) y un alelo para la nariz pequeña (recesiva). Se cruza un varón de nariz pequeña con una mujer de nariz larga.Si los descendientes no son todos iguales entre sí. Calcule el genotipo y el fenotipo de la F1. 5. En los conejos el pelaje negro se debe a un gen dominante (N), mientras que el pelaje blanco se debe a un alelo recesivo (n). Un cruce en el cual se espera el 25% de homocigotes recesivos proviene de padres, ¿con qué genotipo? 6. Al realizar cruces entre perros, un macho de pelo negro heterocigote con una hembra de pelo blanco homocigote recesivo. ¿Cuál será el genotipo de la F1? ¿Cuál es la probabilidad de obtener cachorros homocigote dominante?

a) 1 d) 4

vv

V

V

v

Vv

Vv

v

Vv

Vv

c) 3

9. Del problema anterior, ¿qué proporción de plantas son dihíbridas?

Genotipo de la descendencia (F1) : 100% Vv Fenotipo de la descendencia (F1) : 100% Vaina Inflada Problemas propuestos

10.El color negro del pelaje de los Cocker Spaniel está determinado por el alelo dominante N y el pelaje rojo por su alelo recesivo n; el color uniforme por el alelo dominante U y el color manchado por el alelo recesivo u. Un macho negro uniforme es apareado con una hembra roja uniforme y produce una camada de 6 cachorros: 2 negros uniformes, 2 rojos uniformes, 1 negro manchado y 1 rojo manchado. ¿Cuáles son los genotipos de los progenitores?

1. Un alelo dominante (A) determina la textura del pelo de alambre en los perros, su alelo recesivo (a) produce el pelo liso. Se cruza un par de perros heterocigotes con pelo de alambre. Escriba el genotipo y el fenotipo de la F1.

Colegio TRILCE

b) 2 e) 5

8. Se cruzan plantas de semillas verdes y aspecto rugoso con plantas de semillas amarillas y aspecto liso. Se sabe que el rasgo dominante para el color, es el amarillo y el rasgo recesivo para el aspecto, es el rugoso. ¿Qué proporción de la F 1 serán plantas homocigotes dominantes para ambas características?

Línea pura vaina rugosa

Realicemos el cruce en el tablero de Punnett:

vv

3. El tipo de mentón (partido, sin partir) depende de un par de alelos. Se cruza un varón heterocigote de mentón partido con una mujer de mentón sin partir. a) Indicar el genotipo de los padres, b) Indicar el fenotipo y el genotipo de la F1.

7. ¿Cuántos tipos diferentes de gametos elaborarán organismos cuyo genotipo es AaBb?

Homocigote recesivo vs

VV

2. Los labios gruesos dependen de un alelo dominante y los delgados de uno recesivo. Si se cruza un hombre heterocigote y una mujer de labios delgados. a) Indicar el tipo de labios del padre, b) Indicar el fenotipo de la F1.

114

Genética RESULTADOS DIFERENTES A LOSDEMENDEL Codominancia Ocurre cuando los efectos de los dos alelos presentes en un individuo heterocigote para una característica, se expresan en el fenotipo. Ej. En los caballos, el pelo rojizo es codominante con el pelaje blanco. Al realizarse el cruce entre estos dos tipos de caballos, el potrillo muestra el pelaje roano, es decir pelo rojizo con mechones blancos. Para representar que ninguno domina sobre el otro, se usa letra mayúscula para ambos alelos. AR: Alelo para pelo rojizo AB: Alelo para pelo blanco ARAR

Sea: R: Alelo para Rh (+) r: Alelo para Rh (-) Entonces: Genotipo

Fenotipo

RR



Rh(+)

Rr



..........................................

rr



..........................................

De Vries

AB AB

100% pelo roano Veamos:

ARAR B

AR

AR

AB

ABAR

AB AR

AB

ABAR

AB AR

B

AA

Genotipo: 100% ABAR Fenotipo: 100% pelo roano

Hugo de Vries de pie junto a Amorphophallustitanum que , produce una espádice floral más grande que cualquier otra planta. De Vries, botánico holandés, fue uno de los redescubridores de la obra de Mendel. También fue el primero que reconoció la índole de las mutaciones y les asignó una función en los procesos evolutivos.

En la herencia de los grupos sanguíneos del sistema ABO se cumple la Ley de la Codominancia. Son tres los alelos para el gen del grupo sanguíneo: IA (alelo para sangre grupo A), IB (alelo para sangre grupo B), i (alelo para sangre grupo O), donde la jerarquía alélica es IA = IB > i. Así: Genotipo

Fenotipo

IA IA



Grupo A

IA i



.....................................

IB IB



.....................................

IB i



.....................................

IA I B



ii



Dominancia incompleta Ocurre cuando ninguno de los dos alelos presentes en un individuo heterocigote, para cierta característica, se expresan en el fenotipo. En cambio, se manifiesta una característica intermedia entre las expresadas por los dos alelos. Ej.: Si cruzamos una planta con flores “boca de dragón” rojas con una con flores “boca de dragón” blancas, aparecen en la descendencia individuos con flores “boca de dragón” rosadas. A: Flores blancas a: Flores rojas

Grupo AB .....................................

En la herencia de los grupos sanguíneos del sistema Rh el gen para factor Rh, existe en dos variedades: alelo para Rh(+), cuando el factor Rh está presente en la sangre, y alelo para Rh(-), cuando no lo está. El primero es dominante sobre el último. Así:

115

AA

vs

aa

100% rosadas

Quinto año de secundaria

Biología Veamos: AA

A

A

a

Aa

Aa

a

Aa

Aa

aa

En otros casos como la sindactilia (unión de los dedos del pie a través de una membrana ) y la hipertricosis auricular (presencia de vellos en la porción externa del oído) el gen responsable se encuentra en el cromosoma Y, por ello sólo se transmiten en varones.

Rasputin

Genotipo: 100% Aa Fenotipo: 100% rosadas HERENCIA DELSEXO Al comparar los cromosomas de un macho con una hembra, todos los pares son iguales, excepto uno. A ese par se le llama par de cromosomas sexuales; a los demás, se les llama somáticos. El cromosoma sexual más grande se llama X y el pequeño Y. En los mamíferos, el macho presenta cromosomas sexuales XY y la hembra XX, lo mismo sucede en algunos reptiles y en algunos insectos. En las aves, las polillas y mariposas, los cromosomas sexuales del macho son XX y la hembra XY. En algunos casos, como el del saltamontes, el macho es XO (sólo un cromosoma) y la hembra es XX. El sexo se transmite del siguiente modo: macho

Gregory Efimovitch Rasputín (1871 - 1916). Nicolás I I y Alejandra de Rusia cayeron bajo su siniestra influencia por la hemofilia de su hijo Alexis, sobre el cual Rasputín habría ejercido místicos poderes curativos. El alelo de la hemofilia había sido heredado de la reina Victoria. Alexis no murió de su enfermedad, sino que fue ejecutado junto con los otros miembros de la familia real en 1918.

hembra

XY

vs.

XX

• Hemofilia: Enfermedad que produce un defecto en la coagulación de la sangre. Su herencia está ligada al cromosoma X.

50% macho 50% hembra

Fenotipos

Veamos:

XY

Genotipos

Hombre sano

xHy xhy

X

Y

Hombre hemofílico

X

XX

XY

Mujer hemofílica

h = alelo de la hemofilia H = alelo normal h h (generalmente no nace) xx

X

XX

XY

Mujer portadora

xHxh

XX

Genotipo: 50% xx, 50% xy Fenotipo: 50% hembra, 50% macho Herencia ligada al sexo Al examinar el curso de la herencia de muchos rasgos, se observó que algunos de ellos eran transmitidos de un modo peculiar, mostrando una evidente dependencia del sexo. Se encontró que esto se debía a que los genes involucrados se encontraban en los cromosomas sexuales (X, Y). A las condiciones así transmitidas se les llamó ligadas al sexo.

• Daltonismo: Enfermedad causada por un gen recesivo ligado al cromosoma X; consiste en un defecto de la visión que impide ver los colores rojo, verde y azul.

Existen enfermedades como la Hemofilia (defecto en la coagulación sanguínea) y el Daltonismo (ceguera a los colores rojo y verde) que se transmiten ligadas al cromosoma X. Los alelos responsables son recesivos. Estas Patologías son más frecuentes en varones. Colegio TRILCE

116

Fenotipos hombre sano hombre daltónico mujer daltónico mujer portadora

Genotipos XDY XdY XdXd XDXd

d = alelo del daltonismo D = alelo normal

Ej.: Una mujer portadora de daltonismo se casa con un hombre daltónico, ¿cómo será su descendencia genotípica y fenotípicamente?

Genética Fenotipo:

Mujer portadora

Genotipo:

xDxd xD

Gametos:

Desde el punto de vista de la genética de poblaciones, las mutaciones son cambios heredables del genotipo. Una mutación puede implicar la deleción, translocación, inversión o duplicación de una porción de una molécula de DNA, que afecte el número o la morfología de los cromosomas. A este tipo de alteraciones se denominan mutaciones cromosómicas y se clasifican en alteraciones numéricas, si afectan a la cantidad de cromosomas, o alteraciones estructurales si involucran cambios en la morfología cromosómicas. Las mutaciones también pueden ocurrir puntualmente en un gen, a partir de la sustitución de uno o más nucleótidos y, en este caso, se denominan mutaciones génicas.

Hombre daltónico xdy

xd

xd

y

Evaluemos la descendencia: Genotipo xy xDxd

xd

y

xD

xDxd

xDy

xd

xdxd

xdy

d

D d

25% x x

Fenotipo

25% mujer portadora

25% xdxd 25% mujer daltónica 25% xDy

25% hombre normal

25% xdy

25% hombre daltónico

Herencia influenciada por el sexo Cuando un gen localizado en un cromosoma somático varía su expresión, según si el individuo es macho o hembra, se dice que su herencia es influenciada por el sexo. Ej.: El gen de la calvicie prematura sólo se manifiesta en hombres. El gen de la producción de leche sólo se manifiesta en hembras. MUTACIONES Son alteraciones del material genético (ADN) de una célula, que se transmitirán, cuando se reproduzca, a sus células hijas.

En un individuo multicelular se reconocen dos tipos de células: Las germinales (gametos: espermatozoide, óvulo, espora) y las somáticas (todas las demás). Si la mutación afecta a una célula germinal, ésta se podrá transmitir a la descendencia del individuo; pero si afecta a una célula somática sólo producirá cambios en el mismo individuo. Por ejemplo si una célula epitelial (somática) sufre una mutacion, ésta se transmitirá a las células epíteliales hijas pudiendo originar un lunar o un melanoma (Cáncer de la piel). Esto dependerá de la gravedad de la mutación, pero no se transmitirá a la descendencia del individuo.

Clasificación de las mutaciones Mutaciones génicas o puntuales Cuando afectan la composición química de los genes. Este tipo de mutación ocurre, por ejemplo: en la Anemia Falciforme - donde una adenina ha sido cambiada por una timina, determinando que en la secuencia de aminoácidos de la hemoglobina se cambie una valina por un ácido glutámico -, en la deficiencia de ADA, en la Fibrosis quística, etc.

Síndrome de Down b

a A

1

B

2

3

4

5

C

6

8

7

9

D

13 a) Aunque los niños con síndrome de Down comparten ciertas características físicas, existe entre ellos una amplia gama de capacidad mental. b) Cariotipo de un varón con síndrome de Down causado por no disyunción. Nótese que existen tres cromosomas 21.

117

21

14 E

10

11

12

E

15

22

16

F

17

18

19

20

Y X

Quinto año de secundaria

Biología Mutaciones cromosómicas Cuando alteran parte de la estructura del cromosoma o un grupo de genes. El cambio en la estructura puede ser de tal magnitud que implique la presencia de más o menos

NO DISYUNCIÓN

ANEUPLOÍDIA

No separación de cromosomas

Exceso o defecto de cromosomas

cromosomas de lo normal en las células del individuo. En estos casos se dice que hay una aneuploídia cromosómica. Esto ocurre generalmente por la no disyunción (separación) de cromosomas durante la Meiosis.

MUTACIÓN CROMOSÓMICA

ANOMALÍAS O SÍNDROMES CROMOSÓMICOS Conjunto de signos y síntomas clínicos de un individuo que resultan de la mutación cromosómica

Anomalías cromosómicas más frecuentes Aneuploídias Somáticas

Aneuploídias Sexuales

* Trisomía 13 (47,XX + 13 ó 47,XY + 13):

* Trisomía XXY (47,XXY):

Síndrome de Patau

Síndrome de Klinefelter

* Trisomía 18 (47,XX + 18 ó 47,Xy + 18):

* Trisomía XYY (47,XYY):

Síndrome de Edwards

Síndrome del super hombre

* Trisomia 21 (47,XX + 21 ó 47,XY + 21)

* Trisomía XXX (47,XXX):

Síndrome de Down

Síndrome de la super hembra

* Delección del Cromosoma Nº 5:

* Monosomía XO (45,XO):

(45,XX ó 45,XY) Síndrome de Cri du chat

Síndrome de Turner

El signo más llamativo, es el llanto del individuo al nacer, es un grito emitido en espiración, sin ruido inspiratorio, se ha demostrado que la laringe generalmente es hipoplásica.

En cromosomas somáticos: Los casos con mayor grado de incidencia son: * Monosomía del cromosoma 5

Además:

También conocido como: “Enfermedad del maullido” o CRI DU CHAT (maullido del gato)

* Presentan microcefalia (cráneo pequeño) * Facies lunar (cara de luna llena). * Retraso mental profundo, el cociente intelectual (C.I.) suele ser inferior a 20. * La letalidad es baja muchos enfermos llegan a adultos. * Cardiopatía congénita. * Trisomía 13 La primera observación la realizó PATAU, quedando luego como: Síndrome de Patau.

Niño con la enfermedad de Cri Du Chat

Colegio TRILCE

118

Genética * Trisomía 21 Más conocida como: Síndrome de Down o Mongolismo. Su presencia se debe al incremento de un cromosoma 21, en la pareja homóloga 21 (trisomía 21). Es la anomalía autosómica más frecuente. Este caso es rico en características, el diagnóstico clínico en el recién nacido suele ser dudoso.

Trisomia de Patau

El paciente presenta un tercer cromosoma 13, proveniente del padre o de la madre, como consecuencia de la no disyunción. El recién nacido exhibe: * * * *

Boca de lobo (boca pronunciada). Sordera, labio leporino. Microftalmia (ojos pequeños). Polidactilia (hexadactilia). Los pies a veces deformados: “bastón de alpinista” con una protrusión del talón y una convexidad de la planta del pie. * Muerte precoz (poca esperanza de vida, mueren a los 3 meses).

* Trisomía 18 La primera descripción fue enunciada por Edwards, al indicar la presencia de un tercer cromosoma 18, en algunos pacientes.

Síndrome de Down

En el paciente crecido se aprecia:

Hoy se le conoce como: Síndrome de Edwards. El pequeño paciente presenta: * Orejas de fauno (orejas de lobo). * Dedos encabalgados, el índice recubre el dedo medio y el meñique el dedo anular. * Pelvis estrecha (signo fundamental de la trisomía 18). * Criptorquidea en niños, las niñas presentan una hipertrofia del clítoris. * Pies en bastón de alpinista. * Muerte precoz, debida bás icamente a l as malformaciones cardiacas. * Micronastia / sindactilia.

* * * * * * * * * *

Hipotonicidad (músculos sin tono). Piel marmórea y áspera. Cráneo pequeño, occipucio plano. Cara redonda con perfil plano. Boca entreabierta con protrusión lingual (lengua expuesta). Las manos son anchas y rechonchas, son los dedos pequeños, especialmente el meñique y el pulgar. Se nota un surco palmar diferencial: línea simiesca. El cociente intelectual varía de acuerdo a la edad. La pubertad se desarrolla normalmente en ambos sexos; las jovencitas son fecundas. Se observa un envejecimiento precoz, con transtornos psicóticos. Su esperanza de vida es variable de acuerdo a la edad. -

25% - 30%: mueren durante el primer año de vida. 50%: mueren antes de los 5 años. 8%: sobrepasan los 40 años. 2,6%: alcanzan los 50 años.

* Su frecuencia de presencia es aproximadamente de uno por cada 700 nacimientos.

Trisomia de Edward

119

Quinto año de secundaria

Biología evidencia el cariotipo 45,X, describiendo la primera anomalía de los cromosomas sexuales.

En cromosomas sexuales De igual manera nos referimos a los casos más frecuentes:

Los pacientes con Turner, presentan los siguientes signos:

* Constitución 47,XXX

* En la recién nacida: -

En 1959, por primera vez se describió este caso por Jacobs, denominándolo “superhembra”, actualmente este término ya no se emplea, pero la anomalía es frecuente.

-

Los pacientes afectados presentan el siguiente cuadro:

-

* El fenotipo suele ser normal - infantiles. * La pubertad y la fertilidad. * Presentan transtornos en la menstruación: amenorrea secundaria. * Un tercio de los casos con desarrollo intelectual normal, los otros dos tercios algo deficiente.

-

* Constitución 47,XYY Sandberg, en 1961, observó la constitución 47,XYY en un hombre de inteligencia normal.

* Síndrome de Klinefelter (47, XXY)

Estudios posteriores demostraron que al analizar a reclusos de centros penitenciarios (cárceles), existían en muchos de ellos un corpúsculo de Barr e incluso con la constitución 48,XXYY. Inicialmente Jacobs (1965), relacionó la presencia de un cromosoma Y extra, predisponía a una conducta anormalmente agresiva, este dato llevó inclusive a denominar al cromosoma Y supernumerario, como el “cromosoma del crimen”. En nuestros tiempos, se sabe que esta anomalía es una de las más frecuentes, y que los individuos afectados por ella se distinguen de la población general. Los individuos portadores exhiben: * Fenotipo normal. * Generalmente son de elevada estatura (altos). La talla media varía de 1,80m a 1,86m. * Entre las personas (varones) con más de 2m, al parecer alcanzaría el 10% de ellos.

Klinefelter describe en 1942, casos de pacientes masculinos, con ciertos rasgos feminizantes, atrofia testicular y con aumento de la excreción de FSH. En 1956, Plunkett y Barr, demostraron la presencia de la cromatina sexual, en las células de los pacientes. En 1959, Jacobs y Strong, demostraron que el cariotipo era 47,XXY. Las siguientes características hacen manifiesto el caso de Klinefelter: * En el recién nacido, los rasgos son eventualmente excepcionales. * El diagnóstico más frecuente se evidencia en la pubertad: -

-

* Síndrome de Turner (45, XO) En 1938, Turner publica observaciones de características poco frecuentes en algunos pacientes, como talla pequeña, falta de presentación de la pubertad, amenorrea y esterilidad. En 1954, Polani, observa la ausencia del corpúsculo de Barr, en algunas mujeres. En 1959, Ford, puso en

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Se le asocia con la talla pequeña; linfedemas de las manos y pies, exceso de piel en la nuca, posteriormente se transforma en un pterygium colli (cuello de esfinge). La talla pequeña y la ausencia de pubertad, son los signos fundamentales de este síndrome. La cara es triangul ar; los dientes mal implantados , las orejas suelen ser de implantación baja. Los cabellos de implantación baja, inclusive invade los hombros, el cuello es corto y ensanchado: Pterygium colli. El tórax está deformado, es ancho (en “escudo”), las mamillas están separadas. Los órganos genitales externos permanecen infantiles, el vello púbico es escaso, existe atrofia de las gónadas (disgenesia ovárica). Los caracteres sexuales secundarios no aparecen.

120

-

Presencia de una posible ginecomastía hacia los 12 - 13 años. Existe una atrofia testicular (disgenesia testicular), los testículos pequeños, blandos y generalmente indolorosos a la presión. El escroto tiene un tamaño y una pigmentación normales. La mayoría de los casos son longilíneos, con extremidades largas y aspectos ginoide. Pueden hallar dificultades para adaptarse socialmente.

Genética azules y su madre ojos café. Rosa y José tienen un hijo de ojos azules, ¿cuáles serán los genotipos de Rosa y José? 5. Eva es de sangre tipo A y José de tipo B. ¿Cómo deben ser los genotipos de ambos para que exista la posibilidad que puedan tener hijos de grupos sanguíneos completamente diferentes? 6. En un matrimonio la esposa es Rh(-) de grupo O; y el esposo es grupo A, Rh(+) heterocigote para ambas características. Determine la probabilidad de que tengan un hijo de grupo A, Rh(+) 7. En un matrimonio, ella elaboró un ovocito: 24, XX y él un espermatozoide normal. Como resultado de su unión (fecundación) posterior desarrollo y crecimiento, tuvieron un niño con síndrome de Klinefelter, entonces el espermatozoide tenía, ¿cuántos cromosomas?, ¿cuál era su cromosoma sexual?

Síndrome de Klinefelter

Agentes mutágenos

8. Óscar es de coagulación normal, y Valeria es portadora de hemofilia. Determine la probabilidad de que entre sus hijos varones, alguno padezca dicha enfermedad.

Son agentes capaces de provocar mutaciones a) Físicas

:

Rayos x Rayos  Rayos  Rayos  Luz Ultravioleta

Autoevaluación In st ruc cion es

b) Químicos

:

Gas mostaza - 5 - bromouracilo Agua oxigenada - ácido nitroso Cafeína Nicotina Drogas

c) Biológicas

:

Virus Bacterias Hongos

Las siguientes preguntas tienen como objetivo que pueda conocer cuánto sabe de este capítulo. Se le recomienda que antes de intentar contestarlas, repase a conciencia su cuaderno y la guía. Póngase un tiempo límite para toda la prueba (sugerencia: 25 minutos), luego compare sus respuestas con la clave al final de la guía. Calcule su porcentaje de preguntas correctas, será su rendimiento. El mínimo rendimiento debe ser 70%, si espera tener algún éxito en sus evaluaciones bimestrales.

1. ¿Cuántos gametos diferentes tendrá un individuo con el genotipo siguiente: Aa BB Cc?

Problemas propuestos 1. Dos personas normales heterocigotes para el gen del albinismo se casan, ¿cuál es la probabilidad de que su primer hijo sea albino?

a) 2 d) 6

c) 3

2. Si cada vez que se cruzan caballos negros con blancos se obtienen grises, esto se debe a ..........

2. Las personas que padecen de galactosemia no pueden convertir el monosacárido galactosa en glucosa. La galactosemia se produce debido a la presencia de un gen autosómico recesivo. Si un hombre heterocigote se casa con una mujer hetrocigote, ¿cuál es la probabilidad de que su primer hijo tenga galactosemia? 3. La hipertensión arterial se debe a un gen dominante (A). Si en una pareja de esposos él es hipertenso y tiene una hija normal, el genotipo de los padres es:

b) 4 e) 8

a) b) c) d) e)

primera ley de Mendel fenotipos homocigotes codominancia dominancia incompleta herencia ligado al sexo

3. Si Carlos es calvo entonces es correcto: (calvicie = recesiva autosómica)

4. Rosa tiene ojos azules y sus padres ojos café. Se casa con José que tiene ojos café y cuyo padre tiene ojos 121

a) su padre necesariamente es calvo. b) su padre y madre son calvos. c) su madre podría ser portadora sana.

Quinto año de secundaria

Biología d) es un gen ligado a "Y" e) su hermano es calvo

12.La Sindactilia. a) Es poco probable en mujeres. b) Es causada por un alelo que se presenta en el cromosoma X. c) Tiene una herencia influenciada por el sexo. d) Se transmite como la hipertricosis auricular. e) Todas son ciertas.

4. Fulgencio es de grupo sanguíneo AB (Rh-) y Anastacia O (Rh+) heterocigote, sus hijos tienen los siguientes grupos sanguíneos: Toño O (Rh-), Ana A (Rh+), Carlos A (Rh-), Fabiola B (Rh-), ¿cuál no es su hijo? a) Toño d) Fabiola

b) Ana c) Carlos e) Ana y Carlos

13.Indique los cromosomas sexuales de un pinguino hembra.

5. El grupo sanguíneo AB: a) b) c) d) e)

a) XX d) YO

Es dominante incompleto Codominante Ligado a "X" Ligado a "Y" Es herencia mendeliana

a) X d) 21

Codominante Ligado a "X" Homocigoticamente Híbrido Heterocigota

b) 25 % e) 100 %

a) b) c) d) e)

c) 50 %

b) 25 % e) 100 %

b) 25 % e) 100 %

a) II y IV d) I y III

c) 50 %

b) I y II e) Todos

c) III y IV

18.Una persona tiene el genotipo AaBb, ¿cuántos diferentes gametos formará? a) 2 d) 5

11.Genotipo de una mujer daltónica.

19.Un gen: a) b) c) d)

b) 1 c) 4 e) no se puede determinar

Es un tipo de codón. Forma parte de la membrana nuclear. Es un segmento de ADN. Contiene información necesaria para desarrollar una característica. e) Es un anticodón

Heterocigote dominante Homocigote dominante Homocigote recesivo Heterocigote Más de uno es posible

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c) 3

I. AA II. AB III. bb IV. dd

a) No se puede determinar b) 0 % c) 25 % d) 50 % e) 75 %

a) b) c) d) e)

b) 2 e) 5

17. Es un homocigote recesivo.

c) 50 %

10.¿Qué porcentaje de la descendencia sería hemofílica?

Herencia ligada al sexo Herencia intermedia Codominancia Dominancia incompleta Herencia ligada al Y

a) 1 d) 4

9. ¿Qué probabilidad tiene un miembro de la F1 de matrimonio anterior de heredar el alelo de la hemofilia? a) 0 % d) 75 %

c) 12

16.Número de alelos en la herencia del factor Rh.

8. Señale la probabilidad de que XDY × XDXd tenga un hijo varón sano. a) 0 % d) 75 %

b) Y e) 25

15.Principios que se cumplen en la herencia de los grupos sanguíneos.

7. Señale la probabilidad de que XHY × XHXh tenga una hija hemofílica. a) 0 % d) 75 %

c) XO

14.En el sindrome de Down la alteración ocurre en el cromosoma.

6. Un alelo recesivo siempre se expresa en forma: a) b) c) d) e)

b) XY e) ZW

122

Genética 20. a) b) c) d) e)

26.El alelo dominante es:

Gen

:

Proteína ::

Cistrón Gen Proteína Cistrón Codón

: : : : :

Proteína Cistrón Subunidad proteica Subunidad proteica ADN

a) b) c) d) e)

21.Señale uno de los caracteres recesivos en los experimentos de Mendel. a) b) c) d) e)

27. Si todos los descendientes de un cruce entre dos crespos son iguales; señale el genotipo del padre. a) bb b) Bb d) Más de uno puede ser

Floración terminal Semilla amarilla Vaina verde Semilla lisa Vaina inflada

b) Pqer e) AABB

a) AA d) Dd c) MmNn

b) ab e) QrS

c) aa

29.Representa un posible gameto de un individuo de genotipo Mmnn.

23.Al cruzar Aa con aa, se obtiene en la F1. a) b) c) d) e)

c) BB e) AA

28.Señale el genotipo Heterocigote.

22.Marque el dihíbrido. a) Li d) St

cabello lacio cabello crespo cabello ondulado cabello negro cabello blanco

a) NN d) mN

50% Aa, 50% aa 100% rasgo domimante 100% portando el alelo dominante 0% con rasgo recesivo 100% AA

b) Mn e) NN

c) nn

30.Número de cromosomas de un hepatocito de sapo. a) 8 d) 12

b) 24 e) 14

c) 30

24.Si B: cabello crespo, b: cabello lacio, representa el genotipo de un individuo cabello lacio. a) b d) BB

b) bb e) AB

c) Bb

25.Represente el genotipo de una persona de cabello crespo. a) B d) Ab

b) Bb e) bb

c) AB

123

Quinto año de secundaria

TAXONOMÍA Y REINOS BIOLÓGICOS Introducción - Reseña histórica

Se han descrito alrededor de dos millones de especies de organismos actuales, y casi a diario se descubren otras nuevas. Los biólogos especulan que quedan por identificar varios millones más. Un mono muy pequeño (mono enano) de 10 cm de largo y 190 g de peso es una especie de primate identificada apenas en 1997 en la jungla amazónica de Brasil. Para estudiar las diversas formas de vida y comunicar eficazmente los descubrimientos, se debe de organizar lo que se sabe acerca de ellas, es así como surgen las ciencias de la sistemática y la taxonomía (biotaxia), la primera establece relaciones evolutivas entre los organismos y la segunda nombra, describe y clasifica a los seres vivos. Desde tiempos muy remotos el hombre a observado y diferenciado a animales y plantas y a clasificado y nombrado a los mismos. Muchas de estas observaciones fueron representadas por el hombre en sus pinturas rupestres. En el Génesis se señala al primer hombre como autor de los primeros nombres de plantas y animales. Antiguamente los organismos fueron clasificados según su utilidad para el hombre. Fue Aristóteles (384 – 322 a.C.) el primero en intentar una clasificación seria; él agrupó a los seres vivos en dos reinos: animal y vegetal; a su vez a los animales los clasificó en «animales con sangre roja» y animales sin sangre roja», así como en «vivíparos», «ovíparos», «útiles», «perjudiciales» e «innecesarios» y a las plantas las agrupó en»hierbas», «arbustos» y «árboles». En el siglo IV San Agustín clasificó a los animales como útiles, nocivos o superfluos para el ser humano. En el Renacimiento, los estudiosos comenzaron a crear categorías basadas más en las características de los propios organismos. Desde el principio, estas categorías fueron dispuestas de manera aproximada en un orden que va de los organismos más simples a los más complejos. La clasificación de plantas y animales por semejanzas estructurales fue establecida por el biólogo sueco Carl von Linné o Linneo, quien catalogó y describió a las plantas en su obra «Species Plantarum» (1753) y a los animales en su obra «Sistema Naturae» (1758). Para clasificar a los seres vivos, Linneo estableció niveles de jerarquí a denomi nados categorías taxonómicas (especie, género, familia, orden y clase) y nombró como unidad de clasificación a la «especie», además propuso como máximo taxón, o categoría, a la Clase. Así mismo propuso el nombre científico y dividió la naturaleza en tres reinos: animal, vegetal y mineral. De todos los sistemas de clasificación planteados, el diseñado por Carlos Linneo es el que ha sobrevivido con algunas modificaciones hasta la actualidad. Luego de la publicación de «Sistema Naturae» de Linneo en 1758, y durante muchos años, se reconocían sólo dos ramas en la taxonomía biológica: la Zoología y la Botánica.

125

Más tarde, con el desarrollo del microscopio se descubrieron una gran cantidad de microorganismos, y su clasificación se hacía cada vez más necesaria. Es entonces cuando el evolucionista alemán Ernst Haeckel propone, a fines del siglo XIX, la constitución de un tercer reino: el de los Protistas, constituido por microorganismos. Luego, Haeckel reconoció que algunos de estos microorganismos carecían de núcleo celular, y los denominó moneras. Posteriormente las bacterias fueron reconocidas en 1956, por Herbert Copeland como Reino Monera, independiente de los protistas. Finalmente los hongos fueron agrupados por Robert Wittaker en el Reino Fungi. En 1969, el biólogo norteamericano R. Wittaker propuso una clasificación general de los seres vivos en cinco reinos: Monera (bacterias), Protista (protozoos), Fungi (hongos), Animalia y Plantae. Posteriormente Wittaker y Margulis propusieron una modificación conservando el número de reinos e incluyendo dentro del antiguo grupo Protistas a las algas, este nuevo reino fue denominado Protoctista; sin embargo, gran parte de la literatura científica aún utiliza la denominación Protista. Hasta 1977, el Reino se consideraba la categoría sistemática más inclusiva. Sin embargo, el análisis de la bioquímica comparada, llevó a Carl Woese y sus colaboradores a la constitución de un árbol filogenético único en el cual se diferencian tres linajes evolutivos principales. Woese propuso entonces la categoría Dominio para cada uno de estos linajes, o grupos monofiléticos, y los denominó Bacteria, Archaea y Eukarya. Actualmente, el descubrimiento de nuevos datos ha influenciado en la clasificación en reinos; por esta razón se habla ahora de seis reinos : Arqueobacteria, Eubacteria, Protoctista, Fungi, Plantae y Animalia.

Linneo

Las especies se designan con un sistema binomial ideado en el siglo XVIII por el profesor, médico y naturalista sueco Carolus Linneo (1707 - 1778) que aparece aquí con su atuendo de coleccionista. (El nombre natal de Linneo era Carl von Linné pero de acuerdo con la usanza de la época entre los catedráticos latinizó su nombre, Linnaeus).

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Biología Concepto de Taxonomía

La Taxonomía es la rama de la Biología que nombra, describe y clasifica a los seres vivos, tomando en cuenta sus similitudes estructurales, funcionales, citogenéticas, bioquímicas, así como sus relaciones evolutivas. Carlos Linneo (padre de la Taxonomía – 1753), ideó un sistema de clasificación basado en «categorías taxonómicas».

Las categorías taxonómicas han sido ordenadas de mayor a menor rango, así por ejemplo un Dominio contiene Reinos similares, un Reino agrupa Fila (plural de filum) similares, un Filum abarca Clases similares y así sucesivamente. Para mayor precisión se crea entre las categorías mencionadas otras intermedias anteponiendo los prefijos Súper o Infra o Sub. Así por ejemplo entre clase y orden se pueden crear dos taxa:

Categorías taxonómicas

Clase Infraclase Superorden Orden

Son rangos de clasificación en los que se agrupan a los organismos. Cada categoría se denomina «taxón» (plural = taxa). Son ocho: especie, género, familia, orden, clase, filum, reino y dominio.

1. Especie.- Grupo de individuos semejantes en cuanto a estructura y funcionamiento, que en la naturaleza sólo se reproducen entre sí, generan descendencia fértil y tienen un antecesor común. Es considerada la unidad básica de la Taxonomía. 2. Género.- Categoría que agrupa a especies muy similares entre sí. 3. Familia.- Agrupa a géneros muy parecidos entre sí. 4. Orden.- Incluye a las familias muy semejantes entre sí. 5. Clase.- Agrupa a los órdenes parecidos entre sí. 6. Filum o División.- Agrupa las clases similares. 7. Reino.- Agrupa a fila semejantes. 8. Dominio.- Agrupa a reinos similares.

Ejemplos de uso de los taxa Categorías taxonómicas

Organismo Hombre

Perro

Dominio.

Eucariota

Eucariota

Eucariota

Reino

Animalia

Animalia

Plantae

Filum / (División)*

Cordados

Cordados

Espermatofitas

Subfilum (Sub divisón)

Vertebrados

Vertebrados

Angiospermas

Superclase

Tetrápodos

Tetrápodos

—————————

Clase

Mamíferos

Mamíferos

Dicotiledónea

Subclase

Eutheria

Eutheria

—————————

Orden

Primates

Carnívoros

Solanales

Familia

Hominidae

Canidae

Solanaceae

Género

Homo

Canis

Solanum

Especie

Homo sapiens

Canis familiaris

tuberosum

Nota: * División se usa para plantas, algas, hongos y bacterias.

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126

Papa

Taxonomía y Reinos biológicos

Nomenclatura

Para evitar la confusión que causa el que a un organismo se le llame de diferentes maneras en diferentes partes del mundo, se le asigna un nombre científico universal. ·

·

Nombre vulgar (nombre común): Se trata de un nombre arbitrario o común que tiene un organismo en diferentes lugares del mundo y que puede variar incluso de un idioma a otro. Ejemplo: Pacu-runtu, Tupamono, Upa, Oville corota, Maquisapa chusco, mono de cola amarilla peruano.

Petirrojos

Nombre científico: Es el nombre universal, escrito en latín o latinizado, que se le otorga a un organismo basándose en sus rasgos peculiares, tanto de género como especie. Fue ideado por Carlos Linneo. Se compone de dos palabras (nomenclatura binomial), la primera alude al género y la segunda a un carácter arbitrario, elegido por el investigador que lo puso. Ejemplo: Los nombres vulgares del ejemplo anterior son reemplazados por: Lagothrix flavicauda. a

b

Aunque ambos se los llama pelirrojos, a) el pelirrojo norteamericano Turdus migratorius es muy distintos al b) inglés Erithacus rubecula

Felinos a

cb

bc

d

e

Ejemplares de miembros de la clase mamíferos, orden carnívoros, familia félidos. De acuerdo con algunos esquemas taxonómicos, a todos estos felinos se los incluiría en el género Felis , pero otros reservan este género para los gatos pequeños, como a) el gato doméstico, b) el ocelote y c) el puma. Los gatos más grandes, incluido d) el leopardo, se clasifican como Panthera, y los gatos rabobes, e) como el lince, como Lynx.

127

Quinto año de secundaria

Biología Reglas básicas de la nomenclatura: La nomenclatura binomial, propuesta por Linneo, considera lo siguiente: 1. Cada especie debe nombrarse, en base a su género, con dos palabras.

2. Las palabras deben ser latinas o latinizadas. 3. El género comienza con mayúscula, el resto en minúsculas. 4. Ambas palabras deben escribirse en cursiva, o negrita, o subrayarse por separado.

EJEMPLOSDENOMBRESCIENTÍFICOS: Nombre común

Nombre científico

Ser humano Perro Gato Cóndor Gallito de las rocas (ave nacional del Perú) Cucaracha Pulga Paloma Arroz Cantuta (flor nacional del Perú) Papa

Homo sapiens Canis familiaris Felis domestica Vultur griphus Rupicula peruviana Periplaneta americana Pulex irritans Columba domestica Oriza sativa Cantua buxifolia Solanum tuberosum

Dominios y Reinos

En 1969, Wittaker, propone un sistema de clasificación basado en cinco reinos: monera, protista, fungi, plantae y animalia, pero en la actualidad se hablan de seis reinos, estos son: arqueobacterias, eubacterias, protoctista, fungi, plantae y animalia. En 1991, Woese, establece el dominio como máxima categoría taxonómica. Se tienen dos dominios: Procariota (células anucleadas) y Eucariota (células nucleadas.

DOMINIO PROCARIOTA

REINO

TIPO DE ORGANISMOS

Arquebacterias

Halófilas (habitan ambientes salinos)

(organismos con

Metanógenas (habitan ambientes pantanosos)

células enucleadas,

Termoacidófilas (ambientes cálidos y ácidos)

o sea sin núcleo)

Eubacterias

Bacterias Cianobacterias Protozoarios

Protoctista

Algas Mohos deslizantes (hongos mucilaginosos)

EUCARIOTA (organismos cuyas

Fungi.

Hongos verdaderos

Plantae

Criptógamas (plantas sin flores) Fanerógamas (plantas con flores)

Animalia

Invertebrados (gusanos, moluscos, etc.) Vertebrados (mamíferos, aves, etc.)

células sí poseen núcleo).

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128

Taxonomía y Reinos biológicos

Resumen general de los dominios y reinos biológicos

2. Reino fungi o micota (hongos verdaderos, con cuerpo vegetativo llamado talo):

DOMINIO PROCARIOTA (unicelulares anucleados):

·

1. Reino Arqueobacteria: habitan ambientes extremos, pared celular sin mureína. Ej.: metanógenas, halófilas y termoacidófilas.

