Biología II

Biología II
COLEGIO DE BACHILLERES
DEL ESTADO DE SONORA
Director General
Mtro. Jorge Luis Ibarra Mendívil
Director Académico
Profr. Julio Alfonso Martínez Romero
Director de Administración y Finanzas
C.P. Jesús Urbano Limón Tapia
Director de Planeación
Mtro. Pedro Hernández Peña
BIOLOGÍA II
Módulo de Aprendizaje.
Copyright ©, 2008 por Colegio de Bachilleres
del Estado de Sonora
Todos los derechos reservados.
Tercera edición 2010. Impreso en México.
DIRECCIÓN ACADÉMICA
Departamento de Desarrollo Curricular
Blvd. Agustín de Vildósola, Sector Sur
Hermosillo, Sonora. México. C.P. 83280
Registro ISBN, en trámite.
COMISIÓN ELABORADORA:
Elaboración:
Alma Rosa Mendívil Sol
Rafael De la Rosa López
Revisión de contenidos:
Azucena López Ornelas
Dalia Guillermina Camacho Cortéz
Leonardo Téllez Verdugo
Corrección de estilo:
Alejandro Ernesto Rivas Santoyo
Diseño de Portada:
María Jesús Jiménez Duarte
Edición:
Bernardino Huerta Valdez
Francisco Peralta Varela
Coordinación Técnica:
Claudia Yolanda Lugo Peñúñuri
Coordinación General:
Profr. Julio Alfonso Martínez Romero
Esta publicación se terminó de imprimir durante el mes de junio de 2010.
Diseñada en Dirección Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora
Blvd. Agustín de Vildósola; Sector Sur. Hermosillo, Sonora, México
La edición consta de 8,083 ejemplares.
2
Ubicación Curricular
COMPONENTE:
CAMPO DE CONOCIMIENTO:
FORMACIÓN BÁSICA
CIENCIAS NATURALES
Esta asignatura se imparte en el V Semestre, tiene como antecedente
Biología I, la asignatura consecuente es Ecología y se relaciona con Temas
Selectos de Biología.
HORAS SEMANALES: 4
CRÉDITOS: 8
DATOS DEL ALUMNO
Nombre: ______________________________________________________
Plantel: _________________________________________________________
Grupo: ____________ Turno: _____________ Teléfono:_______________
Domicilio: _____________________________________________________
______________________________________________________________
3
4
Índice
Recomendaciones para el alumno ......................................................................7
Presentación ........................................................................................................ 8
RIEMS .................................................................................................................. 9
UNIDAD 1. Genética: Reproducción y herencia .............................................. 11
1.1. Genética molecular .......................................................................................12
1.1.1. Estructura del ADN ..........................................................................13
1.1.2. Replicación del ADN .......................................................................17
1.1.3. Código genético ..............................................................................17
1.1.4. ARN y síntesis de proteínas ............................................................20
1.1.5. Mutaciones ......................................................................................23
1.2. Reproducción celular en organismos ...........................................................26
1.2.1. Ciclo celular y cáncer ......................................................................27
1.2.2. Mitosis ..............................................................................................29
1.2.3. Meiosis .............................................................................................30
1.2.4. Reproducción sexual .......................................................................33
1.2.5. Ventajas de la reproducción sexual y asexual ................................33
1.3. La herencia ....................................................................................................34
1.3.1. Herencia Mendeliana ...........................................................................34
1.3.2. Herencia pos Mendeliana ....................................................................40
1.3.3. Teoría cromosómica ............................................................................42
1.3.4. Herencia ligada al sexo .......................................................................42
1.4 La genética del siglo XXl ................................................................................46
1.4.1. Logros y limitaciones: Proyecto genoma ...........................................47
Sección de tareas ................................................................................................49
Autoevaluación .....................................................................................................61
Ejercicios de reforzamiento ..................................................................................65
UNIDAD 2. Evolución...................................................................................... 69
2.1. Teorías evolutivas ..........................................................................................70
2.1.1. Primeras ideas sobre la evolución ..................................................70
2.1.2. Evidencias de la evolución ..............................................................71
2.1.3. Teoría de Darwin – Wallace .............................................................75
2.2. La genética y la evolución .............................................................................77
2.2.1. Teoría sintética.................................................................................77
2.3. Origen de la especies ...................................................................................79
2.3.1. Concepto de especie ......................................................................79
2.3.2. Especiación alopátrica y simpátrica ...............................................80
Autoevaluación .....................................................................................................81
Ejercicios de reforzamiento ..................................................................................85
5
UNIDAD 3. Estructura y función de las plantas ............................................... 91
3.1. Nutrición y transporte en plantas ................................................................ 93
3.1.1. Estructuras vegetales: raíz, tallo y hoja raíz ................................... 94
3.1.2. Nutrición y transporte en plantas ................................................... 97
3.2. Reproducción en plantas angiospermas .................................................... 100
3.2.1. Estructura y función de la flor ......................................................... 100
3.2.2. El fruto como estrategia adaptativa de dispersión ........................ 103
Sección de tareas ............................................................................................... 105
Autoevaluación .....................................................................................................111
UNIDAD 4. Procesos en los animales ............................................................. 115
4.1. Digestión ................................................................................................. 116
4.1.1. Órganos y sus funciones (aparato digestivo) ................................ 116
4.1.2. Anorexia y bulimia ............................................................................ 118
4.2. Sistema respiratorio .................................................................................... 119
4.2.1. Ventilación pulmonar ...................................................................... 119
4.2.2. Daños al sistema respiratorio ......................................................... 120
4.3. Sistema circulatorio ..................................................................................... 121
4.3.1. Función de cada uno de los componentes de la sangre .............. 122
4.3.2. Los órganos del sistema circulatorio. Descripción de la
Circulación ...................................................................................... 123
4.3.3. Hipertensión como factor de riesgo cardiovascular ..................... 125
4.4. Sistema excretor ......................................................................................... 125
4.4.1. Sistemas homeostáticos ................................................................ 126
4.4.2. Órganos del sistema excretor ........................................................ 127
4.4.3. Función de la nefronas. Ultrafiltración, reabsorción y
excreción......................................................................................... 128
4.4.4. Regulación de la función renal. Acción de los diuréticos .............. 130
4.5. Sistema endócrino ...................................................................................... 131
4.5.1. Glándulas endócrinas .................................................................... 131
4.5.2. Hormonas y su función .................................................................. 132
4.5.3. Diabetes como ejemplo de desorden hormonal ........................... 135
4.6. Sistema nervioso ......................................................................................... 136
4.6.1. Funcionamiento de la neurona ...................................................... 136
4.6.2. Sistema nervioso central ................................................................ 137
4.6.3. Sistema nervioso periférico ............................................................ 138
4.6.4. Riesgos para el sistema nervioso: Uso de drogas y alcohol ........ 140
4.7. Reproducción y desarrollo .......................................................................... 141
4.7.1. Sistema reproductor masculino y femenino .................................. 142
4.7.2. Desarrollo embrionario ................................................................... 145
Sección de tareas ............................................................................................... 149
Glosario ........................................................................................................... 161
Bibliografía General ......................................................................................... 165
6
Recomendaciones para el alumno
El presente Módulo de Aprendizaje constituye un importante apoyo para ti, en él
se manejan los contenidos mínimos de la asignatura de Biología II.
No debes perder de vista que el Modelo Académico del Colegio de Bachilleres del
Estado de Sonora propone un aprendizaje activo, mediante la investigación, el
análisis y la discusión, así como el aprovechamiento de materiales de lectura
complementarios; de ahí la importancia de atender las siguientes
recomendaciones:

Maneja el Módulo de Aprendizaje como texto orientador de los contenidos
temáticos a revisar en clase.

Utiliza el Módulo de Aprendizaje como lectura previa a cada sesión de clase.

Al término de cada unidad, resuelve la autoevaluación, consulta la escala de
medición del aprendizaje y realiza las actividades que en ésta se indican.

Realiza los ejercicios de reforzamiento del aprendizaje para estimular y/o
reafirmar los conocimientos sobre los temas ahí tratados.

Utiliza la bibliografía recomendada para apoyar los temas desarrollados en
cada unidad.

Para comprender algunos términos o conceptos nuevos, consulta el glosario
que aparece al final del módulo.

Para el Colegio de Bachilleres es importante tu opinión sobre los módulos de
aprendizaje. Si quieres hacer llegar tus comentarios, utiliza el portal del
colegio: www.cobachsonora.edu.mx
7
Presentación
El Módulo de Aprendizaje de Biología II, se elaboró con el propósito de que tanto
alumnos como profesores cuenten con un apoyo didáctico que les permita
desarrollar habilidades académicas, ya que es un programa integrado por
conceptos básicos y de aplicación en situaciones de nuestra vida diaria.
La asignatura de Biología II, por razones obvias, pertenece al Campo de Ciencias
Naturales, ya que todos sus estudios se enfocan directamente con los seres
vivos, la manera en que cada especie transmite sus características hereditarias a
la nueva generación, su reproducción, evolución y características tanto de los
vegetales como de los animales.
El contenido temático de la Biología II se cubre durante el V Semestre, da inicio en
la genética molecular, para darle una continuidad a los temas vistos en la
asignatura antecedente (Biología I). La finalidad es conseguir que el alumno tenga
una visión más clara sobre los conceptos del ADN, cromosomas, genes,
mutaciones e ingeniería genética, con un enfoque que permita entender los
niveles de organización en que se puede estudiar la genética, además de la
Bioética; temas de interés actual para la sociedad.
Por otro lado, el tema de la evolución es uno de los ejes fundamentales que nos
explica la unidad y diversidad de las especies, lo que permite entender la relación
entre todos los seres vivos, resultando de esta manera las distintas formas y
funciones de las plantas y animales, así como la fisiología de los mismos.
El enfoque metodológico del curso está dado en el modelo educativo centrado en
el aprendizaje, que privilegia una actitud positiva y permanente del estudiante,
mismo que deberá ser guiado constantemente por el profesor con una acción
pedagógica, utilizando un sentido orientador y facilitador del aprendizaje.
8
RIEMS
Introducción
El Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora, en atención a los programas de
estudio emitidos por la Dirección General de Bachillerato (DGB), ha venido
realizando la elaboración del material didáctico de apoyo para nuestros
estudiantes, con el fin de establecer en ellos los contenidos académicos a
desarrollar día a día en aula, así como el enfoque educativo de nuestra Institución.
Es por ello, que actualmente, se cuenta con los módulos y guías de aprendizaje
para todos los semestres, basados en los contenidos establecidos en la Reforma
Curricular 2005. Sin embargo, de acuerdo a la reciente Reforma Integral de
Educación Media Superior, la cual establece un enfoque educativo basado en
competencias, es necesario conocer los fines de esta reforma, la cual se dirige a
la totalidad del sistema educativo, pero orienta sus esfuerzos a los perfiles del
alumno y profesor, siendo entonces el camino a seguir el desarrollo de las
competencias listadas a continuación y aunque éstas deberán promoverse en
todos los semestres, de manera más precisa entrará a partir de Agosto 2009, en
el primer semestre.
Competencias Genéricas
CATEGORIAS
I. Se autodetermina
y cuida de sí.
II. Se expresa y
comunica
III. Piensa crítica y
reflexivamente
IV. Aprende de
forma autónoma
V. Trabaja en forma
colaborativa
VI. Participa con
responsabilidad en
la sociedad
COMPETENCIAS GENÉRICAS
1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos
teniendo en cuenta los objetivos que persigue.
2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación
de sus expresiones en distintos géneros.
3. Elige y practica estilos de vida saludables.
4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos
contextos mediante la utilización de medios, códigos y
herramientas apropiados.
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a
partir de métodos establecidos.
6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y
relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera
crítica y reflexiva.
7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su
comunidad, región, México y el mundo.
10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la
diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales.
11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con
acciones responsables.
9
Competencias Disciplinarias Básicas
Ciencias experimentales
1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en
contextos históricos y sociales específicos.
2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida
cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.
3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis
necesarias para responderlas.
4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter
científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis
previas y comunica sus conclusiones.
6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales
a partir de evidencias científicas.
7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de
problemas cotidianos.
8. Explica el funcionamiento de maquinas de uso común a partir de nociones científicas.
9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o
demostrar principios científicos.
10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las
acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus
procesos vitales y el entorno al que pertenece.
13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los
sistemas vivos.
14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la
realización de actividades de su vida cotidiana.
Competencias docentes:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
10
Organiza su formación continua a lo largo de su trayectoria profesional.
Domina y estructura los saberes para facilitar experiencias de aprendizaje
significativo.
Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque
por competencias, y los ubica en contextos disciplinares, curriculares y
sociales amplios.
Lleva a la práctica procesos de enseñanza y de aprendizaje de manera
efectiva, creativa e innovadora a su contexto institucional.
Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque
formativo.
Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo.
Contribuye a la generación de un ambiente que facilite el desarrollo sano e
integral de los estudiantes.
Participa en los proyectos de mejora continua de su escuela y apoya la
gestión institucional.
T
Unidad 1
Genética:
Reproducción y
Herencia
Objetivo:
¿Cómo se explican la diversidad y la continuidad biológicas?
¿Cómo transmiten los seres vivos sus características a la
nueva generación? ¿Por qué a veces hay cambios? De
El alumno:
Planteará la importancia de la
continuidad a partir del análisis
descriptivo de los procesos genéticos
que suceden en los seres vivos en el
nivel molecular; y de los organismos y su
relación con el código genético, infiriendo
los beneficios y posibles riesgos de las
aplicaciones de la genética actual, con
una actitud de ética y de respeto hacia la
preservación de los seres vivos.
acuerdo a las publicaciones de Mendel, en 1866, se indica que
son unos “factores discretos” los que transmiten las
características hereditarias de una generación a otra, a los que
posteriormente se les llamó genes, mismos que se encuentran
en la molécula del ácido desoxirribonucleico (ADN).
Temario:
1.1. Genética molecular.
1.2. Reproducción celular en
organismos.
1.3. La herencia.
1.4. La genética del siglo XXI.
Biología II
1 .1 .
GENÉTICA MOLECULAR
¿Qué es genética, profesor?
Podemos definirla en forma muy sencilla:
Es la rama de la biología que busca las causas tanto de las semejanzas como de
las diferencias entre los progenitores y los descendientes; es decir, estudia la
herencia.
Y bien, ¿qué significa el término herencia? Preguntó el profesor a sus alumnos.
La finalidad de la genética es,
el descubrimiento de las leyes
que rigen la transmisión de los
caracteres que heredan los
individuos a sus
descendientes y la
determinación de las causas
que obedecen las diferencias
que se observan entre los
seres que pertenecen a esa
descendencia.
― Eso que se recibe cuando un tío rico se muere ― contesto rápidamente uno de
ellos.
― No, no ― repuso el profesor, con gesto serio ―. Me refiero al termino biológico.
La herencia es el conjunto de características que trasmiten los progenitores a sus
descendientes a través de los genes.
― ¿Y dónde se encuentran los genes, profesor?
― ¿Cómo se llevan a cabo esas transmisiones?
― Interesantes preguntas jóvenes; Se irán respondiendo junto con otras durante el
desarrollo de la presente unidad.
Antecedentes del descubrimiento del ADN
1928
Frederick Griffith propuso “el principio transformante”
(Ignoraba que era el ADN)
Principales trabajos que apoyaron
“El principio transformante” de Griffith
1944
Avery, Mac Leod y
Mc Carty
1951
Wilkins y Franklin
1953
Watson y Crick descubren estructura
y duplicación del ADN
12
1952
Hershey y Chase
Genética: Reproducción y Herencia
Una vez que se aceptó al ADN como el material genético debido a las numerosas
pruebas aportadas por la experimentación, la atención se concentro en conocer la
estructura molecular y el funcionamiento de este compuesto.
1.1.1 Estructura de ADN
En abril de 1953, James Watson y Francis Crick, investigadores de la universidad
de Cambridge, Inglaterra, publicaron en la revista Nature, un modelo acerca de la
estructura y la multiplicación del ADN. Tomaron como base fotografías de
moléculas de ADN sometidas a la técnica de difracción de rayos X.
El modelo de la molécula de ADN de Watson y Crick resultó ideal para explicar el
comportamiento del material genético. Con base en él, se han logrado grandes
avances en genética y nunca ha sido necesario modificarlo. Y fue en la década de
los cincuenta cuando nació la genética molecular.
Los componentes químicos del ADN son tres:
Las bases nitrogenadas
La desoxirribosa
Ácido fosfórico
Las bases nitrogenadas (GACT)
La estructura de estas moléculas está formada por anillos de carbono y
nitrógeno: Las cuatro bases nitrogenadas del ADN son:
G
A
C
T
UANINA
DENINA
La guanina y la adenina son de dos anillos y se llaman
ITOSINA
PURICAS;
IMINA
La citosina y la timina son de un anillo y son
PIRIMIDICAS
13
Biología II
Es un azúcar monosacárido formado por un anillo de 5 carbonos
La desoxiribosa
Ácido fosfórico
Este ácido es un compuesto inorgánico
Nucleótidos
La unión química entre la base nitrogenada, el azúcar y el grupo fosfato, forman
la subunidad llamada nucleótido
BASE
FOSFATO
Representación de un Nucleótido
AZUCAR
R
La desoxirribosa se une con la base nitrogenada por su carbono 1 y con el
ácido fosfórico por su carbono 5.
14
Genética: Reproducción y Herencia
Poli nucleótido
Los nucleótidos se unen entre sí para formar un polinucleótido. La unión se
efectúa entre el grupo OH del carbono 3 de una molécula de azúcar del primer
nucleótido y el grupo fosfato unido al carbono 5 de la molécula del azúcar del
siguiente nucleótido. Químicamente se conoce como enlace 3 5 fosfodiéster.
El ADN está formado por cuatro tipos de nucleótidos, puesto que tienen cuatro
bases nitrogenadas diferentes. Los millones de combinaciones que pueden
ocurrir con los cuatro tipos de nucleótidos a lo largo de las cadenas del ADN,
encierran la “clave de la vida “en nuestro planeta.
La molécula de ADN está formada por dos cadenas de poli nucleótidos que se
enlazan hacia la derecha formando una doble hélice.
El enlace entre las dos cadenas de poli nucleótidos se hace por puentes de
hidrógeno débiles entre las bases nitrogenadas.
La unión entre las bases nitrogenadas no ocurre al azar, la timina solo se puede
unir con la adenina y la guanina con la citosina.
TIMINA = ADENINA
GUANINA
CITOSINA
Se dice que las cadenas son complementarias porque se une una base purica
y una pirimidica, es decir, una base de dos anillos con una de un anillo.
La timina y la adenina quedan unidas por dos puentes de hidrógeno; la citosina
y la guanina se unen con tres puentes de hidrógeno.
15
Biología II
Los puentes de hidrógeno son enlaces débiles que permiten la separación de
las dos bandas de poli nucleótidos que forman al ADN.
Las dos cadenas de poli nucleótidos que forman a la molécula de ADN, además
de ser complementarias son Antiparalelas (están orientadas en direcciones
opuestas).
5
P
••
A
T
3
••
5
P
Nótese en el esquema la
orientación de la desoxirribosa y
observa que los extremos
determinados por los carbonos
de las moléculas de
desoxirribosa quedan, en la
izquierda, 5’ arriba y 3' abajo; y
en la derecha, 3' arriba y 5'
abajo.
En la figura de abajo se observa
la estructura de las cadenas de
nucleótidos que forman al ADN,
donde se nota la unión y
formación de la doble hélice
que simula una escalera de
caracol.
16
••
G
C
••
5
P
••
T
A
••
5
P
••
3
G
C
••
5
P
P
P
P
El esquema muestra la polarización de las cadenas en la molécula de ADN.
Genética: Reproducción y Herencia
1.1.2. Replicación del ADN.
El ADN es la única biomolécula que puede efectuar una réplica de sí misma: La
estructura doble que la caracteriza es la clave para que la información genética
pueda transmitirse inalterada cada vez que una célula del organismo se reproduce,
o bien cuando se reproduce un organismo unicelular, de tal manera que la nueva
generación mantiene las características de la célula original.
La replicación conservativa o duplicación semiconservadora para el ADN es
propuesta por Watson y Crick en 1953, misma que supone que cada banda de
ADN de la doble hélice sirve como molde sobre el cual se va a formar una réplica
del ADN. Durante el proceso, una enzima polimerasa del ADN se une al extremo del
polinucleótido que va del 3  5 para que éste se separe en forma semejante a un
zíper, de tal manera que la nueva banda que se forma es complementaria a la que
ya existía, ya que se encuentra determinada por las bases nitrogenadas que están
en el citoplasma, las que se van a unir por enzimas ligasas del ADN. Al final del
proceso se forman dos moléculas idénticas a la original.
A través de la evolución biológica, todas las especies han transmitido la información
presente en sus células gracias a la replicación del ADN (Fig. 4), con lo que
garantiza su crecimiento, su reproducción y, por lo tanto, la continuidad de las
especies.
El siguiente espacio es para que realices un esquema en donde expliques el
proceso de replicación del ADN utilizando los pares de bases que desees para
dibujar una porción de ADN en el lado izquierdo. Posteriormente, separa la
molécula y obtén dos idénticas a la que utilizaste al principio.
Porción de ADN
(ADN-polimerasa)

Zíper
(ADN-ligasa)
Fig. 4. Replicación semiconservativa
del ADN, propuesta por Watson y
Crick.
EJERCICIO 1
 2 ADN idénticos
En 1958, Meselson y Stahl, mediante un experimento con bacterias a las que
marcaron su ADN con nitrógeno pesado (15N) para observar su duplicación,
observaron que al duplicarse permanece una hebra vieja y se forma una nueva.
Usaron cloruro de cesio (CsCl) y centrifugaron las muestras para separarlas por
diferencia de densidades. Con esto comprobaron la duplicación
semiconservadora de la molécula del ADN propuesta por Watson y Crick.
1.1.3. Código genético.
En 1954, George Gamow determinó el número de bases nitrogenadas que
debieran contener las claves del código genético, partiendo de que el ADN
contiene únicamente cuatro bases nitrogenadas y que en la naturaleza se cuentan
con 20 aminoácidos distintos; de tal forma que la combinación de las bases
debiera ser un múltiplo de cuatro pero a la vez se debieran obtener las claves
suficientes para codificar los 20 aminoácidos. Con esto concluye que las claves
deben contar con tres bases nitrogenadas, quedando 64 combinaciones distintas
(43), lo cual es suficiente para codificar los 20 aminoácidos, sobrando claves de
distintas posibilidades. A los juegos de cada tres bases nitrogenadas se les
denomina tripletes o codones del código genético, los cuales se utilizan en la
actualidad para descifrar los aminoácidos de una proteína determinada.
17
Biología II
En 1961, los investigadores Severo Ochoa, Marshall Nirenberg y Henrich Mathaei
descifraron los 64 codones que forman el código genético, utilizando primeramente
a un ARNm sintético que contenía únicamente nucleótidos de uracilo (poliuracilo).
Este ARNm produjo una proteína con la misma secuencia de aminoácidos, la
fenilalanina. Con esto determinaron que el triplete para la Fenilalanina está formado
por tres bases de uracilo (UUU).
Posteriormente trabajaron con otros ARNm sintéticos, cambiando sus bases
nitrogenadas para deducir los 63 tripletes restantes, completando las 64 claves que
constituyen el código genético en la actualidad. Ver Fig. 7.
A estas claves se les considera como un diccionario molecular o lenguaje biológico,
ya que a través de ellas se hace posible la transmisión de las bases nitrogenadas,
presentes en los ácidos nucleicos, hacia los ribosomas, para que ahí se traduzca
dicha información genética en aminoácidos que van a constituir las cadenas de los
polipéptidos, los cuales serán utilizados en todas las funciones vitales del
organismo.
El código genético presenta cinco características:
18
1.
Es universal. Porque es el mismo código para todos los seres vivos, tanto de
bacterias, virus, insectos, como de organismos superiores, incluyendo al
humano.
2.
Es degenerado. Esto significa que un aminoácido puede ser codificado por
más de un triplete, o dicho de otra manera, presenta redundancia en la
información que codifica. Por ejemplo, el aminoácido leucina es descifrado
por seis codones distintos: CUU, CUC, CUA, CUG, UUA y UUG
3.
Los tripletes no se traslapan ni se superponen, lo que significa que si en la
estructura de una proteína existe, por ejemplo, el aminoácido leucina, es
suficiente indicar a uno de los seis tripletes que lo codifica.
4.
Es unidireccional. Se indica en forma continua debido a que se traduce a
partir de un punto fijo, mediante un iniciador que, como ya se indicó,
corresponde al triplete AUG de la metionina, y continúa presentando los
codones en forma consecutiva, en una misma dirección, hasta llegar a uno
de los tripletes que detienen el proceso (terminación, alto o stop), UAA, UAG
o UGA.
5.
Es colineal con la estructura primaria de una proteína. En otras palabras, se
indica el nombre de los aminoácidos presentes en la proteína que se va a
sintetizar, en forma ordenada y consecutiva.
Genética: Reproducción y Herencia
Definición del Código Genético. Es el conjunto de claves que corresponden a las
bases nitrogenadas presentes en el ARNm, que, como ya sabemos, son las
bases complementarias del ADN y se utilizan para descifrar la información
genética presente en el mismo con la finalidad de reconocer los aminoácidos
que forman una proteína determinada.
El código genético cuenta con 64 codones, de los cuales el triplete AUG es el que
más utiliza para iniciar la síntesis (cuando este triplete se encuentra en otra
posición, después del inicio de la síntesis, es el aminoácido metionina), tres
codifican el fin de la síntesis (UAA, UAG, UGA), y los 61 restantes dan la
información para un aminoácido determinado.
Fig. 5. Código genético.
19
Biología II
EJERCICIO 2
Observa la porción que se te da en los siguientes casos para que lleves a cabo
cada actividad que se te pide.
(AA = aminoácido).
1. ADN: TAC
TTA
TCT
CCC
ACC
2. ARNm:
3. Codificación de aminoácidos.
1.1.4. ARN y síntesis de proteínas.
El acido ribonucleico (ARN) está presente en todas las células vivas, en
combinación con las proteínas forma gran parte del citoplasma celular,
encontrándose en menor cantidad en el núcleo de la célula. Se reconocen tres
tipos de ARN: El ribosomal (ARNr), que constituye el 80% del total, el de
transferencia (ARNt) y el mensajero (ARNm).
En las tres moléculas de ARN, la pentosa es el azúcar ribosa, y la timina es
sustituida por el uracilo, permaneciendo las bases adenina, guanina y citosina,
además del grupo fosfato en sus nucleótidos. El ARN trabaja bajo las órdenes
del ADN en la síntesis de proteínas. A continuación se indica la función que
cumplen cada uno de ellos en el interior de la célula.
