¿Qué voy a aprender?

Unidad I. Reproducción y Herencia

Objetivo: Planteará la importancia de la continuidad a partir del análisis descriptivo de los procesos genéticos que suceden en los seres vivos, en el nivel molecular y de organismos y de su relación con el código genético, infiriendo los beneficios y posibles riesgos de las aplicaciones de la genética actual, con una actitud ética y de respeto hacia la preservación de los seres vivos.

1.1 Genética molecular

Objetivo: Planteará la importancia de la genética en la actualidad, además conocerá la molécula de ADN y su replicación y explicará los tipos de ARN y el proceso de la síntesis de proteínas, por último conocerá su relación con el código genético.

¿Cómo aprendo?

1.1.1. Estructura del ADN

¿Sabías que la información con la que se fabrican las moléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones celulares está guardada en una molécula de ácido nucléico llamada ácido desoxirribonucleico (ADN)?

En la década de los cincuenta, el campo de la biología fue convulsionado por el desarrollo del modelo de la estructura del ADN. James Watson y Francis Crick en 1953 demostraron que consiste en una doble hélice formada por dos cadenas.

El ADN es un ácido nucléico formado por nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres elementos:

a. un azúcar: desoxirribosa (pentosa) en este caso (en el caso de ARN o ácido ribonucleico, el azúcar que lo forma es una ribosa),

b. un grupo fosfato y

c. las bases nitrogenadas: Púricas Adenina (A) y Guanina (G) y las Pirimídicas Citosina (C) y Timina (T). (fig., 1)

Investiga en los medios a tu alcance lo siguiente

¿Dónde se encuentra el ADN?

1.1.2. Replicación de ADN

Replicación de ADN. La doble hélice es desenrollada y cada hebra hace de plantilla para la síntesis de la nueva cadena. La ADN polimerasa añade los nucleótidos complementarios a los de la cadena original.

El proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservador, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena, complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementariedad entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo

que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

Figura 1.1. Estructura del ADN

La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias liberándose dos hebras y la ADN polimerasa sintetiza la mitad complementaria añadiendo nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De esta forma, cada nueva molécula es idéntica a la molécula de ADN inicial.

Figura 1.2. La doble hélice

La replicación empieza en puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.

1.1.3. La síntesis de proteínas o traducción del ARN

Es el proceso anabólico mediante el cual se forman las proteínas a partir de los aminoácidos. Es el paso siguiente a la transcripción del ADN a ARN. Como existen 20 aminoácidos diferentes y sólo hay cuatro nucleótidos en el ARN (Adenina, Uracilo, Citosina y Guanina), es evidente que la relación no puede ser un aminoácido por cada nucleótido, ni tampoco por cada dos nucleótidos, ya que los cuatro tomados de dos en dos, sólo dan dieciséis posibilidades. La colinearidad debe establecerse como mínimo entre cada aminoácido y tripletes de nucleótidos. Como hay sesenta y cuatro tripletes diferentes (combinación de cuatro elementos o nucleótidos tomados de tres en tres con repetición), es obvio que algunos aminoácidos deben tener correspondencia con varios tripletes diferentes. Los tripletes que codifican aminoácidos se denominan codones. La confirmación de esta hipótesis se debe a Nirenbert, Ochoa y Khorana.

En la biosíntesis de proteínas se pueden distinguir las siguientes etapas:

a) Activación de los aminoácidos.

b) Traducción:

1. Iniciación de la síntesis. 

2. Elongación de la cadena polipeptídica.

3. Terminación de la síntesis.

c) Asociación de varias cadenas polipeptídicas y a veces de grupos prostésicos para constituir las proteínas.

La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma celular. Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia (ARNt), específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el ARN mensajero (ARNm), donde se aparean el codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde.

Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente.

