UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL NAUCALPAN ÁREA: CIENCIAS EXPERIMENTALES GUÍA PARA EL EXAMEN EXTRAORDINARIO DE BIOLOGÍA III QUINTO SEMESTRE Imagen de: evovagario.wordpress.com Imagen de: www.asturnatura.com Coordinadora: M en C. María Isabel Olimpia Enríquez Barajas Elaboradoras: M en C. Enríquez Barajas María Isabel Olimpia Biol. López Flores Nancy Minerva Biol. Pérez Avila Sandra Soledad MADEMS. Ramírez Granados Gabriela Saraith Imagen de: biologia.cubaeduca.cu Revisores: Biol. José Luis Ochoa Cervantes Biol. Irma Garduño Gutiérrez Abril de 2017
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO … · Respuestas de la autoevaluación de la Unidad I 134 Respuestas de las actividades de la Unidad I 135 Anexo 2 165
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL NAUCALPAN
ÁREA: CIENCIAS EXPERIMENTALES
GUÍA PARA EL EXAMEN EXTRAORDINARIO DE BIOLOGÍA III
QUINTO SEMESTRE
Imagen de: evovagario.wordpress.com Imagen de: www.asturnatura.com
Coordinadora:
M en C. María Isabel Olimpia Enríquez Barajas
Elaboradoras:
M en C. Enríquez Barajas María Isabel Olimpia
Biol. López Flores Nancy Minerva
Biol. Pérez Avila Sandra Soledad
MADEMS. Ramírez Granados Gabriela Saraith
Imagen de: biologia.cubaeduca.cu
Revisores:
Biol. José Luis Ochoa Cervantes
Biol. Irma Garduño Gutiérrez
Abril de 2017
2 IEB/NLF/GRG/SPA
ÍNDICE
Presentación 3
Programa de Estudio de Biología III 5
Tabla de especificaciones para la asignatura de Biología III 7
Unidad I 9
Presentación de la Unidad I 10
Organizador conceptual 11
Glosario 12
Actividades del Tema I y Tema II 14
Autoevaluación 62
Bibliografía y cibergrafía de consulta 70
Unidad II 73
Presentación de la Unidad II 74
Organizador conceptual 75
Glosario 76
Actividades del Tema I y Tema II 78
Autoevaluación 124
Bibliografía y cibergrafia de consulta 131
Bibliografía para alumnos 132
Anexo 1 133
Respuestas de la autoevaluación de la Unidad I 134
Respuestas de las actividades de la Unidad I 135
Anexo 2 165
Respuestas de la autoevaluación de la Unidad II 166
Respuestas de las actividades de la Unidad II 167
3 IEB/NLF/GRG/SPA
Presentación
El presente material didáctico es una Guía de Estudio desarrollada para la
asignatura de Biología III del CCH para los estudiantes que requieren de apoyo para
su preparación académica y reforzamiento de su examen extraordinario.
La Guía se puede utilizar de forma autodidáctica o con la ayuda de algún
docente o asesor del PIA. Además podrán apoyarse de diversas fuentes
bibliográficas y cibergráficas que han sido sugeridas para su consulta.
Las secciones y materiales que podrás encontrar en esta guía son:
Descripción general del programa de Biología III incluyendo propósitos y
contenidos temáticos con el fin de que el lector tenga una idea clara de los
aprendizajes y temas principales que deberá conocer y estudiar.
Tabla de especificaciones. Es una matriz de doble entrada1 que sirve para
obtener una guía del contenido mínimo que se debe cubrir en el examen. Indica
el nivel cognitivo, aprendizaje y temática sobre cómo deben quedar cada uno
proporcionalmente en relación al número total de reactivos, horas clase y
propósito de cada unidad.
Cada unidad consta de una presentación general, un organizador gráfico
conceptual de la unidad, un glosario, el desarrollo de cada temática iniciando
con el aprendizaje, la ubicación del tema y subtema, y posterior a ésta se
encuentran una serie de actividades relacionadas con cada aprendizaje
Autoevalución. Con la finalidad de promover un monitoreo y seguimiento se
propone un ejercicio de autoevaluación que constan de 30 reactivos para cada
unidad. Con ello, se busca que el estudiante reflexione sobre su propio
autoaprendizaje. Al final de la guía se pueden encontrar las respuestas con el
fin de corroborar dicha reflexión.
1 “La matriz o cuadro de doble entrada es un tipo de operación de registro que permite organizar y sistematizar información a partir de columnas horizontales y verticales que concentran y relacionan la información que se ha obtenido a partir de una lectura.” Tomado de: http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/tlriid1/unidad3/operacionesderegistro/cuadrodedobleentrada
Expvesp
Resaltado
4 IEB/NLF/GRG/SPA
Consideraciones finales
Con el fin de apoyar el éxito para la aprobación de tu examen extraordinario, a
continuación te recomendamos lo siguiente:
Organizar y planear tu tiempo para lograr el cumplimiento de todas las
actividades sugeridas en esta guía y sean un referente para la preparación
de tu examen.
Buscar apoyo para mejorar técnicas de estudio con algún asesor, tutor o en
el Departamento de Psicopedagogía.
Acudir al Programa Institucional de Asesorías (PIA), ubicado en el tercer piso
del Edificio E del plantel, con el fin de buscar asesoría para algún aprendizaje
o tema que se te dificulte entender.
Adquirir y/o resolver esta guía, NO es requisito NI sinónimo para aprobar el
examen.
Venir preparado y llegar temprano para los exámenes.
Hacer una revisión y lectura previa del examen.
Consultar mayor número de referencias bibliográficas y cibergráficas, así
como el porta académico del plantel que sean necesarias para repasar tus
conocimientos que te permitan responder tu guía y pode aprobar el examen.
Expvesp
Resaltado
Expvesp
Resaltado
5 IEB/NLF/GRG/SPA
Programa de Estudio de Biología III
De acuerdo a los Programas de Estudio de Biología I a IV del Bachillerato del
Colegio de Ciencias y Humanidades, el curso de Biología III del quinto semestre,
está encaminado a profundizar la cultura básica del estudiante en este campo del
saber.2
Los propósitos generales para Biología III son que el alumno:
Comprenda el papel del metabolismo en la diversidad de los sistemas vivos.
Comprenda que los cambios que se producen en el material genético son la
base molecular de la biodiversidad.
Profundice en la aplicación de habilidades, actitudes y valores para la obtención,
comprobación y comunicación del conocimiento científico, al llevar a cabo
investigaciones.
Desarrolle una actitud crítica, científica y responsable ante problemas concretos
que se planteen.
Las unidades y contenidos temáticos son:
Primera Unidad ¿Cómo se explica la diversidad de los sistemas vivos a través del
metabolismo?
Tema I. Metabolismo
Enzimas.
Rutas metabólicas.
2 Programas de Estudio de Biología I a IV. Universidad Nacional Autónoma de México. Colegio de Ciencias y
Humanidades. Área de Ciencias Experimentales
6 IEB/NLF/GRG/SPA
Tema II. Diversidad de los sistemas vivos y metabolismo
Quimioautótrofos, fotoautótrofos y heterótrofos.
Catabolismo: fermentación y respiración celular.
Anabolismo: fotosíntesis y síntesis de proteínas.
Segunda Unidad. ¿Por qué se considera a la variación genética como la base
molecular de la biodiversidad?
Tema I. Naturaleza de la diversidad genética
ADN y ARN desde la perspectiva de la diversidad genética.
Cromosoma de procariontes y eucariontes.
Tema II. Expresión genética y variación
Relaciones alélicas.
Relaciones no alélicas.
Tema III. Fuentes de variación genética
Mutaciones.
Recombinación genética.
Flujo génico.
7 IEB/NLF/GRG/SPA
TABLA DE ESPECIFICACIONES BIOLOGÍA III
8 IEB/NLF/GRG/SPA
9 IEB/NLF/GRG/SPA
Unidad I
¿Cómo se explica la diversidad
de los sistemas vivos a través
del metabolismo?
Propósito: el alumno comprenderá qué es el metabolismo, a
través del estudio de diferentes rutas, para que reconozca su
importancia en la diversidad biológica.
10 IEB/NLF/GRG/SPA
GUÍA PARA EL EXTRAORDINARIO DE BIOLOGÍA III
Presentación
En las siguientes páginas encontrarás lecturas y actividades que te llevarán a
adquirir los propósitos y aprendizajes de la primera unidad de la asignatura de
biología III con el fin de contribuir a la resolución de exámenes extraordinarios de la
asignatura.
El propósito general de esta unidad es comprender el papel del metabolismo
en la diversidad de los sistemas vivos. Por lo que es imperante que el alumno
comprenda qué es el metabolismo, a través del estudio de diferentes rutas, para
que reconozca su importancia en la diversidad biológica.
Para lo anterior, se presentan actividades en las que se reconocen las
características de las enzimas y a partir de dichas características se identifican sus
tipos y funciones que permite comprender su papel en las reacciones metabólicas
de las células.
Por otro lado, se presentan actividades en las que es importante identificar la
diversidad de los sistemas vivos a partir de sus características metabólicas, a partir
de su fuente de energía y materia.
Comprender que la fermentación y la respiración son procesos que, con
distintas rutas metabólicas sirven para la degradación de biomoléculas en los
sistemas vivos, es crucial para reconocer las rutas catabólicas. Para ello se
diseñaron actividades específicas que contribuyan a dicha comprensión
Por último, se presentan actividades que permitan comprender que la
fotosíntesis y la síntesis de proteínas son procesos que, por diferentes rutas
metabólicas permiten la producción de biomoléculas en los sistemas vivos, es decir,
que estos procesos se consideran rutas anabólicas.
11 IEB/NLF/GRG/SPA
Organizador Conceptual de la Primera Unidad
¿Cómo se explica la diversidad de los sistemas vivos a través del metabolismo?
12 IEB/NLF/GRG/SPA
Glosario
Anabolismo: Aspecto del metabolismo en el que se combinan sustancias simples
para formar otras complejas, de lo que resultan el almacenamiento de energía.
Apoenzima: Porción proteica de una enzima, requiere la presencia de una
coenzima específica para convertirse en una enzima funcional completa.
Catabolismo: Aspecto del metabolismo en el cual se degradan sustancias
complejas para formar simples liberan energía química almacenada por las células
Codón: Es la unidad de información básica en el proceso de traducción del RNAm.
Cada uno de los codones codifica un aminoácido y esta correlación es la base del
código genético que permite la traducción de la secuencia de RNAm a la secuencia
de aminoácidos que compone la proteína.
Código genético: Es el conjunto de reglas por las que la información codificada en
el material genético (secuencias de DNA o RNA) se traduce en proteínas
(secuencias de aminoácidos) en los seres vivos.
Coenzima: Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que
transportan grupos químicos entre enzimas.
Cofactor: Sustancia no proteica necesaria para la actividad de una enzima algunos
cofactores son inorgánicos (iones metálicos), y otros son orgánicos (coenzimas)
Energía de activación: (EA) Energía requerida para iniciar una reacción química.
Energía libre: Máxima cantidad de energía en un sistema disponible para realizar
trabajo en las condiciones de una reacción bioquímica.
Energía de enlace: Energía requerida para romper un enlace químico específico.
Energía: Capacidad de realizar un trabajo, puede expresarse en kilojoules o
kilocalorías.
Enzima: Catalizador orgánico que acelera una reacción química específica en los
seres vivos, reduciendo la energía de activación necesaria para dicha reacción.
