1 UNIDAD I: FISIOLOGÍA, METABOLISMO Y REPRODUCCIÓN
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UNIDAD I: FISIOLOGÍA, METABOLISMO Y REPRODUCCIÓN CELULAR 1.1 EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR Lectura Considera el desarrollo de un ser humano. Una nueva vida comienza como una nueva célula cuando un espermatozoide fecunda a un óvulo. Sin embargo, después de nueve meses, un humano se convierte en un organismo complejo compuesto por billones de células. ¿Cómo es posible esta maravilla? La división celular permite a una sola célula producir muchas células, lo cual hace posible que un organismo crezca y se desarrolle. La división celular también ocurre cuando se requieren reparaciones y los tejidos desgastados deben reemplazarse. Más de 100000 billones de células trabajan en conjunto de manera armónica en el organismo de los seres humanos adultos. Las instrucciones para la división celular se localizan en los genes. Durante la primera parte de la vida de un organismo, los genes indican a todas las células que se dividan. No obstante, cuando se alcanza la edad adulta, sólo algunas células específicas (sangre y piel) continúan su división cotidiana. Las células del sistema nervioso, como las neuronas, ya no se dividen ni producen nuevas células de manera habitual. Hasta hace poco tiempo, los biólogos celulares descubrieron que ciertas enzimas de señalización regulan el ciclo celular, es decir, el periodo que va desde el momento en que se produce una nueva célula hasta que se completa su división celular. La presencia o ausencia de las enzimas de señalización asegura la regulación de la división celular. El cáncer se presenta cuando los genes que codifican dichas enzimas mutan y la división celular ocurre sin cesar. 1 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 El dogma central de la Biología molecular Es un concepto importante para comprender como el ácido desoxirribonucleico (ADN) puede producir proteínas, una de las biomoléculas más importantes de la célula. El principio del Dogma se basa en lo siguiente: A partir de una cadena de ADN se va a transcribir (producir) una cadena de ARN, posteriormente a partir de una cadena de ARN se va a traducir en una proteína. 1.1.1 Síntesis de proteínas a partir del ADN Es un mecanismo complejo, en el cual se involucra una gran cantidad de enzimas y procesos. El primer paso consiste en la replicación del ADN, de una sola cadena se obtienen dos. Posteriormente, la cadena hija de ADN se utiliza para producir al ARNm a través de un mecanismo llamado transcripción. Por último, el ARNm se traslada hacia el citoplasma y los ribosomas obtienen su lectura (traducción), cada tres pares de bases (codón) codifica para un aminoácido. 2 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 1.1.2 Replicación del ADN 3 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada Son pequeños trozos de ADN que se sintetizan y luego se unen, formado el ADN de doble cadena. discontinua en hebra rezagada Impide que el ADN se enrede debido al superenrollamientoproducido por la separación de la doble hélicediscontinua en la hebra rezagada Rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación. la Paso 1. La helicasarompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación. La topoisomerasa impide que el ADN se enrede debido superenrollamiento producido por la separación de la doble hélice. Los fragmentos de okasaki son pequeños trozos de ADN que se sintetizan y luego se unen, formado el ADN de doble cadena. al 4 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada. Paso 2. Luego del que el ADN se replico, entra una enzima llamada ARN polimerasa que produce al ARN de una sola cadena, este se procesa y madura produciendo al ARN mensajero (ARNm), que sale del núcleo de la célula hacia el citoplasma. En el citoplasma, el ARNm es transportado hacia los ribosomas donde es leído cada tres pares de bases (codón) y es reconocido por un anticodón (tres pares de bases) en el ribosoma. Al acoplarse el codón con su anticodón se produce un aminoácido. EL conjunto de aminoácidos finalmente hacen una proteína. 5 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Paso 3. Dependiendo de la secuencia de bases de ARNm (U,A,G,C...) las bases se leen en tripletes o codones. El ARNm se comienza a leer con el codón (AUG) que codifica para el aminoácido metionina (Met). Después puede producir cualquiera de los otros 20 aminoácidos. Por ejemplo, si el ribosoma lee el codón GUU se produce el aminoácido Valina (Val), si se lee el codón CAC se produce el aminoácido Histidina (His) y así sucesivamente hasta que se encuentra con un codón de terminación, que pueden ser UAA, UAG ó UGA. Recuerda que las proteínas de nuestro cuerpo están hechas de 20 aminoácidos posibles. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1.1 ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 1.1 6 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 1.2 REPRODUCCIÓN SEXUAL Y ASEXUAL 1.2.1 Reproducción asexual Es un tipo de reproducción donde no se requiere de célula madre y célula padre para generar una nueva célula. Este tipo de reproducción normalmente se le conoce como mitosis, pero no es un mecanismo simple, ya que la célula debe completar su vida que se conoce como ciclo celular. 1.2.2 Ciclo celular. Se refiere a la secuencia de crecimiento y división de una célula. El ciclo celular está dividido en dos fases que representan los eventos importantes en la vida de una célula. a. Interfase. Es el periodo de crecimiento de la célula y ocupa la mayor parte de su vida. La célula lleva a cabo su metabolismo, se duplican sus cromosomas en preparación al siguiente período de división, se fabrica ATP y se reparan. b. Fase de división o mitosis. Incluye a la mitosis (división celular). Incluye la división de las células y sus respectivos juegos cromosómicos. Es el crecimiento y aumenta el número de organelos, enzimas y otras moléculas Es la preparación para la mitosis Síntesis de ADN y proteínas asociadas 7 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Esta incluye: La fase (S) de síntesis de ADN y proteínas asociadas, fase G1 que es el crecimiento y aumenta el número de organelos, enzimas y otras moléculas, fase G2 es la preparación para la mitosis, fase de mitosis que incluye la división de las células y sus respectivos juegos cromosómicos. 1.2.3 La Mitosis Mitosis es la división nuclear más citocinesis, y produce dos células hijas idénticas durante la profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. La interfase no es parte de la mitosis. A continuación te mostramos las fases de la mitosis: La célula está ocupada en la actividad metabólica preparándose para la mitosis. Los cromosomas no se observan claramente en el núcleo, aunque una mancha oscura llamada nucléolo, puede ser visible. La cromatina en el núcleo comienza a condensarse y se vuelve visible en el microscopio óptico como cromosomas. El nucléolo desaparece. Los centriolos comienzan a moverse a polos opuestos de la célula y fibras se extienden desde los centrómeros. Algunas fibras cruzan la célula para formar el huso mitótico. 8 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 La membrana nuclear desaparece. Las proteínas de adhieren a los centrómeros creando los cinetocoros. Los microtubulos se adhieren a los cinetocoros y los cromosomas comienzan a moverse. Fibras del huso alinean los cromosomas a lo largo del medio del núcleo celular. Esta línea es referida como, el plato de la metafase. Esta organización ayuda a asegurar que en la próxima fase, cuando los cromosomas se separan, cada nuevo núcleo recibirá una copia de cada cromosoma. Los pares de cromosomas se separan en los cinetocoros y se mueven a lados opuestos de la célula. El movimiento es el resultado de una combinación de: el movimiento del cinetocoro a lo largo de los microtubulos del huso y la interacción física de los microtubulos polares. 9 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Los cromatidas llegan a los polos opuestos de la célula, y nuevas membranas se forman alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas se dispersan y ya no son visibles bajo el microscopio óptico. Las fibras del huso se dispersan, y la citocinesis o la partición de la célula pueden comenzar también durante esta etapa. Citocinesis: En células animales, la citocinesis ocurre cuando un anillo fibroso compuesto de una proteína llamada actina, alrededor del centro de la célula se contrae pellizcando la célula en dos células hijas, cada una con su núcleo. En células vegetales, la pared rígida requiere que una placa celular sea sintetizada entre las dos células hijas. 10 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 1.2.4 Tipos de reproducción asexual 1.2.4.1 Fisión binaria y bipartición Fisión binaria o bipartición: La célula se divide y da lugar a dos células idénticas. Algas, protozoarios, bacterias y hongos. 1.2.4.2 Esporulación Esporulación: A partir de un individuo se producen muchas células llamadas esporas, las cuales son idénticas entre sí y resisten condiciones adversas del medio ambiente, debido a la cubierta dura que los protege. La esporulación se lleva a cabo en hongos, musgos y helechos. 11 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 1.2.4.3 Gemación Gemación: Consiste en que de una célula o de un organismo sale un pequeño brote o yema, formado por células idénticas a las del progenitor. La yema crece, se desprende y da lugar a un nuevo individuo. Lo vemos en levaduras, esponjas e hidras. 1.2.4.4 Fragmentación Fragmentación. Es un tipo de reproducción asexual animal, el padre se divide en dos partes y da origen a dos individuos idénticos a él. 12 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 1.2.4.5 Reproducción vegetativa Reproducción vegetativa. Ocurre solamente en plantas, cuando una porción de la planta (raíz o tallo) es capaz de originar a un nuevo organismo. 1.2.4.6 Partenogénesis Pertenogénesis. Consiste en la segmentación de un óvulo sin fecundar; es decir, el óvulo no necesita de un espermatozoide y se lleva a cabo debido a factores ambientales, químicos y descargas eléctricas. 13 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 1.2.4.7 Poliembronia Poliembrionia. Se da cuando en el cigoto se crea más de un embrión sin importar sus orígenes. Se da tanto en animales como vegetales. Según el número de embriones que se generen puede ser simple o múltiple. 1.3 Reproducción sexual La mayoría de nuestras células tienen dos juegos de cromosomas; uno que recibimos de nuestro padre y otro que proviene de nuestra madre, de manera que tenemos un número diploide (doble= 2n) de cromosomas, ya que los cromosomas se agrupan en parejas de cromosomas homólogos. Por otra parte, nuestras células sexuales (óvulos y espermatozoides) solo tienen un juego de cromosomas y se dice son haploides(n). En el ser humano el número diploide o 2n es de 46 cromosomas, y el número haploide, que corresponde a las células sexuales es de 23. 14 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Los cromosomas sexuales son X y Y, por ejemplo, para un hombre es XY y para una mujer es XX. Durante la fecundación dos células haploides (ovulo y espermatozoide) se unen y dan lugar a un embrión diploide o cigoto. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1.2 ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 1.2 1.3.1 La meiosis Cuando se forma el embrión, todas sus células son diploides. Las que serán células sexuales deben pasar por un proceso de división celular especial que reduce a la mitad el número de cromosomas. Este proceso se conoce como meiosis y ocurre en nuestros órganos reproductores, o de plantas y animales. 15 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 El proceso de la miosis se lleva a cabo en dos ciclos de reproducción parecidos a la mitosis. 1. Primera división meiótica. una célula inicial o germinal diploide (2 n) se divide en dos células hijas haploides (n). 2. Segunda división meiótica. Las dos células haploides (n) procedentes de la primera fase se dividen originando cada una de ellas dos células hijas haploides (n). Primera división meiotica Observa el siguiente vídeo: Las fases de la meiosis se presentan http://www.youtube.com/watch?v=uIS6OxfLFSg en el siguiente video: 16 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 1. Interfase o fase de reposo. En una célula en la que hay una masa de ADN procedente del padre y otra procedente de la madre se va a iniciar una meiosis. 2. Final de la interfase. Duplicación del ADN. 3. Profase I Formación de cromosomas. A. los 4. Profase I B. Entrecruzamiento. Los cromosomas homólogos intercambian sectores. El núcleo se rompe. 17 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 5. Metafase I. Aparece el huso acromático. Los cromosomas se fijan por el centrómero a las fibras del huso. 6. Anafase I. Las fibras del huso se contraen separando los cromosomas y arrastrándolos hacia los polos celulares. 18 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 7. Telofase I. Se forman los núcleos y se originan dos células hijas. Los cromosomas liberan la cromatina. 8. Profase II. Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo. 19 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 9. Metafase II. Los cromosomas se colocan en el centro celular y se fijan al huso acromático. 10. Anafase II. Los cromosomas se separan y son llevados a los polos de la célula. 20 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 11. Telofase II. Se forman los núcleos. Los cromosomas se convierten en cromatina y se forman las células hijas, cada una con una información genética distinta. En los individuos machos, la gametogénesis recibe el nombre de espermatogénesis y tiene lugar en los órganos reproductores masculinos. En los individuos hembras, la gametogénesis recibe el nombre de ovogénesis y se realiza en los órganos reproductores femeninos. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1.3 ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 1.3 RESUMEN La síntesis de proteínas requiere de tres pasos esenciales: replicación del ADN, transcripción del ADN a ARNm, por último se lleva a cabo la traducción del ARNm a proteínas con la ayuda de los ribosomas y del ARNt. Los ribosomas tienen un anticodón que da lectura a la secuencia de tres bases del ARNm (codón). Los organismos tienen dos formas distintas de reproducirse, la asexual y la sexual. La reproducción asexual no requiere de dos células madre, simplemente la célula madre origina dos células hijas y es conocida como mitosis. La mitosis es el proceso de división celular que requiere de profase, anafase, metafase, telofase y citocinesis para asegurar la repartición igual de cromosomas. Existen varios tipos de reproducción asexual: gemación, fisión binaria, 21 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 bipartición, fragmentación, esporulación, partenogénesis, entre otras. La reproducción sexual requiere de dos gametos (espermatozoides y óvulos) para poder llevarse a cabo; para reducir el número de cromosomas de las células se requiere de un mecanismo llamado meiosis. La meiosis requiere de de dos divisiones mitóticas y al final genera 4 células hijas, a diferencia de la mitosis que solo genera dos células hijas. 22 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 UNIDAD IV EL ADN Y LA GENÉTICA 2.1 ORGANIZACIÓN DEL ADN DENTRO DE LA CÉLULA Recordemos que el ADN se encuentra en el núcleo de la célula, pero el ADN necesita ser altamente organizado para poder ser empacado. Primero, sabemos que el ADN consiste en una doble hélice, este se enrolla en histonas que son proteínas especializadas, existen 8 histonas diferentes. La unión de histonas y ADN forma la cromatina, esta es empacada en conjuntos de histonas y ADN llamado nucleosoma, después la cromatina se condensa para comenzar a formar a los cromosomas. Empacamiento del ADN en el cromosoma 2.2 TIPOS DE MUTACIONES EN LA MOLÉCULA DEL ADN Es todo cambio en la información hereditaria. Esto es, será una mutación todo cambio que afecte al material genético: ADN, cromosomas o cariotipo. Las mutaciones pueden producirse tanto en células somáticas (del cuerpo) como en células germinales (óvulos y espermatozoides), en estas últimas tienen mayor transcendencia. Las mutaciones solamente son heredables cuando afectan a las células germinales.Si afectan a las células somáticas se extinguen por lo general con el individuo, a menos que se trate de un organismo con reproducción asexual. Las mutaciones pueden ser: naturales (espontáneas) o inducidas (provocadas artificialmente con radiaciones, sustancias químicas u otros agentes mutágenos). 23 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Según la extensión del material genético afectado se distinguen los siguientes tipos de mutaciones: génicas, cromosómicas estructurales y cromosómicas numéricas o genómicas. 2.2.1 Mutaciones génicas Son aquellas que producen alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen. Existen varios tipos: a. Sustituciones. Ocurre en las pares de bases del ADN y pueden ser de dos tipos: - Transiciones. Es el cambio en un nucleótido de la secuencia de ADN de una púrica (A-G) por otra púrica o de una basepirimidínica (C-T) por otra pirimidínica. - Transversiones. Es el cambio de una base púrica (A-G) por una pirimidínica (C-T) o viceversa. b. Pérdida o inserción de nucleótidos. Este tipo de mutación produce un corrimiento en el orden de lectura de un codón enla síntesis de proteínas. - Adiciones génicas. Es la inserción de nucleótidos en la secuencia de un gen. - Deleciones génicas. Es la pérdida de nucleótidos. 24 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 2.3. TIPOS DE MUTACIONES CROMOSÓMICAS Son los cambios en la estructura interna de los cromosomas; se pueden agrupar en dos tipos: a. Las que suponen pérdida o duplicación de segmentos o partes del cromosoma: Delección Es la pérdida de un segmento de un cromosoma 25 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Duplicación Repetición de un segmento de un cromosoma. b. Las que suponen variaciones en la distribución de los segmentos de los cromosomas; estas pueden ser: Inversión Cuando un segmento cromosómico rota 180° sobre sí mismo y se coloca en forma invertida. 26 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Traslocación Intercambio de segmentos entre cromosomas no homólogos. ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 2.1 2.3.1 Mutaciones cromosómicas numéricas Existen mutaciones en los seres humanos que consisten en el aumento o disminución en el número de alguno de los 23 pares de cromosomas del cariotipo humano. Por ejemplo, En la especie humana, una deleción (pérdida) particular en el cromosoma 5 provoca el síndrome "cri du chat" (grito de gato) que se caracteriza por microcefalia, retraso mental profundo y detención del crecimiento. El nombre alude al tipo de llanto particular de los bebés con este síndrome. En los siguientes cuadros se presentan ejemplos de aneuploidías en cromosomas normales (autosomas) y cromosomas sexuales X, Y. Aneuploidías más importantes en la especie humana y sus defectos. 27 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Aneuploidías en los autosomas Síndrome Mutación Síndrome de Down Trisomía del par 21 Síndrome de Edwards Trisomía del par 18 Síndrome de Patau Trisomía del par 13 Características fenotípicas Ojos oblicuos, retraso mental, cabeza ancha y cara redondeada. Boca y nariz pequeñas, deficiencia mental, lesiones cardíacas, membrana interdigital. Poca viabilidad. Labio leporino, paladar hendido, deficiencias cerebrales y cardiovasculares. Poca viabilidad. Aneuploidías en los cromosomas sexuales Síndrome Mutación Síndrome de Klinefelter Uno o más cromosomas X en exceso (XXY, XXXY,..) Síndrome de Turner Síndrome de doble Y Síndrome de triple X Características fenotípicas Sexo masculino. Esterilidad, deficiencias mentales y algunos caracteres sexuales secundarios femeninos. Sexo femenino con un sólo Monosomía del cromosoma X, esterilidad, baja cromosoma X. estatura, tórax ancho. Varones de estatura elevada, se Dos cromosomas Y relaciona con una mayor agresividad, (XYY) bajo coeficiente mental. Sexo femenino con órganos genitales Tres cromosomas X atrofiados, fertilidad limitada. Bajo coeficiente mental. 2.4. CAUSAS Y CONSECUENCIAS DE LAS MUTACIONES 2.4.1 Causas Las causas en las mutaciones en el ADN y en los cromosomas son las sustancias químicas llamadas mutágenos que son capaces de aumentar la frecuencia de mutación natural. Existen diversos factores, tanto físicos como químicos, capaces de actuar como agentes mutágenos. En realidad, actuarán como agentes mutágenos todos aquellos 28 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 agentes capaces de alterar el material genético y en particular, aquellos que alteren la secuencia del ADN. Los principales agentes mutágenos son: a. Agentes físicos: Las radiaciones electromagnéticas como los rayos X y los rayos gamma. Las radiaciones corpusculares como los rayos alfa, los rayos Beta y los flujos de protones o neutrones que generan los reactores nucleares u otras fuentes de radiactividad natural o artificial. Ciertos factores físicos como los ultrasonidos, los choques térmicos, la centrifugación, etc. b. Agentes químicos: Los análogos de las bases nitrogenadas El ácido nitroso (HNO2), porque desamina ciertas bases nitrogenadas Los alcaloides como la cafeína, la nicotina, etc. El gas mostaza, el agua oxigenada (H2O2), el ciclamato, etc. 2.4.2 Consecuencias de las mutaciones Una de las consecuencias más importantes de las mutaciones génicas es la aparición de cáncer, sobre todo en el mundo actual donde estamos expuestos a una gran variedad de agentes mutágenos, como la luz ultravioleta, anflotoxinas producidas por hongos que crecen en semillas almacenadas por largo tiempo, cafeína, agua oxigenada. Las mutaciones causan que las células normales de la piel no tengan un control sobre su ciclo celular y comienzan a dividirse rápidamente invadiendo diferentes órganos del cuerpo donde crecen y detienen la función de riñones, hígado, intestinos, etc. Por otra parte, la mutación es la fuente primaria de variación, pero no la única. La recombinación génica incrementa la variabilidad. La mayoría de los cambios evolutivos se producen por acumulación gradual de mutaciones en los genes y por variaciones en su número y organización. Ahora bien, la mayor parte de las mutaciones génicas son deletéreas (mortales) y las que se han mantenido es porque producen una mejora y son las esenciales para la evolución. La separación entre los miembros de una población impide el intercambio genético entre los mismos. Esto produce cada vez más diferenciación al necesitar adaptarse a ambientes distintos. Cuando con el tiempo se acumulan diferencias que impiden la reproducción entre los miembros de esos grupos decimos que se trata de especies distintas. 29 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Parece ser que los seres, a lo largo del tiempo, han ido aumentando la cantidad de genes (duplicaciones) lo que ha supuesto que sobre estos genes duplicados pudieran generarse mutaciones con un menor riesgo y favorecer el proceso de creación de variabilidad. Así, en eucariotas, la cantidad de ADN es mayor que en otros grupos y mayor que la necesaria para contener la información genética. ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 2.2 2.5 TÉRMINOS BÁSICOS PARA ENTENDER LA GENÉTICA Lectura Mendel nació el 20 de julio de 1822, fue un monje y naturalista, nacido en Heinzendorf, Austria (actual Hynčice, distrito Nový Jičín, República Checa), que escribió las leyes que rigen a la herencia genética, por medio de los trabajos que llevó a cabo con diferentes variedades de la planta del guisante. Su trabajo no fue valorado cuando lo publicó en el año 1866. Mendel falleció el 6 de enero de 1884 en Brünn. Sigue siendo uno de los grandes biólogos del siglo XIX y la inspiración para una de las ciencias más desafiantes de nuestro tiempo; la genética Ella tiene los ojos de su madre. “¿crees que seré calvo como mi padre? ¿Cómo pueden dos padres aparentemente normales tener un hijo con fibrosis quística? ¿Por qué hay tanta variedad en la coloración de los pericos? Los humanos siempre han tenido la curiosidad de cómo se heredan las características de una generación a otra. Esto explica por qué los comentarios y preguntas son interminables cuando las personas piensan en la herencia. La genética, el estudio de la herencia, ofrece respuesta a sus numerosas preguntas. Los tiempos actuales reflejan una era de la genética con su vasto potencial para cartografiar el genoma humano y para diseñar los mismos genes. Por lo tanto, resulta 30 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 difícil creer que la genética tuvo orígenes tan humildes en un monasterio austriaco durante el siglo XIX. El conocimiento básico de la genética se puede atribuir a los experimentos que realizó un monje, Gregor Mendel (1822-1884), que estudió los patrones hereditarios del guisante. El trabajo de Mendel fue ignorado y no se publicó sino hasta principios del siglo XX cuando los científicos redescubrieron su investigación. En la actualidad, Gregor Mendel se conoce como padre de la Genética. El conocimiento de la genética ha tenido un enorme crecimiento desde aquellos días en que se hibridaban guisantes en un monasterio. El conocimiento moderno del la genética se ha enriquecido gracias al estudio de varios otros organismos modelo, como las bacterias, el moho del pan, los nematodos, las moscas de la fruta. Estudios exhaustivos también han ampliado el saber sobre la genética humana. Además, en el siglo pasado floreció la genética molecular. En 1953, Francis Crick y James Watson marcaron el comienzo de la era moderna en la genética cuando determinaron la estructura molecular del ADN. Gracias a sus descubrimientos, la biología ha cambiado para siempre y está en mejores condiciones para resolver las preguntas concernientes a la herencia, la salud y evolución. Historia Antes de las investigaciones de Mendel era muy difícil predecir los resultados de una cruza de plantas o animales, y se tenían observaciones confusas acerca de los patrones bajo los cuales funcionaba la herencia. Mendel se basó en la experimentación, los cuales son base de la genética actual. La genética la definimos como una ciencia que estudia todo lo relacionado con la herencia, qué características se transmiten de una generación a otra y cómo se dan estos procesos. 31 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Veamos como Mendel realizó sus experimentos para entender las bases de la herencia. Primero, para poder determinar las Leyes de la herencia, realizo experimentos con guisantes (chícharos) llevando a cabo autofecundaciones, después de obtener las semillas de cada una de las plantas, procedió a cruzarlas mediante polinización artificial. Una de las ventajas de trabajar con plantas de chícharo es que sus características pueden distinguirse muy claramente y compararse: el color verde o amarillo de la semilla, los chícharos lisos o rugosos, el color blanco o morado de las flores, el color de la vaina (verde o amarillo), talla de las plantas, ubicación de la flor. 32 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Mendel, para realizar sus experimentos eligió 2 plantas de chícharo, una de ellas producía semillas amarillas y la otra semillas verdes, de este cruce salieron plantas que solo producían semillas amarillas; esta fue la generación parental, las plantas obtenidas de esta generación se denominan primera generación filial, gracias a estas experimentos, Mendel dedujo sus tres Leyes. Antes de entrar a la Genética de Mendel, vamos a definir conceptos básicos para poder entenderlas. 1) ¿Qué es la Genética? La Genética es la ciencia que estudia la herencia biológica. Esto es, estudia cómo se transmiten los caracteres genéticos de los ascendientes a los descendientes y las leyes que regulan la transmisión. Como ejemplos de carácter genético tenemos: la miopía hereditaria, los grupos sanguíneos (ABO), el factor RH, el color de las semillas de los chícharos, etc. 33 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 2) ¿Qué son los genes? Sabemos que en los cromosomas se encuentra la información genética y que esta información está codificada en la secuencia de nucleótidos del ADN. Un gen es una parte del cromosoma que contiene información para un carácter. Así, por ejemplo, en la especie humana, en los cromosomas del par 18, se encuentra el gen responsable de los grupos sanguíneos (ABO). 