Etapas

Iniciación de la síntesis de proteínas

Es la primera etapa de la traducción o síntesis de proteínas. El ARNm se une a la subunidad menor de los ribosomas. A éstos se asocia el aminoacil-ARNt, gracias a que el ARNt tiene en una de sus asas un triplete de nucleótidos denominado anticodón, que se asocia al primer triplete codón del

ARNm según la complementariedad de las bases. A este grupo de moléculas se une la subunidad ribosómica mayor, formándose el complejo ribosomal o complejo activo. Todos estos procesos están catalizados por los llamados factores de iniciación (FI). El primer triplete o codón que se traduce es generalmente el AUG, que corresponde con el aminoácido metionina en eucariotas. En procariotas es la formilmetionina.

Elongación de la cadena polipeptídica

El complejo ribosomal posee dos sitios de unión o centros. El centro peptidil o centro P, donde se sitúa el primer aminoacil-ARNt y el centro aceptor de nuevos aminoacil-ARNt o centro A. El radical carboxilo (-COOH) del aminoácido iniciado se une con el radical amino (-NH2) del aminoácido siguiente mediante enlace peptídico. Esta unión es catalizada por la enzima peptidil-transferasa. El centro P queda pues ocupado por un ARNt sin aminoácido. El ARNt sin aminoácido sale del ribosoma. Se produce la translocación ribosomal. El dipeptil- ARNt queda ahora en el centro P. Todo ello es catalizado por los factores de elongación (FE) y precisa GTP. Según la terminación del tercer codón, aparece el tercer aminoacil-ARNt y ocupa el centro A. Luego se forma el tripéptido en A y posteriormente el ribosoma realiza su segunda translocación. Estos pasos se pueden repetir múltiples veces, hasta cientos de veces, según el número de aminoácidos que contenga el polipéptido. La traslocación del ribosama implica el desplazamiento del ribosama a lo largo de ARNm en sentido 5'-> 3'.

Terminación de la síntesis de la cadena polipeptídica

El final de la síntesis se presenta por los llamados tripletes sin sentido, también denominados codones stop. Son tres: UAA, UAG y UGA. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de ellos y, por lo tanto, la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. Indican que la cadena polipeptídica ya ha terminado. Este proceso viene regulado por los factores de liberación, de naturaleza proteica, que se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidil-transferasa separe, por hidrólisis, la cadena polipeptídica del ARNt. Un ARNm, si es lo suficientemente largo, puede ser leído o traducido, por varios ribosomas a la vez, uno detrás de otro. Al microscopio electrónico, se observa como un rosario de ribosomas, que se denomina polirribosoma o polisoma.

El código genético es el conjunto de instrucciones que sirven para fabricar proteínas a partir de un orden de los nucleótidos que constituyen el ADN. Este código determina que cada grupo de tres nucleótidos codifica un aminoácido.

1.1.4. El código genético

Es la regla de correspondencia entre la serie de nucleótidos en que se basan los ácidos nucléicos y las series de aminoácidos (polipéptidos) en que se basan las proteínas. Es como el diccionario que permite traducir la información genética a estructura de proteína. A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina,

respectivamente. Cada una de estas bases forma, junto con un glúcido (pentosa) y un grupo fosfato, un nucleótido; el ADN y el ARN son polímeros formados por nucleótidos encadenados. 

Cada tres nucleótidos de la cadena (cada triplete) forma una unidad funcional llamada codón. Como en cada cadena pueden aparecer cuatro nucleótidos distintos (tantos como bases nitrogenadas, que son el componente diferencial) caben 43 (4x4x4, es decir, 64) combinaciones o codones distintos. A cada codón le corresponde un único "significado", que será o un aminoácido, lo que ocurre en 61 casos, o una instrucción de "final de traducción", en los tres casos restantes (ver la tabla). La combinación de codones que se expresa en una secuencia lineal de nucleótidos, conforman cada gen necesario para producir la síntesis de una macromolécula con función celular específica.