Exones: son los fragmentos del gen que contienen la información para producir la
proteína codificada en el DNA.
13 IEB/NLF/GRG/SPA
Grupo funcional: Grupo de átomos que confieren propiedades características a la
molécula orgánica a la que está unido. Por ejemplo: grupo hidroxilo, carbonilo,
amino, fosfato y sulfhídrico.
Intrón: Es un fragmento de DNA que está presente en un gen pero que no codifica
ningún fragmento de la proteína. Los intrones son eliminados en el proceso de
maduración del ARN mensajero.
Metabolismo: Suma de todas las reacciones químicas que ocurren dentro de una
célula o un organismo, transformaciones por medio de las cuales la energía y la
materia quedan disponibles para uso de los organismos.
Moléculas: Partícula formada por dos o más átomos que se mantienen unidos por
enlaces químicos.
Oxidación: Perdida de uno o más electrones o átomos de hidrógeno, por un átomo,
ion o molécula.
Producto: Sustancia formada en una reacción química.
Reacción endergónica: Reacción no espontánea, requiere un aporte neto de
energía.
Reacción exergónica: Reacción química caracterizada por la liberación de
energía.
Reactivo: Sustancia que participa en una reacción química.
Reducción: Ganancia de uno o más electrones o átomos de hidrógeno por un
átomo, ion o molécula.
Ruta metabólica: Serie de reacciones químicas en las cuales el producto de una
pasa a ser el reactivo de otras.
Sustrato: Sustancia en la cual actúa una enzima; reactivo en una reacción
catalizada por enzima.
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Aprendizaje: Describe las características de las enzimas, como punto de partida,
para identificar sus principales tipos y funciones.
Tema I: Metabolismo
Subtema: Enzimas
Actividad: Realiza la lectura del texto y contesta e investiga lo que se pide.
Metabolismo
En los sistemas vivos el intercambio de energía ocurre a través de reacciones
químicas, la suma de todas estas reacciones se conoce como metabolismo. Todas
las reacciones químicas que tienen lugar en la célula involucran enzimas con
funciones específicas, en la célula todas las reacciones se agrupan en una serie
ordenada que se llama ruta y tiene una función específica en la célula. Algunas rutas
tienen pasos en común, otras rutas son únicas para ciertos organismos y hay rutas
universales, es decir, que la presentan todos los organismos como la glucólisis.
Actividad: La siguiente imagen representa la glucólisis, señala de color rojo las enzimas, de color azul los cofactores y de color verde las coenzimas que participan.
Figura 2. Glucolisis. En: http://letrasapidus.blogspot.mx/2012/06/las-10-reacciones-de-la-glucolisis.html
18 IEB/NLF/GRG/SPA
En general los nombres de las enzimas llevan el sufijo “asa” al nombre en que
actúan, por ejemplo, la sacarosa desdobla a la sacarosa en glucosa y fructosa
Algunas tienen el sufijo “zima”
Eficacia de las enzimas
Las enzimas funcionan en condiciones estrictamente reguladas como temperatura,
pH y concentraciones de iones a estas funciones estrictamente reguladas se le
conoce como eficacia de la enzima. Las enzimas tienen una temperatura óptima a
la cual la rapidez de reacción es máxima. Por ejemplo, para las enzimas humanas
la temperatura óptima es cercana a la corporal 35 a 40ºC. Las temperaturas altas
desnaturalizan con rapidez la mayor parte de las enzimas; la conformación
molecular de la enzima se altera al romperse los enlaces de hidrógeno que le dan
su estructura. En estos casos la desactivación es irreversible y la enzima no
recupera su actividad.
La mayoría de los organismos mueren con exposición breve a temperaturas
altas, en que se desnaturalizan sus enzimas y no pueden continuar su metabolismo.
Sin embargo, esto no es norma para todos los sistemas vivos, existen bacterias que
sobreviven en manantiales con temperaturas de casi 100º o a temperaturas
mayores superiores a la ebullición del agua en chimeneas hidrotermales.
La mayor parte de las enzimas son activas en una escala reducida de pH. La
mayor parte de las enzimas humanas va de 6 a 8. La pepsina, enzima de digestión
funciona sólo en un medio muy ácido, con pH de 2 como óptimo. En contraste, la
tripsina, secretada por el páncreas funciona en condiciones básicas.
19 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad: De acuerdo a la siguiente imagen explica la eficacia de las enzimas con respecto a la temperatura (Figura a). Y la eficacia de la pepsina y tripsina con respecto al hidrógeno (figura b).
Figura 3. Efecto de temperatura y pH sobre la actividad enzimática. (Solomon, 2004).
Actividad. Lee la lectura sobre respiración celular aerobia y anaerobia (tomada y modificada de http://genomasur.com/lecturas.htm) y responde el cuestionario que se plantea al final del texto.
Respiración celular aerobia
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener
energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR. La respiración celular es
un conjunto de reacciones exergónicas, donde parte de la energía contenida en las
moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Se dice que
solo una parte de la energía es utilizada, ya que otra parte se pierde.
Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa
se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la gasolina se pierde
como calor de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La
célula es mucho más eficiente.
La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con
la combustión de carbón, leña o algún combustible. En los distintos casos,
moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la
consiguiente liberación de energía. Tanto la respiración como la combustión son
reacciones exergónicas.
Sin embargo, existen importantes diferencias entre ambos procesos. En
primer lugar, la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces
químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita; por el
contrario, la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina
de energía. Este control está ejercido por enzimas específicas.
En segundo lugar, la combustión produce calor y algo de luz. Este proceso
transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio, la energía liberada
durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos
enlaces químicos (ATP).
34 IEB/NLF/GRG/SPA
La respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones
de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente
oxidadas y degradadas liberando energía. Los protones perdidos por el alimento
son captados por coenzimas.
La respiración celular es un proceso que consta de distintas etapas, las
cuales ocurren en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis,
la cual ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o
ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica
que ocurre en las mitocondrias, cuando hablamos de organismos como protistas,
hongos, plantas y animales que cuentan con estos organelos, mientras que en las
bacterias que no tienen mitocondrias, la respiración se efectúa en su citoplasma.
En presencia de O2 la respiración celular, consta de las siguientes etapas:
formación de acetil coenzima A, ciclo de Krebs y cadena transportadora de
electrones. Cuando las células no cuentan con oxígeno, pero necesitan obtener
energía, realizan la fermentación que ocurre en el citoplasma.
Respiración Celular anaerobia o anóxica
Aquellos organismos procariotas que viven en zonas donde no hay oxígeno realizan
el proceso de respiración celular anaeróbica (o anoxíca) para obtención de energía,
este es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y otros
compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica
distinta del oxígeno, a través de una cadena transportadora de electrones análoga
a la de la mitocondria en la respiración aeróbica. No debe confundirse con la
fermentación, que es un proceso también anaeróbico, pero en el que no participa
nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de
electrones es siempre una molécula orgánica como el piruvato. La respiración
anaerobia es un tipo de proceso metabólico exclusivo de ciertas bacterias.
35 IEB/NLF/GRG/SPA
En este proceso no se usa oxígeno, sino otra sustancia oxidante distinta
como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene
también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan las
coenzimas reducidas durante la oxidación de los nutrientes; es semejante a la
respiración aeróbica, ya que se compone de los mismos elementos (citocromos,
quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La única diferencia radica, en que el
aceptor final de electrones no es el oxígeno.
En la siguiente tabla se muestran distintos aceptores de electrones, sus
productos y algunos ejemplos de microorganismos que realizan tales procesos:
Microorganismo Aceptor Producto final
Pseudomonas, Bacillus Nitrato Nitritos, óxidos de nitrógeno y Nitrógeno
Desulfovibrio, Clostridium Sulfato Sulfuros
Thermoplasma Azufre Sulfuros
Cuestionario
1. ¿Qué diferencias existen entre el proceso de respiración celular y el de
4. Completa la siguiente tabla comparativa sobre respiración celular aerobia,
anaerobia y fermentación en tu cuaderno.
Productos
iniciales
Productos
finales
Aceptor
final
Organismos que
la realizan
Importancia
Respiración
celular aerobia
Respiración
celular anaerobia
Fermentación
37 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad. A continuación, se presentan una serie de esquemas que ilustran las diferentes etapas de la respiración celular y la fermentación, los cuales deberás analizar y extraer la información que se indica en cada caso. Realiza tus anotaciones en cada una de las tablas. Se recomienda que consultes información de libros, artículos de internet y videos para complementar las actividades.
Glucólisis
Imagen de glucólisis tomada y modificada de http://image.slidesharecdn.com/mapaglucolisis-111108222007-phpapp01/95/mapa-glucolisis-1-728.jpg?cb=1320790839
Información sobre Glucólisis
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de organismos
que la realizan
Importancia
38 IEB/NLF/GRG/SPA
Formación de Acetil CoA
Imagen tomada de: http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/figeta/coa.gif
Información sobre formación de Acetil CoA
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio donde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de organismos
que la realizan
Importancia
Ciclo de Krebs
Imagen de ciclo de Krebs tomada de: wroclaw.plan.pl
39 IEB/NLF/GRG/SPA
Información sobre ciclo de Krebs
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de organismos
que la realizan
Importancia
Cadena transportadora de electrones
Imagen tomada y modificada de: http://images.slideplayer.es/8/2329910/slides/slide_45.jpg
40 IEB/NLF/GRG/SPA
Información sobre cadena transportadora de electrones
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de organismos
que la realizan
Importancia
Fermentación láctica
Imagen tomada de: https://www.blogdebiologia.com/fermentacion.html
41 IEB/NLF/GRG/SPA
Fermentación alcohólica
Imagen tomada de: https://www.blogdebiologia.com/fermentacion.html
42 IEB/NLF/GRG/SPA
Información sobre fermentación láctica y alcohólica
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de
organismos que la
realizan
Importancia
Fermentación
láctica
Fermentación
alcohólica
43 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad. Para que conozcas las moléculas producidas en las células cuando se degrada una molécula de glucosa en la respiración celular o en la fermentación, completa las siguientes tablas indicando el número de moléculas de ATP, NADH y FADH producidas en cada ruta.
ATP NADH FADH
Glucolisis
Formación de Acetil Co-A
Ciclo de Krebs
Cadena transportadora de electrones
Total de moléculas producidas
ATP NADH FADH
Glucolisis
Fermentación láctica
Total de moléculas producidas
44 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad. Responde el siguiente cuestionario
1. Define con tus palabras qué es la respiración celular y explica la importancia de
Actividad. Lee el siguiente texto sobre anabolismo y fotosíntesis, el cual fue tomado y modificado de: http://www.bionova.org.es/biocast/tema17.htm. Responde las preguntas que se plantean a lo largo de la lectura para que extraigas las ideas más importantes.
Anabolismo y Fotosíntesis
El anabolismo es la fase del metabolismo en la que a partir de unos pocos
precursores sencillos y relativamente oxidados se obtienen moléculas orgánicas
cada vez más complejas y reducidas. Podemos distinguir dos tipos de anabolismo:
a) Anabolismo autótrofo: Consiste en la síntesis de moléculas orgánicas más
complejas a partir de precursores inorgánicos tales como el CO2, el H2O y el NH3.