·

2. Reino Eubacteria: hay dos tipos: bacterias y cianobacterias (con pared celular compuesta de mureína o peptidoglicano). DOMINIO EUCARIOTA (unicelulares y multicelulares, nucleados): 1. Reino protoctista (protozoos, algas y hongos mucilaginosos): • Subreino Protozoos (todos unicelulares, con reproducción asexual y sexual): -

· · ·

3. Reino plantae (reproducción por alternancia de generaciones): • Criptogamas (plantas sin flores ni semillas):

Filum Mastigóforo: Con flagelos. Ej.: Tripanosoma, Giardia, Trichomonas, Leishmania. Filum Sarcodario: Con seudópodos. Ej.: Ameba, Entamoeba gingivalis, foraminíferos. Filum Apicomplexa: Sin locomoción. Ej.: Plasmodium vivax, Toxoplasma gondii. Filum Ciliado: Con cilios. Ej.: Paramecio, Balantidium, Stentor, Vorticela. Filum Opalinidas: Parásitos intestinales de sapos y ranas.

a) División Briofita (Plantas avasculares, sin xilema, sin floema). Ej.: Musgos. b) División Pteridofita (Plantas vasculares, con xilema y floema). Ej.: Helechos. • Fanerogama o Espermatofita (plantas vasculares, con conos, o flores y semillas): a) División Gimnosperma: - Sus órganos sexuales se llaman conos. Ej.: Pino, Cyca, Ginkgo. b) División Angiosperma: - Sus órganos sexuales se llaman flores. Hay dos clases: Monocotiledóneas (maíz, trigo, gras, plátano, palmera) y Dicotiledóneas (frejol, zanahoria, naranja, eucalipto, geranio).

• Subreino Algas (poseen talo y reproducción sexual y asexual): -

División Euglenofita: Unicelulares. Sin pared celular. Ej.: Euglena. División Pirrofita: Algas color de fuego. Unicelulares. Ej.: Gonyaulax. División Crisófita: Algas doradas. Unicelulares. Ej.: Diatomeas. División Feofita: Algas pardas. Multicelulares. Ej.: Macrocistys. División Rodofita: Algas rojas. Multicelulares. Ej.: Gigartina (yuyo). División Clorofita: Algas verdes. Unicelulares y multicelulares. Ej.: Clorella, Ulva.

• Hongos mucilaginosos (mohos deslizantes):

- División Mixomicota: al nacer tienen características de protozoos y luego de algas. Son desintegradores de materia orgánica. Ej.: Dictyostelium discoideum.

División Quitridiomicota: Reproducción asexual por zoosporas flageladas y sexual por gametos flagelados. Ej.: Allomyces. D. Zigomicota o Ficomicota: Reproducción asexual por esporas inmóviles y sexual por cigosporas. Ej.: Moho negro del pan (Rhizopus). División Ascomicota: Reproducción asexual por conidios y sexual por ascosporas. Ej.: Levaduras (fermentación alcohólica). División Basidiomicota: Reproducción por basidiosporas. Ej.: Champiñón, setas, royas. División Deuteromicota (hongos imperfectos): Reproducción asexual por conidios y sexual ausente. Ej.: Penicillium, Aspergillus, Candida.

4. Reino Animalia (reproducción sexual, algunos realizan metagénesis o alternancia de generaciones): • Animales sin tejidos, ni órganos (Parazoos): a) Filum Poríferos: Ej.: Esponjas. • Animales con tejidos y órganos diferenciados (Eumetazoos): a) Filum Cnidarios o Celenterados: Ej.: Hidra, Anémona, Coral, Medusa. b) F. Ctenóforos (peines gelatinosos): Ej.: Mnemiopsis. c) F. Rotíferos (animales acuáticos diminutos o microscópicos): Ej.: Philodina. d) F. Platelmintos (gusanos aplanados dorsoventralmente): Ej.: Tenia, Planaria. e) F. Nematodos (gusanos cilíndricos no segmentados): Ej.: Lombriz intestinal. f) F. Moluscos (animales de cuerpo blando): Ej.: calamar, pulpo, ostra, caracol.

129

Quinto año de secundaria

Biología g) F. Anélidos (gusanos cilíndricos segmentados): Ej.: lombriz de tierra, sanguijuela. h) F. Artrópodos (animales con patas articuladas): Ej.: insectos, arácnidos, crustáceos. i) F. Equinodermo (animales con piel espinosa): Ej.: estrella de mar, erizo de mar. j) F. Cordados (animales con cuerda dorsal o notocordio): Ej.: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

DESCRIPCIÓN DE LOS REINOS BIOLÓGICOS

Arqueobacteria: Las arqueobacterias constituyen un grupo de bacterias adaptado a vivir en condiciones extremas. La especie Methanospirillum hungatii es una arqueobacteria metanogénica Gram negativa presente en ambientes carentes de oxígeno. Estas bacterias producen metano a partir de dióxido de carbono e hidrógeno. En la fotografía aparece la bacteria en fase de escisión, es decir, mientras se está dividiendo para dar lugar a dos células hijas.

1. Reino Arqueobacteria

Se trata de organismos procariotas poco conocidos por el hombre. Este reino agrupa a los organismos vivientes que, junto con las eubacterias, evolucionaron independientemente de un mismo ancestro común. Además se asume que, en algún momento, las arqueobacterias establecieron simbiosis con las eubacterias (teoría endosimbiótica) originando así a los eucariotas. Las arquoebacterias hicieron su aparición aproximadamente hace 3800 millones de años, mientras que los eucariotas aparecieron hace 1000 millones de años. Las arqueobacterias son procariotas muy sencillos que pueden vivir en ambientes extremos. Una de sus características más distintivas es la ausencia de peptiglucanos (mureína) en su pared celular. A las arqueobacterias también se les llama «bacterias extremófilas » porque pueden habitar ambientes extremos como aguas calientes, saladas, ácidas, congeladas y frías, así como ambientes volcánicos con azufre. Esto es posible gracias a que fabrican una variedad de moléculas y enzimas protectoras. Muchas otras viven en condiciones y temperaturas más normales. Las arqueobacterias pueden alimentarse de hidrógeno, dióxido de carbono, azufre, sal y hasta de luz solar. Las que atrapan luz, poseen en sus membranas un pigmento llamado bacteriorrodopsina. Muchas arqueobacterias sobreviven en ambientes similares a los que existían en la tierra primitiva.

Clasificación Existen tres clases de arqueobacterias:

2. Halófilas: viven en ambientes salinos. Algunos capturan energía solar (hacen fotosíntesis) gracias a un pigmento púrpura llamado bacteriorrodopsina. 3. Termófilas o termoacidófilas: viven en ambientes ácidos y a temperaturas elevadas (45 a 110 °C). Algunas habitan aguas sulfurosas. Otras habitan en zonas volcánicas bajo el mar (en chimeneas profundas del piso oceánico entre 80 y 110°C). 4. Sicrófilas: viven en ambientes muy fríos y en el hielo.

2.Reino Eubacteria

Agrupa a los organismos procariotas mejor conocidos por los biólogos. Se encuentran distribuidas por todos los ambientes (cosmopolitas). A este reino pertenecen las bacterias y cianobacterias.

2.1. División bacteria

a) Tamaño: todas las bacterias son microscópicas. Las más pequeñas son las Ricketsias y Micoplasmas, que pueden medir hasta menos de un micrómetro (1 micra equivale a 10-6 metros).

1. Metanógenas: son anaeróbicas estrictas (no usan oxígeno), producen metano a partir de fuentes de carbono simples como el CO 2. Habitan en aguas estancadas, alcantarillado, pantanos y aparato digestivo del hombre y de otros animales. Son importantes para reciclar componentes de productos orgánicos de los habitantes de los pantanos.

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130

Taxonomía y Reinos biológicos Ricketsia

Las rickettsias son las células más pequeñas que se conocen. El tifus es causado por Rickettsia prowazekii , que se ilustra aquí. Los transmiten los piojos del cuerpo humano y en condiciones de hac inamie nto pueden infectarse muchas personas en muy poco tiempo. Las enfermedades rickettsicas han costado más vidas que cualquier otra infección, excepto el paludismo. Durante el sitio de Granada en 1489, el tifus causó la muerte de 17000 soldados españoles, en comparación con sólo 3000 muertos en combate. En la guerra de los Treinta Años, la campañas napoleónicas y la campaña de Serbia, durante la Primera guerra Mundial, el factor decisivo también fue el tifus.

b) Hábitat: Ocupan diversos ambientes (cosmopolitas), como aguas termales y frías, subsuelo, aire, fondo marino, hielo, interior de volcanes, animales y plantas, etc. c) Grado de organización: Todas las bacterias son unicelulares, su organización puede ser simple (una sola célula) o colonial (varias células). d) Estructura celular: En una bacteria podemos encontrar los siguientes elementos: .

.

. .

Cápsula o vaina.- Es una capa viscosa que rodea a la pared celular, la presentan principalmente las bacterias patógenas (causantes de enfermedades). Está compuesta de mucopolisacáridos (derivados de la celulosa). Protege a la bacteria de los macrófagos (glóbulos blancos) que intentan fagocitarla. Está presente por ejm. en Streptococus neumoniae (agente causal de la neumonía). Ciertas bacterias usan su cápsula para fijarse a superficies como rocas, raíces o dientes humanos (placa dental). La cápsula bacteriana estimula en el huésped (persona infectada) la producción de anticuerpos, por tanto funciona como antígeno. Pared celular.- Es la cubierta celular de las bacterias; es gruesa y rígida. Está compuesta de peptidoglucanos (mureína); este compuesto es un polímero complejo formado por aminoazúcares unidos a polipéptidos cortos. Las diferencias en su pared celular a llevado a clasificar a las bacterias en Gram positivas y Gram negativas, las primeras tienen ácido teicoico; por tal razón se tiñen de púrpura con el colorante de Gram (violeta de cresilo), y las segundas no poseen dicho ácido en su pared, por lo cual la reacción da negativo y se tiñen de rojo. Las Gram positivas tienen paredes más gruesas, ricas en peptiglucanos, mientras que las Gram negativas la poseen más delgada y dividida en dos capas. La pared celular protege contra la presión osmótica interna, brinda soporte mecánico, confiere estabilidad y determina la forma bacteriana. Además es el principal componente antigénico de las bacterias, es decir promueve la producción de anticuerpos. Membrana.- Lámina delgada compuesta por lípidos y proteínas. Carece de colesterol. Mesosomas.- Son invaginaciones de la membrana celular que participan en la respiración celular, fotosíntesis y reproducción asexual por bipartición.

131

.

. .

. .

.

Genoma (ADN).- Es el material genético. Su forma es circular. Da origen a un solo cromosoma. Carece de histonas (desnudo). Se halla disperso en el citoplasma, al igual que el ARN. Plásmido.- Porción de ADN extra cromosómico. Participa durante la conjugación. Confiere a la bacteria resistencia a los fármacos. Citoplasma.- Porción coloidal donde acontecen los procesos metabólicos y reproductivos. Contiene al ADN, ARN, Ribosomas 70s, Proteínas, Sales, Agua, etc. Flagelo.- Son apéndices largos, de naturaleza proteica, que sirven para la locomoción. Fimbrias o pilis.- apéndices cortos de naturaleza proteica, presentes generalmente en bacterias Gram negativas. Pueden se de dos tipos: ordinario (fija la bacteria a la célula hospedadora) y sexual (une a las bacterias que se van a conjugar). Espora.- Más bien llamada «endospora», se produce con la finalidad de conservar la existencia cuando el ambiente se torna desfavorable; la endospora es una bacteria en estado latente, se libera luego que la pared celular de la bacteria original se rompe; sólo se forma una endospora por cada bacteria. Cuando las malas condiciones pasan, la endospora «germina» y da origen a una bacteria activa. Las endosporas pueden sobrevivir en ambientes muy secos, cálidos o congelados; o en los que el alimento escasea. Se forman con frecuencia en bacterias Gram positivas.

Quinto año de secundaria

Biología e) Forma bacteriana: Las bacterias pueden tener cuatro formas básicas: . .

. .

Cocos: Son bacterias esféricas. Ej.: neumococos, diplococos, estreptococos, meningococos, estafilococos, etc. Bacilos : Son bacterias alargadas o abastonadas. Ej.: Micobacterium tuberculosis (bacilo de Koch – Tuberculosis)), Bacillus anthracis (Carbunco – Ántrax), Clostridium tetani (Tétanos), Shigella disenteria e (Disentería bacilar – Diarrea). Vibrios: Son bacterias encorvadas. Ej.: Vibrio cholerae (cólera). Espiroquetas: Son bacterias con forma de espiral (espiraladas). Ej.: Treponema pallidum (Sífilis).

Bacterias A

B

C

Tres de las cuatro formas principales de bacterias: A) bacilos, B) cocos y C) espirilos. Las bacterias en bastón (bacilos) comprenden los microorganismos que causan tétanos (Clostridium tetanii) y tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis), así como el conocido E. coli. Entre los cocos figuran Diplococcus pneumoniae, causante de neumonía bacteriana; Streptococcus lactis, que se emplea en la producción comercial de queso, y Nitrosococcus, bacteria del suelo que oxida el amoníaco a nitratos. Los espirilos, menos comunes son unos bacterios arrollados en forma helicoidal. La forma de la célula es un rasgo relativamente constante en la mayoría de las especies de bacterias.

a

c

Las espiroquetas llegan a medir 500 micrómetros de longitud, tamaño enorme p ara ser procariotas. a) Treponema pallidum, del cual aparecen dos ejemplares aquí, es el agente causal de la sífilis. b) Extremo de célula de espiroqueta que ha sido teñid a para mostrar la inserción de dos fibrillas del filamen to axial. c) Corte transversal de una espiroqueta que muestra las fibrillas del filamento axial en tre la membrana celular y la pared celular.

b

Colegio TRILCE

Espiroquetas

132

Taxonomía y Reinos biológicos f) Locomoción: La presentan bacterias que viven en ambientes acuosos. Se produce por medio de flagelos. Según la disposición de los flagelos, las bacterias se denominan: · Monótricas.- un solo flagelo. · Lofótricas.- un grupo de flagelos en un extremo. · Anfítricas.- dos grupos de flagelos, uno a cada lado de la bacteria. · Perítricas.- varios flagelos alrededor del cuerpo.

ejemplo: bacterias verdes y púrpuras) utilizan energía luminosa solar; para esto requieren de un pigmento verde llamado bacterioclorofila. La fotosíntesis se lleva a cabo en los mesosomas o laminillas fotosintéticas, allí se produce la fase luminosa, la cual sólo presenta fotosistema I, razón por la cual no libera oxígeno (fotosíntesis anoxigénica). Las bacterias que realizan quimiosíntesis (ejemplo, sulfobacterias) utilizan energía química obtenida de la descomposición de ciertos compuestos como el sulfuro de hidrógeno (H2S). h) Respiración: La respiración celular se lleva a cabo en los mesosomas (invaginaciones de membrana dispuestas a modo de laminillas). La respiración puede ser anaeróbica (no usa oxígeno) o aeróbica (sí lo usa).

g) Nutrición: La gran mayoría son heterótrofas, es decir incapaces de producir su propio alimento, por lo tanto deben buscar su comida en el medio circundante. Algunas se alimentan de restos orgánicos, es decir descomponen materia orgánica (por ejemplo un cadáver), a este tipo de bacterias se les llama saprobióticas y son útiles porque actúan como agentes desintegradores en los ecosistemas. Las bacterias saprobióticas primero disuelven su alimento y luego lo absorben. Si los restos orgánicos son de origen vegetal, la bacteria se llamará saprofita y si son de origen animal se denominará saprozoica. Otras bacterias prefieren vivir en el interior de un organismo vivo, alimentándose de tejidos vivos, por tanto causan daño y enfermedad; a estas bacterias se les denomina parásitas o patógenas. Algunas bacterias son autótrofas, es decir fabrican su propio alimento, ya sea por medio de fotosíntesis o quimiosíntesis. Las que hacen fotosíntesis (Por

i) Reproducción: Las bacterias se reproducen asexualmente por bipartición y esporulación . En la bipartición interviene el «mesosoma de tabique», que permite la separación de la célula madre en dos células hijas iguales, además dicho mesosoma permite la repartición equitativa del material genético (cromosoma bacteriano). La esporulación se da sobretodo en bacterias Gram positivas (bacterias resistentes, de paredes gruesas, que se tiñen de púrpura); la espora (endospora) se origina cuando la bacteria enfrenta condiciones extremas de temperatura, pH, humedad, etc. En la conjugación intervienen los plásmidos, (son porciones de ADN extracromosómico (dos bacterias compatibles intercambian a través de sus pilis).

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Quinto año de secundaria

Biología ALGUNOS EJEMPLOS IMPORTANTES DEBACTERIAS GRAMNEGATIVAS. Nombre científico

1. Escherichia Coli 2. Vibrio cholerae 3. Rhizobium 4. Rickettsia prowaseki 5. Neisseria gonorrhoeae 6. Clamidia trachomatis 7. Treponema pallidum 8. Bordetella pertussis 9. Salmonella Typhy 10. Haemophilus ducrey 11. Neisseria meningitidis. 12. Bacterias saprobióticas

Importancia Flora intestinal (bacterias simbiontes del intestino humano y de otros animales; raras veces causan enfermedades diarreicas). Agente causal del cólera; otros vibriones son bioluminiscentes marinos. Simbiontes en raíces de plantas leguminosas, fijan nitrógeno atmosférico. Agente causal del tifus, transmitido por piojos y pulgas. Causa la gonorrea (E.T.S) Causa el tracoma (principal causa de ceguera en el mundo), otra clamidia causa la enfermedad inflamatoria pélvica (de transmisión sexual). Agente causal de la sífilis. Agente causal de la tos ferina. Agente causal de la tifoidea. Agente causal del chancro blando. Agente causal de la meningitis. Desintegran la materia orgánica.

s

ALGUNOS EJEMPLOS IMPORTANTES DE BACTERIAS GRAMPOSITIVAS. Nombre científico

Importancia

1. Clostridium tetani

Agente causal del tétanos

2. Corynebacterium diptheriaea (bacilo de Löeffler)

Agente causal de la difteria

3. Staphilococcus aureus

Infecciones cutáneas oportunistas

4. Streptococcus hemolítico

Infecciones respiratorias

5. Streptoccus neumoniae

Neumonía

6. Bacillus anthracis

Antrax

7. Bacterias acidolácticas

Fermentan azúcares. Ejemplo: Lactobacilo bulgaricus (yogurt) y Bacilo de döederlein (secreción vaginal)

8. Mycobacterium leprae

Lepra

9. Mycobacterium tuberculosis

Tuberculosis

10. Micoplasmas

Agentes descomponedores, algunos causan neumonía

11. Streptomyces

Produce antibióticos como estreptomicina, eritromicina, cloranfenicol y tetraciclinas

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Taxonomía y Reinos biológicos 2.2.División Cianobacteria (antes llamadas cianofitas o algas verdeazules). Las ci anobacterias presentan las siguientes características: - Son procariotas de organización simple o colonial. Las colonias suelen ser filamentosas y están envueltas por una vaina mucilaginosa. Su pared celular está compuesta de celulosa y pectina. Carecen de flagelos. - Su membrana celular posee invaginaciones llamadas Laminillas fotosintéticas , donde se localizan fotopigmentos como clorofila (verde), ficocianina (azul) y ficoeritrina (rojo); todos ellos les permiten atrapar luz solar y hacer fotosíntesis. - Todas la cianobacterias son autótrofas fotosintéticas (fotosíntesis similar al de las plantas y algas). Oxigenan las aguas y almacenan almidón cianofíceo. - Representan la base de la cadena alimenticia en ecosistemas acuáticos (sirven de alimento, constituyen el fitoplancton). - Viven en ambientes acuáticos o terrestres húmedos. Mantienen la fertilidad de los suelos ya que fijan el nitrógeno atmosférico. - Las formas simples se reproducen asexualmente por bipartición y las colonias filamentosas lo hacen por fragmentación, proceso que ocurre a nivel de los «discos bicóncavos» (discos de separación) o de los «heterocistos» (células de paredes gruesas que almacenan nitrógeno); los fragmentos originados se denominan hormogonios. Algunas veces, cuando las condiciones son desfavorables, ciertas células vegetativas se agrandan y engruesan y entran en un estado de reposo, a dichas células se les llama «acinetos» y se comportan como verdaderas esporas. - Ejemplos: Nostoc, Anabaena, Oscillatoria, etc.

otras de tierras húmedas, y otros viven en tejidos de organismos con alto contenido acuoso.

Clasificación Agrupa a los protozoarios, las algas y a los mohos mucilaginosos.

Protozoarios Formado por seres unicelulares eucarióticos, la mayoría son microscópicos, pudiendo existir el caso de formas macroscópicas como la Porosfera gigantea. Son de forma variada e incluso algunos como las amebas tienen forma inconstante. 1. Hábitat Su hábitat puede ser: 1.1. Acuático (ameba) 1.2. Tierras húmedas (Trichomonas) 1.3. Líquidos corporales (Plasmodium) 2. Nutrición Todos son heterótrofos (nutrición en base a compuestos orgánicos) Sus formas de nutrición son: 2.1. Holozoica: Cuando se nutren ingiriendo el alimento entero. 2.2. Saprobiótica: * Saprofítica: Se alimentan de restos vegetales disueltos en el medio. * Saprozoica: Se alimentan de restos animales. 3. Forma de vida Su forma de vida puede ser: 3.1. Vida libre: Cuando depende directamente de las condiciones del medio ambiente. Ejemplo: Amoeba proteus. 3.2. Comensales: Cuando se ubican en otro ser vivo sin causarle daño. Ejemplo: Entamoeba gingivalis. 3.3. Parásitos: Cuando se alojan en otro ser causando daño. Ejemplo: Isospora hominis (causa la coccidiosis)

3. Reino Protoctista El Reino Protoctista se define por exclusión; sus miembros están formados por células eucariotas (no son por tanto moneras) pero no son ni animales, ni plantas, ni hongos, pudiendo tener semejanzas con todas ellas. Constituyen la mayor parte del plancton, que representa el primer eslabón de la cadena alimenticia del mar. Algunos de sus miembros sirven de alimento para el humano, como el “yuyo” y el “cochayuyo”.

4. Reproducción Se reproducen por: 4.1. Esporulación: Plasmodium vivax 4.2. Fisión transversal: Amoeba proteus 4.3. Conjugación: Paramecium caudatum 5. Clasificación Se dividen en 4 Phyla fundamentalmente:

Características Los Protoctistas son organismos de tamaño muy variable, aunque la gran mayoría son microbios. Todos los protistas son acuáticos, algunos son marinos, otros de agua dulce, 135

5.1. Filum Esporozoarios o Apicomplexa Son protistas parásitos con ciclo biológico complejo, que en algún momento forman esporas. Ejemplo: Plasmodium falciparum Toxoplasma gondii Quinto año de secundaria

Biología 5.2. Filum Sarcodarios o Sarcodinos o Rizópodos Son de cuerpo amorfo, desnudo, a veces revestido de un caparazón quitinoso, pseudoquitinoso o de materiales extraños cementados entre sí. Todos ellos se desplazan por seudópodos. Ejemplo:

Entamoeba hystolitica Amoeba proteus

5.3. Filum Ciliados o Ciliophora Son protistas dotados de cilios durante algún momento de su ciclo vital. En algunas especies los cilios pueden agruparse en haces (cirros) o láminas (membranelas), que pueden actuar como bocas, palas, dientes o pies. Presentan dos tipos de núcleos muy distintos; un pequeño micronúcleo (para sus “procesos sexuales”) y un macronúcleo de mayor tamaño (para el crecimiento y la nutrición). A menudo se hallan varios núcleos de cada tipo. Los ciliados son los protistas unicelulares de vida libre más complejos, se reproducen normalmente por fisión longitudinal binaria y además son capaces de reproducirse por conjugación, intercambiando los micronúcleos de un individuo con los de otro. Ejemplo:

Uta

Antiguamente se consideraban, a los protozoarios, como seres vivos perteneciente al reino Animalia (animales unicelulares) 6. Protozoarios patógenos: Son los que producen enfermedades. Algunos de estos son: * * * * * * * * * * * *

Balantidium coli Paramecium caudatum

Vacuola contráctil Vacuola alimentaria

Macronúcleo

Cilio

Algas

Micronúcleo Citostoma Poro anal

Tricocisto

Paramecium

5.4. Filum Mastigóforos o Flagelados Son protistas provistos de uno o más flagelos durante todo su ciclo de vida; tienen una sola clase de núcleo.

Son organismos eucariotas unicelulares o coloniales (viven en grupos). Algunos son pluricelulares. Su cuerpo es indiferenciado: sin raíces, tallos, ni hojas; estando reducido a una especie de masa vegetativa llamada talo. Muchos presentan pigmentos a los cuales deben sus colores (clorofila, ficoeritrina, fucoxantina, etc.); algunos, incluso poseen flagelos. No se conocen formas patógenas para el humano.

Ejemplo: Giardia lamblia: Giardiosis Leishmania braziliemsis: Leishmaniosis (uta)

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Plasmodium malaria: Paludismo. Tripanosoma cruzi: mal de chagas. Tripanosoma gambiense: enfermedad del sueño. Giardia lamblia: giardiasis. Balantidium coli: balantidiasis. Isospora hominis: coccidiosis. Trichomonas vaginalis: tricomoniasis. Entamoeba histolytica: disentería amebiana. Toxoplasma gondii: toxoplasmosis. Leishmania braziliensis: uta (espundia). Leishmania tropica: botón de Oriente. Leishmania donovi: Kala-azar

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Taxonomía y Reinos biológicos 1. Hábitat Viven en medios acuáticos, ya sean marinos o dulceacuícolas.

Mohos mucilaginosos (mohos deslizantes)

2. Nutrición Es autótrofa en la mayoría (realizan fotosíntesis), y mixótrofa en algunas (autótrofa y heterótrofa).

Son hongos con una constitución orgánica muy simple, por eso son considerados “hongos inferiores”. Poseen ciclos de vida en los que se presentan células independientes, agrupaciones celulares o fases productoras de esporas. Durante una parte de dicho ciclo estos organismos ingieren su alimento en vez de absorber.

1. Características

3. Reproducción Se reproducen sexualmente. 4. Clasificación Se divide básicamente en 6 divisiones. 4.1.

4.2.

4.3.

2. Estructura

División Euglenofitas (otros autores las consideran mastigóforos) Son algas que poseen clorofila por lo que realizan fotosíntesis. Sin embargo, bajo condiciones adecuadas, pueden además alimentarse heterotróficamente, por lo que se dice que poseen nutrición mixótrofa (autótrofa y heterótrofa). Ejemplo: Euglena viridis

División Pirrofitas (algas de fuego) Son autrótrofas, algunas especies son venenosas. Algunas forman parte del fitoplancton. Ejemplo: Ceratium sp División clorofitas (algas verdes) Son autótrofos, presentan una gran cercanía evolutiva con las plantas, pues poseen sus mismos pigmentos. Ejemplo: Ulva costata Closterium sp Spyrogyra sp Pediastrum sp

4.5.

División Rodofitas (algas rojas) Son autótrofas y multicelulares. Poseen el pigmento ficoeritrina (de color rojo) Ejemplo: Gigantina chamissoi Gelidium sp Chondrus sp

Carecen de pared celular. Membrana celular global delgada y flexible. Genoma formado por una masa mucilaginosa o plasmodio multinucleado diploide.

3. Fisiología Como todos los hongos, son heterótrofos (saprófitos), tomando los alimentos de vegetales en descomposición; tienden a arrastarse para capturar células vivas o materia orgánica en descomposición.

División Crisofitas (algas doradas) Son organismos unicelulares autótrofos cuya pared celular está constituida por sílice; retienen gran cantidad de agua por lo que se utilizan en la industria de los explosivos para transformar pólvora. Muchas forman parte del fitoplancton. Ejemplo: Navicula sp Gonyaulax sp

4.4.

4.6.

-

Se reproducen formando esporangios (que contienen esporas); éstas germinan al entrar en contacto con el agua, y forma los mixomicotes que formarán al plasmodio (masa de citoplasma en la cual sus núcleos no están separados por paredes celulares), ya sea por agregación o fusión. 4. Clasificación según el tipo de Plasmodio

Feofitas (algas pardas) Son algas pluricelulares autótrofas que poseen como pigmento fucoxantina, de color pardo. Ejemplo: Sargassum sp Laminaria sp Fucus sp

4.1Mixogastrales Cuando el plasmodio se forma como consecuencia de la fusión de plasmodios juveniles, formando una masa común. Se les llama también mohos gelatinosos plasmodiales. Durante su ciclo de vida toman la forma de una delgada masa de materia viva multinucleada en flujo, que se desliza encima de las hojas y troncos en descomposición. Ej.:

4.2Acrasiales El plasmodio formado resulta de la reunión de los plasmodios juveniles, conservando cada uno su individualidad en masa. Las células, que son ameboides, se agrupan para formar un seudoplasmodio pluricelular que se convierte en un cuerpo fructífero que produce esporas. Ej.:

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Fuligo vulgaris Physarum viride

Polysphondylium violaceum Plasmodiosphora brasicale

Quinto año de secundaria

Biología Línea volvocina a) a Chlamydomonas alga unicelular b) Colonias de Gonium . Cada una consiste en una masa escutiforme de células semejantes a Chlamydomonas, unidas en una masa gelatinosa. c) Pandorina en que las células individuales forman una colonia oviforme. d) Volvox, alga colonial. Cada colonia consiste en centenares o millares (según la especie) de células biflageladas individuales de color verde intenso, unidas entre sí por finos filamentos de citoplasma. Cada colonia forma una esfera hueca que gira en el agua a merced a las pulsaciones coordinadas de los flagelos. Las colonias hijas se forman dentro de la colonia madre. En esta fotomicrografía se ven muchas de estas combinaciones de madre e hijas. Volvox es el miembro más grande y más complejo de esta línea evolutiva.

vacuolo contráctil

macronúcleo

micronúcleos

surco oral vacuolo alimenticio

cavidad bucal vacuolo alimenticio poro anal

vacuolo contractil

c

b

d

PROTISTA

Dibujo de un Paramecium, que es un ciliado. El cuerpo de este protista está cubierto por completo por cilias 9 + 2, aunque sólo se i l u s t ra n r e l a t i va m e n t e pocas. Lo mismo que otros ciliados, Paramecium se alimenta con preferencia de b a c t e r i o s , d e m i c r oorganismos más pequeños y de otras partículas. Las pulsaciones de las cilias especializadas propulsan las part ículas hacia la cavidad bucal, donde se convierten en vacuolos alimenticios que entran en el citoplasma. El alimento se digiere en los vacuolos y la materia no digerida, todavía en los vacuolos sale al exterior por el poro anal. Los vacuolos contráctiles sirven para eliminar exceso de agua de la célula.

Protistas. Vorticella, lo mismo que la mayoría de los prosistas, es una sola célula que se incerta en un sustrato por medio de un largo pedúnculo. Una fibra contráctil, visible en esta fotomicrografía, corre por todo el pedúnculo.

(d) oocitos

(c)

(e)

(f) (b)

Mosquito

gametos

glándula salival

(a)

(g)

(l) Homo sapiens

Fotomicrografía electrónica de barrido de la sarcodina Amoeba proteus, organismo unicelular que se llama así por Proteo, dios griego que cambiaba de forma a voluntad. Las amebas utilizan sus seudopodios ("falsos pies") para moverse y capturar presas.

(h) (k)

célula hepática

(j)

a

(i)

b

glóbulo rojo sanguíneo

Ciclo vital de Plasmodium vivax, uno de los esporozoarios que causan paludismo en el ser humano. El ciclo comienza (a) cuando un mosquito Anopheles hembra pica a una persona que tiene el paludismo y, junto con su sangre, chupa los gametos (b) del protozoario. En el tracto digestivo del mosquito, los gametos se unen (c) y forman un cigoto (d). A partir de los cigotos se forman unas estructuras multinucleadas llamadas oocitos (e), los cuales a los pocos días se dividen en millares de células fusiformes muy pequeñas, los esporozoítos (f), que entonces migran a las glándulas salivales del mosquito. Cuando el mosquito pica a otra víctima (g), la infecta con los esporozoítos. Éstos entran primero en las células del hígado (h) donde, experimentan divisiones múltiples (i). Los productos de estas divisiones (merozoítos) se introducen en los glóbulos rojos de la sangre (j), donde vuelven a dividirse repetidas veces (k). A intervalos regulares de unas 48 a 72 horas (según la especie), emergen de glóbulos rojos, produciendo los episodios recurrentes de fiebre característicos de la enfermedad. Tras un período de reproducción asexual, algunos de estos merozoítos se convierten en gametos y, si son ingeridos por un mosquito en esta etapa, el ciclo comienza de nuevo.

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Las conchas externas o caparazones características de ciertos grupos de sarcodinas. a) El caparazón de brillante colorido de Arcella dentada, consiste en que sólo se conocen por sus conchas fosilizadas.

138

Taxonomía y Reinos biológicos a

PARAMECIUM

b

Diatomeas, crisofitas. a) Vista lateral que muestra la concha característica con sus intrincadas marcas. b) Tipo en pildorero visto desde arriba y de costado. Nótese que una célula se está dividiendo. cada nueva célula recibe la mitad del "pildorero" y luego construye la otra mitad. Cuando esta célula más pequeña se divide, una de sus células hijas, a su vez, es más pequeña todavía. Una vez que el tamaño de la células individuales se reduce a un 30% del diámetro máximo característico de la especie, puede desencadenarse un ciclo sexual. La prole, que entonces adquiere su tamaño completo, experimenta luego una nueva serie de divisiones celulares.

a

Dos células de Paramecium caudatum en el proceso de conjugación. Estas células, que en realidad son incoloras, estaban vivas cuando se las fotografió por medio de un microscopio de interferencia especial cuyo sistema óptico agrega colores a regiones de opacidad diferente, produciendo la imagen brillante que vemos aquí.

b

STENTOR

St e n to r, un p r o t o zo ar io q u e extendido, parece una trompeta (este género se llama así por Esténtor, de la Iliada, que "con su voz potente podía gritar como 50 hombres". Stentor tiene una corona d e mem brá nu l as q ue p u lsan rítmicamente y crean un remolino poderoso que atrae a las partículas comestibles dentro de un surco infundibuliforme que conduce al citostoma ("boca"). A lo largo del cuerpo corren unos filamentos proteicos elásticos, los mionemas. Cuando está contraído, Stentor es una esfera casi perfecta.

Paredes que contienen sílice de a) una diatomea y b) un alga dorada, vistas con el microscopio electrónico de barrido. Cada especie de diatomea tiene su trama característica de perforaciones en las paredes. Las delicadas marcas de estas conchas, mediante las cuales se identifican las especies, fueron utilizadas tradicionalmente por los microscopistas para verificar el poder de resolución de los objetivos.

a

b

Flagelo locomotor

Canal Estigma Reservorio Cuerpos basales

Fotorreceptor Flagelo (no emergente) Vacuolo contráctil Membrana celular

c

EUGLENA Las clorofitas comprenden una variedad de organismos multicelulares, además Las clorofitas comprenden una variedad de organismos las derivadas de formas coloniales. de multicelulares, además a) Valonia, alga dulciacuícola que todas de las derivadas de formas coloniales. sus células alargan luego alga son a) Valonia, quesetiene más oymenos divididas por en paredes transversales, dulciacuícola que todas las células de alargan modo que quedan en unos se y luego sonunidas divididas por f il am en to s l arg o s ydef inmodo os . que L os paredes transversales, cloroplastos forman dentrofilamentos de cada quedan unidas en unos célula y espirales que semejan tiras de largos finos. Los cloroplastos forman cinta verde. c) Ulva, lechuga de mar, es dentro de cada célula espirales que un alga marina células sec) dividen semejan tiras cuyas de cinta verde. Ulva, longitudinalmente y alga lateralmente, con lechuga de mar, es un marina cuyas una sola división en el tercer plano. células dividen longitudinalmente y E st o p ro d u c euna u nsola t aldivisión o ( cu een r pelo lateralmente, con vegetativo) ancho dos células de tercer plano. Estodeproduce un talo espesor. vegetativo) ancho de dos (cuerpo células de espesor.

Núcleo Pirenoide Cloroplastos

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Euglena es uno de los organismos unicelulares más versátiles. Contiene numerosos cloroplastos y es fotosintética, pero también p u ed e ab so r ve r n u t rie n t es orgánicos del medio circulante y vivir sin luz. El pirenoide sería un cuerpo para almacenar alimento. Euglena es propulsada en el agua por el movimiento en látigo de su único flagelo.

Quinto año de secundaria

Biología aa

4. Reino Fungi (Micota)

bb

Restos fósiles confirman que los primeros hongos aparecieron hace aproximadamente 800 millones de años en la era Paleozoica. Son fundamentales para la descomposición de la materia orgánica en inorgánica, y conjuntamente con muchas bacterias, contribuyen al equilibrio ecológico de la naturaleza. Carecen de clorofila y medios de locomoción. Características

a) Alga parda, Laminaria, que muestra sus soportes, sus estípites y láminas. b) A diferencia de las algas pardas, la mayoría de las algas rojas consisten en filamentos. Los filamentos ramificados de esta alga roja son ganchudos y le permiten prenderse de otras algas.

Los hongos son seres vivos, con las siguientes características: -

Una ameba persigue a su presa. El estímulo inicial producido por la "presa" - un fragmento de tentáculo de Hydra - induce la formación de seudopodios en la ameba y hace que ésta se desplace hacia el fragmento. Al alejarse el trozo de tentáculo, la ameba lo sigue si la presa está lo suficientemente cerca como para seguir produciendo el estímulo.

Tienen organización celular de tipo eucariota. Algunos son unicelulares, microscópicos (“levaduras”), otros son pluricelulares, macroscópicos (“setas”). La célula fúngica tiene pared celular de tipo quitinosa, carece de plástidos. Son heterótrofos, siendo su nutrición de tipo absortiva, almacenan como sustancia de reserva glucógeno; muchos otros hongos son parásitos. Se reproducen asexualmente por esporulación o gemación. También presenta somatogamia, reproducción sexual por fusión de células no sexuales. Conjuntamente con las bacterias se encargan de transformar y reciclar la materia orgánica al mundo inorgánico. Algunos de ellos como el Penicillium notatum son fuente de antibióticos y otras sustancias de utilidad para el hombre. Así, el hongo Agaricus campestris (“Champiñón”) es empleado en la alimentación humana. Tenemos también a los hongos del género Sacharomyces (“levaduras”) que realizan la fermentación necesaria para la fabricación de cerveza, whisky, vino, chicha de jora, e incluso en la industria panificadora. Existen, por otro lado, hongos que pueden provocar enfermedades y envenenamiento, como el Tricophyton rubrum que produce el “pie de atleta”, Tricophyton tonsurans que produce la “tiña”, etc.

Estructura En los pluricelulares, las células fúngicas se ordenan formando filamentos tubulares más o menos ramificados llamados Hifas (Unidad estructural de los hongos). Existen dos tipos de hifas: * Cenocíticas: sin tabicar * Tabicadas: segmentadas

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Comportamiento de evitación en Paramecium. El área coloreada a lo alto de la figura representa una gota de sustancia tóxica y las flechas indican la dirección del movimiento. El Paramecium se acerca a la sustancia (a), la prueba (b), retrocede (c), vira 30º (d) y avanza en la nueva dirección (e). Muchos son capaces de realizar este comportamiento simple.