Durante el proceso de traducción (síntesis de proteína) el mensaje genético es leído de una cadena de ARN, colocando cada vez el aminoácido indicado por el codón siguiente según la regla que llamamos código genético.

Tabla del código genético estándar

2® base

U C A G

1® baseU UUU Fenilalanina UUC Fenilalanina UUA Leucina UUG Leucina

UCU Serina UCC Serina UCA Serina UCG Serina

UAU Tirosina UAC Tirosina UAA Ocre Stop UAG ÁmbarStop UGU Cisteína UGC Cisteína UGA Ópalo Stop UGG Triptófano

C CUU Leucina CUC Leucina CUA Leucina CUG Leucina

CCU Prolina CCC Prolina CCA Prolina CCG Prolina

CAU Histidina CAC Histidina CAA Glutamina CAG Glutamina

CGU Arginina CGC Arginina CGA Arginina CGG Arginina

A AUU Isoleucina AUC Isoleucina AUA Isoleucina AUG1 Metionina

ACU Treonina ACC Treonina ACA Treonina ACG Treonina

AAU Asparagina AAC Asparagina AAA Lisina AAG Lisina

AGU Serina AGC Serina AGA Arginina AGG Arginina

G GUU Valina GUC Valina GUA Valina GUG Valina

GCU Alanina GCC Alanina GCA Alanina GCG Alanina

GAU ácido aspártico GAC ácido aspártico GAA ácido glutámico GAG ácido glutámico

GGU Glicina GGC Glicina GGA Glicina GGG Glicina

1 El codón AUG codifica ambos: para la metionina y sirve como sitio de iniciación; el primer AUG en un ARNm es la región que codifica el sitio donde la traducción de proteínas se inicia.

1.2. Reproducción celular y en organismos

Objetivo temático: Explicará los procesos reproductivos a partir de su relación con los mecanismos de división celular y del análisis comparativo que distinga las diferencias y similitudes entre mitosis y meiosis.

1.2.1. Ciclo celular y cáncer

Se cree que muchos tumores son el resultado de una multitud de pasos, de los que una alteración mutagénica no reparada del ADN podría ser el primer paso. Las alteraciones resultantes hacen que las células inicien un proceso de proliferación descontrolada e invadan tejidos normales. El desarrollo de un tumor maligno requiere de muchas transformaciones genéticas. La alteración genética progresa, reduciendo cada vez más la capacidad de respuesta de las células al mecanismo normal regulador del ciclo.8

Los genes que participan de la carcinogénesis resultan de la transformación de los genes normalmente implicados en el control del ciclo celular, la reparación de daños en el ADN y la adherencia entre células vecinas. Para que la célula se transforme en neoplásica se requieren, al menos, 2 mutaciones: una en un gen supresor de tumores y otra en un protooncogén, que dé lugar, entonces, a un oncogén.

Observa el siguiente dibujo en él están representadas las diferentes etapas del ciclo celular, lee con atención. 

1.2.2. Mitosis

La mitosis es un proceso de división celular en la que las dos células resultantes obtienen exactamente la misma información genética de la célula progenitora.

1.2.2.1. Fases de la mitosis

 

1.2.2.2. Cromosomas

Los cromosomas son los portadores de la mayor parte del material genético y condicionan la organización de la vida y las características hereditarias de cada especie. Los experimentos de Mendel pusieron de manifiesto que muchos de los caracteres del guisante dependen de dos factores, después llamados genes, de los que cada individuo recibe un ejemplar procedente del padre y otro de la madre.

Más o menos en la época en la que Mendel llevaba a cabo sus experimentos, se consiguió ver los cromosomas al microscopio mediante tinciones especiales, descubriéndose una serie de propiedades:

Todos los individuos de una misma especie tienen el mismo número de cromosomas

• Los cromosomas se duplican durante la división celular y, una vez completada, recuperan el estado original.