1. ARNm.
Se considera que el ARN mensajero se sintetiza en el núcleo a través de una
enzima polimerasa del ARN bajo la dirección del ADN, formándose una molécula
de una sola banda para el mensajero. La molécula del ARNm contiene las bases
complementarias de la banda que va del 5 al 3 en el ADN, por lo que ARNm copia
la información del ADN en el núcleo celular.
2. ARNr.
La molécula del ARN ribosomal se constituye por una sola banda, se encuentra
en los ribosomas y se encarga de leer la información que acarrea el mensajero.
3. ARNt.
El ARN de transferencia se encuentra en el citoplasma celular; es el que se
encarga de activar y transferir o transportar los aminoácidos hacia los
ribosomas. La estructura de la molécula del ARNt se forma por una banda de
polinucleótido que se dobla sobre sí misma debido al apareamiento de sus
bases nitrogenadas, la Adenina con el Uracilo, mediante dos puentes de
hidrógeno, y la Guanina con la Citosina, mediante tres puentes de hidrógeno,
adquiriendo una forma semejante a la hoja de trébol, que cuenta con tres
características especiales:
20
1.
Al seguir la estructura de izquierda a derecha, al principio de la cadena del
polinucleótido sobresalen tres bases nitrogenadas que se identifican como
Triplete CCA, mediante el cual se adhiere a uno de los 20 aminoácidos que
se encuentran en el citoplasma, para llevarlo al ribosoma. Ver Fig. 5.
2.
En la parte oscura de la izquierda cuenta con una timina en forma
excepcional.
Genética: Reproducción y Herencia
3.
En el doblez medio inferior cuenta con un triplete al que se le llama
anticodón, por medio del cual identifica al triplete del ARNm en el ribosoma
para depositar al aminoácido correspondiente a la proteína que sintetiza.
Existe un anticodón específico para cada uno de los 20 aminoácidos conocidos
en la naturaleza para construir a las proteínas específicas de cada estructura
orgánica del individuo.
Síntesis de proteínas.
Los elementos requeridos para la síntesis de proteínas son: ADN, ARNm,
ribosomas, ARNr, ARNt y enzimas (polimerasas y ligasas). El proceso de síntesis se
efectúa mediante dos etapas, que son: transcripción y traducción. El desarrollo
esquemático se puede observar en la Fig. 6.
1. Transcripción.
Es la transferencia de la información genética que existe en el ADN del núcleo
celular hacia el ARNm. Mediante este proceso, el ARNm copia o transcribe la
información genética, que va del 5 al 3, de la molécula ADN, para lo que la
molécula se desdobla.
El ARNm utiliza sus bases nitrogenadas A, U, G, C, formándose un polinucleótido
de una banda al aparearlas con las que se encuentran en el ADN A, T, G, C.
En el siguiente ejemplo se indica una porción de ADN (del 5 al 3), y la copia que el
ARNm transcribe.
ATG
UAC
AAT
UUA
GCA = bases de una porción de ADN
CGU = bases complementarias ARNm
Figura 6. Dibujo del ARNt
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/co
digo/codigo%20genetico.htm
2. Traducción.
Es el proceso mediante el cual el ARNm lleva la información hacia los ribosomas,
para que, con la ayuda del ARNr, sean traducidos los tripletes o codones que
contienen la información específica para cada aminoácido.
La iniciación del proceso ocurre siempre con un triplete AUG, que corresponde al
aminoácido de metionina activada como N-Formil-metionina, que sirve de eslabón
para que se continúen adicionando los demás aminoácidos (Al final de la síntesis la
N-Formil metionina se elimina). En el transcurso del proceso, el ribosoma se
desplaza a lo largo de la cadena del ARNm para leer cada triplete de bases
nitrogenadas que lo conforman, leyendo aproximadamente a 15 aminoácidos por
segundo a través del ARNr.
Seguidamente, cada molécula del ARNt, reconoce solamente a un aminoácido
para activarlo y acarrearlo, el cual se une a la parte superior del mismo, a través del
triplete CCA, para ser llevado hacia el ribosoma con la finalidad de que se vayan
ensamblando a través de su anticodón a cada codón del mensajero para formar la
proteína correspondiente. Al proceso de crecimiento de la proteína, cuando se van
adicionando cada uno de los aminoácidos, se le conoce como traslogación,
elongación o crecimiento.
21
Biología II
La información del mensajero puede ser leída por varios ribosomas a la vez, ya que
una proteína puede estar formada por entre 60 y 1000 aminoácidos,
aproximadamente.
Figura 7. Esquema sobre la síntesis de proteínas.
http://soko.com.ar/Biologia/sintesis_proteinas.htm
La terminación del proceso ocurre cuando las enzimas identifican alguno de los tres
tripletes de terminación (UAA, UAG, UGA). Con cualquiera de los tres se detiene la
síntesis porque no cuenta con anticodones, sino que cuenta con enzimas
especiales de terminación. A continuación analizaremos el siguiente ejemplo:
TAC
AUG
ATG
UAC
AAT GCA
UUA CGU
= Porción de ADN
= Codones del ARNm
Metionina-Tirosina-Leucina-Arginina (leídos del código genético).
EJERCICIO 3
Elabora un resumen, mapa conceptual o cuadro sinóptico en donde se muestre la
función de los tres ARN, concluyendo con la síntesis de proteínas.
22
Genética: Reproducción y Herencia
1.1.5
Mutaciones
Mutaciones
Cambios anormales o alteraciones
Génicas
Alteraciones en
los genes
Cromosómicas
Alteraciones en
Número normal
de cromosomas
La estructura del
cromosoma
Mutaciones cromosómicas.
Son alteraciones cromosómicas que afectan el número normal de cromosomas por
deficiencia o exceso, o su estructura.
En cuanto al número de cromosomas:
Aneuploidía. En general se llama así a la falta o exceso de uno, tres o más
cromosomas. Algunos ejemplos de aneuploidía en la especie humana son
los casos en los que existe un cromosoma extra o trisomía:
 Síndrome de Down. Presenta tres cromosomas en lugar de dos en
el par 21, lo que ocasiona múltiples alteraciones como retraso
mental, baja estatura, lengua de mayor tamaño del normal,
alteraciones en las articulaciones de los tobillos, adquisición
frecuente de infecciones respiratorias, manos con dedos cortos y
gruesos, etcétera.
 Síndrome de Edwards (también conocido como “síndrome del
duendecillo”): Se debe a una trisomía 18; las personas afectadas
por esta enfermedad son niños que presentan profundas
alteraciones mentales y malformaciones que le dan aspecto
parecido a pequeños duendes. El 90% de los casos, cuando
mucho, sobreviven hasta los seis meses.
 En otros casos, la pérdida de un solo cromosoma da lugar a una
monosomía (un solo cromosoma), por ejemplo:
Síndrome de Turner: Implica la falta de un cromosoma sexual X
(su fórmula es 44X0), etcétera.
Poliploidíía: Son mutaciones en las cuales se encuentran una, tres o más
series de cromosomas (recuerda que lo normal es diploide); se presentan
con más frecuencia en las plantas que en los animales. Las plantas son
poliploidías impares (triploides, pentaploides, etcétera) son estériles
porque forman gametos con series incompletas de cromosomas,
circunstancias que el hombre ha aprovechado para multiplicarlos
asexualmente y obtener algunos frutos sin semillas.
23
Biología II
Alteraciones en cuanto a la estructura del cromosoma:
Deleciones o deficiencias: Pérdida de una parte del cromosoma, que puede
contener un número elevado de genes; la pérdida puede ubicarse en los extremos
o en la parte intermedia del cromosoma. Por ejemplo:
a) Síndrome de Cri-du-chat (maullido de gato): asociado con la pérdida del
brazo corto del cromosoma 5.
b) Síndrome del cromosoma Philadelphia: Causado por la pérdida del brazo
largo del cromosoma 22, que se asocia con la leucemia mieloide crónica.
Inversiones: Presentan un fragmento del cromosoma invertido con respecto a su
posición normal.
Duplicaciones: Se deben a la repetición de algún fragmento del cromosoma.
Translocaciones: Consisten en el intercambio de fragmentos entre cromosomas no
homólogos.
Mutaciones génicas
Se conocen también como mutaciones puntuales, porque son “errores” que
alteran la estructura o composición química del gen (o genes), pero comúnmente
no alteran su forma. Las mutaciones génicas pueden deberse a:


Sustituciones de pares de bases en los nucleótidos, debido a distintas causas.
Corrimientos de pauta de lecturas decir, que pueden quedar adicionados o
perdidos (deleccion) uno o varios pares de nucleótidos de numero distinto a
tres o a un múltiplo de tres, lo cual alterara la “lectura” del ADN (recuerda que la
codificación de los ácidos nucleicos se realiza a base de codones o tripletes).
Un ejemplo de mutaciones génicas en el hombre es el de la hemoglobina de
células falciformes, que solo depende de un cambio en uno de los nucleótidos, en
el que la adenina (A) se sustituye por timina ( T ), haciendo que el ácido glutámico
se transcriba como valina, manifestándose la alteración como anemia falciforme.
Hemoglobina A
Treonina
Prolina
Ácido
glutamico
Ácido
glutamico
Prolina
Valina
Ácido
glutamico
Hemoglobina B
Treonina
24
Genética: Reproducción y Herencia
Agentes mutágenos
En el medio existen una serie de factores capaces de modificar de forma directa o
indirecta los genes de los seres vivos, alterando el código genético, lo que provoca
“fallas”o errores en la trascripción del mensaje hereditario; estas alteraciones son
mutaciones, y a los factores que las causan se les denomina agentes mutágenos.
Las mutaciones que sufren los organismos pueden ser benéficas o perjudiciales;
dentro de las primeras, que son escasas, están las que permiten los cambios de
los organismos, para adaptarse mejor a su medio ambiente; las perjudiciales,
pueden causar graves daños e incluso la muerte.
En general, se acepta dividir a los agentes mutágenos en tres tipos, de acuerdo
con su origen: físico, químico y biológico.
Agentes mutágenos físicos: En esta categoría se incluyen, principalmente:
radiaciones como los atómicas, rayos X, radiaciones cósmicas, rayos ultravioletas,
rayos gamma (que son del tipo de los rayos X), etcétera; además, temperaturas
extremas, presión, etcétera.
Agentes mutágenos químicos: Algunos medicamentos como la talidomida,
alimentos contaminados, contaminantes del aire, agua y suelo, drogas, gas
mostaza, etcétera.
Agentes mutágenos biológicos: Edad materna, algunas enfermedades virales,
herencia, etcétera.
25
Biología II
1 .2 .
REPRODUCCIÓN CELULAR EN
ORGANISMOS
Todos los seres vivos se forman de células. Los más pequeños son unicelulares
(microorganismos); en cambio, los organismos superiores, plantas, animales y
humanos, son organismos pluricelulares, por lo que la célula es la unidad básica de
vida.
Las células llevan a cabo el proceso de reproducción debido a que las
instrucciones del ADN se replican y pasan de una célula a otra en forma inalterada,
con lo que forman dos células hijas, idénticas en cada reproducción.
TAREA 1
Mediante este proceso, los organismos unicelulares duplican su población, y los
pluricelulares producen nuevas células idénticas que utilizan en su crecimiento,
desarrollo, mantenimiento de su metabolismo o en la reparación de algún tejido u
órgano que se ha dañado.
Página 49.
De igual manera, las características externas (fenotipo) y el contenido genético
interno (genotipo) pasan de una generación de organismos a la siguiente para
garantizar que la especie continúe o se autoperpetúe.
El proceso de reproducción no es indispensable para que los organismos
efectúen sus procesos vitales; pero si no se lleva a cabo, la especie corre el
peligro de extinguirse.
Si al transmitir su contenido genético a través de la reproducción celular o el nuevo
organismo sufriera alguna alteración fenotípica, y si ésta se repite en forma
consecutiva, lo que resulta es la aparición de una nueva especie.
En la naturaleza se han observado dos tipos de reproducción: Asexual y sexual,
temas que se abordarán posteriormente.
26
Genética: Reproducción y Herencia
1.2.1
Ciclo celular y cáncer.
CICLO CELULAR
Tiene dos periodos
INTERFASE
ETAPA M
(MITOTICA)
Compuesta por
ETAPA
G1
ETAPA
G2
ETAPA
S
MITOSIS
CITOCINESIS
El ciclo celular es el tiempo de vida de una célula, es decir, el tiempo que transcurre
entre una reproducción y otra. Como lo señala el mapa conceptual, el ciclo celular
tiene dos periodos: La interfase, que incluye varias etapas, y la etapa mitótica, en la
cual se presenta la mitosis y la citocinesis.
Interfase
Como se muestra en la figura, gran parte del ciclo celular se invierte en la interfase n
en la que la célula realiza sus funciones acostumbradas, según sus ubicación en el
organismo. La cantidad de tiempo que la célula necesita para la interfase es muy
variable. Algunas células, como las nerviosas y musculares, por lo general no
completan el ciclo y quedan detenidas permanentemente. Se dicen que estas
células entran en una etapa G0. Las células embrionarias completan todo el ciclo
apenas en unas cuantas horas.
Para las células adultas en mamíferos, la interfase dura alrededor de 20 horas, lo
cual representa 90% del ciclo celular. En el pasado, la interfase se conocía como la
etapa de reposo. No obstante, en la actualidad se sabe que la interfase es una
etapa muy activa, compuesta por tres etapas, denominadas G1, S y G2.
Etapa G1
La “G” proviene de growth,”crecimiento”. La síntesis enzimática representa gran
parte de estas etapas de crecimiento.
Durante la etapa G1, la célula se recupera de la división previa. Después aumenta de
tamaño, duplica sus organelos (como las mitocondrias y los ribosomas) y acumula
materiales que se utilizarán en la síntesis del ADN.
Etapa S
Después de la G1, la célula ingresa a la etapa S, en la que ocurre la síntesis o
replicación del ADN. Al principio de la etapa S, cada cromosoma está compuesto
de un ADN de doble hélice. Después de la replicación del ADN, cada cromosoma
se compone de dos moléculas idénticas de doble hélice de ADN. A cada doble
hélice se le conoce como cromátida. Otra forma de explicar estos acontecimientos
es mencionar que la replicación del ADN ha generado cromosomas duplicados.
27
Biología II
Etapa G2
La siguiente etapa, la G2, comienza a partir de la consumación de la replicación de
ADN hasta el principio de la mitosis. Durante esta etapa, la célula sintetiza proteínas
que le ayudarán en la división celular. Por ejemplo, la célula produce las proteínas
que formarán los microtubulos.
La apoptosis muchas veces
se define como muerte celular
programada debido a una
secuencia
establecida
de
cambios celulares que traen
consigo su destrucción.
Etapa M (mitótica)
Después de la interfase, la célula entra en la etapa M (mitótica), que comprende la
mitosis (la división celular)y la citocinesis (división del citoplasma) Durante la
mitosis, los cromosomas hijos se distribuyen entre los dos núcleos hijos. Cuando la
división del citoplasma llega a su fin, se producen las dos células hijas.
Control del ciclo celular
El control del ciclo celular se lleva a cabo por unas proteínas enzimáticas que
trabajan cíclicamente, activando y coordinando cada una de las fases para que se
efectúen en forma secuencial. Si esto no sucede, el proceso se detiene en algunas
de las fases y no se lograra una división correcta.
Las células cancerosas representan una irregularidad del ciclo celular,
manifestándose como una patología del mismo, ya que produce células sin ningún
control, con lo que invaden tejidos corporales sanos. A la estructura anormal que se
forma se le denomina tumor, el cual puede ser benigno o maligno. Los benignos
suelen ser problemáticos cuando se presentan en zonas vitales como en el
cerebro.
Los tumores formados por las células cancerosas malignas interrumpen las
funciones normales del órgano invadido.
28
Genética: Reproducción y Herencia
1.2.2
Mitosis.
Es la forma de división celular por medio de la cual el núcleo se divide en dos, de
tal modo que cada uno de los núcleos hijos recibe exactamente el mismo material
genético que tenía el núcleo progenitor.
Fases de la mitosis
Una vez formado el aparato mitótico (G2), la mitosis se desencadena.
Aunque es un solo proceso continuo, la mitosis se ha dividido para su estudio en
cuatro fases: Profase, metafase, anafase y telofase.
PROFASE
Temprana: los cromosomas se condensan y se acortan. Los centríolos comienzan
a separarse cuando se inicia la formación de los microtubulos del Huso.
Tardía: El nucleolo desaparece; la envoltura nuclear se desintegra .Los
microtubulos del Huso se fijan del cinetócoro de cada cromátida hermana.
METAFASE
Las interacciones entre los cinetócoros y los microtubulos alinean los cromosomas
en el ecuador de la célula.
ANAFASE
Los microtubulos del huso se deslizan unos respecto a otros y separan los polos
empujándolos. Las cromátidas se separan por el centrómero y se convierten en
cromosomas independientes que se desplazan hacia los extremos opuestos de la
célula.
TELOFASE
Un juego completo de cromosomas llega a cada polo. Los cromosomas
comienzan a desenroscarse (estirarse) para asumir el estado desplegado. Se
comienzan a formar de nuevo las envolturas nucleares y se inicia la desaparición de
los microtubulos del huso.
29
Biología II
CITOCINESIS
Al final de la telofase, el citoplasma se divide a lo largo del ecuador de la célula
progenitora. Cada célula hija recibe un núcleo y aproximadamente la mitad del
citoplasma original.
INTERFASE DE LAS CELULAS HIJAS
TAREA 2
Los microtúbulos del huso desaparecen, la envoltura nuclear se forma nuevamente,
los cromosomas terminan de desplegarse y el nucleolo aparece otra vez. Los
cromosomas se duplican, pero permanecen alargados dentro del núcleo. También
los centríolos se duplican.
1.2.3. Meiosis.
Página 51.
¿Qué es la meiosis?
¿Qué tipo de células se reproducen por meiosis?
La meiosis es un tipo de división celular que origina células sexuales, cuya
estructura o carga genética presenta el, numero de cromosomas reducido a la
mitad (haploide).
Cómo se realiza la meiosis
La meiosis es un proceso muy complejo, difícil de describir paso a paso, por lo que
solo se hará una descripción abreviada de ella, señalando sus rasgos
fundamentales.
El proceso de la meiosis se efectúa por medio de dos divisiones sucesivas del
núcleo y una sola funcional.
I DIVISION MEIOTICA
Profase 1.
Los cromosomas duplicados se condensan. Los cromosomas homólogos se
aparean y se forman quiasmas cuando las cromátidas de homólogos intercambian
partes. La envoltura se desintegra y se forman los microtubulos del huso.
30
Genética: Reproducción y Herencia
METAFASE 1
Los cromosomas homólogos apareados se alinean a lo largo del ecuador de la
célula. Un homologo de cada par mira hacia cada uno de los polos de la célula y se
fija a los microtúbulos del huso por su cinetócoro.
ANAFASE 1
Los homólogos se separan y un miembro de cada par se dirige hacia cada uno de
los polos de la célula. Las cromátidas hermanas no se separan.
TELOFASE 1
Los microtúbulos del huso desaparecen. Se han formado dos grupos de
cromosomas, cada uno contiene un miembro de cada par de homólogos. Por
tanto, los núcleos hijos son haploides. La citocinesis ocurre por lo común en esta
etapa. Hay poca o ninguna interfase entre la meiosis I y la meiosis II.
SEGUNDA DIVISION MEIOTICA
La segunda división de la meiosis es esencialmente semejante a la mitosis.
PROFASE II
Si los cromosomas se han relajado después de la telofase I, se condensan de
nuevo. Los microtúbulos del huso se forman otra vez y se fijan a las cromátidas
hermanas.
31
Biología II
METAFASE II
Los cromosomas se alinean a lo largo del ecuador, con las cromátidas hermanas
de cada cromosoma unidas a microtúbulos del huso que llevan hacia polos
opuestos.
ANAFASE II
Las cromátidas se separan en cromosomas hijos independientes; una de las
cromátidas hermanas se desplaza hacia cada uno de los polos.
TELOFASE II
Los cromosomas concluyen su desplazamiento hacia polos opuestos. Se forman
de nuevo las envolturas nucleares y los cromosomas se despliegan una vez más.
Citocinesis
La citocinesis da origen a cuatro células haploide, cada una con un miembro de
cada par de cromosomas homólogos.
32
Genética: Reproducción y Herencia
1.2.4. Reproducción sexual.
Antecedentes históricos e introducción.
Fue hasta aproximadamente 1500–1600 d.C. cuando se empezó a tener
conocimientos sobre la reproducción sexual, identificándose al semen del
hombre y al óvulo de la mujer como los actores principales de tal evento.
En 1875, Oscar Hertwing indicó que es solamente un espermatozoide el
responsable de fecundar al óvulo para producir al huevo fecundado o cigoto
mediante la reproducción sexual, pero que debía existir un mecanismo mediante
el cual se combinara el contenido genético de estas dos células para producir el
nuevo organismo, con lo que sentó las bases citológicas de la herencia.
En este tipo de reproducción participan uno o dos progenitores. Se utilizan
células sexuales especializadas, llamadas gametos, con los cuales van a formar
al huevo fecundado o cigoto.
Para el hombre y los animales: El óvulo generalmente es inmóvil y de mayor
tamaño debido a que se especializa en almacenar nutrientes, mismos que se
van a utilizar para mantener al cigoto en su primera etapa. El espermatozoide es
móvil y de menor tamaño. Éste se encarga de localizar al óvulo para fecundarlo.
1.2.5. Ventajas de la reproducción sexual y asexual.
TAREA 3
Página 53.
TAREA 4
Página 55.
La reproducción sexual se presenta en organismos eucariontes
predominantemente, que son los que llevan a cabo el proceso de meiosis para
formar gametos y posteriormente efectuar la fecundación; de tal manera que los
nuevos organismos heredan nuevas combinaciones de alelos.
Por ejemplo, en la reproducción humana se da un intercambio sexual, de tal forma
que al fusionarse el óvulo con el espermatozoide, ambos haploides (n=23), se
forma el huevo fecundado o cigoto, que es diploide (n + n=46). Una de las
ventajas de esto es que se mantiene el contenido genético de la especie, y otra es
33
Biología II
TAREA 5
Página 57.
que cada progenitor, al tener sus propias características, éstas varían por el
entrecruzamiento de información genética que se llevó a cabo entre los
cromosomas homólogos, factor que favorece la adaptación de las especies a
través del tiempo y a la variabilidad de las mismas.
En cambio, en la reproducción asexual los nuevos organismos son idénticos al
original; dicho de otra manera, son copias genéticamente idénticas o “clones”, por
lo que este tipo de reproducción no colabora con la evolución biológica. En este
caso se puede dar tanto en organismos procariontes como en eucariontes. Por otro
lado, existe una velocidad de reproducción mayor, debido a que los organismos
unicelulares duplican su población en cada proceso, lo que es una ventaja, en el
caso de las bacterias que se utilizan como vectores para la obtención de insulina,
entre otras que favorecen al hombre, como la levadura, que es un organismo
unicelular eucariótico y se utiliza en la elaboración de pan y de vino.
1 .3 .
LA HERENCIA
¿Tienes alguna idea sobre lo que es la herencia? En alguna ocasión habrás
escuchado sobre las joyas o la casa que alguien heredó de su madre, padre,
abuelos, o bien de alguna amistad muy querida. Para disfrutar de este tipo de
herencia es necesario cumplir con algunos mecanismos legales, pero, ¿qué
sucede con las características biológicas que heredamos de nuestros padres?
¿Qué mecanismos sigue la naturaleza para que sus descendientes puedan
disfrutar de ellas? Las respuestas a éstas y otras preguntas que puedan surgir
en el grupo al abordar este tema, se responderán a través del desarrollo del
mismo, para lo cual necesitamos conocer la definición de herencia.
Herencia. Es el proceso que se encarga de reproducir las características de los
seres vivos, las cuales se transmiten a través de los genes de los padres a sus
descendientes.
1.3.1. Herencia Mendeliana.
Cruzamiento monohíbrido. Es el cruzamiento de dos individuos puros (que no se
han cruzado antes) para darle seguimiento a una característica. Ejemplo: Cuando
se cruza una semilla lisa dominante (LL) con una semilla rugosa recesiva (ll).
Cruzamiento dihíbrido. Es el cruzamiento de dos individuos puros para darle
seguimiento a dos características de cada uno. Por ejemplo: Al cruzase una semilla
lisa y amarilla dominante (LL AA), con una semilla rugosa y verde recesiva (ll aa).
Como ya se indicó, Juan Gregorio Mendel (1822–1884) realizó experimentos con
semillas de chícharo de diferentes características, estudiando la transmisión de
las mismas en diferentes generaciones, con lo que pudo determinar los genes
dominantes y los recesivos. Realizó cálculos de estadística de todo su trabajo y
se le llamó el padre de la genética.
34
Genética: Reproducción y Herencia
Primera Ley de Mendel:
Se refiere a una cruza monohíbrida y se le llama “Ley de la Segregación o de la
Separación”, y dice “Cada caracter es controlado por dos factores hereditarios
(dos genes), que son segregados en forma de gametos”.
Primera generación filial (GF1). Son los individuos que provienen del primer
cruzamiento de individuos puros para darle seguimiento a una característica de
cada uno, en donde se obtiene el 100% de individuos que manifiestan el
caracter dominante y además portan el recesivo, por lo que son heterocigotos
(Ll).
TAREA 6
Página 59.
Segunda generación filial (GF2). Son individuos que provienen del segundo
cruzamiento (se cruzan a los individuos que produce la GF1 (Ll con li).
En este caso se obtiene el 75% (3/4) de individuos con las características
dominantes y el 25% (1/4) de individuos con las características recesivas. De
cada cuatro individuos, tres portan el caracter dominante y uno el recesivo,
quedando una relación final de 3:1.
En 1905, el biólogo inglés Reginald C. Punnet propuso un método para llevar a
cabo los cruzamientos que propone Mendel, utilizando rejillas de separación
conocidas como cuadro de Punnet, en las que se colocan las características de
los alelos separados en cada uno de sus lados, como lo podemos observar en
los siguientes ejemplos.
Determinar la GF1 y la GF2 cuando se mezclan una semilla lisa, dominante
homocigota, con una semilla rugosa, también homocigota, para darle
seguimiento en la obtención de las generaciones filial1 (GF1) y filial 2 (GF2)
1. Indicar los dos genes dominantes y recesivos en cada caso. Se recomienda
utilizar la misma letra para el dominante, mayúscula, y minúscula para el
recesivo.
LL = Semilla lisa
ll = Semilla rugosa
2. Realizar la rejilla de cruzamiento o cuadro de Punnet, para obtener la GF1, 2 x
2 (4 combinaciones probables).
