Moléculas orgánicas: Azúcares

La mayor fuente de glúcidos, también llamados hidratos de carbono o azúcares, se encuentra en los vegetales, los cuales a través del proceso de fotosíntesis combinan el dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O) para dar las moléculas hidrocarbonadas que son los glúcidos. Estas moléculas proporcionan a las plantas y a los animales que se alimentan de ellas, la energía necesaria para los procesos metabólicos.
A excepción de la vitamina C, los glúcidos no son esenciales en la dieta, ya que el organismo mediante procesos metabólicos intracelulares puede sintetizar los azúcares necesarios a partir de otras moléculas, como los lípidos y aminoácidos.

CLASIFICACIÓN
Los glúcidos se clasifican en primer lugar, teniendo en cuenta el número de unidades constitutivas de los mismos en:
l Monosacáridos: constituidos por un azúcar simple.
II Oligosacáridos: Resultantes de la unión de 2 a 10 unidades de monosacáridos.
lII Polisacáridos: formados por cadenas compuestas de muchas unidades de monosacáridos (más de 10). Estas cadenas pueden ser lineales o ramificadas.

MONOSACÁRIDOS
Son los monómeros de los glúcidos. Son polialcoholes con una función aldehido o cetona. Según el número de carbonos, un monosacárido será una triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), hexosa (6C) o heptosa (7C). Además se les agrega el prefijo ceto o aldo de acuerdo a la función que posean.

Los monosacáridos, especialmente la glucosa, constituyen la principal fuente de energía celular. Por ejemplo la oxidación completa de un mol de glucosa produce 673 kilocalorias.
También forman parte de moléculas más complejas. Por ejemplo la ribosa y desoxirribosa, componentes de los ácidos nucleícos.
Otros monosacáridos presentan alguno de sus grupos OH sustituidos por otros átomos. Se conocen como azúcares derivados, y en su mayoría son monómeros de heteropolisacáridos que cumplen funciones estructurales.

OLIGOSACÁRIDOS
Se forman por la unión covalente de entre 2 y 10 monosacáridos.
Se los nombra de acuerdo al número de monosacáridos que los constituye, de este modo tenemos: disacáridos, trisacáridos, etc.
De todos ellos los más importantes fisiológicamente son los disacáridos, como la sacarosa o azúcar común formada por la unión de glucosa y fructosa, la lactosa o azúcar de la leche (Galactosa + glucosa), o la maltosa o azúcar de malta formada por la unión de dos glucosas.
Los monosacáridos se unen mediante uniones glucosídicas, donde dos átomos de carbono de dos monosacáridos se vinculan por medio de un átomo de oxígeno. En la reacción se libera una molécula de agua.
Funciones biológicas: Son formas de transporte en los vegetales y en algunos animales.Forman parte de moléculas más complejas, como las glucoproteínas y glucolípidos. Intervienen en la estructura de la membrana plasmática, participando en el reconocimiento celular.

POLISACÁRIDOS
Están constituidos por un gran número de monosacáridos unidos mediante enlaces glucosídicos, constituyendo largas cadenas.
Los polisacáridos pueden ser homopolímeros, cuando la unidad repetitiva es un solo tipo de monosacárido o heteropolímeros, cuando las unidades repetitivas están constituidas al menos por dos monómeros diferentes.Los polisacáridos más importantes presentes en la naturaleza son el almidón, el glucógeno y la celulosa.
El almidón es una mezcla de dos polisacáridos, la amilosa y la amilopectina.
La función del almidón es la de ser la principal reserva de energía en las plantas.

GLUCÓGENO
Presenta una estructura similar a la de la amilopectina, pero mucho más ramificada (cada 12 a 14 unidades del polímero lineal).
El glugógeno constituye una importante reserva de energía para los animales y se almacena principalmente en el hígado y en los músculos.

CELULOSA
Es el polisacárido estructural más abundante y se lo encuentra formando las paredes celulares de los vegetales. Está constituida por cadenas lineales de b-glucosa.

Moléculas orgánicas: Lípidos

Existen cuatro grandes grupos de biomoléculas:
l Lípidos
lI Glúcidos
lII Proteínas
lV Ácidos Nucleicos

Lípidos
Constituyen un grupo de compuestos muy heterogéneo, cuya única característica común es la insolubilidad en agua y otros solventes polares. Son solubles solamente en solventes no polares como el éter, benceno, cloroformo, etc.
Entre las biomoléculas, los lípidos son los únicos que en general no forman polímeros, aunque algunos pueden considerarse macromoléculas.
Aunque existen otras, una manera sencilla de clasificarlos es la siguiente:
Simples: ácidos grasos, grasas neutras y ceras.
Complejos: fosfoglicéridos, glucolípidos y lipoproteínas.
Asociados: prostaglandinas, terpenos y esteroides.

Acidos grasos: Están formados por cadenas hidrocarbonadas, que tienen número par de carbonos (entre 4 y 22 átomos) y un grupo carboxilo en uno de los extremos.
Los ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados. En los primeros los átomos de carbono de la cadena están unidos mediante enlaces simples, en cambio en los insaturados la cadena presenta dobles enlaces entre carbonos.
Función biológica: Son constituyentes de moléculas más grandes, como por ejemplo: grasas, fosfolípidos, etc. Son combustibles celulares de elección.

Grasas neutras: Una grasa neutra consiste en una molécula de glicerol unida a uno, dos o tres ácidos grasos. El glicerol es un alcohol de tres carbonos.
A temperatura ambiente, estos lípidos pueden resultar líquidos o sólidos, dependiendo del largo de las cadenas de ácidos grasos y si están saturados o no..
Cuánto más saturados y largos sean los ácidos grasos de una grasa neutra, podrán compactarse e interactuar mejor, determinando la formación de un compuesto sólido a la temperatura ambiente, a los que vulgarmente llamamos grasas.
Por el contrario, cuanto más insaturados y más cortos sean los ácidos grasos, más inconvenientes tendrán para interactuar, pues los dobles enlaces impiden que las colas de los ácidos grasos de las moléculas de grasa puedan moverse libremente, determinando así una sustancia líquida a la temperatura ambiente llamada aceite.
Funciones biológicas: Las grasas y aceites cumplen principalmente con la función de reserva de energía en forma más eficiente que los glúcidos. Esto se debe a que son hidrofóbicos y al no hidratarse ocupan menos volumen que el glucógeno y además, tienen más hidrógenos en su estructura, por lo cual rinden más energía que los azucares.Actúan en la termorregulación, como aislante térmico. Por ejemplo en los animales que viven en las zonas frías del planeta tienen una importante capa de grasa subdérmica que ayuda a mantener la temperatura interna. Además como repelen al agua evitan la perdida de calor corporal por efectos de la transpiración.

Ceras: son lípidos compuestos por alcoholes y ácidos grasos de alto número de carbonos. También son importantes las ceras que se forman con el colesterol.
Funciones biológicas: Sirven de cubierta protetora en la piel, pelos, plumas y estructuras delicadas como los oídos de los animales. En las plantas las encontramos recubriendo por ejemplo las hojas y los frutos. Las abejas utilizan ceras con fines estructurales, para fabricar los panales de las colmenas.

Fosfogliceridos: Son conocidos con el nombre de fosfolípidos. Poseen una molécula de glicerol unida a dos ácidos grasos y un ácido fosfórico. Además el grupo fosfato puede llevar unida una molécula de naturaleza variable a la que llamamos resto (R), por ejemplo un alcohol.
Funciones biológicas: Son componentes principales de las membranas biológicas.
Forman parte de la vaina de mielina que recubre a los axones de las células nerviosas.

Glucolípidos y Esfingolípidos
Estos lípidos están formados por una ceramida, es decir, un ácido graso unido a un alcohol llamado esfingosina por medio de una unión amida.Si además del ácido graso, también lleva unido un grupo fosfato tenemos un esfingofosfolípido. Si al grupo fosfato se une un alcohol y éste es la colina, obtenemos la esfingomielina.
Funciones biológicas: Al igual que los fosfolípidos y el colesterol los glucolípidos son moléculas anfipáticas y junto a éstos forma parte de la estructura básica de las membranas biológicas.

Lipoproteínas
Resultan de la unión de lípidos con proteínas solubles. En éste complejo la proteína ocuparía la parte periférica de modo que puede interactuar con el agua de esta manera circulan los lípidos por el plasma.
De acuerdo al porcentaje relativo de lípidos y proteínas presentes se los clasifica en:
l Lipoproteínas de alta densidad ( HDL)
II Lipoproteínas de densidad intermedia ( IDL)
lII Lipoproteínas de baja densidad (LDL)
lV Lipoproteínas de muy baja densidad ( VLDL)
V Quilomicrones
Las primeras son ricas en proteínas y son las que producen el recambio de colesterol de los tejidos hacia el hígado. El colesterol que forma parte de estas lipoproteínas es el que se conoce como colesterol “bueno”. Las lipoproteínas de baja y muy baja densidad son ricos en lípidos y son las que transportan el colesterol y los trigliceridos desde el hígado a los tejidos. El colesterol asociado a estas lipoproteínas se conoce como colesterol “malo”, ya que es el responsable de los depósitos grasos que se forman en algunos vasos sanguíneos provocando los llamados ateromas

Prostaglandinas
Constituyen una familia de derivados de ácidos grasos insaturados de 20 C, como el araquidónico. Tienen una gran variedad de efectos biológicos de naturaleza regulatoria. Por ejemplo: modulan la actividad hormonal y producen la contracción del músculo liso.

Terpenos
Pueden formar moléculas lineales o cíclicas. En los vegetales se han encontrado un número importante de terpenos. Por ejemplo el caucho, el fitol que forma parte de la clorofila, o el b-caroteno precursor de la vitamina A y el retinal, esencial para la visión.

Esteroides
El esteroide más conocido es el colesterol, presente en las membranas biológicas de todas las células excepto la de las bacterias. Este, a su vez, es precursor de muchos esteroides como las hormonas sexuales (Progesterona, estrógenos, testosterona), las hormonas de la corteza suprarrenal (glucorticoides, mineralocorticoides), los ácidos biliares y la vitamina A, que son solo algunos ejemplos. Los esteroides desempeñan funciones diferentes de acuerdo a los grupos químicos que están unidos a su estructura básica.
La vitamina D (Calcitriol) se considera actualmente como una hormona y no como una vitamina, ya que la vitamina D3 (colecalciferol) se produce por irradiación con luz ultravioleta del 7-deshidrocolesterol, el cual es un metabolito normal del colesterol que se encuentra en la piel. La vitamina D que se absorbe de la dieta o que se forma en la piel se hidroxila para dar lugar a 1,25-dihidroxicolecalciferol en dos pasos, gracias a enzimas específicas del hígado y del riñón. Esta hormona controla el metabolismo del Ca2+ y del fosfato en tejidos blanco.

Hormonas esteroideas
Estradiol: Desarrollo y mantenimiento de las características sexuales femeninas.
Progesterona: Prepara al útero para la implantación. Suprime la ovulación durante el embarazo.
Testosterona: Desarrollo y mantenimiento de las características sexuales masculinas.
Aldosterona: Favorece la absorción de Na+ en los túbulos renales.