Solamente pueden realizarlo las células autótrofas. Existen dos modalidades de
anabolismo autótrofo, la fotosíntesis, que utiliza la energía de la luz, en las células
fotoautótrofas, y la quimiosíntesis, que utiliza la energía liberada en reacciones
redox, en las células quimioautótrofas.
b) Anabolismo heterótrofo: Consiste en la síntesis de moléculas orgánicas
progresivamente más complejas a partir de moléculas orgánicas más sencillas.
Todas las células pueden llevarlo a cabo (también las autótrofas). Como la síntesis
de proteínas y síntesis de DNA, estos procesos utilizan la energía del ATP y
coenzimas reducidos que se obtienen en el catabolismo.
Actividad. Ubica las siguientes estructuras: estroma, tilacoide, grana, lamela, membrana interna y membrana externa, en el esquema del cloroplasto que se muestra a continuación.
Imagen del cloroplasto tomada y modificada de: http://4.bp.blogspot.com/-B84kC2nCXY8/UyBXjTSfvNI/AAAAAAAAGKI/FYxaKFHSmUg/s1600/cloroplasto.gif
Actividad. Investiga y define los siguientes conceptos, los cuales son elementos importantes que intervienen en la fase luminosa de la fotosíntesis.
Concepto Definición
Pigmento fotosintético
Clorofila
Carotenoide
Fotosistema
Complejo antena
Centro de reacción
Como se mencionó anteriormente la fotosíntesis se lleva a cabo en dos fases, la
fase dependiente de la luz o fase luminosa y la fase de fijación o ciclo de Calvin.
Fase luminosa:
Las reacciones de la fase luminosa guardan cierto parecido con las de la última fase
de la respiración celular. También consisten en un transporte de electrones a través
de una cadena de transportadores que, en este caso, está ubicada en la membrana
tilacoidal de los cloroplastos. Sin embargo, existe una diferencia importante,
mientras que en la mitocondria el transporte electrónico se realizaba a favor de
gradiente de potencial redox, es decir, desde buenos dadores de electrones a
buenos aceptores, en el cloroplasto este transporte se realiza en sentido contrario,
desde el H2O, que es un débil dador de electrones, hasta el NADP+, que es un débil
aceptor. Este transporte electrónico "cuesta arriba" es un proceso endergónico, y
no tendría lugar si no se le suministra energía. Aquí es donde interviene la energía
luminosa captada por los pigmentos fotosintéticos, que es utilizada para impulsar
los electrones desde el agua hasta el NADP+, que se reduce entonces para dar
NADPH.
51 IEB/NLF/GRG/SPA
Imagen de la fase luminosa tomada y modificada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/Etapa.luminosa.jpg/600px-Etapa.luminosa.jpg
Actividad. A continuación, se presenta un esquema de la fase luminosa, con base en información de libros, artículos de internet o videos, explica los eventos más importantes que ocurren en esta etapa de la fotosíntesis, los cuales están señalados con números.
6
5
4 3
2
1
Actividad: Señala los eventos importantes que se presentan en el la ilustración de la fase luminosa que están indicados con los números del 1 al 6
52 IEB/NLF/GRG/SPA
Fase de fijación o ciclo de Calvin:
La fijación fotosintética del CO2 se lleva a cabo mediante una ruta metabólica cíclica
conocida como ciclo de Calvin en honor a su descubridor. Se trata de una ruta muy
compleja que pudo haber evolucionado a partir de la ruta de las pentosas. Las
reacciones de la fase oscura tienen lugar en el estroma y en ellas la energía química
del ATP y NADPH obtenidos durante la fase luminosa es utilizada para fijar el CO2
y las sales minerales en forma de materia orgánica. Por lo tanto, aunque estas
reacciones pueden transcurrir en ausencia de luz, dependen de los productos de la
fase luminosa. Cabe señalar, que las reacciones son diferentes según se trate de la
fijación del CO2 o de las sales minerales.
Actividad. A continuación, se listan los principales eventos del ciclo de Calvin, identifícalos con diferentes colores en el esquema que se proporciona y explica cada uno de ellos.
1. Fijación de CO2
2. Fase de reducción
3. Regeneración
Imagen del ciclo de Calvin tomada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Ciclo_de_Calvin.png/350px-Ciclo_de_Calvin.png
53 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad. Completa la siguiente tabla sobre las etapas de la fotosíntesis.
Productos iniciales
Productos finales
Sitio donde ocurre en procariotas y eucariotas
Importancia
Fase luminosa
Fase de
fijación
Actividad. Responde la siguiente pregunta.
Explica ¿Cuál es la importancia de la fotosíntesis para mantener la vida en el
Son las modificaciones post-transcripcionales que realizan una serie de enzimas al
transcrito primario de RNA. En el caso de organismos eucariotas los genes están
compuestos de intrones (regiones no codificantes de proteína) y exones (regiones
codificantes). En el proceso de maduración del RNAm se van eliminando los
intrones y se une cada exón al siguiente para formar un RNAm maduro. Los
transcritos primarios de RNAm (hnRNA) son procesados tras su transcripción para
convertirlo en RNAm maduro, listo para conducirse al citoplasma. Es necesario
señalar que el procesamiento del RNAm no ocurre en organismos procariotas
debido a que no cuentan con intrones en su genoma.
57 IEB/NLF/GRG/SPA
III. Traducción de la información genética
Una vez en el citoplasma el RNAm se une a la subunidad menor del ribosoma y
después a la subunidad mayor para formar un ribosoma completo. El complejo
RNAm-ribosoma es la maquinaria de síntesis de proteínas donde se decodifica el
mensaje del RNAm mediante el código genético. El código genético establece un
sistema para traducir la secuencia de ARN que tiene un alfabeto de 4 letras
(Adedina, Guanina, Citocina y Uracilo) a una secuencia de proteína que tiene como
alfabeto los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas. Cada triplete de
nucleótidos codifica un aminoácido.
Imagen del código genético, tomada de: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ 736x/cb/7f/04/cb7f043c9484629a06aa7e708e046533.jpg
La traducción de la información inicia cuando se elonga la cadena de aminoácidos
mediante la unión covalente de los aminoácidos transportados por los RNAt que se
van uniendo sucesivamente a los codones del RNAm expuestos. En el ribosoma
existen dos hendiduras para los RNAt de forma que los que presentan el anticodón
correspondiente se colocan muy juntos de forma que el aminoácido del primero es
transferido al segundo, pasando este a la posición del primero con dos aminoácidos.
58 IEB/NLF/GRG/SPA
Al quedar libre la segunda hendidura y exponer el RNAm un nuevo codón es leído
por otro RNAt que a su vez recibe los dos aminoácidos del anterior, de forma que la
cadena ya tiene tres aminoácidos, mediante este procedimiento la cadena de
aminoácidos va creciendo hasta formar un péptido. El proceso continúa hasta que
aparece el codón de terminación en el RNAm. La elongación se produce desde el
extremo N-terminal al C-terminal. Es importante resaltar que el RNA de
transferencia es el encargado de hacer que cada triplete determine la incorporación
del aminoácido correspondiente al péptido en formación.
Imagen de la traducción de proteínas tomada de: http://www.sindioses.org/cienciaorigenes/selnat/01-06.jpg
IV. Terminación del péptido y liberación.
A medida que la cadena peptídica se alarga queda sumergida en el citosol y
expuesta a las fuerzas que condicionan sus plegamientos estructurales. Las
cadenas peptídicas que van a ser secretadas o integradas en las membranas son
procesadas y transportadas al retículo endoplásmico mediante el reconocimiento de
unos péptidos señal que tienen en su extremo N-terminal. Por otro lado, la cadena
proteica es expuesta, aún antes de liberarse, a la acción de enzimas citoplasmáticas
como las que acetilan las histonas. Estas modificaciones de la proteína antes de su
síntesis final se denominan cotraduccionales.
59 IEB/NLF/GRG/SPA
Tras el movimiento del RNAm codón a codón, mediante el proceso denominado
translocación, aparece un codón de terminación (UGA, UAG o UAA), este no es
reconocido por los RNAt y si por los denominados factores de liberación, que al
unirse modifican la acción de la péptidil-transferasa de forma que esta rompe el
enlace de la cadena con el RNAt y libera al péptido.
Actividad. En el siguiente esquema sobre la síntesis de proteínas, señala cada fase del proceso y descríbela con la información que subrayaste en la actividad anterior.
Imagen de síntesis de proteínas tomada de: http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/soft-comp/Bio-Intro/sintprot_files/sintesispro.gif
60 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad. A continuación, se proporciona la secuencia de aminoácidos que forman a la oxitocina y a la vasopresina, las cuales son hormonas de origen proteico, liberadas por la glándula pituitaria en los seres humanos. Con la información proporcionada sobre la síntesis de proteínas y el código genético, elabora las cadenas de RNAm, RNAt y las cadenas molde de DNA, a partir de las cuales se sintetizan ambos péptidos. Posteriormente investiga la función de estas hormonas en el ser humano.
1. La oxitocina es un péptido formado por: cisteína - tirosina - isoleucina -
Segunda unidad. ¿Por qué se considera a la variación genética como la base molecular de la biodiversidad?
Propósito: Al finalizar la Unidad, el alumno comprenderá las fuentes de variación genética y las formas de transmitirlas, a partir del estudio de los mecanismos de mutación, recombinación y su expresión, para que valore su importancia en la biodiversidad.
74 IEB/NLF/GRG/SPA
Presentación
La diversidad de vida en la Tierra es el resultado de millones de años de evolución
biológica por selección natural a partir de un ancestro común, como lo explicó
Charles Darwin en 1859 en el libro de origen de las especies.
Otro científico que aporto información para entender las bases genéticas y la
transmisión de la información de un individuo a otro, fue Gregor Mendel quien
estableció las leyes de la herencia en 1866, sin embargo no se dieron a conocer
hasta principios del siglo XX, dando lugar a lo que ahora conocemos como Genética,
Mendel no conocía los ácidos nucleicos como el ADN Y ARN, que el ADN
tiene una estructura de doble hélice y que contiene a los genes que codifican la
información necesaria para un ser vivo, esto último lo descubrieron y describieron
Watson y Crick en su modelo del ADN en 1953 dando paso al desarrollo de la
biología molecular y esto permitió conocer la forma en que se da el flujo de
información genética del ADN, la participación del ARN, y la formación de proteínas.
Cada población de organismos tiene gran variación que se da a través del
tiempo generadas por mutaciones a nivel de reproducción ya sea sexual o asexual
La variación se da en dos niveles: genético y cromosómico. La variación
génica se observa en una misma especie, en donde los individuos, expresan de
diferente manera su dotación genética (todos los genes). La variación cromosómica
se refiere a la organización (procarionte, eucarionte), al número y al tipo de
cromosomas que cada especie tiene.
En la división celular, las células hijas mantienen la misma información
genética que la célula progenitora. Sin embargo, llegan a ocurrir cambios en el
material genético conocidos como mutaciones.
Las mutaciones son importantes para dar lugar a la evolución de las
especies por selección natural debido a que son la principal fuente de variación
genética y permiten la adaptación de los seres vivos a las condiciones del ambiente.
Como puedes ver para entender las variaciones genéticas en los seres vivos
han participado muchos científicos y se ha dado a través de muchos años de
estudio.
75 IEB/NLF/GRG/SPA
SEGUNDA UNIDAD
Organizador Conceptual
¿Por qué se considera a la variación genética como la base molecular de la
biodiversidad?
76 IEB/NLF/GRG/SPA
Glosario:
Alelo: Cada una de las maneras en que puede manifestarse un carácter o un
gen.