GF1.
LL..ll
l
l
L
L
Ll
Semilla lisa
Ll
Semilla lisa
Ll
Semilla lisa
Ll
Semilla lisa
Genotipo: Ll = 4/4 =1
Fenotipo: 4 semillas lisas. 100% con el caracter dominante
35
Biología II
3. Realizar el cruzamiento con los genes de la GF1, para obtener la GF2.
Ll..Ll
Genotipo
LL = 1/4 = 25%
Li = 2/4 = 50%
ll = 1/4 = 25%
L
I
L
LL
Semilla lisa
Ll
Semilla lisa
l
Ll
Semilla lisa
ll
Semilla rugosa
Fenotipo
Semilla Lisa = 3/4 = 75%
Semilla rugosa = 1/4 = 25%
Al sacar la lengua, algunos pueden hacerla “taquito” o en forma de U, debido a
un gen dominante, en cambio cuando sólo se realiza una leve curvatura, se debe
a un gen recesivo homocigoto (Fig. 29).
Fig. 29. La habilidad de doblar la lengua en U, se debe a un gen dominante.
El albinismo es un gen recesivo que se debe a la falta de melanina en la piel de
los individuos. Para que aparezca en la GF1, ambos progenitores deben de
portar el alelo recesivo (Fig. 30).
Fig. 30. Individuos que heredaron albinismo.
36
Genética: Reproducción y Herencia
1.
Al cruzarse un gato negro homocigoto dominante, con un gato blanco
homocigoto recesivo, calcula GF1 y GF2, con sus genotipos y fenotipos,
escogiendo las letras que consideres.
GF1: Gato negro homocigoto =
Genotipo:
EJERCICIO 4
Gato blanco recesivo =
Fenotipo:
GF2:
Genotipo
2.
Fenotipo
Calcula la probabilidad de que salga un gato siamés si se cruza un
gato normal heterocigoto con un gato siamés recesivo homocigoto.
Determina la GF1.
Genes para el gato normal heterocigoto =
Genes para el gato siamés recesivo =
GF1.
Probabilidad de que salga un gato siamés = ______
Genotipo
Fenotipo
37
Biología II
Segunda Ley de Mendel
Se le llama también “Ley de la segregación y de la recombinación independiente”.
En este caso se lleva a cabo un cruzamiento con individuos puros para darle
seguimiento hereditario a dos características de cada uno hacia las siguientes
generaciones. Se trata entonces de un cruzamiento dihíbrido que nos indica lo
siguiente.
“Cada caracter es controlado por dos factores hereditarios o genes, los cuales son
segregados en forma de gametos, pero a la vez se efectúa una recombinación
independiente de los mismos”. Por ejemplo: En la cruza de una semilla lisa y
amarilla, homocigota dominante, con una semilla rugosa y verde, homocigota
recesiva, se indicará de la siguiente manera, en donde se obtiene una rejilla 4 x 4
(16 combinaciones probables)
LLAA. llaa: Pudiéndose obtener las siguientes generaciones:
GF1. Son los individuos que provienen del primer cruzamiento, en donde se obtiene
el 100% de individuos que manifiestan el caracter dominante, aunque sean
portadores del recesivo. Se realiza de la siguiente manera.
a) El primer par de genes dominantes se recombinan con el segundo y se
separan hacia el lado izquierdo del cuadro.
b) El primer par de genes recesivos se recombinan con el segundo y se separan
hacia el lado superior del cuadro.
c) En cada cuadro de la rejilla se colocan las combinaciones posibles, cuidando
de indicar primero al dominante en cada par de genes.
LLAA . llaa
LA
la
LlAa
Semilla lisa y
amarilla
la
la
LlAa
Semilla lisa y
amarilla
LA
LA
la
LlAa
Semilla lisa y
amarilla
LlAa
Semilla lisa y
amarilla
LA
Genotipo:
Ll Aa = 16/16 = 100%
Fenotipo
Semillas lisas y amarillas = 100%
GF2. Se obtiene cuando se efectúa el cruzamiento entre los que provienen de la
GF1, los cuales portan los dos pares de características heterocigotas (LlAa). En
este caso, los individuos que se obtienen cumplen con una relación 9:3:3:1 y se
realiza con el procedimiento ya indicado.
38
Genética: Reproducción y Herencia
Completa el cuadro que a continuación se te presenta, para comprobar la relación
9:3:3:1, propuesta por Mendel para la GF2 de la segunda ley.
LlAa .LlAa
LA
LA
LLAA
Semilla lisa y
amarilla
La
la
LlAa
Semilla lisa y
amarilla
La
lA
lA
EJERCICIO 5
LlAa
Semilla lisa y
amarilla
llAa
Semilla
rugosa
amarilla
y
la
Genotipo
LL AA = 1/16
Fenotipo
Relación
Al cruzarse un gusano de seda rayado y de capullos amarillos homocigoto
dominante con un gusano sin rayas y de capullos blancos homocigoto recesivo,
determina genotipo y fenotipo, tanto de la GF1 como de la GF2. Escoge las letras
que consideres.
Rayado y capullos amarillos =
Sin rayas y capullos blancos =
EJERCICIO 6
GF1.
Genotipo =
Fenotipo =
39
Biología II
GF2.
Genotipo
Fenotipo
Relación
1.3.2. Herencia pos Mendeliana.
Se ha observado que, aun cuando se realiza el cruzamiento de acuerdo a las leyes
de Mendel, existen algunas características que se comportan en forma distinta a lo
previsto en ellas. En este apartado se mencionarán ejemplos de herencia
intermedia, codominancia y alelos múltiples, utilizando en todos ellos el cruzamiento
realizado de acuerdo a la Primera Ley de Mendel.
Dominancia incompleta (codominancia).
En este tipo de herencia, ambos alelos dominan en forma incompleta,
apareciendo un fenotipo distinto a ellos en la GF1, debido a la mezcla de los
mismos. Como sucede con las flores rojas (CRCR) y blancas (CR’CR’) de la planta
boca de dragón que, cuando se cruzan, en la GF1 se obtiene el 100% de flores
rosas (RR’) como tercer fenotipo.
Cuando los caracteres de una pareja de individuos se heredan mediante la
dominancia incompleta, el fenotipo del heterocigoto resultante en su primera
generación aparece con una característica intermedia.
La GF2 se obtiene cuando se cruzan dos flores rosas, que producen 1/4 de
flores rojas, 2/4 de flores rosas y 1/4 de flores blancas, con una relación 1: 2: 1,
que va de acuerdo con la segregación independiente propuesta por Mendel.
40
Genética: Reproducción y Herencia
EJERCICIO 7
Efectúa el cruzamiento correspondiente en la siguiente rejilla.
CRCRxCBCB
CB
CB
CR
CR
Genotipo: CRCB = 4/4 = 100%
Fenotipo: Individuos color ruano = 4/4 = 100% (Exactamente el 50% de pelo
blanco y 50% de rojo, alternadamente)
Alelos múltiples
Cuando existen tres o más alelos alternativos para una característica determinada
se dice que se trata de “alelos múltiples”. Los alelos múltiples más estudiados son
los que se refieren al sistema sanguíneo ABO y su Rh, ya que son tres alelos
diferentes para el tipo sanguíneo, como característica del ser humano.
Tipo sanguíneo: Sistema A B O. El tipo de sangre en una persona proviene de la
combinación que se da entre los genes ABO que contienen sus padres. Estas
características también se encuentran, cada una, en un par de genes. Por ejemplo
se muestran el genotipo y el fenotipo para algunos tipos sanguíneos:
Genotipo
AA (homocigota)
BB “
OO “
Fenotipo
Sangre tipo A
Sangre tipo B
Sangre tipo O
Completa cada una de las interrogantes que se te plantean.
a) AO (heterocigota)  Sangre tipo A 
En este caso.
¿Qué alelo es el dominante? ___________
EJERCICIO 8
b) BO (heterocigota) Sangre tipo B  Aquí, el dominante es el alelo:
_______________
c) AB
 Sangre tipo AB
¿Qué sucede aquí con la dominancia? ______________
______________________________
d) Podemos concluir entonces, que el alelo O es: _________________
Existe, también, la característica del Rh (+) o bien Rh (-) para cada tipo de sangre.
En este caso, el dominante es el Rh (+).
41
Biología II
Para que salga el Rh (-) en el tipo de sangre, es necesario que ambos alelos lo
porten, por lo que es recesivo.
EJERCICIO 9
1.
2.
Indica el tipo sanguíneo, incluyendo su Rh, para cada caso de genotipo en
donde falte dicha información.
Genotipo
Fenotipo
Genotipo
Fenotipo
A (+) A (+)
Tipo A (+)
A (-) B (-)
___________
A (-) A (-)
Tipo A (-)
A (-) B (+)
___________
B (-) O (+)
_________
O (+) A (-)
___________
O (-) O (+)
__________
O (-) O (-)
___________
Realiza un cruce entre una persona con sangre AB (+), heterocigoto en su Rh,
con otra persona de sangre tipo A (-), heterocigota en su tipo. Efectúa su GF1.
Genotipo
Fenotipo
1.3.3. Teoría cromosómica.
En 1903, los investigadores Theodor Boveri y Walter Sutton sentaron las bases de la
teoría cromosómica, la cual establece que “los genes son unidades físicas que se
localizan en los cromosomas”. Al lugar que ocupa cada gen dentro de un
cromosoma se le llama locus.
Los patrones hereditarios de un individuo dependen del comportamiento de los
genes al cruzarse durante la meiosis y posteriormente durante la fecundación, para
la transmisión de las características en una especie determinada.
Por otro lado, indican que los genes corresponden a los “factores hereditarios” que
Mendel ya había manejado en sus teorías sobre la transmisión de la herencia.
1.3.4. Herencia ligada al sexo.
Todos los organismos que se reproducen a través de gametos cuentan con un par
de cromosomas que determina el sexo para su especie.
Las células del humano, como ya se indicó, cuentan con 23 pares de cromosomas.
22 de ellos determinan características corporales, o somáticas, y el par 23 se
encarga de la determinación del sexo.
42
Genética: Reproducción y Herencia
Wilson y sus colaboradores, a través de múltiples investigaciones, establecieron
que el último par de cromosomas de cada especie que produce gametos, es el
que se encarga de determinar el sexo de cada individuo.
Los cromosomas, al estar apareados y unidos por el centrómero, aparentan formar
una X. Cuando el último par (en el humano es el par 23) es XX, será mujer. Pero
cuando uno de ellos es X y el otro se le parece pero está ligado casi en el extremo,
semejando a una Y, será XY o varón, ya que el cromosoma Y es el que activa el
desarrollo de los testículos.
De tal manera que existen características hereditarias que se asocian únicamente a
los cromosomas sexuales. La mayoría de estas características se asocian con el
cromosoma X y muy raras veces con el cromosoma Y, como puede ser:
Yv = Vello en las orejas.
Yt = Diferenciación de testículos.
En 1910, T. H. Morgan llevó a cabo investigaciones con la mosca Drosophyla
melanogaster. Observó que las moscas hembras tenían todas los ojos rojos,
mientras que los machos, además de ojos rojos, algunos presentaban ojos de
color blanco (que eran en número menor). Llevaron cruzamientos entre ellos y
observaron que en la GF1 todos resultaban de ojos rojos (machos y hembras).
Pero al cruzarlos para obtener la GF2, la relación de ojos rojos era 3:1 (dos
hembras de ojos rojos, un macho de ojos rojos y un macho de ojos blancos).
Con esto determinó que el rojo es dominante, XR, y que el blanco es recesivo, y
además que estaba ligado exclusivamente al cromosoma Xr, portado por los
machos.
La hemofilia, es un padecimiento que impide una coagulación sanguínea normal en
los humanos. Se encuentra en un gen recesivo que se localiza en el cromosoma X.
De tal forma que cuando es portada por el cromosoma X del varón, éste padece
hemofilia; en cambio, para que la mujer padezca la enfermedad, ambos
cromosomas X deberán tenerla; es decir, debe de ser homocigota recesiva.
H = normal
h = hemofilia
X h X h mujer hemofílica (Homocigota)
X H X h mujer normal (Heterocigota o portadora)
Xh Y
hombre hemofílico (Hemicigoto)
Se le llama herencia en Zig-Zag debido a que el padre enfermo transmite esa
característica a sus hijas, que se convierten en portadoras. La enfermedad es
transmitida hasta sus nietos, ya que el niño varón no recibe el cromosoma X de
su padre, sino de su madre.
Hemicigoto. Término que se utiliza para describir a un par de cromosomas sexuales
en el varón, en donde uno de sus cromosomas presenta alguna característica
determinada. (La mayoría de las veces, el que sostiene la característica es el
cromosoma X).
El daltonismo es un defecto genético mediante el cual un individuo presenta
ceguera para los colores (confunde el rojo con el verde). Este defecto es recesivo,
se transmite por la mujer portadora y es padecido o se expresa por el hombre.
Debido a que es portado por el cromosoma X, se transmite hasta la GF2.
43
Biología II
EJERCICIO 10
Cuando se da el cruzamiento entre los gametos de una mujer normal homocigota
con los de un hombre daltónico, se obtienen los siguientes cuadros de Punnet.
Observa los resultados y contesta lo que se te pide.
GF1:
D = Normal
X DX D . X d Y
d = Daltonismo
Xd
Y
XD
XD X d
XD Y
XD
XD X d
XD Y
Genotipo:
Fenotipo
a) ¿Cuántas mujeres resultan daltónicas? ______
b) ¿Cuántas mujeres son portadoras del daltonismo? _____
c) ¿Qué progenitor es el que le proporciona el cromosoma portador del
daltonismo? ________________
d) ¿Existen hombres daltónicos? _____
GF2:
X DX d . X D Y
Deduzca:
Genotipo:
XD
Y
XD
XD XD
XD Y
Xd
X D Xd
Xd Y
Fenotipo:
a) En este caso ¿quiénes resultan con daltonismo, los hombres o las mujeres?
__________________________
b) ¿Qué progenitor es el que transmite el gen portador?
__________________________
44
Genética: Reproducción y Herencia
1.
Cruzar una hembra de ojos rojos homocigotos dominantes, con un macho de
ojos blancos hemicigoto recesivo. Obtener la GF1, genotipo y fenotipo. X R X
R
con X b Y
GF1:
Genotipo
2.
Fenotipo
Realiza el cruzamiento entre una mujer portadora del daltonismo con un
hombre normal: El daltonismo es recesivo ligado al cromosoma X. Determina
GF1.
Mujer portadora =
Genotipo
3.
EJERCICIO 11
Hombre Normal =
Fenotipo
En las gallinas domésticas, el plumaje plateado es dominante y el plumaje
dorado es recesivo ligado al cromosoma X. Realiza el cruzamiento entre una
gallina plateada homocigota y un gallo dorado. Determina genotipo y fenotipo
de la GF1 y de la GF2.
Gallina plateada homocigota =
Gallo dorado =
GF1
Genotipo
Fenotipo
45
Biología II
GF2
Genotipo
4.
Fenotipo
¿Cómo puedes comprobar que el príncipe Alberto no fue el responsable de la
hemofilia en los descendientes varones de la reina Victoria, si ambos son
normales? Determina la GF1.
Genotipo del príncipe Alberto =
Genotipo de la reina Victoria =
Genotipo
1 .4 .
Fenotipo
LA GENÉTICA DEL SIGLO XXI
1988. Se crea la Organización del Genoma Humano (HUGO), siglas provenientes
de la organización en inglés, Human Genome Organisation.
1994. En México, la UNAM creó el Programa Universitario sobre el Genoma
Humano (PUGH), cuya página es http://www.unam.mx/genoma
1995. Se obtiene el primer genoma completo, correspondiente a la Haemophilus
influenzae.
1999. Se obtiene el análisis del primer cromosoma humano completo, el número
22.
2000. En el mes de marzo se publica el genoma completo de la mosca Drosopyila
melanogaster, que cuenta con cerca de 13,600 genes, gracias al consorcio público
y a la compañía Celera Genomics.
46
Genética: Reproducción y Herencia
2003. El 24 de abril, se completa la secuencia del genoma humano. En esta fecha,
se conmemoraron 50 años de la publicación de la revista Natura, en donde Watson
y Crick, describen a la estructura tridimensional del ADN.
El Genoma Humano. Es el número total de cromosomas del cuerpo humano, en los
cuales se indican cada uno de los genes que contienen, con todas las bases
nitrogenadas que los conforman. Cada ser humano, normalmente, cuenta con 46
cromosomas, de los cuales 44 son autosomas, 22 de ellos heredados de la madre
y 22 del padre, además de un par de cromosomas que determinan el sexo (XX ó
XY).
Los cromosomas humanos tienen de 30,000 a 40,000 genes, que son los
responsables de la herencia, mismos que contienen 3,000 millones de pares de
bases nitrogenadas.
El cromosoma número uno es el más grande y cuenta con 2,968 genes; por otro
lado, el cromosoma más pequeño es el Y, mismo que cuenta con 231 genes.
2004. El 22 de abril, en Japón, utilizaron el ADN de dos óvulos para crear un ratón,
técnica que recibe el nombre de partenogénesis (producción de un embrión a partir
de gametos femeninos sin la participación del masculino).
2006. En el mes de noviembre, Ester Polak y José Cibelli, investigadores argentinos,
activaron por primera vez óvulos humanos sin requerir espermatozoides, técnica
con la que se podría obtener células madre sin llegar a la formación de embriones
humanos.
1.4.1. Logros y limitaciones: Proyecto Genoma.
Para estudiar los logros y limitaciones del Proyecto Genoma, vamos a aprovechar
un artículo que sobre el tema publicó el periódico “El Imparcial”, de Hermosillo,
Sonora, México, el día 7 de septiembre del 2006 (anexo 2 de la Guía Programática).
Léelo con mucha atención y, posteriormente, contesta el siguiente cuestionario.
En el 2007: Darán a conocer mapa genómico.
Permitirá identificar los genes que predisponen a enfermedades comunes
MÉXICO, D. F. (NTX)
1. Menciona tres padecimientos que la sociedad mexicana sufre en la actualidad
en mayor porcentaje, y que con el conocimiento individual del genoma se
pudiesen detectar y prevenir.
a) _______________________________
b) _______________________________
c) _______________________________
2. ¿Cuál es, de acuerdo con el análisis de la lectura, realizado en equipo, el mayor
logro del Proyecto Genoma? _______________________________________
_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________
47
Biología II
3.
¿Cuántas bases nitrogenadas en total, de acuerdo al estudio publicado,
constituyen al genoma humano?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4.
¿Cuál es porcentaje de bases nitrogenadas que compartimos en común los
seres humanos? __________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
5.
¿A qué se debe el porcentaje de diferencia que existe entre el genoma de los
seres humanos? Explica. ____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
6.
¿Qué pretenden los investigadores al dar a conocer el genoma de la población
mexicana en forma individual?
a) ___________________________________________________________
b) ___________________________________________________________
c) ___________________________________________________________
El conocimiento de la secuencia de las bases nitrogenadas permitirá conocer o
prevenir enfermedades que pudieran sufrir las personas en su vida. Por otro lado,
esto abre las puertas para nuevos conflictos ético–morales: Por clonaciones
humanas o de otras especies que afectarán a la biodiversidad; laborales, ya que
las personas pudieran ser genéticamente excluidas de algún trabajo, o bien,
legales, debido a que las compañías de seguros de vida o de seguros médicos, ya
sean públicos o privados, podrían excluir de sus beneficios a las personas con
algún problema genético.
48
Genética: Reproducción y Herencia
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 1
1
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ____________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
11 1
INSTRUCCIONES: Realiza una investigación bibliográfica sobre los sucesos, en forma detallada, que se
llevan a cabo en cada una de las etapas del ciclo celular. Presenta un esquema para dicha explicación.
Comparte experiencias y conclusiones en el grupo. Una vez realizada la investigación, contesta las preguntas
que se te plantean. Finalmente efectúa una coevaluación de la actividad.
1. ¿Cuánto tiempo le lleva a las células el proceso de replicación? Escribe al menos dos ejemplos concretos.
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________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
2.
Utiliza como base el esquema de la Fig. 10, para que expliques a detalle cada etapa del ciclo celular.
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________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
3. ¿En qué etapa la célula se detiene el mayor tiempo y por qué consideras que así suceda?
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
49
Biología II
4.
¿En qué periodo del ciclo celular se lleva a cabo la duplicación del ADN?
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
5. ¿Cuáles son los organelos que participan directamente en el proceso de la duplicación del núcleo celular?
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
6.
¿Por qué al final del proceso del ciclo celular se obtienen dos células con el mismo contenido genético que
la célula madre?
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________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________________________
Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_
50
Genética: Reproducción y Herencia
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 2
2
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ____________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Realiza una investigación bibliográfica en equipo sobre cada uno de los tipos de
reproducción asexual: Fisión binaria, gemación, esporulación, fragmentación y reproducción vegetativa.
Elabora un reporte del contenido teórico, ejemplos y esquemas explicativos para cada uno de ellos.
Preséntala a tu profesor y efectúa una exposición frente al grupo. Realizar una coevaluación de la actividad.
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51
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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52
Genética: Reproducción y Herencia
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 3
3
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ____________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Lleva a cabo una investigación bibliográfica en equipo sobre cada uno de los procesos de
gametogénesis: Ovogénesis y espermatogénesis. Elabora un reporte del contenido teórico, semejanzas,
diferencias y esquemas explicativos para cada una de ellos. Efectúa una exposición frente al grupo y realiza
una coevaluación de la actividad
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53
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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54
Genética: Reproducción y Herencia
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 4
4
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ____________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Efectúa una investigación bibliográfica sobre el proceso de fecundación y sus tipos
(Autofecundación, fecundación cruzada, fecundación interna y fecundación externa) con ejemplos en cada
caso. Elabora un reporte del contenido teórico y lleva a cabo una exposición frente al grupo, realizando una
coevaluación de la actividad.
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55
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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56
Genética: Reproducción y Herencia
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 5
4
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ____________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Analiza las ventajas que se presentan en las reproducciones sexual y asexual. Ejemplificar
con recortes de revistas, periódicos o artículos diversos, sobre las mismas. Generar conclusiones grupales.
Retroalimentar resultados y llevar a cabo una coevaluación
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57
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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58
Genética: Reproducción y Herencia
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 6
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ____________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Lleva a cabo una consulta bibliográfica sobre el significado de los siguientes términos:
Fenotipo, genotipo, genes, alelo dominante, alelo recesivo, homocigoto y heterocigoto. Elabora un glosario
con estos términos en tu cuaderno e indica ejemplos en cada caso.
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59
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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60
Genética: Reproducción y Herencia
Nombre _________________________________________________________
AUTOEVALUACIÓN
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno ___________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES: Lee cuidadosamente y responde los siguientes cuestionamientos, rellenando el círculo de
la opción que consideres correcta.
1.
Algunos niños resultan con pecas aunque sus progenitores no las posean, características observables que
son regidas por unos “factores discretos”, denominados así por:
Friedich Miesher.
Robert Feulgen.
Gregorio Mendel.
Wilhelm Roux.
2.
A los “factores discretos” o “factores hereditarios”, posteriormente se les dio el nombre de:
Cromosomas.
Genes
Cromatina.
Nucleína.
3.
Considerando a los valores obtenidos por Chargaff para las bases nitrogenadas encontradas en el ADN de
distintas especies, puedes concluir que:
Especie
Salmón
Adenina %
29.7
Guanina %
20.8
Citosina %
20.4
Timina %
29.1
Erizo de mar
32.8
17.7
17.3
32.1
Trigo
Humano
28.1
30.4
21.8
19.6
22.7
19.9
27.1
30.1
Podemos observar que la cantidad encontrada para las bases nitrogenadas en el ADN es igual para todas
las especies, como lo indica Levene.
La cantidad de las bases nitrogenadas del ADN es igual en una especie, pero varía al compararla con otras,
por lo que existen en distintas proporciones.
Las bases nitrogenadas que se semejan en cantidad son la adenina con la guanina y la citosina con la
timina, pero varían en el ADN de cada especie.
Se observa que aunque existe una variación entre el ADN de las especies, el comportamiento de las bases
nitrogenadas es semejante entre la adenina y la timina, de igual manera, sucede con la guanina y la
citosina; por lo que se supone pueden aparearse entre ellas.
4.
La información para sintetizar una proteína de 90 aminoácidos en un organismo determinado, se encuentra
en:
En el Código genético, con 270 bases nitrogenadas.
En el ARNm, con 270 nucleótidos.
En el ADN con 270 pares de nucleótidos.
En el ADN con 90 pares de nucleótidos.
61
Biología II
5.
La “duplicación semiconservadora” propuesta por Watson y Crick para el ADN, consiste en:
La duplicación de la molécula del ADN en dos moléculas idénticas a la original.
La duplicación del ADN, conservando cada parte de la molécula como molde, para producir a dos
moléculas idénticas a la que las origina.
La transmisión de las características hereditarias que permanecen en la molécula original.
La copia que hace la molécula del ARNm del ADN en el interior del núcleo celular, ya que debido a este
mecanismo la información genética se conserva.
6.
Al proceso que se efectúa cuando el ARNm lleva la información que obtuvo del ADN hacia los ribosomas
con la cual se obtiene a los aminoácidos específicos que corresponden a una proteína determinada, se le
denomina:
Traducción.
Terminación.
Iniciación.
Traslogación.
7.
Considerando a la porción de ADN que se indica, selecciona la respuesta que corresponda a la
transcripción del ARNm. ADN: TAC ACA TCG GTA CCT CGA.
AUG UGU AGC CAU GGA GCU
UUG UGU AGC CAU GGA GCU
ATG TGT AGC CAT GGA GCT
TAC ACA TCG GTA CCT CGA
8.
Tomando en cuenta la transcripción de ARNm, obtenido en la respuesta anterior, determina a los
aminoácidos que corresponden a sus codones. (utiliza el código genético).
Valina, metionina, cisteína, serina, alanina, histidina.
Triptófano, valina, metionina, serina, histidina, treonina.
Metionina serina, leucina, isoleucina, glicina, alanina.
Metionina, cisteína, serina, histidina, glicina, alanina.
9.
Al observar una célula de la piel de Luisito al microscopio, se ve una célula en división con 46 pares de
cromosomas en el plano ecuatorial, se encuentra en la siguiente etapa:
Anafase de Mitosis .
Telofase de Mitosis.
Metafase de Mitosis.
Metafase de Meiosis II.
10. A la mamá de Teresita le detectaron un tumor mamario, que por fortuna resultó benigno. La señora se
encuentra en la sala de recuperación en el Hospital Chávez ¿Cuál es la razón por la que se producen
tumores en un organismo?
Todas las células del organismo se reproducen a través del ciclo celular y lo mismo sucede con las células
que producen los tumores.