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Las hifas se entrecruzan formando al micelio que viene a ser todo el cuerpo del hongo. En el micelio se pueden distinguir dos clases de hifas: * Rizoides: Propio de hongos saprófagos. Sus hifas sólo sirven de soporte y absorción de nutrientes. * Haustorios. Propio de hongos parásitos. Sus hifas penetran al cuerpo vivo de su víctima de donde absorben nutrientes. 140

Taxonomía y Reinos biológicos Nutrición Son heterótrofos. Su nutrición es típicamente de tipo absortiva, para lo cual secretan enzimas digestivas sobre su alimento o víctima. Dichas enzimas realizan una predigestión extracelular, para que luego lo predigerido sea absorbido por el hongo. Existen hongos: * Saprófagos. Se nutren de materia orgánica en descomposición. * Parásitos. Provocan daño a su víctima, para obtener sus nutrientes. * Simbióticos. Se asocia con algas, o raíces de plantas, a quiénes les proporciona nutrientes para su desarrollo.

b. Clase Ascomicotas También llamados “hongos con ascas o de saco”. Forman la clase más amplia de los hongos. Su nombre se debe a que las esporas se producen dentro de unas bolsas o sacos llamados ascas. Cada asca produce entre 2 a 8 ascasporas. Pueden ser unicelulares como las “levaduras” que no forman hifas, y por lo tanto no tienen micelio y se reproducen asexualmente por gemación. Pueden ser pluricelulares, que presentan hifas con septos o tabiques por donde fluye el citoplasma de células adyacentes. Estos hongos pluricelulares pueden reproducirse asexualmente por esporas que se forman en las conidios que son los extremos de los conidióforos, o sexualmente por un proceso de fertilización que consta de dos etapas:

Reproducción

1. Plasmogamia Es la mezcla de citoplasma y núcleos de un anteridio masculino y un gametangio femenino, resultando células binucleadas. 2. Cariogamia Luego de la plasmogamia, ocurre la fusión de núcleos. El asco resultante tiene un núcleo 2n y la meiosis generalmente seguida de la mitosis forman 8 ascosporas haploides.

Representan formas asexuales y sexuales. a. Reproducción Asexual Puede ocurrir por: * Gemación: mediante la formación de brotes o gemas. Ejemplo: “levaduras” * Esporulación: mediante la formación de esporas dentro de los esporangios. Ejemplo: “moho negro del pan”. b. Reproducción Sexual Las células sexuales se forman en órganos especiales llamados gametangios. Presentan isogamia, heterogamia y somatogamia. Esta última ocurre cuando se unen hifas de individuos diferentes. Clasificación

Ejemplo: Neurospora crassa Claviceps purpurea Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlensis c. Clase Basidiomicotas Poseen hifas tabicadas. Su órgano de reproducción sexual es la basidia, donde se forman las esporas sexuales llamadas basidiosporos.

Se les divide en cuatro clases, teniendo en cuenta el tipo de hifa y el tipo de reproducción. a. Clase Ficomicotas También llamados “hongos algales” y “hongos filamentosos”. Poseen hifas cenociticas y el producto de la reproducción sexual es la cigospora. Una forma común es el “moho negro del pan” (Rhizopus nigricans). El pan se “enmohece” cuando cae sobre él una espora del moho negro. La espora germina y se desarrolla hasta formar una masa entrelazada de filamentos, el micelio. Algunas de sus hifas desarrollan rizoides que penetran en el pan del que obtienen su sustento. Otras hifas son horizontales y son llamadas estolones. Luego, varias hifas crecen hacia arriba y dan lugar en un extremo a un Esporangio, que es un saco que contiene las esporas.

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Se desarrollan a partir de una basidia. Ésta es una célula hifal grande que contiene 4 basidiosporas, una vez libres producen micelios si el medio es adecuado. El cuerpo de este hongo está formado por el micelio que es el conjunto de hifas entrelazados. El micelio contiene: rizoides que penetran en el terreno húmedo, el pedicelo que culmina con el sombrerito llamado píleo. En la cara interna del píleo se encuentran las laminillas que se disponen radialmente y que contienen a los basidios, y estos a su vez a las basidiosporas, que son millones, y que en determinado momento pueden caer en terrenos húmedos, adecuados para la formación de nuevos micelios. También pueden reproducirse sexualmente, para lo cual realizan plasmogamia y cariogamia. Ejemplo: Amanita verna Agaricus campestris Conocybe Amanita muscaria

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Biología d. Clase Deuteromicotas También llamadas “hongos imperfectos”. El nombre de imperfectos se debe a que en ellos no se ha detectado la forma sexual de reproducción, además todos sus representantes son típicamente parásitos. Ejemplo: Rhizoctonia (parásito de plantas) Tricophyton rubrum (causa el “pie de atleta”)

Conjugación en el hongo Achyla ambisexualis, que es un oomicete. La g ran e st ru ct u ra e sf é ric a es el gametangio femenino. Los cuerpos negros en su interior contienen huevos. En torno del gametangio femenino está el gametangio masculino. Apenas se visualizan los tubos de fecundación que pasan del gametagio macho al hembra. Los núcleos de los espermatozoides pasan por estos tubos a los núcleos de los huevos. El desarrollo de los gametangios masculinos y su atracción por los femeninos son controlados por la producción de un a ho rm ona esteroide de estructura muy similar a la de las hormonas sexuales humanas.

Asociaciones Simbióticas Una simbiosis, es una asociación entre individuos de especies diferentes, donde producto de dicha asociación ambos individuos se benefician. -

Líquenes = alga + hongo: Asociación simbiótica entre al gas (clorofi tas o ci anobacterias ) y hongos (ascomicotas o basidiomicotas); donde el hongo se nutre de la producción elaborados por el alga, y a cambio el hongo da protección y humedad.

-

Micorrizas = hongo + raíz: Asociación simbiótica donde el hongo degrada materia orgánica del suelo, en tanto que la raíz proporciona al hongo nutrientes como: azúcares, aminoácidos y otros materiales.

a Phytophthora infestans, que produce el tizón de la papa. La infección empieza cuando un esporangio se posa en una hoja, liberando esporas que se mueven en la película de agua de la superficie de la hoja. Estas esporas germinan, produciendo haustorios (hifas especializadas) que penetran en la epidermis y atacan a las células fotosintéticas del interior de la hoja. Eventualmente las hifas aéreas -esporangióforos - forman esporangios, a partir de los cuales se liberan una nueva generación de esporas asexuales.

EUMICOTA

b a) Plasmodio - masa de protoplasma en ciclosis - de un moho mucilaginoso. Este plasmodio, con sus múltiples núcleos, puede atravezar un trozo de seda o papel de filtro y emerger del otro lado aparentemente intacto. b) Esporangios de un moho mucilaginoso plasmodial en un tronco podrido. Hongo de laminillas en un álamo temblón muerto. Las únicas porciones visibles de estos hongos son las estructuras productoras de esporas, compuestas de hifas compactadas; la mayor parte del milenio está debajo de la superficie del tronco muerto.

FUNGI Esporangio, estructura reproductiva asexual de un hongo, pertenenciente al moho negro del pan Rhizopus. El contenido del esporangio está separado del resto del micelio por una membrana celular y una pared celular.

Hongos. Setas de casquete entintado. Los hongos se caracterizan por una red subterránea multicelular y también por esporas y esporangios, los cuales, en las setas, están presentes en estas estructuras bien conocidas.

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Taxonomía y Reinos biológicos BASIDIOMICOTAS A

B

Tres Tres basdiomicetes. baidomicetes. A) Tizón del del maíz, maíz, enfermedad enfermedad micótica micótica común común del del maíz. maíz. Las masas masas negras negras de de aspecto aspecto terroso terroso Las sonesporas. esporas.B) B) Hongoen Hongoen escalera escalera que que son crece crece en en madera madera podrida. podrida. C) C) Amanita Amanita bisporigea. bisporigea. Los Los miembros miembros de de este este género género comprenden comprenden las las setas setas más más hermosas hermosasyymás másvenenosas. venenosas.La La"volva" "volva" cerca cercadel deltope topedel delpedicelo pediceloes esuna unade delas las características características que que identifica identifica aa este este género. género. Se Se ha ha tumbado tumbado uno uno de de los los hongos hongos para para mostrar mostrar las las laminillas laminillas donde dondese seforman formanlas las esporas esporassexuales. sexuales. La La toxina toxina de de Amanita Amanita bisporigena bisporigena consiste unidos, cada consiste en endos dospéptidos ciclopéptidos unidos, uno cuales cada de unolos de los cualescontiene contiene ocho ocho aminoácidos. aminoácidos. Esta Esta proteína proteína se se fija fija aa la la AARN RN polimera sa de polimerasa de las las células células hepáticas y ocasiona un daño hepático hepáticas y ocasiona un daño hepático que quecausa causala lamuerte. muerte.

C

5. Reino Plantae

Las plantas son organismos autótrofos fotosintéticos, multicelulares, de células eucariotas con pared celular celulósica y presencia de plastidios en su citoplasma. Se reproducen por alternancia de generaciones, esto quiere decir que para completar su ciclo de vida necesitan atravesar por dos etapas: sexual o gametofítica (productora de gametos) y asexual o esporofítica (productora de esporas). Se hallan adaptadas a la vida terrestre. Entre sus adaptaciones están una cutícula cérea, poros a través de los cuales intercambian gases, capas protectoras de células que rodean a las células reproductoras y retención del esporofito joven dentro del gametofito femenino durante el desarrollo embrionario.

ASCOMICOTAS A

B

Plantae

Dos ascomicotes. A) Colmenillas comunes. Éstas y las frutas figuran entre los hongos comestibles más preciados. La estructura que identifica a la colmenilla es el ascocarpo, donde se producen los ascos y los ascosporos. B) Copa escarlata, que anuncia la primavera en los bosques de madera duras de todo Estados Unidos. Suele formarse en las ramas caídas.

a

Plantas. Caléndulas de los pantanos. Las flores de las angiospermas, atrayentes para los polinizadores, figuran entre las razones principales de su buen éxito evolutivo.

b

Clasificación: Se clasifican en: criptógamas (plantas sin semilla) y fanerógamas (plantas con semilla). 1. Plantas sin flores ni semillas (criptógamas) c

a) Líquenes crustáceos en una roca. b) Liquen folioso que crece en un cedro muerto de un pantano salino de Carolina del Norte. c) Liquen "soldado británico" (Cladonia cristatella), que es un liquen fruticoso. Cada "soldado" (así llamado por el color escarlata) mide 1 a 2 centímetros de altura.

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División Briofitas: Son plantas avasculares (sin xilema, sin floema). Su fase sexual o gametófito (fase dominante) produce gametos en unos órganos llamados anteridios (masculinos) y arquegónios (femeninos). Del cigoto surge e esporofito (fase asexual), que produce esporas,

Quinto año de secundaria

Biología las cuales al caer a suelo germinan y dan lugar al protonema (gametofito joven), del cual surgirá una nueva planta (gametofito adulto). Ejemplos: Musgo y Hepáticas. Son plantas multicelulares que crecen en habitat húmedos. Carecen de tallo, hojas y raíces. Se reproducen por alternancia de generaciones. • Clase Hepatopsida: Ej.: “Hepática”. • Clase Briopsida: Ej.: “Musgo”.

-

División Pteridofitas (plantas vasculares): Son plantas vasculares (con xilema y floema). Su fase asexual o esporofito (fase dominante). Se origina a partir del cigoto y produce esporas. Su fase asexual o gametofito (llamada prótalo), produce gametos en anteridios y arquegonios. El cigoto desarrolla sobre el prótalo y origina una nueva planta (esporofito adulto). Ejemplo: helechos, colas de caballo. Ej.: Nephrolepi sp (helecho común).

Pteridofitas a

b

c

Representantes Representantes de de tres divisiones de plantas vasculares sin semilla. a) El helecho Psilotum es uno de los dos géneros vivientes de la división Psilophyta. Las estructuras estructuras bulbosas son los esporangios, que aparecen en grupos de a tres. Psilotum es singular entre las plantas vasculares vivientes porque carece Las de raíces y de hojas, pero si se observa con detenimiento se distinguen unas pequeñas salientes a modo de escamas debajo de los esporangios. esporangios. b) b) Los Los lilihelechos de género Lycopoàium, Lycopodium, son son los los miembros miembros más familiares de la división Lycophyta. En este género los esporangios están sobre unas copodios, helechos hojas hojas especializadas, especializadas, los esporofilos, que se congregan en un cono situado en el ápice (arriba) de las ramas, como se ilustra en este Las esporas céreas anemófilas originan unos pequeños gametofitos subterráneos independientes. Los espermatozoides, que son biflagelados, biflagelados, nanadan hasta el arquegonio, donde se desarrolla el esporofito joven o embrión. c) Los equisetos o cola de caballo, división Sphenophyta, de los cuales existe reconocen con facilidad por sus tallos articulados y finalmente estriados, que contienen sílice. En cada nudo hay un solo género viviente (Equisetum), se reconocen un verticilo de pequeñas hojas escamiformes. Las estructuras están congregadas en un cono en la punta del tallo. Los gametofitos son independientes y los espermatozoides son arrollados y poseen numerosos flagelos.

2. Plantas con flores o conos y con semilla (Fanerógamas o Espermatofitas): • División Magnoliofita (Angiospermas o Antofitas): - Son plantas que desarrollan flores, semillas y frutos. - Sus óvulos están protegidos por el ovario, y las semillas por el fruto. - Son las plantas más complejas que existen. - Existen dos clases: a) Liliopsida o monocotiledóneas.- Ej.: Cebada, trigo, maíz, cebolla, caña de azúcar, gladiolo. Se caracterizan por tener un embrión con un solo cotiledón y los haces vasculares (xilema + floema) dispersos al azar por todo el tallo, sus raíces son fasciculadas y sus flores trímeras.

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b) Magnoliopsida o dicotiledóneas: Ej.: Papa, amapola, rosa, camote, frejol. Se caracterizan por tener un embrión con dos cotiledones; sus haces vasculares se distribuyen concéntricamente en el tallo; su raíz pivotante, sus flores son tetrámeras o pentámeras. • División Pinofita (Gimnospermas): - Plantas que en vez de flores desarrollan conos o estróbilos, además sus óvulos y semillas se encuentran al descubierto (desprotegidos); ya que no poseen ovario y no desarrollan frutos. - Son plantas de gran tamaño y de naturaleza leñosa (maderables). - Ejemplos: pino, ciprés, cedro, abeto, cyca, ginkgo, etc.

Taxonomía y Reinos biológicos Monocotiledóneas vs Dicotiledóneas tallos

embriones

hojas

partes subterráneas

monocotiledóneas

Las angiospermas se dividen en dos grandes grupos: Las dicotiledóneas y las monocotiledóneas. Los nombres se refieren al hecho de que el embrión posee en las primeras dos cotiledones ("hojas seminales"), y en las segundas, uno solo. En las dicotiledóneas, los tejidos vasculares se dispone n alrededor de la parte central del tallo; en l a s m on oc oti le dó nea s , es tá n dispersos. Las venas de las hojas de las dicotiledóneas habitualmente son reticuladas; las de las hojas d e monocotiledóneas en general son paralelas. Las dico tiledóneas s e caract eriz an p or t ener raíce s principales, y las monocotiledóneas a menudo raíces fasiculadas. Como señalamos anteriormente, existen también diferencias características en el número de partes de la flor y la estructura de los gramos de polen.

cotiledón

dicotiledóneas

cotiledones

monocotiledóneas

Las angiospermas se dividen en dos grandes grupos: Las dicotiledóneas y las monocotiledóneas. Los nombres se refieren al hecho de

Diferencias principales entre monocotiledóneas y dicotiledóneas Características

Monocotiledóneas

Dicotiledóneas

Piezas florales

En general de a tres

En general de a cuatro o cinco

Granos de polen

Con un surco o poro

Con tres surcos o poros

Cotiledones ("hojas seminales")

Uno

Dos

Venación de las hojas

Venas principales por lo general paralelas

Venas principales por lo general reticuladas

Haces vasculares en tallo joven

Dispersos

En un anillo

Crecimiento secundario (leñoso)

Suelen faltar

Suele haber

Criptógamas

MARSILEA

A A

B

(A) Hepática joven, que crece sobre una (A) Hepática joven, que crece sobre una roca, en la Hepática Marchantia los arqueroca; en ylalos hepática Marchantia arquegonios anteridios forman los en plantas gonios y los anteridios forman en plantas distintas, los gametofitos femenino (B) y distintas, gametofitos (B) el y masculinolos(C). El cigoto, femenino formado por masculino (C). El cigoto, formadoque porperel arquegonio, origina el esporofito, arquegonio, origina el esporofito, que permanece unido al gameto femenino. Los remanece unido al gametofito femenino. Los ceptáculos acopados, visibles en (C), conreceptáculos visibles en (C), tienen unos acopados, cuerpos minúsculos, los conprotienen unos cuerpos minúsculos, los propágulos, que se desprenden con la lluvia y págulos, que desprenden con la progenilluvia y crecen en la se vecindad de la planta crecen en lalas vecindad de es la común planta progenitora. Entre hepáticas la reprotora. Entreasexual las hepáticas es común la repro-o ducción mediante fragmentación ducción asexual mediante fragmentación o por propágulos. por propágulos.

C

Aunque las plantas están adaptadas en particular para la vida terrestre, como el helecho acuático Marsilea, han regresado a la existencia acuática. Lo mismo que las ballenas y los delfines, Marsilea conserva rastros de su época terrestre, como una cutícula resistente al agua, estomas (aberturas por las cuales se hace el intercambio gaseoso) y un sistema de transporte interno altamente desarrollado.

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Quinto año de secundaria

Biología Histología Vegetal

Es la rama de la botánica que se ocupa de los tejidos vegetales. Los tejidos de una planta se clasifican de la siguiente manera: 1. Tejidos meristemáticos o jóvenes

Tejidos Vegetales

1.1Primario o Apical 1.2Secundario o Lateral

Estomas con sus dos células oclusivas

Epidermis superior Cutícula

2. Tejidos definitivos o adultos 2.1Protectores EPIDERMICO

2.1.1 Epidérmico 2.1.2 Suberoso

MERISTEMÁTICO

PARENQUIMA

Tejidos Vegetales

2.2Mecánicos o de Sostén 2.2.1 Colénquima 2.2.2 Esclerénquima

Placa cribosa

Miembros del tubo criboso

Vaso Pared secundaria

2.3Vascular o Conductor 2.3.1 Xilema 2.3.2 Floema

COLENQUIMA

EXCLERENQUIMA ESCLERENQUIMA

2.4Fundamental o Parénquima 2.4.1 2.4.2

Clorofiliano o Clorénquima De reserva

Nectario Tubos laticíferos

1. Tejidos Meristemáticos (Embrionarios) Están formados por células no diferenciadas, en constante división. Pueden ser de dos tipos: 1.1 Tejido Merismático Primario Se localiza en los extremos de raices (cono vegetativo) y tallos (yemas), por lo cual es responsable del crecimiento en longitud de planta. 1.2 Tejido Merismático Secundario Se localiza al interior de raíces y tallos, por lo cual es responsable de su engrosamiento. Puede ser de dos tipos: 1.2.1 Cambium vascular: Es la porción interna y se encarga de formar el tejido vascular. 1.2.2 Cambium suberoso: Es la porción externa y se encarga de formar los tejidos de la corteza.

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Célula acompañante

XILEMA

FLOEMA

2. Tejidos Definitivos (Adultos) Se originan a partir de los tejidos merismáticos. Se han especializado (diferenciado) en una función determinada, y sus células poseen poca capacidad reproductiva. Algunos de estos tejidos incluyen en su estructura células muertas. Se reconocen 6 tipos fundamentales:

2.5Secretor 2.6.1 2.6.2

Célula de parénquima del floema

Vaso Punteadura

146

2.1 Tejidos protectores (tegumentarios) Revisten y protegen toda la planta. Pueden ser de dos tipos: 2.1.1 Epidérmico: Recubre y protege las partes jóvenes y aéreas de la planta. Está formado por una capa de células vivas, planas, que carecen de cloroplastos pero poseen grandes vacuolas. Produce una sustancia cérea llamada Cutina que evita la pérdida de agua al formar una capa gruesa llamada Cutícula. Presenta además modificaciones como los Estomas y Tricomas. Estoma: Estructura que regula el intercambio gaseoso de la planta con el medio ambiente, así como la transpiración. Está formada por las llamadas células oclusivas, estomáticas o de cierre que determinan entre ellas un poro u ostiolo cuyo diámetro es regulado por las propias células oclusivas.

Taxonomía y Reinos biológicos Tricomas: Son pelos o vellosidades con función protectora.

En el tallo, el xilema se ubica cerca al centro. En las plantas leñosas el xilema antiguo ya no participa en la conducción de agua y sólo da fortaleza al tallo; constituye la madera.

2.1.2 Suberoso: Reviste y protege las raíces, tallos y ramas adultas de las plantas. Posee varias capas de células muertas. En su parte externa presenta las lenticelas que reemplazan a los estomas de la epidermis pues realizan el intercambio gaseoso. 2.2 Tejidos mecánicos o de sostén Son aquellos que forman un armazón o esqueleto en la planta. Sus células presentan pared engrosada. Se reconocen dos variedades: 2.2.1 Colénquima Se encuentra en órganos vegetales jóvenes (tallos, peciolos, pedúnculos, flores, etc.) debajo de la epidermis. Está formado por células vivas alargadas y paredes celulares reforzadas con celulosa. Da soporte mecánico a la planta sobre todo en las regiones de rápido crecimiento. 2.2.2 Esclerénquima Se encuentra en las partes adultas de la planta (tronco, raíces, frutos maduros y semillas). Formado por células muertas de pared celular muy gruesa, debido al depósito de Lignina. Algunas células son muy alargadas y reciben el nombre de fibras. Su función es proporcionar sostén y rigidez a los órganos que lo contiene, por lo que dificultan su crecimiento. 2.3 Tejidos Vasculares Son los encargados de transportar la savia bruta y elaborada. 2.3.1 Xilema o tejido leñoso, leño o madera Está formado por células con paredes muy engrosadas con Lignina que se disponen en dos tipos de estructuras: vasos leñosos o del xilema y traqueídas. Vasos leñosos: Formados por una cadena de células muertas cilíndricas alargadas. Las paredes laterales del tubo presentan punteaduras (orificios) y están impregnadas de Lignina. Traqueidas: Formadas por células muertas de paredes prolongadas que terminan en una punta afilada y perforada; estas perforaciones se llaman punteaduras, y conectan las traqueidas entre sí. El xilema conduce la savia bruta (agua y solutos) unidireccionalmente, de la raíz hacia las hojas (flujo ascendente).

Xilema

miembro de vaso

traqueidea

miembro de vaso

c b

a

Las traqueídas y los miembros de vaso son células de conducción del xilema i en las angiospermas. a) Las traqueídas son un tipo de célula conductora más primitiva y menos eficiente. El agua que se desplaza de una traqueida a otra pasa a través de punteaduras. El agua que se desplaza de una traqueídea a i otra atraviesa dos paredes celulares primarias y la laminilla media. Los i miembros del vaso difieren de las traqueídas en que las paredes primarias y las laminillas medias de los primeros están perforadas en los extremos donde se unen con otros miembros de vaso. b) En las paredes adosadas de miembros de vaso pueden existir numerosas perforaciones, o bien c) las paredes adosadas pueden desintegrarse completamente al madurar la célula, formando una abertura única. Los miembros de vaso se caracterizan también por ser más cortos y anchos que las traqueidas, y sus paredes adyacentes son menos oblicuas. Los miembros de vaso se conectan con otros miembros de vaso y también con otras células por las punteaduras de sus paredes laterales.

2.3.2 Floema Está formado por células vivas no lignificadas, cilíndricas que se unen por sus extremos formando los vasos liberianos o tubos cribosos. Sus células son anucleadas, y son gobernadas por las llamadas células acompañantes (nucleadas) que se encuentran a lado de ellas. Su función principal es la de transportar la savia elaborada (agua, glúcidos, aceites, proteínas y hormonas) bidireccionalmente.

Xilema Pared lignificada Pared terminal afilada y perforada

Luz Punteaduras

Engrosamientos circulares Pared lignificada

Perforación en la pared terminal del vaso TRÁQUEIDAS

VASOS

ELEMENTOS DEL XILEMA

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Quinto año de secundaria

Biología 2.4 Tejidos Fundamentales o Parénquimas En ellos se realiza la fotosíntesis y se almacena almidón, agua y aire.

Plantas anuales, bienales y perennes a

b

Se conocen cuatro clases: 2.4.1 Parénquima clorofiliano o clorénquima Es de color verde, pues sus células presentan muchos cloroplastos. Está presente en las zonas expuestas a la luz. Es particularmente abundante en las hojas (mesófilo). Su función principal es la fotosíntesis. 2.4.2 Parénquima de reserva Está compuesto por células donde predominan los leucoplastos. Está presente en zonas no expuestas a la luz como raíz y tallos subterráneos (bulbo, rizoma, tubérculo). La función principal es el almacenamiento de almidón. El Parénquima acuífero al macena agua o sustancias acuosas. Presente en las plantas xerofitas. Ej.: Cáctus. El Parénquima aerífero o aerénquima contiene grandes espacios intercelulares (meatos) para la respiración en órganos vegetativos de plantas acuáticas.

a) Planta anual del desierto Muchas plantas del desierto son anuales, y todo su ciclo de vida, de semilla a flor y a semilla, se cumple en un breve período después de las lluvias estacionales. b) Una planta bie na l, Ery simum. Como ot ros miembros de la familia de la mostaza, las plantas de est e géner o se encuentran principalmente en las regiones más frías del hemisferio norte. Esta planta fue fotografiada en Alpine County, California. c) Una antigua planta perenne, la gigantesca conífera de California, Matesequoia. Durante mucho tiempo se pensó que estaban extinguidos, pero en 1944 se descubrieron tres ejemplares vivos en el oeste de China. Ésta creció en Filadelfia a partir de semillas plantadas en 1947. Como el Taxodium y el alerce, pero a diferencia de otras coníferas, el gigante de California es caduco, peridiendo todas sus hojas durante el otoño.

Partes de la planta

2.5 Tejidos secretores Elabora, almacena y secreta sustancias, producto del metabolismo. Son modificaciones del tejido epidérmico y parenquimático. 2.5.1 Nectarios Elabora el néctar. 2.5.2 Tubos laticíferos Elabora látex (agua, grasas, resinas y alcaloides). Ej.: “Amapola”, “lechuga”.

c

flor

sistema del vástago hoja

peciolo limbo

tallo nudo entrenudo

HORMONAS VEGETALES 1. Auxinas.- Destaca entre ellas el ácido indolacético. Estimula el crecimiento en longitud (fototropismo del tallo y Geotropismo de la raíz). 2. Giberelinas.- Regula la germinación de la semilla, la floración y la elongación celular del tallo. 3. Citoquinas.- Retrasan el envejecimiento del vegetal, regulan la mitosis (proliferación celular) y promueven la diferenciación celular.

ápice de la raíz sistema radical

Dibujo del cuerpo de una encima del suelo(vástago) hojas, cuya función princip las estructuras reproduct regiones del tallo conocida del tallo entre los nudos son estructuras subterráneas, l sales al tallo, hojas y flores.

Dibujo del cuerpo de una antófita. La parte que está por encima del suelo(vástago), está formada por el tallo, las hojas, cuya función principal es la fotosíntesis, y las flores, las estructuras reproductivas. Las hojas aparecen en regiones del tallo conocidas como nudos. Las porciones del tallo entre los nudos son denominadas entrenudos. Las estructuras subterráneas, las raíces, proporcionan agua y sales al tallo, hojas y flores.

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Taxonomía y Reinos biológicos 4. Ácido abscísico.- Lleva a la planta al estado de letargo. Regula el cierre y apertura de los estomas. Se le reconoce como la hormona del estrés por su papel protector de la planta ante condiciones ambientales desfavorables.

PARTES DE LA PLANTA El cuerpo de una planta está compuesto por dos partes fundamentalmente:

5. Etileno.- Es la hormona de la maduración vegetal. Es un gas que difunde fácilmente entre las células promoviendo cambios de color en el fruto y su ablandamiento.

2. Parte aérea: 2.1Tallo 2.2Hojas 2.3Flores

1. Parte radical: Raíz

De acuerdo a su función los órganos de las plantas pueden clasificarse en: A. Órganos vegetativos A.1 Raíz A.2 Tallo A.3 Hojas B. Órganos reproductivos: Flores RAÍZ Órgano que sujeta a la planta generalmente al suelo, asegurando su nutrición o a partir de las sustancias presentes en él.

Raíz Típica Zona del cuello

Epidermis

Zona suberificada

Espacio intercelular con aire

Corteza

Endodermis

Zona pilífera

Periciclo Xilema

Ciclíndro Central Zona de alargamiento

Floema

Raíz ramificada en crecimiento Zona meristemática Zona de la cofia

A

B

(A) Vista frontal mostrando sus zonas más importantes. (B) Corte transversal mostrando áreas principales. La epidermis; la corteza y el cilindro vascular.

1. Partes: - En sentido longitudinal se puede observar:

Raíces

a. Cofia, caliptra o pilorriza Compuesto por células de vida corta. Protege al ápice de la raíz, de daño mecánico durante su crecimiento. La parte externa es rugosa e irregular, ya que sus células se desgastan constantemente mientras la raíz penetra en el suelo. b. Zona meristemática Compuesta por células merismáticas que se dividen por mitosis activamente y se van diferenciando. Reemplaza las células desgastadas de la cofia. c. Zona de alargamiento celular Compuesta por células que crecen rápidamente en longitud pero no se dividen ni diferencian. d. Zona pilífera Presenta pelos absorbentes o radiculares que son prolongaciones laterales de las células, que aumentan la superficie de absorción de la raíz. 149

a

b

a) Raíces de soporte del maíz. Éstas son raíces adventicias que se originan del tallo. b) Raíces aéreas (neumatóforos) de un mangle negro. Los extremos de las raíces salen del cieno en el que estos árboles costeros crecen y absorben el oxígeno que las raíces necesitan para respirar.

1.5 Zona suberificada Es el área donde la raíz principal se ramifica en raíces secundarias. 1.6 Zona del cuello Separación entre tallo y raíz.

Quinto año de secundaria

Biología -

En sentido transversal, de afuera hacia dentro, se puede observar:

b.2 Haces vasculares Comprende:

a. Cilindro cortical Comprende:

b.2.1 Floema Ubicado externamente.

a.1 Epidermis

b.2.2 Xilema Ubicado internamente.

a.2 Corteza Compuesta básicamente por parénquima de almacenamiento. Su capa más interna es la endodermis, compuesta por una sola capa de células.

Entre ellas está el tejido meristemático llamado cambium. 2. Funciones:

b. Cilindro vascular Comprende:

2.1Fijación de la planta al suelo. 2.2Absorción de agua y sales minerales del suelo. 2.3Reserva o almacenamiento de sustancias nutritivas. 2.4Circulación de agua, hormonas y alimentos. 2.5Respiración de la planta.

b.1 Periciclo Formado por una o más capas de células meristemáticas. Originan las raíces secundarias.

Tallo TALLO Es el órgano que da soporte a toda la planta.Sobre él se ubican la hoja, la flor y el fruto con la semilla.

Parenquima

Yema terminal

Esclerenquima Floema

Epidermis

Cambium Xilema

Colenquima

Médula

Entre nudos Nudo

Yema auxiliar

Corteza

Parenquima Médula

ESTRUCTURA DEL TALLO DICOTILEDÓNIO HERBÁCEO

c.1.Terminales Ubicadas en el extremo del tallo y ramas. Sirven para continuar su crecimiento en longitud.

1. Partes: -

En sentido longitudinal se puede observar: a. Nudos Son los lugares abultados donde nacen la hojas.

c.2.Axilares Ubicadas en las axilas, que son ángulos que forman las hojas con el tallo. Dan origen a las ramas.

b. Entrenudos Son los espacios comprendidos entre dos nudos. c. Yemas Están formadas por tejido meristemático protegidos por hojas o escamas a partir de los cuales se forman ramas y hojas (foliares), flores (florales) y ramas, hojas y flores (mixtas). Por su posición las yemas pueden ser:

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TIPOS DE YEMAS

En sentido transversal podemos apreciar en un tallo, de afuera a dentro: a. Epidermis b. Corteza Que contiene tejidos parenquimatosos y de sostén. c. Haces vasculares Están inmersos dentro de los tejidos de la corteza, en la proximidad con la médula. Entre el floema y el xilema encontramos el cambium.

150

Taxonomía y Reinos biológicos Hoja

d. Médula En la parte central. Está compuesto de parénquima con funciones de almacenamiento. HOJA Órgano que permite a la planta realizar el intercambio gaseoso necesario para la fotosíntesis. Posee fototropismo positivo. Se origina a partir de las yemas foliares.

ESTRUCTURA INTERNA DE UNA HOJA Cutícula Epidermis superior Parenquima en empalizada Xylema

Mesofilo

Floema

Parenquima esponjoso

Epidermis superior Cutícula

Hoja

Células oclusivas

cutícula epidermis superior

c. Vaina Dilatación de la base del peciolo.

parénquima en empalizada mesófilo

parénquima esponjoso

epidermis inferior cutícula

estoma

célula oclusiva

Estructura interna Al hacer un corte transversal de una hoja se puede observar la siguiente disposición, del haz al envés: Epidermis superior. Mesófilo. Epidermis inferior.

vena

pelos epidérmicos

Diagrama Diagrama del del interior interior de una hoja. La fotosíntesis fotosíntesis tiene tiene lugar lugar principalmente principalmente en las células células en en empalizada empalizada y, en menor medida, medida, en en el el parénquima parénquima esponjoso. Los cloroplastos cloroplastos están están indicados en verde. verde. Obsérvese Obsérvese que que los los cloroplastos de las las células células parenquimáticas parenquimáticas están todos cerca cerca de de la la superficie superficie celular, y que los centros centros de de las las células células contienen contienen grandes grandes vacuolas. vacuolas. Los Los cloroplastos cloroplastos se se mueven mueven dentro dentro del del citoplasma citoplasma orientándose orientándose hacia hacia el el sol. sol. Las Las venas venas llevan llevan agua agua yy solutos solutos del mesófilo. El interior de la hoja está totalmente hacia y desde estas células hacia y desde estas células del mesófilo. El interior de la hoja está totalmente encerrado por células epidérmicas cubiertas por una capa de cera, la cutícula. encerrado por células epidérmicas cubiertas por una capa de cera, la cutícula. Aberturas en la epidermis, los los estomas, estomas, permiten aberturas en la epidermis, permiten el el intercambio intercambio de de gases. gases. Las Las células células oclusivas oclusivas que que rodean rodean aa los los éstomas éstomas también también tienen tienen cloroplastos, cloroplastos, que que pueden (o no) desempeñar un papel en la apertura y cierre de los estomas. pueden (o no) desempeñar un papel en la apertura y cierre de los estomas.

1. Partes Estructura externa a. Lámina foliar o limbo Posee una cara superior o haz y una inferior o envés. Es el lugar principal de la fotosíntesis en una planta. Posee un ápice, una base, bordes y nervaduras (haces vasculares). b. Peciolo Parte tubular y cilíndrica que une el limbo al tallo. Cuando no está presente la hoja se llama apeciolada, sésil o sentada.

-

La epidermis consiste en una capa de células que protege a la hoja, de la desecación y lesiones mecánicas. En ella se encuentran incluídas las células estomáticas.

-

Mesófilo.- En él se diferencian dos capas: a. Parenquima en empalizada Adyacente a la epidermis superior. Está compuesta por células angostas, con sus ejes mayores en ángulo recto con la superficie de la hoja. b. Parénquima esponjoso Adyacente a la epidermis inferior. Contiene células de forma irregular. Contiene espacios aéreos o cámaras estomáticas. El xilema se ubica en la parte superior del mesófilo, y el floema en la parte inferior.

Flor tubo polínico

FLOR Es el órgano reproductor de las plantas angiospermas, en ella se forman los gametos. Se origina a partir de las yemas florales de unas hojas llamadas antófilas.

estigma

granos de polen

antera estambre estilo filamento

ovario óvulos

sépalo

pétalo

151

Estructura de una flor. Las estructuras reproductivas se ilustran en grises. Algunas flores poseen las estructuras masculinas y otras sólo las femeninas; se dice que las flores son imperfectas. La flor que posee estambres y carpelo al mismo tiempo, como ésta, se conoce como una flor perfecta. Los pétalos y sépalos, lo mismo que los estambres y carpelos, son hojas modificadas.

Quinto año de secundaria

Biología Orquídea

a

b

sépalo

sépalo

estigma tubo de néctar polen óvulos antera pétalo

labio estilo filamentos unidos

sépalo labio

Las orquídeas, de las cuales existen unas 20 000 especies, constituyen la familia más grande de plantas con flores. Sus flores son altamente especializadas. a) Partes de una orquídea. El labio es un pétalo modificado que puede servir de plataforma de aterrizaje para los insectos. b) Orquídeas Cymbidum. Este género de orquídeas asiáticas contiene unas 30 especies que en su mayoría crecen en regiones tropicales o subtropicales.

1. Partes Se distinguen:

1.3.2 Corola Es el conjunto de pétalos,que son hojas modificadas de diversos colores, para atraer a los insectos.

1.1 Pedúnculo floral Es una continuación del tallo, sostiene la flor. 1.2 Receptáculo floral o tálamo Es una dilatación del pedúnculo a manera de plato, donde se insertan los Verticilos florales. 1.3 Verticilos 1.3.1 Cáliz Es el conjunto de sépalos, que son hojas modificadas generalmente verdes, que se disponen por debajo de los pétalos.

1.3.3 Androceo Órgano masculino de la flor, conformado por los estambres que contienen los granos de polen (gametos masculinos). 1.3.4 Gineceo Órgano femenino de la flor, conformado por uno o varios pistilos que contienen al óvulo.

Ciclo de vida de un angiosperma antera

filamento

célula microspórica 4 microsporas microspórica haploides madre

grano de polen

megaspora funcional

tubo polínico

óvulo micrópilo estigma

célula madre de la megaspora

estilo

óvulo

núcleo espermático saco embrionario

núcleos polares ovocélula

tubo polínico carpelo

embrión

semilla

endosperma

plántula (esporofito)

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152

Dentro de la antera de la flor, las células madres de las microsporas se dividen meióticamente, y cada una origina cuatro microsporas haploides. El núcleo de cada microspora luego se divide mitóticamente, y la microspora se transforma en un grano de polen bicelular, que es un gameto masculino inmaduro. Posteriormente, una de las células se divide nuevamente, de ordinario al germinar el grano, lo cual da como resultado tres células por grano de polen: dos células espermáticas y la célula del tubo polínico. Dentro del óvulo, una célula madre de la megaspora se divide meióticamente originando cuatro megasporas haploides. Tres de las megasporas se desintegran; la cuarta se divide mitóticamente, transformándose en el saco embrionario - el gametofito femenino - que está constituído por siete células con un total del ocho núcleos haploides (la gran célula central contiene dos núcleos, los núcleos polares). Una de las células más pequeñas, que contiene un solo núcleo haploide, es la ovocélula. El polen germina sobre el estigma, produciendo el tubo polínico que crece a lo largo del estilo hacia el ovario. El tubo en crecimiento penetra en el óvulo a través de una pequeña abertura conocida con el nombre del micrópilo. Las dos células espermáticas pasan a través del tubo al interior del saco embrionario; un núcleo espermático fertiliza a la ovocélula, el otro se une con los núcleos polares, formando el endosperma triploide (3n). El embrión pasa sus primeras etapas de desarrollo estando aún dentro del ovario de la flor, y el propio ovario madura convirtiéndose en el fruto. La semilla, liberada en estado latente del esporofito madre, germina finalmente originando una plántula.