CAIFANES LA CELULA QUE EXPLOTA

Aqui Estoy Yo

Autoevaluación

1. En relación a los ácidos nucleicos, indique cuál de las siguientes respuestas es correcta:
a) Un nucleótido esta compuesto por un azúcar, una base nitrogenada y un grupo fosfato.
b) Los dinucleótidos NAD, NADP y FAD son coenzimas que se requieren para la actuación de las deshidrogenadas.
c) El ATP es una molécula que acumula energía.
d) Todas las respuestas son ciertas.

2. Acerca de los hidratos de carbono, indique la respuesta incorrecta:
a) El almidón es la principal sustancia de reserva
de las células vegetales.
b) La celulosa es degradada por enzimas del aparato digestivo humano.
c) La lactosa es el principal azúcar de la leche.
d) El glucógeno es un polisacárido de reserva animal.

3. Acerca de los lípidos, indique cuál de las siguientes respuestas es correcta:
a) Los triglicéridos se acumulan en el tejido adiposo y constituyen la mayor reserva energética
b) El colesterol es un lípido de membrana característico de los animales.
c) La a y la b son correctas.
d) La a y la b son falsas.

4. En relación a la estructura secundaria de las proteínas, indique cuál de las siguientes respuestas es correcta:
1) La estructura hélice α es una conformación en el que la proteína adopta una estructura ordenada en forma de espiral que se mantiene por puentes de hidrógeno.
2) La estructura lámina u hoja plegada β es una conformación en la que dos o más segmentos de la cadena polipeptídica se mantienen paralelos, extendidos y unidos mediante puentes de hidrógeno.
a) 1 es cierta y 2 es falsa
b) 2 es cierta y 1 es falsa
c) 1 y 2 son ciertas
d) 1 y 2 son falsas

5. Acerca de los lípidos indique la respuesta correcta:
a) Cuanto mayor es el grado de saturación mayor es el número de dobles enlaces que presenta la molécula.
b) Son compuestos solubles en agua.
c) Son compuestos insolubles en disolventes orgánicos.
d) La unión de tres ácidos grasos a una molécula de glicerol da lugar a un triglicérido.

6. En relación al metabolismo celular, indique cuál respuesta es la correcta:
1) El catabolismo es el conjunto de todas las rutas metabólicas que conducen a la formación de compuestos orgánicos.
2) El anabolismo es el conjunto de procesos endoergónicos que conducen a la degradación de los compuestos orgánicos.
a) 1 es cierta y 2 es falsa
b) 2 es cierta y 1 es falsa
c) 1 y 2 son ciertas
d) 1 y 2 son falsas

7. En relación a los aminoácidos, indique cuál respuesta es la correcta:
a) Las proteínas presentan sólo D-aminoácidos.
b) Dependiendo de su naturaleza, los aminoácidos
se clasifican por su especificidad y esencialidad.
c) Los aminoácidos son compuestos inorgánicos
d) Los aminoácidos que no puede sintetizar un organismo se denominan esenciales.

8. En relación a los hidratos de carbono,
1) El carácter reductor de ciertos disacáridos se debe al enlace peptídico que se establece entre los carbonos anoméricos de los monosacáridos.
2) Todos los monosacáridos a excepción de la dihidroxiacetona presentan la propiedad de la quiralidad o asimetría, es decir, poseen uno o más átomos de carbono asimétricos.
a) 1 es cierto y 2 es falso
b) 1 es falso y 2 es cierto
c) 1 y 2 son ciertos
d) 1 y 2 son falsos

9. Sobre los hidratos de carbono, indique cuál de las respuestas es correcta:
a) La ribosa es una aldosa porque contiene un grupo carbonilo.
b) La ribulosa es una cetosa porque contiene un grupo aldehído.
c) La lactosa es un disacárido formado por galactosa y glucosa.
d) Gliceraldehído y dihidroxiacetona son los azúcares que contienen cuatro átomos de
carbono en su estructura.

10. En relación a los lípidos,
1) Son sustancias solubles en agua y en disolventes orgánicos.
2) Se clasifican en saponificables e insaponificables según sean capaces de formar jabones al reaccionar con bases alcalinas.
a) 1 es cierto y 2 es falso
b) 1 es falso y 2 es cierto
c) 1 y 2 son ciertos
d) 1 y 2 son falsos

11. En relación a las proteínas,
1) Los aminoácidos presentan carácter anfótero es decir, se comportan como ácidos o bases según sea el pH del medio en el que se encuentren.
2) La estructura primaria de una proteína determina la secuencia de los aminoácidos que forman la cadena polipeptídica.
a) 1 es cierto y 2 es falso
b) 1 es falso y 2 es cierto
c) 1 y 2 son ciertos
d) 1 y 2 son falsos

12. Acerca de las proteínas, indique cuál de las respuestas es correcta:
a) Se caracterizan por su punto isoeléctrico (pI) que es el valor de la constante de disociación que muestran en disolución.
b) La desnaturalización es el proceso por el que las proteínas pierden su estructura molecular nativa y por tanto, su actividad biológica.
c) La hoja plegada y la hélice 0 son niveles de conformación de la estructura terciaria.
d) Todas las respuestas anteriores son correctas.

13. Indique la respuesta correcta:
1) El código genético establece las correspondencias entre nucleótidos y aminoácidos, es decir, traduce el idioma de los genes a proteínas.
2) La traducción es la etapa anterior a la transcripción mediante la cual el mensaje
genético contenido en el ADN se transcribe al ARNm.
a) 1 es cierto y 2 es falso
b) 1 es falso y 2 es cierto
c) 1 y 2 son ciertos
d) 1 y 2 son falsos

14. En relación a los aminoácidos, indique cuál de las siguientes respuestas es correcta:
a) Tienen carácter anfótero, es decir pueden actuar como ácidos y como bases
dependiendo del pH.
b) Atendiendo a su cadena lateral, el ácido aspártico y el ácido glutámico son
aminoácidos básicos.
c) Los aminoácidos se unen unos a otros mediante un enlace glicosídico.
d) La secuencia lineal de aminoácidos que forma una proteína determina su estructura
secundaria.

15. Acerca de los polisacáridos, indique cuál de las siguientes respuestas es correcta:
a) El glucógeno constituye una reserva de glucosa en las células vegetales.
b) La celulosa es el polisacárido de reserva de glucosa en las plantas.
c) El almidón está constituido por dos tipos de polímeros: amilosa y amilopectina.
d) La quitina forma parte del esqueleto de vertebrados.

16. En relación a los lípidos complejos o insaponificables, indique cuál de las siguientes respuestas es correcta:
a) El beta-caroteno esta constituido por ocho unidades isopreno.
b) Las vitaminas A y D son compuestos de tipo isoprenoide.
c) La unidad estructural de la que derivan los esteroides es el colesterol.
d) El licopeno es el esterol responsable del color rojo del tomate.

17. En relación con las bases nitrogenadas constituyentes de los ácidos nucleicos señale la respuesta correcta:
a) La adenina y la citosina son bases pirimidínicas.
b) La base complementaria de la guanina es la citosina.
c) La citosina y la timina son bases púricas.
d) En el ADN, la base complementaria de la adenina es el uracilo.

18. Como resultado de la descomposición de un triacilglicérido por lipasas se obtiene:
a) El glicerol y la esfingosina
b) Los ácidos grasos y la lecitina
c) El glicerol y los ácidos grasos
d) La esfingomielina y la glicerina

19. Los ácidos grasos omega 3 son biomoléculas de naturaleza:
a) Proteínica
b) Glucídica
c) Lipídica
d) Nucleica

20. Sobre los hidratos de carbono, indique cuál de las respuestas es incorrecta:
a) Gliceraldehído y dihidroxiacetona son los azúcares más sencillos que contienen tres átomos de carbono en su estructura.
b) Fructosa y glucosa son aldohexosas.
c) La sacarosa es un disacárido formado por glucosa y fructosa.
d) D-treosa y L-treosa son enantiómeros.

Caracteristicas De Los Seres Vivos

Estructura proteíca

Debido a las interacciones entre los aminoácidos que conforman las proteínas y las moléculas del medio (agua fundamentalmente), aquellas adquieren una conformación de máxima estabilidad, la cuál determina la estructura.

Podemos abstraer la estructura de las proteínas en cuatro niveles:

- Estructura primaria: está determinada por la secuencia de aminoácidos que conforman la proteína.

- Estructura secundaria: se determina por las interacciones entre átomos de hidrógeno (puentes de hidrógeno) de aminoácidos no contiguos. Las dos configuraciones más comunes son la hélice alfa y la hoja beta. En la primera, aparecen 3,6 aminoácidos por vuelta, formándose puentes de hidrógeneo entre aminoácidos situados cada cuatro posiciones. La hoja beta consiste en tramos de la cadena de aminoácidos situados unos al lado de otros, que discurren en el mismo sentido o en sentidos opuestos, de forma que se unen mediante puentes de hidrógeno. Otra configuración es la hélice del colágeno, la cuál no tiene que ver con la hélice alfa.

- Estructura terciaria: el modo en que se pliegan las cadenas polipeptídicas de las proteínas globulares para que puedan adoptar esas formas esféricas o de ovillo.

- Estructura cuaternaria: algunas proteínas están formadas por dos o más cadenas polipeptídicas separadas. La estructura cuaternaria es la conformación de estas subunidades entre sí. Por ejemplo, la hemoglobina contiene cuatro cadenas polipeptídicas (globulares) unidas entre sí.

Las interacciones responsables del plegamiento de las proteínas son las siguientes:

- Puentes de hidrógeno
- Fuerzas electrostáticas: carga-carga, dipolo-dipolo, cuadripolo-cuadripolo, etc.
- Interacciones hidrofóbicas, debido a que ciertas cadenas apolares de algunos aminoácidos repelen al entorno acuoso, quedando dentro de la estructura globular.
- Enlaces covalentes transversales, se trata de puentes disulfuro entre ciesteína-cisteína. Se trata de una interacción mucho más fuerte que las anteriores.
- Fuerzas de Van der Waals, con una componente atractiva producida por dispersión y una componente repulsiva por la solapación de orbitales electrónicos exteriores.

Si calentamos lentamente una disolución acuosa con ovoalbúmina, acabará por enturbiarse y formarse coágulos (proceso familiar al hervir un huevo). Esta acción se conoce como desnaturalización de la proteína, que pasa de un estado nativo a uno desnaturalizado en el que se desordena su estructura.
La acción del calor desnaturaliza todas las proteínas globulares. También es posible la desnaturalización de las proteínas con algunos agentes químicos como la urea.
Esta desnaturalización conlleva una pérdida de la función de la proteína.
La desnaturalización no afecta a la estructura primaria de la proteína.

Algunos tipos de desnaturalización son reversibles, permitiendo recuperar la estructura de la proteína nativa, mientras que otros son irreversibles.

Polinucleótidos

Existen dos tipos de ácidos nucleícos: el ARN y el ADN.

Ácido desoxirribonucleíco o ADN: fue descubierto por el químico suizo Friedrich Miescher en 1869. Sin embargo, fué Albrecht Kossel el primero en preguntarse acerca de la naturaleza química de esta sustancia hacia comienzos del siglo XX. En 1929 Phoebus Levene identificó los componentes del ADN (fosfato, azúcar y las cuatro bases) y demostró que se encontraban unidas en el orden fosfato-azúcar-base, formando lo que denomino un nucelótido. Levene también sugirio que los nucleótidos se encontraban unidos por los fosfatos formando el ADN. Sin embargo, Levene pensó que se trataban de cadenas cortas y que las bases se repetian en un orden determinado.