Las células que producen los tumores inician el ciclo celular y se detienen poco antes de mitosis,
duplicando en forma consecutiva su material genético, perdiendo el control, por lo que no se separan,
formando conglomerados celulares que pueden invadir tejidos sanos.
Las células en este caso solamente duplican su material genético y se dividen por una separación simple
en forma consecutiva, hasta formar un tumor maligno o benigno.
Se lleva a cabo una reproducción a través del ciclo celular, en el que se lleva a cabo en las etapas de
interfase, mitosis y citocinesis.
62
Genética: Reproducción y Herencia
11. ¿Cuál de las siguientes células se reproduce por mitosis, utilizando el ciclo celular?
Célula muscular.
Espermatozoide.
Óvulo.
Células de los gametos sexuales.
12. ¿Cuál de las siguientes células tiene menor contenido genético?
Huevo fecundado o cigoto.
Células de la piel.
Gameto sexual.
Células hepáticas.
13. Si las ancas de una rana contienen 26 cromosomas, ¿cuántos cromosomas contienen sus células
sexuales?
26
52
23
13
14. Es lo que sucede en meiosis I, durante la gametogénesis.
Se separan los cromosomas homólogos.
Se entrecruza la información genética en las tétradas.
Se forman dos núcleos diploides con mezcla de información.
Se acomodan las tétradas en el ecuador.
15. Es la razón por la que la reproducción sexual colabora directamente con la variabilidad de las especies y su
evolución.
Este tipo de reproducción se produce en organismos idénticos, que cuando cruzan su información genética
producen una variación entre ellos.
La variabilidad de los organismos se mantiene debido a una autofecundación, para mantener su especie y
sus características intactas.
La reproducción sexual, al darse en organismos de la misma especie, no varían.
A través de la reproducción sexual se realiza una mezcla de información, con lo cual se logra una
variabilidad genética de una generación a otra, lo cual favorece a la evolución de las especies.
16. Una coneja café homocigoto recesivo se cruza con un conejo negro heterocigoto ¿Qué probabilidad tienen
de que todos sus hijos sean de color café?
0 %.
25 %.
50 %.
75 %.
17. Cuando se cruzan individuos puros con dos características cada uno, se obtienen la GF1. Posteriormente
éstos se cruzan para producir a la GF2, obteniéndose la siguiente relación:
1:1:1:1.
9:3:3:1.
3:1.
1:1.
63
Biología II
18. Camila, de tipo sanguíneo A, se casa con Luis, de tipo sanguíneo B. Luisito, su primer bebé es de tipo O.
¿Qué genotipo tienen los padres?
AA . BO.
AO . BB.
AA . BB.
AO . BO
19. Cuando ocurre el siguiente fenómeno, se dice que la herencia se transmite en Zig–Zag, como sucede
en la hemofilia.
Cuando el padre hemofílico transmite la enfermedad a sus hijos varones.
Se transmite desde el abuelo, a través de su hija que es portadora, hacia sus nietos. Las mujeres son
portadoras y los varones manifiestan la enfermedad.
Cuando es el padre el que transmite la enfermedad a todos sus descendientes, hombres y mujeres.
Cuando los hijos adquieren la hemofilia por contacto sexual con una mujer portadora.
20. Mía, la primer bebé de Juan Soler y Maqui, resultó tener su corazoncito del lado derecho en lugar de estar al
lado izquierdo, que es lo normal. Lo que se debe posiblemente a una mutación del tipo:
Es probable que se haya duplicado la información genética de un cromosoma.
Seguramente se produjo la traslocación de un gen en uno de sus cromosomas.
Lo más probable es que se haya invertido el lugar de los genes en sus cromosomas.
Tal vez se produjo una delección de la información al momento de ser transmitida.
ESCALA DE MEDICIÓN DEL APRENDIZAJE
 Si todas tus respuestas fueron correctas: excelente, por lo que te
invitamos a continuar con esa dedicación.
 Si tienes de 17 a 19 aciertos, tu aprendizaje es bueno, pero es
necesario que repases los temas.
 Si contestaste correctamente 14 o menos reactivos, tu aprendizaje es
insuficiente, por lo que te recomendamos solicitar asesoría a tu
profesor.
64
Genética: Reproducción y Herencia
EJERCICIO DE
REFORZAMIENTO 1
Nombre _________________________________________________________
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno ___________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES: Trae material biológico de tu casa, como raíz de cebolla, pasto en crecimiento o semillas
en germinación, para que observes en el microscopio las células del mismo. Elabora un reporte de la
actividad y preséntalo a tu profesor.
65
Biología II
66
Genética: Reproducción y Herencia
EJERCICIO DE
REFORZAMIENTO 2
Nombre _________________________________________________________
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno ___________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES: Realiza una investigación sobre el desastre de Chernobyl, analiza en equipo cuáles fueron
las causas de las mutaciones que se efectuaron, los daños económicos que ocasionó a la población, así
como la forma en que resolvieron o intentaron resolver futuras contaminaciones en la población.
67
Biología II
68
Unidad 2
Evolución
Objetivos:
El alumno:
Planteará, a partir del análisis de las
principales teorías evolucionistas,
argumentos sobre los procesos
evolutivos que han dado lugar a la
biodiversidad actual, reconociéndose a sí
mismo como parte de esa diversidad
biológica y asumiendo una actitud de
respeto a las diversas formas de vida
con las que comparte un origen común.
Temario:
Quizá alguna vez te hayas preguntado ¿Por qué son tan
distintos los animales que habitan en las diferentes partes
del globo terráqueo? ¿Han permanecido las mismas
especies a través del tiempo? ¿Qué hace que algunos
organismos compartan características peculiares? ¿Qué
significa que muchos organismos se están extinguiendo?
2.1. Teorías evolutivas.
2.2. La genética y la evolución.
2.3. Origen de las especies.
Biología II
2.1.
TEORÍAS EVOLUTIVAS
¿Qué se entiende por Evolución?
La palabra evolución proviene del vocablo evolvere, que significa desenvolver o
desdoblarse.
Evolución Biológica. Son los cambios biológicos ordenados y graduales que han
sufrido los seres vivos a través del tiempo en interacción con el medio ambiente,
partiendo de otras formas de vida y resultando de ello la gran diversidad biológica
que se tiene en la actualidad.
Con los cambios que han sufrido los seres vivos en los últimos milenios se han
extinguido un gran número de especies, tanto vegetales como animales,
apareciendo en forma consecuente otras más, de tal manera que la evolución es el
proceso, por excelencia, que ha generado la extraordinaria biodiversidad del globo
terráqueo y que, además, nos permite establecer relaciones de parentesco entre
las distintas especies.
2.1.1. Primeras ideas sobre la evolución.
En la antigüedad, las primeras ideas sobre la evolución fueron aportadas por
algunos filósofos griegos, como Tales de Mileto (546 a.C.), Empédocles (435
a.C.) y Epicuro (270 a.C.), quienes buscaban explicaciones naturales a los
fenómenos ocurridos. La aportación de otros filósofos griegos, como
Anaximandro, Heráclito y Aristóteles, se presenta a continuación:
Anaximandro (610-547 a.C.). Supone que los seres vivos aparecieron en el agua
y posteriormente pasaron a tierra firme, con lo que tuvieron que evolucionar,
perdiendo las escamas de su piel. Considera que primero aparecieron los
animales, las plantas y, posteriormente, el hombre.
Heráclito (544-484 a.C.). Indicaba que “todo existe en estado continuo de
cambio”, y tenía la idea de que los eventos de la naturaleza se llevan a cabo a
través de ciclos que se repiten.
Aristóteles (384-322 a.C.). Propuso un sistema complejo de formas vivas en
constante evolución al que le llamó “Escalera de la naturaleza”, y sostuvo que la
naturaleza tiene como finalidad avanzar de lo simple e imperfecto a lo complejo y
perfecto.
George Louis Leclerc, Conde de Buffon (1707-1788). Francés que formó parte
de los naturalistas “transformistas” o “Transmutacionistas”. Escribió un libro
sobre la historia natural “Histoire Naturelle”, en el que aborda el tema del origen y
evolución de la tierra. Sugiere también que los restos fósiles pudieran pertenecer
a especies extintas y que tal vez hubiesen sido reemplazadas por nuevas.
Erasmus Darwin (1731-1802). Médico naturalista, abuelo de Charles Darwin,
puso de manifiesto sus ideas evolucionistas.
70
Evolución
Juan Bautista de Lamarck (1744-1829). Naturalista francés y botánico “fijista”. El
fijismo consideraba que las especies eran fijas e inmutables.
Sin embargo, las investigaciones en plantas y animales realizadas por Lamarck,
le dieron argumentos para concebir la idea de una evolución en las especies,
con lo que manifiesta que los seres vivos poseen una fuerza que les permite
permanecer en el medio ambiente, adaptándose, y una vez establecida esa
adaptación, se propaga a las siguientes generaciones, indicando que “los
caracteres adquiridos se heredan”. En la actualidad se sabe que los caracteres o
habilidades que adquieren los individuos en su vida diaria no pueden heredarse.
Por otro lado, Lamarck desarrolla el concepto de que pueden aparecer nuevos
órganos, o bien los organismos pueden desarrollar aquellos órganos como
respuesta a las necesidades del medio, con lo que propone la “Ley del uso y la
falta de uso”, la cual indica que "el desarrollo que adquiera un órgano es
directamente proporcional al uso que se le da, con lo que se hará más fuerte,
pero si no es utilizado, desaparecerá”, como sucede con el largo cuello de la
jirafa (Fig. 1), a la que se supone que le creció por la necesidad de alcanzar el
follaje más alto cuando éste se escaseó en los niveles bajos. Por otro lado,
pensó que el cambio era directo de una especie a otra, en forma lineal, del más
simple al más complejo.
Fig. 1. Las jirafas de Lamarck
Georges Cuvier (1769-1832). Naturalista francés que propone la “teoría de los
cataclismos” para explicar la diversidad biológica en determinada edad
geológica, de acuerdo a los fósiles de ese periodo encontrados en las distintas
capas terrestres. Según esta teoría, la Tierra sufrió eventos naturales de
proporciones grandísimas, o cataclismos, como la caída de algún meteorito, que
influyó en la variabilidad de las especies, ya que se destruyó gran parte de las
mismas. Con ella explica la presencia de fósiles de animales y plantas en los
distintos estratos terrestres, sobre todo de especies que ya se habían extinguido.
2.1.2. Evidencias de la Evolución.
Existen dos tipos de evidencias:
Directas. Son los restos fósiles que apoyan al proceso evolutivo (fósil = Excavar,
“algo enterrado”). Son restos o huellas de organismos que se han conservado por
características especiales del suelo, mismos que se han descubierto excavando las
distintas capas formadas por las eras geológicas de la tierra, como son los
esqueletos, conchas, semillas, hojas o huellas petrificadas, etcétera. (Fig. 2).
71
Biología II
http://www.acguanacaste.ac.cr/rothshildia/v2n1/textos/22.html
Fig. 2. Fósiles. Grabado de la obra de Darwin, anterior a “El origen de las Especies. Tomada del Eiseley,
1956.
Para que un fósil sea considerado como tal, se requiere una antigüedad mínima de
10 mil años. Gracias a esos restos se tiene el conocimiento de que los seres vivos
han cambiado a través del tiempo,
Extraordinariamente se han encontrado organismos completos, como insectos
atrapados en resinas, o los mamuts de Alaska y Siberia que se encontraron en
bloques de hielo, con una antigüedad de aproximadamente 25,000 años.
Con esto ha sido posible construir la historia evolutiva de algunos organismos,
como el caballo, cuyos ancestros aparecieron en América del Norte hace cerca de
60 millones de años, los cuales eran de la talla de un perro pequeño y contaban
con tres dedos en sus patas. Estos animales invadieron parte de Sudamérica y
Europa, se extinguieron hace 10 mil años, por lo que no fueron conocidos por los
indígenas americanos.
En la actualidad, se sabe que el caballo evolucionó de un ancestro más pequeño
sin casco en las patas, como se observa en la Fig. 3.
Por medio de los restos fósiles se intenta reconstruir al organismo y el
hábitat en que vivió, además de relacionarlo evolutivamente con líneas
pasadas y posteriores a él. En el siguiente cuadro se presentan algunas
formas de fosilización y las evidencias directas encontradas en los
mismos.
Fig. 3. Evolución del caballo
72
Evolución
Fosilización
Petrificación
Huellas
Formas encontradas
Se encuentran partes del organismo en los que se ha sustituido el material orgánico por
sílice, carbonato de calcio o magnesio, etcétera, para adquirir un aspecto de piedra.
Pisadas o rastros que el organismo dejó en el lodo o algo blando y que se endureció.
Útiles para deducir peso, tamaño, forma, etcétera.
Impresiones
Formas laminares, como pueden ser hojas de helechos, que permanecieron en algún
material blando, y al endurecer quedaron grabadas.
Inclusiones
Organismos completos que quedaron atrapados en resinas de ámbar, como sucedió
con arácnidos o insectos, organismos en hielo o en asfalto, quedando preservados.
Moldes y Vaciados
Los moldes son formados por el endurecimiento de las sustancias que rodearon a algún
organismo o parte del mismo, el cual con el tiempo se desintegró y desapareció.
Ocasionalmente, dicho molde fue cubierto por algún mineral que al endurecerse formó
vaciados, reproduciendo la estructura del organismo o parte del mismo.
2. Indirectas. Son evidencias que intentan comprobar la evolución de una
determinada especie a través de una comparación, mediante estudios que se
realizan en forma indirecta, como son:
a) Anatomía Comparada. Es el estudio comparativo
que se ha realizado de las distintas partes de los
organismos. Por ejemplo, la comparación entre
los huesos que forman las alas de las aves, de los
murciélagos, las aletas de la ballena y la mano del
humano, etcétera, los cuales son muy parecidos,
por lo que se cree que han evolucionado de
antepasados comunes. (Fig. 4),
Órganos o Estructuras Homólogos(as). Son aquellos
que tienen la misma estructura básica, y que al ser
tan parecidas suponen un origen común, pero su
función en el organismo es distinta. (Fig. 5).
Fig. 4. Anatomía comparada en la evolución del caballo.
Fig. 5. El ala del murciélago le sirve para volar y la aleta del delfín para nadar; sin embargo, son muy
parecidas en su estructura. Provienen de un ancestro común.
73
Biología II
Órganos o estructuras análogos. En este caso tienen la misma función, pero su
estructura es diferente, por lo que no tienen un origen común, como sucede con
las alas de un ave que, al igual que las alas de la mariposa, sirven para volar,
pero su anatomía es distinta. (Fig. 6).
Fig. 6. Esquema comparativo del ala de un ave con el ala de una mariposa, que tienen la misma
función pero son diferentes en su anatomía. Provienen de ancestros diferentes.
Órganos Vestigiales (Vestigium = huella o traza). Son aquellas estructuras del
cuerpo de un organismo vivo que no tienen un uso especializado o que está
reducida respecto a su función, como puede ser el huesito del coxis, al final de la
columna vertebral del humano, que en mamíferos como el mono, entre otros,
continúa para formar a la cola, considerándose que estos organismos provienen de
un ancestro común.
b) Embriología comparada.- Es la comparación de similitudes entre los
embriones de distintas especies en etapas tempranas de su desarrollo, lo
que aporta pruebas sobre el proceso evolutivo, ya que, por ejemplo, la
estructura de los embriones de mamíferos superiores como el del hombre,
presenta etapas de su desarrollo que son características de especies
inferiores, lo que revela diferentes grados de parentesco evolutivo,
considerándose que provienen de ancestros comunes. (Fig. 7).
http://ecociencia.fateback.com/pruebasevol/pruebasevolucion.htm
Fig. 7. Comparación entre embriones de distintos organismos.
74
Evolución
c) Bioquímicas. Son pruebas, como las del ADN, que se han realizado en todos
los seres vivos, comprobando que están presentes las mismas bases
nitrogenadas y que tienen la misma estructura, solo difieren en la cantidad y
en el acomodo de las mismas. De igual manera, los compuestos orgánicos
que forman a todas las especies son los mismos (carbohidratos, lípidos,
proteínas, etcétera), por lo que se considera que tenemos un antepasado
común, que fue evolucionando bioquímicamente a través del tiempo
Realiza un cuadro sinóptico de los distintos tipos de evidencias sobre la
evolución. Efectúa una coevaluación de la actividad.
EJERCICIO 1
2.1.3. Teoría de Darwin-Wallace.
Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Russel Wallace (1823-1913). A los 22 años de
edad, Darwin (Fig. 8) ya había completado sus estudios y no tenía dudas sobre la
inmutabilidad de las especies, propuesta por el “fijismo’.
En 1831 fue nombrado naturalista del navío “Beagle”, en el que viajó alrededor de
cinco años con la finalidad de estudiar los distintos organismos de los litorales del
Atlántico y del Pacífico de América del Sur, así como las Islas Galápagos, al oeste
del Ecuador. En esos territorios se maravilló por la gran diversidad de organismos,
en donde observó las aves conocidas como pinzones, que aunque eran similares
en cada una de las islas, tenían diferencias muy definidas que las convertían en
especies distintas.
De igual manera, observó el mismo comportamiento para las distintas especies de
tortugas gigantes (galápagos), así como de los vegetales, encontrando evidencias
que únicamente podían explicarse por medio de una clara evolución biológica. Las
tortugas galápagos (Fig. 9) constituyen especies muy antiguas que hasta hoy han
logrado sobrevivir debido a que su hábitat ha sido poco alterado. El viaje del
“Beagle”, concluyó el 2 de octubre de 1836.
http://es.wikipedia.org/wiki/I
magen:Charles_1880.jpg
Fig. 8. Charles Darwin.
http://tortugas.anipedia.net/-tortugas-galápagos.htm/
Fig. 9. Tortuga galápago. Existen 11 especies de ellas, pesan más de 400 Kg y la más antigua tiene cerca
de 170 años. Sobreviven hasta 14 meses sin comida ni agua.
Por su parte, Alfred R. Wallace (Fig. 10), joven naturalista que en 1858 le comunica
a Darwin, por medio de una carta, sus observaciones sobre la “selección natural”,
75
Biología II
que llevó a cabo cuando realizó un estudio en plantas y animales durante su
expedición a las Indias Orientales, que ocupan Indonesia y la Península del Malaya.
Las observaciones y conclusiones de Darwin y Wallace, en las que
proponen la "Teoría de la Selección Natural” para la evolución de las
especies, se publicaron conjuntamente el 1º. de julio de 1858; realizando
un informe a la Sociedad Linneo de Londres, Inglaterra, en donde se
manifiestan los siguientes principios básicos:
Por lo general, nacen más individuos de los que el medio ambiente puede
sostener con los recursos disponibles, produciéndose una sobrepoblación.
Se da una competencia y solamente los organismos más aptos, los que
pueden adaptarse al medio ambiente, son los que sobreviven”.
Se llevan a cabo variaciones en los organismos, las cuales se heredan a
través de la reproducción.
http://es.wikipedia.org/wiki/Alfred_Ru
ssel_wallace
Fig. 10. Alfred Russel Wallace.
Únicamente los individuos cuyas variaciones hayan provocado
“características favorables” serán los que produzcan más descendencia, a
lo que Darwin propuso que las variaciones favorables heredadas tienden a
hacerse cada vez más comunes de una generación a otra, proceso al que
llamó “Selección natural”.
Dado un tiempo suficiente, la “Selección natural” lleva a la acumulación de cambios
que provocan diferencias entre grupos de organismos, con lo que se produce la
variabilidad de las especies y, con esto, la evolución de las mismas.
El 26 de noviembre de 1859, Darwin publicó su obra “El origen de las especies”, en
la que trata sobre la variación de las especies y relaciona directamente los fósiles
encontrados durante su expedición con las especies vivas de la región.
EJERCICIO 2
76
Elabora un resumen sobre los puntos principales de la Teoría de la Selección
Natural y genera una discusión en el grupo.
Evolución
2.2.
LA GENÉTICA Y LA EVOLUCIÓN
¿Han permanecido las mismas especies a través del tiempo? ¿Qué hace que
algunos organismos compartan características peculiares? ¿Presentan los
organismos vivos en la actualidad las mismas características que sus ancestros?
¿Cuáles son los factores que provocan cambios en el equilibrio genético de una
población?
La Teoría Moderna de Evolución debe sus bases a las aportaciones de Mendel,
con sus Leyes sobre la herencia, que fueron conocidas y aceptadas por los
genetistas hasta principios del siglo XX. Con ellas se explican los procesos
evolutivos, ya que éstos implican cambios esenciales en la constitución genética de
las poblaciones.
En 1900, Hugo De Vries (1848-1935), botánico holandés que redescubrió las Leyes
de Mendel (Fig. 11), dio un nuevo impulso a la genética. Estableció las bases para
la Teoría de las Mutaciones, indicando que son la base para que se den los
cambios en los organismos.
El conjunto de genes o factores hereditarios (genotipo) son los responsables de
las características morfológicas (fenotipo), fisiológicas (función) y bioquímicas de
los organismos (reacciones metabólicas).
Se ha observado que las características actuales de los organismos vivos no son
exactamente las mismas que las de sus ancestros, concluyendo que las
características de un organismo vivo cambian sólo si se efectúa una transformación
a nivel genético o mutación para que se adapte al medio ambiente. En segundo
término, debe darse una reproducción para que se transmita a sus descendientes,
la cual deberá ser consecutiva hasta la aparición de una nueva especie.
http://es.wikipedia.org/wiki/Hu
go_de_Vries
Fig. 11. Hugo De Vries
Es en los organismos que llevan a cabo una reproducción sexual en donde se
efectúan intercambios genéticos, de los que resultan combinaciones genéticas con
alto valor de adaptación, con lo que se produce la variabilidad en las especies.
2.2.1. Teoría Sintética.
A la combinación que se da entre las Leyes de la Genética, establecidas por
Mendel, y la Teoría de la Evolución, (Selección natural), propuesta por Darwin y
Wallace, se le da el nombre de Teoría Neodarwiniana o Teoría Sintética de la
Evolución (Sintética: Unión de dos o más elementos), y se define como “Un cambio
de la frecuencia de los alelos (genes) de una población a lo largo de las
generaciones”. Estos cambios se manifiestan por caracteres morfológicos o
funcionales nuevos.
Los estudios sobre la Teoría Sintética de la Evolución se iniciaron en 1930, y en
ellos participaron autores como Theodosius Dobzhansky (1937), Ernest Mayr (1942)
y George G. Simpson (1944), entre otros (Fig. 12), quienes vienen a consolidarla,
explicando que la esencia de la evolución es el cambio, siendo las variaciones
hereditarias la materia prima.
77
Biología II
La teoría sintética moderna de la evolución reconoce los procesos que aparecen en
el mapa conceptual que se muestra a continuación:
¾
Variabilidad. Es el resultado de las mutaciones y de la recombinación genética
(reproducción sexual).
¾
Selección natural. Los individuos con ciertas características son los que tienen
un mayor número de descendientes, hasta que éstos puedan reporducirse
nuevamente, y son los que contribuyen al aumento de esos genes en la poza
genética de la población en la siguiente generación, por encima de los
individuos de otros rasgos, con lo que el equilibrio genético no se mantendrá.
Por el contrario, las frecuencais de ciertos genes aumentarán.
¾
Aislamiento reproductivo. Es aquél que limita la capacidad de reproducción de
las especies, presentándose tres casos posibles:
a.
Aislamiento geográfico. Es una separación física de los organismos, que
puede ser debido a: ríos, montañas, glaciales, islas, etc., que los limita en
su cruzamiento.
b. Aislamiento fisiológico. Consiste en la capacidad que tienen ciertos
individuos para realizar la fecundación y procrear, con lo que se impide el
intercambio de genes entre los individuos que la padecen.
c. Aislamiento ecológico. Es la ocupación de distintos hábitat en una especie
determinada, lo cual limita su reproducción. Los cambios de hábitat de los
organismos pueden deberse a causas naturales, como los cambios
climaticos que separan a las especies, o a cambios locales, como la
creciente de un río, un terremoto, un tornado, o bien a la intervención de la
mano humana, que separa a plantas y animales de su hábitat natural para
utilizarlos como mascotas.
¾
Migración. Es el desplazamiento de una poblacion de organismos del área que
normalmente ocupa. Inmigración es la entrada de individuos a una población, y
emigración es la salida de individuos de la misma.
Cuando llegan individuos que provienen de otras poblaciones, sus genes se
añaden a las mismas. En cambio, cuando se alejan de ella, esa población pierde
genes que vienen a alterar el equilibrio genético de la población.
78
Evolución
¾
Hibridación. Es la mezcla que se da entre distintas razas de especies muy
cercanas.
¾
Deriva genética o desplazamiento genético. Resulta debido al apareamiento al
azar entre los individuos que forman una población. La probabilidad de que un
individuo herede un alelo recesivo es mayor en una población pequeña. (Ley
de Hardy-Weinberg).
2.3.
ORIGEN DE LAS ESPECIES
Los cambios evolutivos resultan de una reproducción diferencial, ya que los
individuos con ciertos genotipos tienen una descendencia más numerosa, capaz
también de reproducirse, y al hacerlo en forma consecutiva o diferencial
aparecerá una nueva especie.
Para que se produzca un cambio en determinado organismo, primero debe
realizarse una mutación, ya que sólo así podrá haber cambios en su apariencia
externa que vengan a fortalecer a determinado organismo, y por consecuencia
se adapte a las nuevas condiciones del medio ambiente.
Posteriormente, el organismo en cuestión debe llevar a cabo una reproducción,
la cual deberá ser consecutiva. Sólo de esta manera podrá transmitir dicha
mutación a sus descendientes hasta que llegue la aparición de una nueva
especie Se dice, entonces, que la población ha sufrido una especiación.
Mutación + Recombinación (reproducción sexual diferencial) Æ Variabilidad Æ
Selección Natural Æ Especiación (evolución)
2.3.1. Concepto de Especie.
Especie. Es un conjunto de individuos semejantes capaces de reproducirse
entre sí y de generar una descendencia fértil (Fig. 15), el cual está
reproductivamente aislado de los demás grupos de individuos.
Esta definición se refiere prácticamente a organismos con reproducción sexual.
Sin embargo, existen especies de organismos con reproducción asexual que
producen organismos idénticos a sí mismos, pero que no contribuyen a la
variabilidad de las especies, lo cual ya se indicó en la Unidad 1 del presente
módulo de aprendizaje.
79
Biología II
Lleva a cabo el ejercicio de reforzamiento 4, de la página 113.
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2ESO/Reprodycoordinacion/index.htm
Fig. 15. Especie: Conjunto de individuos capaces de reproducirse entre sí, para generar
descendencia fértil.