Taxonomía y Reinos biológicos Si presenta flores masculinas y femeninas es monoica; si sólo presenta masculinas o femeninas, es dioica; y si presenta flores masculinas, femeninas y hermafroditas (perfectas), es polígama.

Si el cáliz y la corola son diferenciables, la flor es Heteroclamídea, si no, es Homoclamídea. Los que no presentan ninguna, se llaman Aclamídeas. Si presenta androceo y gineceo, la flor se le denomina perfecta; si sólo presenta uno de los dos, es imperfecta (estaminada o pistilada).

Partes de la flor

Estambre

Estigma

Antera Filamento

Estilo Pistilo

Pétalo

Óvulo Ovario

Sépalo Receptáculo

2. Inflorescencias Son las formas como se agrupan las flores en el tallo. Se conocen dos tipos: 2.1 Racimosas Cuando el eje principal es más desarrollado que los ejes secundarios.

2.2 Cimosa Cuando el eje principal es poco desarrollado. Polinización Proceso mediante el cual los granos de polen van desde los estambres (anteras) de una flor hasta el pistilo (estigma) de la misma (polinización directa o autopolinización), o por lo general, de otra flor (polinización indirecta o cruzada).

Polinizadores a

d

b

ee

cc

b

a) a) Abeja Abeja melífera melífera forrajeando forrajeando en en una una flor flor de de Salvia. Salvia. Nótese Nótese que que las las anteras anteras depositan depositan granos granos de de polen polen en en el el torax torax del del insecto. insecto. b) b) Un Un escarabajo escarabajo cuernilargo cuernilargo poliniza poliniza un un lirio. lirio. La La cabeza cabeza del del escarabajo, escarabajo, cubierta cubierta de de polen, polen, roza roza un un estigma estigma de de la la flor. flor. c) c) Una Una mariposa mariposa de de alas alas de de seda el néctar una margarita. Nótese la Nótese larga lengua chupadora seda liba libera en el de néctar de una margarita. la larga lengua de la matiposa. d) matiposa. Una hembra colibrí leonado buscaleonado néctar en una chupadora de la d) de Una hembra de colibrí busca aguileá. polen, que polen, llevaráque a llevará otra flor. Lasflor. flores néctar enSu unacabeza aguileá.recoge Su cabeza recoge a otra Las polinizadas por aves no tienen aroma y son dede intenso flores polinizadas por aves no tienen aroma y son intensocolor colorrojo rojo oo anaranjando, anaranjando, pero pero posee posee un un néctar néctar abundante abundante que que hace hace que que valga valga la la pena pena visitarlas. visitarlas. e) e) Un Un gálago gálago de de los los arbustos, arbustos, primate primate del del Viejo Viejo Mundo, Mundo, lame la flor de un baobab. El baobab, que provee alimento y refugio para lame la flor de un baobab. El baobab, que provee alimento y refugio para una unavariedad variedad de de animales animales pequeños pequeños de de las las llanuras llanuras africanas, africanas, tiene tiene unas unas flores flores que que sólo sólo se se abren abren de de noche, noche, cuando cuando los los bebés bebés de de los los matorrales matorrales entran en actividad. Entre otros mamíferos polinizadores figuran entran en actividad. Entre otros mamíferos polinizadores figuran muchas muchas especies especies de de murciélagos murciélagos yy algunos algunos roedores, roedores, marsupiales marsupiales yy otros otrosprimates. primates.

153

Quinto año de secundaria a

Biología Granos de polen a

c

b

d

Las paredes del grano de polen protegen al gametofito masculino en su trayecto desde la antera al estigma. Estas superficies exteriores, que son notablemente fuertes y resistentes, a menudo tienen una ornamentación compleja. Como se puede ver, los granos de polen de distintas especies son netamente diferentes; a) ambrosía común (granos de polen espinosos como éstos, que causan fiebre del heno, son comunes entre las Compuestas); b) ambrosía sp., una dicotiledónea; c) maíz, una monocotiledónea (granos de polen lisos se encuentran en la mayoría de las plantas polinizadas por el viento); d) granos de polen del algodón adheridos a un estigma.

Fecundación Es el proceso mediante el cual se unen los núcleos de los elementos sexuales masculinos y femeninos para formar las estructuras (semillas) a partir de las cuales se originan nuevas plantas. Luego de la polinización, las envolturas del grano de polen sufren cambios que facilitan el ingreso de los anterozoides ("espermatozoides") hasta el saco embrionario, donde se encuentran los núcleos femeninos (oósfera y núcleos polares), ocurriendo lo siguiente: granos de polen

Primer 1era fecundación : anterozoide + oósfera = Embrión (n) (n) (2n)

Segundo núcleos 2da fecundació n : anterozoid e  polares  Endospermo (n)

c

b

a

(2n)

(3n)

Fecundación

células espermáticas núcleo del tubo polínico tubo polínico gametofito femenino

núcleos polares

núcleo espermático

ovocélula

tegumentos núcleo espermático

a) Fecundación en angiospermas. El tubo polínico del gametofito masculino, o grano de polen, crece a lo largo del estilo y entra en el óvulo, en donde el gametofito femenino se ha desarrollado hasta el estadio de siete células. Uno de los núcleos de las células espermáticas se une con el núcleo de la ovocélula y se forma el zigoto. El otro núcleo espermático se fusiona con los dos núcleos polares que están presentes en una sola célula grande (que en el dibujo ocupa la mayor parte del óvulo). De la resultante célula triploide (3n) se desarrollará el endosperma. El carpelo que se muestra aquí contiene un solo óvulo. b) y c) Fotomicrografía electrónica y diagrama de un corte transversal de un tubo polínico. Se ven dos lóbulos del único núcleo del tubo. Este núcleo dirige la formación del tubo polínico y finalmente se desintegra. En la célula del tubo se ven numerosas mitocondrias, como así también varios plástidos. A la derecha se encuentra una célula espermática que en realidad es una célula dentro de otra.

SEMILLA Resulta de la doble fecundación del rudimento seminal (óvulo). Presenta: 1. Testa: Proviene de las envolturas del rudimento seminal. 2. Embrión Proviene de la fecundación de la oósfera y el primer anterozoide. Presenta epicótilo, hipocótilo y cotiledones.

su estado latente para pasar a su estado activo y empieza a formarse una nueva planta). FRUTO Es el ovario fecundado, maduro y desarrollado por acción hormonal. Presenta: 1. Pericarpio Desarrollado a partir del ovario, sin incluir el óvulo.

3. Endospermo Es el tejido nutritivo para el desarrollo del embrión durante la germinación (acto por el cual la semilla deja

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154

Se divide en epicarpio (la cubierta del fruto), mesocarpio (el parénquima, la parte media) y el endocarpio (envoltura interna). Dentro del pericarpio se halla la semilla.

Taxonomía y Reinos biológicos Frutos

a

durazno

frambuesa

b

ananás

Un fruto simple, un fruto agregado y, a la derecha, un fruto múltiple. Las angiospermas se caracterizan por producir frutos. El fruto es un ovario maduro que encierra una o más semillas, pero a menudo también posee partes accesorias de la flor. El fruto contribuye a dispersar la semilla. Algunos frutos son arrastrados por el viento, otros son llevados de un lugar a otro por los animales, otros más flotan en el agua y otros hasta son eyectados con fuerza por la planta. a) En la euforia, el fruto se abre al madurar y libera semillas con penachos de un pelo sedoso que contribuyen a su dispersión. b) Las duras semillas de estas moras habrán de pasar intactas por el tubo digestivo de la marmota. Si se depositan en un ambiente propicio, germinarán y darán origen a nuevas morenas

2. Semilla Formada a partir del óvulo fecundado.

10.Sistema circulatorio 11.Sistema excretor

6. Reino Animalia

12.Esqueleto

Está integrado por organismos multicelulares heterótrofos, con células eucarióticas que carecen de pared celular rígida, plastos y pigmentos fotosintéticos. El desarrollo de sistemas sensoriales y neuromotores en la mayoría de los grupos permite a estos organismos reaccionar de manera muy rápida. Su reproducción es principalmente sexual, con producción de óvulos inmóviles y espermatozoides móviles.

1. Simetría Se refiere a la disposición de las estructuras corporales con respecto a algún eje del cuerpo. Se tiene tres tipos de simetría:

Ciertos rasgos del cuerpo de los animales son útiles para su clasificación. Entre los más importantes están: 1. Simetría

A.- Simetría radial: acepta múltiples planos a través del eje central, lo animales que la presentan tienen forma de rueda, o cilíndrica. Permite al animal recibir estímulos de todas direcciones. Tienen este tipo de simetría los cnidarios, equinodermos adultos y algunos poríferos. B.- Simetría bilateral: sólo acepta un plano de división a través del eje central, que divide el cuerpo del animal en dos mitades más o menos iguales, constituye una verdadera adaptación a la motilidad. Poseen este tipo de simetría los platelmintos, nemátodos, anélidos, moluscos, artrópodos, larvas de equinodermos y cordados.

2. Cavidad corporal o celoma 3. Capas germinales 4. Forma de reproducción 5. Tipo de fecundación

C.- Asimetría: se da cuando el cuerpo del animal no acepta ningún plano de división imaginario, por lo tanto no hay forma de dividir el cuerpo en dos mitades iguales. Ejemplo: mayoría de esponjas.

6. Parición 7. Metamorfosis 8. Sistema digestivo 9. Sistema respiratorio

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Quinto año de secundaria

Biología 5. Fecundación

2. Cavidad corporal (Celoma)

El celoma es el espacio comprendido entre la pared corporal y los órganos interiores. Así hay animales celomados y acelomados. Los primeros poseen celoma como los peces, lombriz de tierra, mamíferos, etc., los segundos no tienen dicho espacio (celoma) como los platelmintos: "solitaria", "planaria", etc.

Puede ser externa, cuando ocurre fuera del individuo; o interna cuando se da dentro del cuerpo del animal.

3. Capas germinales Los embriones animales poseen tejidos que formarán sus órganos. Estos tejidos se pueden agrupar en dos o tres capas germinales. Cuando tienen dos se les dice animales diploblástico (tienen ectodermo) y endodermo cuando tienen tres se les llama triploblásticos (tienen ectodermo, endodermo y mesodermo). Son diploblástico las esponjas de mar y las malaguas y son triploblásticos los gusanos, moluscos, artrópodos, vertebrados, etc.

6. Parición Es la forma como nacen los animales. Se conocen los siguientes tipos básicos: 1. Oviparismo: En este modo, las hembras de la especie ponen huevos. Éstos eclosionan (se abren) al madurar el embrión. Algunos huevos deben ser incubados (aves), otros serán depositados en el entorno y generalmente, olvidados (insectos) 2. Ovoviviparismo: Es el caso de los animales cuyos huevos se abren en el trayecto de las vías genitales (víboras) 3. Viviparismo: Es el caso de animales que paren directamente a las crías (mamíferos y algunos peces).

Los triploblásticos a su vez pueden ser: A.- Protóstomos (primero la boca).- cuando el blastoporo de la gástrula da lugar directamente a la boca. Ejemplo: platelminto, anélidos, moluscos y artrópodos. B.- Deuteróstomos (primero el ano).- cuando el blastoporo de la gástrula da lugar directamente al ano o a la cloaca, una segunda abertura llegará a ser la boca del individuo. Ejemplo: equinodermos y cordados.

4. Forma de reproducción Todos los animales se reproducen sexualmente, sólo algunos (los más sencillos) lo hacen también asexualmente.

Reproducción sexual en planaria (con fecundación interna) a

conducto deferente saco copulatorio

oviducto

b

pene

a) Las planarias poseen estructuras reproductivas masculinas y femeninas al mismo tiempo y en el apareamiento ocurre un intercambio mutuo de espermatozoides. El pene erecto de cada participante se inserta en el saco copulatorio del otro. El conducto deferente proviene de los testículos, donde se producen espermato-zoides mediante meiosis, y va al pene. b) Apareamiento de dos planarias. Las planarias también pueden reproducirse de manera asexual mediante fragmentación o fisión. Los fragmentos de la cola, por ejemplo, pueden regenerar cabezas nuevas.

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7. Metamorfosis Es el proceso por el cual las crías de algunos animales sufren una transformación dramática, en forma y comportamiento, para llegar al estadio adulto. 156

Taxonomía y Reinos biológicos En los insectos existen dos tipos de metamorfosis: 1. Hemimetábola o Incompleta.- Cuando el huevo desarrolla en adulto pasando por una serie de etapas que son copias en miniatura del adulto. Ejemplo: cucarachas, termítas, etc. 2. Holometábola o Completa.- Cuando el huevo desarrolla en una larva totalmente diferente del futuro adulto. Ejemplo: mariposas.

9. Sistema Respiratorio Los animales necesitan incorporar oxígeno y eliminar bióxido de carbono, para ello disponen de un sistema respiratorio. Las diferentes formas de respiración incluyen: 1.

8. Sistema Digestivo El sistema digestivo existe en todos los animales excepto las esponjas de mar. Puede ser incompleto, cuando presenta una sola abertura que cumple funciones de boca y ano; o completo, cuando presenta dos aberturas bien diferenciadas: uno de entrada (boca) y otro de salida (ano).

2. Respiración branquial Cuando el animal dispone de branquias, que son prolongaciones externas de la pared del cuerpo. Éstas poseen gran cantidad de arterias y venas muy superficiales que pueden capturar el oxígeno del agua y eliminar el bióxido de carbono hacia ella. Presente en animales acuáticos como los peces. 3.

Respiración traqueal Cuando el animal dispone de tráqueas. Éstos son conductos que empiezan en la superficie corporal e ingresan, al interior del animal hasta ponerse en contacto con los tejidos. De este modo los tejidos pueden tener oxígeno del medio externo y expulsar bióxido de carbono. Es el modo de respiración característico de los insectos.

4.

Respiración pulmonar Cuando el animal posee pulmones, que son unas finas y delicadas bolsas llenas de arterias y venas que toman oxígeno del aire, que ingresa a ellos y expulsan bióxido de carbono hacia el ambiente.

Las malaguas y las "solitarias" (tenias) presentan, sistema digestivo incompleto; los demás animales, completo.

157

Respiración cutánea Cuando el animal dispone de una piel fina, desnuda, con muchas arterias y venas, húmeda y permeable a los gases. Sólo es eficaz en animales que habitan medios muy húmedos, como los moluscos y anfibios.

Quinto año de secundaria

Biología

a) En muchos organismos pequeños, desde protistas hasta lombrices de tierra, el intercambio gaseoso se produce a través de toda la superficie corporal. b) En los gusanos planos, el intercambio gaseoso se produce a través de la superficie de un cuerpo plano, forma que incrementa la relación superficie/volumen y disminuye la distancia en que se desarrolla la difusión dentro del cuerpo. c) Las branquias externas, como las de los gusanos poliquetos y algunos anfibios, incrementan la superficie de intercambio, pero están desprotegidas. En estos organismos, el intercambio gaseoso habitualmente ocurre también a través del resto de la superficie corporal. d) Con branquias internas, el mecanismo de ventilación impulsa el agua sobre las superficies branquiales altamente vascularizadas, como en los peces. e) El intercambio gaseoso en los extremos terminales de los tubos traqueales que se ramifican a través del cuerpo y penetran en todos los tejidos es característico de los insectos y algunos otros artrópodos terrestres. f) Los pulmones, presentes en todos los vertebrados que respiran aire y en algunos invertebrados como los caracoles terrestres, son sacos al tamente vascularizados en los cuales fluye aire por un mecanismo de ventilación.

10. Sistema Circulatorio

la mezcla de sangre venosa y arterial; o completa, donde no hay mezcla de sangre arterial y venosa.

Los animales necesitan conducir por todo su cuerpo sustancias tomadas del medio externo o fabricadas en el mismo animal. Estas sustancias pueden ser transportadas en líquidos como la sangre (vertebrados), linfa, hemolinfa(insectos y crustáceos). Estos líquidos son conducidos por conductos que forman complejos circuitos que constituyen los sistemas circulatorios. Los sistemas circulatorios pueden ser abiertos o cerrados: 1. Sistemas circulatorios abiertos (O lagunares) El íquido circulante se vuelca en los tejidos y se forman lagunas desde las que el fluido intercambia sustancias con los tejidos. 2. Sistemas circulatorios cerrados El líquido circulante es bombeada por uno o más corazones y circula por el circuito vascular de manera continua, sin salir nunca de ese circuito, entregando y recogiendo sustancias de los tejidos a nivel de los vasos capilares.

Sistema circulatorio

Ejemplos

Abierto

Artrópodos Moluscos Equinodermos

Cerrado

Anélidos Cefalópodos Vertebrados

Ausente

Poríferos Cnidarios Nemátodos

En los vertebrados se habla de una circulación simple cuando la sangre pasa una sola vez por el corazón en cada vuelta por el cuerpo; o doble, cuando pasa dos veces. Esta última puede ser incompleta cuando ocurre Colegio TRILCE

a) En los peces, el corazón tiene sólo una aurícula (A) y un ventrículo (V). La sangre oxigenada en los capilares de las branquias va directamente a los capilares sistemáticos sin regresar antes al corazón. b) En los anfibios, la única aurícula está dividida en dos cámaras separadas. La sangre rica en oxígeno procedente de los pulmones entra en una aurícula y la sangre pobremente oxigenada que viene de los tejidos entra en la otra. El ventrículo, aunque carece de una división estructural, presenta poca mezcla de sangre. Desde el ventrículo, la sangre oxigenada se vierte en los tejidos y la sangre pobre en oxígeno se vierte en los pulmones. c) En los reptiles - lagartijas, tortugas y serpientes- el corzaón está formado por tres cámaras, dos aurículas y un ventrículo. El ventrículo está parcialmente dividido y el corazón funciona como si tuviera cuatro cámaras, con una mezcla entre las sangres oxigenada y desoxigenada mínima. d) En las aves y los mamíferos, tanto la aurícula como el ventrículo están divididos en dos cámaras separadas; de hecho, hay dos corazones (“izquierdo”) y “derecho”), uno que bombea la sangre pobremente oxigenada hacia los pulmones y el otro que bombea la sangre rica en oxígeno hacia los tejidos del cuerpo.

158

Taxonomía y Reinos biológicos 11. Sistema Excretor Los animales eliminan sustancias de desecho del organismo. Su acumulación en el organismo provocaría intoxicación, desequilibrio de la composición química y de las funciones del medio interno. Algunos animales pueden eliminar desechos a través de la superficie del cuerpo como en el caso de las esponjas de mar, las malaguas, las aves, las tortugas marinas, los mamíferos(sudor). El aparato respiratorio es la forma usual de eliminación de bióxido de carbono en moluscos, insectos y vertebrados. Algunos animales cuentan además con órganos excretores como los riñones, que son capaces de filtrar la sangre extrayendo sustancias de desecho que serán vertidas al exterior en la orina.

FILA DEL REINO ANIMAL Se han clasificado alrededor de 35 fila (plural de Filum) de animales. A continuación estudiaremos los 11 principales: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Poríferos (Porífera) Celenterados(Cnidaria) Ctenóforos Rotíferos Platelmintos (Platyhelmintes) Nemátodos (Nematoda) Moluscos(Mollusca) Anélidos (Annélida) Artrópodos (Arthropoda) Equinodermos (Echinodermata) Cordados (Chordata)

1. FILUMPORÍFEROS (ESPONJAS) 12. Esqueleto Salvo contadas excepciones, el movimiento en los animales se alcanza a partir de contracciones musculares contra algún tipo de esqueleto, del cual se conocen tres tipos: 1.

Esqueleto interno (Endoesqueleto) Formado por elementos óseos o cartilaginosos, ubicados por dentro de los músculos que se adhieren a ellos. Lo poseen todos los vertebrados.

2.

Esqueleto externo (Exoesqueleto) Formado por una cubierta dura de ubicación externa con respecto a los músculos que se adhieren a ellos. Es característico de insectos y crustáceos.

3.

Esqueleto hidrostático La función del esqueleto duro es desempeñado por un líquido bajo presión, de disposición cilíndrica central en relación a los músculos que se contraen contra él. 159

• Comprende a los animales conocidos con el nombre de Esponjas, por ejemplo: spongia officinalis (esponja de baño). • Son los animales más sencillos que existen. Son acelomados y diploblásticos. • Algunos poseen simetría radial, otros carecen de simetría. • Su nivel de organización es celular. No presentan tejidos, solamente células con cierto grado de diferenciación, lo cual les permite desempeñar una función específica, por ejm: los coanocitos filtran el agua y atrapan nutrientes, los amebocitos realizan la digestión, almacenan reservas y producen el exoesqueleto, y los pinacocitos dan protección. Los amebocitos son células totipotentes, de ellos surgen los arqueocitos, que dan origen a óvulos. • Todo el cuerpo de la esponja se halla recubierto por unos agujeros diminutos denominados poros, los cuales permiten el ingreso del agua, nutrientes y hasta espermatozoides para la reproducción sexual. También permiten la salida del embrión en forma de larva. Quinto año de secundaria

Biología • Cada poro se abre al exterior del cuerpo mediante unos orificios llamados Ostíolos y se comunican hacia adentro con una cavidad central l lamada Espongiocele, la cual se abre al exterior mediante un orificio denominado Ósculo, que sirve para la liberación de espermatozoides, y en algunos casos para la liberación de huevos o crías. • El cuerpo de la esponja posee dos capas: una externa, formada por células epidérmicas (los pinacocitos) y otra interna formada por coanocitos (capa gástrica). Entre ambas capas existe un espacio llamado mesénquima, que está lleno de una sustancia gelatinosa denominada mesoglea. La mesoglea contiene amebocitos que cumplen diversas funciones. Además los amebocitos elaboran carbonato de calcio y silicatos, con los que producen espículas calcáreas o silíceas para la conformación del esqueleto de la esponja. • Las esponjas habitan medios acuáticos, donde pueden vivir libremente o formar colonias. • Los poríferos pueden ser agrupados en tres clases: -

Hialosponjas o hexantinélidas: espículas silíceas. Ejemplo: Hyalonema.

-

Desmosponjas: espículas proteicas (espongina). Ejemplo: Espongia oficinalis (esponja de tocador).

2. FILUMCELENTERADOS(CNIDARIOS)

Calcisponjas: espículas calcáreas. Ejemplo: Calispongia vaginalis.

Poríferos

Esponja purpúrea fotografiada a una profundidad de unos 10 metros en las aguas de Bahamas. Los pigmentos que contienen sus células confieren a esta esponja su brillante color, el que también se acentúa por la refracción o desviación de la luz a su paso por el agua.

-

• Son animales diploblásticos. Su cuerpo presenta una abertura única llamada boca, rodeada de tentáculos (brazos orales) que poseen células urticantes llamadas cnidocitos. Cada cnidocito contiene una vesícula llamada nematocisto, en cuyo interior existe una célula en forma de filamento punzante llamada cnidoblasto, que al dispararse puede llegar a provocar la inmovilización de la presa por inoculación de una sustancia llamada hipnotoxina. • La boca se comunica con una gran cavidad interior llamada celenterón o cavidad gastrovascular, donde se lleva a cavo la digestión y absorción del alimento. • La pared del cuerpo consta de dos capas de tejidos: la epidermis y la gastrodermis. Entre ambas capas se deposita una sustancia gelatinosa denominada mesoglea. • Los celentéreos pueden presentar dos formas de vida: pólipo y medusa. • La forma pólipo presenta aspecto alargado y boca en posición superior (ejm: hidras) y generalmente viven fijos a un sustrato. • La forma medusa presenta aspecto de sombría y boca en posición ventral (ejm: medusa Obelia); generalmente viven libremente flotando en el agua. • Los celentéreos pueden ser agrupados en tres clases:

Algunas de las múltiples aberturas (ósculos) por las cuales sale el agua de una esponja miga de pan. Los ósculos suelen sobresalir del resto del animal. De este modo se permite que la corriente natural de agua circule en el hábitat y pase a través de la esponja.

a a

ósculo

-

Hidrozoos: forma pólipo. Ejm: Hidras.

-

Escifozoos: forma medusa. Ejm: Aurelia, Cyanea, malaguas en general.

-

Antozoos: forma pólipo. Ejm: Anémonas de mar y corales. Celenterados b b

célula epitelial

espículas

célula del poro coanocito (célula en collar)

amebocito

flagelo partículas de alimento

a) Obelia consiste en dos tipos de pólipos, una forma tipo Hydra, que aparece aquí con los tentáculos extendidos y es el pólipo alimenticio, y una forma reproductiva que carece de tentáculos En las axilas de las ramas se aprecian dos de estas formas reproductivas. A la izquierda acaba de liberarse una medusa de natación libre. b) Los cnidarios del orden sifonóforos son grandes colonias flotantes constituidas por pólipos y medusas. Los pólipos son formas de alimentación libres y las medusas son las formas reproductivas; en algunas especies las medusas no reproductivas son campanas natatorias. La colonia produce un flotador lleno de gas, o pontón. En la fragata portuguesa que vemos aquí, el gran flotante también sirve de vela. Los cordones azules consisten en individuos reproductivos y alimentarios, los purpúreos, que pueden llegar a medir 15 metros de longitud, son pólipos urticantes que recogen alimentos y están armados de nematocitos. Una colonia grande puede matar a un ser humano.

núcleo

El cuerpo de una esponja se halla tachonado de minúsculos poros, del cual el filo deriva su nombre, Porifera. El agua que contiene partículas de alimento es arrastrada hacia la cavidad interna de la esponja a través de estos poros y expulsada al exterior por el ósculo. El agua se desplaza por el efecto de succión de los flagelos que sobresalen de los collares de coanocitos. El collar de cada coanocito consiste en unos 20 filamentos retráctiles y rodea a un solo flagelo, cuyos latigazos envían una corriente de agua a través de los filamentos. Las minúsculas partículas se separan por filtración y se adhieren a uno o más filamentos, para ser arrastradas dentro de la célula. Una esponja de 10 centímetros de altura filtra más de 20 litros de agua por día.

Colegio TRILCE

160

Taxonomía y Reinos biológicos Hydra

Pólipo vs. Medusa a

mesoglea

boca

celenteron

En los organismos con simetría radial, cualquier plano que pase por el eje central del animal divide al cuerpo en dos mitades que a) En los cnidarios existen dos planes corporales básicos: el pólipo, en forma de vaso (izquierda), y la medusa, en forma de sombrilla (derecha). El celenteron es una cavidad digestiva que posee una sola abertura. El cuerpo cnidario tiene dos capas de tejidos, el ectodermo, con una mesoglea gelatinosa entre ambos. b) Un rasgo distintivo de los cnidarios son los cnidocitos, células especializadas que están en los tentáculos y en la pared corporal. El interior del cnidocito está atocisto, que consiste en una cápsula que contiene un tubo arrollado, como se aprecia a la izquierda. En el cnidocito hay un gatillo que responde a estímulo s q uímicos o mecánic os

Algunos animales salen a buscar su alimento, pero otros hacen que llegue a ellos. Aquí una Hydra encuentra un pequeño crustáceo (Daphnia), lo toma con sus tentáculos, lo engloba y lo dirige. Estas actividades son coordinadas por el sencillo pero eficaz sistema nervioso del animal.

endodermo pólipo

medusa

cnidocito

b nematocito

a) En los cnidarios existen dos planes corporales básicos: el pólipo, en forma de vaso (izquierda), y la medusa, en forma de sombrilla (derecha). El celenteron es una cavidad digestiva que posee una sola abertura. El cuerpo cnidario tiene dos capas de tejidos, el ectodermo, con una mesoglea gelatinosa entre ambos. b) Un rasgo distintivo de los cnidarios son los cnidocitos, células especializadas que están en los tentáculos y en la pared corporal. El interior del cnidocito está ocupado por un nematocisto, que consiste en una cápsula que contiene un tubo arrollado, como se aprecia a la izquierda. En el cnidocito hay un gatillo que responde a es tímulos quí mic os o mecánic os haciendo que el tubo salte de pronto al exterior, como vemos a la derecha. La cápsula se abre y el tubo se evierte, estallando en el exterior. El cnidocito no se puede "recargar", sino que reabsorbe y crece una célula nueva que lo reemplaza

Anémona

boca

ectodermo

celenteron

En los organismos con simetría radial, cualquier plano que pase por el eje central del animal divide al cuerpo en dos mitades que son especulares la una de la otra.

Ctenóforo

Mnemiopsis leidyi, ctenóforo común, lo largo de las costas atlántica y del Golfo de común aa lo México, enEstados EstadosUnidos. Unidos. México en

3. FILUMCTENÓFOROS Anémonas de mar rosadas, fotogra-fiadas cerca de Point Loma, California. El aspecto floral es engañoso porque las anémonas son animales carnívoros pertenecientes a una clase de cnidarios que, lo mismo que Hydra, han eliminado la etapa de medusa. En común con otros cnidarios, sus tentáculos están armados de nematocistos punzantes. Los tentáculos llevan alimento al celenteron, que se halla dividido

Reciben el nombre de “peines gelatinosos” debido a las láminas, parecidas a peines, que poseen sobre el cuerpo. Presentan parecido a las medusas. Poseen cavidad gastrovascular abierta en ambos extremos. Carecen de sistema circulatorio y esquelético. Ej.: Mnemiopsis, Cestum, Ctenoplana, Pleurobrachia.

161

Quinto año de secundaria

Biología 4. FILUMROTÍFEROS Formado por organismos diminutos o microscópicos, de movimientos activos, viven en las aguas dulces de los lagos, lagunas y corrientes lentas, también en zonas lodosas. Son seudocelomados, poseen sistema digestivo completo. Carecen de sistema circulatorio y esquelético. Ej.: Philodina, Synchaeta, Distyla.

Seudocelomados

A

C

B

Entre Entre los los habitantes habitantes de de la la arena arena yy sedimentos sedimentos costeros costeros figuran figuran los los miembros miembros de de tres tres filas filos de de seudocelomados, seudocelomados, Kinorhyncha, Kinorhyncha, Gastrotricha es Gastrotricha yy Rotifera. Rotifera. (A) (A) es un un quinorrico quinorrico que, que,como comono nopuede puedenadar, nadar,se seentierra entierraintroduciendo introduciendocon confuerza, fuerza líquido líquido en en su su cabeza; cabeza; una una vez vez fijada fijada la la cabeza cabeza en en el el barro, barro con sus espinas, el animal arrastra el resto del cuerpo cuerpo hacia hacia adelante. adelante. (B) (B) Chaetonotus Chaetonotus,, gastrotrico gastrotrico común. común. Los Los gastrotricos gastrotricos nadan nadan yy reptan reptan aferrándose aferrándose aalas lassuperficies, superficies mediante unos tubos tubos adhesivos adhesivos que que sobresalen sobresalen de de los los costados costados del del cuerpo. cuerpo. (C) (C) Rotífero Rotífero hembra hembra del del género género Asplanchna, Asplanchna, común común en en el el plancton plancton de de agua aguadulce. dulce. Las Las cilias cilias que que propulsan al al rotifero rotifero por por el elagua, agua se ven apenas en el extremo extremo anterior anterior del del organismo. organismo. La Lagran granestructura estructuraverde verdeamarilla amarilladel delcentro, centro es es el el estómago; estómago se discierne tres embriones en vías de estómago ydebajo junto ydel debajo del estómago se discierne tres embriones endesarrollo. vías de desarrollo.

5. FILUM PLATELMINTOS (GUSANOS PLANOS)

ocelos

b

a

ganglios

• • • • • • • • •

Su cuerpo es aplanado dorsoventralmente. Poseen simetría bilateral. Son triploblásticos y acelomados. Su cuerpo está recubierto por una epidermis suave, a veces protegida por una cutícula que le confiere resistencia a los jugos digestivos. Los hay de vida libre (acuáticos, como planaria) y también parásitos (como tenia solitaria). Tienen aparato digestivo incompleto (sin ano, como en planarias) o ausente (como en la tenia). Respiran por difusión. Su excreción es por medio de protonefridios, los cuales están formados por células flamígeras. Los platelmintos pueden ser agrupados en tres clases: - Turbelarios: Son animales de vida libre. No poseen cutícula. Su aparato digestivo es incompleto. Ejm: planarias. - Tremátodes: Son animales parásitos, con cutícula y aparato digestivo incompleto. Ejm: Duela hepática (alicuya). - Céstodes: Son animales parásitos. Su cuerpo está dividido en proglótidos. Poseen cutícula. Carecen de aparato digestivo. Ejm: tenias.

Planaria

cavidad digestiva

faringe ectodermo

d

endodermo

c

boca

cavidad digestiva

mesodermo

faringe

a) Una planaria de como ejemplo ejemplo de de un un verme verme plano. b) El sistema nervioso de agua agua dulce, dulce como se indica en sombreado. que algunas están reunidas dos cordones, color. NóteseNótese que algunas fibras fibras están reunidas en dosen cordones, uno a uno cadadel lado del cuerpo. Las aglomeraciones de células nerviosas encabeza, la cabeza, cadaalado cuerpo. Las aglome-raciones de células nerviosas en la queque se se conocen como ganglios, representan los comienzos de un cerebro. Los ocelos conocen como ganglios, representan los comien-zos de un cerebro. Los ocelos son áreas sensibles a la luz. c) Las planarias, lo mismo que otros vermes planos, pero a diferencia de los cnidarios, tienen tres capas de tejidos corporales. Como la única cavidad corporal es la digestiva, los vermes planos son acelomados. d) La planaria, que es carnívora, se alimenta por medio de su faringe extensible.

a

conducto deferente saco copulatorio

oviducto

Planaria

b

pene

a) Las Las planarias planarias poseen poseen estructuras reproductivas a) reproductivas masculinas masculinas yy femeninas femeninas alal mismo tiempo tiempo, yy en en el el apareamiento apareamiento ocurre ocurre un mismo un intercambio intercambio mutuo mutuo de de espermatozoides. El El pene pene erecto erecto de espermatozoides. de cada cada participante participante se se inserta inserta en en elel saco saco copulatorio del del otro. otro. El El conducto conducto deferente copulatorio deferente proviene proviene de de los los testículos, testículos,donde dondese se producenespermato-zoides espermatozoides mediante Apareamiento de producen mediantemeiosis, meiosis,yyva vaal alpene. pene.b) b)Apareamiento dedos dos planarias. Las planarias también pueden reproducirse de manera asexual mediante planarias. Las planarias también pueden reproducirse de manera asexual mediante fragmentación oo fisión. fisión. Los Los fragmentos fragmentos de fragmentación de la la cola, cola, por por ejemplo, ejemplo,pueden puedenregenerar regenerar cabezasnuevas. nuevas. cabezas

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Taxonomía y Reinos biológicos Tenias b

a

•

a) Tenia humana, Taenia solium. Las tenias son parásitos intestinales que carecen de aparato digestivoTaenia propio. Se fijan su cabeza, que están armadasque de carecen ganchosdey a) Tenia humana, . Laspor tenias son parásitos intestinales solium ventosas, y absorben a través de sus corporales lasarmadas moléculas alimento Se fijan porparedes su escólex que están dede ganchos y aparato digestivo propio. digeridas ypor el huésped. b) Después de la cabeza, el cuerpo se halla de dividido en ventosas, absorben a través de sus paredes corporales las moléculas alimento segmentos o anillos conocidos como proglótides. Cada proglótide es una unidad digeridas por el huésped. b) El cuerpo se halla dividido en segmentos o anillos, hermafroditacomo sexualmente completa produceesespermatozoides y óvulos. conocidos proglótides. Cada que proglótide una unidad hermafrodita Cuando los huevos maduran, los proglótides se desprenden y se forman otros sexualmente completa que produce espermatozoides y óvulos. Cuando los huevos nuevos. Es característico que los huevos sean ingeridos y se convierta en una forma maduran, los proglótides se desprenden, y se forman otros nuevos. Es característico larval enhuevos una especie animal, en tanto que el verme a los miembros que los sean de ingeridos y se convierta en unaadulto formaparasita larval, en tanto que el de otraadulto especie. Las áreas son estructuras verme parasita a lososcuras miembros delas otra especie. reproductivas y la abertura es el poro genital.

•

Platelminto a

•

•

b

hembra, y con espículas copulatorias). La fecundación es interna y la parición es por medio de huevos, el desarrollo es directo, pocas veces mediante larvas. En su mayoría son de vida libre, carnívoros y des componedores, otros son parásitos de vertebrados. Muchos viven en el suelo y sedimentos marinos y de agua dulce. Entre los parásitos del ser humano se tienen a uncinarias, oxiuros, triquina, filarias, áscaris y el gusano de Guinea. Los nematodos de vida libre revisten primordial importancia en la descomposición y recirculación de nutrientes. Poseen una cubierta corporal llamada cutícula, producida por la epidermis. La cutícula brinda sostén y protección contra la desecación, de modo que pueden habitar suelos secos e incluso desiertos. Bajo la epidermis poseen una capa de músculos longitudinales que le permiten moverse. Su cavidad corporal es un seudoceloma, esto quiere decir que no está revestido por peritoneo. El seudoceloma se halla lleno de líquido y actúa como esqueleto hidrostático que facilita el movimiento. Además también permite el transporte y distribución de nutrientes. Ejemplos importantes: Ascaris lumbricoides (lombriz intestinal-Ascaridiasis), Enterobius vermicularis (oxiuros), Trichinela espiralis (triquinaTriquinosis), Necator americanus (uncinaria), Dracunculus medinensis (gusano de Guinea), Wuchereria bancrofti (filaria-Elefantiasis).

a) Un gnatostomúlido vivo, Problognathia minima, visto con el Problognathia minima a) Un gnatostomúlido vivo, visto en conlos el microscopio de contraste de fase. Esta especie, que, habita microscopio debañados contrastepor delas fase. Esta de especie, que habita en los llanos arenosos mareas la costa de Bermuda, se llanos arenosos bañadoslentamente por las mareas de la costa de Bermuda, se desplaza deslizándose entre los granos de arena, desplaza deslizándose granos arena, desviando rítmicamente lentamente la cabeza aentre uno ylos otro lado. de b) Verme desviando rítmicamente la cabeza a uno y otro lado. b) Verme acintado en una situación difícil. Los vermes acintados miden acintado en una situación Los miden desde 2 centímetros hasta 30difícil. metros de vermes longitudacintados y prácticamente desde 2 todos centímetros hastadel 30 espectro, metros depero longitud, prácticamente abarcan los colores todosylos integrantes abarcan todos los colores del espectro; pero todos los integrantes de este filo tienen un cuerpo fino (raras veces mayor de 0,5 cm de de este filo cuerpobucoanal, fino (rarasun veces mayor de 0,5 cm de espesor), untienen tracto un digestivo aparato circulatorio y un espesor), un tracto digestivo bucoanal y un aparatopresas. circulatorio. largo musculoso que puedeemerger para capturar

7. FILUMANÉLIDOS (Gusanos anillados y segmentados)

6. FILUMNEMÁTODOS (Gusanos cilíndricos, no segmentados) • Los nematodos representan el grupo más numeroso de animales pertenecientes al súper filum Asquelmintos, al cual pertenecen también los Rotíferos, Gastrótricos, Kinorrincos y Nematomorfos. • Los nemátodos poseen simetría bilateral, son triploblásticos, seudocelomados y protóstomos. La circulación y la respiración ocurren por difusión. Su aparato digestivo es completo, su digestión es extracelular e intracelular. La excreción se da por medio de canales excretorios que desembocan en un poro excretor. El sistema nervioso está compuesto por un cerebro sencillo, cordones nerviosos dorsal y ventral y órganos sensoriales simples, llamados papilas o cerdas, a nivel de la boca. Los sexos están separados (animales diocos). Poseen Dimorfismo Sexual (macho más pequeño y distinto que la

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• Poseen simetría bilateral. Son triploblásticos, celomados y protóstomos. Su cuerpo es tubular y puede estar dividido en más de 100 segmentos (metámeros o somites) semejantes entre sí. Los segmentos se hallan separados por septos o tabiques. El primer segmento se llama prostoma (contiene a la boca) y el último se denomina pigidio (contiene al ano). Su aparato digestivo es completo. Su respiración puede ser cutánea (terrestres) o branquial (acuáticos). Su excreción es por metanefridios (conductos excretores que nacen en el celoma y se abren en el nefridioporo). Su sistema circulatorio es cerrado (con capilares), consta de dos grandes vasos (dorsal y ventral), que a la altura del esófago se unen por medio de cinco pares de vasos, que funcionan como corazón, pues impulsan la sangre desde el vaso dorsal al ventral. Su sangre posee Quinto año de secundaria

Biología hemoglobina disuelta en el plasma. Algunos poseen clitelo, glándula que segrega mucus que hace posible la fecundación y además produce una envoltura para los huevos llamada ooteca. A lo largo del cuerpo pueden tener apéndices quitinosos (a modo de pelos) llamados quetas. Poseen dos capas musculares: longitudinal (interna) y circular (externa) que les permiten moverse en forma ondulatoria. Su sistema nervioso consta de un cerebro, ganglios segmentarios, cordones nerviosos y órganos sensoriales como: ojos, ocelos, botones sensoriales y estatocistos para el equilibrio. • Los animales con celoma y en menor medida los que tienen seudoceloma, poseen algunas ventajas sobre los que carecen de una cavidad corporal. El celoma actúa como un espacio lleno de líquido que protege los órganos internos al amortiguar los impactos. Hace posible la separación entre los músculos de la pared corporal y los de la pared del tubo digestivo. Esto permite que los órganos se desarrollen y muevan independientemente de la pared corporal externa. Por ejemplo, el tubo digestivo puede desplazar el alimento con independencia de los movimientos corporales. En los anélidos, el celoma posee líquido y celomocitos (células celómicas), y sirve para el movimiento y transporte de sustancias. • Los anélidos son animales de vida libre, acuáticos o terrestres, algunos son parásitos.