3) ¿Qué son los alelos? Todos tenemos el factor RH. No todos tenemos el mismo factor RH. Esto es debido a que este gen tiene dos variantes o alelos. El A RH positivo El a RH negativo 34 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Por lo tanto diremos que los alelos son las diferentes variantes que puede tener un gen. 4) ¿Cuántos genes tenemos para cada carácter? Nuestro padre nos aporta en el espermatozoide la mitad de los cromosomas y la otra mitad es aportada por nuestra madre. Así, por ejemplo, nuestro padre nos habrá legado en uno de los cromosomas un gen para el factor Rh y nuestra madre en el cromosoma homólogo otro. Por lo tanto, para este carácter, tendremos dos genes que podrán ser iguales o distintos. Esto mismo ocurre con todos los caracteres. 35 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 5) El genotipo El genotipo es el conjunto de genes que tiene un individuo. Así, si nuestro padre y nuestra madre nos han aportado el mismo alelo para el factor RH, por ejemplo el A, nuestro genotipo será AA, seremos homocigóticos (raza pura). Pero si nuestro padre nos ha legado el gen A y nuestra madre el gen a, entonces seremos Aa, heterocigóticos o híbridos. 6) ¿Qué sucede si somos heterocigóticos? Si somos heterocigóticos (Aa) para un carácter, pueden suceder dos cosas: a) Que sólo se manifieste uno de los genes. Diremos entonces que existe dominancia. Por ejemplo, el gen que determina el Rh positivo (A) siempre domina sobre el que determina el Rh negativo (a) y si somos Aa tendremos Rh positivo. b) En ciertos caracteres ambos genes se manifiestan y se dice que son codominantes, Así, en los grupos sanguíneos, el gen para el grupo A y el del grupo B son codominantes y una persona que tenga ambos será del grupo AB. 36 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 7) El fenotipo El fenotipo es la manifestación externa del genotipo. Así, por ejemplo, en el casi de los grupos sanguíneos, si una persona es del grupo A, este será su fenotipo. En el factor RH si es RH negativo este será su genotipo. Reglas para nombrar los genes y representar el genotipo a) El gen dominante se representará mediante una letra del alfabeto en mayúscula (A). b) El gen recesivo con la misma letra en minúscula (a). c) En el genotipo del heterocigótico se escribirá primero el gen dominante y después el recesivo (Aa) y nunca al revés (aA). d) Si los genes son codominantes se representarán con la misma letra en mayúscula seguida de un superíndice que los distinga. Por ejemplo: CA (color blanco de una flor, CB (color rojo). ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1.2 37 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Regresemos a los chícharos de Mendel. Recordemos que Mendel trabajo con 7 características, de las cuales unos son características dominantes y otras recesivas. 38 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 2.6 LAS LEYES DE MENDEL 2.6.1 Primer Ley de Mendel “Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación”.Esta dice: Cuando se cruzan dos variedades y ambos individuos son de raza pura (homocigotos) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales. Mendel llegó a esta conclusión al cruzar variedades puras de chícharos amarillos y verdes pues siempre se obtenía de este cruzamiento semillas amarillas. Observa la figura: ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2.2 2.6.2 Segunda Ley de Mendel “Ley de la separación o disyunción de los alelos” Posteriormente, Mendel tomó plantas procedentes de las semillas de la primera generación (F1) del experimento anterior de los chícharos: A las semillas amarillas Aa las polinizó entre sí. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporción 3:1 (75% amarillas y 25% verdes. Así pues, aunque el alelo que determina la coloración 39 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 verde de las semillas parecía haber desaparecido en la primera generación filial (F1), esta vuelve a aparecer en la segunda generación (F2). Veamos como lo hizo: 2.6.3 Tercer Ley de Mendel: “Ley de la independencia de los caracteres no antagónicos” En este paso, Mendel planteó como se podrían heredar dos características (caracteres). Para ello cruzo chícharos lisos con chícharos verdes rugosos. En la primera generación obtuvo solamente chícharos amarillos lisos (AaBb). Observa como lo hizo: 40 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Al cruzar los chícharos amarillos lisos obtenidos en F1 en el experimento anterior, Mendel realizó su entrecruzamiento, tal y como se muestra a continuación. 41 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2.3 2.7 HERENCIA LIGADA AL SEXO Como ya sabemos, el sexo de la especie humana está determinada por los cromosomas sexuales X, Y. Las mujeres son homogaméticas (XX) y los hombres son heterogaméticos (XY). Si en el momento de la concepción se unen un óvulo X y un espermatozoide X, el cigoto dará a una mujer. Si se unen un óvulo X y un espermatozoide Y, el cigoto dará a un hombre. 42 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Ciertos caracteres, como la enfermedad de la hemofilia (caracterizada por la dificultad de la coagulación sanguínea, en la cual un ser humano puede morir por desangrado al tener una herida, aunque sea leve), o el daltonismo (imposibilidad de ver colores como el rojo y verde), se encuentran localizados en el cromosoma X, otras enfermedades se encuentran en el cromosoma Y. Estos caracteres no sexuales que se localizan en los cromosomas sexuales se denominan caracteres ligados al sexo. Por ejemplo, veamos que sucede con la hemofilia: 43 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 44 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Las variaciones en los patrones de la herencia explicadas por Mendel se hicieron muy conocidas luego de que su trabajo fue redescubierto. ¿Qué hacen los genetistas cuando observan patrones de la herencia que no parecen seguir las Leyes de Mendel? Con frecuencia utilizan como estrategia unir piezas del rompecabezas hasta que logran entender esos patrones hereditarios poco familiares. La herencia que vimos de Mendel se puede explicar por medio de genes recesivos y dominantes, en la herencia no mendeliana la mayoría de los alelos no son tan solo dominantes o recesivos. Cuando las características se heredan siguiendo un patrón de dominancia incompleta, el fenotipo del heterocigoto es un intermedio entre los dos homocigotos. Codominancia: Hacen que se manifieste el genotipo de ambos progenitores homocigoto en una descendencia heterocigota. En la codominancia se expresan ambos alelos por igual. Ejemplo: Cuando una variedad de pollo negro se cruza con una variedad de pollos blancos, toda la progenie tiene un patrón a cuadros blancos y negros, como resultado de que ambos colores de plumas se manifiestan a causa de los alelos codominantes. Fenotipos múltiples de alelos múltiples. Aunque los patrones hereditarios que has estudiado hasta ahora cada característica tiene solamente dos alelos, es común que en una población más de dos alelos controlen una característica. Esto se hace comprensible si recuerdas que es posible que un alelo nuevo se forme en cualquier momento a causa de una mutación en una base nitrogenada en cualquier lugar dentro de un gen. 45 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Se dice que las características que están controladas por más de dos alelos tienen alelos múltiples. Los alelos múltiples solo se pueden estudiar en poblaciones. Ejemplo: En conejos, el gen que controla el color del pelaje tiene alelos múltiples. El alelo C controla la producción de una enzima que activa la producción de pigmento. Esta enzima no está presente en conejos (cc). ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 2.3 2.8 GENOMA HUMANO Y TERAPIA GENICA En diciembre de 1999, investigadores de EUA, Inglaterra, Canadá, Suecia y Japón publicaron en Nature la secuencia de los 33.5 millones de bases nitrogenadas que componen el ADN del primero de los 23 cromosomas humanos secuenciado, el 22. El análisis de la secuencia ha revelado que este cromosoma contiene información sobre el funcionamiento del sistema inmune, sobre los mecanismos que participan en las enfermedades congénitas cardiovasculares, la esquizofrenia, retardo mental y algunos cánceres como la leucemia. Pocos meses después, en mayo de 2000 y en la misma revista, investigadores de EUA, Alemania, Francia, Suiza y Japón demuestran que el ADN del cromosoma 21 está compuesto por 33 millones de bases y su secuencia revela genes relacionados con enfermedades específicas como el síndrome de Alzheimer y algunos cánceres. Esta secuencia también representa una herramienta invaluable para el estudio del síndrome de Down causado por la presencia de tres (en lugar de dos) copias del cromosoma 21 en células somáticas. Casi en forma paralela, el Departamento de Energía estadunidense anunció la decodificación parcial de los cromosomas 5, 16 y 19 que contienen entre 10 y 15 000 genes incluyendo aquellos asociados con enfermedades como disfunción renal, cáncer 46 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 de próstata y colon, hipertensión, diabetes y aterosclerosis. La secuencia definitiva de ellos se concluirá en poco tiempo. Los resultados del proyecto del genoma humano se encuentran disponibles por medio de bases de datos como el GenBank (http://www.ncbi. nlm.nih.gov/genome/seq) sin necesidad de permisos o patentes para todos los científicos, lo que favorece el avance en el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades. La tecnología y conocimientos generados por este proyecto han impactado en forma importante el desarrollo de diversas ciencias. El potencial para el desarrollo comercial de investigación genética ofrece muchas oportunidades para la industria y se esperan ventas enormes de productos y tecnologías basados en el ADN en la industria biotecnológica en el futuro cercano. Algunas de las áreas involucradas en el campo de la salud pública que serán beneficiadas por los avances generados de este proyecto incluyen: Medicina molecular.Estrá caracterizada por una disminución en el tratamiento de los síntomas y por un mayor esclarecimiento de las causas fundamentales de la enfermedad. Las pruebas de diagnóstico rápidas y con mayor especificidad permitirán tratamientos tempranos y disminución de enfermedades. Los investigadores contarán también con agentes terapéuticos nuevos, técnicas de inmunoterapia y, posiblemente, con la capacidad de remplazar genes defectuosos mediante terapia génica Genética microbiana. El estudio de genomas de diversos microrganismos, principalmente bacterias, que se lleva a cabo como un programa colateral del proyecto del genoma humano, permitirá el desarrollo de biotecnologías que empleen sistemas microbianos productores de energía, como los sistemas fotosintéticos, que funcionen en ambientes extremos y que puedan metabolizar desechos en materia renovable para disminuir así contaminantes ambientales que dañan la salud. 47 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Análisis de riesgos . El conocimiento del genoma humano tendrá un impacto enorme para evaluar los riesgos de los individuos expuestos a diferentes tóxicos, agentes mutagénicos, radiaciones y mutaciones hereditarias. Evolución y antropología. El estudio de la evolución humana se verá beneficiada al poder comparar nuestros genes con los de otros organismos, así como la migración de diferentes grupos de población basados en marcadores genéticos femeninos o en el análisis del cromosoma Y en el sexo masculino Medicina forense . En un futuro cercano se podrán caracterizar grandes fragmentos de ADN que permitan la identificación precisa de cualquier individuo. Se avanzará en la elucidación de crímenes, en el establecimiento de paternidad y otras relaciones familiares y en el fortalecimiento de los programas de trasplantes de órganos al precisar la compatibilidad entre donadores y receptores Nutrición. Finalmente, el conocimiento de los genomas tanto de animales como de plantas que empleamos para nuestra alimentación permitirá crear organismos resistentes a las plagas y enfermedades, reducir el costo en la agricultura y ganadería para producir alimentos libres de plaguicidas y antimicrobianos. 48 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Resumen: El ADN está organizado dentro del núcleo de la célula gracias a que este puede ser empacado en proteínas llamadas histonas, las histonas se agrupan en grupos de ocho y forman un nucleosomas, posteriormente los nucleosomas forman la cromatina y finalmente se forman los cromosomas; 23 pares en los seres humanos. El ADN puede sufrir mutaciones, esta pueden ser génicas, donde hay cambios en la secuencia de bases del ADN, pueden ser cromosómicas, estas pueden ser estructurales o numéricas. Las causas de las mutaciones son agentes físicos y químicos y pueden tener serias consecuencias en la salud humana y en la evolución de los seres vivos. La genética estudia las leyes de la herencia de los seres vivos, Gregor Mendel fue el primero en descubrir estas Leyes en base a su trabajo con chícharos. Mendel trabajo con distintos fenotipos, como el color de la semilla, tamaño de la planta, La primer Ley de Mendel se refiere a la cruza de dos variedades y ambos individuos son de raza pura (homocigotos) para un determinado carácter. La segunda Ley se refiere a la Ley de separación de alelos y por último la Ley de los caracteres no antagónicos. 49 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 UNIDAD III ORIGEN, EVOLUCIÓN Y BIODIVERSIDAD DE LOS SERES VIVOS La idea del origen de los seres vivos viene directamente de las ideas de Charles Darwin, según las cuales todos los seres vivos descienden de un ancestro único. Las ideas de Darwin al principio solo fueron debate basado en la metafísica y creencias religiosas, la Teoría del origen de la vida se tomo más seriamente cuando en la década de 1920 comenzaron a descubrirse los secretos sobre el origen de la Tierra. 3.1 TEORIAS DEL ORIGEN DE LA VIDA A lo largo de la historia del hombre se han dado diversas historias o teorías sobre el origen de la vida, a continuación te mostramos las más importantes: 1. Origen sobrenatural (creacionista ) 2. Generación espontánea (vitalista) 4. Teoría de la evolución química y molecular (fisicoquímica ) 3. Teoría de la panspermia o extraterrestre 1.- Origen sobrenatural (creacionista): El origen de los seres vivos se debió a varios actos de la creación divina (Dios). 50 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 2.