Célula: mínima unidad de vida que consta de por lo menos una membrana
externa que engloba un material acuoso que contiene moléculas orgánicas,
incluyendo material genético compuesto de DNA.
Cromosoma: Estructura portadora de los genes. En bacterias y virus, moléculas
de ADN que contiene la mayor parte o toda la información genética de la célula
o del virus. En los eucariontes, estructura compuesta por ADN y proteína que
contiene parte de la información genética de la célula.
DNA: molécula compuesta por nucleótidos de desoxirribosa, contiene la
información genética de todos los seres vivos.
Eucarionte: dícese de las células de los organismos del Dominio Eukarya, cuyo
material genético está encerrado en un núcleo envuelto por una membrana y
contiene otros organelos membranosos.
Fenotipo: es la expresión externa de un conjunto de características observables
de un individuo.
Flujo génico: es cualquier desplazamiento de genes desde una población hasta
otra.
Gen: unidad básica de la herencia.
Genoma: el complemento de la información genética única de cada especie de
organismo
Genotipo: información contenida en los genes con todas las características que
definen a cada individuo.
Heterocigoto: es cuando los 2 genes del mismo locus de cromosomas
homólogos son diferentes.
Homocigoto: es cuando los 2 genes del locus de cromosomas homólogos son
idénticos para un mismo carácter, es decir, significa que posee dos copias
idénticas de ese gen para un rasgo dado.
77 IEB/NLF/GRG/SPA
Meiosis: proceso de división presente en las células germinales que genera
gametos femeninos y masculinos haploides a partir de células diploides (2n),
que experimentarán dos divisiones celulares sucesivas con la finalidad de
generar cuatro células haploides (n).
Mutación: es un cambio repentino en el material genético dentro de las células
de un sistema vivo, es inesperado y puede ser heredable.
Nucleótido: subunidad de la que están compuesto los ácidos nucleicos
Poza génica: suma de todos los genes de una población. Se compone de todos
los alelos de todos los genes de cada uno de los individuos de esa población.
Procarionte: organismo en cuyas células el material genético no está encerrado
en un núcleo delimitado por una membrana y carece de otros organelos. Por
ejemplo bacterias y arqueas.
Recombinación génica: tiene lugar cuando, en la descendencia, aparece
una combinación genética que no se encontraba en los progenitores.
RNA: molécula compuesta de nucleótidos de ribosa, participa en la conversión
de la información del DNA en proteínas.
78 IEB/NLF/GRG/SPA
SEGUNDA UNIDAD
¿Por qué se considera a la variación genética como la base molecular de la biodiversidad?
Propósito: el alumno comprenderá las fuentes de variación genética y las formas
de transmitirlas, a partir del estudio de los mecanismos de mutación, recombinación
y su expresión, para que valore su importancia en la biodiversidad.
Aprendizaje: Analizar el papel del material genético en la diversidad.
Tema I. Naturaleza de la diversidad genética
Subtemas: ADN y ARN desde la perspectiva de la diversidad genética. Cromosoma
de procariontes y eucariontes.
Actividad: responde las siguientes preguntas para saber cuánto conoces del tema.
¿Qué son los ácidos nucleicos y cuál es su composición?
En el caso del ADN su estructura es más compleja es bicatenaria, formada por
polinucleótidos, lo encontramos en el núcleo, cromosomas, mitocondrias y
cloroplastos, la pentosa es una desoxirribosa, bases nitrogenadas de adenina,
citosina, guanina, timina, su función es almacenar la información genética
Fuente:
Figura Estructura del ARN y ADN. Tomada de blogspot.com.
Si comparamos la información genética de diferentes especies, podemos entender
mejor el funcionamiento de las moléculas y establecer relaciones filogenéticas entre
los organismos y como se han diversificado a través del tiempo y podemos estudiar
las relaciones que hay entre los organismos.
En diversos estudios se ha visto que las secuencias de los aminoácidos en
las proteínas, en las bases del ARN o ADN han variado muy poco en cada especie.
83 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad: Tomando en cuenta la información de estructura y función del ARN, y
ADN enlista las características y completa la tabla.
Características ARN ADN
Bases nitrogenadas
Número de cadenas
Funciones
Descripción
84 IEB/NLF/GRG/SPA
Aprendizaje: Contrasta la estructura del cromosoma procarionte y eucarionte como
punta de partida para explicar la diversidad genética.
Tema: Naturaleza de la diversidad genética
Subtema: Cromosoma procarionte y eucarionte
Actividad: Lee con atención a siguiente información
Cromosoma procarionte y eucarionte
Todos los sistemas vivos, se perpetuán a través del tiempo, es decir se reproducen,
en este proceso transmiten sus características a sus descendientes. Estas
características están localizadas en los cromosomas de las células.
La palabra cromosoma procede del griego y significa "cuerpo que se tiñe". La
palabra cromatina significa "sustancia que se tiñe". El cromosoma, es el material
genético organizado. En el caso de los organismos eucariontes el cromosoma se
da fundamentalmente de la interacción entre el ADN, las histonas y las proteínas no
histónicas. Los cromosomas eucarióticos son moléculas muy largas de ADN doble
hélice en interacción con proteínas (histonas y no histonas) que se pueden
encontrar desde estados relajados o poco compactados como en los núcleos de las
células en interfase hasta en estados altamente compactados como sucede en la
metafase mitótica.
Plásmidos y cromosoma bacteriano. Tomado de www.site de Jean Pierre HERVEG (Arlon)
Estructura y ubicación del ADN en una célula eucariota
Tomada de www.palaeos, la historia de la Vida en la Tierra
85 IEB/NLF/GRG/SPA
Cromosomas de procariontes
El término procarionte significa “antes el núcleo”. La información genética esencial
de los procariotas, bacterias y arqueobacterias de los cuales la bacteria E. coli es el
ejemplo mejor estudiado, está codificada en el cromosoma molécula circular de
ADN de doble cadena asociada con una pequeña cantidad de ARN y proteínas
girasas no histónicas. Este ADN no está limitado por una membrana nuclear y se
encuentra situado en la zona media o nucleoide, mide aproximadamente 1000
micras. Los cromosomas son filamentos de ADN circulares que se encuentran
unidos en un punto a la membrana celular, además en los procariontes suelen
presentarse plásmidos, fragmentos de ADN circular más pequeños que en algún
momento pueden unirse al cromosoma principal, estos pueden en determinadas
ocasiones pasar a otras células y son una manera de que se intercambie
información genética entre diversas cepas de bacterias o procariontes
En cuanto a su longitud: mide 1.36 mm en Escherichia coli al estirarse, el
cromosoma se observa como un asa circular unida a la cara interna de la membrana
plasmática. Su longitud es casi equivalente a 1000 veces a la de la célula, lo cual
es la razón de que se enrolle. El 99% de la información se expresa.
Cromosomas eucariontes
Eucuarionte significa “Núcleo verdadero” Los cromosomas en eucariontes son
estructuras en forma de bastoncillo que aparecen durante la división del núcleo
(mitosis y meiosis), cuando se rompe la estructura nuclear. Básicamente están
constituidos por ADN e histonas que forman la llamada fibra de cromatina durante
la meiosis o la mitosis. Su número varía según la especie. Llega a medir 1.8 metros
en el ser humano y es diferente para cada especie
Se localizan en el interior del núcleo, estos se condensan durante la división
celular en forma de bastones con un punto más o menos central donde los bastones
se encuentran constreñidos, este punto se denomina centrómero. De acuerdo a la
posición que ocupa el centrómero se clasifican en:
86 IEB/NLF/GRG/SPA
a) Metacentricos: El centrómero está situado en la parte media del cromosoma.
Los brazos tienen aproximadamente la misma distancia.
b) Submetacéntricos: El centrómero está desplazado hacia uno de los lados. Los
brazos son ligeramente desiguales.
c) Acrocéntricos: El centrómero está muy desplazado hacia uno de los extremos
del cromosoma. Los brazos son muy desiguales.
d) Telocéntricos: El centrómero se localiza en uno de los extremos del
cromosoma. Solo es visible un brazo en el cromosoma.
Tipos de cromosomas. Tomada de www.igbio.net84.net
La cromatina fue inicialmente definida por Fleming (1882) como "la sustancia
que constituye los núcleos interfásicos y que muestra determinadas propiedades de
tinción". Esta definición, al igual que la inicial de cromosoma es puramente
citológica. Sin embargo, desde el punto de vista genético, tanto la cromatina como
el cromosoma son el material genético organizado.
Algunos autores piensan que la cromatina es solamente la interacción entre
el ADN y las histonas. Otros consideran que en la estructura de la cromatina también
intervienen las proteínas no histónicas, e incluso algunos autores piensan que el
ARN también juega un papel importante en la estructura de la cromatina.
87 IEB/NLF/GRG/SPA
Los cromosomas sufren grandes variaciones en su tamaño a lo largo del ciclo
celular, pasando de estar muy poco compactados (interfase) a estar muy
compactados (metafase), por tal motivo, los estudios sobre el tamaño suelen
realizarse en metafase mitótica. Además, es necesario tener en cuenta que los
tratamientos para teñir los cromosomas y para obtener la metafase mitótica influyen
de manera muy importante en el tamaño de los cromosomas. En cualquier caso, en
general es posible decir que hay especies eucarióticas con cromosomas grandes y
especies con cromosomas pequeños. Las monocotiledóneas (vegetales) y los
anfibios y ortópteros (animales) poseen cromosomas muy largos (10 a 20 micras).
Las dicotiledóneas, las algas, los hongos y la mayoría de las especies animales
poseen cromosomas pequeños (longitud inferior a 5 micras). Naturalmente, existen
algunas excepciones en los ejemplos citados
Por otro lado, las células somáticas de la mayoría de las especies
eucarióticas tienen dos juegos de cromosomas, se trata de especies diploides, con
un juego de cromosomas materno y otro paterno. El número de cromosomas se
denomina número diploide y se representa como 2n. El número de cromosomas de
un juego cromosómico y que se corresponde con el número de cromosomas de un
gameto de la especie se le denomina número haploide y se representa como n.
Cuadro comparativo entre las características del cromosoma procariota y eucariota. Tomado de Castelan, Cuenca et. al. (2010) Guía de Estudio para Biología II. CCH-Naucalpan. Consultado de:
Actividad: Coloca la palabra correspondiente para dar sentido y veracidad a la lectura realizada de: cromosomas de procariontes y eucariontes cromosomas, “núcleo verdadero”, plásmidos, genes, bicatenario, nucleoide, dos, eucarióticas, ADN, “antes del núcleo”, circular, cromatina, histonas, nucleosomas
Se conocen ___________ tipos básicos de células las procarióticas
y______________. Una diferencia importante entre las células procarióticas y
eucarióticas es que el____________ de las primeras no está contenido en un
núcleo. De hecho, el término procarionte significa“________________”.
En las células procariotas, el ADN se localiza en una región limitada (entre la
región central del citoplasma) que se denomina área nuclear
o_______________, de aspecto fibrilar, no limitada o protegida por una
membrana nuclear. En las bacterias, el material genético está constituido: por
un cromosoma formado por ADN_______________ y está empaquetado con
muy pocas proteínas asociadas, es ____________ y superenrrollado; puede
haber además una o más moléculas pequeñas de ADN, también circulares
llamadas _________________, se multiplican de forma independiente del resto
de la célula , presentan genes que codifican para características importantes
como la conjugación bacteriana y resistencia a sustancias tóxicas como
antibióticos .