Finalmente la estructura tridimensional del ADN logró resolverse en 1953 por el trabajo de Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin que produjeron un modelo de la estructura del ADN consistente en dos cadenas que se ubican en sentido antiparalelo, es decir una cadena corre en sentido 5´→ 3´ y la otra en sentido inverso. Según la base nitrogenada se pueden formar dos o tres puentes de hidrógeno con la base de la molécula vecina, la adenina y la timina forman dos puentes mientras que la guanina y la citosina forman tres. De esta manera las bases se aparean de manera específica, adenina sólo con timina y guanina sólo con citosina. Esta propiedad del ADN es la que permite su auto replicación, teniendo una sola cadena puede copiarse la complementaria. Este es el mecanismo que utilizan los seres vivos para poder dividirse y perpetuarse. Estas cadenas antiparalelas adoptan un conformación de hélice con sentido dextrógiro (derecha), dicha conformación se llama ADN-B.

Trabajos posteriores, entre los que se destacan los de Richard Dickerson, sobre la estructura del ADN permitieron determinar que dicha molécula es dinámica. Fue posible reconocer la existencia de otras formas tridimensionales, el ADN-A y ADN-Z. Mientras que el ADN-A es maś ancho que el ADN-B, el ADN-Z es más angosto. Finalmente el ADN-Z adopta una conformación levógira y el ADN-A dextrógira.

En las células procariontes hay una sola molécula de ADN, que suele adoptar la forma de un círculo cerrado. En las células eucariontes, en cambio, hay varias moléculas diferentes, con una longitud mucho mayor que la del ADN procariótico. Por esta razón, el ADN eucariótico se organiza de una manera más compleja, para que pueda ser contenido en el interior del núcleo celular.

El ADN es por lo común el constituyente básico de la cromatina (cromosoma) nuclear en las células eucariónticas, pero también existe en pequeña cantidad en las mitocondrias y cloroplastos. En los procariontes forma el nucloide (que a diferencia de los eucariontes no va asociado a proteínas, es desnudo) y en los virus (DNA virus) que lo poseen constituyen el virión o elemento infestante.

Acorde a las evidencias, sólo una pequeña parte del ADN constituye genes (menos del 10 %). Existen diferentes tipos que los podemos dividir en:

ADN de copia única (el 57 % del total) formados por segmentos de aproximadamente 1000 pares de nucleótidos longitud, una pequeña parte de este ADN contiene los genes.
ADN repetitivo (20 %) son unidades de aproximadamente 300 pares de nucleótidos que se repiten en el genoma unas 105 veces(Unidades de repetición). Se intercalan con el ADN de copia única.
ADN satélite (altamente repetitivo: 28 %) son unidades cortas de di- o tri- nucleótidos que se repiten en el genoma. Son característicos en cada especie y pueden separarse por centrifugación. Constituyen la heterocromatina y no tienen función conocida.
Los porcentajes indicados son del hombre y el ratón, y las proporciones serían las mismas en otras especies.

Ácido ribonucleíco o ARN: esta macromolécula representa alrededor del 7% del peso de una célula. Esta constituida por largas cadenas de ribonucleotidos, unidos por enlaces fosfodiéster.

El ADN y el ARN tienen diferencias. Por ejemplo, la pentosa del ARN es la ribosa; en el ADN es la desoxirribosa. Este hecho determina que el ADN sea resistente al tratamiento con bases fuertes (álcalis), a diferencia del ARN que se degrada por la acción de estas sustancias. Otra diferencia es que el ARN es una monohebra y no una cadena doble, como ocurre en el ADN. Finalmente, el ADN incluye las bases nitrogenada A,G,C y T; en el ARN, en cambio, la timina es remplazada por el uracilo.

Hay al menos tres tipos de ARN:

ARN mensajero (ARNm): ácido nucleíco que contiene la información para dirigir la síntesis de una o más proteínas específicas. La información se encuentra contenida en grupos de tres nucleótidos llamados codones, los cuales determinan el aminoácido que debe incorporarse en la proteína que se va a sintetizar. El nombre mensajero deriva de su papel el intermediario: actúa como vehículo de transporte de información genética entre el ADN y las proteínas.
ARN de transferencia (ARNt): son moléculas relativamente pequeñas que intervienen en la síntesis de proteínas, complementando la función del ARN mensajero. Contienen entre 75 y 90 nucleóditos dispuestos en forma de trébol. Cada ARN tiene una secuencia de tres nucleóditos llamada anticodón y está unido a un aminoácido específico. La secuencia del anticodón es complementaria al codón del ARNm y determina que cada codón se "leído" como un aminoácido especifico por el ribosoma.
ARN ribosomal (ARNr): es el ARN más abundante en las células; desempeña una función estructural como componente de un importante complejo supramolecular llamado ribosoma. Los ribosomas, formados por proteínas y ARN ribosomal y participan activamente en la lectura de la molécula de ARN mensajero para sintetizar las proteínas contenidas en la secuencia de codones del ARN mensajero.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas complejas de suma importancia biológica, ya que todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos en forma de ácido desoxirribonucleíco (ADN) y ribonucleico (ARN). Sin embargo, algunos virus sólo contienen ARN, mientras que otros sólo poseen ADN.
Se les denomina así porque fueron aislados por primera vez del núcleo de las células. No obstante, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos son sustancias esenciales para los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las formas de vida más elementales. Los investigadores han aceptado que el origen del código genético que portan estas moléculas es cercano al origen de vida en la Tierra. El ADN codifica información necesaria para sintetizar ARN y proteínas. Estas últimas moléculas son las responsables de todos los cambios químicos y metabólicos que permiten la vida. Es por ello que se llama al ADN la molécula de la herencia porque al transmitirse de un individuo al otro porta la información necesaria para posibilitar la vida.
Los ácidos nucleicos están formados por un azúcar (pentosa), bases nitrogenadas (purinas o pirimidinas) y ácido fosfórico. La hidrólisis completa de ADN ( o ARN) da como resultado:

Pentosa: desoxirribosa (ribosa).
Bases Nitrogenadas:
Purinas : Adenina y Guanina.
Pirimidinas: Citosina y Timina (Uracilo).
Ácido Fosfórico PO4H3

Una molécula de ácido nucleico es un polímero lineal en el cual los monómeros(nucleótidos) están unidos por medio de puentes o uniones fosfodiéster. Estos puentes unen el carbono 3´ de la pentosa de un nucleótido al carbono 5´ en la pentosa del nucleótido adyacente. En consecuencia, el eje de ácido nucleico está formado por fosfatos y pentosas alternados. Las bases nitrogenadas están unidas a los azúcares de este eje.
El ácido fosfórico utiliza dos de sus tres grupos ácidos en las uniones 3´, 5´- diéster. El grupo restante confiere al polinucleótido sus propiedades ácidas y permite que la molécula forme uniones iónicas con proteínas básicas. Éste grupo ácido libre hace también que los ácidos nucleícos sean intensamente basófilos, es decir, que se colorean fácilmente con colorantes básicos. Una hidrólisis moderada fragmenta el ácido nucleico en los nucleótidos. Estos estan formados por la unión covalente de un fosfato y una base heterocíclica a la pentosa.
Las pentosas son de dos tipos: ribosa en el ARN, y desoxirribosa en el ADN. La única diferencia entre estos dos azúcares es que la desoxirribosa tiene un átomo menos de alcohol.
Las bases nitrogenadas que se encuentran en los ácidos nucleicos son anillos heterocíclicos compuestos, además de carbono e hidrógeno, por nitrógeno. Son de dos tipos fundamentales: las bases purinas (por ser derivadas de la purina, de dos anillos heterocíclicos) y las bases pirimidinas (por ser derivadas de la pirimidina de un solo anillo).
En el ADN sólo aparecen cuatro bases nitrogenadas. Las bases purinas presentes son: adenina y guanina. Y las bases pirimidinas son: citosina y timina. Mientras que en el ARN la timina es reeemplazada por el uracilo. Esta diferencia, sumada a la pentosa (desoxirribosa en ADN y ribosa en ARN), son las dos diferencias fundamentales en la composición química entre ADN y ARN. La diferencia de las bases pirimidicas es aprovechada en los estudios de biología celular mediante la utilización de timidina y uridina radioactivas (32P) para marcar de manera especifica al ADN y ARN, respectivamente. Las bases nitrogenadas se unen al carbono 1 de la pentosa, formando un nucleósido, en ausencia del grupo fosfato. Cuando el corbono 5 de la pentosa se encuentra sustituido por un fostato lo llamamos nucleótido.
Aunque en el ADN o ARN la pentosa se encuentra sustituida con un sólo fosfato, existen en las células una serie de nucleótidos de singular importancia en el metabolismo celular. Son los di- y tri- nucleótidos como el adenosin-tri-fosfato (ATP) que tienen enlaces fosfodiestér de alta energía y son responsables de muchos procesos metabólicos.

Proteínas

Las proteínas son polímeros de aminoácidos enlazados mediante el enlace peptídico. Son las macromoléculas más abundantes en los seres vivos después del agua (Representa el 10-20% de la masa celular). Las proteínas tienen básicamente funciones estructurales y catalíticas.
Las proteínas se dividen en:

Proteínas simples: Producen solo aminoácidos al ser hidrolizados.
Albúminas y globulinas: Son solubles en agua y soluciones salinas diluidas (ej.: lactoalbumina de la leche).
Glutelinas y prolaninas: Son solubles en ácidos y álcalis, se encuentran en cereales fundamentalmente el trigo. El gluten se forma a partir de una mezcla de gluteninas y gliadinas con agua.
Albuminoides: Son insolubles en agua, son fibrosas, incluyen la queratina del cabello, el colágeno del tejido conectivo y la fibrina del coagulo sanguíneo.

Proteínas conjugadas: Son las que contienen partes no proteicas. Ej.: nucleoproteínas.

Proteínas derivadas: Son producto de la hidrólisis.

Lípidos

Se denominan lípidos a un conjunto de compuestos orgánicos formados principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, en los que se incluyen en ocasiones otros elementos, como nitrógeno, fósforo o azufre.
Bajo el nombre de lípidos se agrupan sustancias químicamente muy diferentes, que van a tener en común su insolubilidad en agua y su solubilidad en disolventes orgánicos no polares (cloroformo, benceno, xilol, éter…).
Los lípidos pueden encontrarse unidos mediante enlaces covalentes a otras sustancias de naturaleza no lipídica, formando glucolípidos y lipoproteínas, los cuales tendrán propiedades comunes a ambos principios inmediatos.
La clasificación de los lípidos es problemática, precisamente porque conforman un conjunto de sustancias muy diferentes químicamente, de modo que los criterios de clasificación son variados.