Oligoquetos: Gusanos terrestres y de agua dulce. Poseen pocas quetas por segmento. Su cabeza está poco desarrollada. Son hermafroditas insuficientes. Poseen cutícula. Ejemplos: Lumbricus terrestris (lombriz de tierra). Las lombrices de tierra ayudan a mantener fértil el suelo, diariamente ingieren su propio peso en tierra y restos de vegetación; durante este proceso el suelo es volteado y aireado, además de enriquecido por los desechos nitrogenados de la lombriz, la tierra ingerida es procesada en su complejo aparato digestivo, cuyo intestino posee un pliegue dorsal longitudinal llamado tiflosol, que se encarga de aumentar la superficie de absorción. - Hirudíneos: La mayoría son parásitos succionadores de sangre que viven en agua dulce. Carecen de parapodios y quetas. Su clitelo está reducido. Son hermafroditas. Poseen ventosas musculares, por donde vierten hirudina (sustancia anticoagulante) y luego succionan la sangre de su víctima. Ejemplos: Sanguijuelas (Hirudu medicinalis).

-

Anélidos

Sanguijuelas

Apareamiento de lombrices de tierra. Las cabezas de las lombrices apuntan en direcciones contrarias, sussuperficies superficies ventrales ventrales están están en contacto. El contrarias yysus clitelo, banda engrosada que rodea el cuerpo de cada una, secreta moco. El m oc omantiene m an ti en e u ni s la s lo mb ricla esque d upuede ran tedurar do shasta h ordos as. moco unidas lasda lombrices durante Los espermatozoides liberan mediante liberan poros mediante de segmentación horas. Los espermatozoides se copulación, poros de especializadosespecializados hacia los receptáculos su pareja; una vez que la pareja segmentación de una dedeellas hacia los receptáculos para se separa, el clitelo cuyo elinterior se liberan se separa, clite lo secreta un esperma de su pareja;secreta una vezun quecapullo, la parejahacia primerohacia los ovocitos y después los espermatozoides. Losy ovocitos capullo cuyo interior se liberan primero los ovocitos despuésson los fecundados dentroLos de este capullo. espermatozoides. ovocitos son fecundados dentro de este capullo.

Las sanguijuelas sanguijuelas son son en en su su mayoría mayoría chupadoras chupadoras de de sangre sangre, yy poseen poseen un un tracto tracto Las digestivo adaptado adaptado especialmente especialmente para para almacenar almacenarsangre. sangre. Su Su tamaño tamaño varía varía de de 11 digestivo 30cm cm, y habitan con preferencia en aguas continentales, y enhúmedos lugares aa 30 y habitan con preferencia en aguas continentales y en lugares húmedos la tierra, dondea parasitan a peces, tortugas y otros veretebrados. de la tierra,de donde parasitan peces, tortugas y otros veretebrados. Unas pocas Unas pocas son depredadoras, y se de alimentan e insectos, especies sonespecies depredadoras y se alimentan vermesde e vermes insectos, a los quea los que degluten Aquí aparece una sanguijuela medicinal, del tipo degluten enteros.enteros. Aquí aparece una sanguijuela medicinal del tipo que que se se emplea sangrías. La sangría, una de las formas más emplea parapara hacerhacer sangrías. La sangría, que fueque unafue de las formas más comunes comunes de tratamiento todavía en la década delse 1800, se efectuaba de tratamiento medicinalmedicinal, todavía en la década del 1800, efectuaba para para afecciones, tos convulsa, gota, ebriedad, reumatismo,irritación irritación de de afecciones comocomo: tos convulsa, gota, ebriedad, reumatismo, garganta yy asma, asma, entre entre otros. otros. Por Por lo lo general general se se sangraba sangraba aa los los pacientes pacientes "hasta "hasta garganta quese sedesmayaban", desmayaban",con con una unapérdida pérdidade dehasta hastaun unlitro litroyymedio mediode desangre. sangre. que

• Los anélidos pueden ser agrupados en tres clases: -

Poliquetos: Gusanos arenícolas y tubículas. Son principalmente marinos; cada segmento tiene un par de parapodios (apéndices locomotores) con muchas quetas (pelos fijadores). Poseen sexos separados y cabeza bien desarrollada. La fecundación es externa. Su larva se denomina trocófera. Ejemplos: Nereis (gusanos marinos). Muchos poliquetos son comestibles (ejm: gusanos palolos).

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8. FILUMMOLUSCOS (Animales de cuerpo blando, protegido o no por una concha)

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• Poseen simetría bilateral. Son triploblásticos, celomados y protóstomos. Su celoma es reducido y se denomina hemocele. Son animales de vida libre (acuáticos o terrestres). El cuerpo es blando y se halla cubierto por la epidermis. Presentan un pie muscular, plano y ancho, que le sirve para la

Taxonomía y Reinos biológicos locomoción. Sus órganos internos constituyen la «masa visceral», situada por encima del pie. Recubriendo la «masa visceral» encontramos el manto, tejido laminar que contiene glándulas que secretan la concha calcárea (CaCO3). El manto a su vez origina la «cavidad del manto», donde se localizan las branquias. Su aparato digestivo es completo, la boca presenta una especie de lengua llamada rádula, que sirve para roer, raspar o perforar. La mayoría de moluscos posee circulación abierta (excepto cefalópodos). Su sangre se llama hemolinfa y circula por el hemocele. El corazón bombea la sangre a un vaso sanguíneo único, la aorta, que puede ramificarse en otros vasos hasta abrirse en unos espacios llamados senos, donde los tejidos son bañados en forma directa, de ahí la sangre ingresa a vasos que la llevan hasta las branquias, donde se oxigena y luego retorna al corazón para volver a ser impulsada. La respiración puede ser branquial o pulmonar. Poseen pigmento respiratorio llamado hemocianina (contiene cobre). La excreción de los moluscos se da a través de metanefridios y en algunos casos por medio de riñones. Los metanefridios son túbulos excretorios con dos aberturas, una en el hemocele y otra en el poro excretor, a diferencia de los protonefridios (en platelmintos) que son túbulos ciegos abiertos sólo al exterior. Los moluscos poseen órganos para el equilibrio llamados estatocistos. Su desarrollo es indirecto, con fases larvarias. La primera fase larvaria se llama «larva trocófera». En gasterópodos y bivalvos la trocófera se convierte en larva velígera, con concha, pie y manto.

Moluscos

insectos. Poseen una sola concha compuesta por una sola pieza (ejm: caracoles). Otros no poseen concha (ejemplo: babosas y nudibranquios). Además poseen pie, rádula y cabeza bien desarrollada con tentáculos y ojos pedunculados. Los caracoles de jardín y las babosas no tienen branquias; en ellos su manto está muy vascularizado y funciona como un pulmón. Los gastrópodos acuáticos sí tienen branquias. Una característica particular de los gastrópodos es la torsión de la masa visceral (giro de 180º respecto de la cabeza), debido al crecimiento irregular de los extremos durante la etapa larval, esto conlleva a que los adultos presenten el ano arriba de la cabeza. - Pelecípodos (bivalvos o lamelibranquios): poseen una sola concha compuesta por dos valvas (bival vos). Cuerpo comprimi do lateralmente y pie locomotor, y excavador, en forma de hacha. Carecen de Rádula. Se alimentan por filtración, para ello cuentan con un sifón incurrente y otro excurrente para el ingreso y salida del agua respectivamente. El agua se filtra en las branquias, para ello las branquias secretan un «moco» que retiene las partículas de alimento que luego son llevadas hacia la boca por medio de cilios. La mayoría de bivalvos son diocos, la fecundación es interna, en la cavidad

Estructura de los moluscos (a) Antepasado hipotético manto

(b) Almeja (clase bivalvia)

masa viceral

ano

manto

concha

masa viceral ano

cavidad del manto

concha

celalopié boca

rádula

boca cavidad del manto

pie

bránquia

bránquia

Un bivalvo. Los ojos azules de esta venera se ven entre sus tentáculos.

(c) Caracol (clase gastrópoda)

Gastrópodo terrícola. La concha, secretada por el manto, crece a medida que el cuerpo blando se agranda, para cubrir y proteger la masa visceral. La cabeza contiene órganos sensoriales, incluso dos ojos en las puntas de los tentáculos más largos.

ano

bránquia

(d) Calamar (clase cephalopoda)

masa viceral manto

cavidad del manto

concha rudimentaria intestinal

concha

manto intestino

ano

• Los Moluscos pueden ser agrupados en cinco clases: - Anfineuros (Poliplacóforos): poseen una sola concha dividida en ocho placas y un pie adaptado para reptar y adherirse a las rocas. Además poseen rádula, con la que raspa rocas y conchas para desprender algas y organismos pequeños de los que se alimentan. Ejemplo: Quitones. - Escafópodos: poseen una concha en forma de diente curvo. Ejemplo: Dentalium. - Gasterópodos (gastrópodos): Grupo más grande de moluscos. En el reino animal son la segunda clase más abundante, después de los 165

branquia ojo

boca rádula

cavidad del manto

pie sifón

boca con mandíbulas y rádula brazos y tentáculos

Los moluscos moluscos se un cuerpo blando, constituido por un manto Los se caracterizan caracterizan por por tener un cuerpo blando constituido por un manto que que puede secretar concha. Estos animales intercambian gasescon conelelagua agua puede secretar una una concha. Estos animales intercambian gases circundante por medio de branquias, excepto los caracoles terrestres que se han circundante por medio de branquias, excepto los caracoles terrestres que se han modificado para para respirar respirar aire. aire. En En(a) (a)tenemos tenemosun unmolusco moluscoprimitivo primitivohipotético. hipotético.Las Las modificado tres clases clases modernas modernas principales principales son son los los bivalvos, bivalvos, los los gastrópodos gastrópodos yy los los tres cefalópodos. b) Los bivalvos, como esta almeja, suelen ser sedentarios, y se cefalópodos. b) Los bivalvos, como esta almeja, suelen ser sedentarios y se alimentan filtrando filtrando las las corrientes corrientesde deagua aguacreadas creadaspor porcilias ciliaspulsátiles, pulsátiles,que quepasan pasanaa alimentan través de los gastrópodos,ejemplificados ejemplificados porelelcaracol, caracol,lala través de grandes grandes branquias. branquias. c) c)En Los gastrópodos, por masa visceral visceralse se ha haarrollado arrolladoyyrota rota180º, 180º,de demodo modoque quela laboca, boca,el elano anoyylas lasbranquias branquias masa miran hacia hacia adelante adelante yy se sepuede puederetirar retirarla lacabeza cabezadentro dentrode dela lacavidad cavidaddel delmanto. manto.d) d) miran En los los cefalópodos, cefalópodos, como como el el calamar, calamar, la la cabeza cabezase seha hamodificado modificadoen enun uncírculo círculode de En brazos y parte del cefalopié forma un sifón tubuliforme por el cual se expulsa agua brazos y parte del cefalopié forma un sifón tubuliforme por el cual se expulsa agua locomoción mediante mediante propulsión propulsión aachorro. chorro.Las Lasflechas flechas con fuerza, fuerza, obteniéndose obteniéndose locomoción con indican la ladirección direccióndel delmovimiento movimientodel delagua. agua. indican

Quinto año de secundaria

Biología del manto de la hembra, donde además son incubados los huevos. El recubrimiento nacarado en el interior de la concha se llama «madreperla» y es preciado para confeccionar joyas y botones de ropa. Ejemplos: choros, conchas, ostras, almejas y mejillones. - Cefalópodos: Marinos y depredadores de nado rápido. Poseen cabeza y ojos bien desarrollados, con ocho o diez tentáculos (con ventosas) derivados del pie (octápodos-pulpos y decápodoscalamares). Algunos poseen concha, otros no y en algunos casos la concha es vestigial. Poseen rádula y sentido de la vista muy desarrollado. Su sistema circulatorio es cerrado. Para evitar los enemigos, son capaces de cambiar de color, expandiendo y contrayendo cromatóforos (células de la piel que contienen pigmentos). Otro mecanismo de defensa es el saco de tinta, que produce un líquido negro que enturbia el agua y afecta al sus depredadores, de tal forma que el cefalópodo pueda escapar. Poseen un Sifón (para el desplazamiento por propulsión a chorros). Ejm: pulpos, calamares y nautilus (con 90 tentáculos).

cual muda periódicamente. La muda se denomina ecdisis y se produce por estímulo de la hormona ecdisona. El sistema circulatorio es abierto o lagunar, presenta un corazón tubular dorsal que bombea la hemolinfa hacia una arteria dorsal que se ramifica en otras más pequeñas, de ahí, la hemolinfa pasa al hemocele y baña directamente a los tejidos y órganos; luego, la hemolinfa reingresa al corazón a través de orificios presentes en sus paredes llamados ostios.

El arlequín en El escarabajo escarabajo arlequín, en vuelo. vuelo. Los Los artrópodos artrópodos se se caract caracterízan erízan po porr u una na variedad variedad de de apéndices apéndices especializados. especializados. Nótense Nótense los los tres tres pares pares de de patas patas articuladas, las antenas articuladas, lasy el alas de articuladas, las antenas articuladas, las alas cuerpo intrincados colores y el cuerpo segmentado. segmentado.

FILUMARTRÓPODOS (Animales con patas articuladas) • Considerado el grupo de animales más numeroso, más diverso y con mayor éxito biológico. Con simetría bilateral y cefalización evidente. Triploblásticos, celomados y protóstomos. Celoma reducido (hemocele) que contiene principalmente a los órganos del aparato reproductor. El fluido circulatorio se llama hemolinfa y contiene un pigmento respiratorio llamado hemocianina. Habitan ambientes terrestres y acuáticos. Muchos son capaces de volar. Pueden ser de vida libre o parásitos (ectoparásitos hematófagos como la pulga). El cuerpo está dividido en segmentos (somites) y poseen apéndices articulados. Por lo general el cuerpo está dividido en cabeza, tórax y abdomen. En ciertos casos existe el cefalotórax (cabeza y tórax fusionados). Presentan exoesqueleto quitinoso, el Colegio TRILCE

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Lo Lo mismo mismo que que los los anélidos, anélidos, los artrópodos son segmentados; en en los los artrópodos artrópodos más más primitivos, como segmentados. este milípedo, milípedo, el el patrón patrón segmentado segmentado se discierne este claramente en en el el animal animal adulto. adulto. Sin embargo, a claramente diferencia de de los los anélidos, anélidos, los los artrópodos artrópodos adultos adultos diferencia tienen unos unos exoesqueletos exoesqueletos yy apéndices apéndices rígidos. rígidos. En En los los tienen milpiés,que quepertenecen pertenecen aala laclase clase Diplopoda, Diplopoda, la la mayoría mayoría milpiés, de los los segmentos segmentos corporales corporales están están fusionados fusionados en en de "diplosegmentos", cada cada uno uno de de los los cuales cuales tiene tiene dos dos "diplosegmentos", paresde depatas. patas. pares

El aparato digestivo es completo. La excreción es por medio de glándulas coxales, glándulas verdes o tubos de Malpighi. La respiración es a través de pulmones en libro (filotráqueas), tráqueas o por branquias. El sistema nervioso es semejante al de los anélidos, consiste en un «cerebro» (ganglios cerebrales) y un cordón nervioso ventral con ganglios. El sistema sensorial puede constar de órganos auditivos y antenas sensibles al tacto y a sustancias químicas. Muchos artrópodos, como crustáceos e

Taxonomía y Reinos biológicos insectos, poseen «ojos compuestos» formados por unidades fotosensibles llamadas omatidios. El «ojo compuesto» es capaz de formar imágenes y está especialmente adaptado para detectar movimiento.

-

Artrópodo a

b

a) El esqueleto multiarticulado, como en este catídico sudamericano, es característico de los artrópodos. Las hendiduras que aparecen en cada pata delantera son los oídos del insecto. b) Muda. Como el exoesqueleto no crece una vez que se forma, se lo debe descartar periódicamente. Arriba está la cutícula vieja y abajo el nuevo cangrejo de "cubierta blanda" que acaba de emerger. El nuevo exoesqueleto, ya formado, ha comenzado a expandirse y a endurecerse.

a

• Los Artrópodos pueden ser agrupados en cinco clases: ARÁCNIDOS (quelicerados).- poseen cefalotórax, abdomen, quelíceros (apéndices bucales en forma de colmillos que sirven para perforar el cuerpo de la presa o inyectarle veneno), pedipalpos (sujetan y mastican el alimento, también pueden actuar como órganos sensoriales y copulatorios; en escorpiones están muy desarrollados y sirven para capturar presas), glándulas coxales, filotráqueas (pulmones en libro o sacos pulmonares), ocho ojos simples, que detectan movimiento y localizan objetos, y cuatro pares de patas. No poseen antenas ni mandíbulas masticadoras. Su desarrollo es directo (excepto en los ácaros). Ejemplos: arañas, alacranes, escorpiones, garrapatas, ácaros, etc.

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Crustáceos

a) Un camarón limpiador de l o s o c é an o s Ín d i c o y Pacífico fotografiado cerca a) Un camarón limpiador, de de l o slasoislas c é anFilipinas. o s Ín d i b) c oUny cPacífico, o p é p ofotografiado d o s s o n cerca los animales más numerosos, de las islas Filipinas. b) Los no c osólo p é pen o del o splancton, , s o n sino los también el mundo; los animalesenmás numerosos, individuo un solo no sólo ensel de plancton, sino gtambién é n e r oen (elC mundo; a l a n u los s) superarían a individuo sendecantidad un solo todos g é n elos r o otros ( C a lanimales anus) juntos. c) Bichos bolita superarían en cantidad a (también como todos losconocidos otros animales cochinillas la humedad o juntos. c)deBichos bolita cru st áceoconocidos en p íl do ra) , (también como crustáceos terrestres queo cochinillas de la humedad habitan en sitios cru st áceo en pmojados. íl do ra) , O t r o s c rterrestres u s t á c e que os crustáceos comprenden los percebes y habitan en sitios mojados. lOo ts r oc sa n cg r eu jsotsá. c L e o ss cangrejos se los parecen a losy comprenden percebes bl o s g a vcaannt e gsr ,e j poesr.o Ll a o ss proporciones relativasa del cangrejos se parecen los cuerpo b o g a v ahan n t e scambiado , p e r o l de as modo que el cefalotórax es proporciones relativas del más ancho más grande cuerpo han y cambiado de que el abdomen, el cual está modo que el cefalotórax es oculto debajoy del resto del más ancho más grande cuerpo. que el abdomen, el cual está oculto debajo del resto del cuerpo.

b

c

Arácnidos a

b

c

CRUSTÁCEOS.- Poseen cefalotórax, abdomen, dos pares de antenas (para el tacto y gusto), dos mandíbulas (para romper y moler alimentos), dos quelípedos (pinzas), cinco pares de patas caminadoras birramias (pleópodos). El extremo posterior se llama telson y cerca de él se hallan los urópodos. Telson y urópodos facilitan el nado hacia atrás. Las glándulas verdes sirven para la excreción y las branquias para la respiración. Poseen ojos compuestos y estatocistos. Son dioicos, la fecundación es interna, los huevos son transportados por la hembra. Su desarrollo es indirecto, su estadio larvario se denomina nauplia . Ejemplos: camarón, cangrejo, langostino, langosta, muy muy, percebes (único crustáceo sésil y filtrador), etc.

d

Algunos perteneciente al al género género Algunos arácnidos. a) Escorpión perteneciente Centruroides, escorpiones pican pican en en defensa defensa Centruroides, que es muy tóxico. Los escorpiones propia, sistema nervioso nervioso de de la la propia, liberando un veneno que ataca al sistema víctima. tienen ocho ochoojos, ojos,cuatro cuatro víctima. b) Araña lobo. Estas arañas comunes tienen pequeños pequeños en una fila que está debajo de los cuatro cuatro grandes. grandes. Nótese Nótese que los segmentos del cuerpo se han fusionado que fusionado en en dos dos regiones, regiones, cefalotórax y abdomen. c) Ácaro aterciopelado cefalotórax aterciopelado rojo rojo adulto adulto del del género género Trombidium. d) d) Araña Araña franjeada franjeada de de jardín jardín ((Argiope Argiope trifasciata) trifasciata)que Trombidium. que ha ha atrapado un un saltamontes saltamontes en tela. La atrapado en su su tela. La presa, presa, inmovilizada inmovilizada por por el el está siendo siendo envuelta envuelta con veneno, está veneno, con seda. seda. Las Las telarañas, telarañas, que que pueden pueden medir hasta hasta un un metro metro de de diámetro, diámetro, se medir se construyen construyen todos todos los losdías. días.

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INSECTOS.- grupo más exitoso de animales. Poseen cabeza, tórax y abdomen, un par de antenas, dos pares de alas (algunos sin alas), tres pares de patas (hexápodos), tubos de Malpighi (que se abren en el intestino) y tráqueas (abiertas al exterior por medio de espiráculos). Ojos simples y compuestos. Aparato bucal adaptado para picar, masticar, succionar o lamer. Dioicos. Fecundación interna Desarrollo indirecto con metamorfosis completa (huevo – larva – pupa – imago; la larva no se parece al adulto; ejm: mayoría de insectos, abejas, mariposas, etc.) o incompleta (huevo –

Quinto año de secundaria

Biología

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-

ninfa – adulto; la ninfa es parecida al adulto; ejm: saltamontes y cucarachas) . Los adultos experimentan varias mudas. Algunos insectos se comunican entre sí por medio de «danzas» y de «feromonas». CHILOPODOS (CIEMPIÉS).- poseen cabeza y cuerpo segmentado, un par de antenas, dos mandíbulas, un par de patas por segmento (30 patas en promedio en todo el cuerpo, raras veces más de cien), las patas son largas y les permite correr con rapidez. Son carnívoros, se alimentan de insectos, serpientes, ratones y ranas. Matan a sus presas utilizando sus garras ponzoñosas situadas detrás de la cabeza. Excretan por tubos de Malpighi y respiran por tráqueas. Su desarrollo es directo. DIPLÓPODOS (MILPIÉS).- poseen cabeza y cuerpo segmentado, un par de antenas, dos mandíbulas, dos pares de patas en casi todos los segmentos, son más lentos que los ciempiés, suelen ser herbívoros. Excretan por tubos de Malpighi y respiran por tráqueas. Su desarrollo es directo. Escarabajos

a

NOTA: Los animales conocidos como TRILOBITES (extintos hace 250 millones de años) fueron los primeros artrópodos en aparecer. Habitaron los mares del paleozoico hace más de 600 millones de años. Vivía en el fondo del mar y excavaban en el lodo. Su tamaño oscilaba entre 3 y 10 cm, raras veces alcanzaban el metro de longitud. Su cuerpo era plano y ovalado y estaba dividido en cabeza, tórax y abdomen, poseían un par de antenas y un par de ojos compuestos. La parte inferior de su cuerpo posee dos surcos, que dividen al cuerpo en tres lóbulos longitudinales: dos laterales y uno medial (de ahí el nombre de trilobite). FILUM EQUINODERMOS (Animales con piel espinosa)

b

El extinto J. B. S. Haldane, notorio por su afición por los crustáceos así como por sus realizaciones científicas respondió cierta vez, al preguntársele qué había aprendido con sus estudios sobre los designios de Dios: "Señora, sólo que a Él le gustaban muchos los escarabajos". Vemos aquí el escarabajo favorito de todos, la mariquita (a), acompañada por un bicho torito (b), así llamado por sus mandíbulas a modo de astas, características de los belicosos machos.

Larvas a

c

b

d

• Poseen simetría bilateral cuando son larvas, pero radial (pentarradial) cuando son adultos. Son triploblásticos, celomados y deuteróstomos . Carecen de cefalización. Son animal es exclusivamente marinos. Poseen una epidermis ciliada y endoesqueleto consistente en pequeñas placas calcáreas, a menudo con espinas proyectadas hacia fuera. Su celoma está bien desarrollado y contiene líquido celómico que permite la circulación de materiales. El aparato digestivo es completo. Algunos presentan una especie de mandíbula denominada linterna de Aristóteles. No poseen aparato excretor, los desechos salen por difusión por los pies ambulacrales o por las branquias dérmicas. El sistema nervioso es muy sencillo, poseen anillos nerviosos alrededor de la boca. No tiene cerebro. Su respiración es por medio de branquias dérmicas. Poseen un sistema hidrovascular (llamado también sistema acuífero o ambulacral) que consiste en una serie de conductos internos por donde circula el agua de mar y que permiten la locomoción, alimentación y el intercambio gaseoso. Las ramas de estos conductos terminan en diminutos pies ambulacrales o pies tubulares, que se extienden al llenarse de líquido, el extremo de cada pie permite al animal adherirse a cualquier superficie donde se pose. Los componentes del sistema acuífero son: placa madreporito, conducto pétreo, canal anular, canal radial y pies ambulacrales. Son dioicos, la fecundación es por lo general externa. El desarrollo embrionario es indirecto, sus larvas son ciliadas y nadan libremente. • Los Equinodermos pueden ser agrupados en cinco clases: -

Algunas formas inmaduras de insectos. a) Larva blanca de escarabajo sagrado en el suelo. b) Larva de la mariposa negra cola de milano (oruga). c) Larvas y una pupa (a la derecha) de mosquito. Las larvas de los mosquitos son acuáticas y penden de la superficie del agua por medio de tubos respiratorios. d) Orugas procesionarias sobre su tela protectora.

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Crinoidea (lirios de mar, sésiles, y estrellas plumosas, móviles): son filtradores de agua, la boca se localiza en la parte superior del cuerpo. Asteroidea (estrellas de mar): poseen un disco central de donde salen de cinco a veinte brazos. La boca está en la parte inferior del cuerpo. Son carnívoras depredadoras y consumidoras de carroña. Se alimentan de crustáceos, moluscos,

Taxonomía y Reinos biológicos

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anélidos, pequeños peces e incluso de otros equinodermos. Para comer la presa saca su estómago por su boca y luego lo vuelve a introducir. Ofiuroidea (estrellas frágiles): es el grupo más grande de equinodermos. Equinoidea (erizos de mar): poseen un disco ovoide, sin brazos y con espinas móviles. Por lo general comen algas y tienen dientes calcáreos (linterna de Aristóteles). Holoturoidea (pepinos o cohombros de mar): suelen vivir en el fondo del mar. Son capaces de eviscerar su aparato digestivo, respiratorio y reproductor, por lo regular cuando las condiciones son adversas, cuando éstas mejoran, las partes perdidas se regeneran. Muchos, al verse atacados, disparan por su ano túbulos rojos, estructuras pegajosas (a veces tóxicas) en las que el enemigo queda atrapado.

Equinodermos

• Poseen simetría bilateral. Son triploblásticos, celomados y deuteróstomos. Poseen aparato digestivo completo; respiración branquial, pulmonar o cutánea; circulación cerrada y excreción generalmente por riñones. • Poseen tres características diferenciales que se ponen de manifiesto por lo menos en alguna etapa de su vida embrionaria, tales características son:

a) Notocordio: es una barra longitudinal dorsal, firme y flexible, que sostiene el cuerpo, posteriormente es reemplazado por la columna vertebral. b) Tubo neural: es un cordón nervioso de forma tubular y de posición dorsal. Posteriormente origina el sistema nervioso. c) Hendiduras branquiales faríngeas: ubicadas en la región faríngea (en la garganta), posteriormente se transforman en branquias o pulmones.

L oo s e q u i n o d e r m o s s e caracterizanpor por un caracterizan un tener esqueleto esqueleto varillas, placas o de varillas,de placas o espículas e s p í c u l a s incluidas c a l c i f i c a justo das, calcificadas incluidas debajo la piel, debajo dejusto la piel y unde sistema y un sistema vascular acuífero vascular acuífero de conductos d e cpies o n d utubulares. c t o s c o nEl pplan i es con tubulares.deElcinco plan partes, corporalbien de corporal cinco partes, visibles la visibles en labien estrella de en mar estrella de mar que vemos aquí, que vemos aquí, también es también es característico de característico de todos los todos los equinodermos. equinodermos.

a

FILUMCORDADOS (Animales con cuerda dorsal)

CLASIFICACIÓN Los Cordados se clasifican de la siguiente manera: A. Sub filum urocordados (tunicados): Notocordio presente sólo en estado larval. Viven en el mar. Ejm: Ascidias

b

B. Sub filum cefalocordados: El notocordio está presente durante toda la vida del animal y permanece sin osificarse. Viven el mar. Ejm: anfioxos C. Sub filum vertebrados: - El notocordio es persistente, pudiendo osificarse o no. Viven en el mar o en la tierra. Pueden poseer endoesqueleto óseo o cartilaginoso. Son los cordados más complejos.

c Más equinodermos a) Erizo de mar; b) galleta de mar, y c) pepino de mar.

-

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Los Vertebrados a su vez pueden ser agrupados en dos superclases: Peces y Tetrápodos.

Quinto año de secundaria

Biología c.1. Superclase peces: Respiración branquial. Circulación cerrada, simple y completa. Corazón dividido en dos cavidades (una aurícula y un ventrículo). Son poiquilotermos. Poseen un sistema sensorial denominado línea lateral.

Ápodos (sin extremidades): con ojos no funcionales. Ejm: cecilias.

Comprende dos clases: - Agnatos (Ciclóstomos).- Son peces sin mandíbulas; poseen boca succionadora, esqueleto cartilaginoso y piel lisa sin escamas. Viven generalmente en agua dulce y son parásitos de otros peces. Son los peces más primitivos que existen. Ejm: lampreas de mar (parecidas a anguilas).

Anfibio

- Gnatostomados.- Son peces mandibulados, se tienen dos tipos: a) Condrictios.- Con endoesqueleto cartilaginoso, escamas placoideas, aleta caudal heterocerca y branquias sin opérculos. Ejm: tiburones, rayas, mantas, pez sierra, pez martillo y tollos.

Condrictios Las Las etapas etapas larvales larvales (renacuajo) de muchas ranas ranas, son son francamente francamente pisciformes. Cuando Cuando adultas adultas requieren agua agua para para reproducirse reproducirse,yysu supiel piel pisciformes. húmeda húmeda es es un un órgano órgano respiratorio respiratorio accesorio accesorio importante. importante. Las Las ranas, ranas, lo lo mismo que todos los anfibios adultos, son carnívoros. Esta rana verde, mismo que todos los anfibios adultos, son carnívoros. Esta rana verde, Rana Rana clamitans, clamitans, ha ha capturado capturado un un saltamonte saltamonte con con un un disparo disparo de de su su larga larga lengua, lengua, que que se se inserta inserta en la parte delantera de la boca boca, yy tiene tiene una una superficie superficiepegajosa pegajosacomo comode depapel papelcazamoscas. cazamoscas.

Las rayas, como la romaguera y los tiburones, son peces cartilaginosos que existen en su forma actual desde hace unos 350 millones de años. El cuerpo aplanado es una adaptación para la vida en el fondo.

• REPTILES.- Poseen una piel seca, protegida por escamas o escudos córneos. La circulación es cerrada, doble e incompleta. Su corazón posee tres cavidades (dos aurículas y un ventrículo); sólo en cocodrilos el corazón tiene cuatro cavidades (dos aurículas y dos ventrículos); la circulación es cerrada, doble e incompleta. Respiran por pulmones. Son poiquilotermos. Se tiene cuatro órdenes:

Osteictios (teleósteos).- Con endoesqueleto óseo. Poseen vejiga natatoria, escamas cicloideas, aleta caudal homocerca y branqui as operculadas. Ejm: trucha, jurel, bonito, pejerrey, caballito de mar, etc.

- Quelonios: cuerpo cubierto por un caparazón de escudos poligonales. Ejm: tortugas.

c.2. Superclase Tetrápodos: - Son vertebrados terrestres que por lo general poseen cuatro extremidades. - Comprende cuatro clases:

- Escamados: cuerpo cubierto por escamas de origen epidérmico. Presentan hemipene. Ejm: saurios (iguanas, lagartijas, camaleones) y ofidios (serpientes, boas, etc.).

b)

• ANFIBIOS.- Poseen piel desnuda, delgada y altamente vascularizada. Sus larvas se llaman renacuajos y respiran por branquias, los adultos respiran por pulmones y por la piel. La circulación es cerrada, doble e incompleta. Su corazón posee tres cavidades (dos aurículas y un ventrículo). Poiquilotermos. Comprende tres órdenes:

Anuros (sin cola): sapos y ranas. Urodelos (con cola): salamandras y tritones.

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Taxonomía y Reinos biológicos - Crocodilidios: poseen mandíbulas poderosas y piel con escudos córneos. Ejm: cocodrilos (con cabeza larga y angosta), lagartos o caimanes (con cabeza corta y ancha).

Aves

El ave fósil más antigua que se conoce, Archaeopteryx, data del Jurásico medio, hace unos 150 millones de años. Todavía conserva muchas características de los reptiles. Las aves modernas no tienen los dientes ni la cola larga y a rtic ulada . Las plumas, bien evidentes, se relacionarían tanto con la endotermia como con el vuelo.

Reptiles

Loscaimanes caimanes yy cocodrilos, cocodrilos, que Los que son son los losreptiles reptilesmodernos modernosmás másgrandes, grandes,desovan desovan en tierra tierra,yysu supiel piel está está reforzada reforzada por en por unas unas escamas escamascórneas córneasepidérmicas. epidérmicas.Los Los cocodrilos, que en esencia, son animales tropicales, tienen un hocico mucho más cocodrilos, que en esencia, son animales tropicales, tienen un hocico mucho más delgadoque que los los caimanes. caimanes. Los yy más delgado Los caimanes caimanespresentan presentanmaxilares maxilaresmás másanchos anchos más redondeados por por delante; delante; además, redondeados además, se se dice diceque queson sonmenos menosagresivos. agresivos.ElElanimal animal quevemos vemosaquí aquí es es un un caimán caimán americano que americanohembra; hembra;sisise seobserva observacon condetenimiento, detenimiento, se notará que tiene las crías montadas sobre la cola. se notará que tiene las sobre la cola.

• AVES.- poseen el cuerpo cubierto de plumas. Carecen de glándulas sudoríparas. Algunos presentan glándula uropigial, que segrega una grasa que sirve para impermeabilizar las plumas. Poseen pico corneo, sin dientes. Todas son ovíparas. Tienen pulmones conectados a sacos aéreos, los cuales intervienen en la regulación de la temperatura y en el vuelo. La circulación es cerrada, doble y completa. Su corazón posee cuatro cavidades. Son homeotermos. Se tienen cerca de treinta órdenes de aves, entre ellos citaremos:

• MAMÍFEROS.- poseen el cuerpo cubierto de pelos. Tienen glándulas sudoríparas, sebáceas y mamarias. El tórax está separado del abdomen mediante el músculo diafragma. La circulación es cerrada, doble y completa. Respiran por pulmones. Todos (excepto monotremas – ornitorrinco) son vivíparos. Son homeotermos. Se tienen los siguientes tipos:

a) Estrutioniformes: avestruz. b) Anseriformes: pato. c) Ciconiformes: flamenco. d) Pelecaniformes: pelícano. e) Colombiformes: paloma. f) Estrigoformes: lechuza. g) Apteriformes: kiwi. h) Esfenisciformes: pingüino. i) Falconiformes: halcón. j) Galliformes: pavo.

a) Prototerios (ovíparos): se tiene el siguiente orden: - Monotremas: ornitorrincos y equidna. b) Metaterios (aplacentarios): se tiene el siguiente orden: - Marsupiales: poseen marsupia (bolsa abdominal donde la cría completa su desarrollo). Ejm: canguro, koala, mucas o zarigüeya.