Las células eucarióticas se caracterizan por sus organelos membranosos
altamente organizados. El más notable de éstos es el núcleo, que contiene el
material hereditario, ADN. De hecho el término eucarionte significa
________________. El núcleo suele ser el organelo más prominente de la célula
eucariótica; casi todo el ADN se localiza en el interior del núcleo, el cual se asocia
con proteínas llamadas________________ para formar un complejo llamado
________________, las moléculas del ADN son muy largas y delgadas, de
manera que deben estar empaquetadas en el núcleo en torno a
los______________ (esferas formadas por proteínas llamadas histonas), de una
manera muy regular.
89 IEB/NLF/GRG/SPA
Cuando la célula se divide, la cromatina se condensa y se hace visible en la
forma de estructuras filiformes denominadas ______________, cada uno de
ellos puede contener cientos o miles de______________.
Actividad: De acuerdo a la característica señalada, coloca en el paréntesis si corresponde a un cromosoma: A. Procarionte o B. Eucarionte
ADN situado en el núcleo ( )
De 1% al 10% de información expresada ( )
99% a 100% de información expresada ( )
Cromosoma circular de doble cadena de ADN ( )
El ADN se une a proteínas Histonas ( )
Se pueden localizar de 1 a 4 cromosomas ( )
Presencia de un núcleo verdadero ( )
El ADN y ARN se unen a proteínas no histonas ( )
El ADN se localiza en una zona denominada nucleoide ( )
Número de cromosomas por célula variante ( )
Actividad: Investigar cuántos cromosomas tienen las diferentes especies que se encuentran en la tabla.
Organismos Cromosomas
Bacteria Escherichia coli
Humano Homo sapiens sapiens
Protista Aulacantha scolymantha
Hongo Levadura Saccharomyces cerevisiae
Maíz Zea mays
Rana Rana pipiens
Perro Canis lupus familiaris
90 IEB/NLF/GRG/SPA
Aprendizaje: El alumno compara las relaciones entre alelos en la transmisión y
expresión de la información genética, para comprender la variación.
Tema II. Expresión genética y variación
Subtema: Relaciones alélicas
Actividad: Lee con atención a siguiente información
Relaciones alélicas
La Genética es la ciencia que se encarga de estudiar la herencia biológica, tratando
de explicar los mecanismos y circunstancias mediante los cuales se rige la
transmisión de los caracteres de generación en generación. Dichos mecanismos
hereditarios se dan a través de relaciones alélicas y no alélicas.
Un alelo es cada una de las formas alternativas que puede tener un gen que
se diferencian en su secuencia y que se puede manifestar en modificaciones
concretas de la función de ese gen. Al ser la mayoría de los mamíferos diploides
estos poseen dos alelos de cada gen, uno de ellos procedente del padre y el otro
de la madre. Cada par de alelos se ubica en igual locus o lugar del cromosoma.3
Los alelos pueden ser dominantes o recesivos. Los dominantes son
aquellos que aparecen en el fenotipo de los individuos heterocigotos o híbridos para
un determinado carácter, además del homocigoto. Los alelos recesivos son los que
quedan enmascarados del fenotipo de un individuo heterocigoto y sólo aparecen en
el homocigoto, siendo homocigótico para los genes recesivos. 2
1. El color del pelo de los conejos se hereda con un patrón de herencia
codominante. Los alelos puros son NN (negro) y NB (blanco) ¿Significa esto que
puedo encontrar individuos grises con manchas blancas?
2. La hipercolesterolemia 6 se hereda con un patrón de herencia intermedia. El alelo
H da hipercolesterolemia y el S produce individuos sanos. ¿Significa esto que
los heterocigotos son individuos con colesterol elevado en algunos de sus
órganos, mientras que en otros mantienen valores normales?
6 La hipercolesterolemia se produce cuando la presencia de colesterol en sangre está por encima de los niveles considerados normales. Este aumento está asociado a problemas coronarios, el tipo de dieta, el sexo de la persona, el estilo de vida y la síntesis endógena del organismo.
95 IEB/NLF/GRG/SPA
3. Los resultados de cruzas entre plantas de flores amarillas (D) y flores rosas (d)
se indican en la siguiente tabla. A partir de dichos datos, indica cuál es el alelo
dominante y cuál el recesivo. Señala el genotipo de los progenitores de cada
una de tres las cruzas.
Genotipo Fenotipo 1 Flores amarillas X flores rosas ¾ flores amarillas y ¼ flores rosas 2 Flores rosas X flores rosas Todos con flores rosas 3 Flores amarillas X flores amarillas ½ flores amarillas y ½ flores rosas
4. En una región de Europa, el albinismo se hereda como un carácter recesivo
simple (q), mientras que la condición normal se produce por su alelo domínate
(Q). Establece los genotipos de los padres y de los descendientes de dos padres
normales que tuvieron cuatro hijos tres normales y uno albino. Indica la
proporción genotípica y fenotípica de los mismos.
96 IEB/NLF/GRG/SPA
Aprendizaje: El alumno compara las relaciones entre alelos en la transmisión y
expresión de la información genética, para comprender la variación.
Tema II Expresión genética y variación.
Subtema: Relaciones no alélicas
Actividad: Lee el siguiente tema y subraya las ideas principales, identifica los conceptos principales búscalos en libros de biología.
Relaciones no alélicas
Al estudiar a los seres vivos se ha observado que somos muy diferentes unos de
otros y no todos los casos se apegan a las leyes de la herencia de Mendel, como
es el caso de los cromosomas sexuales o la herencia ligada al sexo, conocidos
como cromosoma X y cromosoma Y, en algunos animales como los perros, los
gatos, las aves, las hembras tienen dos cromosomas X y los machos tienen un
cromosoma X y uno Y, el cromosoma Y porta menos genes y es de menor tamaño
con referencia al cromosoma X.
En el caso de los seres humanos las hembras portan dos cromosomas XX, y
los machos portan un cromosoma X y uno Y por lo tanto el macho es XY, dado que
los machos solo tienen un cromosoma X los rasgos recesivos tienen mayor
probabilidad de ser expresados fenotípicamente, de tal forma si un carácter recesivo
está en el cromosoma X se va a expresar en los descendientes del sexo masculino
(XY) como es el caso de la hemofilia y el daltonismo.
Por ejemplo en el caso de la hemofilia que se caracteriza por un defecto en
la coagulación de la sangre, por una alteración en los genes F8 o F9 que producen
el factor VIII y el factor FIX, Como consecuencia de esta interrupción en la cascada
de coagulación, las lesiones o heridas sangran durante más tiempo del debido,
pudiéndose producir hemorragias internas y externas.
97 IEB/NLF/GRG/SPA
Esquema donde se muestran las posibilidades de presentar hemofilia en una familia
Hemofilia en una familia. Tomada de www.hemofiliatenerife.com
Actividad: observa el cuadro de arriba sobre la hemofilia y resuelve el siguiente
problema que se plantea (puedes ayudarte realizando un cuadro de punnett.)
La hemofilia es una enfermedad que se hereda y se debe a un gen recesivo situado
en el cromosoma X.
Ejercicio
Un matrimonio formado por una mujer portadora del gen Xh X y un hombre normal
XY. De la descendencia de esta pareja. ¿Cuál será la proporción de hijos que
presenten hemofilia?
a) Obtén los gametos de los progenitores
b) Determina las posibles cruzas
c) Determina la proporción de hemofílicos en la descendencia
d) ¿Cuántos hijos serán hemofílicos?
98 IEB/NLF/GRG/SPA
En el caso del daltonismo es una alteración visual recesiva en la que un individuo
no distingue los colores rojo y verde.
En hombres se expresa en mayor porcentaje porque tiene un gen Xd es heterocigoto
y las mujeres daltónicas deben ser homocigotas recesivas
Genotipo Fenotipo
XDXD Mujer normal
XDXd Mujer portadora
XdXd Mujer daltónica
XDY Hombre normal
XdY Hombre daltónico
Actividad: observa el cuadro de arriba sobre el daltonismo y resuelve el siguiente problema que se plantea. (puedes ayudarte realizando un cuadro de Punnett.)
En el hombre el daltonismo es un gen recesivo ligado al sexo. El daltonismo es una
enfermedad que se hereda y se debe a un gen recesivo situado en el cromosoma
X.
Ejercicio
Un matrimonio formado por una mujer normal gen XDXD y un hombre daltónico XdY.
De la descendencia de esta pareja responde lo siguiente
¿Cuál será la proporción de hijos que presenten daltonismo?
Obtén los gametos de los progenitores
Determina las posibles cruzas
Determina la proporción de daltonismo en la descendencia
¿Cuántos hijos serán daltónicos?
99 IEB/NLF/GRG/SPA
Herencia poligénica
Cuando algún carácter se debe a la acción de más de un gen que pueden tener
además más de dos alelos, lo cual origina numerosas combinaciones que son la
causa de que exista una gradación en los fenotipos.
Si observas a tus amigos tienen diferente estatura o color de ojos o diferente
tono de piel esto se debe a que los rasgos en cada individuo esta definidos por
varios genes y no está determinado por un solo gen, así como la interacción con el
entorno. En los humanos el tono de piel
Herencia Poligénica. Tomado de www.biologia blogspot.com
Como podemos observar hay muchas y variadas formas de expresión fenotípica y
genotípica en los seres vivos y esto nos permite ser tan diversificados.
Actividad: Elabora una reflexión con tus propias palabras de una cuartilla que señale cuál es la Importancia de las mutaciones como mecanismos de variabilidad biológica.
Importancia de las mutaciones como mecanismos de variabilidad biológica.
Actividad: Can base a la lectura y una mayor investigación del tema utilizando otras fuentes bibliográficas o cibergráficas, elabora un mapa mental sobre las bases de la recombinación genética para explicar su importancia en el proceso de variabilidad.
119 IEB/NLF/GRG/SPA
Aprendizaje: El alumno reconoce el papel del flujo génico como factor de cambio
en el nivel de población.
Tema III. Fuentes de variación genética
Subtema: Flujo génico
Actividad: Lee con atención a siguiente información
Flujo génico
Existen varios factores que actúan en la población y que influyen en la adaptación
y evolución de los organismos, tales como: la mutación, la deriva génica, el flujo
génico y la selección natural, los cuales modifican las frecuencias de la poza
génica.14
El flujo génico, se refiere a cualquier desplazamiento de genes desde una
población hasta otra. También puede ser llamado migración. Si unos genes son
transportados hasta una población donde esos genes no existían previamente, el
flujo génico puede ser una fuente muy importante de variabilidad genética, es decir
dos poblaciones de una misma especie regularmente difieren en las frecuencias de
sus pozas génicas, de modo que cuando hay migración de individuos entre esas
poblaciones, hay un flujo génico que modifica las frecuencias de ambas pozas
génicas. En conclusión, el flujo génico puede aumentar la diversidad genética de
una población por inmigración, y disminuirla por emigración. 9
La cantidad de flujo génico que se produce entre las
poblaciones varía mucho en función del tipo de organismo. Las
poblaciones de organismos relativamente sedentarios están
más aisladas entre sí que las poblaciones de organismos con
En biología de la conservación se ha tratado de estimar el flujo génico actual
tratando de entender el movimiento de genes a una escala regional o de paisaje.