• Los cromosomas de una célula difieren en tamaño y forma, y de cada tipo se encuentran dos ej emplares, de modo que el número de cromosomas es de 2N (esta propiedad se denomina diploidía)

• Durante la formación de células sexuales (meiosis) el número de cromosomas baja a N. La fertilización del óvulo por el espermatozoide, restaura el número de cromosomas a 2N, de los cuales N proceden del padre y N de la madre

• Además de los cromosomas usuales que forman parejas, existen los cromosomas X e Y que condicionan el sexo. El cromosoma X está presente en dos copias en las hembras, mientras que los varones tienen un cromosoma X y un cromosoma Y. La asignación del sexo a un solo par de cromosomas explica la proporción aproximadamente igual de varones y hembras.

• Los cromosomas se observan mejor al microscopio durante la metafase, cuando el DNA se ha duplicado y la cromatina está muy condensada, formando las cromátidas (las dos hembras de DNA todavía unidas por un solo centrómero). A partir de las fotografías obtenidas en esta fase, se crea el cariotipo, agrupando los cromosomas por parejas

En la especie humana, el número de cromosomas es de 23 pares. Los 22 primeros son parejas de los cromosomas 1, 2, .. , y 22 (se denominan autosomas) mientras que la pareja 23 es XY para los

varones y XX para las hembras. Los cromosomas difieren en cuanto a forma y tamaño dependiendo del número de pares de bases que contengan. Los cromosomas X e Y reciben el nombre de cromosomas sexuales o heterocromosomas.

Durante la metafase, las dos hembras del DNA ya duplicado se encuentran unidas por el centrómero y el cinetocoro. El centrómero está constituido por DNA, mientras que el cinetocoro es una proteína. Según la posición del centrómero, los cromosomas reciben el nombre de metacéntrico, submetacéntrico, acrocéntrico o telocéntrico. En el cariotipo humano los pares de cromosomas 13, 14, 15, 21, 22 son acrocéntricos y el cromosoma Y es sub-telocéntrico.

El centrómero divide el cromosoma en dos brazos: un brazo corto (brazo q) y un brazo largo (brazo p). Por convención, en los diagramas, el brazo q se coloca en la parte superior.

Algunas técnicas de tinción hacen que los cromosomas aparezcan con bandas oscuras y claras que se alternan en cada uno de los brazos siguiendo un patrón específico y repetible para cada cromosoma. Estas bandas dependen de la situación dinámica del cromosoma, de manera que los cromosomas en profase tienen muchas más bandas que los que se encuentran en metafase. La numeración de estas bandas sigue una convención aceptada por los genetistas y comienza para cada brazo a partir del centrómero. Las últimas bandas reciben el sufijo ter (21ter). De esta manera, la posición de cada uno de los genes puede ser definida. En los últimos años, los genetistas están terminando de mapear todos los cromosomas en el llamado proyecto genoma humano

Localiza en el cromosoma cada una de sus partes y e indícalo anotando donde corresponda 

1.2.3. Reproducción Asexual

La reproducción es una de las características más importantes que tienen los seres vivos. La célula se divide o reproduce para generar células hijas y así dar continuidad en el tiempo al complejo proceso de la vida.

Las células de un organismo pluricelulares se dividen para formar o regenerar tejidos y órganos permitiendo que el individuo sobreviva

.En la reproducción asexual participa un solo progenitor la información genética de la descendencia es la misma que la del individuo parental. Está formada de reproducción se da principalmente en organismos unicelulares o pluricelulares simples. Para muchas plantas es también un modo alternativo para producir nuevos organismos

MODALIDADES DE REPRODUCCION ASEXUADA: existen distintas modalidades de reproducción asexual entre las que destacan las siguientes: bipartición, gemación, fragmentación, esporulación y reproducción vegetativa

BIPARTICION O FISION: este es un tipo de reproducción asexual en que las células divide dando origen a 2 células genéticamente idénticas entre sí pero de menor tamaño que la inicial. Esta modalidad de reproducción se da en organismos unicelulares como protozoos y las bacterias.