- Generación espontánea (vitalista): Se creía que los seres vivos provenían de la materia inanimada (las moscas y gusanos se generaban de la basura), se pensaba que un impulso vital o espiritual era esencial para que se generaran nuevos seres vivos. La generación espontánea sería, por tanto, una propiedad de la materia que se manifestaba en determinadas condiciones. Se creía que los seres vivos se podían generar a partir de la materia inanimada, para demostrar que esta teoría era falsa, Redi colocó en tres recipientes (1,2,3) un trozo de carne: el primero se dejo destapado, el segundo se tapó con pergamino y el tercero con una gasa muy fina, después de varios días Redi encontró que sólo en el recipiente destapado aparecían gusanos. 51 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Para terminar definitivamente con esta Teoría, en el siglo XIX Louis Pasteur colocó carne en un matraz (1), después le alargó el cuello en forma de cisne (2). Observó que después de enfriarlo el matraz (2) no se formaban microorganismos y se mantenía sin contaminar por mucho tiempo, pero si se rompía (3) o se ladeaba (3), crecían microorganismos. Conclusión: la vida no puede originarse por generación espontánea 3. Teoría de la panspermia o extraterrestre. Plantea que los seres vivos tienen un origen extraterrestre. Se piensa que los primeros seres vivos (bacterias) provenían dentro de un meteorito y luego se dispersaron por todo el planeta. 52 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 4. Teoría de la evolución química y molecular (fisicoquímica).Mantiene que la vida apareció, a partir de la Tierra inerte, en un momento en el que las condiciones de la Tierra eran muy distintas a las actuales. Todo comenzó con el origen de la Tierra hace 3800 millones de años, la atmosfera primitiva estaba formada por: metano, amoniaco, hidrógeno, vapor de agua y sin oxígeno, pero también había bioelementos básicos para la vida: carbono, hidrogeno, nitrógeno, oxígeno. Las radiaciones solares y las descargas eléctricas proporcionaban la energía para que las moléculas reaccionaran y formaran biomoléculas: elementos básicos para formar la estructura de un ser vivo. Así se formaron biomoléculas como: azucares, grasas simples, aminoácidos, y otras moléculas sencillas que reaccionaron entre sí para dar lugar a moléculas más complejas. Según Oparin, los compuestos orgánicos que se formaron en la atmósfera fueron arrastrados hacia los mares por las lluvias, y ahí, a lo largo de millones de años, se acumularon formando una solución espesa llamada “sopa primitiva”. 53 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Caldo primitivo Caldo primitivo. Algunas moléculas formaron membranas, formándose unas estructuras esféricas llamados coacervados, algunos coacervados lograron concentrar en su interior moléculas y así obtuvieron su propia energía, por último algunas lograron adquirir su propio material genético para posteriormente reproducirse, formando las primeras células eucariotas. Para demostrar que la Teoría fisicoquímica que explica el origen de la vida es la más acertada, Miller realizó un experimento elegante para demostrar que las condiciones de la Tierra primitiva pueden originar moléculas orgánicas. 54 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Experimento de Miller Experimento de Miller. Primero se construyo un dispositivo como el que se muestra en la figura de abajo: Primero se calentaba agua en el matraz (1) y los vapores circulaban por el circuito, Por el (2) introdujo una mezcla de gases que simulaba la composición de la atmósfera primitiva. Por la entrada (3) introdujo electrodos para provocar descargas eléctricas y la mezcla reacciono. Por el (4) se enfriaba a la mezcla en un condensador y los compuestos producidos se disolvían por el matraz (1). Después de cierto tiempo se extrae el líquido (5) para analizarlo. Después demostró que las primeras etapas de la Teoría eran posibles ya que se encontraron moléculas sencillas (aminoácidos, azucares etc.). Una vez originado el primer ser vivo (progenote) en nuestra Tierra, estos comenzaron a poblar la Tierra y a originar los más de dos millones de especies que se conocen en la actualidad, pero para dar origen a esa gran variedad de seres vivos tuvo que ocurrir un fenómeno muy interesante llamado evolución. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 3.1 55 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 3.2 TEORIAS DE LA EVOLUCIÓN Lectura Darwin destacó el hecho de que si no hubiera variaciones entre los miembros de una población, el cambio evolutivo no podría presentarse. Los individuos más adaptados a un ambiente tienen una ventaja reproductiva sobre los que no lo están, y cada una de sus generaciones posteriores estará mejor adaptada a ese ambiente en particular. Por ejemplo, las numerosas y variadas especies de pinzones que se observaron en las islas Galápagos son resultado de este proceso de selección natural en ambientes variados. En la actualidad, vemos la selección natural en acción cuando las bacterias se vuelven más resistentes a los antibióticos. Cuando nuestros abuelos eran jóvenes, las enfermedades infecciosas como la tuberculosis, la neumonía y la sífilis mataban a miles de personas cada año. Después, en la década de los cuarenta, se desarrollaron la penicilina y otros antibióticos, y las autoridades sanitarias llegaron a pensar que las enfermedades infecciosas eran cosa del pasado. No obstante, en la actualidad, la tuberculosis, la neumonía y muchas otras enfermedades que se consideraban eliminadas están cobrando venganza. ¿Qué sucedió? Fue la selección natural. La bacteria Pseudomonasaeruginosa ocasiona una gran variedad de infecciones, en particular en individuos con quemaduras o enfermedades preexistentes como sida, diabetes, cáncer y fibrosis quística. En algunos hospitales, las poblaciones de Pseudomonasaeruginosa se han vuelto resistentes a los antibióticos. La bacteria, que habita en los suelos, se ha hecho resistente a los compuestos químicos mortales que producen sus vecinos (otras bacterias y mohos). Por tanto, tal parece que el proceso de selección para la resistencia comenzó antes de que la bacteria estuviera expuesta a 56 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 los antibióticos que suelen emplearse en los hospitales. La exposición a estos antibióticos simplemente contribuyo a que continuara dicho proceso de selección. Los miembros de la población ya son resistentes a un antibiótico se seleccionan para reproducirse, y de esta manera la población entera se vuelve resistente. Por ahora, la mayoría de los pacientes con fibrosis quística está infectada con una cepa de Pseudomonas, tan resistentes a los diferentes antibióticos, que no es posible luchar contra sus infecciones. Asimismo, es alarmante que muchas otras cepas de los llamados supermicrobios estén ocasionando una cantidad de enfermedades que no pueden tratarse con antibióticos. De hecho, existe un tipo de bacteria que se alimenta del antibiótico “vancomicina”. Primeras ideas de la evolución En el transcurso de la historia los organismos que observaban la naturaleza se fueron formando diversas ideas para explicar la gran diversidad de las especies. La idea del cambio o evolución surgió en la antigua Grecia. Platón (427-347 a.C.) aseguraba que todos los seres vivos se habían formado al mismo tiempo y que originalmente tenían una forma ideal e inalterable. Aristóteles (384-322 a.C.) consideraba que los organismos podían ordenarse en una escala-desde lo más sencillos hasta los más complejos-culminando con el ser humano y la consideró permanente e inmutable. A partir de ahí surgieron nuevas ideas de la evolución, y se han ideado varias Teorías para explicar la evolución y diversidad de los seres vivos. Por ejemplo. Teoría fijista: Las ideas de Aristóteles dieron lugar a la Teoría fijista y dice “las especies se mantienen sin variaciones significativas desde su origen y que surgieron al mismo tiempo. Uno de sus defensores fue Carlos Linneo (1707-1778). Fue por esos años cuando se comenzó a dudar sobre esta Teoría debido al descubrimiento de fósiles, resto de organismos petrificados en los distintos estratos o capas de la Tierra. 57 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Teoría del transformismo: Fue propuesta por Georges Louis-Leclerck (17071788), conocido como Buffon, en su obra Historia Natural propone que “los organismos inicialmente creados podrían estar sujetos a cambios por las influencias ambientales, y originar otras especies relacionadas, sus ideas influyeron sobre Erasmus Darwin, abuelo de Charles Darwin. 58 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Teoría del catastrofismo: Fue propuesta por el Geólogo y considerado padre de la Paleontología Georges Cuvier (1769-1832), el observó la presencia de fósiles en estratos o capa terrestre que solían ser distintos a los del estrato siguiente, y que demostraban la existencia de organismos que habían vivido en otros tiempos, pero que ya no existen en la actualidad. Afirmaba que en el pasado habían existido desastres que provocaban la muerte de los organismos y que morían sin dejar descendencia. Teoría del uniformismo: De acuerdo con esta Teoría, la Tierra ha tenido cambios paulatinos a través del tiempo, aunque no drásticos ni catastróficos. Fue publicada por Charles Lyell (1797-1875). Por aquella época se estableció que la edad de la Tierra era de muchos millones de años. Teoría del evolucionismo: La idea de cambio de los seres vivos a través del tiempo fue propuesta por Jean Baptiste Lamarck (1744-1829). Quien afirmaba que los organismos habían tenido cambios sucesivos a través del tiempo por un proceso de adaptación a las condiciones ambientales. 59 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Su teoría se basaba en la herencia de los caracteres adquiridos, lo que significa que los organismos adquieren ciertas características que les permiten responder mejor a las condiciones ambientales y luego se las transmiten a sus descendientes. El medio ambiente cambia. Los seres vivos se adaptan a los cambios. Para esto utilizan más unos órganos que otros, (uso y otro desuso de órganos). Los que más usan se desarrollan y los que no usan se atrofian. Los caracteres se adquieren o pierden a lo largo de su vida, se transmiten a su descendencia (herencia de los caracteres adquiridos). Lamarck propuso que la hipótesis de “uso y desuso”, que señala que en la medida que un órgano se usa, se desarrolla; por el contrario, si no se usa, se atrofia. Sin embargo, hoy sabemos que los caracteres adquiridos no son heredables. En conclusión, la propuesta de Lamarck, si bien señalaba la adaptación de los organismos a su medio ambiente y que había cambios a través del tiempo en las especies, no era acertada en cuanto al mecanismo para explicar cómo sucedía este proceso. Teoría de Darwin-Wallace: Treinta años después de que Lamarck estableciera su teoría, un joven inquieto y algo despreocupado se embarcaba para realizar un viaje que cambiaría su vida y que tendría grandes repercusiones en la historia de la Biología. 60 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Charles Darwin nació el 12 de febrero de 1809 en Shrewsbury, Shropshire. Después de estudiar en varias universidades, en 1831 en enroló como naturalista sin paga en el barco Beagle para emprender una expedición científica alrededor del mundo. En el viaje realizó importantes observaciones biológicas y geológicas. Al llegar a Inglaterra en 1836 se dedicó a reunir sus ideas sobre el cambio de las especies. En 1859 publicó su teoría “El origen de las especies” por medio de la selección natural, que causó una gran controversia y supuso una enorme revolución en el pensamiento humano. Falleció en el año de 1882. Uno de los lugares que más impacto causaron en Darwin durante su viaje fueron las islas Galápagos, situadas cerca de las costas del Ecuador, en Sudamérica. En ellas pudo observar animales y plantas con características peculiares. Por ejemplo, observó que en cada isla había diferentes especies de pinzones, lo interesante es que había 14 especies diferentes de pinzones, cada una especializada en una alimentación diferente: hojas, insectos, frutos, etc. Todas las especies eran muy parecidas entre sí, lo que sugería que habían partido de un ancestro común y cada una de ellas había adaptado alimentos disponibles en la isla. 61 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 A continuación te mostramos los puntos base de los cuales la Teoría de Darwin se basa: Según Darwin, en las poblaciones de jirafas existía cierta variabilidad en cuanto a la longitud del cuello. Las del cuello más largo estarían mejor adaptadas y dejarían más descendencia. Con el tiempo habría cada vez más jirafas de cuello largo. Darwin no publicó sus resultados encontrados en su viaje, y no fue hasta que Alfred Russel Wallace (1823-1913) le envió una carta a Darwin, comentándole sobre sus 62 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 observaciones de sus viajes al Amazonas, Malasia y Australia, luego de observar la variedad y las características de esas regiones, al que llego a las mismas conclusiones de Darwin, es decir, proponer a la selección natural como mecanismo por el cual las especies habían evolucionado. Finalmente, en 1859, Darwin publico el libro “el origen de las especies”. Neodarwinismo o Teoría sintética de la evolución: La Teoría de Darwin causó gran entusiasmo entre sus seguidores, que la defendieron a pesar de algunas preguntas que no podían responder, principalmente la que se refería al origen de las variaciones de los individuos. Los tres “arquitectos” del neodarwinismo: Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr y Julian Huxley La teoría sintética debe su nombre al hecho de que sintetiza las aportaciones, tanto de la genética de poblaciones como de la teoría de la selección natural. También reconocida como teoría neodarwinista, porque retoma los conceptos de Darwin en un contexto más actual. Los procesos principales que retoma esta teoría son: variabilidad, selección natural y mutaciones. 