La siguiente clasificación se basa en su estructura química:
LÍPIDOS SAPONIFICABLES
Son aquellos que pueden realizar reacciones de saponificación, ya que llevan ácidos grasos en su composición y poseen enlaces éster que producen jabones por hidrólisis alcalina.
SIMPLES: ACILGLICÉRIDOS y CERAS
COMPLEJOS: GLICEROLÍPIDOS y ESFINGOLÍPIDOS

LÍPIDOS INSAPONIFICABLES
Son aquellos que no pueden realizar reacciones de saponificación, ya que no llevan ácidos grasos en su composición.
TERPENOs, ESTEROIDES, PROSTAGLANDINAS

Los ácidos grasos son componentes de los lípidos saponificables (se obtienen por hidrólisis de estos). Por lo general, no se encuentran libres en la naturaleza, aunque algunos organismos los contienen en trazas.
Químicamente formados por una larga cadena lineal hidrocarbonada (cadena alifática), y son ácidos orgánicos monocarboxílicos, es decir, contienen un único grupo carboxilo en uno de sus extremos.En la naturaleza, se han aislado hasta 70 ácidos grasos diferentes de células animales y vegetales. Predominan aquellos que tienen una cadena alifática con un número par de átomos de carbono. A su vez, los ácidos grasos suelen tener entre 12 y 22 átomos de carbono. Dentro de estos, los más abundantes en los tejidos son los que poseen una cadena de 16 o de 18 átomos de carbono.

Carbohidratos

Los carbohidratos también conocidos como azúcares más simples llamados monosacáridos son compuestos con la fórmula general (CH2O)n, donde n puede ser 3, 4, 5, 6, 7 u 8. Debido a esta frómula general a los azúcares también se le llama carbohidratos. La glucosa, por ejemplo, es C6H1206, sin embargo la fórmula no explica completamente a la molécula, otros compuestos con la misma formula tienen sus átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno unidos de diferente manera dando lugar compuestos diferentes. Por ejemplo, modificando la posición relativa de un OH con respecto a la molécula la glucosa se puede convertir en manosa o galactosa. Cada uno de estos azúcares puede existir en dos formas D o L, que son imagenes especulares. Estas moléculas con la misma fórmula química pero diferente estructura son llamados isomeros.

Los azúcares están compuestos de varios grupos oxhidrilo (OH) más un grupo cetona (C=O) o aldehído (H-C=O). El grupo aldehído o cetona juega un rol importante en la química del azúcar: a) Puede reaccionar con un grupo oxhidrilo de la misma molécula formando un anillo; b) Una vez formado el anillo, el carbono puede reaccionar con otro grupo oxhidrilo perteneciente a otra molécula de azúcar distinta creando un disacárido como la sacarosa (el azúcar común) que está formada por unidades de glucosa y la fructosa. De la misma forma se pueden ir agregando unidades de azúcares dando lugar a oligosacáridos (trisacárido, tetrasacárido, etc) hasta llegar a enormes polisacáridos con cientos o miles de azúcares constituyentes.

Los azúcares tienen diversos roles en la célula. Son la fuente energía principal que mediante un proceso llamado glicólisis y respiración es capaz de reducir una molécula de azúcar, por ejemplo glucosa, a agua y dióxido de carbono (CO2). Durante dicho proceso la célula es capaz de tomar y utilizar la energía contenida en los enlaces químicos del azúcar. Los polisacáridos son la principal molécula de almacenamiento de energía que utiliza la célula. El glucógeno que es muy abundante entre los animales y las bacterias, y el almidón muy utilizado por las plantas y una fuente de alimentación muy importante para la humanidad. Los azucares también tienen un importante rol mecánico constituyendo una de la fuentes principales de sostén en las plantas. La celulosa que recubre las células vegetales, está compuesta de cadenas de glucosa estrechamente entrelazadas. Otros polisacáridos muy importantes son la quitina que forma el exoesqueleto de los insectos y la pared celular de los hongos. Finalmente, moléculas de azúcares unidos a lípidos o proteínas constituyendo glicolípidos y glicoproteínas, respectivamente tienen funciones fundamentales y la regulación y protección celular. Por ejemplo, las células blancas del sistema inmune (linfocitos) son reclutados al sitio de inflamación (donde son requeridos) mediante interacciones de tipo azúcar proteína, también denominadas interacciones de tipo lectina.

Composición química de los seres vivos

Todas las moléculas orgánicas como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los nucleótidos contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. El agua, una molécula inorgánica, contiene hidrógeno y oxígeno.
En la Tierra existen unos 92 elementos. Los elementos son sustancias que no pueden ser desintegradas en otras sustancias por medios químicos ordinarios. Un elemento está constituido por átomos. Desde hace largo tiempo, los científicos tratan de entender cómo es un átomo. Se han propuesto diversos modelos que intentan representar la estructura del átomo. Los átomos de cada elemento diferente tienen en sus núcleos un número característico de partículas cargadas positivamente, llamadas protones.
Las moléculas pueden ser orgánicas –aquellas que contienen carbono– o inorgánicas, como el H2O o el O2.Una sola célula bacteriana contiene aproximadamente cinco mil clases diferentes de moléculas y una célula vegetal o animal tiene alrededor del doble. Estas miles de moléculas, sin embargo, están compuestas de relativamente pocos elementos (CHNOPS). De modo similar, relativamente pocos tipos de moléculas desempeñan los principales papeles en los sistemas vivos. En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad. Estos cuatro tipos son los carbohidratos (compuestos de azúcares), lípidos (moléculas no polares, muchas de las cuales contienen ácidos grasos), proteínas (compuestas de aminoácidos) y nucleótidos (moléculas complejas que desempeñan papeles centrales en los intercambios energéticos y que también pueden combinarse para formar moléculas muy grandes, conocidas como ácidos nucleicos). Se ha dicho que sólo se necesita ser capaz de reconocer unas 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos.
Las macromoléculas son moléculas constituidas por varias moléculas que pueden ser similares entre sí o no. Los polisacáridos, por ejemplo, están constituidos por monosacáridos unidos en cadenas largas. Algunos de ellos son formas de almacenamiento del azúcar, mientras que otros, como la celulosa, son un material estructural importante de las plantas. Los lípidos son moléculas orgánicas hidrófobas que, al igual que los carbohidratos, desempeñan papeles importantes en el almacenamiento de energía y como componentes estructurales. Los compuestos de este grupo incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, las ceras y el colesterol y otros esteroides. Las grasas son los principales lípidos almacenadores de energía. Los fosfolípidos son los principales componentes estructurales de las membranas celulares. Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. En las proteínas, los aminoácidos se organizan en polipéptidos y las cadenas polipeptídicas se ordenan en un nuevo nivel de organización: la estructura terciaria o cuaternaria de la molécula de proteína completa. Solamente en este nivel de organización emergen las propiedades complejas de las proteínas y sólo entonces la molécula puede asumir su función.
Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética.
Los complejos macromoleculares forman, dentro de las células, estructuras complejas, como las membranas y las organelas en las células eucariontes.Las técnicas microscópicas modernas han confirmado que las células eucariontes contienen, en verdad, una multitud de estructuras. No son, por supuesto, órganos como los que se encuentran en los organismos multicelulares, pero en cierta forma son comparables: están especializados en forma y función de manera que son capaces de desempeñar actividades particulares requeridas por la fisiología celular. Así como los órganos de los animales multicelulares trabajan juntos en sistemas de órganos, las organelas de las células están comprometidas en varias funciones cooperativas e interdependientes. Si bien los procariontes no tienen organelas rodeadas por membranas, tienen estructuras macromoleculares complejas que constituyen la membrana celular, los ribosomas y otras estructuras. Los virus son complejos macromoleculares. No es posible ubicar a los virus en alguno de los grupos de organismos vivos, ya que sólo están formados por una región central de ácido nucleico, DNA o RNA, rodeado por una cubierta proteica o cápside y, en algunos casos, por una envoltura lipoproteica. Además, se reproducen solamente dentro de las células vivas, utilizando las enzimas y los procesos biosintéticos de sus hospedadores. Sin esta maquinaria, serían tan inertes como cualquier otra macromolécula, o sea, sin vida según la mayoría de los criterios.

Impactos generados por la biotecnología

Las ventajas de centrarse en las repercusiones económicas de la biotecnología están en recurrir a instrumentos de análisis que proporcionan datos e informaciones muy concretas sobre aspectos fundamentales en el debate:
Quiénes (individuos, empresas e instituciones) son los protagonistas
Qué necesidades intentan satisfacer o crear las biotecnologías
Qué impacto tiene/tendrá sobre el PIB, el empleo, los mercados, la competitividad de un país...
En el debate sobre conflictos sociales derivados de las nuevas biotecnologías es fundamental un buen conocimiento de las tecnologías empleadas, sus riesgos y potencialidades. Pero la perspectiva económica aporta abundantes elementos de juicio con peso específico para evitar rodeos y generalidades en el debate, además de proporcionar criterios condicionantes de otras muchas valoraciones éticas o sociales sobre las múltiples aplicaciones de las nuevas biotecnologías.
Las biotecnologías ya han tenido un considerable impacto económico en el sector de la alimentación, pues desde 1990 se han hecho operativos sistemas de diagnóstico y bioconversión de almidón; se han comercializado edulcorantes y saborizantes, se han diseñado procesos de producción de jugos, aminoácidos, pigmentos y vitaminas; productos de fermentación, enzimas para elaboración de quesos, productos lácteos y levaduras híbridas. Para el período 1995-2000 se prevé comercializar bacterias y enzimas modificadas genéticamente, como elementos flavorizantes que mejoran la calidad de los alimentos, así como biocatalizadores y biosensores para la industria de producción y monitorización.

En el sector agrícola, ya existen variedades transgénicas de tomates, patatas, algodón, tabaco y soja, experimentadas al nivel de campo en pequeños reductos que presentan características de resistencia a herbicidas, virus, insectos y cualidades específicas. Algunos están comercializados ya en 1995 y otros deberán pasar algunos controles que retrasarán su entrada en el mercado hasta casi el 2000, y su impacto previsible en la economía será hacia el 2005, probablemente. En los países en desarrollo, ese impacto se retrasará dos o tres años más.

Dentro de sectores no alimentarios, la biotecnología ha influido en los sistemas de producción de metano o etanol, por fermentación anaerobia de biomasa, y en el crecimiento selectivo y propagación de árboles y plantas ornamentales. Las técnicas más utilizadas son las de ADNrec, ingeniería de proteínas y procesos e ingeniería de producción de anticuerpos monoclonales -un área muy limitada de la biotecnología-, que han revolucionado en un corto espacio de tiempo campos como el diagnóstico de enfermedades infecciosas y genéticas, la monitorización de procesos industriales y la producción de variedades de microorganismos capaces de elaborar sustancias farmacológicas o alimenticias y de metabolizar aceites para eliminar contaminaciones. El mercado de enzimas ha sufrido una auténtica revolución, especialmente por la variedad de productos de investigación ofrecidos a los profesionales.