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Quinto año de secundaria

Biología c) Euterios (placentarios): se tienen los siguientes órdenes. - Quirópteros (voladores): murciélagos y vampiros. - Primates: monos, gorilas, orangután, hombre. - Carnívoros: perros, osos, hienas, gatos, león, etc. - Otros : Insectívoros (musarañas); Edentados (perezosos); Lagomorfos (conejos); Roedores (ratas, vizcachas, ronsocos); Cetáceos (ballenas, bufeos, delfines, orcas); Sirénidos (manatíes, vacas marinas); Proboscídeos (elefantes); Pinnípedos (focas); Perosidáctilos (caballos, tapires); Artiodáctilos (camélidos: camello, alpaca, vicuña).

a

b

Los Los marsupiales marsupiales nacen nacen en en una una etapa etapa inmadura inmadura yy prosiguen prosiguen su su desarrollo desarrollounidos unidosaaun unpezón pezóndentro dentrode deun unsaco sacoprotector protectorespecial especial de de la lamadre. madre.a) a)Este Esteminúsculo minúsculocanguro cangurose secayó cayóaccidentalmente accidentalmentedel delsaco saco de dela lamadre. madre. Como Como vemos, vemos, todavía todavía está está unido unido al al pezón. pezón. Después Después de de tomar tomaresta estafotografía fotografíael elbebé bebéfue fuereintroducido reintroducidoen en el elsaco saco yyal al parecer parecer su suincursión incursiónprematuramente prematuramenteal almundo mundoexterno externono nole lefue fuetan tandañina. dañina.b) b) Las Laspequeñas pequeñaszarigüellas zarigüellaspasan pasanuna unados dos semanas semanasen en el elvientre vientre de de su su madre madreyyunos unostres tresmeses mesesen enel elsaco sacode deésta. ésta.La Lazarigüella zarigüellarecién reciénnacida nacida es melífera. esmucho muchomás máspequeña pequeñaque queuna unaabeja abejea melífera.

a

d

c

b

Mamíferos

e

f

Distintos mamíferos. a) Los lagomorfos, como esta liebre americana, tienen dos pares de incisivos superiores, en tanto que los roedores, como los castores (b), sólo tienen un par. En los lagomorfos y los roedores, los dientes crecen sin cesar. Los carnívoros, como esta foca lactante (c) y este león (d), están adaptados para cazar y matar para alimentarse. La presa de este león, una cebra, es un perisodáctilo (ungulado de dedos impares). e) Los hipopótamos, que son artiodáctilos (ungulados de dos dedos), pastan de noche y pasan la mayor parte del día descansando en el agua. f) Los elefantes, Proboscideos, son los mamíferos terrestres más grandes que viven en la actualidad; algunos llegan a pesar 7,5 toneladas.

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Taxonomía y Reinos biológicos Autoevaluación TAXONOMIA: 1. La ciencia que nombra, describe y clasifica a los seres vivos, se denomina: a) Biogeografía c) Biotaxia e) Naturalismo

b) Exobiología d) Bioquímica

10. Categoría taxonómica que agrupa a individuos con capacidad de cruzamiento natural: a) Género d) Reino

b) Hipócrates e) Aristóteles

a) Eubacteria c) Fungi e) Animalia

c) Linneo

3. Propuso el reino protista para agrupar a los microorganismos: a) Linneo d) Haeckel

b) Wittaker e) Aristóteles

c) Copeland

b) Género e) Reino.

b) Wittaker e) Haeckel

a) Cordado d) Carnívoro

a) El dominio d) La especie

c) Familia

b) Género e) Reino

c) Lineo

a) Mastigóforos c) Arqueobacterias e) Eubacterias

c) Especie

Familia – orden – reino. Género – familia – orden. Especie – tipo – familia. Orden - clase – familia. Familia - clase – orden.

c) La clase

b) Mixomicetos d) Cianofitas

2. Las arqueobacterias difieren de las eubacterias en que: a) b) c) d) e)

b) felix Domestica d) Pulex irritans

9. En relación a las categorías taxonómicas, la secuencia correcta es: a) b) c) d) e)

b) El filum e) El género

1. Microorganismos extremófilos, considerado por mucho tiempo los seres vivos más primitivos del planeta.

8. El nombre científico correctamente escrito es: a) canis familiaris c) HOMO SAPIENS e) Pisum Sativum

b) Animales c) Plantas e) Protozoarios

REINO ARQUEOBACTERIA:

7. La unidad básica de la taxonomía es: a) Orden d) Clase

b) Hominidae c) Mamífero e) Vertebrado

14. Al referirnos al gallito de las rocas como Rupicola peruviana, la palabra «Rupicola» se refiere a:

6. El primero en clasificar plantas y animales según sus semejanzas estructurales fue: a) Aristóteles d) Mendel

12. El ser humano pertenece a la clase:

a) Bacterias d) Hongos

b) Margulis d) Aristóteles

5. El taxón de máxima jerarquía recibe el nombre de: a) Especie d) Dominio

b) Protoctista d) Plantae

13. Qué organismos NO están incluidos en el dominio eucariota:

4. Propuso agrupar a los seres vivos en cinco reinos: a) San Agustín c) Wittaker e) Linneo

c) Filum

11. ¿Qué reino biológico agrupa a organismos heterótrofos, con pared celular compuesta de quitina?

2. Agrupó a los animales según el color de su sangre: a) Avicena d) Wittaker

b) Especie e) Orden

Son procariotas. Poseen clorofila. Habitan medios comunes. Carecen de mureína. Son unicelulares.

3. El reino biológi co cuyos integrantes pos een exclusivamente células procariotas, es: a) Fungi c) Algas e) Protozoarios

b) Eubacterias d) Protoctista

4. Las arquebacterias se caracterizan por: a) Poseer pigmento clorofila. b) Tolerar ambientes extremos. 173

Quinto año de secundaria

Biología c) Poseer nutrición heterótrofa ingestiva. d) Tener núcleo voluminoso. e) Poseer pared celular con peptidoglucano.

a) Pluricelulares, procarióticos y con reproducción asexual b) Unicelulares, eucarióticos y con reproducción sexual c) Pluricelulares, eucarióticos y con reproducción sexual d) Unicelulares, procarióticos y con reproducción asexual e) Unicelulares, procarióticos y con reproducción sexual

5. Las arquebacterias fotótrofas pueden absorber luz gracias al fotopigmento llamado: a) Ficocianina. c) Bacteriorodopsina e) Crisolaminarina

6. Las bacterias GRAM - se caracterizan por presentar:

b) Bacterioclorofila d) Fucoxantina

a) Plastidios fotosintéticos. b) Pared celular rica en peptidoglucanos. c) Pared celular rica en glúcidos. d) Pared celular rica en lípidos. e) Pared celular rica en mureína y ácido teicoico.

6. Son arquebacterias típicas de zonas pantanosas: a) Halófilas c) Termofilas e) Sicrófilas

b) Metanógenas d) Acidófilas

7. Las cianobacterias a diferencia de las bacterias verdes:

7. Arqueobacterias adaptadas a medio extremadamente salinos: a) Halófilas c) Termofilas e) Sicrófilas

a) Son parásitas. b) Tienen cloroplastos. c) Carecen de pared d) Realizan fotosíntesis oxigénica. e) Realizan fotosíntesis anoxigénica.

b) Metanógenas d) Acidófilas

8. La importancia ecológica de las bacterias radica en que:

REINO EUBACTERIA:

a) Son colonizadores de los ecosistemas. b) Mineralizan el suelo. c) Reciclan la materia orgánica. d) Fermentan azúcares. e) Tienen uso industrial.

1. La denominación Gram + nos indica que la bacteria posee: a) Membrana nuclear. b) ADN circular. c) Acido teicoico. d) Bacterioclorofila. e) Membrana celular.

9. ¿Qué estructura bacteriana interviene en la reproducción asexual por bipartición?

2. Las bacterias que fijan el nitrógeno atmosférico pertenecen al género: a) Escherichia b) Neisseria d) Rhizopus e) Salmonella

c) Rhizobium

3. Las siguientes bacterias: Bartonella bacilliformis, Rhizobium y Lactobacillus bulgaricus tienen importancia, respectivamente, en: a) Medicina, minería e industria alimentaria. b) Medicina, agricultura e industria cervecera. c) Biotecnología, ingeniería genética y ecología. d) Veterinaria, farmacia y ecología. e) Medicina humana, agricultura e industria alimentaria. 4. Estructura bacteriana presente fundamentalmente en bacterias patógenas: a) Cromosoma circular c) Flagelo e) Cápsula

a) Los ribosomas b) Los plásmidos c) El mesosoma de tabique d) Los pilis ordinarios e) Las esporas 10.Es el proceso de transferencia de genes de una bacteria a otra: a) Fisión d) Gemación

c) Conjugación

11. La denominación genérica para las bacterias que poseen forma alargada y encorvada es: a) Cocos b) Estreptococos d) Espiroquetas e) Vibrios.

c) Bacilos

12. ¿Cuál es la función ecológica de las Cianobacterias?

b) Pared celular d) Plasmalema

5. Las bacterias son organismos que se caracterizan por ser:

Colegio TRILCE

b) Esporulación e) Somatogamia

174

a) b) c) d) e)

Descomponen restos orgánicos. Producen ozono. Sintetizan compuestos orgánicos. Filtran radiación ultravioleta. Sintetizan oxígeno.

Taxonomía y Reinos biológicos c) Fotótrofo. d) Locomoción por seudópodos. e) Reproducción por conjugación.

13. NO corresponde a las bacterias: a) Todas son procariotas y unicelulares. b) Poseen pared celular compuesta por celulosa. c) Presentan tres formas básicas: cocos, bacilos y espirilos. d) Actúan como agentes desintegradores. e) Algunas son altamente patógenas.

8. Paramilón es la reserva energética de........y almidón de Florídeas de ...... : a) Pirrofitas – Clorofitas. b) Euglenofitas – Rodofitas. c) Crisofitas – Rodofitas. d) Rodofitas – Pirrofitas. e) Feofitas – Crisofitas.

14. Treponema pallidum, agente causal de la sífilis, es un(a): a) Cianobacteria c) Protista e) Liquen

b) Hongo d) Bacteria

9. No es cierto, respecto a las algas es: a) b) c) d) e)

REINO PROTOCTISTA: 1. El agente causal del paludismo es un............ y es transmitido por.........:

10. Correlacionar adecuadamente:

a) Mastigóforo – Pelos de gatos. b) Mixomicota – Alimentos contaminados. c) Mosquito – Esporozoarios. d) Apicomplexa – Chirimachas. e) Esporozoario – Anopheles punctiforme. 2. ¿Qué división de algas dieron origen a las plantas actuales? a) Crisofitas b) Rodofitas d) Euglenofitas e) Pirrofitas

I. Vaginitis II. Gingivitis III. Uta. IV. Enfermedad de Chagas. V. Diarrea del excursionista.

1. Los hongos a diferencia de las algas son:

5. Las diatomeas son algas unicelulares que pertenecen a la división: c) Euglenofitas

6. Todos los integrantes del reino protoctista son:

b) Filum opalinidas. d) Ficomicetos.

REINO FUNGI:

b) Esporozoarios d) Ciliados

b) Feofitas e) Pirrofitas

b) II, III, I, IV, V. d) II, IV, V, I, II.

a) Algas cianofitas. c) Mohos deslizantes. e) Cianobacterias.

4. Ameba proteus es un protozoario acuático, de vida libre, que pertenece al filum:

a) Clorofitas d) Crisofitas

) Entamoeba gingivalis. ) Leshmania peruviana. ) Tripanosoma cruzi. ) Giardia lamblia. ) Tricomonas.

11. Protoctistas con características fungoides, que se forman tras la agregación de varias células, lo que da lugar a una masa protoplasmática denomina plasmodio:

b) Ameba c) Rhizopus e) Tripanosoma

a) Apicomplexa c) Sarcodarios e) Mastigóforos.

( ( ( ( (

a) IV, II, I, III, V c) II, III, IV, V, I e) I, V, IV, III, II

c) Clorofitas

3. Señale el protista autótrofo fotosintético: a) Paramecio d) Sargasum

Nutrición autótrofa fotosintética. Hábitats acuáticos. Base de la cadena alimenticia en el mar. Pertenecen al reino plantae. Presentan pared celular celulósica.

a) Fotosintéticos. c) Multicelulares. e) Eucariotas.

b) Acuáticos. d) Heterótrofos.

2. Hongo unicelular capaz de fermentar la glucosa y de convertirla en alcohol etílico: a) b) c) d) e)

a) Autótrofos b) Heterótrofos c) Eucariotas d) Procariotas e) Saprobióticos 7. Una característica del paramecio es:

Lactobacilo bulgaricus. Rhizopus nigrican. Agaricus campestri. Saccharomices cerevisiae. Boletus edulis.

a) Desplazamiento por flagelos. b) Hemoparásito.

175

Quinto año de secundaria

Biología 3. Los hongos quitridiomicetos se reproducen por medio de: a) Esporas inmóviles c) Basidiosporas e) Soredios

12. Hongos cuyo micelio se compone de hifas cenocíticas: a) Ficomicetos c) Basidiomicetos e) Mixomicetos

b) Conidios d) Zoosporas flageladas

4. No corresponde a los hongos quitridiomicetos: a) Son hongos acuáticos simples . b) Producen células móviles. c) Tienen reproducción sexual y asexual. d) Tienen basidiocarpo. e) Son los hongos más primitivos que existen.

REINO PLANTAE: 1. Todas las plantas experimentan un ciclo reproductivo conocido con el nombre de: a) b) c) d) e)

5. No corresponde a los ascomycotas: a) Hifas cenocíticas. b) Reproducción asexual por mitosporas. c) Formación de ascosporas. d) Reproducción sexual y asexual. e) Pertenecen a este grupo las levaduras.

a) b) c) d) e)

8. Las micorrizas son el resultado de la simbiosis entre: a) Algas y hongos c) Raíces y hongos e) Bacterias y hongos

b) Algas y protozoos d) Cianofitas y plantas

a) Savia orgánica c) Principios activos e) Antígenos

b) Ascomicetos. d) Basidiomicetos

a) Planta de musgo c) Protonema e) Soro

b) Parásitos d) Pared celulósica

a) Prótalo. b) Planta de helecho. c) Soro. d) Espora. e) Anteridio. 6. Posee elevado potencial mitótico: a) Xilema d) Meristemo

Colegio TRILCE

b) Floema e) Súber

c) Colénquima

7. Tejido formado por células muertas: a) Epidermis b) Cambium d) Felodermis e) Súber

11. Unidades estructurales de los hongos multicelulares: a) Esporangios b) Esporas d) Rizoides e) Conidios

b) Prótalo d) Arquegonio

5. La fase esporofítica de los helechos se conoce con el nombre de:

10. No es una característica de los hongos: a) Nutrición absortiva c) Eucariotas e) Unicelulares

b) Antibióticos d) Anticuerpos

4. La fase gametofítica primaria de los musgos recibe el nombre de:

9. Hongos que no presenta reproducción sexual: a) Ficomicetos c) Deuteromicetos e) Cigomicetos.

Los principales descomponedores ecológicos. Los primeros organismos que colonizaron la tierra. El primer eslabón de la cadena alimenticia. El principal alimento de todos los animales. La principal fuente de energía de los seres vivos.

3. Las sustancias que son responsables de la acción terapéutica de muchas plantas, se conocen con el nombre de:

7. No corresponde a los deuteromicotas: a) Carecen de reproducción sexual. b) Algunos son parásitos de la piel humana. c) Reproducción asexual por conidios. d) Tienen micelio con hifas cenocíticas. e) Son hongos imperfectos.

Reproducción asexual por estacas. Polinización. Esporulación. Alternancia de sexos. Alternancia de generaciones.

2. Las plantas representan:

6. No corresponde a los basidiomicetos: a) Poseen cuerpo fructífero. b) Poseen micelio con hifas tabicadas. c) Todos son unicelulares. d) Reproducción sexual por basidiosporas. e) Hay comestibles y venenosos.

b) Ascomicetos d) Deuteromicetos

c) Hifas

176

c) Meristemo

Taxonomía y Reinos biológicos d) Monocotiledóneas – dicotiledóneas. e) Musgos - helechos

8. Reemplaza a la epidermis en sus funciones cuando el tallo es adulto: a) Felodermis d) Peridermo

b) Lenticelas c) Rizodermis e) Colénquima

17. Entre las plantas que carecen de vasos conductores, se tienen:

9. Tejido conductor de savia orgánica:

I. monocotiledóneas. II. gimnospermas. III. musgos. IV. helechos.

a) Corcho b) Parénquima c) Xilema d) Cambium vascular e) Floema

a) I y II d) sólo III

10. El intercambio de gases en tallos de plantas leñosas adultas se realiza a través de: a) Súber d) Cutícula

b) Lenticela e) Tricomas

a) Meristemo lateral. b) Meristemo secundario. c) Cambium vascular. d) Meristemo apical. e) Parénquima clorofiliano.

a) Protección – Fotosíntesis b) Secreción - Conducción de savia c) Crecimiento - Soporte y estabilidad d) Transporte – Reproducción e) Fotosíntesis – Protección 19. Auxina es a............................, como Etileno es a................... :

12.Presentan alternancia de generaciones con fase gametofítica dominante: b) musgos e) orquídeas

20. En el tejido suberoso, los estomas son reemplazados por:

b) estambre d) saco embrionario

a) Los tricomas c) La cutícula e) Las lenticelas

14. En briofitas (musgos), una fase de la reproducción da lugar a esporas que al germinar forman el: a) Micelio d) Anteridio

a) Desarrollo floral – crecimiento. b) Crecimiento – Maduración del fruto. c) Caída de hojas – alargamiento de tallos. d) Aceleración de la mitosis – Caída de hojas. e) Envejecimiento vegetal – Desarrollo floral.

c) helechos

13. El gametofito masculino de una planta fanerógama se denomina: a) semilla c) grano de polen e) pistilo

c) III y IV

18. Meristemo apical es a……….. , como esclerénquima es a............. :

c) Estoma

11.Las raíces, tallos y ramas de una planta crecen longitudinalmente gracias al:

a) hongos d) palmeras

b) II y III e) Toda s

b) Esporangio e) Protonema

21. Las plantas que producen semillas reciben la denominación general de: a) Criptógamas c) Helechos e) Pteridofitas

c) Prótalo

15. Las Gimnospermas se diferencian de los helechos en que: a) No son ornamentales. b) Producen semillas. c) Forman flores. d) Liberan esporas. e) Forman frutos. 16. La división Briofita comprende a los (las)...... y las Pteridofitas a los (las)......... a) Líquenes – hongos. b) Helechos – musgos. c) Gimnospermas – angiospermas.

b) Las yemas d) El Parénquima

b) Briofitas d) Espermatofitas

22. Las raíces, tallos y ramas de una planta crecen longitudinalmente gracias al: a) Meristemo lateral. b) Meristemo secundario. c) Parénquima clorofiliano. d) Meristemo apical. e) Cambium vascular. 23. ¿Cuál es el tejido formado por células cuyas paredes están engrosadas parcialmente con celulosa y que se localiza debajo de la epidermis de los tallos y del pecíolo de las hojas?

177

Quinto año de secundaria

Biología a) Floema c) Peridermis e) Xilema

32. La parte más vistosa de una flor, compuesta por hojas modificadas llamadas pétalos, recibe el nombre de:

b) Colénquima d) Esclerénquima

24. Tejido vegetal por donde se transporta la savia vegetal orgánica: a) Cambium vascular. c) Floema. e) Xilema.

b) Epidermis. d) Parénquima acuífero.

a) Androceo d) Corola

a) El ovario c) Los sépalos e) El pistilo

a) Tallos adultos. b) Región suberosa de la raíz. c) Envés de las hojas. d) Haz de las hojas. e) Cono vegetativo.

a) Raíz d) Hoja

b) Musgos e) Robles

36. El gameto femenino de las plantas fanerógamas recibe el nombre de:

c) Helechos

a) Angiospermas – Tallo. b) Criptógamas – Vasos conductores. c) Fanerógamas – Flores. d) Gimnospermas – Hojas. e) Dicotiledóneas – Raíz.

a) Ovocélula c) Saco embrionario e) Grano de polen

a) Saco embrionario c) Micrópilo e) Endospermo

a) La yema caulinar c) El cono vegetativo e) La radícula

30. Qué tejido vegetal está compuesto por células que poseen elevado potencial mitótico:

b) La plúmula d) La rama

39. Las flores que carecen de corola y cáliz, se denominan: a) Sésiles b) Sentadas c) Homoclamídeas d) Aclamídeas e) Heteroclamídeas

a) Parénquima clorofiliano. b) Xilema. c) Meristemático. d) Floema. e) Esclerénquima.

REINO ANIMALIA:

31. Está compuesto por células vivas enucleadas:

Colegio TRILCE

b) Antera d) Embrión

38. El origen embrionario de la raíz es:

b) Epidermis d) Esclerénquima

b) Liber e) Xilema

b) Estambre d) Anterozoide

37. La unión entre el espermatozoide y la ovocélula da origen a:

29. La dureza que caracteriza a los troncos de los árboles leñosos, se debe fundamentalmente al tejido vegetal llamado:

a) Peridermo d) Fibras

c) Semilla

a) Parénquima secretor. b) Parénquima acuífero. c) Parénquima clorofiliano. d) Parénquima de reserva. e) Meristemo secundario.

c) Epidermis

28. Los musgos son plantas........................, que carecen de......................:

a) Floema c) Corcho e) Colénquima

b) Flor e) Tallo

35. La hoja es el órgano vegetal por excelencia donde se realiza la fotosíntesis, esto se debe a que la hoja posee:

27. Entre las plantas que producen semillas desnudas o desprotegidas, destacan los: a) Eucaliptos d) Pinos

b) La corola d) Los estambres

34. La transformación de la savia bruta en elaborada, se lleva a cavo principalmente en:

26. La capa cérea que impermeabiliza las partes aéreas de la planta con el objeto de evitar la pérdida excesiva de agua, se denomina: b) Cutina e) Lignina

c) Gineceo

33. El elemento sexual masculino de las plantas angiospermas es el grano de polen, que se produce en:

25. Los estomas son abundantes en:

a) Suberina d) Cutícula

b) Pistilo e) Cáliz

1. Los animales cuyo cuerpo aún no presenta tejidos diferenciados, pertenecen al filum:

c) Duramen

a) Equinodermos. c) Platelmintos. e) Anélidos. 178

b) Moluscos. d) Poríferos.

Taxonomía y Reinos biológicos 2. La excreción de los platelmintos es por..............., y la de los celentéreos es por medio de............................. a) Difusión – riñones. b) Túbulos de Malpighi – epidermis. c) Protonefridios – difusión. d) Glándulas verdes – túbulos de Malpighi. e) Tráqueas – branquias.

11. Al celoma también se le denomina: a) Cavidad abdominal c) Blastocisto e) Cavidad corporal 12. Poseen nematocistos: a) Planarias d) Allicuyas

3. La simetría bilateral está presente en: a) Esponjas de baño. c) Medusas. e) Anémonas.

b) Hidras. d) Planarias.

a) Amebocitos d) Coanocitos

5. El descenso numérico de la población animal es consecuencia de, excepto: a) La caza indiscriminada. b) La expansión urbana. c) La domesticación. d) La deforestación. e) La contaminación ambiental.

15. Qué grupo de animales posee células ameboides: a) Cnidarios d) Nematodos

a) Cnidarios d) Anélidos

19.Señale usted la alternativa que se refiera sólo a organismos pertenecientes al filum Nematodos:

c) Blástula

10. El celoma se origina a partir del: a) Mesodermo d) Protodermo

c) Esponjas

a) Tenias. b) Hidras. c) Lombrices de tierra. d) Lombrices intestinales. e) Sanguijuelas.

c) Perro

b) Mórula e) Gástrula

b) Poríferos e) Nematodos

18. Sólo poseen dos capas germinales:

c) Tenias

9. En qué fase del desarrollo embrionario aparecen las tres capas germinales: a) Cigoto d) Blastocisto

b) Celenterados d) Poríferos

17. Las estructuras filamentosas urticantes llamadas nematocistos, son propias de:

8. Animal que acepta varios planos de división a través de su eje central: b) Tenia e) Hidra

b) Esponjas c) Anélidos e) Celenterados

a) Platelmintos c) Anélidos e) Nematodos

7. Animales de vida sésil:

a) Abeja d) Lombriz

b) Gusano Palolo d) Nereis

16. Pinacocitos, amebocitos y coanocitos son células presentes en:

b) Lagarto de Tumbes d) Chinchilla

b) Esponjas e) Tenias

b) Pinacocito c) Porocito e) Arqueocitos

a) Lombriz de tierra c) Sanguijuela e) Medusa

6. Animal declarado en extinción en el Perú:

a) Malaguas d) Planarias

c) Tenias

14. Cuál de los siguientes animales carece de celoma:

b) Conservacionista. d) Alimenticia.

a) Guanaco c) Vicuña e) Cóndor

b) Hidras e) Esponjas

13. Células que filtran agua y absorben nutrientes:

4. Al afirmar que los animales representan el segundo eslabón de la cadena alimenticia, nos estamos refiriendo a su importancia: a) Biomédica. c) Ecológica. e) Industrial.

b) Arquenterón d) Cavidad visceral

a) Tenia, planaria, alicuya. b) Lombriz de tierra, sanguijuela. c) Ciempiés, milpiés. d) Lombriz intestinal, oxiuros, triquina. e) a y d son correctas.

b) Endodermo c) Ectodermo e) Endodermo

179

Quinto año de secundaria

Biología 20. Poseen un corazón compuesto por cinco pares de vasos tubulares: a) Platelmintos d) Cnidarios

b) Anélidos e) Nematodos

b) Ventosas e) Cnidocitos

b) Cnidarios e) Anélidos

a) Lombriz intestinal c) Planaria e) Uncinaria

a) Abeja c) Lombriz de tierra e) Planaria

a) quitina c) celulosa e) carbonato de calcio

b) Planarias d) Lombrices intestinales

25. Parásito cuyas larvas se enquistan en el músculo esquelético del hombre, produciéndole rigidez y malestar. Se transmite por la ingesta de carne de cerdo mal cocida: a) Necator americanus. b) Ascaris lumbricoides. c) Hirudu medicinalis. d) Enterobius vermicularis. e) Trichinellla spiralis. 26. Desempeñan un rol importante en la captación de nutrientes, por filtración del agua de mar: a) Nematocistos d) Amebocito

b) Cnidocito e) Coanocito

a) almejas, caracoles. b) conchas de abanico. c) muy muy, choros. d) sólo caracoles de mar. e) pulpos, calamares.

a) Poríferos b) Celenterados d) Platelmintos e) Nematodos

33. Animales exclusivamente marinos, con sistema vascular acuífero: a) Anélidos b) moluscos c) equinodermos d) artrópodos e) urocordados 34. La rádula es una estructura que funciona como……….., en............. a) concha – moluscos. b) pie – equinodermo. c) arma de ataque – pepinos de mar. d) lengua – moluscos. e) boca – insectos. 35. La primera fase larvaria de los moluscos se denomina:

c) Celomocito

27. Poseen hemoglobina disuelta en su hemolinfa: c) Anélidos

a) crisálida d) trocófera

Colegio TRILCE

b) cisticerco e) velígera

c) plánula

36. Moluscos capaces de cambiar de color debido a los cromatóforos que poseen: a) bivalvos c) escafópodos e) cefalópodos

28. Protóstomo quiere decir: a) Primero el embrión después la larva. b) Primero la boca después el ano. c) Primero el ano luego la boca. d) Primero simetría radial luego bilateral. e) Primero el ectodermo luego el mesodermo.

b) peptidoglucano d) cloruro de sodio

32. Son moluscos cefalópodos:

b) Tenia solitaria d) Lombriz de tierra

24. Poseen aparato digestivo incompleto: a) Esponjas marinas c) Lombrices de tierra e) Sanguijuelas

b) Perro d) Lombriz intestinal

31. La concha que protege el cuerpo de algunos moluscos, como el caracol, está compuesta químicamente de:

c) Platelmintos

23. El aparato digestivo está ausente en:

b) Esponja de mar d) Medusa

30. Señale el animal seudocelomado:

c) Quetas

22. Grupo de animales en el que el macho difiere de la hembra, es decir manifiestan dimorfismo sexual: a) Celenterados d) Nematodos

a) Tenia c) Lombriz de tierra e) Uncinaria

c) Esponjas

21. Los apéndices locomotores de los gusanos segmentados se denominan: a) Cutículas d) Parapodios

29. Señale el triploblástico acelomado:

b) lamelibranquios d) gasterópodos

37. Los equinodermos pueden fijarse a una superficie gracias a sus: a) espinas móviles c) placas calcáreas e) pies ambulacrales

180

b) madreporito d) dientes

Taxonomía y Reinos biológicos c) sensitiva – peces. d) reproductiva – aves. e) circulatoria – anfibios.

38. Realizan digestión extracorporal: a) pulpos b) erizos de mar d) estrellas de mar

c) bivalvos e) ciempiés

47. Un vertebrado que presenta respiración cutánea es:

39. Presentan estómago cardiaco y placa madreporito: a) caracoles c) lombrices e) quitones

a) cocodrilo d) murciélago

b) estrellas de mar d) calamares

40. La respiración de los crustáceos es por medio de............. y la de los insectos a través de................ a) glándulas verdes – túbulos de Malpighi. b) difusión – branquias. c) tráqueas – pulmones. d) branquias – tráqueas. e) pulmones en libro – difusión.

a) corazón ventral. b) tubo neural. c) deuterostomía. d) hendiduras branquiales. e) dos capas germinales.

a) escamas d) tráqueas

b) branquias c) vejiga natatoria e) glándulas verdes

50. Los sacos pulmonares son estructuras anexas al aparato respiratorio de las (los): b) aves e) mamíferos

c) peces

51. El corazón de las aves presenta: a) 1 aurícula y 1 ventrículo. b) 2 aurículas y 2 ventrículos. c) 1aurículas y 2 ventrículos. d) 3 aurículas y 1 ventrículo. e) 2 aurículas y 1 ventrículo.

a) equinodermos d) cordados

44. Los animales que durante toda su vida presentan esqueleto cartilaginoso son los:

a) faringe d) branquias

c) moluscos

b) laringe e) pulmones

c) cerebro

54. La muda en los insectos es estimulada por la hormona llamada: a) feromona d) aldosterona

c) cachalote

46. La línea lateral es un órgano de función ......... presente en ....................

b) artrópodos e) anélidos

53.En los mamíferos, las hendiduras faríngeas se transforman en:

c) aves

45. Cuál de los siguientes animales pertenece a la clase de los peces: a) vaca marina b) delfín d) caballito de mar e) ballena.

b) pingüinos d) osos perezosos

52. Los metazoarios, enterozoos, celomados, triploblásticos, que poseen simetría bilateral y cuerda dorsal, pertenecen al grupo de los:

a) ovovivíparos. b) son incapaces de volar. c) presenta pelos. d) carecen de diafragma. e) son terrestres.

b) cocodrilos e) tiburones

a) ornitorrincos c) lobos de mar e) canguros

c) aves

43. Una característica general de los mamíferos es que:

a) murciélagos d) marsupiales

48. Los mamíferos aplacentarios que alumbran a sus crías en estado inmaduro, las mismas que completan su desarrollo en una bolsa llamada marsupia, son los:

a) reptiles d) anfibios

42. Dentro del filum cordados, la superclase tetrápodos no incluye a: b) anfibios e) mamíferos

c) sapo

49. El órgano respiratorio de los peces se denomina:

41. Cuál de las siguientes estructuras no es característica de los cordados:

a) reptiles d) peces

b) ballena e) tiburón

b) testosterona c) ecdisona e) fibroína

55. Artrópodo que presenta cefalotórax, abdomen, cinco pares de patas y respiración branquial: a) Langostino d) Garrapata

a) digestiva – moluscos. b) excretora – insectos.

181

b) Araña e) Escarabajo

c) Escorpión

Quinto año de secundaria

Biología 56. Los quelíceros son estructuras presentes en: a) insectos d) crustáceos

58. Señale el animal que posea corazón con tres cavidades: a) tiburón d) sapo

b) moluscos c) arácnidos e) equinodermo

57. Artrópodos con dos pares de antenas: a) insectos d) arácnidos

Colegio TRILCE

b) crustáceos e) diplópodos

c) chilopodos

182

b) paloma e) perro

c) cocodrilo

EVOLUCIÓN CONCEPTO Es el proceso a través del cual se desarrolló la vida sobre la Tierra, partiendo de formas primitivas ancestrales hasta llegar a los millones de especies que existen sobre la Tierra. El proceso evolutivo es difícil de apreciar por lo que su estudio se basa en evidencias.

COLEGIO

TRILCE La presencia de estructuras homólogas en especies relacionadas entre sí (es decir surgidas de un ancestro común) pone en evidencia un tipo de evolución llamado Divergente, en la que la estructura básica presente en el ancestro común ha sido modificada de distintas maneras para ejercer distintas funciones a medida que fueron originándose diversos descendientes.

EVIDENCIAS DELA EVOLUCIÓN Se emplean una serie de evidencias para reconstruir el proceso evolutivo, éstas se basan en comparaciones morfológicas embrionarias, bioquímicas y de la estructura molecular de los registros fósiles de las especies emparentadas.

Semejanzas embrionarias A

B

D

E

C

¿Cuál de estos embriones es humano? Las homologías entre los vertebrados se ponen de ma nif ies to a l c omie nzo de l de sarr ollo embrionario, como vemos en estas fotografías. A) _________________, (B) _________________, (C) _________________, D)__________________, (E) _________________.

1. Pruebas paleontológicas (registro fósil): los fósiles sugieren que han habido cambios graduales entre organismos ancestrales y los actuales. Fósil es todo resto o rastro dejado por seres ancestrales.

a) Estructuras análogas u homoplásicas: se trata de partes corporales que tienen diferente conformación anatómica y diferente origen embrionario, pero realizan la misma función. La presencia de estructuras análogas u homoplásicas en especies poco relacionadas entre sí revela un tipo de evolución llamado Convergente; por ejemplo las

2. Pruebas de anatomía comparada: a) Estructuras homólogas: se trata de partes corporales que poseen igual conformación anatómica y el mismo origen embrionario, pero realizan diferentes funciones. Ejemplo: alas de paloma y patas anteriores de caballo, brazo humano y aleta lateral de ballena, zarcillos de guisantes y espinas de cactos.

183

Colegio TRILCE

Biología Pinzones de Darwin a

d

b

c

e

f

Seis de las 13 especies de pinzones de Darwin. Con excepción del pinzón cantor (a), que semeja más un ave cantora que un pinzón; las especies se parecen mucho; todas Seis de las 13 especies de pinzones de Darwin. Con excepción del pinzón cantor (a), que semeja más un ave cantora que un pinzón, las especies se parecen mucho; todas estas aves son pequeñas y de color pardo oscuro o negruzco y cola corta. Las diferencias más obvias entre ellas son los picos, que van desde pequeños y finos hasta estas aves son pequeñas y de color pardo oscuro o negruzco y cola corta. Las diferencias más obvias entre ellas son los picos, que van desde pequeños y finos hasta grandes y gruesos. b) El pinzón terrestre pequeño (Geospiza fuliginosa). c) El pinzón terrestre grande (Geospiza magnirostris) come semillas. Geospiza magnirostris , que grandes y gruesos. b) El pinzón terrestre pequeño (Geospiza fuliginosa). c) El pinzón terrestre grande (Geospiza magnirostris) come semillas. Geospiza magnirostris, que G. fuliginosa, fuliginosa , rompe coirostris) vive posee un un pico pico un un tanto tanto más más grande grande que que G. rompe semillas semillas más más grandes. grandes. d) d) El El pinzón pinzón terrestre terrestre cactero cactero (Geospiza (Geospiza coirostris) vive de de las las flores flores yy frutos frutos de de los los posee cactos. Nótese que tiene un pico más grande y más aguzado que las otras dos especies de pinzones terrestres. e) El pinzón arbóreo pequeño (Camarhynchus parvulus) y cactos. Nótese que tiene un pico más grande y más aguzado que las otras dos especies de pinzones terrestres. e) El pinzón arbóreo pequeño (Camarhynchus parvulus) y f) f) el pinzón arbóreo grande (Camarhynchus psittacula) son insectívoros y capturan presas de distintos tamaños. el pinzón arbóreo grande (Camarhynchus psittacula) son insectívoros y capturan presas de distintos tamaños.

alas de diversos animales voladores lejanamente emparentados, como insectos y aves, son características análogas que han surgido con el tiempo para realizar la misma función de permitir el vuelo; otro ejemplo lo constituyen las espinas de plantas (hojas modificadas) y la púas (tallos modificados); espinas y púas se parecen de manera superficial pero son características análogas que surgieron para resolver la necesidad común de protección contra los herbívoros. Las características homoplásicas (análogas) demuestran que organismos con ancestros no relacionados entre sí pueden adaptarse de maneras similares a demandas ambientales similares. Cerdos hormigueros (Africa central), osos hormigueros (América del Sur) y pangolines (Africa y Asia) se parecen entre sí en modos de vida y en aspecto; además habitan ambientes similares (pastizales) en diferentes partes del mundo. Estos tres mamíferos están lejanamente emparentados, sin embargo por evolución convergente han desarrollado estructuras similares (mandíbulas fuertes, garras afiladas, hocico largo y lengua larga y pegajosa) que les permite capturar insectos.

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3. Pruebas de embriología comparada: establecen parentescos entre especies comparando su desarrollo embrionario. Por ejemplo: los peces, tortugas, ratones y el hombre experimentan un desarrollo embrionario muy similar; cuando son embriones, todos desarrollan cola y branquias, pero sólo los peces conservan las branquias cuando son adultos, mientras que la tortuga, los ratones y los peces mantienen la cola. Una explicación posible es que tengan un ancestro vertebrado común en cuyo origen se encuentran los genes para el desarrollo de la cola y las branquias, y con la evolución estos genes pudieron haber sido suprimidos por otros. 4. Pruebas bioquímicas y de biología molecular comparadas: analiza proteínas y ácidos nucleicos. Demuestra que la estructura básica del ADN y las proteínas es similar en todas las especies. El código genético es Universal. Los estudios sobre el ADN, ARN, proteínas y otras estructuras subcelulares, han permitido descubrir grandes similitudes entre los seres vivos. Se considera que a mayor similitud entre los nucleótidos del ADN de diferentes especies existe mayor parentesco evolutivo. A mayor semejanza en los aminoácidos que componen proteínas equivalentes en especies diferentes, mayor probabilidad de que tienen un ancestro común.

184

Evolución

FUERZAS DELA EVOLUCIÓN Los principales factores que posibilitan la evolución son las mutaciones, las migraciones y la deriva génica. Sobre éstos actúa la selección, que se encarga de fijar los caracteres mejor adaptados. 1. Mutaciones Los cambios en el genotipo heredables(mutaciones) son considerados la materia prima de los cambios evolutivos y sobre estas variaciones puede actuar el proceso de selección que determina la aparición o no de la nueva característica de la especie.

Mutaciones Ejemplo Ejemplo de de los los efectos, efectos, a a veces veces dramáticos, dramáticos, de de la la mutación. oveja del es una mutación. La La oveja del centro centro es una Ancon, Ancon, variedad variedad con con patas muy cortas. La primera Ancon se conoce al final del patas muy cortas. La primera Ancon que se conoce al final siglo XIX en el rebaño de un granjero Nueva Inglaterra. del siglo XIX en el rebaño de un de granjero de Nueva Mediante cosanguíneas (el rasgo se Inglaterra. cruzas Mediante cruzas cosanguíneas (el transmite rasgo se como recesivo) obtuvo una variedaduna de animales transmite como se recesivo) se obtuvo variedad de de patas demasiado como para saltar lospara bajos cercos animales de patascortas demasiado cortas como saltar los de piedra que de rodean tradicionalmente a las pasturas a para bajos cercos piedra que rodean tradicionalmente las ovinos Nueva Inglaterra. También se obtuvo pasturasdepara ovinos de Nueva Inglaterra. Tambiénuna se variedad en Europa septentrional obtuvo una similar variedad similar en Europa septentrionalcomo como consecuencia de una mutación independiente. consecuencia de una mutación independiente. En En una una época época se se propuso propuso que que la la evolución evolución ocurre ocurre por por saltos saltos bruscos bruscos y y grandes grandes como como éste, éste, concepto concepto que que aa veces veces se se conoce como teoría del "monstruo promisorio". conoce como teoría del "monstruo promisorio". Uno Uno de de los los motivos motivos por por los los cuales cuales se se abandonó abandonóeste esteconcepto concepto es es que que casi casi todas todas las las mutaciones mutaciones que que producen producen cambios cambios dramáticos dramáticos en en el el fenotipo fenotipo son son nocivas, nocivas, como como sucedería sucedería con ésta si ocurriese en una población con ésta si ocurriese en una población silvestre. silvestre.