GEMACION: se produce en organismos unicelulares y pluricelulares simples. En esta superficie del único progenitor se forma una gema la cual crece y luego se estrangula hasta se pararse por completo del organismo originalmente las células producidas pueden tener vida independiente o formar colonias si permanecen unidas al organismo parental: levadura.

ESPORULACION: esta modalidad de reproducción asexual ocurre en organismos capaces de producir esporas las cuales son un tipo de células reproductivas capaces de dar origen a un nuevo individuo.

FRAGMENTACION: en esta modalidad de reproducción asexual se originan organismos a partir de trozos del organismo progenitor.

Ejemplo Pez — mandíbula, Anfibios patas, Reptiles colas

REPRODUCCION VEGETATIVA

Este tipo de reproducción se verifica en grupos de plantas conocidas como ANGIOSPERMAS (plantas que generan flores) las cuales han generado múltiples mecanismos de reproducción asexual. Algunas estructuras vegetativas de las plantas como tallos las hojas y las raíces sufren modificaciones para cumplir su función reproductiva.

RIZOMAS: Son tallos paralelos a la superficie del suelo que se encuentran en forma subterránea posee núcleos desde donde se originan nuevos individuos. Cuando la nueva planta crece la zona comprendida entre 2 núcleos mueve separando a los 2 individuos

Ejemplo: de rizomas el lirio

TUBERCULOS: también son tallos subterráneos modificados para almacenar alimentos. Estos tallos producen gemas o brotes desde los cuales se origina un nuevo individuo. La propagación artificial de este tipo de tallo se hace cortando el tubérculo en pequeños trozos que contengan cada uno de ellos una gema y posteriormente plantarlos, ejemplo son las papas.

BULBOS: son tallos extremadamente cortos de los cuales surgen hojas, engrasadas en su parte basal debido a que almacenan agua y nutrientes la forma de propagarlos es separarlos y luego plantarlos individualmente, Ejemplo: ajo, tulipanes, lirios, y cebollas

ESTOLONES: son tallos rastreros que corren horizontalmente a ras de suelo por superficie. A lo largo de este tallo hay nudos desde los cuales se desarrollan gemas que pueden generar nuevas

plantas. Estas llegan a vivir independientemente cuando se interrumpe la comunicación entre nudos

Ejemplo de estolones son frambuesas y frutillas.

HOJAS MODIFICADAS: existen plantas que pueden formar plántulas en los bordes de sus hojas cuando la plántula alcanza un tamaño determinado cae al suelo y crece de forma independiente

RAICES MODIFICADAS: hay raíces de las cuales se originan tallos aéreos que eventualmente pueden desprenderse y producir un nuevo individuo

Ejemplo de plantas con esta modalidad de reproducción asexual son los algarrobos, perales, manzanos, cerezos y zarza mora

1.2.4. Meiosis

En biología, meiosis (proviene del latín "hacer más pequeño") es una de las formas de reproducción celular. Es un proceso divisional celular, en el cuál una célula diploide (2n), experimentará dos divisiones celulares sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploide (n).

Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas, primera y segunda división meiótica o simplemente Meiosis I y Meiosis II. Ambas comprenden Profase, Metafase, Anafase y Telofase. Durante la meiosis I los miembros de cada par homólogo de cromosomas se unen primero y luego se separan y se distribuyen en diferentes núcleos. En la Meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen en los núcleos de las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S (duplicación del ADN).

La meiosis no siempre es un proceso preciso, a veces los errores en la meiosis son responsables de las principales anomalías cromosómicas. La meiosis consigue mantener constante el número de cromosomas de las células de la especie para mantener la información genética.

1.2.4.1. Meiosis y ciclo vital

La reproducción sexual se caracteriza por la fusión de dos células sexuales haploides para formar un cigoto diploide, por lo que se deduce, en un ciclo vital sexual, debe ocurrir la meiosis antes de que los gametos puedan reproducirse.