Aplicada a la medicina, muchos vaticinan que la biotecnología revolucionará los métodos terapéuticos de tratamiento de las enfermedades hereditarias, mediante las diversas modalidades de TG o los tratamientos antimieloma por inyección de TIL (linfocitos T infiltrados), transformados con TNF (factor necrótico de tumores). Los primeros productos desarrollados por sistemas biotecnológicos -insulina humana, interferón gamma y anticuerpos monoclonales- fueron los prototipos de una nueva generación de productos naturales y artificiales, producidos a pequeña escala (laboratorio) y fruto de una investigación biomédica enraizada en la investigación básica de determinados procesos celulares, sin dirección biotecnológica expresa. En 1991, ya se habían sometido a regulación 130 productos farmacológicos obtenidos por estos procedimientos en USA. Para el año 2000 se espera contar con un elevado número de test para diagnóstico genético y fármacos y vacunas para combatir enfermedades parasitarias. En sus orígenes la biotecnología ha estado mantenida con fondos públicos, pues casi todas las aplicaciones eran consecuencia directa de una investigación básica académica. Pero rápidamente proliferaron multitud de compañías de biotecnología, grandes y pequeñas, que aportan la mayor parte de las inversiones en el sector. El número de patentes relativas a la producción de antibióticos, enzimas y coenzimas, productos farmacéuticos, química fina, biomasa, aminoácidos, polímeros, ácidos orgánicos, aditivos para la industria alimentaria y esteroides ha aumentado significativamente en las dos últimas décadas.
A escala nacional e internacional es preciso adoptar políticas específicas que orienten el desarrollo de procesos biotecnológicos, especialmente en el Tercer Mundo y los países en desarrollo, para suavizar los posibles conflictos que se derivan de la competitividad excesiva entre pequeños países sin necesidad de poner barreras proteccionistas (que sólo las pueden establecer los países ricos, los únicos que disfrutan de ellas,los pobres las padecen-. Estas políticas deberían decidirse por alguna de las tres alternativas posibles, en función de la capacidad tecnológica disponible:
Tecnologías que generen productos de alto volumen de producción, pero de bajo valor añadido, como metano, etanol, biomasa, alimento animal, purificación de aguas y tratamientos de materiales de desecho;
Tecnologías que generen productos de menor volumen y de valor añadido intermedio, como aminoácidos y ácidos orgánicos, productos alimenticios, levaduras, acetona, butanol, polímeros, metales y otros similares.
Los productos de bajo volumen y alto valor añadido se sitúan en otra escala de decisión política, como los antibióticos, productos farmacológicos, enzimas, vitaminas y las tecnologías de transformación genética aplicadas a la salud (terapias génicas y no génicas) y agricultura (producción de organismos genéticamente modificados).

Proyecto Genoma Humano

El PGH es el primer gran programa a gran escala en biología, uno de cuyos objetivos es el desarrollo de tecnologías. Este magno proyecto está acentuando un par de tendencias que ya se dejaban sentir en los últimos años: por un lado la necesidad de formar nuevos tipos de biólogos capaces de tender puentes entre varias disciplinas, que se muevan con comodidad en un entorno de ordenadores, autopistas de información y gigantescas bases de datos e imágenes; y por otro lado, la reorganización de los laboratorios e institutos de investigación, donde interaccionen especialistas en diversos ámbitos de las Ciencias de la Vida, matemáticos, informáticos, químicos, etc.
No hay que olvidar que lo que entendemos por Proyecto Genoma consiste en principio en la obtención de información más o menos en bruto, pero lo realmente importante empieza después (en realidad, simultáneamente): dar sentido biológico a tal cúmulo de información, es decir, extraer auténtico conocimiento. La "orgía de datos" que se nos viene encima habrá de ser "digerida" adecuadamente, impulsando nuevos avances a base de sugerir nuevos enfoques, nuevos experimentos, renovadas hipótesis de trabajo, todo ello retroalimentándose en un "circulo virtuoso" que abrirá las puertas de una nueva era en las Ciencias Biológicas. Se habla por ello de una "Era Postgenómica", en la que se irán integrando los conocimientos acumulados en diversos "Atlas" del ser humano y de otros seres vivos, en los que se podrán interrelacionar de modo funcionalmente significativo diversos niveles de comprensión de la materia viva: génico, genómico, regulación, biología celular, fisiología, evolución, etc. El impacto real de todo ello no se puede prever, pero no cabe duda que el PGH sienta las bases de un salto cualitativo y cuantitativo en nuestra visión del mundo vivo.
El PGH es el primer gran esfuerzo coordinado internacionalmente en la historia de la Biología. Se propone determinar la secuencia completa (más de 3000 ·106 pares de bases) del genoma humano, localizando con exactitud (cartografía) los 100.000 genes aproximadamente y el resto del material heridatario de nuestra especie, responsables de las instrucciones genéticas de lo que somos desde el punto de vista biológico.
Hacia mediados de la década de los años 80 la metodología del ADN recombinante y sus técnicas asociadas (vectores de clonación, enzimas de restricción, transformación artificial de células procariotas y eucariotas, bibliotecas de genes, sondas moleculares, secuenciación, genética inversa, etc.) habían alcanzado una madurez suficiente como para que se planteara la pertinencia y viabilidad de un proyecto coordinado de caracterización detallada (hasta nivel de secuencia de nucleótidos) del genoma humano y de genomas de una serie de organismos modelo.
Tras las propuestas iniciales, que partieron del ministerio de energía de los EEUU (DOE), al que enseguida siguieron los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), quedó claro que este magno proyecto no podía consistir en la secuenciación pura y dura, sino que habría de constar de varias etapas encadenadas, comenzando por la elaboración de mapas genéticos y físicos de resolución cada vez mayor. Además, la secuenciación habría de centrarse en principio en las zonas de ADN más interesantes a priori, como las regiones génicas codificadoras, dejando para una etapa ulterior el análisis del enorme contenido de ADN repetitivo de distintas clases que existe en el genoma. Simultáneamente había que ir desarrollando toda una infraestructura de técnicas instrumentales y de análisis de la información generada (programas informáticos potentes para gestionar las secuencias y extraer sentido biológico de ellas, nuevos algoritmos, redes de ordenadores interconectados, bases de datos entrelazados, etc.).
El PGH hace uso de dos tipos de cartografía para caracterizar el genoma, aunque en última instancia los mapas emanados de los distintos métodos han de ser correlacionados e integrados: cartografía genética de ligamiento, y cartografía física.
La cartografía genética se basa en el cálculo de la frecuencia a la que se co-heredan formas alternativas (alelos) de dos loci genéticos que están ligados formando parte de un mismo cromosoma. Hasta el advenimiento de las técnicas moleculares, los mapas genéticos de ligamiento en humanos eran bastante rudimentarios, ya que en su elaboración no puede intervenir (por obvios motivos éticos) la experimentación de laboratorio que se usa en animales, y porque los datos habían de basarse casi exclusivamente en la comparación de fenotipos normales y los mutantes correspondientes a determinadas enfermedades genéticas, y en el recurso a análisis de familias, a ser posible con registros de varias generaciones y con gran número de individuos.

La biotecnología

Definición:Biotecnología tradicional y biotecnología moderna.

La biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre. Así, la biotecnología tiene una larga historia, que se remonta a la fabricación del vino, el pan, el queso y el yogurt. El descubrimiento de que el jugo de uva fermentado se convierte en vino, que la leche puede convertirse en queso o yogurt, o que se puede hacer cerveza fermentando soluciones de malta y lúpulo fue el comienzo de la biotecnología, hace miles de años. Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo ocurrían estos procesos, podían utilizarlos para su beneficio. Estas aplicaciones constituyen lo que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en la obtención y utilización de los productos del metabolismo de ciertos microorganismos.
Los científicos actualmente comprenden en detalle cómo ocurren estos procesos biológicos lo que les ha permitido desarrollar nuevas técnicas a fin de modificar o copiar algunos de dichos procesos naturales para poder lograr una variedad mucho más amplia de productos. Los científicos hoy saben, además, que los microorganismos sintetizan compuestos químicos y enzimas que pueden emplearse eficientemente en procesos industriales, tales como la fabricación de detergentes, manufactura del papel e industria farmacéutica.

La biotecnología moderna, en cambio, surge en la década de los ’80, y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto “ingeniería genética”, para modificar y transferir genes de un organismo a otro. De esta manera es posible producir insulina humana en bacterias y, consecuentemente, mejorar el tratamiento de la diabetes. Por ingeniería genética también se fabrica la quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del cuajo en este proceso. La ingeniería genética también es hoy una herramienta fundamental para el mejoramiento de los cultivos vegetales. Por ejemplo, es posible transferir un gen proveniente de una bacteria a una planta, tal es el ejemplo del maíz Bt. En este caso, los bacilos del suelo fabrican una proteína que mata a las larvas de un insecto que normalmente destruyen los cultivos de maíz. Al transferirle el gen correspondiente, ahora el maíz fabrica esta proteína y por lo tanto resulta refractaria al ataque del insecto.

Autoevaluación

I. Coloca en el paréntesis de abajo el número que corresponda.
1. Ciencia aplicada.
2. La suma de todos los ecosistemas.
3. Estudio de las biomoléculas y el metabolismo.
4. Partícula subatómica.
5. Explicación parcial de un hecho.
6. Define a la entalpía.
7. Estudia al hombre.
8. Estudio de la vida.
9. Presenta estructura, metabolismo, crecimiento, adaptación, etcétera.
10. Define a la herencia.
( ) Vida
( ) Muerte
( ) Biología
( ) Bioquímica
( ) Antropología
( ) Genética
( ) Tecnología
( ) Quark
( ) Biosfera
( ) Hipótesis

II. Subraya la respuesta correcta.
1. Estudia la vida y los seres vivos:
a) Geografía b) Biología c) Oceanología d) Limnología
2. Conjunto de tejidos:
a) Órgano b) Tejido c) Aparato d) Organismo
3. Clasificación de la biodiversidad:
a) Sistemática b) Taxonomía c) Paleontología d) Citología
4. La vida en cifras, para conocer la riqueza, abundancia y la diversidad de los seres vivos:
a) Química b) Física c) Ética d) Matemáticas
5. Formada de 27 elementos químicos, los cuales se conocen como biogenésicos:
a) Célula b) Tejido c) Vida d) Organismo

III. Escribe sobre la línea la palabra(s) que completen cada enunciado:
1.- La _______________ proporciona antibióticos, vacunas, farmacia o alimentos. Es una ciencia.
auxiliar que permite definir bioelementos, biomoléculas y el metabolismo.
2.- La biología estudia los seres vivos, desde el nivel _______________ hasta el de los ecosistemas.
3.- Las células se estudian en la _____________ y los tejidos en la _____________ .
4.- El estudio de los seres vivos lo iniciaron pensadores griegos como _____________ , a quien se considera el padre de la zoología.
5.- Una _________________ , si es aceptada por expertos de todo el mundo, se transforma en una ley.

IV. Si la vida que conocemos en la tierra se extiende a 10,000 m de altura y 10,000 m de profundidad, ¿cómo crees que serían los seres vivos fuera de los límites de nuestro planeta? ¿Crees que existan seres parecidos a los humanos? Fundamenta tu respuesta.