Por ejemplo, existen estudios que consideran que las poblaciones fragmentadas
pueden tener una dinámica de metapoblaciones a través de la extinción y
recolonización de distintos fragmentos, aunque actualmente no se tiene una
metodología clara en la que las estimaciones de flujo génico permitan relacionar los
modelos de metapoblaciones16 con la ecología del paisaje. Para tratar de medir
estas tasas de flujo génico se han utilizado métodos directos e indirectos.
Métodos indirectos
Gracias al desarrollo de técnicas y análisis moleculares, es posible estimar el flujo
génico de una manera detallada y con mayor resolución. Se basan principalmente
en observar la distribución espacial de alelos en las poblaciones para hacer
inferencias de los niveles o patrones de flujo génico en las poblaciones (Slatkin,
1985)
Métodos directos
Se basan en observaciones o experimentos que miden el grado de dispersión de
gametos o individuos, por ejemplo con la captura y recaptura de individuos
marcados. Puede también hacerse un análisis de parentesco para identificar padres
y después cuantificar el patrón del movimiento de genes
Métodos genealógicos
La distribución de la variación genética en poblaciones está
fuertemente influenciada por las fuerzas microevolutivas que
están actuando, como el flujo génico y la selección, así como
por la historia filogenética de las poblaciones y las especies
(Schaal et al., 2003). Fuente: www.biología BI
16 La metapoblación se define como "una población de poblaciones" o bien como “un grupo de varias poblaciones locales (o subpoblaciones) que están ligadas por los procesos de inmigración y emigración”
122 IEB/NLF/GRG/SPA
Actividad: De acuerdo a la lectura completa la siguiente información con la lista de conceptos que aparecen abajo, pudiendo repetirse algunos de ellos.
Alberts, B., Johnson, A., et al. (2004). Biología molecular de la célula. Barcelona: Ediciones Omega.
Audesirk, T. y Audesirk, G. (2008). Biología, La vida en la Tierra. México: Prentice-Hall/Hispanoamericana.
Campbell, N., Mitchell y L., Reece, J. (2001). Biología. Conceptos y relaciones. México: Prentice Hall.
Curtis, H., y Barnes, N. (2001). Biología. Madrid: Editorial Médica Panamericana.
Karp, G. (1998). Biología celular y molecular. México: McGraw-Hill Interamericana.
Mader, S. (2008). Biología. México: McGraw-Hill Interamericana.
Ondarza, R. (2006). Biología moderna. México: Trillas.
Solomon, E., Berg, L. y Martin, D. (2013). Biología. México
Starr, C. y Taggart, R. (2004). Biología. La unidad y diversidad de la vida. México: Thomson Editores.
133 IEB/NLF/GRG/SPA
Anexo 1
Unidad I
Respuestas de la autoevaluación
Respuestas de las actividades
134 IEB/NLF/GRG/SPA
Respuestas de la Autoevaluación Unidad I.
Respuestas de la Autoevaluación Unidad I.
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135 IEB/NLF/GRG/SPA
RESPUESTAS A LAS ACTIVIDADES DE LA UNIDAD I
Tema I: Metabolismo
Subtema: Enzimas
Lectura 1
Respuestas
¿Qué es el metabolismo?
Es el conjunto de todas las reacciones químicas que se llevan a nivel celular y se
agrupan en una serie ordenada que se llama ruta metabólica que tienen funciones
¿Qué es una enzima y cuál es su función?
Las enzimas son proteína con función biocatalizadora que aceleran las reacciones
químicas disminuyendo la energía de activación de cada
Explicación: Como se observa en la imagen la glucólisis es el rompimiento de la
glucosa en dos moléculas de piruvato. Este proceso se lleva a cabo en diez
reacciones, el sustrato inicial es la glucosa y la primera reacción es de fosforilación,
es decir la adición de un grupo fosfato que aportado por una molécula de ATP y el
producto es glucosa-6-fosfato, es decir que el fosfato se adiciono en el carbono 6
de la glucosa, este producto pasa a ser un sustrato para la segunda reacción y así
sucesivamente, es por ello que las moléculas están señaladas como productos y
como sustrato, en un momento son productos, pero pasas a ser sustratos para
seguir el proceso. El proceso de la glucolisis por lo tanto es considerado una ruta
catabólica, que a partir de una serie de diez reacciones se transforma una molécula
compleja que es la glucosa, en dos moléculas sencillas que son dos priruvatos.___
Tema II. Diversidad de los sistemas vivos y metabolismo
Subtema. Quimioautótrofos, fotoautótrofos y heterótrofos.
Cuestionario 1
1. La nutrición tiene dos componentes principales: modo en que los organismos
obtienen los átomos de carbono necesarios para constituir los esqueletos de
carbono de sus moléculas orgánicas y modo en que obtienen su energía.
2. Los autótrofos son capaces de realizar la fijación de CO2, que emplean como
fuente de carbono. Los heterótrofos no pueden fijarlo; utilizan moléculas orgánicas
preformadas producidas por otros organismos como fuente de carbono.
3. No, los primeros organismos eran quimioheterótrofos.
4. Son organismos heterótrofos, encontró dos tipos de levaduras que se encargaban
de degradar los compuestos orgánicos presentes en el vino, la cerveza y la leche.
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5. Los usos de tratamientos biológicos han resultado muy útiles, se usan organismos
para descomponer las sustancias orgánicas en las aguas residuales. A diferencia
de otros tratamientos de aguas residuales, que solo usan procesos químicos o
mecánicos, los tratamientos biológicos incluyen el uso de bacterias, nematodos u
otros organismos pequeños.
6. Fuente lumínica y a través de reacciones químicas
7. Moléculas inorgánicas como el CO2 y orgánicas cómo azúcares, proteínas,
lípidos y ácidos nucleícos.
8. Es la suma de todos los procesos que ocurren dentro de una célula o un
organismo, transformaciones por medio de las cuales la energía y la materia quedan
disponibles para uso de los organismos.
Cuadro comparativo 1
Hábitat Tipo de nutrición
Escherichia coli Tracto digestivo
de animales
Quimioheterótrofa
Cianobacteria Acuático Fotoautótrofa
Helechos Terrestre Fotoautótrofa
Pipa de Indio Terrestre Quimioautótrofa
Gusano tubícola
gigante
Dorsales marinas
con gran
cantidad de
sulfuros en agua
procedente de
origen volcánico.
Quimioheterótrofa
Estromatolitos Acuático Fotoautótrofa
Humano Terrestre Quimioheterótrofa
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Nota: El mapa es individual, no está considerada en las respuestas.
Cuadro comparativo 2
Tipo de organismo Fuente de
energía
Fuente de
carbono
Ejemplo
Fotoautótrofos
Luminosa Compuestos
inorgánicos como
CO2
Las plantas
Fotoheterótrofos
Luminosa Compuestos
orgánicos
Bacterias
Quimioautótrofos
Compuestos
químicos
Compuestos
inorgánicos como
CO2
Bacterias
Quimioheterótrofos
Compuestos
químicos
Compuestos
orgánicos
Hongos,
animales,
protozoos y
bacterias
Tema II. Diversidad de los sistemas vivos y metabolismo
Subtema. Catabolismo: fermentación y respiración celular Glosario 1
l) Energía: Capacidad de realizar trabajo, puede expresarse en kilojoules o
kilocalorías.
m) Enzima: Catalizador orgánico que acelera una reacción química específica
reduciendo la energía de activación necesaria para dicha reacción.
n) Coenzimas: Cofactor orgánico de una enzima, participa en las reacciones
transfiriendo componentes como electrones o parte de una molécula
sustrato.
144 IEB/NLF/GRG/SPA
o) Insumos o requerimientos metabólicos: son los compuestos que demandan
las células para poder realizar las diferentes rutas metabólicas, sean
anabólicas o catabólicas.
p) Productos metabólicos: Sustancia formada en una reacción química.
q) Metabolismo: Suma de todos los procesos que ocurren dentro de una célula
o un organismo, transformaciones por medio de las cuales la energía y la
materia quedan disponibles para uso de los organismos.
r) Catabolismo: Aspecto del metabolismo en el cual se degradan sustancias
complejas para formar simples, se libera energía química almacenada por
las células.
s) Anabolismo: Aspecto del metabolismo en el que se unen sustancias simples
para formar otras complejas, de lo que resultan el almacenamiento de
energía.
t) Respiración celular aerobia: Proceso catabólico mediante el cual se
degradan moléculas de glucosa en presencia de oxígeno para obtener
energía en forma de ATP.
u) Respiración celular anaerobia: Proceso que realizan organismos procariotas
que viven en zonas donde no hay oxígeno, para obtención de energía, este
es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y otros
compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula
inorgánica distinta del oxígeno, a través de una cadena transportadora de
electrones.
v) Fermentación: proceso anaeróbico, en el que no participa nada parecido a
una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de electrones es
siempre una molécula orgánica como el piruvato.
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Cuestionario 1 1. ¿Qué diferencias existen entre el proceso de respiración celular y el de
combustión? ¿En qué podrían ser semejantes?
En la combustión solo el 25% de energía se convierte en formas útiles, en la
respiración celular se aprovecha el 40% de esta, por lo que la célula es más
eficiente. La combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los
enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma
súbita; por el contrario, la respiración es la degradación del alimento con la
liberación paulatina de energía. Este control está ejercido por enzimas
específicas.
2. ¿Qué es la respiración celular? ¿Por qué es importante para los seres vivos?
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para
obtener energía, mediante un conjunto de reacciones exergónicas, donde
parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por
la célula para sintetizar ATP. Molécula energética que permite a las células
realizar todas sus funciones.
3. ¿Cuántas y cuales etapas conforman al proceso de respiración celular
aerobia? Glucólisis, formación de acetil CoA, ciclo de Krebs y cadena
transportadora de electrones.
4. Completa la siguiente tabla comparativa sobre respiración celular aerobia,
anaerobia y fermentación.
Productos iniciales
productos finales
Aceptor final
Organismos que la realizan
Importancia
Respiración celular aerobia
Monosacáridos como la glucosa
H2O, 36 ATP y CO2
O2 Bacterias aerobias, protistas, hongos, animales y plantas
Proceso mediante el cual obtienen energía los organismos que la realizan.
Respiración celular anaerobia
Monosacáridos como la glucosa y otros compuestos orgánicos
H2S, 36 ATP y CO2
S2 Bacterias anaerobias
Obtención de energía
Fermentación
Monosacáridos como la glucosa
Ácido láctico o etanol, 2ATP.
Piruvato Bacterias y levaduras.
Obtención de energía
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Cuadro comparativo respiración celular
Información sobre glucolisis
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde
ocurre en procariotas
y eucariotas
Ejemplos de
organismos que la
realizan
Importancia
Degradación de la
molécula de glucosa
1 Glucosa
2 Piruvatos *2 NADH *4ATP-
2ATP=2ATP
En citoplasma
tanto en procariotas como en
eucariotas
Bacterias y organismos eucariotas.
Es el primera paso para iniciar la
obtención de energía a
través de la etapas
subsecuentes.
Información sobre formación de Acetil CoA
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de
organismos
Importancia
Reacciones mediante las cuales se forma el acetil CoA, compuesto intermediario que permite incorporar el acetil al ciclo de Krebs para continuar degradación.
2Piruvatos o ácidos pirúvicos, 2 CoA 2 NAD
2 Acetil CoA 2 CO2
2 NADH2
En el citoplasma en procariotas. En la matriz mitocondrial en células eucariotas.
Bacterias y organismos eucariotas.