2.3.2. Especiación Alopátrica y Simpátrica.
Los organismos vivos se deben adaptar a todos los cambios que ocurren en el
medio ambiente, sean físicos o biológicos. El surgimiento de una nueva especie
se da a partir de una ancestral, fenómeno al que se le conoce como
especiación. Se tienen dos formas de especiación: Alopátrica y Simpátrica.
MECANISMOS FUNDAMENTALES DE ESPECIACIÓN
(Formación de nuevas especies a partir de las existentes)
80
Especiación
Principalmente consiste en lo siguiente
Alopátrica
(geográfica)
Ocurre cuando una o más poblaciones quedan separadas (Alopátrica)
del resto de su especie debido a ciertas barreras geográficas, como
sucedió con los pinzones de Darwin, que evolucionaron por separado.
Simpátrica
Consiste en la Divergencia entre dos genotipos distintos dentro de la
misma área geográfica. Los híbridos poliploides (sobre todo plantas)
tienen más de dos juegos de cromosomas y algunos de sus
descendientes pueden ser fértiles, los que se autofecundan o cruzan
con híbridos semejantes a ellos; esto puede originar poblaciones con un
nuevo genotipo, que representará una nueva especie, como sucedió en
algunas especies de ortigas, entre dos especies de mosca de la fruta en
tabaco, café, etcétera.
Evolución
Nombre _________________________________________________________
AUTOEVALUACIÓN
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno __________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES:
Lee cuidadosamente y responde los siguientes cuestionamientos, rellenando el círculo de la opción que
consideres correcta.
1.
¿Cuál de las siguientes aportaciones respecto a la evolución de las especies corresponde a
Anaximandro?
Indicó que las formas vivas evolucionan constantemente a manera de una "escalera en la naturaleza”,
avanzando de lo simple a lo complejo y perfecto.
Sostiene que los organismos se originaron en el agua, evolucionan perdiendo escamas, con lo que
aparecieron los animales terrestres, las plantas y, finalmente, el hombre.
Asegura que “Todo existe en estado continuo de cambio”, llevándose a cabo ciclos que se repiten
constantemente.
Botánico fijista, ya que indica que todas las especies son fijas e inmutables en la naturaleza.
2.
Naturalista francés cuya propuesta se refiere a la “teoría de los cataclismos”, a través de los cuales la
Tierra sufre eventos de proporciones muy grandes para explicar la presencia de fósiles en los diferentes
estratos terrestres y con ello la diversidad biológica en las distintas eras geológicas.
Georges Cuvier.
Juan Bautista de Lamarck.
George Louis Leclerc.
Erasmus Darwin.
3. Los siguientes ejemplos corresponden a evidencias directas sobre la evolución de las especies:
El ala de una paloma y la aleta de una ballena.
La semejanza de los embriones de una lagartija, de una rana y de una boa.
Los huesos de un mamut y una huella petrificada.
Un órgano vestigial como es el coxis del humano, debido a que no posee cola.
4.
El ala de una libélula y la de un pichón, aún siendo de distinta estructura anatómica, les da la capacidad
de volar, por lo que se les denomina:
.
Estructuras vestigiales.
Órganos análogos.
Órganos homólogos.
Anatomías comparadas.
81
Biología II
5.
Las evidencias bioquímicas de un organismo que intentan explicar el origen del mismo como una
prueba evolutiva, corresponden a:
Se da una comparación de la anatomía, como la semejanza entre los huesos de la mano del humano y
los de la aleta de una ballena.
Es cuando partes del organismo han sido sustituidas por material de sílice o carbonato de calcio,
petrificándose.
Ocurre cuando los órganos son tan parecidos que pueden provenir de un ancestro común, pero
funcionan en forma distinta.
En éste caso, se realizan pruebas como el contenido de bases nitrogenadas en el ADN a los
organismos para comprobar la semejanza con ancestros comunes.
6.
Charles Darwin explicó la evolución biológica de las especies basándose en:
La fuerza vital que caracteriza a los organismos vivos.
La capacidad que tienen los organismos de autoperpetuarse.
Los organismos capacitados para reproducirse.
La adaptación que tienen los organismos más aptos y su reproducción consecutiva en forma
diferencial.
7.
¿Puede un organismo adquirir alguna característica o perderla, que lo vuelva más apto debido a una
selección natural para evolucionar en forma individual?
Sí, ya que si un individuo cambia su fenotipo favorablemente, se reproduce y de inmediato habrá una
especie distinta.
Un organismo débil también va a reproducirse y por lo tanto no aparecerá una nueva especie, sino que
permanece la misma.
No, porque la selección natural no se manifiesta en forma individual sino que se realiza a través de los
individuos de una población, que al reproducir sus características en forma consecutiva, se adaptan al
medio a través de muchas generaciones, apareciendo hasta entonces una nueva especie.
Por supuesto que sí, ya que cuando un individuo genéticamente apto se adapta a su medio ambiente,
se reproduce para crear a una nueva especie en la primera generación.
8.
La Teoría Sintética sostiene que:
Una mutación con valor adaptativo tiene mayor probabilidad de permanecer en un organismo
determinado, lo que favorece a la evolución de las especies.
Muchas mutaciones producen alelos sin ninguna ventaja adaptativa.
La mayoría de las mutaciones ocurren en genes reguladores, lo que no permite una adaptación.
Las mutaciones tienen un valor adaptativo negativo, lo cual hace que las especies no evolucionen.
9.
La teoría Sintética de la Evolución, recibe el nombre de:
Teoría Evolucionista.
Teoría de la Selección Natural.
Teoría de Darwin y Wallace.
Teoría Neodarwiniana.
82
Evolución
10. Los siguientes investigadores son los que apoyan a la Teoría Sintética de la evolución y consideran a
las mutaciones la materia prima de la evolución.
Heráclito, Lamarck y De Vries.
Dobzhansky, Mayr y Simpson.
Charles Darwin, Cuvier y Wallace.
Tales de Mileto, Heráclito y Aristóteles
11. La población de ratones en una pradera cuenta con ratones de colores blanco, gris, gris oscuro y
negro. Considerando a un gavilán como depredador de ratones, ¿qué color tenderá a desparecer con
mayor rapidez?
Negro.
Blanco.
Gris oscuro.
Gris.
12. Los pinzones de Darwin presentan 14 variedades. Las distintas aves de las Islas Galápagos no se
pueden cruzar entre ellas debido al proceso conocido como:
Aislamiento geográfico.
Aislamiento ecológico.
Aislamiento fisiológico.
Variabilidad.
13. En el siguiente ejemplo se restringe un libre intercambio de genes en una población.
En un criadero de perros de raza pura.
Durante el apareamiento de ballenas en las aguas cálidas de Baja California.
En el santuario de mariposas monarca de Michoacán.
En el desovamiento de las tortugas marinas en las playas de Guerrero.
14. La llegada de nuevos pobladores aumenta la variabilidad genética de una población determinada,
como sucedió durante la conquista de México por los españoles, lo que desempeñó un papel
importante en la evolución de nuestra población. A este mecanismo se le conoce como:
Poza génica.
Emigración.
Inmigración
Deriva génica.
83
Biología II
15. Cuando se lleva a cabo una reproducción al azar o aleatoria en una población pequeña, produciéndose
un cambio en la frecuencia de alelos recesivos o menos frecuentes (tienden a ser homocigotos),
resultando una diversidad genotípica en la población, con lo que cambia las características de las
especies, que no necesariamente favorecen a los individuos de dicha población y formándose un
subgrupo de la misma, se le conoce como:
Aislamiento genético.
Deriva génica.
Poza génica.
Aislamiento reproductivo.
16. Es la forma en que se produce un “cuello de botella” en una población.
Cuando se produce un cruzamiento de genes heterocigotos.
Se produce cuando inmigra una especie distinta hacia una población.
Es cuando un individuo de una especie emigra hacia otra población.
Se lleva a cabo cuando una población determinada disminuye marcadamente debido a factores
externos.
17. ¿Qué es una especiación?
Son organismos que pueden reproducirse entre sí, para originar descendencia fértil.
Son organismos que llevan a cabo una reproducción asexual.
Es el origen de una especie nueva debido a cambios evolutivos que resultan de una reproducción
diferencial.
Son los cambios genéticos que se dan en una especie determinada.
ESCALA DE MEDICIÓN DEL APRENDIZAJE
¾ Si todas tus respuestas fueron correctas: excelente, por lo que te
invitamos a continuar con esa dedicación.
¾ Si tienes de 8 a 9 aciertos, tu aprendizaje es bueno, pero es
necesario que repases los temas.
¾ Si contestaste correctamente 7 o menos reactivos, tu aprendizaje es
insuficiente, por lo que te recomendamos solicitar asesoría a tu
profesor.
84
Evolución
EJERCICIO DE
REFORZAMIENTO 1
Nombre _________________________________________________________
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno __________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES: Sintetizar en equipo la biografía de los personajes de las diversas teorías de la evolución y
que cuatro alumnos representen a Cuvier, Lamarck, Darwin y Wallace. Efectuar un debate sobre las teorías
propuestas por los mismos para llegar a conclusiones en el grupo. Evalúa la actividad.
85
Biología II
86
Evolución
EJERCICIO DE
REFORZAMIENTO 2
Nombre _________________________________________________________
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno __________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES: Llevar a cabo una investigación bibliográfica sobre los diferentes conceptos de especie
para que el grupo seleccione el más apropiado. Presentar en equipo diferentes especies para realizar una
discusión sobre el concepto y obtener conclusiones.
87
Biología II
88
Evolución
EJERCICIO DE
REFORZAMIENTO 3
Nombre _________________________________________________________
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno __________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES: Exponer en equipo los tipos de especiación alopátrica y simpátrica, elaborar una síntesis
de las mismas frente al grupo. Utilizar un dibujo o bien una maqueta para ejemplificar los procesos.
89
Biología II
90
Unidad 3
Estructura y
función
de las plantas
Objetivos:
El alumno:
Explicará los procesos fisiológicos
básicos de las plantas a través de la
observación y análisis de los órganos y
estructuras que las forman, así como de
la investigación documental,
identificándolos como adaptaciones que
son producto de la evolución,
manifestando una actitud de respeto
hacia la naturaleza
Temario:
3.1.
3.2.
Nutrición y transporte en
plantas.
Reproducción en plantas
angiospermas.
Biología II
Mapa Conceptual de Unidad
92
Estructura y función de las plantas
3.1.
NUTRICIÓN Y TRANSPORTE EN
PLANTAS
Existen evidencias de hace aproximadamente 450 millones de años, que
parecen indicar que las plantas evolucionaron a partir de un grupo ancestral de
algas verdes (división Chlorophyta), que se alojaban en las orillas de las lagunas
o que quedaban enredadas en las costas durante las mareas bajas. Al invadir el
ambiente terrestre tuvieron que desarrollar estructuras específicas que las fijaran
al suelo, las raíces, las cuales les permitieron absorber agua y nutrientes del
suelo. También desarrollaron hojas para una mejor captación de la luz solar y el
CO2, indispensables para la fotosíntesis, así como tallos con un material llamado
lignina, que les daban rigidez y posibilidades de ramificarse; el aumento en el
tamaño requirió el desarrollo de un sistema de conducción de agua y solutos,
llamado sistema vascular. Sin embargo, no todas las plantas alcanzaron el
mismo desarrollo estructural.
Las Briofitas, grupo más primitivo de plantas, no lograron desarrollar tejidos
especializados de transporte, por lo tanto, son plantas rastreras no vasculares
que carecen de raíces y tallos, y deben vivir en lugares húmedos. Tampoco
presentan hojas verdaderas, sólo unas estructuras foliáceas fotosintéticas de
unas pocas células de espesor.
Dentro de las plantas que lograron desarrollar un sistema vascular, están las
plantas vasculares sin semilla y con semilla.
Las vasculares sin semilla incluyen a los helechos, los cuales utilizan esporas
para su reproducción en lugar de semillas. Se caracterizan por la presencia de
grandes hojas (frondas) divididas en folíolos (pinnas), que normalmente se
desenrollan desde la base hasta el ápice a medida que crecen, comúnmente
poseen en su superficie inferior a los esporangios, en los cuales se producen las
esporas; los tallos están poco desarrollados.
Al final del período carbonífero (hace 286 millones de años) aparecen las
primeras plantas vasculares con semilla. Las plantas gimnospermas fueron las
primeras plantas con semilla en aparecer, dominaban el paisaje durante la
época de los dinosaurios, pero perdieron la batalla evolutiva frente a las
angiospermas, las cuales aparecieron justo cuando los dinosaurios declinaban
(hace aproximadamente 120 millones de años). Al parecer las angiospermas
evolucionaron de un grupo de gimnospermas.
Las plantas más comunes, tales como plantas de cultivo, cereales, pastos,
malezas, flores de jardín, árboles y arbustos familiares de hoja ancha, entre
otros, son angiospermas; ocupan más del 90% de la superficie vegetal de la
tierra. Estas plantas resultaron ser más exitosas reproductivamente, y también
parecen alcanzar el máximo desarrollo evolutivo en estructuras vegetativas
como: la raíz, el tallo y las hojas.
TAREA 1
Página 105.
93
Biología II
EJERCICIO 1
Investiga las características de los dos grupos principales de angiospermas.
3.1.1
Estructuras vegetales: raíz, tallo y hoja raíz
Es la primera de las partes embrionarias que se desarrollan en la semilla,
normalmente crece bajo el suelo. Las principales funciones que realiza la raíz es
la de anclaje o fijación del vegetal y la absorción y conducción de agua y
minerales desde el suelo hacia el tallo, pero no menos importante es la función
de almacenamiento de alimento de muchas raíces.
Por su origen se distinguen tres tipos básicos: las raíces primarias que son
prolongaciones directas de la radícula del embrión; las raíces secundarias, que
surgen como ramificaciones de las primarias y, las raíces adventicias que se
originan de cualquier otra parte del vegetal. Existen otros criterios para clasificar
a las raíces.
El crecimiento longitudinal de las raíces se debe a las divisiones celulares en el
meristemo apical, localizado en la parte terminal de las raíces, cuya punta está
protegida por una cubierta llamada cofia o caliptra. Detrás del meristemo apical
existe una zona de elongación celular, seguida de una zona de diferenciación,
cuyas células epidérmicas superficiales forman los pelos absorbentes.
En corte transversal la raíz parece estar formada por
una serie de anillos concéntricos. De fuera hacia
dentro se observa: la epidermis, de una célula de
espesor, la corteza, el endodermo y, en el centro el
cilindro vascular, delimitado por las células del
periciclo, las cuales se encargan de formar el xilema
y el floema.
TALLO:
El tallo es el órgano que conecta las raíces con las
hojas, transporta materias primas y productos
fotosintéticos, puede almacenar alimentos y, si es
verde, realiza la fotosíntesis, también origina y brinda
sostén a las hojas.
El sitio de inserción de las hojas en el tallo se llama
nudo y la zona entre dos nudos es el entrenudo. Las
yemas apicales del tallo provocan su crecimiento
longitudinal y las yemas axilares el crecimiento hacia
los costados, formando las ramas.
94
Estructura y función de las plantas
De manera general los tallos se dividen en leñosos y herbáceos. Los leñosos,
tienen una capa externa de células suberosas (corteza) y son característicos de
los árboles; los herbáceos sólo presentan una capa superficial o
epidermis ordinaria, se conservan flexibles y en general son
verdes y fotosintéticos.
Los sistemas de tejidos que forman a los tallos herbáceos así
como la estructura primaria (tallo joven) de los leñosos son: el
dérmico (epidermis), el fundamental (parénquima, colénquima y
esclerénquima) y el vascular (xilema y floema). La estructura
secundaria que implica el crecimiento en grosor, básicamente
de los tallos leñosos, se debe a dos meristemos secundarios: el
cambium suberoso o felógeno, que forma la peridermis y el
cambium vascular, que origina el xilema y floema secundario. La
mayor parte del tronco de los árboles está formado por xilema
secundario (madera). Conforme el árbol madura y su diámetro
aumenta, la epidermis y la corteza se parten y descascaran y su lugar es
ocupado por el peridermo.
Hojas
Son estructuras generalmente delgadas y planas
que se originan en la yema apical del tallo. Su
función principal es la realización de la
fotosíntesis, pero su gran diversidad en formas y
tamaños hacen evidentes otras funciones. La
parte plana y delgada de la hoja se denomina
limbo o lámina.
En corte transversal, comúnmente la hoja consta
de una epidermis superior (haz) y una inferior
(envés). Debajo de la epidermis del haz hay una
capa de mesófilo en empalizada seguido de una capa de mesófilo esponjoso,
ambas capas formadas por células parenquimatosas de pared
delgada, con abundantes cloroplastos, para la realización de la
fotosíntesis. La superficie de la hoja presenta pequeñas aperturas
denominadas estomas, que regulan el intercambio gaseoso y la
transpiración de la planta. La epidermis del envés suele tener más
estomas que la del haz, esto debido a que la hoja tiene una cubierta
cerosa más gruesa en el haz que en el envés. Cada estoma está
rodeado por un par de células oclusivas epidérmicas en forma de
media luna que regulan la apertura y cierre del orificio del estoma.
95
Biología II
TAREA 2
Página 107.
96
Generalmente la hoja se une al tallo a través de un tallito pequeño llamado
pecíolo, si no está presente la hoja es sésil. Las hojas presentan gran variedad
de formas y existen diferentes clasificaciones atendiendo a distintos criterios. De
manera muy general, las hojas de las plantas monocotiledóneas presentan un
patrón regular de venación paralela, en el cual las venas del mismo diámetro
corren longitudinalmente manteniendo una venación paralela entre sí. En
cambio, en las dicotiledóneas, una vena principal, ubicada generalmente en el
centro de la hoja, se ramifica formando una red vascular conocida como
venación reticular.
Estructura y función de las plantas
3.1.2
Nutrición y transporte en plantas
La fotosíntesis es el proceso que le permite a las plantas elaborar moléculas
alimenticias complejas (carbohidratos) a partir de sustancias simples que toman
del medio, en presencia de energía lumínica. El carbono y el oxígeno que
construyen a estos fotosintatos provienen del CO2 atmosférico, constituyendo la
mayor parte de la masa vegetal. Sin embargo, el suelo proporciona agua y
muchos nutrientes en forma de minerales disueltos en ella, necesarios también
para la formación de los fotosintatos.
Son las raíces las encargadas de
absorber el agua y demás nutrientes
del suelo y mantener a la planta fija.
Las raíces, absorben los nutrientes
del suelo de manera particularmente
eficiente gracias a dos asociaciones
mutualistas: las micorrizas (raíceshongo) y las asociaciones con
bacterias fijadoras de N. Se cree que
en más del 90% de las familias de
plantas se encuentran micorrizas,
éstas facilitan el paso del agua y
otros nutrientes desde el suelo hacia
la planta, permitiéndoles prosperar
en suelos pobres. Por otra parte, las
raíces de las plantas leguminosas
sostienen una relación mutualista
con bacterias fijadoras del nitrógeno,
comúnmente del género Rhizobium,
éstas convierten el N2 atmosférico en
formas más utilizables como el NH3,
el cual se combina posteriormente
con compuestos de carbono
sintetizados
por
la
planta,
produciendo
aminoácidos;
lo
anterior se debe a que las plantas no pueden utilizar directamente el N2
atmosférico para incorporarlo a sus moléculas orgánicas.
97
Biología II
La adhesión
es la
capacidad
que tienen
ciertas
moléculas
de diferentes
clases de
permanecer
juntas.
El agua y los minerales disueltos son absorbidos principalmente a través de los
pelos absorbentes, atravesando y rodeando las células hasta llegar al xilema. El
xilema está formado en su mayor parte por dos tipos de células: traqueidas y
vasos, que al madurar pierden su citoplasma convirtiéndose en tubos huecos
que son perfectos para el transporte de líquidos. Las traqueidas son largas y
delgadas y presentan muchos agujeros en su superficie, el agua pasa a través
de los agujeros manteniéndose un flujo constante. Los vasos tienen formas más
variadas.
La fuerza de empuje que existe en la raíz (presión radicular) provoca el
desplazamiento del agua y minerales disueltos desde las raíces hacia el tallo y
demás partes de la planta, pero probablemente lo más significativo para la
realización de este desplazamiento sea el tirón transpiratorio o succión ejercida
en los estomas de las hojas, aunado a las propiedades de adhesión y cohesión
de las moléculas de agua.
Las células fotosintéticas, localizadas principalmente en las hojas, utilizarán las
sustancias transportadas por el xilema para la elaboración de sustancias
alimenticias, las cuales serán acarreadas por el floema hacia todas las partes de
la planta.
El floema está formado básicamente por dos tipos de células: las células
cribosas y las acompañantes. Las células cribosas se unen extremo con extremo
y forman largas columnas llamadas tubos cribosos, las paredes celulares de
esos extremos tienen muchos agujeros (placas cribosas); también hay
perforaciones hacia los costados. Esta disposición celular da como resultado
una red protoplasmática continua dentro del floema. Las células cribosas
pierden su núcleo al madurar, pero se cree que las células acompañantes que
se encuentran a su lado, les brindan los controles nucleares que necesitan.
98
Estructura y función de las plantas
A través de los tubos cribosos del floema se mueven una gran cantidad de
sustancias alimenticias, principalmente sacarosa, por un proceso llamado
traslocación. Se mueven desde la parte del vegetal donde se encuentran en
mayor concentración hacia regiones de menor concentración, denominados
resumideros. Generalmente este movimiento de nutrientes va desde las hojas
hacia el tallo y las raíces (resumideros).
Al parecer, la alta concentración de azúcares y otros solutos en un
compartimiento de la planta da por resultado la entrada osmótica de agua hacia
ese compartimiento. A consecuencia de ello, la presión aumenta dentro del
compartimiento y eso provoca la expulsión del líquido y solutos disueltos hacia el
compartimiento adyacente que tiene menor concentración de solutos. Al entrar
en ese compartimiento también atraerán agua de regiones circundantes que
aumentará la presión y los moverá al siguiente compartimiento.
El proceso global es muy complejo, y en varios casos, como es el caso del
azúcar, es necesario el transporte activo, el cual implica gasto de energía.
99
Biología II
3.2.
REPRODUCCIÓN EN PLANTAS
ANGIOSPERMAS
Las angiospermas, son plantas cuyas semillas están encerradas en una
estructura llamada ovario. También se conocen como antofitas, que significa
plantas con flores. Flores y frutos son estructuras características de este tipo de
plantas, y han asegurado su éxito reproductivo. Las plantas angiospermas se
reproducen sexual y asexualmente. La flor es una estructura indispensable para
su reproducción sexual.
3.2.1 Estructura y función de la flor
La flor es un órgano que proviene del meristemo apical del tallo. Consiste en un
conjunto de hojas modificadas y adaptadas para la reproducción (sépalos,
pétalos, estambres y carpelos). Las hojas florales carecen de yemas axilares y
los entrenudos del eje sobre el cual se insertan son muy cortos, por lo que
forman verticilos de hojas: cáliz, corola, androceo y gineceo.
El cáliz y la corola (perianto) son verticilos estériles o de protección, en tanto que
el androceo y gineceo son fértiles o sexuales.
Las flores unisexuales (imperfectas) presentan sólo uno de los verticilos
sexuales, ya sea androceo o gineceo, pero las flores bisexuales (perfectas)
presentan ambos. La flor típica (perfecta) posee los cuatro verticilos florales,
pero existe una gran diversidad en la estructura floral de cada especie, en
relación a su adaptación al medio ambiente. Así por ejemplo, las flores
polinizadas por el viento son poco vistosas (con una tendencia a la reducción,
fusión o eliminación de estructuras). En cambio las polinizadas por insectos
tienen flores llamativas y modificadas según el insecto polinizador.
En una flor típica, de afuera hacia adentro encontramos: el cáliz, es el primer
verticilo floral y está constituido por hojas llamadas sépalos, el cual protege y
envuelve a la flor en botón. El segundo verticilo floral es la corola y está formado
por hojas llamadas pétalos, los cuales presentan mayor colorido y diversidad
100
Estructura y función de las plantas
morfológica que los sépalos. Si no se distinguen diferencias entre los sépalos y
los pétalos, entonces reciben el nombre de tépalos, y al conjunto se le denomina
perigonio. El tercer verticilo es el androceo, formado por un conjunto de
estambres y constituye el aparato reproductor masculino de la flor; cada
estambre está formado por filamento y antera, dentro de la cual se encuentran
los granos de polen. El cuarto verticilo lo constituye el gineceo (pistilo) y
representa al aparato reproductor femenino de la flor, está formado por hojas
modificadas llamadas carpelos. En una flor se pueden encontrar uno o varios
pistilos. La entrada o superficie receptora del pistilo es el estigma, éste se
continúa con el estilo que a su vez desemboca en el ovario donde se encuentran
los óvulos.
Investiga las cuatro tendencias principales en la evolución de la flor.
EJERCICIO 2
Ciclo biológico de las angiospermas
El ciclo de vida de una angiosperma incluye la llamada generación: esporofítica y
gametofítica. La generación esporofítica es diploide (2n) y autotrófica y está
representada por la planta que surge después de la germinación de la semilla.
La generación gametofítica sólo está representada por los gametos masculinos
(granos de polen) y los femeninos (saco embrionario) que contienen núcleos
haploides (n).
Para que ocurra la reproducción sexual se requiere la fusión de gametos, en este
caso, el saco embrionario es fecundado por el grano de polen. Después de la
fecundación el saco embrionario se convierte en semilla que estará contenida
dentro de un fruto.
Las células diploides que se encuentran dentro de la antera de la flor sufren
meiosis y originan microsporas haploides que posteriormente se dividen por
mitosis, pero sin citocinesis, dando lugar a células binucleadas, denominadas
granos de polen.
Dentro del ovario se localizan uno o varios megasporangios (también conocidos
como óvulos), constituidos por células diploides, que se dividen por meiosis y
originan 4 células haploides, 3 de ellas desaparecen y la que sobrevive se divide
por mitosis (sin citocinesis) 3 veces, originando así una célula con 8 núcleos
haploides, llamada saco embrionario. De los 8 núcleos, sólo 3 participan en la
reproducción, los 2 núcleos polares y el otro que forma al núcleo del huevo u
ovocélula.
EJERCICIO 3
Investiga los diferentes tipos de polinización.
101
Biología II
A través de la polinización el grano de polen llega al estigma de la flor y germina.
Uno de los 2 núcleos empieza a descender (núcleo del tubo) y forma el tubo
polínico por donde desciende el otro núcleo que al dividirse mitóticamente forma
2 núcleos espermáticos. Uno de los núcleos espermáticos fecundará a los 2
núcleos polares formando una célula triploide (3n) que producirá el endospermo
(alimento) de la semilla; el otro núcleo espermático fecundará a la ovocélula para
formar el embrión (2n) de la semilla.