Tecnología y Sociedad

La biología como ciencia tuvo su origen en la época de oro de los griegos, con
pensadores como Aristóteles, quien elaboró la primera clasificación de los seres
vivos en vertebrados e invertebrados, propuso los conceptos de órganos
análogos y homólogos y creó su método lógico-dialéctico. Posteriormente,
con Erasístrato, que describió el sistema circulatorio; Herófito de Calcedonia,
quien estudió y describió el sistema nervioso y Claudio Galeno en Roma, quien
desarrolló la anatomía humana disectando monos. Nos hemos remontado
hasta el año 360 a. C., y es claro que, con famosísimas excepciones, el avance
más significativo por el número de descubrimientos y aplicación en la vida diaria
corresponde al siglo XIX y a la segunda mitad del siglo XX.
En este naciente siglo XXI , la vida moderna nos proporciona diferentes tipos
de energía, agua entubada y drenaje, caminos, puentes, presas, aeropuertos,
aparatos electrodomésticos y electrónicos, alimentos, vestido, calzado, vivienda,
fármacos, vacunas, plantas transgénicas, razas mejoradas de animales,
cura a enfermedades que fueron epidemias en el pasado, etc., pero a un
alto costo; siempre la “mejor intención” generó descubrimientos o determinó
la fabricación de muchos productos que ahora sabemos dañan de manera irreversible
a nuestro planeta. Este es el caso del ddt, insecticida que adelgaza
el cascarón de muchas aves rapaces y casi provocó su extinción; o los CFC,
que rompieron la capa de ozono (escudo protector de la atmósfera), los cuales
fueron fabricados para los sistemas de refrigeración, calefacción y productos
en aerosol; así como de los fertilizantes químicos, que han contaminado todos
los suelos y mares del mundo. No sabíamos que esto iba a pasar, no lo hubiéramos
imaginado ni deseado, pero gracias al estudio de la biología es posible
que ese riesgo o costo se pueda predecir y evitar a tiempo.
Una de las preocupaciones en este siglo es entender cómo nos originamos
los seres vivos, cómo nos diferenciamos a nivel de los genes y cómo originar
especies transgénicas, mezclando genomas de dos especies diferentes.
Existen múltiples ejemplos que utilizamos en nuestra dieta todos los días:
seguramente has escuchado que el maíz, trigo, arroz, jitomate, etc. son
transgénicos. En el último caso, en el genoma del jitomate se insertan genes
de un pez que le permite soportar una caída de la temperatura ambiente.
Otros cultivos cuentan con genomas que les permiten producir pesticidas para
contrarrestar plagas o cambios en el clima (heladas, granizadas, etc.). Suena
interesante, ¿no es cierto? Aunque no sabemos si en el futuro existirá algún
problema, los expertos intentan tranquilizarnos al decir que no se generarán
nuevos problemas como enfermedades o contaminación, pero sólo el tiempo
nos dirá la verdad.
Entonces ¿qué se desea resolver en el futuro?
1. Contrarrestar la contaminación del aire, agua y suelo con técnicas depurativas,
correctivas o de saneamiento, utilizando por ejemplo bacterias como las devoradoras de petróleo.
2. Desarrollar el control biológico de las plagas, conociendo las cadenas alimenticias, y evitar el uso de pesticidas químicos.
3. Desarrollar sueros, vacunas y fármacos mejorados para las enfermedades
del pasado, presente y futuro; tener acceso a una medicina genética personalizada.
4. Incrementar la producción de alimentos (ganado mejorado, plantas transgénicas,
especies híbridas en acuacultura).
5. Asumir el desarrollo sustentable con un verdadero compromiso político ciudadano a nivel local, nacional e internacional.
6. Controlar el incremento de la población humana y de las especies que coexisten
con nosotros, algunas de las cuales se pueden convertir en plagas.
7. Descubrir cómo se originó la vida en la Tierra y la posibilidad de colonizar
otros espacios fuera de sus límites.

Actividad: aplicación del método científico

A continuación lee con mucho cuidado el texto para que apliques el método
científico:
I. Alexander Fleming descubrió de manera accidental la penicilina,
trabajando con cultivos de bacterias, las cuales hacía crecer en cajas de Petri.
En forma accidental, una caja se contaminó con un moho llamado Penicillium
notatum, el cual producía un halo (círculo) en que las bacterias murieron.
Lo primero que Fleming se preguntó fue si el hongo había fabricado una
sustancia bactericida, ya que en la naturaleza, bacterias y hongos compiten.
Para comprobar su hipótesis, sembró más bacterias y a algunas de las cajas,
además les añadió el moho.
a) ¿Cuál fue el planteamiento de Fleming en este problema?
b) ¿Cuál fue su hipótesis?
c) ¿Cómo planeó y diseñó su experimento?

Integración de Proyecto: Introducción a la biología de bachillerato

DESCRIPCIÓN
Promover una actitud crítica y humanística a partir de la comprensión de la naturaleza de estas ciencias, así como de la interpretación de la realidad a través de los modelos explicativos de los fenómenos naturales.
Reconocer el conocimiento de las consecuencias producidas por los avances de la física, química y Biología, en las condiciones de vida humana y del medio ambiente que le permita asumir una actitud de compromiso y participación.
Comprender los conceptos y modelos explicativos más importantes y generales en que se fundamentan estas ciencias para que los aplique en su vida cotidiana.
Fomentar desde las asignaturas del área, la adecuada comunicación oral y escrita.
Desarrollar el pensamiento lógico que le permita buscar e identificar la información relevante de una situación dada, su interpretación y clasificación útil.
Plantear nuevas preguntas que exigen establecer relaciones intelectuales más complejas.

OBJETIVO
Analice los conceptos básicos de la biología y vincule las leyes, teorías y modelos de esta ciencia con su realidad, en una perspectiva que destaque la utilidad social del conocimiento biológico.

REQUISITOS
Conoce el campo, objeto y método de estudio de la biología.
A partir del análisis histórico, identifica los acontecimientos más importantes de su desarrollo como ciencia particular.
Conoce las formas en que se construye y reconstruye el conocimiento de la Biología.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Y A REALIZAR
Iniciar un proyecto de investigación acerca del campo de acción de algunas disciplinas relacionadas con la Biología elaborando un reporte que contenga las características establecidas por el docente.
Presenta primeros avances del proyecto de investigación ante los compañeros del grupo y reflexiona sobre la importancia de la aplicación de los conocimientos de la Biología en la prevención de problemas de carácter ecológico, económico y social promoviendo el cuidado ambiental.

BIBLIOGRAFÍA
http://www.repasosdebiologia.blogspot.com
http://www.volvox.mibitacora.com
http://curtisbiologia.com
http://www.unad.edu.co/curso_biologia/evaluacion.htm
http://www.robertexto.com/archivo19/estudio_celula.htm
http://profesorjano.org/2010/02/24/examenes-de-test-olimpiada-de-biologia/


EVALUACIÓN
Desarrollo del trabajo de evidencias de estudio en cada núcleo temático de cada fase, dejando a libre creación utilizando los medios tecnológicos para la mejor realización de su trabajo, optando por equipos no más de cinco integrantes.

La naturaleza de la ciencia

Las ciencias biológicas, como las ciencias en general, son una manera
de interpretar el mundo que nos rodea. Los científicos obtienen
datos para responder una pregunta, para apoyar o rechazar una idea.
Las preguntas y las ideas son el disparador de toda actividad científica.
Los datos biológicos se pueden generar por la observación sistemática,
incluso con experimentos deliberados y planeados, de los cuales
veremos muchos ejemplos a lo largo de este texto. También se pueden
interpretar retrospectivamente, como cuando se reconsidera la
determinación de un organismo y su asignación a cierto grupo taxonómico.
Las grandes contribuciones de la ciencia no son simplemente la
adición de datos nuevos, sino la percepción de nuevas relaciones entre
datos ya existentes; en otras palabras, implican el desarrollo de nuevas
ideas. Las ideas de la ciencia se organizan en distintas categorías que,
en orden creciente en cuanto a su alcance, se denominan hipótesis,
teorías y principios o leyes.
En un comienzo se hallan el pálpito o la conjetura informada, que
es la manera en que nace la mayoría de las hipótesis. Una aproximación
intuitiva se transforma en una hipótesis –y por lo tanto, en una
idea que se puede investigar científicamente– sólo cuando se expresa
de modo tal que sea susceptible de ser puesta a prueba, aun cuando
la prueba no pueda hacerse de inmediato. La puesta a prueba de una
hipótesis a menudo puede hacerse rápido pero, en algunos casos, sufre
una larga demora. Por ejemplo, algunas hipótesis corrientes sobre
las interacciones que determinan la estructura de las selvas tropicales
no se pueden evaluar hasta que los biólogos que trabajan en el tema
hayan reunido una gran cantidad de datos. Asimismo, hubo varias hipótesis
respecto de la organización de la célula que no pudieron ponerse
a prueba hasta que se fabricó el microscopio electrónico; los organismos
más sencillos también se pudieron estudiar con más detalle sólo
cuando se contó con instrumentos de observación de mayor precisión.
En algunos casos, una hipótesis puede someterse a prueba mediante
ensayos experimentales sencillos. Por ejemplo, si se postula que
una especie de planta es enana porque crece en una región de condiciones
climáticas que le son desfavorables, y que no le permiten desarrollarse
en todo su potencial, esta hipótesis se puede evaluar haciendo
crecer la planta en distintas condiciones de humedad, temperatura,
acceso a nutrientes, entre otros factores. Este tipo de prueba con frecuencia
implica el diseño de un experimento controlado, en el cual dos
grupos de organismos se exponen a condiciones idénticas en todos los
aspectos posibles, excepto aquel que se está estudiando. A menudo,
sin embargo, las pruebas más importantes de una hipótesis son indirectas.
Aunque una prueba clave obtenida en un experimento o mediante
una observación puede demostrar que una hipótesis es falsa e indicar
que debe ser modificada, ningún dato puede confirmar en forma
definitiva que una hipótesis es verdadera, simplemente porque nunca
podemos estar seguros de que hemos examinado toda la evidencia relevante.
Sin embargo, repetidas pruebas exitosas de una hipótesis constituyen
una evidencia poderosa en su favor.
Cuando un científico ha reunido datos suficientes para validar una
hipótesis, comunica los resultados a otros científicos; esta comunicación
por lo general se realiza en un congreso científico o en una publicación
científica especializada, como una revista o un libro. Si los datos son suficientemente interesantes o la hipótesis es suficientemente importante,
otros investigadores repetirán las observaciones o los experimentos
en el intento de confirmarla, negarla o ampliarla.
Cuando una hipótesis amplia y de importancia fundamental ha sobrevivido
a un número de pruebas independientes, con un número suficiente
de datos, recibe el nombre de teoría. Así, en ciencia, una teoría
tiene un significado un poco diferente del que tiene en su uso común,
en el cual la expresión “sólo una teoría” lleva consigo la implicación de
un vuelo de la imaginación, un presentimiento o una noción abstracta
y especulativa, antes que el de una proposición cuidadosamente formulada
y que se ha sometido a diversas pruebas experimentales confiables.
Una teoría que ha resistido repetidas pruebas se eleva al estatus
de ley o principio, aunque no siempre se identifique como tal.
Dado que los temas de estudio de la biología son enormemente
diversos, los biólogos utilizan una amplia variedad de enfoques en sus
investigaciones. La observación cuidadosa y sistemática sigue
siendo una piedra angular. Actualmente se lleva a cabo con un imponente
conjunto de innovaciones tecnológicas que comenzaron con
el microscopio. Los procedimientos experimentales de la química son
esenciales para estudiar los procesos fisiológicos que ocurren dentro de
los organismos y de sus células constituyentes. El estudio de poblaciones
de organismos y de sus interacciones depende del mismo tipo de
matemática estadística usado por los economistas y se intensifica con
el perfeccionamiento de las computadoras, que pueden analizar con rapidez
grandes cantidades de datos. Determinar el derrotero de la evolución
en el pasado depende no sólo del trabajo de los paleontólogos
de campo y de laboratorio, sino también de las herramientas intelectuales
del historiador y del detective de homicidios.