63 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Según el neodarwinismo, el cuello de las jirafas evolucionó de esta manera: Entre los antecesores de las jirafas, animales de cuello corto, se produjeron mutaciones, dando animales de cuello más largo. Si esta mutación era ventajosa, esos individuos se reproducirían más y aumentó el tamaño del cuello en la población. La evolución no se detiene, nuevas mutaciones conservan la variabilidad y sobre ella actúa la selección natural. Evidencias de la evolución Existen 4 evidencias de que la evolución existe y ha existido a lo largo de la historia: Anatomía comparada 64 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Embriológicas Paleontológicas 65 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Moleculares ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 3.2 3.3 LA BIODIVERSIDAD La biodiversidad es el número de especies que habitan en el planeta e incluye 5 Reinos: Plantae, Animalia, Fungí, Protista y Mónera. 3.3.1 Sistema de clasificación de Woese y Witthaker El sistema de clasificación de cinco reinos reconoce los siguientes: Plantae, Animalia, Fungí, Protista y Mónera. Con base a los datos moleculares, se han establecido los siguientes tres dominios evolutivos: Bacteria, Archaea y Eukarya. Los primeros dos dominios comprenden a los procariotas; el dominio Eukarya contiene los reinos Protista, Fungí, Plantae y Animalia. La forma de definir a los reinos se resume en el siguiente cuadro: 66 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 REINO TIPO DE CELULA COMPLEJIDAD TIPO DE NUTRICIÒN MOTILIDAD EJEMPLO MONERA Procariota Unicelular Autótrofa o heterótrofa A veces por flagelos Escherichiacoli PROTISTA Eucariota Unicelular (la mayoría) Heterótrofos o fotosíntesis Algunos con cilios o flagelos Amiba FUNGI Eucariota Unicelular y pluricelular Heterótrofos, saprofitos Inmóviles Hongos silvestres PLANTAE Eucariota Pluricelular Fotosíntesis Inmóviles Encino ANIMALIA Eucariota Pluricelular Heterótrofos por digestión Móviles en su mayoría Estrella de mar 3.4 LOS REINOS Reino Protista El reino Protista es el de mayor biodiversidad de los cuatros reinos del dominio Eukarya. De hecho, está compuesto de numerosos organismos agrupados en forma artificial pero conveniente. Los protistas incluyen numerosos seres vivos que difieren en la forma del cuerpo, estilo de vida, nutrición, locomoción y reproducción. En la actualidad se han descrito cerca de 100 mil especies vivas y extintas, entre ellas las autótrofas (como las plantas), heterótrofas (como los animales) y saprofitas (como los hongos). 67 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Aunque a menudo se pasa por alto a las algas, constituyen importantes organismos ambientales y para la industria. De igual manera que las plantas, las algas, como diatomeas, se especializan en la formación de enormes cantidades de oxígeno y sirven como productoras de muchas redes alimentarias. La algina, producto industrial hecho por las semillas marinas, contribuye en la producción de alimento, productos farmacéuticos, cosméticos, papel, textiles e incluso filamentos de tungsteno para bombillas o focos. Los protozoarios viven en diversos ambientes húmedos, desde el océano hasta el intestino de las termitas. En ecosistemas acuáticos sirven como alimento para los animales, pero algunos los parasitan. El paludismo es una enfermedad causada por protozoarios de gran magnitud médica y económica para el hombre. Diversidad de los protistas Características: Son Eucariotas, la mayoría unicelulares, difieren metabólicamente, tienen estructura compleja y por lo regular se reproducen asexualmente, aunque algunos presentan reproducción sexual. 68 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Características e importancia En alguna época los botánicos clasificaron a las algas como plantas, sin embargo, las algas no desarrollan un embrión. Algas verdes (Chlorophyta). Este es el grupo más numeroso y variado. Habitan en los océanos, agua dulce, bancos de nieve, corteza de los árboles. La mayor parte de las algas verdes son unicelulares, aunque las algas verdes marinas son multicelulares. Su importancia radica en que contribuyen de manera significativa a la producción de oxígeno, favoreciendo la vida. Están directamente emparentadas con las plantas terrestres. Ejemplos: Chlamidomonas, Spirogyra, algas verdes multicelulares, Volvox. Algas rojas (Rhodofhyta) Son principalmente marinas, y viven en el fondo de los mares tropicales, algunas crecen adheridas a las rocas en los litorales. Todas son pluricelulares. Algunas de ellas forman depósitos de calcio y contribuyen a la formación de arrecifes, también de ellas se extraen sustancias como la carragenina, que se utiliza en la industria alimenticia, en la elaboración de pinturas y de cosméticos. Otro de los productos que se obtienen es el agar, el cual se utiliza en los laboratorios de investigación como medio de cultivo, para elaborar gelatinas y postres de preparación rápida. Algas pardas (Phaeophyta) La gran mayoría de estas algas vive en aguas oceánicas frías. Contienen clorofila a y c, así como ficoxantina, la cual le da su color característico. Algunas especies forman verdaderos bosques submarinos, tal es el caso del mar de los Sargazos, en el Océano Atlántico, que 69 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 semejan alfombras de Tierra. Estas algas son importantes porque dan alimento y hábitat a organismos marinos, además son utilizadas como fuente de alimento humano y como fertilizante. De ellas se extrae la algina, que es utilizada en la fabricación de helados, crema y quesos. Entre ellas tenemos a Laminaria, Fucus, Sargassum, Macrocystis. Diatomeas y algas doradas (Chrysophyta) Dinoflagelados (Pirrophyta) La mayor parte son fotosintéticas de vida libre. Las diatomeas, junto con otras algas, forman la base de la cadena alimenticia, debido a los procesos fotosínteticos que realizan. Son microorganismos muy vistosos debido a las cubiertas de sílice. Cuando mueren, los restos de diatomeas, conocidos como tierra de diatomeas, se acumulan en el suelo del océano y son extraídos para uso común como agente filtrante, material de prueba para sonido, y como abrasivos finos para pulido, como el esmalte de plata y la pasta de dientes. Tienen dos flagelos y generalmente pared celular, la mayoría vive en el mar donde es una importante fuente de alimento para otros microorganismos. Muchos sonbioluminiscentes y brillan en la oscuridad. Se reproducen de manera asexual. Algunos dinoflagelados causan la marea roja a finales de verano, la cual causa una muerte masiva de peces como resultado de una poderosa neurotoxina producida por esos dinoflagelados. Si nosotros consumimos mariscos durante el brote de la marea roja podemos morir por envenenamiento paralitico, cuya principal síntoma es la parálisis del sistema respiratorio. 70 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Euglenoides (Euglenophyta) Son organismos unicelulares de características muy particulares que lo hacen parecer a un intermedio entre plantas y animales, ya que no tiene pared celular y se mueve mediante un flagelo. Contiene cloroplastos para la fotosíntesis, pero si le les coloca en la oscuridad estos desaparecen y se vuelven heterótrofos. Euglena posee una mancha ocular que le permite detectar la luz. Este tipo de organismos también forman parte del plancton y son alimento de peces y otros animales del mar. Zooflagelados (Zoomastogofora) Consta de miles de especies de protozoarios heterótrofos, principalmente unicelulares. La mayoría son de vida libre y habitan en aguas dulces o saladas. También existen especies simbióticas y parásitas. Dentro de los parásitos tenemos: Tripanosomas. Son causa de la enfermedad del sueño africana, los leucocitos infectados por el tripanosoma se acumulan alrededor de los vasos sanguíneos, y son conducidos al cerebro y detienen la circulación de la sangre provocando la deficiencia de oxígeno, la enfermedad es causada por Tripanosoma cruzi. Giardia lambia es otro parásito que causan diarrea es el flagelado más común en el intestino del 71 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 hombre. Trichomonavaginalis, organismo transmitido sexualmente, infecta vagina y uretra en la mujer, y próstata, vesículas seminales y uretra en el hombre. Amiboideos (Rhizopoda Son protozoarios con pseudópodos, cuando los amiboideos se alimentan, los seudópodos rodean y fagocitan y la digestión ocurre en su vacuola alimentaria. Entamoeba histolytica es un amiboideo parásito, habita en el intestino grueso del hombre y causa disentería, si entra al cuerpo apropiado, la afección de hígado y cerebro puede ser mortal. Foraminíferos (Foraminífera) y radiolarios (Actinopoda) Los foraminíferos y radiolarios tienen un esqueleto denominado cabeza o testa. Estos forman una profunda capa de sedimento en el suelo oceánico. La presencia de estos sirve como indicador de depósitos de aceite en la tierra o en el mar y pueden utilizarse como fósiles indicadores para fechar las rocas sedimentarias en la tierra o en el mar. 72 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Ciliados (Ciliofora) se mueven por cilios y pueden ser parásitos o de vida libre, los ciliados más comunes son los Paramecium, vive en estanques y utiliza los cilios para atraer comida, Otro ciliado es Suctoria, este paraliza a su presa y utiliza sus tentáculos como pajillas para succionarla seca. Ichthyophyophthirius es responsable de la enfermedad común de los peces llamada “ick”. Esporozoarios (Apicomplexa) Son protozoarios formadores de esporas y son parásitos. Pneumocystiscarinii causa el tipo de neumonía que se observa en los pacientes con Sida. Otro parásito importante es Plasmodium, causante del paludismo. El causante es Plasmodiumvivaxy es transmitido por el mosquito Anopheles, los síntomas son el escalofrío y fiebre y aparece cuando las células infectadas revientan y liberan la sustancia tóxica a la sangre. Otro esporozoario de importancia médica es Toxoplasma gondii, afecta a gatos, pero también a personas. En la mujer embarazada, el parásito puede infectar al feto y ocasionarle defectos al nacimiento así como retardo mental. 73 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Mohos deslizantes plasmódicos (Myxomycota). Muchas especies tienen colores muy brillantes, en tiempo de sequias desarrollan espóricos, la cual produce esporas y estas pueden sobrevivir hasta que la humedad sea suficiente para germinar. Mohos de limo celulares (Acrasiomycota) Reciben este nombre porque existen como células amiboideas individuales, viven en el suelo, donde se alimentan de bacterias y levaduras. Los mohos de limo tienen una etapa amiboidea que fagocita materia orgánica y por tanto contribuye al equilibrio ecológico. ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 3.1 74 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Reino Fungi: Hongos El Reino fungí consta de más de 80 mil especies, la mayor parte son multicelulares, los hongos son heterótrofos y consumen materia orgánica preformada. La mayor parte de los hongos son descomponedores saprotrófitos que se alimentan de productos de desecho y restos muertos de plantas y animales. Muchos hongos son parásitos, las enfermedades micóticas como el tizón y la roya, cuestan millones de dólares de pérdidas de cosecha al año. En los bosques los hongos reducen el número de varios tipos de árboles, como el castaño. Los hongos también causan numerosas enfermedades a los humanos, como infecciones por levaduras, tiña, aspergilosis e histoplasmosis. Pero los hongos tienen una importancia económica, por ejemplo los champiñones, las trufas, los sabores únicos de muchos quesos, como el Roquefort, Camambert y Gorgonzola. Las industrias de pan y alcohol utilizan levaduras. Los hongos también son importantes en la producción de antibióticos, como la penicilina. La fumaglina es una esperanza como agente anticancerígeno. Los hongos también tienen importancia ecológica ya que mantienen una relación mutualista con las raíces de plantas de semillas; adquieren nutrientes inorgánicos de las plantas y a cambo dan nutrientes orgánicos. Otro ejemplo es la asociación de las cianobacterias con los líquenes; éstos pueden vivir en las rocas y son importantes formadoras de suelo. Estructura de los hongos 75 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Los hongos pueden ser unicelulares o multicelulares. El tallo es el cuerpo de la mayor parte de los hongos es una estructura multicelular conocida como micelio. El micelio consiste de una red de filamentos llamadas hifas, las hifas le dan al micelio una amplia una amplia superficie de citoplasma. La pared celular de los hongos contienen quitina, la principal reserva de los hongos es el glucógeno. Algunos hongos tienen paredes cruzadas en sus hifas; éstas se conocen como septadas. Durante la reproducción sexual y asexual, los hongos producen esporas que serán esparcidas por el viento. 3.4.1Tipos de Clasificaciones taxonómicas DOMINIO: Eukaria REINO: Fungí Phylum: Zygomycota Hongos zigospora Phylum: Ascomycota Hongos de saco Phylum: Basidiomycota Hongos trébol PhylumZygomycota. 76 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Son saprofitos, se mantienen de restos de plantas y animales del suelo, algunos son parásitos El moho negro del pan, Rhizopusstolonifer, tiene hifas no septadas, anclan el micelio dentro del pan y llevan a cabo la digestión, y los esporangióforos son hifas aéreas que producen esporas. Phylum Ascomycota. Se conocen como hongos de saco. Estos se dividen a su vez en ascomicetos sexuales y ascomicetos asexuales. Los ascomicetos sexuales incluyen levaduras, hongos unicelulares de importancia en la industria del pan y bebidas. Neurospora utilizado en estudios moleculares. Colmenillas y trufas de importancia de Gourmet. Otros son los hongos que causan estragos en el castaño y el olmo, el cual destruye dichos árboles. Mientras que los ascomicetos asexuales tenemos a Aspergillus y Candida, y con anterioridad Penicillium, Aspergillus y Candida causan graves infecciones al hombre. Talaromyces es importante para la producción de antibióticos y añejamiento de quesos. Los ascomicetos se reproducen en forma asexual mediante la producción de sacos en esporóforos llamados ascocaspas. En las ascocaspas de los hongos de copa, las hifas dicarióticas terminan en la formación de ascos, donde la meiosis sigue a la fusión nuclear y tiene lugar la formación de esporas. 