Un ejemplo de migración lo vemos en el desplazamiento de pobladores del campo a la ciudad, lo que genera un flujo de genes y el enriquecimiento de la variabilidad.

El beagle y el galgo son perros que han desarrollado una serie de variaciones estructurales (evolución divergente) que les permite especializarse en la caza.

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Quinto año de secundaria

Biología 2. Migración Es la salida o entrada de individuos a una población. Con el movimiento de individuos de una población se produce un flujo de genes. Estos nuevos genes van a introducir cambios fenotípicos en la población sobre los cuales podrá actuar la selección.

Adaptaciones

de individuos, la posibilidad de homocigotes es mayor y la variabilidad génica menor, lo que origina la aparición de mutaciones que se fijan en la población y que pueden producir enfermedades, defectos o fenómenos perjudiciales para la especie. TEORÍAS DELA EVOLUCIÓN Las teorías de la evolución intentan determinar las leyes o mecanismos que rigen la evolución. Las similitudes entre diferentes tipos o especies de seres vivos impulsaron las investigaciones que buscaban una explicación evolutiva del origen de las especies. Las diferentes adaptaciones permitieron inferir los posibles mecanismos de la evolución. 1. Teoría de Lamarck o de los caracteres adquiridos En 1809 Jean - Baptiste de Lamarck publicó su teoría en su libro “Filosofía Zoológica” que dice: • Todos los organismos tienden a su perfeccionamiento. • Las alteraciones del medio producen nuevas necesidades en los seres. • Para cubrir estas necesidades, los seres vivos se ven obligados a utilizar algunos órganos con mayor o menor intensidad; dependiendo de su uso éstos se desarrollarán o atrofiarán, lo que origina los cambios (Ley del uso y desuso). • Los cambios son de carácter hereditario, es decir, serán heredados por sus descendientes (Herencia de los caracteres adquiridos).

Langostino que habita en cavernas. Lo mismo que otros animales adaptados a vivir dentro de oscuras cavernas, es ciego y no tiene pigmento. Sus antenas son más largas que las del langostino común y su movimiento es lento y silencioso. Esto le permite detectar las más ligeras perturbaciones en el agua.

3. Deriva Génica Es el cambio en el reservorio génico debido a sucesos al azar, y afecta generalmente a poblaciones pequeñas. La deriva génica se presenta cuando muere un gran número de individuos, lo que ocasiona la pérdida de genes, y los individuos que sobreviven se ven obligados a reproducirse entre ellos. Al ser pequeño el número

Actualmente esta teoría no es considerada válida, pues se ha comprobado que las modificaciones causadas por acción del medio no se heredan . Por ejemplo en China se acostumbraba vendar los pies de las niñas desde su nacimiento con el fin de atrofiar su crecimiento; pero estas niñas al crecer tenían hijos con pies normales.

ESQUEMA DE LA EVOLUCIÓN DE LAS JIRAFAS SEGÚN LAMARCK

1

2

3

1.El esfuerzo de las jirafas por alcanzar las hojas de los árboles hace crecer su cuello. 2.Los hijos nacen ya con el cuello más largo y siguen esforzándose por coger las hojas. 3.La siguiente generación tiene el cuello aun más largo.

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Evolución

Selección artificial

Todas las razas de perros se produjeron mediante selección artificial, lo cual demuestra el tremendo potencial de variabilidad que posee una sola especie.

2. Teoría de Darwin o de la Selección Natural Después de más de 140 años de la publicación de "El origen de las Especies" de Charles Darwin,su concepción original de evolución sigue utilizándose como un marco referencial. Se basó en cuatro premisas. • Los individuos de una determinada población no son todos iguales, presentan ligeras variaciones entre ellos al nacer. • Dichas variaciones son hereditarias.

Variabilidad en una especie

Hasta Hastaen enpoblaciones poblacionesen enlas lascuales cualeslos losindividuos individuos parecen parecenser sercasi casi idénticos, idénticos, como como los los miembros miembros de de este este grupo grupo de de aves aves marinas marinas (Sulidae), (Sulidae),sabemos sabemosque queexisten existenvariaciones variacionesporque porquelos losindividuos individuosno notienen tienendificultad dificultadpara paraidentificar identificaraasus susparejas parejasyy aasus sus crías. crías. Es Es probable todoslos losseres sereshumanos humanosse seasemejen. asemejen. probableque quepara paralas lasplagas aves, todos

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Quinto año de secundaria

Biología • En una generación nacen más individuos de los que pueden sobrevivir. • Sobreviven aquellos cuyas variaciones favorecen su des empeño en el ambiente (l ucha por la supervivencia), como resultado, el promedio de la población se hallará mejor dotada para explotar su habitat (selección natural): supervivencia del más apto.

3. Teoría de la mutación Hugo de Vries, redescubridor de Mendel, publicó esta teoría que se sustentaba en:

• Es justo reconocer que Alfred Wallace planteó simultáneamente la misma teoría, como resultado de sus estudios en la flora y fauna de la India y la península Malaya.

• Que las especies dan “grandes saltos” evolutivos (grandes mutaciones) de una generación a otra. • Estos grandes saltos producían descendientes lo suficientemente distintos a sus progenitores como para ser considerados nuevas especies. • Las mutaciones dirigen el cambio evolutivo.

Henry W. Bates en la amazonía

En 1847 Henry Walter Bates, de 22 años de edad, ex aprendiz de un fabricante de medias de Leicester, se embarcó para remontar el Amazonas con su amigo Alfred Russel Wallace, con la finalidad de recoger datos "encaminados a resolver el problema del origen de las especies". En sus 11 años de permanencia en Brasil, Bates reunió 14712 especies de insectos y otros animales, de las cuales unas 8000 no habían sido descritas hasta entonces. Bates, lo mismo que Wallace, fue uno entre muchos científicos, naturalistas y exploradores que mantenían correspondencia con Darwin. Este dibujo de Bates, reproducido de su libro El naturalista en río Amazonas, lo muestra capturando un tucán de cresta rizada.

¿Ñandú o avestruz o emú? a

c

b

El ñandú de América del Sur (a), el avestruz de África (b) y el emú de Australia (c) son aves muy grandes que no vuelan y ocupan hábitat similares en distintos continentes. ¿Cada uno de ellos fue un producto de un acto separado de creación especial? Para Darwin, las diferencias biogeográficas como éstas hacen dudar de la doctrina de la creación especial.

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Evolución 4. Neodarwinismo o Teoría Sintética (T.Dobzhansky: 1930 - 1940) Surge durante el siglo XX a partir de la revisión y el enriquecimiento del darwinismo con los aportes de la genética, la sistemática y la paleontología. El neodarwinismo, al igual que la teoría original de Darwin, se fundamenta en el principio de la selección natural como causa de evolución, pero defiere en dos aspectos fundamentales: 1) Rechaza el principio la marckiano de la herencia de los caracteres adquiridos. 2) Admite que las variaciones sobre las que actúa la selección natural se heredan según las leyes de Mendel. Estos aportes ayudan a explicar la evolución por selección natural así: Adaptaciones a

Evolución del caballo

Hyracotherium. Medía aprox. 40 cm de altura. Vivía en zonas boscosas, y se alimentaban de hojas de los arbustos.

Mesohippus. Medía unos 65 cm aprox. Habitaba en campos más abiertos y se cree que también se alimentaba de hojas.

Merychipus. Medía 1 m de altura y su aspecto era similar al de los caballos actuales. Vivían en praderas y se alimentaban de hierbas.

b

Plioppus. Medía 1,20 cm de altura y era casi idéntico a los caballos actuales; estaban completamente adaptado a la vida en las praderas.

Eqqus. Este género comprende a los caballos actuales y a sus antepasados más directos.

ENTRE EL MONO Y EL HOMBRE ESTÁ EL AUSTRALOPITHECO a) El pájaro carpintero tiene varias adaptaciones que le permiten procurarse su alimento, como dos dedos orientados hacia atrás para apoyarse en la corteza del árbol, fuertes plumas en la cola que lo apuntalan erguido, un pico potente que le sirve para perforar la corteza, fuertes músculos cervicales que accionan el pico como un martillo, espacios aéreos en el cráneo que hacen de amortiguador para el encéfalo al martillar, y una lengua muy larga para llegar hasta los insectos que están debajo de la corteza. b) El pinzón carpintero (Camarhynchus pallidus) es un fenómeno raro en el mundo de las aves porque usa un utensilio. Lo mismo que el pájaro carpintero, se alimenta de larvas, a las que extrae de los árboles usando como cincel su pico, pero como no posee la larga lengua erizada del pájaro carpintero, recurre a una sonda artificial, consistente en una ramita o una espina de cacto, para extraer la larva. El pinzón carpintero de esta figura ha elegido una espina de cacto, que introduce en el agujero hecho por la larva. El pájaro ha conseguido ensartar la larva y la extraerá para comérsela. Si el punzón que ha elegido es bueno, el pájaro lo lleva de árbol en árbol en su búsqueda de larvas.

Chimpancé

1

1

2

2

3

3

4

4

Australopitheco

Hombre

Diferencias que debemos observar entre los distintos cráneos:

En una población, los individuos pueden ser portadores de una de las numerosas variantes de un gen(o alelo), y por consiguiente presentar una u otra de las distintas constituciones determinadas por los distintos alelos. Ciertas constituciones confieren a los individuos que los poseen, una mejor adaptación, de forma que sobrevivirán preferencialmente sobre otras y dejarán más descendientes que los demás. Así en la generación siguiente, los genes responsabl es de tales constituciones mejor adaptadas serán más frecuentes. Si el proceso se repite, los alelos que le confieren mayor adaptación se harán primero mayoritarios, y luego exclusivos en la población. Por último, si la sustitución de unos alelos por alelos más aptos afecta a un gran número de genes, la población acabará teniendo una constitución genética muy diferente a la inicial; las imposiciones de su entorno, mediante viabilidad han generado una nueva especie. Esto por supuesto requiere un tiempo muy largo. La teoría neodarwiniana es la de mayor arraigo entre científicos contemporáneos.

1. 2. 3. 4.

Seno frontal (interior). Separación de la cavidad ocular. Tamaño de cavidad nasal. Características del segundo incisivo.

Evolución del hombre Hombre actual

Hombre de Neanderthal

Homo erectus Variación de dentadura Bipedismo Homo habilis

Tamaño de encéfalo Confección de herramientas Manejo del fuego Enterramientos

Australopitheco

189

Cultivos

Quinto año de secundaria

Biología 6. Según Darwin:

Autoevaluación

a) b) c) d)

Las características adquiridas se heredan Los órganos se desarrollan según el uso Todos los organismos tienden al perfeccionamiento Las alteraciones del medio producen nuevas necesidades en los seres e) La naturaleza selecciona a los más aptos.

In st ruc cion es

Las siguientes 20 preguntas tienen como objetivo que pueda conocer cuánto sabe de este capítulo. Se le recomienda que antes de intentar contestarlas, repase a conciencia su cuaderno y la guía. Póngase un tiempo límite para toda la prueba (sugerencia: 25 minutos), luego compare sus respuestas con la clave al final de la guía. Calcule su porcentaje de preguntas correctas, será su rendimiento. El mínimo rendimiento debe ser 70%, si espera tener algún éxito en sus evaluaciones bimestrales.

7. El ala de un ave y la pata de un caballo son: a) b) c) d) e)

1. Los peces respiran por branquias y los insectos por tráqueas, evolutivamente son: a) b) c) d) e)

Registros fósiles Estructuras análogas Estructuras homólogas Evolución divergente Mutaciones

8. "...... sobreviven aquellos cuyas variaciones favorecen su desempeño en el ambiente...". La afirmación anterior es parte de: a) b) c) d) e)

2. Según Lamarck (marque lo correcto) a) b) c) d)

Las alteraciones del medio producen necesidades Todos los organismos tienden a perfeccionarse Todos poseen deriva genética Las migraciones son entradas y salidas de una población e) a + b

3. Existe una rata llamada "rata topo" que nace con visión, pero como vive en orificios bajo tierra, pierde los ojos y se vuelve ciego. Este hecho sería explicado por la teoría: a) b) c) d) e)

Deriva génica Fosil homólogo Lamarck Selección natural Neodarwinismo

4. Nicho ecológico es: a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

Poseen la misma función. Poseen la misma estructura básica. Son fuerzas evolutivas. Son rezagos evolutivos. Expresan evolución divergente.

10.Postuló la selección natural al mismo tiempo que Darwin. a) Lamarck d) Wallace

b) Pinzón e) Aristóteles

c) Mendel

11."Es un cambio en el reservorio genético debido a sucesos al azar y afecta poblaciones pequeñas...". El enunciado corresponde a: a) b) c) d) e)

Las migraciones Deriva génica Mutaciones Analogía estructural Más de una

12.La ley del uso y desuso, fue fundamental en: a) b) c) d) e)

Lamarkismo Aristóteles Oparín Teoría de Darwin Neodarwinismo

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Teoría de Lamarck Darwinismo Vitalismo Mecanicismo Neolamarckismo

9. Las estructuras análogas.

Conjunto de individuos de una especie Conjunto de individuos de diferentes especies Lugar donde se vive Rol natural Lugar donde muere un individuo

5. Surge de los aportes de la Genética y Paleontología:

Convergentes Divergentes Estructuras homólogas Estructuras análogas Órganos vestigiales

190

Teoría de Darwin Generación espontánea Lamarckismo Neodarwinismo Teoría de la biogénesis

Evolución 17. Es usado recientemente para evaluar parentesco evolutivo.

13.Las alas de los insectos y las de las aves son: a) b) c) d) e)

Fósiles Estructura análogas Estructuras homólogas Vestigios evolutivos Órganos divergentes.

a) Morfología estructural c) Embriología e) Teoría sintética

18.Aves estudiadas intensamente por Darwin antes de plantear la teoría de la Selección Natural.

14.Principal fuerza de la evolución. a) b) c) d) e)

a) Emú d) Pinzón

deriva génica selección natural mutaciones ley del uso y desuso herencia de caracteres adquiridos

hombre de Neanderthal Homo habilis Homo erectus Australopithecus hombre de Cromagnon

a) b) c) d) e)

c) Avestruz

deriva génica evolución divergente evolución convergente homología estructural analogía estructural

20.El equivalente australiano del ñandú es: a) b) c) d) e)

16.No es ancestro del caballo. a) Merychipus c) Plioppus e) Todos son

b) Ñandú e) Ninguna

19.El Beagle y el Galgo son un caso de:

15.En la evolución del hombre el manejo del fuego aparece en el. a) b) c) d) e)

b) Fisiología d) Bioquímica

b) Hyracotherium d) Mesohippus

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avestruz pinzón pájaro carpintero ornitorrinco emú

Quinto año de secundaria

COLEGIO

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ECOLOGÍA ¿Cuántas veces hemos estado en un bosque? ¿Cuántas hemos contemplado un cóndor en pleno vuelo? ¿Cuánto sabemos acerca de las especies que día a día se extinguen? Uno de los aspectos más tristes de vivir en la ciudad es el alejarnos de la naturaleza y con ello ignorar lo que ocurre en ella. En el mundo actual con la creciente urbanización, explosión demográfica, explotación inadecuada de los recursos y la contaminación ambiental, debemos prestar particular atención a los efectos, a corto y a largo plazo, de todo ello sobre la naturaleza. Para poder entender los efectos sobre la naturaleza necesitamos saber cómo funciona, de manera que podamos hacer el menor daño posible. El vocablo griego "OIKOS" significa "casa" o "lugar donde se vive". Es a partir de él que el biólogo alemán Haeckel acuñó en 1886 el término Ecología que, literalmente, es la ciencia o el estudio de los organismos "en su casa". Es esta ciencia la que busca dar respuesta a las interrogantes planteadas previamente.

Ejemplo: -

Especie humana: Homo sapiens Especie de los perros : Canis familiaris

2. Población Es el conjunto de individuos de la misma especie que ocupan un lugar determinado. Ejemplo: Población de leones de África del sur Población de gatos de Miraflores Cuando hablamos de una población, generalmente tenemos que especificar el tipo de individuos y definir sus límites en el tiempo y en el espacio. Por ejemplo podemos tratar de la población de "cóndores" de Puno en el año 1994. Una población funciona por un proceso continuo de agregar y sustraer individuos. Los individuos entran en la población por nacimientos o inmigración y la dejan por muerte o emigración. De la acción conjunta de ambos factores depende el que la población sea creciente, decreciente o estable. 3. Comunidad Biótica Es la reunión de poblaciones que viven en un área determinada. Así los organismos que conviven en un ecosistema forman una comunidad biótica. Ejemplo: -

La relación entre los lobos marinos y el medio ambiente es estudiada por la Ecología.

CONCEPTO La Ecología es la ciencia que estudia las interacciones de los seres vivos con su ambiente físico y entre sí. CONCEPTOSFUNDAMENTALES 1. Especie Es el conjunto de organismos de características muy similares, que comparten un reservorio génico, pueden generar descendencia fértil y tienen un antecesor común.

4. Hábitat Es el lugar donde una especie encuentra todo lo que necesita para vivir. Es el lugar donde vive un organismo o donde uno lo buscaría. Es la "dirección o domicilio" de un organismo. Ejemplo: -

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La comunidad de un lago de agua dulce está formada por la población de algas, la de bacterias, la de peces, la de gusanos, la de escarabajos,etc.

El hábitat del "nadador de espalda" (Notonecta) son las áreas de agua superficial de vegetación tupida, de los estanques o lagos. El hábitat del Paiche son las aguas negras y cálidas de algunas lagunas amazónicas.

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Biología 5. Nicho Ecológico Es el rol o función natural de una especie en su ecosistema en la comunidad. Es la "profesión" de un organismo.

ESQUEMA DEL ECOSISTEMA DE LA COSTA DEL PERÚ, EN ICA BIOTOPO Factores Climáticos · Latitud · Altitud

Ej.: El nicho ecológico de los buitres es ser carroñero. Ej.: El nicho ecológico del paiche es ser depredador de peces pequeños. 6. Biosfera Es la parte de la Tierra en la que existe vida, es sólo una delgada película de la superficie. Se extiende aproximadamente entre 8 y 10 km por encima del nivel del mar y unos pocos metros por debajo del nivel del suelo, hasta donde pueden penetrar las raíces y encontrarse los microorganismos. Incluye las aguas superficiales y las profundidades de los océanos. ECOSISTEMA Es la unidad fundamental de la Ecología. Se le considera como un sistema natural más o menos estable que resulta de la estrecha relación entre los seres vivos y su medio. Está compuesto por una parte biótica(viva), formada, por los organismos que conviven en él formando una biocenosis; y por una parte abiótica (no viva) o biotopo, formada por el ambiente físico que ejerce influencia sobre la parte viva.

BIOCENOSIS Niveles Tróficos

Fauna

 Productores Zooplacton. Jureles, pingüinos de Humboldt,  Consumidores primarios pelícanos, piqueros, gaviotas,  Consumidores secundarios nutria marina, lobo de mar, defín, orca.  Consumidores secundarios o terciarios

Un ecosistema puede ser, por ejemplo, una simple vasija que contiene un caracol, peces, plantas acuáticas, agua y arena, o puede ser tan grande como un bosque, un río o un estanque. Una laguna es un ejemplo típico de ecosistema, considerada una subdivisión de la biósfera relativamente independiente de las unidades vecinas (bosques, praderas, etc.). En ella se distinguen dos tipos de elementos, el primero es el medio físico y químico, formado esencialmente por el agua y las sustancias disueltas, que constituyen el medio en el que viven los vegetales y animales acuáticos. Este medio, o biotopo es el elemento abiótico de la laguna. El segundo elemento es el conjunto de seres vivos, vegetales y animales que encuentran en la laguna en condiciones ambientales adecuados para vivir y reproducirse. Entre estos seres vivos existen numerosas relaciones de interdependencia: tróficas, de competencia, de simbiosis, etc. El conjunto de estos seres vivos forma la biocenosis.

CADENA TRÓFICA DEL ECOSISTEMA DE LA COSTA DEL PERÚ

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Medio acuático: agua salada · Temperatura · Acidez de agua (pH)

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Ecología Las once ecorregiones del Perú Mar frío de la Corriente Peruana

Mar tropical

Desierto del Pacífico

Bosque seco ecuatorial

Bosque tropical del Pacífico

Serranía esteparia

Puna

Páramo

Selva Alta

Bosque Tropical Amazónico

Sabana de Palmeras

Algunas ecorregiones del Perú a

c

b

e

d

a) Mar frío. Paracas, Ica. b) Especies del desierto del Pacífico. c) Bosque seco ecuatorial. d) Selva alta. e) Páramo.

1. Factores del Ecosistema 1.1 Factores abióticos o biotopo Son factores físicos y químicos que agrupan a las diversas manifestaciones del clima, el suelo y el agua.Todos afectan la distribución, abundancia y características de los organismos en los diferentes hábitats. Son determinantes para el crecimiento de las diferentes poblaciones, los cambios súbitos en algunos de los factores pueden ocasionar la desaparición de una o más especies de un ecosistema. Los principales son:

195

1.1.1 Radiación solar Es la fuente de energía que sostiene la vida. Es transformada a energía química por los organismos fotosintéticos, haciéndola utilizable por todos los seres vivos. 1.1.2 Temperatura Es consecuencia de la transformación de la energía y se expresa como calor. Determina el desarrollo y distribución de plantas y animales. En general los seres vivos no pueden subsistir más que en un intervalo de temperatura comprendido entre 0 y 50ºC en el que es posible una actividad metabólica normal. Quinto año de secundaria

Biología Radiación solar

Ciclo del agua

El agua representa, cada año, elmovimiento mayor movimiento de Representa cada año el mayor de masas masas de planeta, nuestroy planeta, y por se la produce por la de nuestro se produce radiación solar radiación y el efecto gravitatorio. y el efectosolar gravitatorio.

La radiación del sol se va perdiendo en su recorrido hasta la superficie de la tierra.

Otros factores abióticos son la luz, humedad, altitud, latitud, presión y la salinidad.

1.1.3 Aire Es una porción limitada de la atmósfera formada por una mezcla de gases en las siguientes proporciones: oxígeno 21%; nitrógeno 78%; bióxido de carbono 0,03%; argón y otros gases. 1.1.4 Suelo Es una capa externa muy delgada de la litósfera, proporciona soporte, nutrientes (agua y sales minerales) y espacio a todos los seres vivos terrestres. Está formado por diversos minerales originados del estrato geológico y por materia orgánica (humus) formada por restos de plantas y animales, además de agua proveniente de la lluvia o riego, aire procedente del intercambio gaseoso y por microorganismos.

1.2 Factores bióticos o biocenosis Es el conjunto de organismos vivos que se desarrollan en el ecosistema y que interactúan con el biotopo, con el fin de alcanzar un ambiente estable. También interactúan entre sí mediante relaciones diversas, denominadas:

1.1.5 Agua En nuestro planeta existen reservas de agua en los tres estados: sólido, en zonas polares (27,5 millones de km3); líquido, en océanos y mares (1 350 millones de km3) y aguas continentales (8 millones de km3), y gaseoso, en la atmósfera (13 000 km3). En el agua encontramos disueltos oxígeno y bióxido de carbono, así como otros gases, necesarios para la vida. Las cantidades relativas de agua en diferentes partes de la biósfera determinan el tipo de organismos que la habitaran. Los cambios en su temperatura influirán sobre el desplazamiento de los organismos marinos, así como originará corrientes marinas que afectarán en mayor o menor grado a los elementos de la biocenosis (seres vivos). El agua es vital al mantener la temperatura del planeta tierra entre límites que permitan la vida, pues absorbe el calor en el día y lo libera en la noche.

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1.2.1 Relaciones Interespecíficas Comprende individuos de especies distintas. Las principales son: - Neutralismo (%): Es la indiferencia entre poblaciones de especies distintas, donde ninguna se beneficia o perjudica a la otra. Ej.: Las cabras y jirafas en la sábana africana. - Comensalismo(+/o): Es una asociación entre dos especies en la que una se beneficia mientras que la otra ni se beneficia ni perjudica. Ej.: Algunas bacterias del intestino humano (flora intestinal), pez rémora y tiburón, etc. - Competencia(-/-): Ocurre cuando una población tiene que disputar los recursos naturales limitados (alimento, espacio vital), sólo una subsiste en el área y la otra es desplazada o eliminada. Ej.: cormarán y cuervo marino. - Cooperación(+/+): Ambas especies se benefician pero no son dependientes estrictos, una de la otra. Ej.: Existe un ave que se alimenta de los restos de alimentos dejados en la boca de los cocodrilos.

Ecología - Amensalismo(-/0): Una especie perjudica a otra sin querer. Ej.: Los pescadores al arrastrar sus redes en la orillas, permiten que los "muy-muy" salgan y sean devorados por las aves. - Mutualismo(+/+): Dos especies se benefician pero son dependientes de por vida. Ej.: Los microorganismos que degradan celulosa en el tracto digestivo de ciertos animales.

2. Flujo de la materia en el Ecosistema En los ecosistemas se dan flujos de materia y energía a través de las llamadas cadenas tróficas o nutricionales. En ellas encontramos organismos cumpliendo un rol específico dentro de la transmisión de materia y energía. Se conocen los siguientes niveles tróficos en dichas cadenas:

- Parasitismo(+/-): Una especie parásita que se beneficia de vivir dentro, o sobre un organismo, u hospedero, al que perjudica. Ej.: Taenia Solium, parásito del hombre - Depredación(+/-): Una especie mata a otra para alimentarse (depredador) Ej.: León-venado

Relaciones interespecíficas a

b

2.1 Productores o primer nivel trófico Está formado por organismos autótrofos que captan la energía solar y la materia inorgánica y la ingresan a la cadena. Sin ellos la existencia del ecosistema no es posible. Ej.: algas y plantas 2.2 Consumidores primarios o herbívoros Se alimentan de vegetales, es decir de productores. Ej.: conejo, vaca, etc. 2.3 Consumidores secundarios Se alimentan de consumidores primarios. Ej.: Lobo, águila, etc. 2.4 Consumidores terciarios o carroñeros Cuando existe, está formado por animales que se alimentan de cadáveres. Ej.: gallinazo, condor, etc.

Cadena o red trófica

a) Pastura de Queensland, Australia, invadida por la tuna. Esta propagación rápida y ambientalmente destructiva ocurre a menudo cuando se introducen organismos foráneos en una región donde no tienen competidores ni depredadores. b) La misma pastura, tres años después de introducir la polilla del cacto.

1.2.2 Relaciones Intraespecíficas Comprende a individuos de una misma especie. Son: - Socialización: Se refiere a la organización en sociedades de individuos de la misma especie, en la que cada miembro cumple un rol para beneficio común de la sociedad. Es así que a la asignación de roles a cada individuo de un grupo se le conoce como socialización. Ej.: humanos, hormigas, abejas. - Competencia: Es la lucha entre individuos de la misma especie por realizar la misma actividad asociados a procesos reproductivos alimenticios, etc. Ej.: lobos, perros, leones.

197

Diagrama de una red alimentaria. Las flechas apuntan desde cada animal hacia sus fuentes de energía. Esta red alimentaria ha sido simplificada porque en realidad participan muchos más animales y plantas.

2.5 Descomponedores o desintegradores o detritívoros o quinto nivel trófico Formado por organismos que descomponen los restos de organismos muertos realizando un auténtico reciclaje de nutrientes, al tiempo que elaboran nuevos productos y forman el suelo. Ej.: Hongos y bacterias.

Quinto año de secundaria

Biología Ciclo del carbono El Carbono es introducido al ciclo por fotosíntesis (autótrofos) fundamentalmente. De este modo se incorpora a plantas y algas, que ceden su carbono a qui enes las ingieren (heterótrofos), y así sucesivamente. Al morir, autótrofos y heterótrofos, los hongos y bacterias descomponen sus restos devolviendo el carbono como CO2 a la atmósfera. Mediante respiración celular, los compuestos orgánicos ingeridos por los autótrofos y heterótrofos “desprenden” CO2; entregando el carbono como CO2, a la atmósfera, como se ve en el gráfico:

Esquema de las cadenas tróficas Fotosíntesis

Material inorgánico libre

Productores

(Autótrofos)

Consumidores

(Heterótrofos)

Descomponedores (Heterótrofos)

Fotosíntesis por autótrofos (Principalmente plantas y algas)

3. Ciclos Biogeoquímicos o Biogénicos del Ecosistema Son circuitos a través de los cuales son reciclados diversos bioelementos, pasando alternativamente de la materia viva a la inorgánica, y viceversa. Se habla de dos tipos de ciclos. Ciclo del Carbono

Aire y agua CO2

Respiración celular

Respiración celular: Combustión Descomposición por hongos y bacterias Descomposición por hongos y bacterias CaCO3 (Caliza), Carbón Mineral y petróleo

Compuestos orgánicos de autótrofos (por ejemplo carbohidratos)

Consumido por heterótrofos (Principalmente animales)

Descompuestos orgánicos de heterótrofos

Ciclo del Carbono

Ciclo del Nitrógeno Los microorganismos desempeñan funciones esenciales diversas en el ciclaje del nitrógeno a través de la biósfera. Se calcula que la mitad del nitrógeno fijado hoy día sobre la Tierra es el resultado de dos actividades humanas: la fijación industrial y la plantación de leguminosas. Los detalles de este ciclo los podemos apreciar en el esquema siguiente: Ciclo del nitrógeno

3.1 Gaseosos En los que la atmósfera es la reserva esencial del elemento (carbono, nitrógeno, agua). 3.2 Sedimentarios En los que el elemento es almacenado en forma de sedimento sólido (fósforo, azufre). Detallemos los tres más importantes:

Colegio TRILCE

198

Ciclo del Nitrógeno

Ciclo del Fósforo El fósforo es por lo general el nutriente limitante de los organismos que viven en aguas dulces. Gran parte del fósforo que llega a los océanos, deja de estar al alcance de los organismos terrestres durante largos periodos. Una vez en el mar sólo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres: mediante las aves marinas (guano de las islas rico en fósforo)

Ecología y mediante la actividad del hombre que moviliza el ciclaje del fósforo cuando explota la roca fosfatada. Para mayores precisiones observemos el siguiente esquema:

animales bacterias

mineralización bacteriana

fotosíntesis de materia orgánica

1. El animal que se alimenta de larvas que comen hojas frescas, se comporta como:

fosfatos solubles PO 4

arrastre hacia el mar

In st ruc cion es

Las siguientes 20 preguntas tienen como objetivo que pueda conocer cuánto sabe de este capítulo. Se le recomienda que antes de intentar contestarlas, repase a conciencia su cuaderno y la guía. Póngase un tiempo límite para toda la prueba (sugerencia: 25 minutos), luego compare sus respuestas con la clave al final de la guía. Calcule su porcentaje de preguntas correctas, será su rendimiento. El mínimo rendimiento debe ser 70%, si espera tener algún éxito en sus evaluaciones bimestrales.

vegetales

excreción

Autoevaluación

a) b) c) d) e)

erosión peces

sedimentos profundos

aves

rocas sedimentarias guano

Producir Consumidor primario Desintegrador Consumidor secundario Consumidor terciario

2. El nivel trófico de la cadena alimenticia que está constituido por organismos que reciclan la materia, se denomina:

fosilización

Ciclo del Fósforo

SUCESIÓN ECOLÓGICA (evolución de los ecosistemas) Es una característica de los ecosistemas que consiste en una serie de fases sucesivas y ordenadas de crecimiento de la vegetación cuya estructura y composición se hace cada vez más compleja para un área dada. La fauna de cada fase se corresponde estrechamente con la vegetación que la caracteriza.

a) b) c) d) e)

3. Relacionar correctamente las columnas respecto a los niveles tróficos. 1. Lobos 3. Venados

Empieza con un medio susceptible a ser colonizado. En él se ubicarán primero las especies pioneras y colonizadoras, que lo irán preparando y modificando para soportar comunidades cada vez más complejas. Finalmente se alcanzará el estado de clímax cuando se logre una comunidad madura, estable y equilibrada que ya no será reemplazada por otra.Puede ser: a. Primaria Se inicia en un área despoblada, sin vida, o donde la fauna y la flora preexistente ha desaparecido por algún acontecimiento geológico. El desarrollo del bosque amazónico en millones de años es un buen ejemplo. b. Secundaria Se presenta cuando se destruye una comunidad natural de plantas. Las nuevas plantas que se desarrollan constituyen una sucesión ecológica secundaria. La aparición de nuevas plantas en los espacios que se dejan por la tala de árboles maderables en la amazonía, es un ejemplo de sucesión ecológica secundaria.

Consumidores terciarios Carroñeros Productores Depredadores Descomponedores

a. b. c. d.

2. Gallinazos 4. Cianobacterias

Consumidores primarios Productores Consumidores terciarios Consumidores secundarios

a) 1d, 2a, 3c, 4b c) 1d, 2c, 3a, 4b e) 1b, 2a, 3c, 4b

b) 1b, 2d, 3a, 4c d) 1c, 3d, 3a, 4b

4. La tangarana es una planta de la selva en cuyos tallos hay nidos de hormigas. Si un intruso roza la planta y es atacado por las hormigas, entonces, la relación entre tangarana - hormiga, es: a) Parasitismo c) Comensalismo e) Amensalismo

b) Mutualismo d) Inquilinismo

5. Los iniciadores de la cadena trófica en aguas de mar lo constituyen:

199

a) b) c) d) e)

Los peces cartilaginosos Los hongos El fitoplancton El zooplancton Los animales bentónicos

Quinto año de secundaria

Biología 6. La relación entre las abejas y plantas, cuyas flores polinizan es clasificada como: a) Amensalismo c) Comensalismo e) Mutualismo

a) competencia c) parasitismo e) mutualismo

b) Inquilinismo d) Competencia

7. El nitrógeno es un elemento importante que en los seres vivos se encuentra formando parte de: a) La úrea c) Los aminoácidos e) El ácido úrico

b) Los nitratos d) Los nitritos

15.Cualquier lugar del planeta donde sea posible encontrar a un ser vivo, formará parte de la unidad ambiental más general denominada:

b) Antibiosis d) Protocooperación

b) Capacidad de carga d) Cadena trófica

a) Tienen el mismo nicho ecológico pero hábitats diferentes. b) Tienen el mismo hábitat y el mismo nicho ecológico. c) Comparten el mismo hábitat pero no el mismo nicho ecológico. d) Tienen hábitats y nichos ecológicos diferentes. e) Tienen la misma forma de vida pero con nichos ecológicos diferentes. 17. Se encuentran en la base de la cadena trófica:

10.En las etapas iniciales de la sucesión ecológica, se cumple que: a) b) c) d) e)

La biomasa soportada es alta. La materia orgánica total es grande. La diversidad de especies es baja. Hay gran heterogeneidad espacial. El tamaño de los organismos es grande.

a) b) c) d) e)

a) algas d) venados

a) b) c) d) e)

12.La función que desempeña una especie dentro de un ecosistema, se llama: b) Nicho ecológico d) Bioma

13.En la relación, ser vivo-ambiente, la composición atmosférica permanece estable debido a la interacción constante entre las funciones de: a) b) c) d) e)

c) animales

consumidores terciarios - consumidores secundarios consumidor primario - consumidor terciario consumidor secundario - consumidor primario ambos son consumidores primarios consumidor primario - consumidor secundario

20.Los organismos que transforman la materia orgánica en inorgánica son denominados ... , quienes tienen como ejemplo a ... .