Como veremos en este texto, no hay un “método científico” único en biología; en cambio, hay una multiplicidad de métodos y
las metodologías que deben usarse en cada caso están relacionadas
con la pregunta que se intenta contestar.

5a. y 6a. sesión

Describir, con ejemplos de la vida cotidiana, los pasos del método científico aplicado a la Biología.

A través de la aplicación de los pasos del método científico, resolver las situaciones hipotéticas propuestas por el docente.

Diseñar un listado de situaciones hipotéticas en las que, a través de la aplicación de los pasos del método científico, el alumno resuelva uno o varios problemas.

Organizados en equipos de trabajo, diseñar modelos científicos sencillos para realizar un experimento basado en el método científico que permita resolver un problema; el modelo debe incluir:
- Hipótesis.
- Manejo de variables.
- Análisis de resultados.
- Conclusiones.

Elaborar un reporte por escrito y compartir en plenaria con el alumnado el modelo diseñado y los resultados obtenidos en la investigación.

Origen celular

Se forma la Tierra

1. Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia la célula viva. Las evidencias disponibles sugieren que los precursores de las primeras células surgieron en forma espontánea, mediante el autoensamblaje de moléculas simples.

2. El Universo habría comenzado con una gran explosión o “Big Bang”. Antes de esta explosión, probablemente toda la energía y la materia se encontraban en forma de energía pura, comprimida en un punto. Según este modelo, a medida que el Universo se expandió, su temperatura descendió y la energía se fue convirtiendo en materia. Primero habrían aparecido las partículas subatómicas, los neutrones y los protones, luego se habrían combinado formando los núcleos atómicos. Más tarde cuando la temperatura descendió aún más, la carga positiva de los protones habría atraído a los electrones, cargados negativamente, y se habrían formado los primeros átomos.

3. Hace unos 4.600 millones de años, una condensación de gas y polvo habría comenzado a formar el Sistema Solar. Al enfriarse la Tierra primitiva, los materiales más pesados se habrían reunido en un denso núcleo central y en la superficie se formó una corteza. Se postula que la atmósfera estaba formada principalmente por hidrógeno y helio, que pronto escaparon al espacio y fueron reemplazados por los gases presentes en las emanaciones volcánicas y el agua en estado de vapor proveniente del interior del planeta. Al bajar aún más la temperatura, el agua se condensó y formó los océanos.
Comienza la vida

4. Toda la vida que existe en el planeta habita un área denominada biosfera que abarca toda la superficie terrestre, y se extiende entre 8 y 10 kilómetros hacia el espacio y otro tanto hacia las profundidades del mar.

5. Las células vivas poseen cuatro características que las distinguen de otros sistemas químicos: una membrana que las separa del ambiente circundante y les permite mantener su identidad bioquímica; enzimas esenciales para las reacciones químicas de las que depende la vida; capacidad para replicarse generación tras generación; posibilidad de evolucionar a partir de la producción de descendencia con variación.

6. El primer conjunto de hipótesis contrastables acerca del origen de la vida fue propuesto por A. I. Oparin y J. B. Haldane, quienes postularon que la aparición de la vida fue precedida por un período de evolución química. Probablemente no había o había muy poco oxígeno libre y los elementos mayoritarios que forman parte de todos los seres vivos (hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno) estaban disponibles en al aire o en el agua. La energía abundaba en forma de calor, rayos, radiactividad y radiación solar. En estas condiciones, en microambientes relativamente protegidos de las severas condiciones ambientales, se habrían formado moléculas de complejidad creciente. La evolución química habría sido seguida por la evolución prebiológica de los sistemas plurimoleculares. La complejidad siguió aumentando y condujo a la aparición de un metabolismo sencillo.

7. En 1953, Stanley Miller aportó las primeras evidencias experimentales a favor de la teoría de Oparin. Miller demostró que casi cualquier fuente de energía puede convertir moléculas simples en una variedad de compuestos orgánicos complejos. Aunque ahora se considera que la atmósfera primitiva no se parecía a la que simuló Miller, su experimento demostró que la formación espontánea de sustancias orgánicas a partir de moléculas inorgánicas simples es posible.

8. Cualquier forma ancestral de vida necesitó un rudimentario “manual de instrucciones” que pudiera ser copiado y transmitido de generación en generación. Esta característica es un requisito esencial para que ocurra el cambio evolutivo. Uno de los mayores desafíos de la investigación sobre el origen de la vida es encontrar una explicación posible acerca de la aparición y vinculación del DNA, el RNA y las proteínas. La idea más aceptada es que el RNA habría sido el primer polímero que realizó las tareas que el DNA y las proteínas llevan a cabo actualmente en las células.

9. Los fósiles más antiguos que se han encontrado son semejantes a las bacterias actuales y tienen una antigüedad de 3.500 millones de años. También hay evidencias indirectas de que la vida ya existía hace unos 3.800 millones de años.

10. Algunos científicos consideran que hasta las formas de vida más simples son demasiado complejas para haberse originado en la Tierra. Su propuesta es que la vida provino del espacio exterior. Otra hipótesis plantea que lo que provino del espacio es la materia prima que dio lugar a la aparición de la vida.

11. Para satisfacer sus requerimientos energéticos, todos los animales, los hongos y muchos organismos unicelulares incorporan moléculas orgánicas del ambiente, las degradan y extraen de ellas la energía y los componentes para su estructura (organismos heterótrofos). Otros organismos sintetizan moléculas orgánicas ricas en energía a partir de sustancias inorgánicas simples (organismos autótrofos). Las plantas y algunos organismos unicelulares usan la luz del Sol como fuente de energía para las reacciones de síntesis química (organismos fotosintéticos). Algunas bacterias obtienen la energía de reacciones inorgánicas (organismos quimiosintéticos).

12. Muchos científicos sostienen que las primeras células vivas fueron heterótrofas. Al disminuir los recursos, la competencia aumentó y sobrevivieron las células que los usaban en forma más eficiente. Luego apareció otro tipo de célula, capaz de sintetizar su alimento. Esta ventaja adaptativa se propagó rápidamente.

13. Descubrimientos recientes sugieren que las primeras células podrían haber sido autotróficas, quimiosintéticas o fotosintéticas. Muchas de las bacterias extremófilas descubiertas en los últimos años habrían sobrevivido cómodamente en las condiciones de la Tierra primitiva.
Dos tipos de células: procariontes y eucariontes

14. La teoría celular afirma que:todos los organismos vivos están compuestos por una o más células; las reacciones químicas de los organismos, incluidos los procesos que liberan energía y las reacciones biosintéticas, ocurren dentro de las células; todas las células se originan de otras células y contienen el material genético que transmiten de una generación a otra.

15. Existen dos grandes tipos de células: las procariontes y las eucariontes. Entre las procariontes se reconocen dos grandes grupos: Bacteria y Archaea. Estos dos grupos y Eukarya son los tres grandes dominios que agrupan a los seres vivos. Los dos primeros agrupan procariotas unicelulares y coloniales y el último a todos los organismos formados por células eucariotas.

16. En las células procariontes, el material genético es una molécula grande y circular de DNA, con proteínas débilmente asociadas, que se ubica en una región definida (nucleoide).

17. En las células eucariontes, el DNA es lineal y está fuertemente unido a proteínas. Lo rodea una membrana doble, la envoltura nuclear, que lo separa del resto de la célula.

18. El citoplasma contiene una enorme variedad de moléculas y complejos moleculares especializados en distintas funciones. En las células eucarióticas, estas funciones se llevan a cabo en distintos compartimientos (organelas).

19. El registro fósil revela que los primeros organismos vivos eran células semejantes a los procariontes actuales. Estas células fueron las únicas formas de vida en nuestro planeta durante casi 2.000 millones de años, hasta que aparecieron los eucariontes.

20. Según la teoría endosimbiótica, algunas organelas eucarióticas, especialmente las mitocondrias y los cloroplastos, fueron en tiempos pasados bacterias de vida libre que luego se alojaron dentro de otras células. La similitud entre el DNA, las enzimas y la forma de reproducción de esas organelas y las bacterias apoyan esta teoría.

Teoría endosimbiótica.

Según la teoría endosimbiótica, hace aproximadamente 2.500 millones de años, cuando la atmósfera era ya rica en oxígeno proveniente de la actividad fotosintética de las cianobacterias, ciertas células procariontes habrían comenzado a utilizar este gas en sus procesos metabólicos de obtención de energía. La capacidad de utilizar el oxígeno habría conferido una gran ventaja a las células aeróbicas, que habrían prosperado y proliferado. En algún momento, estos procariontes aeróbicos habrían sido fagocitados por células de mayor tamaño, sin que se produjera una digestión posterior. Algunas de estas asociaciones simbióticas habrían resultado favorables: los pequeños huéspedes aeróbicos habrían hallado nutrientes y protección en las células hospedadoras, mientras que éstas obtenían beneficios energéticos de su hospedador. Esto les permitió conquistar nuevos ambientes. Así, células procarióticas respiradoras originalmente independientes se habrían transformado en las actuales mitocondrias.

21. La complejidad de la célula eucariótica posibilitó la evolución de organismos multicelulares. El metabolismo eucariótico es más eficiente porque la presencia de membranas permite repartir las funciones en compartimientos específicos. Los eucariontes son de mayor tamaño y llevan muchísima más información genética que los procariontes.

En busca del ancestro común.

22. La construcción de un árbol genealógico que refleje el parentesco entre Bacteria, Archaea y Eukarya muestra que ninguna de las ramas del árbol genealógico es anterior a las otras. Todas derivan de un único ancestro común, al que se ha denominado progenote, ancestro universal o LUCA. Las diferencias existentes entre bacterias, archaeas y eucariontes serían el resultado de la evolución independiente de cada uno de estos grupos.

23. Según el registro fósil, los primeros organismos multicelulares aparecieron hace 750 millones de años. Se considera que los principales grupos de organismos multicelulares evolucionaron a partir de diferentes eucariontes unicelulares.

Representación del tiempo biológico

Esta representación del tiempo biológico en horas muestra los sucesos más importantes de la historia biológica durante los 4.600 millones de años de la Tierra condensados en un día. La vida aparece relativamente temprano, antes de las 6 de la mañana, en una escala de tiempo de 24 horas. Los primeros seres pluricelulares no surgen hasta bien entrada la tarde y Homo, el género al cual pertenecemos los humanos, hace su aparición casi al acabar el día, a sólo 30 segundos de la medianoche.


¿Qué es la vida?

24. Los seres vivos son sistemas altamente organizados y complejos, que obedecen a las leyes de la física y la química, pero presentan propiedades que no pueden ser anticipadas a partir de sus componentes individuales (átomos y moléculas).

25. Todos los seres vivos están compuestos de una o más células. Las células vivas especializadas se organizan en tejidos, los tejidos en órganos y éstos, en organismos. Al interactuar unos con otros, los organismos forman parte de un sistema más vasto de organización, las poblaciones. Éstas, a su vez, constituyen las comunidades que forman los ecosistemas. El nivel último de organización es la biosfera, que comprende a todos los seres vivos, sus interacciones y las características físicas del ambiente.