Proceso en el que se forma acetil CoA, compuesto intermediario que permite incorporar el acetil al ciclo de Krebs para continuar su degradación.
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Información sobre ciclo de Krebs
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de
organismos que la
realizan
Importancia
Vía metabólica cíclica, que forma parte del proceso de respiración celular, en el que las coenzimas NAD y FAD captan los H2
provenientes de la glucosa.
2 Acetil CoA, 2 oxalacetatos, 6 NAD y 2 FAD
2 CoA 2 oxalacetatos 6 NADH2, 2 FADH2 4 CO2
En el citoplasma en procariotas. En la matriz mitocondrial en células eucariotas.
Bacterias y organismos eucariotas.
En ella se reducen las coenzimas NADH2 y 2 FADH2 para trasladar los H2 captados a la siguiente etapa de la respiración celular.
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Información sobre cadena transportadora de electrones
Definición Productos
iniciales Productos
finales Sitio dónde ocurre en
procariotas y eucariotas
Ejemplos de
organismos que la
realizan
Importancia
En esta etapa se utilizan los electrones transportados por el NADH2 y FADH2 a un aceptor final de electrones como el O2, mediante una serie de reacciones redox. Estas reacciones están acopladas a la creación de un gradiente de protones generado por los complejos I, III y IV.
NADH2 FADH2
(formados en las etapas anteriores de la respiración celular) ADP + Pi y O2
NAD FAD H2O ATP
En procariotas los transportadores de electrones están asociados a la membrana plasmática. En eucariotas, se lleva a cabo en las crestas mitocondriales.
Bacterias y organismos eucariotas.
Se lleva a cabo la transferencia de electrones en los complejos I, II, III y IV de la cadena transportadora, a través de reacciones de óxido reducción que generan la energía necesaria para la formación de moléculas de ATP. En la respiración celular aerobia el O2 como aceptor final capta los H2
para formar moléculas de H2O.
149 IEB/NLF/GRG/SPA
Información sobre fermentación láctica y alcohólica
Definición Productos iniciales
Productos finales
Sitio dónde ocurre en
procariotas y
eucariotas
Ejemplos de
organismos que la
realizan
Importancia
Fermentación láctica
Ruta metabólica en la que la glucosa se oxida parcialmente, para obtener energía y ácido láctico.
Glucosa 2 NAD 4 ATP
Ácido láctico 2 ATP 2 NADH2
En ambos casos ocurre en el citoplasma
Bacterias y Células de músculo esquelético en humanos.
Es utilizada en la elaboración de queso, yogurt.
Fermentación alcohólica
Proceso en el que los microorganismos transforman el azúcar en alcohol etílico y CO2.
Glucosa 2 NAD 4 ATP
Etanol 2 ATP 2 NADH2
2 CO2
En ambos casos ocurre en el citoplasma
Bacterias y levaduras
Es utilizada en la elaboración de vino, cerveza.
150 IEB/NLF/GRG/SPA
Cuadro comparativo 3 ATP NADH2 FADH2 Glucolisis 2 2 0 Formación de Acetil Co-A
0 2 0
Ciclo de Krebs 2 6 2 Cadena transportadora de electrones
Por cada NADH2 que llegue a
cadena transportadora de
electrones se forman 3 ATP
Por cada FADH2 que llegue a
cadena transportadora de
electrones se forman 2 ATP
Total de moléculas de ATP producidas
4 10 NADH2 (3) = 30 ATP
2 FADH2 (2) = 4 ATP
ATP NADH FADH Glucolisis 2 2 0 Fermentación láctica
0 0 0
Total de moléculas de ATP producidas
2 No hay cadena transportadora de electrones.
No hay cadena transportadora de electrones.
151 IEB/NLF/GRG/SPA
Cuestionario 2
1. La respiración celular es un proceso catabólico, en el que ocurren varias
reacciones químicas para degradar la molécula de glucosa y obtener energía
en forma de moléculas de ATP. Es un proceso importante para los seres
vivos ya a partir de él las células obtienen energía para realizar sus funciones.
2. La respiración celular aerobia necesita del oxígeno como aceptor final de
electrones, proporciona a las células hasta 36 moléculas de ATP por una
molécula de glucosa que se degrada. En la respiración celular anaerobia el
aceptor final pueden ser nitrato, sulfato o el azufre, proporcionando hasta 36
moléculas de ATP por cada glúcido que se degrada. En cambio, en la
fermentación el número de moléculas de ATP que se generan de ganancia
para las células es de 2.
3. El catabolismo es el conjunto de rutas metabólicas en las que se degradan
moléculas complejas en moléculas sencillas, al romper estos enlaces se
libera energía, por lo que se consideran reacciones exergónicas. Tanto en la
fermentación como en la respiración celular se degradan moléculas de
glucosa para generar energía.
4. En cuanto a la formación de moléculas de ATP la respiración celular es más
redituable para las células, en este proceso se forman más de 36 moléculas
de ATP.
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Tema II. Diversidad de los sistemas vivos y metabolismo
Subtema. Anabolismo: fotosíntesis y síntesis de proteínas. Cuestionario 1
1. Conjunto de reacciones químicas, endergónicas, mediante las cuales se
forman moléculas complejas a partir de moléculas sencillas.
2. Síntesis de proteínas y fotosíntesis
3. Se forman en los cloroplastos presentes en las plantas, a través de la
fotosíntesis.
4. Síntesis de proteínas
Cuestionario 2
1. ¿Qué es el anabolismo?
El anabolismo es la fase del metabolismo en la que a partir de unos pocos
precursores sencillos y relativamente oxidados se obtienen moléculas orgánicas
cada vez más complejas y reducidas.
2. Menciona tres características de las rutas anabólicas
A partir de compuestos sencillos se forman moléculas más complejas, son
endergónicas, consumen energía para la formación de moléculas, requieren de la
participación de enzimas.
3. Indica dos ejemplos de rutas anabólicas
La fotosíntesis, síntesis de DNA y síntesis de proteínas.
4. ¿Cuáles son los productos iniciales y finales de la fotosíntesis?
Para que ocurra la fotosíntesis se requiere de H2O, CO2 y luz
5. ¿Cuál es la importancia de la fotosíntesis para la vida en el planeta?
La fotosíntesis ha alterado la faz del planeta, transformando la composición de la
atmósfera y cubriendo la superficie de la tierra con el oxígeno, además de producir
los hidratos de carbono que sostienen a muchos de los organismos del planeta.
153 IEB/NLF/GRG/SPA
6. ¿Qué es la fotosíntesis?
La fotosíntesis es un proceso que llevan a cabo las células fotoautótrofas en el que,
utilizando la energía luminosa capturada por ciertos pigmentos, se sintetiza materia
orgánica como carbohidratos a partir de materia inorgánica.
7. ¿Qué organismos la realizan?
Cianobaterias, algas y plantas.
8. Señala el sitio donde se lleva a cabo cada una de las fases de la
fotosíntesis en organismos procariotas y eucariotas.
En procariotas la fase luminosa ocurre en la membrana plasmática y el ciclo de
Calvin en el citoplasma. En eucariotas, la fase luminosa ocurre en la membrana
tilacoidal y el ciclo de Calvin en el estroma.
Esquema 1
154 IEB/NLF/GRG/SPA
Investigación de conceptos
Concepto Definición
Pigmento fotosintético Los pigmentos fotosintéticos son los únicos que tienen la
capacidad de absorber la energía de la luz solar y hacerla
disponible para el aparato fotosintético. En las plantas terrestres
hay dos clases de pigmentos fotosintéticos: las clorofilas y los
carotenoides. Poseen un sistema de dobles enlaces
conjugados, por lo que pueden "excitarse", es decir, pasar a
niveles energéticos superiores, sin que la molécula se rompa.
Clorofila Pigmento de color verde que se encuentra en las cianobacterias
y en todos aquellos organismos que contienen cloroplastos en
sus células, lo que incluye a las plantas y a las diversas algas
eucarióticas. La clorofila es una biomolécula extremadamente
importante en la fotosíntesis, proceso que permite a las plantas
y algas absorber energía a partir de la luz solar.
Carotenoide Pigmento característico de plantas, algas y cianobacterias,
poseen en su composición química dobles enlaces conjugados
que le permiten absorber la energía luminosa al excitarse y
pasar a niveles energéticos superiores, sin que la molécula se
rompa.
Fotosistema
Un fotosistema es una unidad funcional constituida por
pigmentos fotosintéticos, un complejo antena y un centro de
reacción. Están organizados y ubicados en la membrana
tilacoidal. Existen dos tipos de fotosistemas: el fotosistema I (PS
I) y el fotosistema II (PS II).
Complejo antena Está formado por varios centenares de moléculas de clorofilas,
carotenoides y también proteínas, que absorben la energía de
la luz de diferentes longitudes de onda y la canalizan hacia una
única molécula de clorofila denominada clorofila diana. La
antena funciona como una especie de embudo para capturar la
energía luminosa.
Centro de reacción Está formado por la clorofila diana, un dador de electrones y un
aceptor de electrones que pueden variar de unos fotosistemas
a otros.
155 IEB/NLF/GRG/SPA
Esquema 2
Imagen de la fase luminosa tomada y modificada de:
A continuación, señala los eventos importantes de la fase luminosa, los cuales
están indicados con números en la imagen anterior.
1. Fotolisis del agua 2. Captación de luz por la molécula de clorofila del fotosistema II. 3. Transporte de electrones 4. Reducción de NADPH2 5. Gradiente de concentración de hidrógenos al interior del tilacoide para atravesar por la ATP sintetasa. 6. Formación de ATP
Esquema 3
4. Fijación de CO2
5. Fase de reducción
6. Regeneración
Imagen del ciclo de Calvin tomada de: https://upload.wikimedia.org/ wikipedia/commons/thumb/6/6c/ Ciclo_de_Calvin.png/350px-Ciclo _de_Calvin.png
6
5
4 3
2
1
3
1
2
156 IEB/NLF/GRG/SPA
Complementación de tabla 1 Productos
iniciales Productos finales
Sitio donde ocurre en procariotas y eucariotas
Importancia
Fase luminosa
H2O CO2
O2 Carbohidratos
En procariotas ocurre en la membrana plasmática. En eucariotas en la membrana tilacoidal.
En esta etapa se transforma la energía luminosa en energía química. Se reduce el NADPH2 y se forma ATP.
Fase de fijación
Ribulosa 1,6 difosfato NADPH2 ATP CO2
Ribulosa 1,6 difosfato NADP ADP Carbohidratos
En procariotas en el citoplasma y en eucariotas en el estroma.
Se fija el CO2
para formar moléculas orgánicas como los carbohidratos.
Respuesta
Explica ¿Cuál es la importancia de la fotosíntesis para mantener la vida en el
planeta? A partir de esta ruta anabólica se proporciona oxigeno que es vital para
los seres aerobios y se sintetizan los carbohidratos que son moléculas necesarias
para mantener la vida de organismos autótrofos y heterótrofos.
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Investigación de conceptos
m) Aminoácido: Molécula orgánica con un grupo amino y un grupo carboxilo.