El embrión y el endospermo crecen y se desarrollan mientras que los
tegumentos se endurecen y modifican, formando la cubierta de la semilla.
Simultáneamente el ovario aumenta de tamaño formando al fruto (fruto
verdadero) y las otras estructuras florales (pétalos, sépalos y estambres)
degeneran.
102
Estructura y función de las plantas
3.2.2
El fruto como estrategia adaptativa de dispersión
El fruto es una estructura auxiliar en la reproducción sexual de las plantas y ha
contribuido en gran medida a su evolución. Básicamente la semilla es un óvulo
maduro y el fruto un ovario maduro (junto con cualquier otra estructura que se
fusione a él).
En la formación y maduración del fruto intervienen las
siguientes hormonas: auxinas, giberilinas, citocininas y
etileno. La auxina es formada por el grano de polen y por
el óvulo fecundado.
Cuando la semilla madura, el estigma y el estilo del ovario
degeneran pero la pared del ovario crece protegiendo y
encerrando a las semillas, esta estructura se denomina
pericarpio. La diferenciación del pericarpio forma el
endocarpio, mesocarpio y epicarpio, cada uno con tejidos
especializados, que constituyen propiamente al fruto. Sin
embargo el pericarpio puede desarrollar los mismos
tejidos presentes en la pared del ovario u otros muy
diferentes, lo que incrementa la gran variedad de frutos.
Así por ejemplo, si el pericarpio permanece delgado
formará un fruto seco (tamarindo); si el pericarpio se
engruesa forma un fruto carnoso (durazno).
Normalmente el fruto contiene a las semillas (óvulos fecundados), pero también
puede ocurrir que el fruto se desarrolle sin que haya fecundación, en tal caso se
presentarán óvulos abortivos en lugar de semillas, a estos frutos se les
denomina frutos partenocárpicos. La formación de este tipo de frutos sin semilla
se debe generalmente a la presencia temprana y espontánea de hormonas,
como las auxinas, que estimulan el desarrollo del fruto antes de la formación de
la semilla.
Los frutos se clasifican de acuerdo a diferentes criterios, siendo de gran utilidad
para su estudio y sistematización. Entre los criterios de clasificación de los frutos
tenemos los siguientes:
¾
¾
¾
¾
¾
Por la naturaleza del pericarpio: secos y carnosos.
Por la permanencia o liberación de la semilla en la madurez: dehiscentes
(liberan las semillas) e indehiscentes (no abren normalmente para liberar
la semilla).
Tipo de dehiscencia: longitudinal, transversal, porocidal (a través de
orificios).
Por el número de semillas: monospermos, polispermos.
Con estructuras anexas: frutos a los que se les fusionan elementos
contiguos como los sépalos, receptáculo, etc.
Independientemente del tipo de fruto de que se trate su contribución en la
reproducción sexual de la planta es clara, además de proteger y proporcionar
nutrientes a la semilla contribuye a su dispersión.
103
Biología II
Los frutos han desarrollado diversas estrategias para dispersarse y dispersar las
semillas que contienen:
TAREA 3
Página 109.
¾
¾
¾
¾
Unos son livianos y tienen alas para que el viento los disperse.
Otros tienen espinas para adherirse al pelo o plumas de los animales.
Los hay carnosos para que los animales se los coman y diseminen sus
semillas.
Algunos como el coco, tienen espacios llenos de aire y estructuras
livianas para flotar y dispersarse.
La semilla es un óvulo fecundado donde se desarrolla el embrión, contiene
reservas de alimento y puede permanecer en estado latente hasta el momento
de la germinación donde reanuda su crecimiento. La semilla resultó ser una
forma más segura y exitosa para la reproducción y confirió a las plantas que las
poseían una notable ventaja evolutiva, transformándolas en las más dominantes
de la tierra.
Encontramos dos grupos de plantas con semilla: las gimnospermas (división
Pinophyta) y las angiospermas (división Magnoliophyta).
La principal diferencia entre los dos tipos de plantas con semilla es que los
óvulos y las semillas de las gimnospermas están desnudos o expuestos al aire,
en tanto que en las angiospermas están encerrados y protegidos en una
estructura llamada ovario. En las angiospermas aparecen también dos nuevas
estructuras relacionadas con la reproducción: la flor y el fruto. Las raíces, tallos y
hojas alcanzan su máxima expresión evolutiva en las angiospermas y están a
cargo de la nutrición de la planta.
EJERCICIO 4
¡Ojo! Recuerda que
debes resolver la
autoevaluación y los
ejercicios de
reforzamiento; esto te
ayudará a enriquecer
los temas vistos en
clase.
104
Observa y anota las estrategias que tienen para su dispersión los siguientes
frutos:
a) Pitahaya
b) Guachaporis
c) Dátiles
Estructura y función de las plantas
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 1
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES:
Investiga ¿qué bacterias pueden contaminar las plantas y qué enfermedades causan al hombre?
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105
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
______________________________________________________________
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106
Estructura y función de las plantas
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 2
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES:
Investiga la morfología de algunas plantas de tu región: Tallo, hoja y raíz.
Olivo
Tipo de Tallo
Tipo de Flor
Tipo de fruto
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107
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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108
Estructura y función de las plantas
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 3
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES:
Investiga por qué causas las flores o frutos pueden llegar a infectarse con hongos o bacterias dañinas para el
ser humano
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109
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
110
Estructura y función de las plantas
Nombre _________________________________________________________
AUTOEVALUACIÓN
Núm. de lista ____________ Grupo ________________ Turno __________
Núm. de Expediente ___________________ Fecha ____________________
INSTRUCCIONES:
Lee cuidadosamente y responde los siguientes cuestionamientos, rellenando el círculo de la opción que
consideres correcta.
1. Proceso mediante el cual las plantas elaboran nutrientes orgánicos (alimentos), a partir de sustancias
inorgánicas y luz.
Nutrición
Fotosíntesis
Quimiosíntesis
Metabolismo
2. Pueden capturar el N2 atmosférico y convertirlo en nutrientes más aprovechables como el NH3 o NH4.
Nitrosomonas
Nitrobacter
Rhizobium
Nitrosococcus
3. Son extensiones que se forman a expensas de las células de la epidermis de la raíz, aumentando su
área de absorción.
Pelos radicales
Meristemos radiculares
Xilema y floema
Caliptra
4.
Tejido vascular encargado de la absorción del agua y las sales minerales.
Floema
Pelos absorbentes
Epidermis
Xilema
5.
Tejido que permite el transporte a distintas regiones de la planta de la sabia elaborada.
Floema
Endodermis
Corteza
Xilema
6.
Propiedades de las moléculas del agua que les ayudan a ascender del suelo a las hojas.
Evaporación y condensación
Transpiración y adhesión
Cohesión y evaporación
Cohesión y adhesión
111
Biología II
7.
Estructuras vegetales que permiten el intercambio gaseoso así como la transpiración.
Hojas
Tallos
Estomas
Raíces
8. Plantas cuyas semillas están encerradas en el interior del ovario.
Antofitas o angiospermas
Gimnospermas
Pteridofitas
Criptógamas
9. Estructura floral que recibe al grano de polen durante la polinización.
Estilo
Estigma
Ovario
Pistilo
10. Células binucleadas de las angiospermas, cuyos núcleos son haploides.
Óvulo
Grano de polen
Gametofito femenino
Esporofito
11. Se encarga de formar un conducto desde el estigma hasta el micrópilo para que ocurra la
fecundación.
Tubo polínico
Núcleo espermático
Núcleo generador
Núcleo del tubo
12. Forma parte del alimento de la semilla y está formado por células que poseen 3 juegos de
cromosomas.
Gametofito
Esporofito
Endospermo
Embrión
13. Estructura vegetal cuya función principal es la dispersión de la semilla.
Flor
Fruto
Polen
Perianto
112
Estructura y función de las plantas
14. ¿De qué depende la formación de frutos que contengan una sola semilla?
Del número de granos de polen que realicen la polinización
Del número de núcleos que sean fecundados en el saco embrionario
De la cantidad de tubos polínicos que se formen
De que exista un saco embrionario dentro del ovario
15. La aplicación muy temprana de auxinas al ovario daría como resultado la formación de:
Muchas semillas
Pocas semillas
Un fruto muy grande
Un fruto sin semilla
ESCALA DE MEDICIÓN DEL APRENDIZAJE
¾ Si todas tus respuestas fueron correctas: excelente, por lo que te
invitamos a continuar con esa dedicación.
¾ Si tienes de 12 a 14 aciertos, tu aprendizaje es bueno, pero es
necesario que repases los temas.
¾ Si contestaste correctamente 11 o menos reactivos, tu aprendizaje es
insuficiente, por lo que te recomendamos solicitar asesoría a tu
profesor.
113
Biología II
114
Unidad 4
Procesos en los
animales
Objetivos:
El alumno:
Explicará los procesos fisiológicos
básicos de los animales vertebrados a
partir de la comparación entre el ser
humano (mamífero) con otros
vertebrados mediante la investigación
documental y actividades
experimentales, reconociendo la
adaptación como proceso evolutivo y el
desarrollo de actitudes que lo lleven a
preservar su propia vida, en un ambiente
de cooperación y respeto
Temario:
¿Qué características nos hacen especiales a los
humanos del resto de los animales? ¿Cuales son los
procesos fisiológicos de nuestro cuerpo? ¿Cómo nos
mantenemos vivos y reconocemos nuestro medio que
nos rodea? ¿De qué manera nos desarrollamos? ¿Es
nuestro mecanismo de reproducción semejante al resto
de los seres vivos?
Estos son cuestionamientos base en el estudio de la
Biología, temáticas que serán abordadas en esta unidad
4.1 Digestión
4.2 Sistema respiratorio
4.3 Sistema circulatorio
4.4 Sistema excretor
4.5 Sistema endocrino
4.6 Sistema Nervioso
4.7 Reproducción y desarrollo
Biología II
4.1.
DIGESTIÓN
¿Qué es lo que entendemos por digestión?
¿Para qué sirve la digestión?
La digestión es el proceso de transformación de los alimentos que son ingeridos
en sustancias más sencillas para ser absorbidos. La digestión ocurre tanto en
los organismos pluricelulares como en las células, como a nivel subcelular.
Cuando comemos alimentos como pan, carne y verduras, estos no están en una
forma que el cuerpo pueda aprovechar para nutrirse. Los alimentos y bebidas
que consumimos deben transformarse en moléculas más pequeñas de
nutrientes antes de ser absorbidos hacia la sangre y transportados a las células
de todo el cuerpo. La digestión es el proceso mediante el cual los alimentos y
bebidas se descomponen en sus partes más pequeñas para que el cuerpo
pueda usarlos como fuente de energía, y para formar y alimentar las células.
4.1.1
Órganos y sus funciones (aparato digestivo).
El aparato digestivo es un largo tubo, con importantes glándulas asociadas.
Desde la boca hasta el ano, el tubo digestivo mide unos once metros de
longitud. En la boca ya empieza propiamente la digestión. Los dientes trituran los
alimentos y las secreciones de las glándulas salivales los humedecen e inician
su descomposición química. Luego, el bolo alimenticio cruza la faringe, sigue
por el esófago y llega al estómago, una bolsa muscular de litro y medio de
capacidad, en condiciones normales, cuya mucosa segrega el potente jugo
gástrico, en el estómago, el alimento es agitado hasta convertirse en una papilla
llamada quimo.
TAREA 1
Página 149.
116
A la salida del estómago, el tubo digestivo se prolonga con el intestino delgado,
de unos siete metros de largo, aunque muy replegado sobre sí mismo. En su
primera porción o duodeno recibe secreciones de las glándulas intestinales, la
bilis producida en el hígado y almacenada en la vesícula biliar y los jugos del
páncreas. Todas estas secreciones contienen una gran cantidad de enzimas que
degradan los alimentos y los transforman en sustancias solubles simples.
El tubo digestivo continúa por el intestino grueso, de algo más de metro y medio
de longitud. Su porción final es el recto, que termina en el ano, por donde se
evacuan al exterior los restos indigeribles de los alimentos.
Procesos en los animales
Enfermedades del Aparato Digestivo
Existen muchas enfermedades del aparato digestivo que requieren el cuidado
clínico de un médico o de otro profesional del cuidado para la salud.
Cada año, a millones de personas se les diagnostican trastornos digestivos, que
varían desde el malestar estomacal ocasional hasta el cáncer colorrectal que
pone en peligro la vida. Entre estos trastornos se incluyen los trastornos del
tracto gastrointestinal así como los del hígado, la vesícula biliar y el páncreas.
La mayoría de las enfermedades digestivas son muy complejas, con síntomas
leves, y las causas de muchas de ellas permanecen desconocidas. Pueden ser
hereditarias, o desarrollarse por factores diversos tales como el estrés, la fatiga,
la dieta o el fumar. El abuso del alcohol supone el mayor riesgo de
enfermedades digestivas.
Enfermedades más comunes:
Esófago: esofagitis por reflujo, enfermedad de Barret, hernia de diafragma,
trastornos neuromusculares, trastornos funcionales.
Estomago: dispepsia, ulcera gástrica y duodenal, helicobacter pylori, gastritis.
Hígado: hepatitis, hígado graso, cirrosis biliar primaria.
Vía biliar: cálculos en vesícula y vías biliares, esfínter de oddi, trastornos
funcionales.
Páncreas: pancreatitis.
Intestino delgado: diarrea aguda, intolerancia a los alimentos, neoplasmas,
trastornos funcionales.
Intestino grueso: colitis ulcerosa, diarrea crónica, cáncer de colon.
Recto y canal anal: incontinencia, hemorroides, cáncer de recto.
117
Biología II
4.1. 2
Anorexia y bulimia.
ANOREXIA
El término anorexia proviene del griego a-/an- (negación) + orégo (tender,
apetecer). Consiste en un trastorno de la conducta alimentaria que supone una
pérdida de peso provocada por el propio enfermo y lleva a un estado de
inanición.
Anorexia, pérdida del apetito, para poseer una perdida de peso rápido mediante
la restricción de la ingesta de alimentos, sobre todo los de alto valor calórico,
asociada o no al consumo de laxantes o diuréticos. Debe distinguirse del
trastorno psicológico específico conocido como anorexia nerviosa, y también de
la ingestión relativamente baja de alimentos; ésta última no resulta peligrosa
para la salud mientras la dieta sea variada y el peso corporal se mantenga, y no
debe contemplarse como un trastorno que requiera tratamiento médico.
Las personas que padecen de anorexia tienen una imagen distorsionada de su
cuerpo (se ven gordos, aun cuando presentan un estado de extrema delgadez.).
La anorexia nerviosa consiste en una alteración grave de la conducta alimentaría
que se caracteriza por el rechazo a mantener el peso corporal en los valores
mínimos normales, miedo intenso a ganar peso y una alteración de la
percepción del cuerpo.
BULIMIA
Bulimia, desorden alimenticio causado por la ansiedad y por una preocupación
excesiva por el peso corporal y el aspecto físico.
La bulimia es una enfermedad de causas diversas (psicológicas y somáticas),
que produce desarreglos en la ingesta de alimentos con periodos de compulsión
para comer, con otros de dietas abusivas, asociado a vómitos y la ingesta de
diversos medicamentos (laxantes y diuréticos).
Es una enfermedad que aparece más en las mujeres que en los hombres, y que
normalmente lo hacen en la adolescencia y dura muchos más años.
Las personas que padecen de Bulimia, poseen una baja autoestima y sienten
culpa por comer demasiado, suelen provocarse vómitos, ingieren laxantes y
realizan ayunos, debido a esto, presentan oscilaciones bruscas del peso
corporal.
El comportamiento bulímico se observa en los enfermos de anorexia nerviosa o
en personas que llevan a cabo dietas exageradas, pero la bulimia no produce
perdidas de peso exagerada.
EJERCICIO 1
118
Observa y escucha con atención el video (proporcionado por tu maestro)
relacionado a la problemática de la anorexia y bulimia, discútelo con tus
compañeros luego:
1.
Expresa tu punto de vista al respecto.
2.
Establece tus propias conclusiones.
Procesos en los animales
4.2.
SISTEMA RESPIRATORIO
¿Cuál es la función del aparato respiratorio?
¿En qué parte del organismo se lleva a cabo la respiración?
¿Cómo se lleva a cabo el proceso respiratorio?
El Sistema Respiratorio es el sistema de nuestro cuerpo que lleva el aire
(oxígeno) que respiramos hacia nuestro interior para hacer posible el crecimiento
y la actividad. El sistema respiratorio se divide en dos sectores:
1. Las vías respiratorias altas o superiores- la nariz, la boca (que también forma
parte del sistema gastrointestinal) y la faringe.
2. Las vías respiratorias bajas o inferiores- la laringe, la tráquea, los bronquios y
los pulmones los cuales son los órganos propios del aparato respiratorio.
El aire pasa desde la boca y la nariz hasta los pulmones a través de las vías
respiratorias (faringe, laringe, tráquea, bronquios, tubos bronquiales, bronquíolos
y finalmente los alvéolos) las cuales se van haciendo cada vez más pequeñas al
llegar al pulmón. Al final de cada vía hay unos pequeños sacos de aire como
globos que se llaman alvéolos, donde ocurre este maravilloso proceso.
4.2.1
Ventilación pulmonar.
Se denomina ventilación pulmonar al volumen y distribución del aire que llega a
los pulmones. Un hombre que respira normalmente está ventilando. El aire que
ingresa y se expulsa en cada ciclo respiratorio se conoce como aire circulante y
es aproximadamente unos 500 ml.
La frecuencia respiratoria de un adulto es 15 a 20 veces por minuto. Si tomamos,
por ejemplo, una de frecuencia igual a 16 por minuto, tendremos una ventilación
de 8 litros (500ml x 16) en condiciones de reposo. Todo este aire no llega a los
alvéolos, ya que una parte importante se queda en los conductos aéreos (150
ml) formando parte del espacio muerto. Por lo tanto, se considera que 350 ml
corresponden a la ventilación alveolar, lo que significa 5,6 litros (350mlx16).
EJERCICIO 2
Mediante una investigación en Internet, describe tres sistemas respiratorios:
de un artrópodo y de dos vertebrados.
119
Biología II
4.2.2
Daños al sistema respiratorio.
TABAQUISMO: El fumar es la causa más frecuente de muertes que pueden
evitarse. Según los últimos informes, cientos de miles de personas mueren
anualmente de forma prematura debido al tabaco. Estudios recientes indican
que la exposición al humo de los cigarrillos fumados por otra gente y otros
productos del tabaco, producen al año la muerte de miles de personas que no
fuman Pese a estas estadísticas y a numerosos avisos sobre los peligros de
fumar, millones de adultos y adolescentes siguen fumando. De todos modos se
están haciendo progresos: cada día son más las personas que dejan de fumar.
La nicotina, uno de los ingredientes principales del tabaco, es un poderoso
estimulante. Al cabo de unos segundos de inhalar una bocanada de humo, el
fumador recibe una poderosa dosis de este componente en el cerebro. Esto
hace que las glándulas adrenales viertan en la sangre adrenalina, lo cual acelera
el ritmo cardiaco y aumenta la presión sanguínea. La nicotina está considerada
como una sustancia más adictiva que otras drogas ilegales.
La nicotina es sólo uno más de los cuatro mil componentes del humo del
tabaco. El humo derivado del tabaco contiene, entre otras, las siguientes
sustancias nocivas:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Amoníaco
Benzopireno
Cianuro de hidrógeno
Dióxido de carbono
Monóxido de carbono
Restos de plomo o arsénico
Los dañinos efectos de estas sustancias incluyen:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Aumento del nivel de monóxido de carbono en la sangre y reducción de la
cantidad de oxígeno disponible para el cerebro y otros órganos
Menopausia prematura y mayor riesgo de osteoporosis en mujeres mayores
Envejecimiento prematuro de la piel en mujeres
Mayor riesgo de abortos, muerte súbita del bebé y poco peso al nacer en
bebés de madres fumadores
Daño a los pulmones y aumento de riesgo de cáncer de pulmón, enfisema y
bronquitis crónica
El riesgo de ataque cardiaco aumenta de 2 a 4 veces
Aumento del riesgo de cáncer de laringe, boca, esófago, vejiga, riñones y
páncreas.
CONTAMINACIÓN:
La contaminación es la introducción en un medio cualquiera de un contaminante,
es decir, la introducción de cualquier sustancia o forma de energía con potencial
para provocar daños, irreversibles o no, en el medio inicial.
Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de
cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de
varios agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan
ser nocivos para la salud, la seguridad o para el bienestar de la población, o que
puedan ser perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal
120
Procesos en los animales
de las propiedades y lugares de recreación y goce de los mismos. La
contaminación ambiental es también la incorporación a los cuerpos receptores
de sustancias sólidas, liquidas o gaseosas, o mezclas de ellas, siempre que
alteren desfavorablemente las condiciones naturales del mismo, o que puedan
afectar la salud, la higiene o el bienestar del público.
PROBLEMAS QUE PRODUCE LA CONTAMINACIÓN
INSUFICIENCIA RESPIRATORIA. Es la incapacidad del sistema respiratorio para
mantener una adecuada oxigenación del organismo. Se caracteriza por
respiración rápida y cianosis (coloración azulada de la piel), intolerancia a dormir
horizontalmente, quejido respiratorio y decaimiento. En los niños, además,
puede notarse el hundimiento exagerado de la pared del tórax (se les ven las
costillas al respirar) y “aleteo nasal”.
INFECCIONES RESPIRATORIAS. Es una alteración del funcionamiento del
aparato respiratorio, causada por un agente infeccioso.
4.3.
SISTEMA CIRCULATORIO
¿Cómo es en general al aparato circulatorio de los vertebrados?
¿Qué es la sangre? ¿Cómo se integran la sangre en los seres humanos?
¿Cuáles son las principales funciones de la sangre?
El corazón y el aparto circulatorio o aparato cardiovascular forman la red que envía
la sangre a todos los tejidos del organismo. Con cada latido del corazón, la sangre
es enviada a todo el organismo, transportando oxigeno y nutrientes a todas la
células. La sangre viaja a través de vasos sanguíneos que se ramifican y se
entrecruzan, enlazando las células de nuestros órganos y partes del cuerpo. El
aparato cardiovascular el la línea vital de nuestro cuerpo.
¿Qué órganos componen el sistema circulatorio de un mamífero? Elabora
un mapa conceptual para dar contestación a lo que se te pregunta.
EJERCICIO 3
121
Biología II
4.3.1
TAREA 2
Página 151.
Función de cada uno de los componentes de la sangre.
La sangre es un tejido fluido constituido por suspensión de células y un número
importante de moléculas en solución, electrolitos y no electrolitos. Cumple múltiples
funciones, las cuales son altamente necesarias para la salud y la vida misma.
Entre las más importantes se encuentran:
1.
2.
3.
4.
5.
Transporte de nutrientes
Defensa frente a agentes infecciosos
Coagulación
Calefacción
Sistema de drenaje (para desechos metabólicos)
Componentes de la sangre
- Plasma
Es el componente liquido de la sangre, contiene 90-92% de agua y en el están
suspendidas las células sanguíneas. Además, presenta una gran variedad de
sustancias en disolución, como azucares, proteínas, grasas, sales minerales, entre
otras.
- Glóbulos rojos
El corazón y el aparto son células sanguíneas en forma de disco bicóncavo
capaces de captar una gran cantidad de oxigeno y lo transportan desde los
pulmones hacia el resto del cuerpo.
- Glóbulos blancos
La función de los glóbulos blanco es combatir las infecciones. Hay varios tipos
de células blancas y cada una tiene su propio papel en el combate contra las
infecciones. El grupo de células blancas esta conformado por:
-
Neutrófilos
Basófilos
Eosinófilos
Monocitos
Linfocitos
- Plaquetas
Su función principal es la coagulación de la sangre.
122
Procesos en los animales
4.3.2
Los órganos del sistema circulatorio. Descripción de la circulación.
Nuestro organismo tiene dos aparatos circulatorios: Circulación pulmonar y
Circulación sistemática. Este último es el que solemos considerar el aparato
circulatorio.
Una persona adulta tiene
un promedio de 5 litros
de sangre, lo cual
corresponde al 8% del
peso de su cuerpo.
El sistema circulatorio esta compuesto por el corazón y los vasos sanguíneos,
que incluyen arterias, venas y capilares.
- Corazón
Es el órgano clave del aparato circulatorio. Su función principal es impulsar la
sangre a través del cuerpo, permitiendo así que cada órgano del cuerpo reciba
la cantidad de oxigeno y nutrientes que necesita.
El corazón recibe señales del cuerpo, que le informa cuando bombear más o
menos sangre, dependiendo de las necesidades de la persona. En su parte
interna esta divido en cuatro cavidades o espacios: Dos aurículas y dos
ventrículos (izquierdo y derecho); entre las aurículas y los ventrículos de cada
lado hay válvulas que regulan el paso de la sangre.
Los músculos del
corazón se contraen
100,000 veces al día.
Fuente: Purves-life 7th edición
123
Biología II
- Arterias
Las arterias tienen muchas
fibras elásticas y músculo
liso, permitiéndoles soportar
(resistir) altas presiones.
Su forma es tubular, de pared gruesa formada por diferentes capas ubicadas en
todo el cuerpo. Las arterias principales salen del corazón, como la arteria aorta y
la arteria pulmonar.
La función principal que cumplen es la de llevar la sangre oxigenada a todo el
organismo desde el corazón.
- Venas
Las venas funcionan bajo
la presión baja, algunas
venas tienen válvulas para
prevenir el regreso de
sangre.
También tienen forma tubular, sus paredes son más delgadas que la de las
arterias y se encuentran a lo largo de todo el cuerpo. Las venas principales son
la vena cava y la vena pulmonar.
Su función es transportar el dióxido de carbono.
Fuente: Purves-life, 7th edición
- Capilares
Al combinar todas las
arterias, venas y capilares
del cuerpo humano, la
longitud es de unos
150,000 km
Sus paredes son mucho más delgadas que las venas y arterias, debido a que
llegan a todo nuestro cuerpo en grandes cantidades. Los capilares permiten la
unión entre venas y arterias.
A través de ellos se produce el intercambio de nutrientes (oxigeno, dióxido de
carbono y desechos).
EJERCICIO 4
Comenta con tus compañeros qué son las várices, los eritemas y los
anticoagulantes.
Descripción de la circulación.
El corazón humano tiene
potencia para proyectar
sangre hasta 10 metros.
La circulación sanguínea del cuerpo humano es cerrada, doble y completa; es
decir, que no se comunica con el exterior, posee circuitos, la sangre venosa y la
sangre arterial no se mezclan nunca.
La circulación ocurre así:
1. La sangre recoge oxigeno de los pulmones y llega al corazón a través de las
venas.
2. El corazón impulsa la sangre con oxigeno que llega a todos los órganos del
cuerpo a través de las arterias.