26. Los seres vivos funcionan como un sistema abierto que intercambia sustancias y energía con el medio externo. Las sustancias que ingresan a un organismo se incorporan a una red de reacciones químicas en las que son degradadas o usadas como unidades para la construcción de compuestos más complejos. Los organismos vivos son “expertos” en la conversión energética. El conjunto de reacciones químicas y de transformaciones de energía, incluidas la síntesis y degradación de moléculas, constituyen el metabolismo.

27. La capacidad de mantener un medio interno estable es otra propiedad crucial para la vida. Los seres vivos también intercambian información y responden a las condiciones ambientales.

28. Una de las características más notables de los seres vivos, es su capacidad de reproducirse. Los organismos atraviesan un ciclo vital en el cual crecen, se desarrollan y se reproducen. Durante este ciclo, los organismos se transforman. La reproducción ocurre con una fidelidad sorprendente, pero produce variaciones que suministran la materia prima sobre la que ocurre la evolución.

http://curtisbiologia.com

Cs. Biologicas: Metodo Cientifico

Método Científico

Se entiende por método científico al proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que puedan explicar los fenómenos físicos que suceden en el mundo. De esa manera, y gracias al método científico, es posible obtener aplicaciones útiles al hombre. En general, son prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder, con el fin de exponer y confirmar sus teorías. Es requerimiento fundamental del método científico, que todas las hipótesis y teorías deben ser probadas mediante la observación del mundo natural, restándose importancia tanto al raciocinio como a la intuición. Según algunos investigadores, el método científico es el modo de llegar a elaborar teorías, entendiendo éstas como configuración de leyes. Todo experimento debe ser reproducible, es decir, debe estar planteado y descrito de forma que pueda repetirlo cualquier experimentador que disponga del material adecuado. Según el filósofo Francis Bacon, el método científico consta de los siguientes pasos.

1- OBSERVACIÓN
La observación consiste en el estudio de un fenómeno que se produce en sus condiciones naturales. En el método científico, la observación debe ser cuidadosa, exhaustiva y exacta.
Consiste en la medida y registro de los hechos observables a través de instrumentos científicos. Además, estas observaciones deben ser realizadas profesionalmente, sin la influencia de opiniones o emociones. Tener en cuenta que observar es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad. A partir de la observación surge el planteamiento del problema que se va a estudiar, lo que lleva a emitir alguna hipótesis o suposición provisional de la que se intenta extraer una consecuencia.
La observación es una de las manifestaciones, junto con la experimentación, del método científico o verificación empírica. Ambas son complementarias, aunque hay ciencias basadas solo en la observación, tal el caso de la astronomía, pues el objeto de sus estudios no puede ser llevado a cabo en un laboratorio. Ciencia es una palabra que deriva del latín scientia, que significa conocer.

2- HIPÓTESIS
Una hipótesis puede definirse como una solución provisional (tentativa) para un problema dado. El nivel de verdad que se le asigne a tal hipótesis dependerá de la medida en que los datos empíricos recogidos apoyen lo afirmado en la hipótesis. Esto es lo que se conoce como proceso de validación de la hipótesis.

3- EXPERIMENTACIÓN
Es el método común de las ciencias y las tecnologías basado en probar la hipótesis. Consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio, en las condiciones particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas variables que puedan influir en él. Los resultados de un experimento pueden describirse mediante tablas, gráficos y ecuaciones de manera que puedan ser analizados con facilidad y permitan así encontrar relaciones entre ellos que confirmen o no las hipótesis emitidas. De todos los pasos en el método científico, el que verdaderamente separa la ciencia de otras disciplinas es el proceso de experimentación. Para comprobar o refutar una hipótesis, el científico diseñará un experimento para probar esa hipótesis.

4- CONCLUSIONES
Son proposiciones a las que se llega a través de argumentos válidos que parten de una hipótesis. Las conclusiones dan lugar a la formulación de tesis o teorías científicas. La tesis es una proposición que se da por verdadera. La teoría científica constituye una explicación o descripción de un conjunto de observaciones o experimentos. Está basada en hipótesis o supuestos verificados por grupos de investigadores, y en general abarca varias leyes comprobadas. Los científicos emplean el método científico como una forma planificada de trabajar. Sus logros son acumulativos y han llevado a la humanidad al momento cultural actual.



http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/el-metodo-cientifico-2-parte.html

3a. y 4a. sesión

Elaborar un diagrama ilustrado de los niveles de organización de la materia, en el que ejemplifique y relacione a éstos con el campo de estudio de la Biología y el de otras disciplinas relacionadas.

1a. y 2a. sesión Biología 1

1a. sesión
A través de una lluvia de ideas para recuperar los conocimientos previos y nuevos del alumnado con relación a los siguientes tópicos:
- Campo de estudio de la Biología.
- Aplicaciones de la Biología en la vida cotidiana.
- Impacto social, ambiental y económico de la aplicación de los adelantos de la Biología en el contexto local, nacional e internacional.
*Tener un concepto claro de la biología.

Actividad para la 2a. sesión.
Elaborar una investigación por equipo del concepto, campo de estudio, interdisciplinariedad y aplicaciones de la biología en la vida cotidiana.
Buscar en diversas fuentes de consulta la definición, campo de estudio, relación con otras disciplinas y aplicaciones en la vida cotidiana.

Evaluación Diagnóstica Biología 1: 2011-2012

EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA DE BIOLOGIA 1 PARA TERCER SEMESTRE

Sustentante: ____________________________________________________________

PRIMERA PARTE

*Elija la proposición correcta en términos ecológicos:
a. Los organismos descomponedores se alimentan exclusivamente de restos orgánicos vegetales.
b. Los organismos productores constituyen el primer eslabón en una cadena trófica en un ecosistema.
c. Los organismos consumidores de segundo orden obtienen su alimento consumiendo vegetales.
d. a y c son correctas

*El ala del murciélago y el ala de los insectos es un ejemplo de:
a. Evolución
b. Órganos homólogos
c. Órganos análogos
d. Prueba paleontológica

*La siguiente afirmación: “Los topos, al vivir bajo tierra, en la oscuridad, se han adaptado perdiendo los ojos" es una afirmación:
a. Típicamente darwinista, pues es lo que ha sucedido en la realidad.
b. Típicamente lamarckista pues se basa en la evolución según el uso y el desuso.
c. Típicamente neodarwinista pues se basa en las mutaciones.
d. Ninguna de las afirmaciones anteriores es correcta.

*El evolucionismo sostiene:
a. Que los seres vivos se han originado a partir de otros idénticos, y que por lo tanto las especies son inmutables.
b. Que los seres vivos se han originado por cambios a partir de otros preexistentes.
c. Que los seres vivos han sido creados.
d. Todas las respuestas anteriores son correctas.

*Las teorías actuales sobre el origen de la vida a partir de la materia inerte se deben en primer lugar a:
a. Redi (s. XVII).
b. Pasteur (s. XIX).
c. Oparin (s. XX).
d. Miller (s. XX).

*¿Cuál era la composición de la atmósfera de la Tierra cuando se originó la vida?
a. Oxígeno y nitrógeno, como la actual.
b. Hidrógeno, amoníaco, metano y vapor de agua.
c. Oxígeno, amoníaco, metano y vapor de agua.
d. Nitrógeno, amoníaco, metano y vapor de agua.

*¿Cuál de las siguientes características no es propia de la reproducción sexual?
a. Se origina a partir de células especializadas haploides.
b. No existen ni fecundación ni gametos.
c. Se lleva a cabo a partir de células somáticas.
d. La reproducción asexual fue, probablemente, el primer mecanismo de reproducción que tuvieron los seres vivos.

*Se entiende por genotipo:
a. El conjunto de caracteres de un individuo.
b. El conjunto de alelos no recesivos de un individuo.
c. El conjunto de manifestaciones hereditarias.
d. El conjunto de genes que posee un individuo para un carácter.

*Que la célula es la unidad anatómica de los seres vivos quiere decir que…
a. todos los seres vivos están formados por células.
b. que los gametos son células.
c. que el funcionamiento de los seres vivos se debe al funcionamiento de sus células.
d. que hay seres vivos unicelulares y pluricelulares.

*Una de estas sustancias es un polisacárido con función de reserva energética en los animales:
a. Almidón.
b. Quitina.
c. Celulosa.
d. Glucógeno.

*Las bacterias son organismos:
a. Procariotes.
b. Eucariotes.
c. Vegetales.
d. Animales.

*¿Cuáles de las siguientes son características de los seres vivos?
a. Se reproducen.
b. Responden a estímulos.
c. Obtienen energía.
d. Todo lo anterior es correcto.


SEGUNDA PARTE

La realización de un proyecto de investigación requiere el trabajo bien organizado de un equipo de personas. Durante la planeación, el desarrollo y la exposición de resultados se deben coordinar las actividades de todos los integrantes para que cada uno de ellos aporte lo que le corresponda, y que, a su vez, se beneficien todos por igual de los conocimientos o productos obtenidos.
En el ámbito escolar, cada vez que concluye un proyecto se abre la posibilidad de revisar cómo se llevó a cabo, con la intención de recuperar los aciertos y superar los errores en las siguientes experiencias similares que se presentan, incluso en un empleo profesional en el futuro.
Si consideras esta información, seguramente lograrás una visión que te permita superarte y obtener mejores productos. A continuación, como una forma de orientar y recuperar lo aprendido en tu instrucción secundaria, donde ya trabajaste en proyectos de cada bloque, te sugiero que respondas conscientemente y con sinceridad, las siguientes preguntas.

1. ¿Cuáles son los 3 tipos de proyectos con los que trabajaste en la educación secundaria?
2. ¿Cuáles son las fases o estructura de un proyecto escolar?
3. ¿Cuáles fueron los productos obtenidos al final de cada uno de ellos?
4. ¿Cómo fueron evaluados?
5. ¿Qué importancia tenían los temas seleccionados en tu vida diaria? ¿Recuerdas alguno de ellos? ¿Cuál (es)?
6. ¿Qué habilidades o destrezas tuviste que emplear para lograr los objetivos planteados?
7. Resalta algunos aspectos positivos o negativos del trabajo realizado en equipos.
8. ¿Fue equitativo el trabajo de todos los miembros del equipo? ¿Por qué?
9. ¿Crees que todos los miembros de los equipos con los que trabajaste resultaron enriquecidos con lo aprendido? ¿Por qué?
10. ¿Qué ventajas y desventajas crees que tiene el desarrollo de proyectos en tu aprendizaje, comparado con lo que logras en las clases cotidianas.

TUS APORTACIONES SERÁN DE VITAL IMPORTANCIA. MUCHAS GRACIAS.

Biología 1. Propósito

El propósito de la asignatura es que el estudiante relacione los niveles de organización de la materia: químicos, físicos y biológicos, de manera que comprenda los
procesos de la vida desde los niveles microscópicos hasta los macroscópicos que involucran a grandes grupos de seres vivos organizados para conformar la biosfera. Será
importante que analice la importancia de las nuevas tecnologías de la biología en la sociedad, sus logros y limitaciones y que asuma criterios claros para señalar los
aspectos que merecen ser reglamentados por su impacto social y ambiental, considerando los aspectos bioéticos involucrados. Asimismo el estudiante podrá explicar los
fenómenos naturales desde una perspectiva científica, asumiendo actitudes que lo conduzcan al cuidado de la salud y a la conservación de su entorno.