Excreción y respiración Respiración y fotosíntesis Alimentación y fotosíntesis Excreción y fotosíntesis Fotosíntesis y alimentación

Colegio TRILCE

b) hongos e) gallinazos

19.En un ecosistema marino, el zooplancton y los tiburones pertenecen respectivamente al nivel trófico:

b) Bioma c) Biocenosis e) Nicho ecológico

a) Biocenosis c) Sucesión ecológica e) Interacción

Consumidores terciarios Descomponedores Consumidores secundarios Productores Consumidores primarios

18.Son organismos productores:

11.Al lugar físico donde vive un organismo, se le denomina: a) Biotopo d) Hábitat

c) Hábitat

16.Dos especies que se alimentan de gusanos marinos en la misma área, pero los obtienen de diferentes profundidades:

9. En un ecosistema, el proceso en el que unas especies son reemplazadas por otras en el transcurso del tiempo, se denomina: a) Productividad primaria c) Nicho ecológico e) Sucesión ecológica

b) depredación d) comensalismo

a) Biotopo b) Bioma d) Ecosistema e) Biosfera

8. La relación en que ambos organismos se benefician sin existir dependencia obligatoria entre ellos, se denomina: a) Parasitismo c) Mutualismo e) Comensalismo

14.Los líquines son el ejemplo típico de una asociación de tipo:

200

a) b) c) d) e)

consumidores primarios - los venados productores - las algas consumidores terciarios - los gallinazos desintegradores - las bacterias consumidores secundarios - los pumas

Ecología

TAREA LA BIOLOGÍA

DOMICILIARIA POR TEMAS 5. Propuso la evolución química:

Y LOS SERES VIVOS

a) Miller d) Redi

I. COMPLETA: 1. La teoría de la biogénesis fue propuesta por: ……...............…………..…….. 2. Ari stóteles propuso la teoría …………………........……..........…..…

a) b) c) d) e)

l lamada:

a) b) c) d) e)

5. ¿Quiénes demostraron la teoría de O pari n? ………………….....................……… 6. Son respuestas a estí mulos permanentes: ………………….......…......…………… 7. Son res pues tas a es tímulos ……………………….....………………

temporal es:

a) b) c) d) e)

9. Reproducción donde no parti cipan gametos: ………………......………........…….. o

moléculas:

a) b) c) d) e)

1. ¿Qué gas conformaba la atmósfera primitiva, según Oparin? c) O

2. ¿Quién derrotó definitivamente a los vitalistas? a) Miller d) Redi

a) b) c) d) e)

b) Oparin c) Pasteur e) Spallanzani

b) O2 e) CH4

Celular Supramolecular Molecular Atómico Macromolecular

10.Nivel de organización de la materia viva al que pertenece la raíz de la planta:

3. ¿Qué elemento no tenía la atmósfera primitiva? a) H2O d) NH4

Homeostasis Crecimiento Metabolismo Irritabilidad Coordinación

9. Al hacer mención a los centriolos y ribosomas nos referimos al nivel de organización:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

b) I e) He

Adaptación Homeostasis Irritabilidad Evolución Reproducción

8. El conjunto de reacciones o actividades químicas que realiza un organismo se conoce como:

8. Es el estado de equilibrio interno: ……………………………

a) Ne d) CH4

Adaptación Homeostasis Irritabilidad Evolución Crecimiento

7. Característica inherente de todo ser vivo que le permite preservar la especie:

4. ¿Qué teoría propuso Oparin? ………………………………………………

células

c) Pasteur

6. El equilibrio orgánico interno es:

3. Los coacervados fueron propuestos por la teoría: ………………......................………….

10.Es el aumento de ……………………………..

b) Oparin e) Urey

Sistema Supramolecular Organológico Organismo Macromolecular

c) CO2

4. Propuso la teoria cosmogónica: a) Miller d) Redi

b) Oparin e) Arrhenius

c) Pasteur

201

Quinto año de secundaria

Biología BIOQUÍMICA INORGÁNICA

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Son monosacáridos que se encuentran en los ácidos nucleicos: ADN y ARN, respectivamente:

I. COMPLETA: 1. Es el bioel emento presente en l os huesos: …………..............……………….

a) b) c) d) e)

2. Bioelemento que forma parte de la hemoglobina: ………………..................…….. 3. Biomolécula más abundante …………….............……………..

del

cuerpo:

2. Es una triosa: a) Desoxirribosa c) Maltosa e) Gliceraldehído

4. Son amortiguadores de PH ………………………………… 5. Gas necesario para la fotosíntesis: ……………..........………………….

a) Fructosa c) Galactosa e) Lactosa

1. Bioelemento que forma parte de la hemoglobina: b) I e) Na

c) Ca

b) I e) Na

a) Lactosa c) Almidón e) Maltosa

c) Ca

b) I e) Na

a) Inulina c) Celobiosa e) Celulosa

c) Ca

b) CO2 e) O2

c) H2

I. COMPLETA: 1. Enlace de los lípidos …………………………

5. Biomolécula más abundante de la célula: a) N2 d) CH2

b) CO2 e) O2

2. ¿Qué tipo de lípidos son los triglicéridos? ……………..............…......……………

c) H2O

3. La hormona masculina es la: ……………………………………...........

BIOQUÍMICA ORGÁNICA: GLÚCIDOS

4. Principal lípido presente en las membranas vegetales: ………………………......……………..

I. COMPLETA: 1. La lactosa está formada por dos monosacáridos, llamados: ….....……………………. 2. Es el azúcar de la caña: …......……………………………

5. ¿Qué tipo de lípido es el colesterol? …………......…………………………… II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

3. Es el enlace de los glúcidos: ………......…………………

1. Las vitaminas liposolubles son lípidos:

4. Polisacárido de reserva en plantas: …………………….....………… 5. Polisacárido de reserva en animales………………………….

Colegio TRILCE

b) Quitina d) Trehalosa

BIOQUÍMICA ORGÁNICA: LÍPIDOS

4. Importante para los seres aeróbicos: a) N2 d) CH2

b) Sacarosa d) Celulosa

5. Polisacárido en los hongos:

3. Ion extracelular mas abundante: a) Mg d) F

b) Ribosa d) Glucosa

4. Es la principal fuente de energía para el lactante:

2. Bioelemento necesario para la actividad de la tiroides: a) Fe d) F

b) Sacarosa d) Galactosa

3. Es el azúcar más utilizado por la célula:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

a) Fe d) F

Glucosa y maltosa Ribosa y fructuosa Desoxirribosa y ribosa Desoxirribosa y glucosa Galactosa y glucosa

202

a) Derivados c) Complejos e) Simples

b) Compuestos d) Conjugados

Ecología 4. Está en los músculos y en el hígado:

2. Son lípidos complejos: a) Ceras c) Colesterol e) Glicéridos

a) Dextrosa d) Trehalosa

b) Fosfolípidos d) Ácidos biliares

3. Lípido presente en las membranas celulares: a) Ceras c) Acilglicéridos e) Triglicéridos

a) Ceras c) Colesterol e) Glicéridos

b) Fosfolípidos d) Ácidos biliares

a) Miller d) Redi

a) Ceras c) Colesterol e) Triglicéridos

b) Fosfolípidos d) Ácidos biliares

REPASO 1

1. La sal más abundante de los huesos es: …………………………………….....

BIOQUÍMICA ORGÁNICA: PROTEÍNAS I. COMPLETA: 1. Unidades de las proteínas………………………………………

3. Proteína de transporte presente en ……………………………….

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Es una proteína reguladora: a) Actina d) Difteria

3. Pentosa que forma parte del ADN: …………………………………............ 4. Pentosa que forma parte del ARN: …………………………………........... 5. Propuso la teoría cosmozoica: …………………………………...........

a) Actina d) Difteria

a) b) c) d) e)

c) Celobiosa

c) Caseína

Inmunoglobulinas ACTH Pepsina Difteria Sacarosa

a) Actina d) Difteria

b) ACTH e) Sacarasa

c) Caseína

5. Es una proteína estructural: a) Colágeno c) Anticuerpos e) Sacarasa

3. Disacárido de la leche: b) Lactosa e) Celulosa

b) ACTH e) Mioglobina

4. Es una proteína de almacenamiento:

2. La hemolinfa de los insectos tiene: b) Lactosa e) Kojibiosa

c) Caseína

3. Es una proteína catalizadora:

1. Polisacárido en la pared celular de las plantas: c) Celobiosa

b) ACTH e) Sacarasa

2. Es una proteína contráctil:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

b) Lactosa e) Celulosa

la sangre

4. Proteínas necesarias para la contracción muscular: ……………………………..

2. Gas más abundante del aire: ………………………………….......

a) Galactosa d) Trehalosa

c) Pasteur

5. ¿Cómo se denominan las proteínas de defensa? ……………………………………..

I. COMPLETA:

a) Dextrosa d) Trehalosa

b) Oparin e) Arrhenius

2. Enlace de las proteínas…………………………………..

5. Están debajo de la piel, protegiéndonos del frío:

a) Quitina d) Trehalosa

c) Celobiosa

5. Comprobó la teoría quimiosintética:

b) Glucolípidos d) Ácidos biliares

4. Importante para la síntesis de las hormonas sexuales:

b) Lactosa e) Glucógeno

c) Celobiosa

203

b) ACTH d) Difteria

Quinto año de secundaria

Biología 3. La enzima activa se denomina: …………………………………….

BIOQUÍMICA ORGÁNICA: ÁCIDOS NUCLEICOS Y DOGMA DE LA BIOLOGÍA I. COMPLETA:

4. Enlace de los ácidos nucleicos: ……………………………………….

1. Pirimidina presente solo en el ADN: ………………………………………

5. Unidades de los ácidos nucleicos: ……………………………………….

2. Pirimidina presente solo en el ARN: …………………………………..

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Son unidades de las proteínas:

3. ¿Con cuántos puentes se unen la adenina con la timina? ……………………….. 4. ¿Con cuántos puentes se unen la guanina con la citosina? ……………………….

a) Glucosa b) Gicerol d) Aminoácidos e) Peptonas 2. No es una proteína de reserva: a) Ovoalbúmina c) Ferritina e) Gliadina

5. Proceso de formación de ARN a partir de ADN: ……………………. II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

b) A-A-G-T-C-G d) A-U-C-A-G-A

b) ARNm e) Péptidos

c) ARNt

3. La tira de ADN: A-T-C-A-G-A tendrá como tira complementaria: a) A-T-C-A-G-A c) T-A-G-T-C-T e) U-T-C-U-G-U

a) Ovoalbúmina c) Ferritina e) Gliadina

b) A-A-G-T-C-G d) A-U-C-A-G-A

a) Transformación c) Transducción e) Traducción

b) ARNm e) Péptidos

a) Traducción c) Retrotranscripción e) Transducción

I. COMPLETA: 1. El VIH, por su acción lenta, es llamado……………………….

b) Glicerol d) Aminoácidos

2. La cápside está formada por proteínas llamadas …………………………

REPASO 2

3. ¿Qué tipo de ácido nucleico presenta el virus de la influenza? …………………………

I. COMPLETA: 1. Proceso de formacion de ADN a partir de ARN: ………………………………………

4. Los viroides principalmente afectan a las ………………….. 5. Los virus con ARN son llamados……………………………..

2. La insulina tienen función: ……………………………. Colegio TRILCE

b) Replicación d) Transcripción

VIRUS

c) ARNt

5. Son las unidades de los ácidos nucleicos: a) Monosacáridos c) Ácidos grasos e) Nucleótidos

b) Mutación d) Transcripción

5. La síntesis de proteínas a partir de una molécula de ARN se conoce como:

4. En la transcripción se forma una molécula de: a) ADN d) ARNr

b) Dineína d) Mioglobina

4. Proceso por el cual la información hereditaria es transferida del ADN al ARN, de tal manera que en evento posterior esta información se exprese bajo la forma de una proteína, se llama:

2. En la replicación se forma una molécula de: a) ADN d) ARNr

b) Caseína d) Difteria

3. Proteína de transporte:

1. La tira de ADN: T-T-C-A-G-C tendrá como tira complementaria: a) A-T-C-A-G-A c) T-A-G-T-C-T e) U-T-C-U-G-U

c) Nucleótidos

204

Ecología II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

2. Permite el intercambio de genes:

1. Es un retrovirus: a) Herpes c) Sarampión e) Influenza

a) Mesosomas c) Plásmidos e) Pared celular

b) VIH d) Rabia

3. Ofrece resistencia contra los antibióticos:

2. Son enfermedades causadas por virus, excepto: a) Herpes c) Sarampión e) Sífilis

a) Mesosomas c) Plásmidos e) Pared celular

b) Dengue d) Rabia 4.

3. Son enfermedades causadas por virus, excepto: a) Fiebre tifoidea c) Sarampión e) Ébola

b) Dengue d) Rabia

b) Pilis d) Cápsula

a) Mesosomas c) Plásmidos e) Pared celular

b) Dengue d) Rabia

CITOLOGÍA: CÉLULA EUCARIOTA - CUBIERTA Y MEMBRANA

1. La bicapa de la membrana está constituida por …………………………… 2. El transporte del agua sin gasto de energía se denomina ………………………………

I. COMPLETA: 1. Estructura encargada de la bacteria que realiza la respiración ………………. 2. Envoltura adicional que presenta bacterias muy patógenas …………………….. 3. Tipos de ri bosomas pres entes en bacteri as ……………………… 4. De acuerdo con su nutrición, ¿qué tipo de célula presentan las Euglenas?…………………….

3. Menciona el tipo de transporte de la glucosa ………………………………. 4. Cubierta de la …………………………..

célula

eucariota

ani mal

5. La pared celular de los hongos se caracteriza por tener ………………………………… II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. El transporte de la glucosa se denomina:

5. Propusieron la teoría celular ………………………………

a) b) c) d) e)

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Forma parte de la célula procariota: b) Mitocondrias d) Aparato de Golgi

b) Pilis d) Cápsula

I. COMPLETA:

b) Dengue d) Ántrax

CITOLOGÍA: CÉLULA PROCARIOTA

a) Ribosomas c) Cloroplastos e) Vacuola

Contiene peptidoglucano:

5. Envoltura adicional que aumenta su patogenicidad:

5. Virus que pueden ser transmitidos por vectores como mosquitos: a) Herpes c) Sarampión e) Carbunco

b) Pilis d) Cápsula

a) Mesosomas c) Plásmidos e) Pared celular

4. Virus de transmisión sexual: a) Herpes c) Sarampión e) Sífilis

b) Pilis d) Cápsula

Ósmosis Difusión facilitada Difusión simple Endocitosis Transporte por bombas

2. Señala un transporte que implica un gasto de energía: a) Ósmosis b) Difusión facilitada c) Difusión simple 205

Quinto año de secundaria

Biología c) Aparato de Golgi d) Glioxisomas e) Centriolos

d) Difusión e) Transporte por bombas 3. El sodio y el potasio se transportan por: a) b) c) d) e)

3. Porción coloidal del citoplasma:

Ósmosis Difusión facilitada Difusión simple Endocitosis Transporte por bombas

a) b) c) d) e)

4. El transporte de gases se denomina: a) b) c) d) e)

4. Almacenan agua en la célula eucariota vegetal:

Ósmosis Difusión facilitada Difusión simple Endocitosis Transporte por bombas

a) b) c) d) e)

5. El transporte del agua se denomina: a) b) c) d) e)

Retículo endoplásmico rugoso Ribosomas Citosol Aparato de Golgi Centriolos

Peroxisomas Ribosomas Centriolos Aparato de Golgi Vacuolas

5. Degradan peróxidos por la acción de la catalasa:

Ósmosis Difusión facilitada Difusión simple Endocitosis Transporte por bombas

a) b) c) d) e)

CITOLOGÍA: CÉLULA EUCARIOTA - CITOPLASMA Y NÚCLEO

Peróxidos Ribosomas Glioxisomas Aparato de Golgi Centriolos

BIOENERGÉTICA: FOTOSÍNTESIS

I. COMPLETA:

I. COMPLETA:

1. Son l os encargados de la digesti ón celul ar ………………………….

1. Proceso que permite formar sustancias simples a partir de complejas ……………..

2. Son los encargados de la síntesis de proteínas ……………………………

2. Proceso que permite formar sustancias complejas a partir de simples ………………………

3. Almacenan agua y desechos metabólicos en las plantas ………………………………..

3. ¿Cómo se llaman las unidades fotosintéticas? …………………………………………………………………

4. Son los que rompen los peróxidos: ……………………………………..

4. ¿A partir de qué molécula que tiene tres carbonos se forma la glucosa? …………………………………………..

5. Las histonas con el ADN forman la: ……………………………….

5. Las cactáceas, durante la noche, ¿mantienen sus estomas abiertos o cerrados? ………………………………..

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

1. Está en la célula vegetal y participa en la fotosíntesis:

1. ¿De qué molécula proviene el O2?

a) Cloroplastos c) Glioxisomas e) Centriolos

a) CO2 d) ADP

b) Ribosomas d) Aparato de Golgi

c) ATP

2. ¿Qué molécula se obtiene en la fotosíntesis?

2. Sistema de endomembranas que se encarga de la secreción celular: a) Retículo endoplásmico liso b) Ribosomas

Colegio TRILCE

b) H2O e) NADPH

206

a) CO2 d) ADP

b) H2O e) Clorofila

c) Glucosa

Ecología 3. ¿Qué molécula participa en la fase luminosa de la fotosíntesis? a) CO2 d) Almidón

b) H2O e) Fructosa

5. Ocurre en la matriz mitocondrial: a) b) c) d) e)

c) ATP

4. Pigmento fotosintético: a) CO2 d) ADP

b) H2O e) Luz solar

REPASO 3

c) Clorofila I. COMPLETA:

5. Se forma en la fase luminosa: a) CO2 d) ADP

b) H2O e) Clorofila

Glucólisis Ciclo de Calvin Fosfotilación oxidativa Cadena respiratoria Ciclo del ácido cítrico

1. Se encarga de la detoxificación ………………………………………..

c) ATP

2. Se forman l os …………………………..

BIOENERGÉTICA: RESPIRACIÓN CELULAR

de sustancias

precursores

ribos ómicos

3. El proceso que permite formar ATP en la fase luminosa se denomina ………………………………..

I. COMPLETA: 1. El ácido cítrico se forma por la adición del acetilo al ………………………….. 2. El ácido pirúvico se forma en el proceso llamado ……………………………

4. Los virus que afectan a las bacterias son los ………………………………… 5. Parte del citoplasma que da soporte interno a la célula ………………………………..

3. ¿En qué etapa de la respiración celular se forma GTP? ……………………………….

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

4. ¿En qué etapa de la respiración participan los citocromos y las flavoproteínas?……………………………………..

1. Participa en la división celular y está presente en la célula eucariota animal: a) b) c) d) e)

5. El último aceptor de electrones en la respiración aeróbica es ………………………………………. II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. ¿Cuántos ATP se producen en el CICLO DE KREBS? a) 35 d) 38

b) 34 e) 2

2. Sistema de endomembranas que tienen ribosomas y sintetizan proteínas:

c) 37

a) b) c) d) e)

2. ¿Cuántos ATP se obtienen de la etapa citosólica o GLUCÓLISIS? a) 2 d) 5

b) 3 e) N.A.

c) 4

3. En la respiración celular aeróbica se pueden formar ……………… ATP por glucosa a) 35 d) 2

b) 34 e) 38

Glucólisis Ciclo de Krebs Fosfotilacion oxidativa Cadena respiratoria Ciclo del ácido cítrico

Retículo endoplásmico liso Ribosomas Retículo endoplásmico rugoso Aparato de Golgi Centriolos

3. Sistema de endomembranas que sintetizan lípidos: a) b) c) d) e)

c) 37

4. Se obtienen dos moléculas de piruvato: a) b) c) d) e)

Centriolos Ribosomas Cloroplastos Aparato de Golgi Vacuola

Retículo endoplásmico rugoso Ribosomas Retículo endoplásmico liso Aparato de Golgi Centriolos

4. Está presente en las células procariotas a) Peroxisomas b) Ribosomas c) Centriolos 207

Quinto año de secundaria

Biología REPRODUCCIÓN CELULAR: MEIOSIS

d) Aparato de Golgi e) Mesosomas

I. COMPLETA:

5. El transporte del agua se denomina: a) b) c) d) e)

1. La ………………… es la etapa más larga de la meiosis I.

Ósmosis Difusión facilitada Difusión simple Endocitosis Transporte por bombas

2. La ………………………………………… está entre la meiosis I y la meiosis II. 3. La meiosis I es también llamada etapa …………… ……………….

REPRODUCCIÓN CELULAR: MITOSIS

4. En el ………………………………….. se observa el bouquet.

I. COMPLETA: 1. En la fase ……… se da la duplicación del ADN.

5. En el ……………………………………… ocurre el crossing over.

2. La …………………… es la primera fase de la mitosis.

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

3. En la ……………………… los cromosomas se alinean al centro en el plano ecuatorial.

1. Etapa en la que ocurre el crossing over: a) Paquinema c) Diplonema e) Diacinesis

4. En la mitosis se forman ……… células hijas diploides. 5. El ciclo celular está constituido por la ………… ………………… más la división celular.

2. Es parte de la etapa reduccional: a) Profase II c) Intercinesis e) Telofase II

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Etapa de la interfase en la que se duplica el ADN. a) G1 d) G2

b) S e) Interfase

b) S e) Interfase

a) Profase I c) Metafase I e) Telofase II

b) 23 e) 44

a) Metafase II c) Metafase I e) Telofase II

c) 46

4. Organela citoplasmática que controla el proceso de división celular. a) Mitocondria c) Golgisoma e) Mesosoma

Colegio TRILCE

b) Metafase d) Telofase

b) Profase II d) Anafase II

5. El evento comprendido entre la meiosis I y meiosis II: a) G1 d) Interfase

b) Centriolo d) Lisosoma

b) S e) G2

c) Intercinesis

REPRODUCCIÓN DE ORGANISMOS

5. Etapa de la mitosis en la que los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial. a) Profase c) Anafase e) Interfase

b) Profase II d) Anafase II

4. Se alinean los cromosomas en pares en el plano ecuatorial.

c) G0

3. Una célula diploide humana posee ….. cromosomas. a) 24 d) 47

b) Anafase II d) Telofase I

3. Etapa más larga de la meiosis:

c) G0

2. Los miocitos y neuronas, durante la interfase, ingresan a una etapa de crecimiento estacionario llamada: a) G1 d) G2

b) Leptonema d) Cigonema

I. COMPLETA: 1. Tipo de reproducción en la que se forman crías a partir de óvulos no fecundados ………………………. 2. Reproducción asexual en planarias ……………………..

208

Ecología 3. ¿Cómo se llama la reproducción asexual en la planta diente de león? …………………………

7. Cuando los gametos son iguales en forma, pero diferentes en tamaño, se denomina:

4. El Plasmodium, ¿qué tipo de reproducción asexual presenta? ……………………………… 5. La planta de la fresa, ¿qué tipo de reproducción asexual tiene? ……………………………………….. 6. Tipo de reproducción en los ciliados…………………………..

a) Anisogamia c) Isogamia e) Partenogénesis

8. Los protozoarios como el Paramecium, pueden presentar: a) Regeneración c) Heterogamia e) Partenogénesis

7. ¿Cómo se llaman las esporas en los basidiomicetos? …………………………… 8. ¿Cómo se llama la reproducción asexual de la tenia? ………………………………

a) Estrobilacion c) Isogamia e) Metagénesis

a) Fragmentación c) Isogamia e) Partenogénesis

1. Reproducción asexual de la planaria:

I. COMPLETA: 1. Es el espacio ocupado por un gen en el cromosoma: ……………………………

b) Somatogamia d) Conjugación

2. El ……………………………. es la variante de un gen. 3. El …………………………………. son las características internas y externas.

3. Implica intercambio genético, realizado por hongos: a) Regeneración c) Isogamia e) Partenogénesis

4. …………………………… es el padre de la genética.

b) Somatogamia d) Conjugación

5. Es el conjunto de genes: ………………………………………… II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

4. Reproducción asexual en las tenias: a) Estrobilación c) Isogamia e) Partenogénesis

b) Somatogamia d) Conjugación

1. Variante de un gen: a) Locus d) Genotipo

5. Reproducción asexual en las euglenofitas: a) Fisión binaria c) Isogamia e) Partenogénesis

b) Loci e) Fenotipo

c) Alelos

2. Espacio ocupado por un gen en el cromosoma:

b) Somatogamia d) Conjugación

a) Locus d) Genotipo

6. Cuando lo gametos son iguales en forma y en tamaño, se llaman: a) Anisogamia c) Isogamia e) Partenogénesis

b) Somatogamia d) Conjugación

GENÉTICA: CONCEPTOS BÁSICOS

b) Somatogamia d) Conjugación

2. Indica cuál es un tipo de reproducción en hongos: a) Regeneración c) Isogamia e) Partenogénesis

b) Somatogamia d) Conjugación

10 .Reproducción asexual de los turbelarios:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

a) Regeneración c) Isogamia e) Partenogénesis

b) Somatogamia d) Autogamia

9. El ciclo biológico en los celentéreos implica una:

9. La Euglena, ¿qué tipo de reproducción asexual presenta? …………………… 10.La somatogamia es un tipo de reproducción en los ………………………..

b) Somatogamia d) Conjugación

b) Loci e) Fenotipo

c) Alelos

3. Características internas y externas: a) Locus d) Genotipo

b) Somatogamia d) Conjugación

209

b) Loci e) Fenotipo

c) Alelos

Quinto año de secundaria

Biología REPASO 4

4. Es el conjunto de genes: a) Locus d) Genotipo

b) Loci e) Fenotipo

I. COMPLETA:

c) Alelos

1. En el………………………………….. se obs ervan los quiasmas.

5. Indica un heterocigoto: a) A A d) B B

b) A a e) b b

2. En el …………………………………………ocurre la sinapsis.

c) a a

3. El locus es el …………………… ocupado por un gen en el cromosoma.

GENÉTICA: PRIMERA LEY DE MENDEL

4. El ………………………… son varios locus.

I. COMPLETA: 1. Mendel trabajó con la planta del guisante, llamada también ……………………………… 2. En un cruce monohíbrido, la proporción fenotípica es: …………………

5. El ………………… es la mínima unidad de la herencia. II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Durante la mitosis se forman ….. células hijas. a) 4 d) 5

3. En un cruce monohíbrido, la proporción genotípica es: ……………………………… 4. En el cruce de dos heterocigotos, el porcentaje de homocigotes recesivos es igual a: ………..............……. 5. En el cruce de dos heterocigotos, el porcentaje de homocigotes dominantes es igual a: …..............………

a) Profase I d) Anafase II

a) G1 d) G0

b) Plantas e) Algas

b) 50% e) 100%

c) Hongos

b) Bb e) "c" y "d"

5. Señala un cartácter dominante: a) b) c) d) e)

Semilla: color verde Flor: color blanco Tallo: tamaño alto Flor: posición terminal Semilla: textura rugosa

Colegio TRILCE

c) S

b) 25% e) 75%

c) 0%

5. Señala el tipo de reproducción sexual. a) Conjugación c) Isogamia e) Regeneración

c) 0%

b) Gemación d) Esporulación

GENÉTICA: SEGUNDA LEY DE MENDEL

4. Indica un individuo de línea pura. a) BB d) Aa

b) G2 e) Interfase

a) 50% d) 100%

3. Si un ratón gris heterocigoto se cruza con una ratona albina (aa), calcula el porcentaje de crías de color gris: a) 25% d) 75%

c) Metafase

4. En un cruce de plantas con flores violetas heterocigotos, calcula el porcentaje de plantas con flores blancas. Toma en cuenta al color blanco como recesivo.

c) AA X BB

2. Mendel en sus experimentos trabajó con: a) Animales d) Bacterias

b) Profase II e) Telofase II

3. La duplicación del ADN ocurre en:

1. Señala un cruce monohíbrido. b) Aa X aa e) Aa X Aa

c) 2

2. Etapa de la mitosis

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

a) AA x aa d) Aa X Bb

b) 3 e) 6

c) AA

I. COMPLETA: 1. En la segunda ley de Mendel, la proporción fenotípica en la F2 …………………………………… 2. La segunda ley de Mendel es también llamada: ……………………………… 3. En un cruce dihíbrido, ¿cuál es la proporción fenotípica para recesivos en los dos caracteres? ………………………

210

Ecología 4. En un cruce dihíbrido, ¿cuál es la proporción fenotípica para dominantes en los dos caracteres?……… ………………………………..

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Señala a un varón hemofílico:

5. En un cruce dihíbrido, ¿cuál es la proporción fenotipica para heterocigotos en los dos caracteres?………… ……………………………..

a) XH Y d) XD Y

a) XdXd d) X H X H

1. Señale el cruce de dihíbridos: b) AAbb X Aabb d) Aabb X aabb

b) 1:2:1 e) 9:3:3:3

c) 1:3

a) 3/4 d) 1/4

b) 4/16 e) 3/16

a) A d) AB

b) 4/16 e) 3/16

c) 2/16

b) 4/16 e) 3/16

c) 0

b) O c) B e) Rh negativo

a) A d) AB

b) O c) B e) Rh negativo

GENÉTICA: MUTACIONES I. COMPLETA:

5. En el cruce AaBb X AaBb, señala la proporción de dominantes para ambos caracteres. a) 1/16 d) 9/16

b) 1/2 e) 2/4

5. Es el grupo sanguíneo considerado donador universal:

c) 2/16

4. En el cruce CcDd X CcDd, señala la proporción de recesivos para ambos caracteres: a) 1/16 d) 9/16

c) X D X D

4. Es el grupo sanguíneo considerado receptor universal.

3. En el cruce AaBb X AaBb, señala la proporción de dihíbridos: a) 1/16 d) 9/16

b) XhXh e) XdX D

3. En las aves andaluzas, calcula en el cruce de un macho gris (NB) con una hembra blanca (BB), la proporción de crías negras (NN).

2. En los resultados de Mendel, ¿cuál es la proporción fenotípica en la F2 para el cruce de dos caracteres? a) 3:1 d) 9:3:3:1

c) XdY

2. Señala a una mujer portadora:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

a) Aa X Aa c) AaBB X AaBB e) AaBb X AaBb

b) XhY e) XY

1. La trisomía al par 21 es conocida como: ……………………………………………………… 2. El sindrome de Turner afecta a los cromosomas sexuales y se representa: ………………………..

c) 2/16

3. El sindrome de Klinefelter afecta a los cromosomas sexuales y se representa: ………………………..

GENÉTICA POSMENDELIANA I. COMPLETA: 1. En el cruce de dos plantas con flores rosadas, el porcentaje de plantas con flores blancas es:…………… 2. Simboliza a un varón sano de la hemofilia:……………….. 3. Simboliza a una mujer portadora del daltonismo: ……………..

4. El sindrome de la superhembra se simboliza: …………………………………………………………………….. 5. El sindrome del supermacho se simboliza: …………………………………………………………………….. II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Indica el síndrome de Turner.

4. El …………………………… es el donante universal.

a) XXY d) XY

5. El …………………………… es el receptor universal.

b) XXX e) XO

c) XYY

2. Simboliza al síndrome de Klinefelter. a) XXX d) XYY

211

b) XX e) XXY

c) XY

Quinto año de secundaria

Biología 4. El conjunto de clases forma:

3. Son cambios que afectan al material genético: a) b) c) d) e)

a) Reino d) Familia

Fenotipo Alelos Mutaciones Dominancia incompleta Codominancia

a) Etología c) Ontogenia e) Biogeografía

Trisomía del par 21 Trisomía del par 13 Trisomía del par 18 Monosomía del par 5 Trisomía del par 23

I. COMPLETA: 1. Son los cambios que afectan al material genético:…… ………………………………

Supermacho Superhembra Turner Klinefelter Down

2. El conjunto órdenes forma la: ……………………… 3. Conjunto de individuos capaces de tener descendencia fértil: ……………………… 4. El conjunto de phylum forma el: …………………..

TAXONOMÍA: CONCEPTOS BÁSICOS REINO ARQUEOBACTERIA

5. Si un varón presenta XXY, entonces estaríamos frente a un síndrome de: …………………

I. COMPLETA:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

1. Es la base de la taxonomía: ………………….

1. Es el padre de la taxonomía:

2. Phylum se usa para animales y ……………………… para plantas. 3. El conjunto de reinos forma el:…………………………….

a) Darwin d) Mendel

a) 3:1 d) 9:3:3:1

5. La ……………………………………… estudia la clasificación de los seres vivos.

a) XH Y d) XD Y

1. El nombre científico está en: c) Castellano

2. En el nombre científico Eunectus murinus, el primer término indica: a) Reino d) Familia

b) Phylum e) Género

b) Phylum e) Género

Colegio TRILCE

b) 1:2:1 e) 9:3:3:3

c) 1:3

b) XhY e) XY

c) XdY

4. Si Adrián es Rh positivo heterocigoto, y su pareja tiene el mismo fenotipo, calcula el porcentaje de hijos Rh negativos. a) 25% d) 75%

c) Especie

b) 50% e) 100%

c) 0%

5. Si José es un varón sano para la hemofilia, y su pareja es portadora de la hemofilia, calcula el porcentaje de hijos varones hemofílicos.

3. Es la base de la taxonomía: a) Reino d) Familia

c) Haeckel

3. Indica a un varón sano para la hemofilia:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

b) Latín e) Italiano

b) Linneo e) De Vries

2. La proporción fenotípica para la segunda ley de Mendel es:

4. Es padre de la taxonomía:…………………………………

a) Inglés d) Francés

b) Filogenia d) Taxonomía

REPASO 5

5. Indica una aneuploidía autosómica. a) b) c) d) e)

c) Especie

5. Estudia la clasificación de los seres vivos:

4. El síndrome de Down es una: a) b) c) d) e)

b) Phylum e) Género

c) Especie

a) 25% d) 75%

212

b) 50% e) 100%

c) 0%

Ecología

TAXONOMÍA: REINO EUBACTERIA

3. Las algas rojas son también llamadas: …………………………………………..

I. COMPLETA: 1. Si las bacterias son esféricas, se denominan: …………………………. 2. Si las bacterias son alargadas o en forma de bastón, se denominan: ……………

4. Los protozoarios que presentan flagelos son los: ………………………………. 5. Los protozoarios que no tienen estructura locomotora son los: ………………………………… II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

3. Los integrantes del reino eubacteria que hacen fotosíntesis son las: ………………………

1. Son algas rojas:

4. Las bacterias tienen células …................… debido a que no tienen núcleo

a) Feofitas d) Crisofitas

5. Los ribosomas de las bacterias se encargan de: …………….…………

a) Cocos d) Vibrión

a) Feofitas d) Crisofitas

a) Feofita d) Crisofita

3. Forman parte del reino Eubacteria:

c) Rodofita

b) Ribosomas d) Plásmidos

b) Protozoarios d) Hongos

TAXONOMÍA: REINO PROTOCTISTA

c) Hongo

5. La uta es ocasionada por un: a) Ciliado c) Dinoflagelado e) Sarcodino

b) Animales d) Protozoarios

5. Realizan fotosíntesis: a) Cianobacterias c) Animales e) Virus

b) Clorofita e) Pirrofita

a) Protozoario b) Alga d) Bacteria e) Virus

b) Mastigóforo d) Esporozoario

REPASO 6

4. Son parte de una bacteria, excepto: a) Pared celular c) Mesosomas e) Núcleo

c) Rodofitas

4. La malaria es ocasionada por un(a):

b) Bacilos c) Espirilos e) Termoacidófilas

a) Plantas c) Algas e) Cianobacterias

b) Clorofitas e) Pirrofitas

3. El yuyo es una:

b) Bacilos c) Espirilos e) Espiroquetas

2. Son un tipo de arqueas: a) Cocos d) Vibrión

c) Rodofitas

2. Son algas pardas:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. Las bacterias en forma de bastón son llamadas:

b) Clorofitas e) Pirrofitas

I. COMPLETA: 1. Son las arqueas que producen metano: ………………………….……………………………………….. 2. ¿Quiénes forman parte del reino Arqueobacteria? ………………..… 3. Bacterias en forma de tirabuzón: …………………………………………

I. COMPLETA:

4. Son llamadas maleza marina: …………………………………….

1. Las algas pertenecen al reino: ............………………………………………

5. Los protozoarios que tienen cilios son los: …………………………………….

2. Las algas verdes son también llamadas: …………........……………………………….

213

Quinto año de secundaria

Biología II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

1. Son parte de una bacteria, excepto:

1. Las levaduras pertenecen al grupo de los:

a) b) c) d) e)

Membrana celular Ribosomas Mesosomas Plásmidos Carioteca

a) b) c) d) e)

2. No realizan fotosíntesis y tienen células procariotas: a) b) c) d) e)

2. El champiñón es un:

Cianobacterias Bacterias Animales Hongos Virus

a) b) c) d) e)

3. Son algas verdes: a) b) c) d) e)

Feofitas Clorofitas Rodofitas Crisofitas Pirrofitas

a) b) c) d) e)

Ascomicetos Ficomicetos Basidiomicetos Deuteromicetos Mohos mucilaginosos

4. Son hongos imperfectos:

Feofitas Clorofitas Rodofitas Crisofitas Pirrofitas

a) b) c) d) e)

5. La malaria es ocasionada por un(a): a) b) c) d) e)

Ascomiceto Ficomiceto Basidiomiceto Deuteromiceto Moho mucilaginoso

3. Las royas y setas son:

4. Las diatomeas son: a) b) c) d) e)

Ascomicetos Ficomicetos Basidiomicetos Deuteromicetos Mohos mucilaginosos

Ascomicetos Ficomicetos Basidiomicetos Deuteromicetos Mohos mucilaginosos

5. La tiña y el pie de atleta son causados por:

Ciliado Mastigóforo Cianobacteria Bacteria Esporozoario

a) b) c) d) e)

TAXONOMÍA: REINO FUNGI

Ascomicetos Ficomicetos Basidiomicetos Deuteromicetos Mohos mucilaginosos

TAXONOMÍA: REINO PLANTAE

I. COMPLETA:

I.

1. Los hongos tienen quitina en su: ………………………………………….

1. Las plantas con semillas se denominan: …………………………………….

2. Los hongos, de acuerdo con el grado evolutivo, tienen células: …………………………

2. Las plantas sin semillas se denominan: ……………………………………..

3. La tiña es una enfermedad causada por hongos del grupo de los: …………………..

3. Órgano de la planta que la fija al suelo: ……………………………………

4. Las levaduras forman parte del grupo de los: ……………..…………

4. Parte masculina de la flor: ………………………………………………

5. El champiñón es un hongo del grupo de los: …………………………

5. Parte femenina de la flor: ………………………………………………..

Colegio TRILCE

214

COMPLETA:

Ecología II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

1. Es una criptógama:

1. La medusa es un:

a) b) c) d) e)

a) Porífero c) Equinodermo e) Artrópodo

Musgo Coníferas Monocotiledóneas Dicotiledóneas Espermatofitas

2. Los crustáceos son:

2. Es una fanerógama, excepto: a) b) c) d) e)

a) Poríferos c) Equinodermos e) Artrópodos

Helecho Coníferas Monocotiledóneas Dicotiledóneas Espermatofitas

a) Poríferos c) Equinodermos e) Artrópodos

a) Poríferos c) Equinodermos e) Nematodos

b) Celentéreos d) Moluscos

5. Son deuterostomados y triploblásticos: a) Platelmintos c) Equinodermos e) Artrópodos

Musgo Coníferas Monocotiledóneas Dicotiledóneas Espermatofitas

b) Celentéreos d) Moluscos

EVOLUCIÓN I. COMPLETA:

5. Son plantas sin semillas, pero vasculares: a) b) c) d) e)

b) Celentéreos d) Moluscos

4. Son pseudocelomados y triploblásticos:

Musgo Coníferas Monocotiledóneas Dicotiledóneas Pteridofitas

4. Es un briofito: a) b) c) d) e)

b) Celentéreos d) Moluscos

3. Los asteroideos son:

3. Presenta conos como estructuras reproductoras: a) b) c) d) e)

b) Celentéreo d) Molusco

1. Es padre de la evolución: …………………………………………

Musgos Coníferas Monocotiledóneas Dicotiledóneas Pteridofitas

2. Propuso la ley del uso y desuso: …………………………………… 3. Los restos fósiles son considerados pruebas: ……………………..............…

TAXONOMÍA: REINO ANIMALIA

4. El apéndice es considerado un órgano: …………….................…….

I. COMPLETA: 1. Las esponjas de mar pertenecen a los: ……………………………………

5. Son órganos que tienen la misma función y son diferentes: ………..........………

2. La hidra y la medusa son: ……………………………………… 3. Los animales con dos capas embrionarias se denominan: ……….........…………

II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA: 1. La selección natural fue establecida por: a) Darwin d) Mayr

4. Los animales con tres capas embrionarias se denominan: …….........………….. 5. Las tenias, de acuerdo con la presencia de su celoma, son consideradas: ………………….

b) De Vries e) Lynseco

c) Lamarck

2. Propuso la herencia de caracteres adquiridos:

215

a) Darwin d) Mayr

b) De Vries e) Lynseco

c) Lamarck

Quinto año de secundaria

Biología II. MARCA LA ALTERNATIVA CORRECTA:

3. Se refirió a las mutaciones: a) Darwin d) Mayr

b) De Vries e) Lynseco

1. Los Miriápodos son:

c) Lamarck

a) Poríferos c) Equinodermos e) Artrópodos

4. Los órganos homólogos son pruebas evolutivas del tipo: a) b) c) d) e)

Paleontológicas Biogeográficas Bioquímicas Anatomía comparada Sanguíneas

5. Las rutas metabólicas son pruebas evolutivas del tipo: a) b) c) d) e)

Paleontológicas Biogeográficas Bioquímicas Anatomía comparada Sanguíneas

REPASO 7

2. Los Equinoideos son: a) Poríferos c) Equinodermos e) Artrópodos

a) Platelmintos c) Equinodermos e) Nematodos

b) Celentéreos d) Moluscos

4. Los órganos análogos son pruebas evolutivas del tipo: a) b) c) d) e)

1. La selección natural fue establecida por: ……………………………………

Paleontológicas Biogeográficas Bioquímicas Anatomía comparada Sanguíneas

5. Los restos fósiles son pruebas evolutivas del tipo: a) b) c) d) e)

3. Los insectos están en el phylum de los: …………………………………..… 4. La planaria es un: ………………………………………………………………. 5. La lombriz de tierra es un: …………………………………………………

Colegio TRILCE

b) Celentéreos d) Moluscos

3. Son acelomados y triploblásticos:

I. COMPLETA:

2. Las mutaciones fueron propuestas por: ……………………………………

b) Celentéreos d) Moluscos

216

Paleontológicas Biogeográficas Bioquímicas Anatomía comparada Sanguíneas