3. La sangre con dióxido de carbono vuelve al corazón a través de las venas.
4. El corazón impulsa sangre con dióxido de carbono a través de las venas.
5. La sangre recoge el oxigeno y se repite el ciclo.
124
Procesos en los animales
4.3.3
Hipertensión como factor de riesgo cardiovascular.
La presión arterial es la fuerza que ejerce la sangre en contra de las paredes de
los vasos sanguíneos (arterias), como resultado de la función de bombeo que
tiene el corazón, el volumen sanguíneo, la resistencia de las arterias al flujo y el
diámetro de la luz arterial. Se mide con un aparato denominado
esfingomomanómetro; se expresa en mm de Hg mediante dos cifras. La cifra
mayor corresponde a la presión sistólica y la cifra menor representa la presión
diastolica.
Se dice que una persona tiene hipertensión arterial cuando la presión sistólica es
igual o mayor a 140mm de Hg y la presión diastolita es igual o mayor de 90mm
de Hg.
La hipertensión arterial es una enfermedad que puede evolucionar sin manifestar
algún síntoma. Algunas condiciones presentes o ausentes, propias de cada
persona, pueden favorecer el desarrollo de la hipertensión arterial. A estas
condiciones se les conoce como factores de riesgo.
Los factores de riesgo para poder llegar a desarrollar hipertensión son: exceso
de peso, falta de actividad física, consumo excesivo de sal y alcohol, ingesta
insuficiente de potasio, tabaquismo, estrés, antecedentes familiares de
hipertensión y tener más de 60años.
Es muy importante mencionar que la hipertensión arterial es un importante factor
de riesgo para el desarrollo de otras enfermedades.
4.4.
SISTEMA EXCRETOR
¿Qué es la excresión?
¿Qué papel desempeña el Aparato Urinario en la excresión?
¿Qué es la homeostasis?
¿Cómo regula el organismo la temperatura corporal?
El sistema ó aparato excretor es el encargado de eliminar las sustancias tóxicas
y los desechos de nuestro organismo.
El sistema excretor está formado por el aparato urinario, los pulmones y la piel.
El aparato unitario lo forman los riñones y las vías urinarias.
Al sistema excretor debe añadirse el intestino grueso ó colon, que acumula
desechos en forma de heces para ser excretadas por el ano.
125
Biología II
4.4.1
Sistemas homeostáticos.
La homeostasis es la capacidad que tienen los organismos para mantener su
medio interno constante.
Entre más especializadas son las células, son menos capaces de efectuar ellas
solas todas sus funciones como adquirir sus propios alimentos, eliminar en
forma independiente sus derechos, regular su temperatura, etc., por lo que los
organismos han desarrollado diferentes mecanismos que mantienen su
homeostasis.
Los mecanismos homeostáticos son los encargados de cumplir con esta tarea.
Fundamentalmente, se encuentran representados por la irritabilidad celular y por
los órganos especializados internos y externos (como la vista, el oído, y el
olfato), también conocidos como receptores que contienen estructuras con
terminaciones nerviosas.
En la mayoría de los animales la información recibida por los receptores es
transmitida al Sistema Nervioso, donde es recibida y procesada, para
posteriormente ejecutar las respuestas adecuadas, por medio de órganos
nerviosos especializados llamados efectores. Un ejemplo es la temperatura del
cuerpo humano, la cual debe de mantenerse constante. Los mecanismos
homeostáticos encargados de ello funcionan de la siguiente forma:
Si la temperatura se eleva arriba de su nivel normal (37oC), la temperatura de la
sangre se eleva también, lo cual es detectado por las células cerebrales
encargadas del control de la temperatura, éstas envían “órdenes” mediante
impulsos nerviosos a las glándulas sudoríparas para que aumenten la
producción del sudor. El sudor humedece la piel, lo que reduce la temperatura
corporal. Por otra parte la dilatación de los capilares sanguíneos de la piel
aumenta el flujo sanguíneo, que de este modo lleva mayor cantidad de calor, a la
superficie del cuerpo que es por donde se pierde.
Cuando sucede lo contrario, es decir, que la temperatura interna desciende más
del límite normal, los impulsos nerviosos que envían las correspondientes células
del cerebro, provocan la constricción de los vasos sanguíneos que irrigan la
superficie mayor, los impulsos nerviosos provocan contracciones musculares o
“escalofríos” pata generar calor.
126
Procesos en los animales
4.4.2
Órganos del sistema excretor.
RIÑONES: un par de órganos de color oscuro entre café y morado, situados
debajo de las costillas y hacia el medio de la espalda. Su función es:
Eliminar los desechos líquidos de la sangre en forma de orina.
Mantener un equilibrio estable de sales y otras sustancias en la sangre.
Producir eritropoyetina, una hormona que ayuda en la formación de los
glóbulos rojos.
Los riñones eliminan la urea de la sangre a través de unas unidades de filtración
diminutas llamadas nefronas. Cada nefrona consiste en una bola formada por
pequeños capilares sanguíneos llamados glomérulos y por un pequeño tubo
llamado túbulo renal. La urea, junto con el agua y otras sustancias de desecho,
forma la orina al pasar a través de las nefronas y bajar a los túbulos renales.
URETER: Cada uno de los dos tubos que conduce la orina desde el riñón hasta
la vejiga.
VEJIGA: Uno de los principales órganos del sistema excretor.
Esta situada en la pelvis.
La vejiga es una bolsa muscular que se encarga de almacenar la orina y
liberarla.
Recibe la orina por los uréteres, que se abren en la parte trasera de la vejiga,
cuando esta vacía la vejiga puede ser casi igual de pequeña que toma el tamaño
de una ciruela, cuando se llena, sin embargo puede llegar a tener el tamaño de
un pomelo. Tiene una gran capacidad de ampliarse, tanto que aunque pueda
contener entre 200-300 ml antes de que una persona note la sensación de orinar.
En la base, la vejiga se abre a la uretra, tubo que lleva la orina al exterior, la
apertura y cierre de ésta es controlada por el esfínter. Esta es la ultima fase del
sistema excretor.
URETRA: Es el conducto por el que discurre la orina desde la vejiga urinaria hasta
el exterior del cuerpo durante la micción. La función de la uretra es excretora en
ambos sexos y también cumple una función reproductiva en el hombre al permitir el
paso del semen desde las vesículas seminales que abocan a la próstata hasta el
exterior.
TAREA 3
Página 153.
Referencia: http://astrored.org/enciclopedia/wiki/V%C3%ADa_urinaria
127
Biología II
EJERCICIO 5
Elabora un mapa conceptual donde se muestre las partes u órganos que
integran el sistema excretor.
4.4.3
Función de las nefronas. Ultrafiltración, reabsorción y excreción.
La nefrona o nefrón se puede considerar como la unidad funcional del riñón.
La nefrona se compone de dos partes:
¾ El corpúsculo renal o corpúsculo de Malpighio, donde se filtran los fluidos.
¾ El túbulo renal donde pasa el líquido filtrado.
El corpúsculo renal tiene, a su vez dos componentes:
¾ El glomérulo, ovillo de diminutos capilares rodeados de un epitelio doble.
Como en definitivo son vasos, los glomérulos también forman parte del
sistema cardiovascular.
¾ La cápsula glomerular o cápsula de Bowman que rodea el glomérulo.
La sangre entra en el corpúsculo renal a través de la arteriola aferente y sale por
la arteriola eferente. La filtración de la sangre se verifica en la cápsula de
Bowman, saliendo la orina producida, como se verá seguidamente por un
conducto ó túbulo especial.
La pared exterior ó capa parietal de la cápsula de Bowman está separada de la
pared interior ó capa visceral por el llamado espacio capsular ó espacio de
Bowman. A medida que la sangre fluye a través de los capilares de los
glomérulos, el agua y algunos solutos se filtran pasando al espacio de Bowman
Referencia:http://www.proyectosalonhogar.com/CuerpoHumano/Cuerpo_humano_excretor.htm
128
Procesos en los animales
FILTRACION GLOMERULAR: En el hombre, existen unos 2 millones de nefronas.
Las paredes de los capilares glomerulares, están especializadas gracias a los
poros de la capa endotelial y los podocitos en dejar pasar solo las moléculas
pequeñas mediante un proceso de filtración que sigue las leyes de la física. La
tasa de filtración molecular depende de los siguientes factores (que pueden
estar relacionados entre sí):
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Flujo de sangre en el glomérulo (flujo renal).
Permeabilidad de la pared capilar que actúa como filtro.
Presión hidrostática en el interior de los capilares glomerulares. Debida a su
posición entre las arterias aferente y eferente, esta presión es bastante
elevada,
Presión osmótica debida a las diferentes concentraciones de solutos a
ambos lados de la pared.
Presión hidrostática en el interior de la cápsula de Bowman .
Cualquier alteración de uno de estos parámetros influirá sobre la velocidad ó
tasa de filtración. Por ejemplo, un aumento de la presión en los capilares por
aumento del tono vascular, aumentará la tasa de filtración.
REABSORCIÓN TUBULAR: consiste en el paso de parte de ese filtrado desde
los túbulos hacia los capilares periubulares.
De la cantidad filtrada en el glomérulo, se va recuperará hacia la sangre, casi la
totalidad del agua, gran parte de los iones, todos los aminoácidos y la glucosa.
La recuperación de los solutos, desde los túbulos pasan hacia los capilares
mediante transporte activo, se recuperarán todos los aminoácidos que han sido
filtrados a nivel del túbulo contorneado proximal y también la glucosa.
La persona diabética con un nivel elevado de glucosa en sangre, le aparecerá
glucosa en la orina, ya que los transportadores de la glucosa se saturan y no
pueden devolver más glucosa a la sangre.
El sodio se recupera también por un mecanismo activo situado a nivel del túbulo
proximal y del asa de Henle, ubicada a nivel del túbulo contorneado distal y
colector. A nivel del túbulo distal y colector, esta regulada una hormona
denominada aldosterona, mineral corticoide, producido en la corteza
suprarrenal, necesaria para la reabsorción del sodio. El cloro se reabsorbe por
un mecanismo activo, a nivel del túbulo contorneado proximal, distal, asa de
Henle y túbulo colector. El bicarbonato se reabsorbe por un proceso activo en el
túbulo proximal y distal.
La reabsorción de agua en la nefrona, es de unos 180 litros, de los cuáles se
recuperará el 90%, es decir, casi todo unos 178,5 litros, en la orna aparecerá 1,5
litros. Se reabsorberá mediante un mecanismo de ósmosis siguiendo la
absorción activa de solutos e iones (aminoácidos, glucosa, iones) arrastrará
agua; a nivel de los túbulos contorneados proximal, se reabsorberá un 65% del
total de agua. La rama descendente del asa de Henle y la rama ascendente son
impermeables al agua.
La reabsorción de agua se efectuará mediante un mecanismo de difusión
limitado, se produce a nivel del túbulo distal y colector, facilitado por una
hormona antidiurética, la cual actuará de permeabilizante para el agua en el
túbulo contorneado distal y en el túbulo colector. Un 20 % del total de
reabsorción se produce en el túbulo distal y colector.
129
Biología II
EXCRECION: El volumen de orina es de 1,5 litros, el pH oscila entre 4,5 (ácido) y
8,2 (básico) regula el pH de la sangre; la densidad es de 1010-1030, si
aumentáramos la densidad habría una tendencia a aparecer cálculos renales.
En la orina a parece lo que al organismo no le interesa, la urea posee
concentraciones levados de ácido úrico, creatinina, productos de desecho
procedentes del metabolismo proteico y también aparecen iones de sodio,
potasio, cloro, bicarbonato, hidrógeno, fosfato y sulfato. La composición de la
orina puede variar.
Referencia:http://escuela.med.puc.cl/paginas/cursos/tercero/anatomiapatologica
/imagenes_ap/patologia785-792.html
La orina formada en los riñones se trasladará por los uréteres mediante
movimientos peristálticos, irá a la vejiga, la cual es el almacena de la orina. La
capacidad de la vejiga es de unos 500 ml.
4.4.4
Regulación de la función renal. Acción de los diuréticos.
Diuréticos.- Son fármacos que estimulan la excreción renal de agua y electrolitos.
De la cantidad de líquido filtrado en nefronas, la mayor parte se reabsorbe. En
las porciones superiores de la nefrona el agua pasa libremente a los capilares, lo
único que se reabsorbe es agua y el contenido de la orina es rico en iones. En
las últimas porciones de la nefrona también se reabsorben iones sodio, potasio,
con lo que la orina es hipotónica y de nuevo pasa agua de túbulos a circulación.
Los diuréticos actúan sobre el sistema de reabsorción de iones que se produce
por transporte activo. Inhiben la reabsorción iónica y se eliminan por la orina más
iones y como estos arrastran agua se elimina más agua.
130
Procesos en los animales
EJERCICIO 6
¿Por qué crees que es importante la donación de riñones cuando alguien
muere en un accidente? Investiga cuales son los beneficios que recibe un
paciente que se somete a diálisis cuando se trasplanta un riñón.
4.5.
SISTEMA ENDOCRINO
¿Cómo está integrado el sistema endocrino?
¿Cómo funciona el sistema endocrino?
Es un conjunto de órganos y tejidos del organismo que liberan sustancias
llamadas hormonas y está constituido además de éstas, por células
especializadas y glándulas endocrinas. Actúa como una red de comunicación
celular que responde a los estímulos liberando hormonas y es el encargado de
diversas funciones metabólicas del organismo, como, controlar la intensidad de
funciones químicas en las células, regir el transporte de sustancias a través de
las membranas de las células, mantener la homeostasis, hacer aparecer las
características sexuales secundarias y otros aspectos del metabolismo de las
células, como crecimiento y secreción.
El sistema endocrino está íntimamente ligado al sistema nervioso, de tal manera
que la hipófisis recibe estímulos del hipotálamo y la médula suprarrenal del
sistema nervioso simpático. A este sistema se le llama sistema neuroendocrino.
Incluso el sistema inmunitario también está relacionado a este sistema
neuroendocrino a través de múltiples mensajeros químicos.
En el cuerpo tenemos dos tipos
de glándulas: exocrinas y
endocrinas, términos que
derivan del griego y se forman
con los prefijos exo, que
significa externo, y endo,
interno.
Las funciones del cuerpo
humano se hallan en un
delicado estado de equilibrio
que dependen principal, pero
no únicamente, de tres sistemas
regulatorios básicos que son el
sistema nervioso central, el
endocrino
y
el
inmune,
hallándose permanentemente
bajo estímulos desequilibrantes
provenientes del interior y
exterior o estrés.
Elabora un cuadro en el que marques las diferencias entre el sistema exocrino y
endocrino.
4.5.1 Glándulas endocrinas
Las glándulas endocrinas se pueden clasificar inicialmente en glándulas
endocrinas mayores y menores.
Glándulas Endocrinas Mayores
1. Glándula Hipófisis
2. Glándula Pineal
3. Hipotálamo
Glándulas Endocrinas Menores
1. Glándula Tiroides
2. Glándula Paratiroides
3. Glándula Timo
4. Glándulas Adrenales
5.Páncreas
El páncreas es a la vez
endocrina y exocrina y en
realidad
constituye
dos
órganos en uno. La mayor
parte del páncreas segrega
jugos digestivos que llegan al
intestino delgado a través del
conducto pancreático, pero
dispersos entre el tejido
glandular exocrino hay grupos
microscópicos
de
células
endocrinas que producen
insulina y otras hormonas.
131
Biología II
Sistema endocrino
1. gónadas
2. hígado
3. placenta
La nicotina tiene varios
efectos entre ellos cambios
cardiovasculares, endocrinos y
metabólicos, debido a que actúa
sobre casi todos los componentes
del
sistema
endocrino
y
neuroendocrino,
tales
como
catecolaminas,
serotonina
y
glucocorticoides1 . Al contrario de
lo que ocurre con los efectos
sobre el sistema nervioso central,
muchos de estos cambios no son
percibidos por el propio fumador.
Fuente: Sistema Endocrino y Hormonas.
http://www.msd.es/publicaciones/mmerck_hogar/seccion_13/seccion_13_143.html
Las
glándulas
exocrinas
cuentan con conductos propios en
los que vierten sus secreciones,
que llegan al exterior del cuerpo o
a otros órganos internos; Las
glándulas endocrinas, no tienen
conductos
propios;
los
compuestos que segregan las
hormonas pasan directamente a la
sangre, que se encarga de
transportarlos a todos los órganos
internos. Entre las glándulas
endocrinas se cuentan la hipófisis,
la tiroides, las suprarrenales y los
testículos.
132
4.5.2
Hormonas y su función.
Una hormona es una sustancia química producida por una célula que afecta el
metabolismo de otra célula. Por sus efectos, pueden ser estimulantes,
inhibitorias, antagonistas, sinergistas o trópicas.
Son transportadas por vía sanguínea o por el espacio intersticial, solas
(biodisponibles) o asociadas a ciertas proteínas (que extienden su vida media) y
hacen su efecto en determinados órganos o tejidos diana a distancia de donde
se sintetizaron, sobre la misma célula que la sintetiza (acción autocrina) o sobre
células contiguas (acción paracrina) interviniendo en la comunicación celular.
Existen hormonas naturales y hormonas sintéticas. Unas y otras se emplean
como medicamentos en ciertos trastornos, por lo general, aunque no
únicamente, cuando es necesario compensar su falta o aumentar sus niveles si
son menores de lo normal.
Procesos en los animales
CARACTERÍSTICAS DE LAS HORMONAS
Se producen en pequeñas cantidades, se liberan al espacio intercelular, viajan
por la sangre, afectan tejidos que pueden encontrarse lejos del punto de origen
de la hormona y, su efecto es directamente proporcional a su concentración
TIPOS DE HORMONAS
Esteroideas. Lípidos derivados del colesterol, se difunden fácilmente hacia
dentro de la célula diana. Se une a un receptor dentro de la célula y viaja hacia
algún gen el núcleo al que estimula su transcripción.
No esteroideas. Derivadas de aminoácidos. Se adhieren a un receptor en la
membrana, en la parte externa de la célula. El receptor tiene en su parte interna
de la célula un sitio activo que inicia una cascada de reacciones que inducen
cambios en la célula. La hormona actúa como un primer mensajero y los
bioquímicos producidos, que inducen los cambios en la célula, son los
segundos mensajeros.
1.
2.
3.
4.
aminas: aminoácidos modificados.
péptidos: cadenas cortas de aminoácidos.
proteicas: proteínas complejas.
glucoproteínas: polipéptidos de mas de 100 aminoácidos unidos a
carbohidratos.
Las glándulas suprarrenales
segregan hormonas que ayudan a
regular el balance químico y el
metabolismo y complementan a
otras glándulas. Estas glándulas
producen hormonas tales como:
progesterona, estrógenos, cortisol,
esteroides, cortisona, etc; y
además sustancias como
adrenalina, norepinefrina, y
dopamina. Cuando éstas se
producen en exceso o deficiencia,
pueden presentarse ciertas
condiciones médicas.
133
Biología II
PRINCIPALES HORMONAS EN MAMÍFEROS
Glándula
Hipófisis o
Pituitaria o
Adenohipófisis
Lóbulo anterior
Neurohipófisis
Hipotálamo
Hipotálamo
(a través de la
neurohipófisis)
Corteza
Hormonas
Hormona tirotrópica (TSH).
Hormona estimulante de
los folículos (FSH).
Hormona luteinizante (LH).
Prolactina (LTH).
Hormona estimulante de
melanocitos (MSH).
Hormona antidiurética
(ADH) (vasopresina).
Hormonas liberadoras y
hormonas inhibidoras que
actúan sobre la
adenohipófisis.
Oxitocina
Médula
Glucocorticoides
(corticosterona, cortisona,
hidrocortisona, etc.).
Mineralocorticoides
(aldosterona,
desoxicorticosterona, etc.).
Andrógenos corticales y
progesterona.
Adrenalina, noradrenalina.
Testículo
Testosterona.
Ovario
Estrógenos
Progesterona.
Timo
Páncreas
134
Limosina
Factor tímico.
Insulina
(porción endocrina).
Calcitonina.
Glucagón.
Principales funciones
Estimula la tiroides y la producción de tiroxina.
Estimula el desarrollo de los folículos ováricos y el
desarrollo de los tubos seminíferos en los testículos.
Estimula la conversión del folículo ovárico en cuerpo
lúteo; estimula la producción de progesterona y la
testosterona.
Estimula la producción de leche.
Estimula la dispersión de melanina en las células
pigmentarias de la piel de los anfibios. Insignificante
en el hombre.
Estimula la reabsorción de agua por el riñón.
Hormonas liberadas a la adenohipófisis mediante la
circulación, son estimuladores de crecimiento,
liberación tirotropina, de corticotropina,
folículo/estimulantes y hormona luteinizante.
Estimula la contracción del músculo uterino; libera la
leche.
Estimula la lipogénesis suprarrenal (formación de
lípidos). Regulan el metabolismo glucídico.
Regulan el metabolismo y excreción del sodio y el
potasio.
Estimulan los caracteres sexuales secundarios,
predominantemente los femeninos.
Aumentan la función suprarrenal simpática;
vasodilatación en el músculo, hígado, pulmones,
vasoconstricción de las arterias. Sube el nivel de
azúcar en sangre.
Inicia y mantiene los caracteres sexuales
secundarios masculinos.
Inician y mantienen los caracteres sexuales
secundarios femeninos; inician el engrosamiento
periódico de la mucosa uterina, inhiben la FSH.
Interviene con los estrógenos en la estimulación de
los caracteres sexuales secundarios femeninos;
sostiene y glandulariza la mucosa uterina; inhibe la
LH y la FSH.
Fomentan la maduración de las células T del
sistema inmunitario.
Reduce la glucosa sanguínea; estimula la formación
y almacenamiento de glúcidos.
Metabolismo del Ca y P.
Aumenta la glucosa sanguínea por movilización del
glucógeno hepático.
Procesos en los animales
Elabora un escrito donde expliques los componentes, función e importancia del
sistema endócrino.
4.5.3
Diabetes como ejemplo de desorden hormonal.
El páncreas produce la hormona insulina y glucagón, que pertenecen a los
islotes de langerhans que son formados por un 70% de células beta.
La diabetes puede deberse a problemas de producción insuficiente de insulina,
a producción de insulina anormal o a que las células diana no tienen suficientes
receptores de insulina. En todos, el resultado es el mismo: hiperglucemia.
Tipo I: diabetes juvenil. Síntomas aparecen antes de los 30 años. Los islotes son
destruidos por el sistema inmunitario, por lo que no se produce suficiente
insulina. Como no hay insulina, el transporte de glucosa hacia adentro es casi
nula, entonces los organismos recurren a las grasas, pero las células del tejido
adiposo no acumulan grasas, y las grasas que hay se desintegran en ácidos
grasos; entonces se elevan todos los componentes lipídicos, produciéndose un
agrandamiento de los cuerpos cetónicos, o cetosis. La hiperglicemia es un
aumento de la glucemia por aumento en la degradación de proteínas. Se cree
que es activada por una infección vírica en personas susceptibles, o por
reacciones autoinmunes por sensibilización a la leche de fórmula en los bebés.
Tipo II: diabetes del comienzo de la madurez. Los islotes comienzan a producir
menos insulina o los receptores en las células diana se reducen. No necesita
insulina y la hiperglucemia puede controlarse cambiando el estilo de vida. De
esa forma se evitan complicaciones de largo plazo como problemas
circulatorios, retinopatías, y problemas renales.
Regulación de la concentración de la glucosa en la sangre. Cuando la
concentración de la glucosa es baja en la sangre, el páncreas produce glucagón
que estimula el desdoblamiento del glucógeno y la salida de glucosa en el
hígado. Cuando la concentración de la glucosa sube, el páncreas secreta
insulina que estimula la absorción de glucosa por las células y la conversión a
glucógeno en el hígado. También es posible que frente a una situación de estrés
se estimule la producción de ACTH que actúa sobre la corteza suprarrenal para
producir cortisol y otros compuestos. Estas hormonas aceleran la degradación
de proteínas y su conversión a glucosa en el hígado. La estimulación de la
médula suprarrenal, por fibras del sistema nervioso autónomo simpático,
produce adrenalina y noradrenalina que también aumenta la concentración de
glucosa en la sangre.
EJERCICIO 7
En el páncreas hay entre
200,000 y 1,800,000
conglomerados, que se llaman
islotes de Langerhans, estos
islotes segregan 2 hormonas
antagonistas: el glucagón y la
insulina.
TAREA 4
Página 155.
Algunas hormonas (p.ej la
hormona de crecimiento, el
cortisol, el glucagón, la
epinefrina) antagonizan la
acción de la insulina. Por lo
tanto, cantidades excesivas de
éstas pueden ocasionar
diabetes. Esto ocurre en
individuos con defectos
prexistentes de la secreción de
insulina y, usualmente, la
hiperglucemia desaparece
cuando se controla el exceso
de estas hormonas.
135
Biología II
4.6.
SISTEMA NERVIOSO
De acuerdo con criterios anatómicos y fisiológicos, el sistema nervioso de los
vertebrados se subdivide de la manera que se detalla a continuación:
Sistema
nervioso
Sistema
nervioso
encéfalo
Sistema
Nervioso
É
Médula
espinal
Neuronas
motoras
somático
Neuronas
sensitivas
Visceral
Sistema Nervioso
Autónomo
Sistema
Simpático
Sistema
Parasimpático
El sistema nervioso se encarga de la percepción sensorial o sensitiva al
recibir información, de integrarla y procesarla, activar la memoria y por
último dar respuestas motoras. Para realizar estas funciones las células
nerviosas (neuronas) está organizadas de tal forma que pueden transmitir,
rápida y coordinadamente, las distintas modalidades de información
recibida, desde los receptores nerviosos a los efectores (músculos y
glándulas) mediante vías especializadas.
4.6.1
Funcionamiento de la neurona.
La unidad funcional del sistema nervioso es la neurona, célula
considerablemente especializada en la comunicación debido a sus
prolongaciones en forma de cables. Está formada por:
¾
¾
¾
Dentritas. Son prolongaciones, a menudo ramificadas, que transmiten
impulsos hacia el cuerpo central de la neurona.
Cuerpo celular. Esta región voluminosa de la neurona, que contiene el
núcleo y la mayor parte del citoplasma, integra las señales eléctricas de
las dentritas.
Axón. Es una prolongación generalmente larga, que transmite impulsos
desde el cuerpo celular a su destino. Por lo regular, cada neurona tiene
un solo axón y la parte terminal de éste, llamada terminal presináptica.
Cierto número de axones e incluso dentritas se unen para formar un
nervio.
De acuerdo con su función, las neuronas se clasifican en sensoriales,
integradoras o de asociación y motoras.