77 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 PhylumBasidiomycota En este grupo se encuentran los hongos más conocidos para nosotros, como los champiñones, los hongos de repisa que se forman en los troncos de los árboles, los de forma oval o redonda, y también algunos hongos parásitos como el huitlacoche, que si bien en otros países es visto como una plaga, en México es un delicioso manjar. También a este grupo pertenecen algunos hongos venenosos, como Amanita, y otros alucinógenos, como Psilocibe mexicana. Phylum Deuteromycota En este grupo se colocan todos los hongos cuya reproducción sexual no ha sido descubierta. 78 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 REINO PLANTAE Lectura: Historia Evolutiva de las plantas Las primeras plantas que invadieron la tierra no competían mucho por espacio y recursos. A través del proceso evolutivo se adaptaron a medios secos y a la amenaza de pérdida de agua. Las briofitas por lo general son pequeñas y se encuentran principalmente en áreas húmedas. Sin embargo, los musgos pueden almacenar grandes cantidades de agua e incluso entrar en letargo en largos períodos de sequía. Por otra parte, las plantas vasculares tienen tejidos especiales para transportar agua y nutrientes orgánicos de una parte de la planta a otra, por lo tanto, pueden crecer considerablemente. Los pequeños poros (estomas) en sus hojas abren y cierran para controlar la pérdida de agua y la cutícula de cera limita dicha pérdida por evaporación. Las estrategias reproductivas de las plantas también están adaptadas por un ambiente de tierra firme. Los musgos y los helechos producen espermas flagelados que requieren agua externa, pero sus esporas volátiles dispersan a los retoños. En las plantas de semilla, los granos de polen protegen al esperma hasta que fecundan un óvulo. El esporofito incluso retiene el gametofito femenino que produce el óvulo y la semilla contiene el cigoto resultante. La dispersión de las pantas por las esporas o las semillas reduce la competencia por recursos. El hombre usa las plantas por varios fines, entre ellos el combustible. Durante el período carbonífero, grandes cantidades de biomasa se sumergieron en pantanos y fueron cubiertas por sedimento. Debido a la presión extrema, estos materiales estos 79 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 materiales orgánicos se convirtieron en el combustible fósil carbón que, junto con otros combustibles hacen posible nuestra forma de vida actual. Asimismo, no debemos olvidar que las plantas producen alimento y oxígeno, dos recursos que mantienen a nuestra biosfera en funcionamiento. Clasificación: DOMINIO: Eukaria REINO: Plantae Plantas no vasculares Phylum: Anthocerophyta - ceratófitos Phylum: Hepatophyta -hepáticas Phylum: Bryophyta-Musgos Plantas vasculares semilla Phylum: Lycophyta - Musgos de trébol Phylum: Sphenophyta - Cola de caballo Phylum: Psilophyta - Helecho plumero Phylum: Pterophyta - Helecho Plantas con semilla Gimnospermas Phylum: Coniferophyta - Coníferas Phylum: Cycadophyta - Cicadáceas Phylum: Ginkophyta - Árbol Gingobiloba Phylum: Gnetophyta - gnetófitos Plantas con flor Angiospermas Phylum: Anthophyta 80 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 PLANTAS NO VASCULARES Ceratófilas (Anthocerophyta). Plantas no vasculares, habitan lugares húmedos bien protegidos. Hepáticas (Hepatophyta). Son plantas terrestres y plantas epífitas, es decir, crecen en la corteza de los arboles. Existen dos tipos de hepáticas: talosas con cuerpo aplanado y frondosas, que superficialmente parecen musgos. Las talosas crecen en riachuelos y las frondosas crecen en bosques tropicales. Musgos (Bryolaphyta). Es la más abundante de las plantas vasculares, existen tres tipos de musgos: atípicos, verdaderos y de roca. Pueden encontrarse desde los polos Árticos hasta los trópicos. La mayoría de los musgos se reproducen en forma asexual por fragmentación. PLANTAS VASCULARES Se llaman vasculares porque poseen tejidos especiales para el conducto como el xilema el cual conduce agua y minerales disueltos desde las raíces hasta las partes aéreas de las plantas. El floema conduce sacarosa y otros compuestos orgánicos. 81 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 PLANTAS VASCULARES SIN SEMILLA Musgos de trébol (Lycophyta).Poseen hojas microfilas ya que solo poseen una hebra de tejido vascular, se agrupan en tres géneros: Lycopodium (pino europeo), Selaginella (musgo de púas) e Isoetes (plantas quilla). Habitan en bosques húmedos. Estos musgos tienen poca importancia económica. En el pasado se utilizaban en pastillas y tabletas para evitar que se pegaran entre sí, y como polvo de destello antes de que existieran las bombillas fotográficas. Poseen un rizoma, con esporangios llamados espororofilos, los cuales se agrupan en estróbilos en forma de trébol. Solo debe de aparecer el título y la imagen de abajo, al hacer click se despliega el texto marcado en azul. Cola de caballo (Sphenophyta ).La mayor parte habita en medios húmedos y pantanosos. Estas plantas tienen un rizoma que produce tallos aéreos acanalados y huecos, los nudos del tallo hacen la forma de caballo. Las hojas escamosas forman espirales en los nudos. Los tallos tienen depósitos de sílice en sus paredes celulares. Estas plantas se utilizan como remedios medicinales y son comunes en jardines orientales. Helecho plumero (Psilotophyta).Habitan climas tropicales y son epifitas. Tiene solo dos géneros: Psilotum y Tmesiptem. Las especies de Psilotum semejan una escoba sacudida ya que no tienen hojas. Las especies deTmesipteris tienen apéndices que parecen hojas y son extensiones del tallo. Helechos (Pterophyta).Son abundantes en las regiones tropicales y húmedas, pero también se encuentran en regiones templadas. Su tamaño varía desde 1 cm hasta 20 metros. Las hojas forman frondas. •Los helechos son muy utilizados en el adorno de ramos y como plantas ornamentales de casas y jardines, se utilizan como material de construcción. Tienen un valor medicinal, los apaches lo utilizaban para detener el sangrado, el extracto se usa para limpiar el intestino de parásitos. 82 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 PLANTAS CON SEMILLA Las semillas son estructuras especializadas que contienen un embrión y alimento almacenado. Esto le confiere a las semillas supervivencia en condiciones desfavorables, por ello el dominio de las plantas con semillas actuales. La polinización ocurre cuando un grano de polen es llevado por el viento o por un polinizador al gametofito femenino. Las Gimnospermas y angiospermas son plantas de semillas que producen granos de polen y semillas bien protegidas contra la desecación. Gimnospermas. Tienen las semillas desnudas, las gimnospermas vivientes son las coníferas, cicadáceas, gingko y gnetófitos. En la actualidad se conocen alrededor de 780 especies. Coníferas (Coniferophyta) Tienen hojas perennes (no se caen), incluye a pinos, abeto blanco, cedro, cicuta, sequoya, ciprés, juníperos. Conífera significa que poseen conos. Cubren vastas regiones de Norteamérica y Europa. Las gruesas hojas de pino en forma de aguja conservan el agua porque tienen una gruesa cutícula. Son plantas monoicas porque producen polen y conos de semilla. Se polinizan por el viento. Son utilizadas para la producción de madera, y esta a su vez es usada como materia prima de una gran cantidad de muebles, en la construcción, etc. 83 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Cicadáceas (Cycadophyta) Son plantas nativas de bosque tropical y subtropical. Sus hojas son largas y crecen en racimos en la parte superior del tallo y semejan palmas o helechos. Producen conos y semillas en plantas separadas (dioicas). Los conos crecen en la punta del tallo, rodeados por las hojas y pueden ser enormes. La polinización la llevan a cabo los insectos. Estas plantas abundaron en la época de los dinosaurios, pero ahora se encuentran en peligro de extinción debido a que crecen muy lentamente. Ginkgo (Ginkgophyta) Solamente sobrevive una especie Ginkgo biloba o árbol de los cabellos de Venus. Son plantas dioicas. Producen un olor fétido y se prefiere cultivar arboles macho. Se adapta a la contaminación y crece en calles y parques de las ciudades. Es originario de China y los extractos de la semilla se utilizan para mejorar la circulación de la sangre. Gnetofitos (Gnetophyta). De ellos se extrae la efedrina, narcótico muy utilizado en medicamentos. 84 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Angiospermas. Son plantas con flor, son un grupo grande y exitoso con 240 mil especies conocidas. Viven en todos los ambientes, desde el agua dulce hasta los desiertos. Poseen todos los tamaños, desde la diminuta lenteja de agua hasta el Eucalipto que llega alcanzar 100 metros de altura. Tienen una gran importancia en nuestra vida diaria. Proporcionan vestido, comida, medicamentos y muchos productos comerciales. Antofitas (Antophyta). Las plantas con flor (angiospermas), se clasifican en dos grandes grupos: Monocotiledoneas. Se llaman así porque solo contienen un cotiledón (hoja de semilla) en sus semillas. Por ejemplo tenemos al maíz, tulipán, piña, bambú y caña de azúcar. Eudicotas, antes llamadas dicotiledóneas, poseen dos cotiledones en sus semillas, en este caso tenemos a: cactus, fresas, diente de león, álamo, frijol. Los cotiledones son hojas de semilla que contienen los nutrimentos que alimentan al embrión de la planta. Principales diferencias: MONOCOTILEDONEAS EUDICOTILEDONEAS Un cotiledón Dos cotiledones La flor en múltiplos de tres La flor en múltiplos de cuatro o cinco Son herbáceas Leñosa o herbácea Venación paralela Venación en red Haces esparcidos en el tallo Haces vasculares en un anillo Sistema de raíces fibrosas Sistema de raíz principal ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 3.2 85 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 REINO ANIMALIA Los animales son organismos pluricelulares y heterótrofos que se alimentan por ingestión. Son móviles, aunque hay algunos que viven fijos en el océano, como las anémonas. Se han adaptado a toda clase de ambientes y a todos los climas. La clasificación de los animales se basa en su desarrollo embrionario, en su simetría y, más recientemente, en su ADN. Los animales se clasifican en vertebrados e invertebrados, que a su vez se dividen en Phylums. Phylum porífera Son animales heterótrofos que no tienen tejidos verdaderos. Las esponjas tienen muchos pequeños orificios por donde entra el agua, y una o más grandes aberturas grandes llamadas ósculos, por donde sale el agua. La mayoría de las esponjas viven en aguas marinas y están fijas al suelo. Tienen formas irregulares. Se utilizaban como esponjas de baño. Phylum cnidaria A este grupo pertenecen las anémonas, los corales y las medusas. Están formadas por tejidos verdaderos y presentan una simetría radial, es decir, las partes de su cuerpo están dispuestas en círculo alrededor de la boca. Son sésiles (fijos al suelo y se les conoce como pólipos), mientras que las medusas e hidras son móviles. Tienen nematocistos, las cuales les permiten paralizar a pequeños organismos para ingerirlos o defenderse. Se les conoce como aguas malas, y pueden causar intenso dolor a bañistas. Los corales forman depósitos calcáreos que se convierten en arrecifes que albergan a una gran diversidad de vida. Phylum Platelmintos Son gusanos planos, que tienen simetría bilateral. Tienen sistema digestivo. A este grupo pertenecen la planaria y otros gusanos de vida libre, así como la Tenia solium, conocida como solitaria, un gusano muy largo que puede vivir en el intestino humano y causar problemas muy serios a los sistemas digestivo, muscular y nervioso. Los huevecillos se adquieren cuando comemos carne de cerdo contaminada con cisticercos o verduras regadas con aguas negras. 86 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Phylum nemátoda Phylum Anélida Son gusanos cilíndricos, que pueden medir desde unos pocos milímetros, hasta cerca de un metro. Son muy simples, sólo tienen sistema digestivo, pero carecen de sistema circulatorio y respiratorio. Los hay de vida libre en aguas dulces o saladas, o viven en el suelo, existen también parásitos del hombre y otros animales. Entre los más conocidos esta el Ascarislumbricoides, que infecta el intestino, sobre todo de niños que no se lavan las manos antes de comer. Otros parásitos so los oxiuros, las filarias y la triquina. Son gusanos anillados, que tienen un sistema digestivo más desarrollado y un sistema circulatorio con cinco pares de corazones que bombean la sangre. Tienen también un sistema excretor y nervioso, su cuerpo está formado por segmentos que se repiten en serie. Aquí encontramos a la lombriz de tierra, la cuál es muy útil porque ayuda a remover la tierra y reciclar materia orgánica. También pertenecen a este phylum los oligoquetos, gusanos marinos, las sanguijuelas, algunas de las cuales parasitan al ser humano al succionar la sangre. En la actualidad estas últimas se utilizan en medicina para cierto tipo de enfermedades. Phylum molusca. Son los caracoles, las almejas, las ostras, los mejillones, los ostiones, los pulpos, calamares. Pueden vivir en el agua o en la tierra. Tienen una concha y un cuerpo blando. 87 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Phylum artrópoda. Son el grupo más abundante de animales con 750 000 especies. Presentan cuerpos segmentados, exoesqueleto externo resistente hecho de quitina, apéndices articulados y partes bucales especializadas de acuerdo a sus hábitos alimenticios. Viven en todos los ambientes, son los animales de mayor éxito reproductivo. Su sistema digestivo, circulatorio y excretor están bien desarrollados. Tienen ojos compuestos llamados omatidias. Su crecimiento se basa en la muda o cambio de cubierta externa. Los artrópodos son un grupo muy diverso de animales y se clasifican a su vez en: crustáceos, arañas, uniramios e insectos: 88 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Phylum equinodermata. Son animales marinos y se incluyen a las estrellas de mar, erizos, galletas y pepinos de mar. Tienen placas o pequeñas espinas en su piel. Tienen simetría bilateral en estado larvario, y radial en su estado adulto. Carecen de sistema circulatorio o excretor. Se mueven por medio de un sistema de patas ambulacrales y estructuras de succión como ventosas. Phylum chordata. Un cordado es un animal que tiene, durante al menos cierta etapa de su vida, un cordón nervioso dorsal hueco, un notocordio, sacos faríngeos, y una cola que se extiende más a allá del ano. Nosotros, los seres humanos, pertenecemos a este Phylum. También los conocemos como vertebrados y se clasifican de la siguiente manera: Peces: peces óseos, cartilaginosos Anfibios: ranas, sapos, salamandras Reptiles: serpientes, cocodrilos, lagartijas, tortugas Mamíferos: focas, delfines, osos, perros, humanos Veamos la importancia de cada uno de estos grupos Peces: Existen tres clases de peces. Peces sin mandíbula (agnatos), peces cartilaginosos (tiburones, mantarayas), peces óseos (osteíctios) que tienen un esqueleto. Los peces son la fuente más importante de alimentos, México cuenta con 89 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 una enorme zona costera, lo cual es un recurso natural importante. Algunos peces se crían en granjas piscícolas, como la mojarra o la tilapia. Anfibios. Fueron los primeros vertebrados que invadieron la Tierra. Su piel está cubierta por glándulas mucosas que la mantienen húmeda. Su respiración es branquial en estado juvenil y pulmonar en estado adulto. Ranas y sapos tienen metamorfosis. Dependen del agua para su reproducción. Cumplen una importante función ecológica al comer grandes cantidades de insectos, los cuales de otra forma destruirían campos enteros de plantas. 