Los aminoácidos son un conjunto de 20 tipos distintos de moléculas y
constituyen las piezas básicas para construir proteínas.
n) Péptido: Grupo de moléculas formadas por la unión de varios aminoácidos
mediante enlaces peptídicos.
o) Codón: Es la unidad de información básica en el proceso de traducción del
RNAm. Cada uno de los codones codifica un aminoácido y esta correlación
es la base del código genético que permite la traducción de la secuencia de
RNAm a la secuencia de aminoácidos que compone la proteína.
p) Anticodón: Secuencia de tres nucleótidos complementaria a una secuencia
de otros tres nucleótidos que se encuentran en el ARN mensajero (ARNm),
siendo esta última el codón. El anticodón, en cambio, forma parte de un
extremo de una molécula de ARN de transferencia (ARNt) durante la síntesis
de proteínas.
q) Polimerasa: enzima capaz de transcribir o replicar ácidos nucleicos.
r) Nucleótido: Es la unidad básica de los ácidos nucleicos. El ANA y el ADN
son polímeros formados por largas cadenas de nucleótidos. Un nucleótido
está formado por una molécula de azúcar (ribosa en el ARN o desoxirribosa
en el ADN) unido a un grupo fosfato y una base nitrogenada. Las bases
utilizadas en el ADN son la adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).
En el ARN, la base uracilo (U) ocupa el lugar de la timina.
s) ARN mensajero: Es una molécula de ARN de cadena simple, se forma a
partir de la transcripción de la información contenida en el gen. El ARNm sale
del núcleo celular, se dirige a los ribosomas donde se fabrican las proteínas.
t) ARN ribosomal: forma parte de los ribosomas y es esencial para la síntesis
proteica en todos los seres vivos.
u) ARN de transferencia: Es una pequeña molécula de ARN que participa en
la síntesis de proteínas. Cada molécula de ARNt tiene dos áreas importantes,
una región denominada anticodón y una región donde se une un aminoácido
específico.
158 IEB/NLF/GRG/SPA
v) Código genético: Es el conjunto de normas por las que la información
codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en
proteínas (secuencias de aminoácidos) en los seres vivos.
w) Intrones: Fragmentos de ADN que están presente en un gen pero que no
codifican para ningún fragmento de la proteína. Los intrones son eliminados
en el proceso de maduración del ARN mensajero.
x) Exones: son los fragmentos del gen que contienen la información para
producir la proteína codificada en el ADN.
Identificación de ideas
I. Transcripción del ADN a ARN
En este proceso, un complejo enzimático, sintetiza una hebra de ARN que tiene una
secuencia de bases complementaria a la zona del ADN que se ha transcrito. En la
transcripción no se transcribe todo el cromosoma como en la replicación, tan solo
un trozo de él (la información del gen).
A) Iniciación de la cadena: se produce cuando la ARNpolimerasa entra en
contacto con una secuencia de iniciación (promotor) en la hebra patrón de ADN, la
secuencia de iniciación en la mayoría de los genes es muy similar a TATAAT,
aunque no hay una secuencia única. En los procariotas la ARN polimerasa se une
directamente a la secuencia promotor, pero en eucariotas esta unión esta mediada
por otra proteína denominada factor de iniciación. La unión de la ARN polimerasa al
promotor genera una serie de cambios que conducen a la separación del ADN
dúplex formándose una burbuja u horquilla de transcripción. La ARN polimerasa
inicia la síntesis del nuevo ARN por su extremo 5', y comienza habitualmente por un
residuo de GTP o ADP.
B) Prolongación de la cadena: Tras el inicio de la cadena esta se elonga por la
adición de nucleótidos complementarios a la secuencia de ADN patrón, formando
una molécula dúplex ADN-ARN que facilita el proceso de lectura pero que tiene una
vida muy corta separándose poco después de su formación. En el ARN el
complementario de la Adenina es el uracilo en vez de la timina.
C) Terminación: La elongación de la cadena de ARN transcrito finaliza cuando La
DNA polimerasa llega a la secuencia de terminación. Tras la finalización de la
elongación se libera la ARN polimerasa con el concurso de una proteína
denominada rho.
160 IEB/NLF/GRG/SPA
II. Procesamiento del ARN mensajero
Son las modificaciones post-transcripcionales que realizan una serie de enzimas al
transcrito primario de ARN. En el caso de organismos eucariotas los genes están
compuestos de intrones (regiones no codificantes de proteína) y exones (regiones
codificantes). En el proceso de maduración del ARNm se van eliminando los
intrones y se une cada exón al siguiente para formar un ARNm maduro. Los
transcritos primarios de ARNm (hnARN) son procesados tras su transcripción para
convertirlo en ANAm maduro, listo para conducirse al citoplasma. Es necesario
señalar que el procesamiento del ARNm no ocurre en organismos procariotas
debido a que no cuentan con intrones en su genoma.
III. Traducción de la información genética
Una vez en el citoplasma el ARNm se une a la subunidad menor del ribosoma y
después a la subunidad mayor para formar un ribosoma completo. El complejo
ARNm-ribosoma es la maquinaria de síntesis de proteínas donde se decodifica el
mensaje del ARNm mediante el código genético. El código genético establece un
sistema para traducir la secuencia de ARN que tiene un alfabeto de 4 letras
(Adedina, Guanina, Citocina y Uracilo) a una secuencia de proteína que tiene como
alfabeto los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas. Cada triplete de
nucleótidos codifica un aminoácido.
La traducción de la información inicia cuando se elonga la cadena de aminoácidos
mediante la unión covalente de los aminoácidos transportados por los ARNt que se
van uniendo sucesivamente a los codones del ARNm expuestos. En el ribosoma
existen dos hendiduras para los ANAt de forma que los que presentan el anticodón
correspondiente se colocan muy juntos de forma que el aminoácido del primero es
transferido al segundo, pasando este a la posición del primero con dos aminoácidos.
161 IEB/NLF/GRG/SPA
Al quedar libre la segunda hendidura y exponer el ARNm un nuevo codón es leído
por otro ARNt que a su vez recibe los dos aminoácidos del anterior, de forma que la
cadena ya tiene tres aminoácidos, mediante este procedimiento la cadena de
aminoácidos va creciendo hasta formar un péptido. El proceso continúa hasta que
aparece el codón de terminación en el ARNm. La elongación se produce desde el
extremo N-terminal al C-terminal. Es importante resaltar que el RNA de
transferencia es el encargado de hacer que cada triplete determine la incorporación
del aminoácido correspondiente al péptido en formación.
IV. Terminación del péptido y liberación.
A medida que la cadena peptídica se alarga queda sumergida en el citosol y
expuesta a las fuerzas que condicionan sus plegamientos estructurales. Las
cadenas peptídicas que van a ser secretadas o integradas en las membranas son
procesadas y transportadas al retículo endoplásmico mediante el reconocimiento de
unos péptidos de señal que tienen en su extremo N-terminal. Por otro lado, la
cadena proteica es expuesta, aún antes de liberarse, a la acción de enzimas
citoplasmáticas como las que acetilan las histonas. Estas modificaciones de la
proteína antes de su síntesis final se denominan cotraduccionales.
Cuando tras el movimiento del ARNm codón a codón, mediante el proceso
denominado translocación, aparece un codón de terminación (UGA, UAG o UAA),
este no es reconocido por los ARNt y si por los denominados factores de liberación,
que al unirse modifican la acción de la peptidil-transferasa de forma que esta rompe
el enlace de la cadena con el ARNt y libera al péptido.
162 IEB/NLF/GRG/SPA
Fases de la síntesis de proteínas
Imagen de síntesis de proteínas tomada de: http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/soft-comp/Bio-
Intro/sintprot_files/sintesispro.gif
Explicación de ideas
1. Transcripción del ADN a ARN: En este proceso, un complejo enzimático,
sintetiza una hebra de ARN que tiene una secuencia de bases
complementaria a la zona del ADN que se ha transcrito. No se transcribe todo
el cromosoma sino sólo la información del gen. Tras el inicio de la cadena
esta se elonga por la adición de nucleótidos complementarios a la secuencia
de DNA patrón. En el ARN el complementario de la Adenina es el uracilo en
vez de la timina. La elongación de la cadena de ARN transcrito finaliza
cuando La ADNpolimerasa llega a la secuencia de terminación.
2. Procesamiento del ARN mensajero: En el proceso de maduración del
ARNm se van eliminando los intrones y se une cada exón al siguiente para
formar un ARNm maduro. El procesamiento del ARNm no ocurre en
organismos procariotas debido a que no cuentan con intrones en su genoma.
3. El ARNm maduro sale del nucleo y se dirige hacia los ribosomas, ubicados
en el citoplasma. En los ribosomas se realizará la traducción.
5
4
3
2
1
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4. Traducción de la información genética: En el citoplasma el RNAm se une
a la subunidad menor del ribosoma y después a la subunidad mayor para
formar un ribosoma completo. El complejo ARNm-ribosoma es la maquinaria
de síntesis de proteínas donde se decodifica el mensaje del ARNm mediante
el código genético. La traducción de la información inicia cuando se elonga
la cadena de aminoácidos mediante la unión covalente de los aminoácidos
transportados por los ARNt que se van uniendo sucesivamente a los codones
del RNAm expuestos. El proceso continúa hasta que aparece el codón de
terminación en el ARNm. La elongación se produce desde el extremo N-
terminal al C-terminal.
5. Terminación del péptido y liberación. A medida que la cadena peptídica
se alarga queda sumergida en el citosol y expuesta a las fuerzas que
condicionan sus plegamientos estructurales. La peptidil-transferasa rompe el
enlace de la cadena con el ARNt y libera al péptido.
Importancia de la oxitocina para el ser humano: es una hormona relacionada con
la conducta sexual, con la felicidad y con el sentimiento maternal y paternal.
Contribuye a modular el estado de ánimo, así como a fraguar las relaciones sociales
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entre las personas. Por su papel en el cuerpo humano, recibe varios apodos, como
el de “la hormona del amor” o “la hormona de la felicidad”.
Importancia de la vasopresina para el ser humano: Es una hormona liberada
principalmente en respuesta a cambios en la osmolaridad sérica o en el volumen
sanguíneo. Hace que los riñones conserven agua mediante la concentración de
orina y la reducción de su volumen, estimulando la reabsorción de agua. Recibe su
nombre de esta importante función como regulador homeostásico de fluidos.
También tiene funciones en el cerebro y en los vasos sanguíneos.
Respuestas a preguntas
1. ¿Cuál es la importancia de la síntesis de proteínas para los seres vivos?
A partir de este proceso metabólico se sintetizan o se forman las proteínas
encargadas de formar a las células, y de las encargadas de realizar
distintas funciones como enzimáticas, de transporte, de reconocimiento,
de sostén, para formar estructuras, etc.
2. Explica ¿por qué se considera a la síntesis de proteínas como un proceso
anabólico?
En este proceso se forman moléculas complejas como las proteínas a
partir de moléculas sencillas como son los aminoácidos.
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Anexo 2
Unidad II
Respuestas de la autoevaluación
Respuestas de las actividades
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Respuestas de la Autoevaluación Unidad II
Respuestas
1. C 2. D 3. D 4. B 5. A 6. A 7. A 8. C 9. C 10. A 11. D 12. C 13. C 14. D 15. A 16. B 17. D 18. B 19. D 20. B 21. D 22. C 23. C 24. B 25. C 26. D 27. B 28. B 29. A 30. B
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Respuestas de las actividades Unidad II
Tema I. Naturaleza de la diversidad genética
Subtemas: DNA y RNA desde la perspectiva de la diversidad genética.
Cuestionario 1
1.- La estructura del RNA es monocatenaria, compuesta por polinucleótidos, se
encuentra en el núcleo y en los ribosomas, cuenta con pentosas como la ribosa,