136
Procesos en los animales
La conducción nerviosa está asociada con fenómenos electroquímicos.
Cuando una neurona se encuentra en reposo tiene una carga eléctrica
negativa que se denomina potencial de reposo o de membrana. Para que
ésta se active requiere un estímulo de cantidad y cantidad y duración
mínima necesaria al que se le da el nombre de estímulo umbral y se
encarga de desencadenar un cambio en cargas eléctricas, positiva en la
neurona y negativa en el medio, siendo esto un potencial de acción. Todos
esos cambios que sufre la neurona se deben al movimiento de los
elementos químicos a través de la membrana, como sucede con el sodio y
el potasio. De esta manera, una neurona envía información a otra a través
de la sinapsis, que se conforma por una terminal presináptica llena de
neurotransmisores. Otro elementoes el espacio o hendidura sináptica y, por
último, la membrana postsináptica con receptores específicos.
4.6.2
Sistema nervioso central.
El SNC se compone de la médula espinal y el encéfalo, los cuales están
protegidos por huesos. El SNC recibe e integra la entrada sensorial y
formula la salida motora. La materia gris de la médula espinal contiene
cuerpos celulares de neuronas; la materia blanca se compone de axones
mielinizados que se presentan en haces denominados tractos. La médula
espinal o cuerda nerviosa dorsal envía información sensorial hacia el
encéfalo, recibe salida motora desde éste mismo y conduce acciones
reflejas.
El cerebelo está situado
detrás el cerebro y es más
pequeño (120 g); tiene
forma de una mariposa
con las alas extendidas.
Consta de tres partes: dos
hemisferios cerebelosos y
el cuerpo vermiforme.
137
Biología II
La médula espinal es un
cordón nervioso, blanco y
cilíndrico encerrada dentro de
la columna vertebral. Su
función más importante es
conducir, mediante los
nervios de que está formada,
la corriente nerviosa que
conduce las sensaciones
hasta el cerebro y los
impulsos nerviosos que
llevan las respuestas del
cerebro a los músculos.
EJERCICIO 8
En el encéfalo o cerebrum. Cuatro lóbulos constituyen la corteza cerebral
de cada hemisferio: frontal, occipital y temporal. El área motora principal en
el lóbulo frontal envía órdenes motoras hacia los centros inferiores del
encéfalo, que los trasmite a las neuronas motoras. Por su parte, el área
somatosensorial principal en el lóbulo parietal recibe información sensorial
desde los centros inferiores del encéfalo en comunicación con las neuronas
sensoriales. Las área de asociación para la visión se encuentran en el
lóbulo occipital, y las correspondientes al oído se ubican en el lóbulo
temporal.
El encéfalo posee otras regiones. El hipotálamo controla la homeostasis y
el tálamo se especializa en la transmisión de la de la entrada sensorial
hacia el telencéfalo. El cerebelo coordina principalmente las contracciones
del músculo esquelético. La médula oblonga y el puente de Varolio tienen
centros para funciones vitales tales como la respiración y los latidos
cardiacos.
Haz una lista de componentes del sistema nervioso central y explica la
función de cada uno de ellos.
4.6.3
Sistema nervioso periférico.
Sistema nervioso periférico (SNP). Se encarga de recibir los estímulos del
medio externo e interno y traducirlos en impulsos nerviosos, para
trasmitirlos al sistema nervioso central a fin de que sean interpretados. El
sistema nervioso periférico está constituido por neuronas cuyos axones se
extienden desde el sistema nervioso central a los tejidos y órganos del
cuerpo. Incluyen tanto a neuronas morotas eferentes como a neuronas
sensoriales aferentes. La fibra de las neuronas motoras y de las neuronas
sensoriales está unidas y forman nervios: los nervios craneales y los nervios
espinales. Pares de nervios espinales entran y salen de la médula a través
de espacios entre las vértebras. Las vías sensoriales y motoras que llevan
información hacia y desde el sistema nervioso central.
138
Procesos en los animales
Sistema nervioso somático. Ejerce el control voluntario sobre el músculo
esquelético a través de los 31 pares de nervios espinales y de algunos de
los 12 pares de nervios craneales.
Este sistema se divide en voluntario – controla los músculos esqueléticos
que pueden moverse a voluntad– e “involuntario”, que incluye los nervios
motores que controlan al músculo cardiaco, las glándulas y el músculo liso.
Anatómicamente, las neuronas motoras del sistema somático son distintas
y están separadas de las del sistema nervioso autónomo, aunque los
axones de ambos tipos pueden ser llevados dentro del mismo nervio.
Sistema nervioso autónomo. Controla en forma involuntaria las respuestas
del músculo liso, del cardiaco y de las glándulas, a través de nervios
espinales y de cuatro pares craneales. Este sistema se subdivide en
sistema simpático y sistema parasimpático.
Sistema nervioso simpático. Prepara el cuerpo para las situaciones
sobresalientes o que requieran actividad (pelea, huida), es decir, prepara el
cuerpo para la acción. Los rasgos físicos del miedo, como el aumento de
las frecuencias cardiacas y respiratorias, entre otros, resultan de la
descarga aumentada de neuronas del sistema simpático. Las terminales
nerviosas libes de la piel, cuando se estimulan de manera apropiada,
transmiten señales a lo largo de la neurona sensorial a una interneurona en
la médula espinal. A su vez, la interneurona transmite la señal a una
neurona motora y en consecuencia, las fibras musculares se contraen. Las
neuronas de proyección también son estimuladas por la neurona sensorial
y llevan la información al cerebro.
TAREA 5
Página 157.
139
Biología II
4.6.4
El sistema nervioso
autónomo es sobre todo
un sistema eferente e
involuntario que transmite
impulsos desde el
sistema nervioso central
hacia la periferie
estimulando los aparatos
y sistemas
Riesgo para el sistema nervioso: uso de drogas y alcohol.
El alcohol es una de las drogas de venta legal que se consumen con
más frecuencia en nuestro entorno sociocultural. Es un depresor del
sistema nervioso central y sus efectos dependen de factores como la edad,
el peso, el sexo o la cantidad y velocidad con que se consume, se absorbe
rápidamente al torrente Sanguíneo, desde el estómago e intestino delgado
proximal. La comida en el estómago retarda la absorción del alcohol y, por
consiguiente, puede retrasar algunos de sus efectos.
Los efectos tempranos del alcohol, son en el cerebro o el sistema nervioso
central y afecta primero las funciones intelectuales más altas como
pensamiento, juicio, razonamiento, actividad refleja, y una actividad llamada
respuesta a la modulación o simplemente, nuestra habilidad para controlar
nuestras reacciones.
El tabaco es una de las drogas de venta legal más consumida por la
población. La nicotina, el principio activo del tabaco, es estimulante del
sistema nervioso central, altamente adictivo y responsable de los efectos
psicoactivos y de la dependencia física que provoca el tabaco.
Otros fármacos depresores Las benzodiazepinas reducen la ansiedad,
son hipnótico-sedantes y tienen efectos anticonvulsionantes. La
administración a largo plazo de benzodiazepinas tiene el riesgo de generar
tolerancia y producir una dependencia física intensa.
Cannabis sativa (marihuana) es el nombre científico de la planta de la que
se obtienen los “cannabinoides”. Por lo general, los derivados del Cannabis
se fuman mezclados con tabaco o solos, aunque también se preparan en
infusiones o productos de repostería
El alcohol se metaboliza
más lentamente de lo
que se absorbe.
La cocaína procede de una planta llamada coca. La cocaína es una
droga que estimula el sistema nervioso central y que alcanza rápidamente
el cerebro.
La heroína o diacetilmorfina, Se elabora mediante síntesis química a partir
de la morfina, que se extrae del opio. La heroína origina tolerancia con
rapidez y produce un síndrome de abstinencia agudo que dura unos cinco
a diez días.
Barbitúricos Son una familia de fármacos derivados del ácido barbitúrico
que producen depresión del sistema nervioso central. Dependiendo de su
dosis y formulación tienen un efecto sedante (tranquilizante), hipnótico
(inductor del sueño), anticonvulsivo o anestésico. La diferencia entre la
dosis terapéutica y la tóxica es muy pequeña, por lo que una pequeña
variación puede suponer un riesgo muy importante, incluso de muerte.
140
Procesos en los animales
http://www.healthline.com/blogs/diet_nutrition/uploaded_images/equiv-777750.jpg
4.7.
REPRODUCCIÓN Y DESARROLLO
Reproducción Sexual
En la reproducción sexual los nuevos individuos se producen por la fusión de los
gametos haploides para formar el huevo o cigoto diploide. Los espermatozoides
son los gametos masculinos y los ovocitos los gametos femeninos. La meiosis
produce células que son genéticamente distintas unas de otras; la fecundación es
la fusión de los gametos que produce una nueva combinación de alelos, y por lo
tanto incrementa la variación sobre la cual actúa la selección natural.
La reproducción sexual ofrece el beneficio de producir variaciones genéticas
entre los descendientes, lo cual aumenta la oportunidad de la población de
sobrevivir.
Reproducción y desarrollo humano
La reproducción humana emplea la fecundación interna y su éxito depende de la
acción coordinada de las hormonas, el sistema nervioso y el sistema reproductivo.
Las gónadas son los órganos sexuales que producen los gametos.
Cerca de 1 de cada 6
parejas son infértiles
debido a condiciones
físicas o fisiológicas que
previenen la producción de
los gametos, la
implantación o la
fecundación.
Las gónadas masculinas son los testículos, que producen espermatozoides y
hormonas sexuales masculinas
Las gónadas femeninas son los ovarios, producen óvulos y hormonas sexuales
femeninas.
141
Biología II
4.7.1
Sistema reproductor masculino y femenino.
El sistema reproductivo masculino
Los testículos se encuentran suspendidos fuera de la cavidad abdominal por el
escroto, una bolsa de piel que mantiene los testículos a una temperatura óptima
para el desarrollo de los espermatozoides. Los tubos seminíferos se encuentran
dentro de cada testículo, y son el lugar donde los espermatozoides son
producidos por meiosis. Cerca de 250 metros de túbulos se encuentran
empaquetados en cada testículo. Los espermatocitos dentro de los túbulos se
dividen por meiosis para producir las espermátidas que se desarrollan hasta
espermatozoides maduros
Parte externa:
¾ Escroto o bolsa escrotal: Sistema de refrigeración para la formación de
espermatozoides.
¾ Pene: Es el órgano copulatorio, capaz de llevar los espermatozoides hasta la
vagina de la mujer.
Parte interna:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
142
Uretra: Canal que conduce la orina fuera de la vejiga, también conduce los
espermatozoides.
Cuerpo cavernoso y cuerpo esponjoso: Estos órganos le confieren la
capacidad de erección la cual le permite penetrar en el interior de la vagina y
depositar en ella el semen.
Prepucio: Es un repliegue que recubre el glande.
Glande: Parte terminal del pene.
Testículos: Dos órganos de 5 cm. Aproximadamente cada uno, donde se
producen los espermatozoides.
Epididimo: Almacena provisoriamente los espermatozoides.
Conducto deferente: Recorre el escroto, sigue en la pelvis, allegar a la vejiga
urinaria se curva y termina encima de la próstata, comunica los testículos
con el pene.
Vesículas seminales: Se encuentran a continuación del conducto deferente,
su función principal es colaborar en la formación del semen.
Conductos eyaculadores: Estos se encargan de llevar el semen hasta la
uretra para luego ser vertido al exterior.
Procesos en los animales
¾
Próstata: Es una glándula que rodea la vejigas. Su función principal es
secretar un líquido que se mezcla con el contenido de las vesículas
seminales, en el momento de la eyaculación
Espermatogénesis
La producción de espermatozoides comienza en la pubertad y continúa a lo
largo de la vida, cientos de millones de espermatozoides se producen cada día.
Una vez que los espermatozoides se forman se mueven hacia el epidídimo,
donde maduran y se almacenan.
El sistema Reproductor Femenino
Las gónadas femeninas, los ovarios, se encuentran localizados dentro de la porción
baja de la cavidad abdominal
Parte externa
El conjunto de órganos externos se denomina VULVA:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Clítoris: Es un pequeño cuerpo eréctil, cubierto con un pliegue de tejido
llamado PREPUCIO, el cual posee receptores táctiles que al ser
estimulados, excitan a la mujer durante el coito.
Los labios mayores y los labios menores: se encuentran debajo del
CLITORIS. Estos rodean la abertura de la vagina y cumplen la función de
protección.
El miato urinario: este se encuentra en la parte superior de la abertura
vaginal.
El himen: es un delgado anillo tejido que cubre la abertura vaginal
143
Biología II
Parte interna
Las técnicas de
fecundación in vitro ("bebes
de probeta") Implican la
obtención de óvulos
(generalmente induciendo
al ovario a superovular por
medio de hormonas) por
técnicas
videolaparoscópicas, la
fertilización externa de los
mismos y posterior
implantación.
TAREA 6
Página 159.
144
Los órganos internos están ubicados en la región pelviana de la cavidad
abdominal.
¾
La vagina: Es un conducto músculo membranoso de unos 10 cm. De
longitud. Esta separada de la vulva y del exterior por una membrana llamada
himen.
¾
útero: Es el órgano encargado de recibir el óvulo fecundado procedente de
la trompa de falopio. La pared del útero esta cubierta por una capa mucosa
llamada endometrio, donde se implante el embrión.
¾
Trompas de falopio: Son dos conductos de unos 20 cm. de longitud. En este
tiene lugar la fecundación del óvulo por el espermatozoide.
¾
Ovarios: Son la glándula genital femenina. Este posee una función de
secreción interna y otra externa. Por la primera vierte a la sangre las
hormonas femeninas: estrógenos y progesteronas. La segunda función da
lugar a la formación de óvulos. En cada ovario hay 200.000 óvulos.
El ovario contiene numerosos folículos compuestos por óvulos en desarrollo
rodeados por una capa externa de células foliculares. Cada uno comienza la
omogénesis como ovocito primario. Al nacimiento cada mujer posee el número
de ovocitos en desarrollo para toda la vida, cada uno de los cuales esta en
profase I. Un ovocito secundario se libera cada mes desde la pubertad hasta la
menopausia totalizando de 400 a 500 óvulos.
Procesos en los animales
4.7.2
Desarrollo embrionario
Una vez formado, el cigoto sufre una serie de cambios que lo llevan a constituir primero- un ser humano en miniatura.
Para esto debe pasar por tres etapas, que son parte del desarrollo embrionario:
Segmentación: en ella, el cigoto comienza a dividirse por mitosis en dos, cuatro,
ocho, etcétera, células, que reciben el nombre de blastómeros. A medida que
esto sucede, el embrión -u óvulo fecundado- va avanzando hacia el útero a
través de las trompas.
Al término de esta etapa, se llega a un estado embrionario llamado blastocito, y
así se implanta el embrión en el útero materno.
145
Biología II
Gastrulación
La gastrulación comprende una serie de migraciones celulares a posiciones en las
cuales formarán tres capas celulares:
¾ Ectodermo forma la capa externa.
¾ Endodermo forma la capa interna.
¾ Mesodermo forma la capa media.
Ectodermo
El ectodermo formará: la epidermis y estructuras asociadas, una porción del
ectodermo: el ectodermo neural originará el sistema nervioso.
Mesodermo
El mesodermo forma estructuras asociadas con las funciones de movimiento y
soporte: músculos, cartílagos, huesos, sangre y el tejido conectivo. El sistema
reproductivo y los riñones se forman del mesodermo.
Endodermo
El endodermo forma tejidos y órganos asociados con los sistemas respiratorios
y digestivo. Muchas estructuras endocrinas como la glándula tiroides y
paratiroides se forman a partir del endodermo. También se originan del
endodermo el hígado, páncreas y la vesícula biliar.
EJERCICIO 9
1. Investiga qué relación existe entre Síndrome de Don y el embarazo de
mujeres mayores de 40 años.
2. Investiga porque el hombre puede engendrar hijos hasta edad muy
avanzada.
Diferenciación: en ella, cada capa embrionaria se va diferenciando y los distintos
órganos del embrión se van formando. Por ejemplo, en el ectodermo se originan
las neuronas, la epidermis, el pelo, las uñas, etcétera.
Terminada la etapa de diferenciación, el embrión tiene todos los rasgos
humanos y sus órganos formados.
La siguiente lista describe los cambios específicos por semana:
¾
Semana 3
ƒ
ƒ
¾
Semanas 4 a 5
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
146
comienza el desarrollo del cerebro, corazón y médula espinal
comienza el desarrollo del tracto gastrointestinal
formación del tejido que se ha de convertir en las vértebras y algunos
otros huesos
desarrollo posterior del corazón que ahora late a un ritmo regular
circulación rudimentaria a través de los vasos mayores
comienza el desarrollo de las estructuras del ojo y del oído
el cerebro se desarrolla en 5 áreas y algunos nervios craneales se hacen
visibles
las yemas o brotes de brazos y piernas son visibles
Procesos en los animales
¾
Semana 6
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
¾
Semana 7
ƒ
ƒ
ƒ
¾
comienza la formación de los pulmones
desarrollo mayor del cerebro
los brazos y las piernas se han alargado y se pueden distinguir las áreas
de los pies y de las manos
las manos y los pies tienen dedos, pero pueden aún estar adheridos por
membranas
se forman los pezones y folículos pilosos
los codos y los dedos de los pies son visibles
todos los órganos esenciales al menos se han comenzado a formar
Semana 8
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
se presenta rotación de los intestinos
continúa el desarrollo de las características faciales
los párpados están más desarrollados
las características externas del oído comienzan a tomar su forma final.
El final de la octava semana marca el comienzo del "período fetal" y el final del
"período embrionario".
Para saber más y
enriquecer el tema, visita
el sitio
www.biologia.edu.ar
147
Biología II
¡Ojo! Recuerda que
debes resolver la
autoevaluación y los
ejercicios de
reforzamiento; esto te
ayudará a enriquecer
los temas vistos en
clase.
148
Procesos en los animales
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 1
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Investiga cual es la función de los jugos gástricos así como las principales enfermedades
del tracto digestivo.
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149
Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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150
Procesos en los animales
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 2
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Investiga cuales son los factores de riesgo en la Hipertensión, definiendo los términos
Presión diastólica y Presión sistólica
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Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
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152
Procesos en los animales
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 3
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Investiga que se analiza en un examen general de orina en el laboratorio.
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Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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Procesos en los animales
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 4
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Explica mediante un diagrama como se lleva a cabo una regulación hormonal
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Biología II
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Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
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Procesos en los animales
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 5
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Realiza las siguientes actividades.
Elabora un esquema sobre la evolución del sistema nervioso, compare su organización en las hidras,
planarias, lombrices de tierra y seres humanas.
Describe la estructura de una neurona y proporciona una función para cada parte mencionada. Mencione
los tres tipos de neuronas y proporcione una función para cada una.
¿Cuáles son los eventos principales de un potencial de acción y qué cambios iónicos están asociados con
cada evento?
Describe el modo de acción de un neurotransmisor en una sinapsis, incluyendo su almacenamiento y
destrucción.
Menciona las partes principales del encéfalo humano y proporciona una función principal de cada una de
ellas.
157
Biología II
Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
158
Procesos en los animales
Nombre ____________________________________________________________
TAREA 6
Núm. de lista ____________ Grupo __________________ Turno ___________
Núm. de Expediente _____________________ Fecha _____________________
INSTRUCCIONES: Investiga cuales son las enfermedades de transmisión sexual más frecuentes en hombres y
en mujeres, así como los métodos preventivos
Enfermedad
Patogénesis
Microorganismo causal
Prevención
Tratamiento
Hepatitis C
159
Biología II
Revisión: _____________________________________________________
Observaciones:________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
160
Glosario
ADN.
Abreviación de Acido desoxirribonucleico.
Adaptación. Es el cualquier cambio estructural, fisiológico o de comportamiento,
en una especie determinada para adecuarse a los cambios del medio en donde
vive.
Alelos. Par de genes que transmiten el mismo caracter.
Androceo. Es el órgano masculino de la flor. Se forma por el conjunto de
estambres.
Anticoncepción. Es el control sobre la fecundación del óvulo.
ARN. Abreviación de Acido ribonucleico.
Autopolinización. Polinización que se efectúa en la misma planta. Se lleva a cabo
en plantas con flores Perfectas, debido a que producen ambos gametos.
Biodiversidad. Es el conjunto de todas las especies del planeta.
Bioética. Es el estudio del comportamiento humano en el ámbito de las ciencias
biológicas, respecto a los valores y principios morales, con la finalidad de respetar
los derechos humanos y evitar cualquier forma de discriminación basándose en
suscaracterísticas genéticas.
Biotecnología. Rama de la biología aplicada a la ingeniería genética y a la
tecnología del ADN recombinante.
Cariotipo. Es la observación de una fotografía de los cromosomas humanos
observados al Microscopio, mismos que se acomodan en pares de acuerdo a su
tamaño.
Célula. Unidad básica de vida.
Célula Diploide. Contiene 2n cromosomas (cromosomas apareados) y son todas
las células somáticas.
Célula eucarionte. Célula que posee núcleo, lugar en donde se encuentra
concentrado el ADN.
Célula procarionte. Célula que no tiene núcleo. Su ADN se encuentra suspendido
en el citoplasma celular
Células somáticas. Son las células que constituyen a cualquier parte del
organismo (tejidos y órganos).
Célula Haploide. Contienen n cromosomas (cromosomas desapareados) y
corresponde a los gametos sexuales
Citoplasma. Sustancia de la célula que se sitúa entre la membrana celular y la
membrana nuclear, en el que se encuentran suspendidos los organelos celulares.
Citocinesis. Proceso de separación del citoplasma celular.
161
Código Genético. Secuencia de bases nitrogenadas de los tripletes o codones del
RNAm (mensajero) y que corresponden a la información que ha copiado del ADN
en el núcleo celular, cuya Información determina la secuencia específica de los
aminoácidos que conforman a una proteína determinada.
Cromosomas homólogos. Son dos cromosomas que proporcionan el mismo tipo
de información para una determinada característica de un individuo. Por ejemplo,
un cromosoma que indica que los ojos serán de color azul y el otro cromosoma
indica que serán café. Ambos se refieren al color al color de ojos.
Especie. Grupos de organismos que tienen capacidad de reproducirse entre sí.
Espermatozoide. Gameto masculino.
Esperma. Contenido total de espermatozoides que se almacena en el epidídimo.
Espermatogénesis. Proceso mediante el cual se producen gametos masculinos o
espermatozoides.
Evolución biológica. Es el conjunto de modificaciones que han sufrido los seres
vivos a través del tiempo.
Eyaculación.- Es el proceso de expulsión del líquido seminal.
Fenotipo. Es la apariencia externa del individuo, la cual se manifiesta de acuerdo a
los genes que contiene.
Flor perfecta. Flor que contiene ambos órganos sexuales, al androceo y al
gineceo (Estambres y pistilos).
Flor imperfecta. Flor que contiene a uno de los órganos sexuales (estambres o
pistilos).
Flor estaminada. Flor que posee solo Androceo (estambres).
Flor pistilada. Flor que tiene únicamente Gineceo (pistilos).
Fósiles. Restos o huellas de organismos que se han conservado debido a las
características especiales del suelo.
Gametos. Células sexuales, masculinas o femeninas.
Gametogénesis. Es el proceso general mediante el cual se producen a los
gametos masculinos y femeninos
Genética. Ciencia que se ocupa de estudiar la transmisión de las características o
caracteres hereditarios de una generación a otra.
Gen. Unidad de información genética que se localiza en un cromosoma
Gen dominante. Es el que transmite su característica a la primera generación.
Gen recesivo. Es el que transmite su característica hasta la 2ª, 3ª ó 4ª generación.
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Genes heterocigotos. Par de genes diferentes entre sí. Están formados por un gen
dominante y por un gen recesivo.
Genes homocigotos. Par de genes iguales entre ellos, transmiten la misma
característica. Están formados por dos dominantes o dos recesivos.
Genotipo. Es el conjunto de genes que contiene el individuo en todas sus células.
Gineceo. Es el órgano femenino de la flor, se forma por el o los pistilo(s)..
Gónadas. Órganos sexuales primarios, masculinos y femeninos. En ellos se
produce a los gametos sexuales.
Herencia. Es el proceso que se encarga de reproducir las características de los
seres vivos, las cuales se transmiten a sus descendientes.
Líquido Seminal. Líquido que se expulsa al exterior durante la eyaculación, al que
se le conoce comúnmente como semen. Se forma por la mezcla que se da entre
el esperma y las sustancias nutritivas que permiten la movilidad de los
espermatozoides.
Meiosis. Proceso que consiste en dos divisiones nucleares sucesivas, con la
finalidad de producir células sexuales que contengan la mitad del contenido
genético de una especie determinada.
Mitosis. Proceso mediante el cual se divide el núcleo de una célula, para producir
a dos núcleos, con el total de información genética, en el interior de la misma
Mutación. Es cualquier alteración que se efectúa en el material genético
Ovarios. Son las gónadas u órganos sexuales primarios del aparato reproductor
femenino.
Ovogénesis. Es el proceso que produce gametos femeninos u óvulos.
.
Ovulación. Es el proceso mediante el cual se expulsa al óvulo o gameto sexual
femenino hacia el oviducto..
Polinización. Es el proceso de unión de la ovocélula y el polen en las plantas.
Polinización cruzada.
Polinización que se efectúa en plantas con flores
imperfectas, con ayuda del aire, aves e insectos.
Testículos. Son las gónadas u órganos sexuales primarios del aparato reproductor
masculino.
Meristemo: Tejido embrionario formado por células indiferenciadas, capaces de
originar, mediante divisiones continuas, otros tejidos y órganos especializados.
Plasmodesmos: cada una de las unidades continuas de citoplasma que pueden
atravesar las paredes celulares, manteniendo interconectadas las células
contiguas en organismos pluricelulares en los que existe pared celular, como las
plantas o los hongos.
Xilema: tejido leñoso capaz de conducir líquidos en las plantas vasculares.
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Molécula polar: sus moleculas se reordenan ante la presencia de un campo
eléctrico. Aquellas sustancias en las que este fenómeno no sucede se denomian
"no polares" o "apolares".
Perenne: aquellas que viven durante más de dos años o, en general, florecen y
producen semillas más de una vez en su vida.
Sépalo: estructura que forma el cáliz de una flor de dicotiledónea.
Dehiscencia: Propiedad de algunos frutos cerrados o anteras de las flores de
abrirse para esparcir el polen o las semillas.
Baya: Propiedad de algunos frutos cerrados o anteras de las flores de abrirse
para esparcir el polen o las semillas:
Drupa: Fruto carnoso con una semilla rodeada de un envoltorio leñoso, como el
melocotón y la ciruela.
Pedicelo: Columna carnosa que sostiene el sombrerillo de las setas.
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