90 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Reptiles. Tienen un cuerpo cubierto por escamas que los protegen de la desecación y ponen huevos envueltos en un cascarón. Los reptiles, al igual que los peces, son ectotermos, o de sangre fría. Su importancia ecológica es que mantienen la población de roedores, tal como las víboras. Lamentablemente, algunas especies están en peligro de extinción porque se usan sus pieles para zapatos, cinturones o bolsas. En México existe caza ilegal de estos animales. Aves. Su cuerpo está cubierto de plumas, tienen alas y huesos huecos, por lo que pueden volar. Son endotérmicas, es decir, mantienen calientes a pesar d del medio frío. Las aves son muy apreciadas como alimento: gallinas, codorniz, pavos y más recientemente la avestruz. También son polinizadoras, como el colibrí, y en general son muy apreciadas por su belleza y canto. Mamíferos. Se caracterizan por tener la piel cubierta de pelo, por ser vivíparos y porque las hembras amamantan a sus crías. Son endotérmicos. Los organismos de este 91 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 grupo se han diversificado y adaptado a muchos ambientes: osos polares, elefantes. En muchos ambientes, los mamíferos son las especies dominantes, por ser los más grandes y activos. Causan impacto en su hábitat, debido a la cantidad de alimento que consumen. Nuestra alimentación se basa en ellos: vacas, borregos, cerdos, conejos. Usamos sus pieles y grasa para diversos usos, como medio de transporte (caballos burros) y hasta como compañía (gatos, perros, tu novio o novia). ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 3.3 3.5 BIODIVERSIDAD EN MÉXICO Lectura 92 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 El proceso de la Evolución ha producido una historia de la vida en la Tierra, llamada filogénesis de la vida. En el pasado, los biólogos dependían principalmente del registro fósil y de los datos comparativos anatómicos entre los organismos para descifrar las relaciones evolutivas y desarrollar un sistema natural de clasificación en lugar de uno artificial. La biología moderna se basa cada vez más en los datos moleculares para determinar relaciones evolutivas y el resultado ha sido una revolución en la forma de clasificar la vida. La clasificación basada en datos moleculares ofrece varias ventajas. Las diferencias anatómicas específicas ocurren sólo entre ciertos grupos de organismos, pero el ADN es el material genético de todos los organismos conocidos. Por tanto, las diferencias entre ADN se pueden usar para determinar la relación evolutiva entre dos especies cualesquiera: entre una bacteria y un humano o entre un paramecio y un hongo. Ahora es fácil de obtener el ADN de un organismo, y los datos moleculares son casi infinitos, debido a que cada posición de un nucleótido en una secuencia de ARN o ADN representa una posible diferencia entre las especies. Incluso se ha sugerido que, tal como en los supermercados se utilizan códigos de barras para identificar productos, sería posible crear un “código de barras” basado en las diferencias de ADN de cada especie de vida en la Tierra. Un biólogo en el campo ya no tendrá que usar tan sólo las características anatómicas correctas para identificar una especie. Sólo requerirá una muestra de ADN, por ejemplo, para identificar a las ranas del Amazonas, las cuales son de diferentes colores. Por suerte, la nueva era de la biología ha reunido a los interesados en la biología celular con los interesados en el organismo completo. 93 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Para concluir con esta unidad y con este curso es importante señalar que somos un país afortunado por la gran diversidad de climas que tenemos, lo cual favorece la diversidad de las especies. Estamos colocados junto con Brasil, Colombia e Indonesia en los primeros lugares en las listas de riqueza de especies. El número total de especies conocidas en México es de aproximadamente de 64878; se han descrito 26 mil especies de plantas, 282 especies de anfibios, 707 de reptiles y 439 de mamíferos. Debido a estas cifras, se considera a nuestro país como megadiverso, por tener por lo menos 10 % de la diversidad del planeta. México también cuenta con muchas especies endémicas, es decir, que solo viven en México, como el lobo mexicano, el ratón de los volcanes, algunos tipos de tortugas, entre otros. La gran biodiversidad de nuestro país es un gran privilegio que nos permite disfrutar de diversos ambientes y recursos naturales enormes, pero lamentablemente hemos permitido que muchos de los ecosistemas se destruyan, o bien, favorezcan la caza desmedida y el tráfico de especies, con lo que estamos acabando con nuestras propias riquezas. 94 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 3.3 Resumen El origen de los seres vivos estuvo por mucho tiempo en discusión, las primeras teorías hablan sobre un origen sobrenatural y sobre la teoría de la generación espontánea. Posteriormente, se origino la teoría de origen extraterrestre y por último la teoría de la evolución química propuesta por Oparin. Pero la biodiversidad de los seres vivos aún no podía ser explicada. Las primeras ideas de cambio o evolución para originarse la diversidad de los seres vivos fueron de Buffon, esta idea de cambio fue retomada posteriormente por Lamarck y proponía que los seres vivos heredaban sus características y estas eran desarrolladas a través del uso y desuso de órganos. Charles Darwin fue el naturalista que definió claramente la evolución a través de la idea de la selección natural, sin embargo, su teoría no estaba del todo respaldada, finalmente, con el descubrimiento de la genética se logró respaldar la idea de Darwin y Wallace. La teoría de Darwin explicada con genética es llamada Teoría sintética de la evolución. La biodiversidad de los seres vivos comprende a todas las especies incluidos en los reinos Mónera, Protista, Fungí, Plantae y Animalia. El Reino Mónera incluye a los procariotas (arqueobacterias y eubacterias). El Reino protista en un poco más amplio e 95 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 incluye entre otros a los siguientes organismos: Algas verdes, rojas, pardas, diatomeas, dinoflagelados, euglenoides, zooflagelados, amiboideos, radiolarios, ciliados, esporozoarios, Mixomicetos. El Reino Fungí solo incluye a tres filos: Basiomicetes, Zigomicetes y Ascomicetes. El Reino Plantae incluye a plantas no vasculares (ceratofitos, hepáticas y musgos) y vasculares (licofita, sphenofita, psilofita), también se incluyen a las gimnospermas (con semilla) y las angiospermas (con flor). Por último el Reino Animalia, que incluye a los filos: Porifera, Cnidaria, Molusca, Equinodermata, Artropoda, Peces, Anfibios, Reptiles, Aves y Mamíferos. México, gracias a su ubicación geográfica es uno de los países con una gran cantidad de especies, sin embargo, debido a la pérdida de hábitat, tráfico de especies, cambio climático muchas están en peligro de extinción. 96 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 UNIDAD IV TÓPICOS Y COMPETENCIAS DE LA BIOLOGÍA II 4.1 USOS TERAPEUTICOS DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Lectura: Las células madre embrionarias las encontramos en todos los organismos multicelulares. Se caracterizan por su capacidad de renovación a través de la mitosis y se pueden diferencias (especializarse) en muchos otros tipos de células. Este campo de investigación nació en los años de 1960 por descubrimientos de Ernest A. McCulloch y James E. Till en la Universidad de Toronto. Las dos líneas o tipos celulares de un embrión son: células madre embrionarias que son aisladas de un embrión de pocos días, en especial de un lugar del embrión llamado blastocisto y las células madre de los adultos que las podemos encontrar en todos los tejidos de los adultos. En un embrión de humano, las células madre se pueden diferenciar y pueden dar lugar a cualquier otro tejido humano. En los organismos adultos, las células madre son células progenitoras que pueden ser dar lugar a tejido nuevo, podemos decir, como una “refacción” para cambiar tejidos que ya no hacen su función normal. Pero también, las células madre embrionarias tienen la capacidad de reparar sistemas del cuerpo, reemplazan células especializadas, como el caso de las neuronas, o para mantener la velocidad de regeneración de cierto órganos: células sanguíneas, piel o tejido de los intestinos. Hoy en día, las células madre embrionarias están comenzando a atraer la atención para Biológos, investigadores, médicos. Estas células madre embrionarias pueden hacerse crecer en laboratorio y se pueden transformar en células especializadas con las 97 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 mismas características del tejido de interés: células de músculo, células nerviosas, etc. En condiciones controladas de laboratorio. Conociendo la plasticidad de estas células madre embrionarias, es decir, podemos regenerar cualquier célula de nuestro cuerpo, se está utilizando el cordón umbilical y médula ósea. Pero también existe el potencial de utilizar líneas celulares provenientes de embriones, utilizando técnicas de clonación y son las células más prometedoras para combatir ciertas enfermedades, como es el caso del la enfermedad de Parkinson. 4.2 EL CÁNCER: CAUSAS Y CONSECUENCIAS Como habíamos visto anteriormente, el cáncer es un grupo de enfermedades que tienen un crecimiento descontrolado y excesivo de células que invaden tejidos y órganos, las cuales finalmente provocan la muerte del individuo. El cáncer puede afectar cualquier tejido de nuestro cuerpo, por lo cual existen diferentes tipos de cáncer, siendo los más frecuentes: cáncer de útero, mama, próstata, pulmón, estómago, leucemias, etc. El cáncer o tumor maligno es provocado por algún tipo de lesión que hace proliferar de manera incontrolada a las células dando lugar a una hinchazón o tumor localizado. El cáncer puede afectar a otras células y tejidos e incluso destruir órganos y extenderse por todo el organismo, a este proceso se le conoce como metástasis. 98 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 El cáncer que proviene de células de la piel se llama carcinoma. El que proviene de los músculos, huesos se llama sarcoma y del que proviene de células sanguíneas se conoce como leucemias. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 4.1 ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 4.1 4.3 FERTILIZACIÓN ARTIFICIAL EN HUMANOS Las técnicas de fertilización in vitro se adoptaron como tratamiento a parejas en las cuales la mujer sufría de un bloqueo en conductos de la trompa de Falopio. Desde el nacimiento de Louise Brown in Julio de 1978, se hizo evidente que existe varios problemas de infertilidad que pueden ser tratados con la fertilización in vitro. Hoy se sabe que existen varios problemas de infertilidad como: conductos de Falopio no funcionales y falta de ovulación en la mujer, en el hombre bajo conteo de espermas y problemas con su morfología. 99 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 La infertilidad en hombres y mujeres es un problema de salud pública en México. Actualmente existen varias técnicas de reproducción asistida, las cuales vamos a describir a continuación. a) Inseminación artificial: Es el proceso por el cual se introduce esperma en el aparato reproductor de la mujer por medio artificiales en vez de ser a través del acto sexual. Se coloca el esperma cerca del cuello del útero de la mujer, empleando una jeringa a la que ésta unido a una cánula de plástico. El esperma puede ser de un donante o del marido. b) Fertilización in vitro: Es uno de los métodos más utilizados entre las técnicas de reproducción asistida y una de las mejores opciones para el tratamiento de la infertilidad o de problemas de abortos frecuentes. Los espermatozoides y óvulos se unen fuera del cuerpo en una cápsula de laboratorio. Si la 100 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 fertilización ocurre, el embrión resultante es transferido al útero donde se implantará por sí solo. c) Inyección introcitoplasmática de espermatozoides: Se lleva a cabo en el laboratorio, el método consiste en introducir un espermatozoide por medio de una microjeringa con una finísima aguja de vidrio, bajo condiciones controladas de temperatura, humedad , concentración de oxígeno, etc. Si la fecundación se produce se desarrollan embriones que después se transfieren al útero para que se pueda implantar en endometrio y comience a desarrollarse el bebe. d) Transferencia intratubárica de gametos:Es un procedimiento de reproducción asistida de mediana complejidad, consistente en la colocación de los gametos (óvulos y espermatozoides) en el interior de las trompas uterinas, que es el lugar donde fisiológicamente ocurre el fenómeno de la fertilización. Para esto se estimula a la mujer con hormonas, tal cual como se realiza en la inseminación artificial y la fertilización in vitro. 101 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Transferencia intratubárica de embriones: Este procedimiento es similar a la transferencia intratubárica de gametos. La principal diferencia es que los óvulos se fecundan en el laboratorio antes de ser introducidos en las trompas de Falopio. 4.4 MUTACIONES CROMOSÓMICAS En la unidad de Genética estudiamos como el ADN muta y puede sufrir cambios. Es frecuente que las poblaciones naturales de plantas y animales, estos cambios afectan a segmentos de cromosomas, cromosomas enteros o incluso todo el genoma del individuo. Si recuerdas, a las mutaciones de los cromosomas las clasificamos en estructurales y numéricas: 102 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 En humanos, la pérdida o ganancia de un cromosoma provoca cambio en el fenotipo (apariencia) del individuo, vamos a analizar algunos de ellos. Para detectar alguna mutación cromosómica se debe realizar el cariotipo o mapa de cromosomas: 103 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 El número total de cromosomas de una persona normal es de 23 pares de cromosomas con 2 cromosomas (XY) para el hombre y (XX) para la mujer.Pero a veces durante nuestro desarrollo embrionario ocurren mutaciones y varias enfermedades o muerte del feto dentro del vientre de la madre. A continuación de mostramos algunos ejemplos: Síndrome de cri-du-chat: se pierde parte del cromosoma 5, llanto parecido a maullido de gato, malformaciones anatómicas, complicaciones cardíacas y retraso mental Síndrome de Down: Son niños que nacen con cabezas pequeñas y redondas, manos anchas y cortas, propensos a enfermedades respiratorias y cardíacas, sufren Alzheimer y retraso mental, se pierde parte de un cromosoma del par 21 o tienen uno de más. 104 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Síndrome de Patau: Tienen un cromosoma de más en el par 13 (trisomia), tienen profundo retraso mental, malformaciones en muchos sistemas orgánicos, mueren a los 6 meses y la mayoría son varones: 105 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Síndrome de Edwards: Nacen niños pequeños, tienen un cromosoma de más en el cromosoma 18, tienen cráneos pequeños, alargados, cuello ancho, dislocación cebgénita de las caderas, mentón deprimido. Viven menos de cuatro meses, mueren por fallo cardíaco, los bebes con este problema son niñas. Síndrome de Turner: Se trata de la pérdida de un cromosoma sexual o ganancia de otro cromosoma: XXX ó XYY (con un cromosoma sexual más). En el caso XXX existe una diferenciación femenina, tienen esterilidad y retraso mental. Para varones XYY, son altos con actitudes criminales y con poca inteligencia. 106 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Para la detección de este tipo de mutaciones cromosómica en el feto, se debe llevar un diagnóstico prenatal, como la amniocentesis. En este caso, se determina el cariotipo del feto y si existe una mutación cromosómica se puede dar un aborto terapéutico. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 4.2 ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 4.2 4.5 CONTROL BIOLÓGICO DE PLAGAS Una de las prioridades de la humanidad es la producción de alimentos. De acuerdo a la Agencia Internacional International Serviceforthe Acquisition of Agri-biotech Applications en el mundo actual existen aún millones de hectáreas de cultivos tratados con herbicidas, fungicidas, insecticidas, que además de contaminar al medio ambiente, muchos de los residuos químicos se adhieren a los frutos, semillas que finalmente son consumidos por la gente. Una de las opciones para el control de plagas es el uso de microorganismos que son enemigos naturales. El control biológico se define como una actividad en la que se manipulan una serie de enemigos naturales, también llamados depredadores, con el objetivo de reducir o incluso llegar a combatir por completo a parásitos que afecten una plantación determinada. Ejemplos: La mosca blanca: Plaga que se nutre de hojas y de las partes jóvenes de las plantas. Afecta cultivos de tomate, pimiento, pepino, chícharos, tabaco. Para controlar a la mosca blanca, se utiliza a otra mosca llamada Encarsiaformosa, esta tiene un agujón que introduce en la larva de la mosca blanca y depositar sus huevecillos. De esta manera se reduce la plaga. 107 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 Antracnosis: Enfermedad que se caracteriza por la aparición de manchas sobre hojas, frutos y tallos jóvenes. Las manchas afectan la calidad del producto y es producido por un hongo microscópico llamado Colletotrichumsp. Este hongo afecta a cultivos de melón, pepino, cebolla, fresa, entre otros. Uno de sus enemigos naturales en otro hongo microscópico llamado Trichodermasp y este evita que aparezcan manchas en los frutos. Es de particular importancia para las frutas que se exportan, como el mango. 4.6 LA CONTAMINACIÓN Y LA BIORREMEDIACIÓN Uno de los principales problemas actuales que sufre nuestra sociedad es la contaminación de nuestro medio ambiente. Los ecosistemas ya no son capaces de 108 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 amortiguar la contaminación ambiental, otro de los problemas es que a veces se contamina con químicos o sustancias difíciles de quitar. Biorremediación significa, utilizar microorganismos (bacterias, plantas, hongos) o sus productos para degradar contaminantes orgánicos peligrosos o convertir contaminantes inorgánicos en compuestos ambientalmente menos tóxicos o no tóxicos. La biorremediación se basa en la idea de que los organismos son capaces de tomar cosas del ambiente y usarlas para su crecimiento. En esta característica se fundamenta el principio de la biorremediación; usar organismos para que tomen sustancias contaminadas del medio ambiente y las conviertan en una forma no tóxica. Algunas bacterias, protistas, y hongos son muy buenos en la degradación de moléculas complejas. 109 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 El objetivo es convertir sustancias que son peligrosas para los organismos vivos a productos inertes, de manera que solo queden desechos inofensivos de dichas sustancias. Remover pesticidas de suelo, explosivos, metales pesados como el cobre, hierro, hidrocarburos aromáticos como el benceno, herbicidas, fungicidas, pesticidas, lignina, tinturas, compuestos organoclorados, etc. 4.7 EROSIÓN DE SUELOS, PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD, CAPACIDAD PARA PRODUCIR ALIMENTOS EN MÉXICO. Y La erosión (pérdida) del suelo la provocan principalmente factores como las corrientes de agua y de aire, en particular en terrenos secos y sin vegetación, además el hielo y otros factores. La erosión del suelo reduce su fertilidad porque provoca la pérdida de minerales y materia orgánica. La erosión del suelo es un problema nacional e internacional al que se le ha dado poca importancia. Los principales factores que causan la erosión del suelo son: 1. El viento: En un suelo sin vegetación, el viento pule, talla, y arrastra partículas de suelo y rocas. 2. El agua: El suelo sin vegetación es sometido a la acción erosiva de la lluvia, las partículas de suelo son arrastrados hacia arroyos y ríos. 3. Actividades humanas: Construcción de carreteras, edificios y otras actividades humanas que eliminan la vegetación natural del suelo 110 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 El suelo es donde las plantas que producen alimentos se pueden cultivar. El suelo en la producción de alimentos; permite el cultivo de plantas con frutos aéreos y subterráneos, es el sostén y de donde puede tomar la planta el alimento. El suelo permite además el sostenimiento de animales para producción de carne. Además, el suelo permite la filtración de agua a los manantiales subterráneos y permite su disponibilidad para consumo humano y agricultura. 4.8 BIODIVERSIDAD DE MÉXICO El número total de especies conocidas en México es de 64 878 aproximadamente. Junto con Brasil, Colombia e lndonesia, México se encuentra entre los primeros lugares de las listas de riqueza de especies. Estas cifras, comparadas con otros países en el plano mundial, colocan a México como un país megadiverso, ya que tiene al menos 10% de la diversidad terrestre del planeta (Mittermeier y Goettsch, 1992). En el cuadro siguiente se muestra el lugar que ocupa nuestro país con respecto a algunos vertebrados y plantas. Grupo País Número de especies Plantas Brasil Colombia China México Australia Anfibios Brasil Colombia Ecuador México Indonesia 516 407 358 282 270 Reptiles México Australia Indonesia Brasil India 707 597 529 462 433 Mamíferos Indonesia México Brasil China Zaire 519 439 421 410 409 55,000 45,000 30,000 26,000 25,000 Tomado de: Mittermeir y Goettsch, 1992. 111 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 4.9 TRÁFICO DE ESPECIES La extinción de especies es una de las consecuencias más importantes de la pérdida de la biodiversidad. Aun cuando la extinción es un proceso natural a la intensa transformación del hombre sobre el medio natural, la extinción se debe a procesos antropogénicos. El comercio ilegal de especies en México se ha convertido en un problema al que se le debe sumarle el tráfico legal, puesto que la sobre exportación con permiso de la ley pone en riesgo a diversos animales y plantas vulnerables. Según datos de la Interpol se calcula que el contrabando de vida silvestre tiene un valor hasta 10 mil millones de dólares anuales, ubicándose en el tercer lugar de importancia en tráfico ilegal, sólo superado por el tráfico de drogas y armas. Dentro de las principales especies en riesgo por el tráfico ilegal se encuentran guacamayas y loros, que pueden llegar a costar entre 10 y 15 mil dólares. Países como Alemania y Corea han hecho mucho dinero con el comercio legal e ilegal de una gran cantidad de cactáceas, de las cuales México tiene la diversidad más importante en el mundo. Otro caso es el de las orquídeas que pueden costar mil dólares o diversos tipos de maderas preciosas de origen tropical que son taladas y salen ilegalmente del país. 4.10 QUE PUEDO HACER PARA CUIDAR EL PLANETA A continuación te mostramos 10 actividades que tú puedes hacer para cuidar el planeta: 1. Reemplazar al menos 2 focos incandescentes por fluorescentes: son más económicos y duran 10 veces más 2. Empezar a reciclar: Sobre todo el PET permite 20% menos de contaminación atmosférica y reduce el 50 % de contaminación del agua. 3. Beber agua de la llave: El agua embotellada cuesta 2500 veces más, y generas muchos residuos de PET, considera también el costo ambiental para transportar esta agua. 4. Mantener las ruedas del auto a presión adecuada: Ayuda aumentar el rendimiento de la gasolina y contaminas menos. 5. Usar la bicicleta como medio de transporte diario: Un viaje de 10 km ahorras 2 litros de gasolina, no contaminas y mejoras tu salud. 6. Incorporar más alimentos vegetarianos a su dieta: Consumir carne equivale a conducir 20 km diarios. Recuerda que el estiércol de las 112 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 vacas producen metano y este provoca el efecto invernadero del planeta. 7. Abrir las ventanas del auto para mantenerse fresco. Cuando vayas a menos de 60 km/h abre las ventanas y evitas gastar energía en enfriarlo con la calefacción. 8. No consumir pescado que este muy alto en la cadena alimenticia: Como el salmón y el atún, ya que hay compuestos químicos debido a la bioacumulación. 9. Comprar productos electrónicos usados: Cada computadora que tiramos genera 10 mil veces su peso en residuos sólidos. Una lap de 3 kilos equivale a 2 camiones de 15 toneladas de basura. 10. Calcula tu huella ambiental: El planeta ya no da para satisfacer las necesidades de la población, si viviéramos como los estadounidenses necesitaríamos más de 7 planetas: http://www.earthday.net/footprint/ 4.11 MICROPROPAGACIÓN DE PLANTAS La micropropagación es un sistema de multiplicación en un medio artificial y aséptico y a partir de muy pequeñas porciones de plantas, tales como: semillas, embriones, tallos, brotes de tallos y de raíces, células y polen. Más claramente, cualquiera de las partes antes mencionadas deben producir una planta entera. Esto se logró partiendo de diferentes compuestos químicos que formaban los medios en que estos órganos o tejidos eran sumergidos. Podría utilizarse potencialmente este método de propagación si conociéramos más sobre los requerimientos hormonales, de cultivo y alimenticios de las especies. 113 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63 La micropropagaciones la reproducción de plantas en laboratorio, lo cual permite tener miles de plantas por metro cuadrado. Esta técnica tiene varias aplicaciones: una de ellas es la cultivar especies vegetales en peligro de extinción como orquídeas y cactus, sirve para producir a gran escala plantas ornamentales de interés comercial o para aumentar la producción agropecuaria de manera exponencial. Gracias a esta tecnología se pueden tener entre 500 mil a 2 millones de plantas en un espacio de solo 20 metros cuadrados, mientras que las técnicas tradicionales necesitan miles de metros para producir 50 mil plantas. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 4.3 ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 4.3 Resumen La síntesis de proteínas requiere de tres pasos esenciales: replicación del ADN, transcripción del ADN a ARNm, por último se lleva a cabo la traducción del ARNm a proteínas con la ayuda de los ribosomas y del ARNt. Los ribosomas tienen un anticodón que da lectura a la secuencia de tres bases del ARNm (codón). Los organismos tienen dos formas distintas de reproducirse, la asexual y la sexual. La reproducción asexual no requiere de dos células madre, simplemente la célula madre origina dos células hijas y es conocida como mitosis. La mitosis es el proceso de división celular que requiere de profase, anafase, metafase, telofase y citocinesis para asegurar la repartición igual de cromosomas. Existen varios tipos de reproducción asexual: gemación, fisión binaria, bipartición, fragmentación, esporulación, partenogenésis, entre otras. La reproducción sexual requiere de dos gametos (espermatozoides y óvulos) para poder llevarse a cabo; para reducir el número de cromosomas de las células se requiere de un mecanismo llamado meiosis. La meiosis requiere de de dos divisiones mitóticas y al final genera 4 células hijas, a diferencia de la mitosis que solo genera dos células hijas. 114 SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR UNIVERSIDAD DIGITAL DEL ESTADO DE MÉXICO AV. JOSÉ MA. MORELOS PTE. NO. 905 TERCER PISO COLONIA LA MERCED TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO, C.P. 50080 TELÉFONO 318-48-63