En animales y otros pocos organismos la meiosis precede de manera inmediata a la formación de gametos. Las células del cuerpo somáticas de un organismo individual se multiplican por mitosis y son diploides; las únicas células haploides son los gametos. Estos se forman cuando algunas células de la línea germinativa experimentan la meiosis. La formación de gametos recibe el nombre de gametogénesis. La gametogénesis masculina denominada espermatogénesis da por resultado la formación de cuatro espermatozoides haploides por cada célula que entra en la meiosis. En contraste, la gametogénesis femenina llamada ovogénesis genera un solo ovulo por cada celular

que entra en la meiosis, esto se realiza por un proceso que asigna virtualmente todo el citoplasma a uno solo de dos núcleos en cada división meiótica. Al final de la primera división meiótica se retiene un núcleo; el otro, llamado primer cuerpo polar, se excluye de la célula y por último degenera. De modo general, al final de la segunda división un núcleo se convierte en el segundo cuerpo polar y el otro núcleo

sobrevive. De esta forma, un núcleo haploide pasa a ser el receptor de la mayor parte del citoplasma y los nutrimentos acumulados de la célula meiótica original.

La gónada masculina son los testículos y la gónada femenina son los ovarios.

Sin embargo, aunque la meiosis se realiza en algún punto de los ciclos vitales sexuales, no siempre precede directamente a la formación de gametos. Muchos eucariontes sencillos (incluso algunos hongos y algas) permanecen haploide (sus células se dividen por mitosis) la mayor parte de su vida, y los individuos pueden ser unicelulares o pluricelulares.

Dos gametos haploide (producidos por mitosis) se fusionan para formar un cigoto diploide, el cual experimenta la meiosis para volver al estado haploide.

Oogénesis

Los ciclos vitales más complejos se encuentran en vegetales y algunas algas. Estos ciclos vitales, que se caracterizan por alternancia de generaciones, consisten en una etapa diploide multicelular, denominada generación esporofita, y una etapa haploide multicelular, a la que se llama generación gametófito. Las células esporofitas diploides experimentan la meiosis para formar esporas haploides, cada una de las cuales se divide en forma mitótica para producir un gametofito haploide multicelular. Los gametofitos producen gametos por mitosis. Los gametos femeninos y masculinos (óvulo y espermatozoides) se fusionan entonces para formar un cigoto diploide, el cual se divide de manera mitótica para producir un esporofito diploide multicelular.

Espermatogénesis

Célula germinal (diploide)

Espermatogonia u oogonia (dipiode)

fijii) 4

w

MitOSÍS

i>

Mitosis

«I Ii) I

m

Primera división < Crecimiento y

meiótica J \ diferenciación

Espermatocito u oocito primario (diploide)

m

/ V

O

1.2.4.2. Proceso celular

Visión general de la meiosis. En la interfase se duplica el material genético, y se produce el fenómeno de la recombinación (representado por cromosomas rojos y azules). En meiosis I los cromosomas homólogos se reparten en dos células hijas. En meiosis II, al igual que en una mitosis, cada cromátida migra hacia un polo. El resultado son 4 células hijas haploides (n).

Describe de acuerdo a la imagen el proceso de la meiosis.

1.2.4.3. Variabilidad genética

El proceso de meiosis presenta una vital importancia en los ciclos vitales ya que hay una reducción del número de cromosomas a la mitad, es decir, de una célula diploide (Ej.: 46 cromosomas en el

ser humano) se forman células haploides (23 cromosomas). Esta reducción a la mitad permite que en la fecundación se mantenga el número de cromosomas de la especie. También hay una recombinación de información genética, que es heredada del padre y la madre; el apareamiento de los homólogos y consecuente crossing-over permite el intercambio de información genética. Por lo tanto el nuevo individuo hereda información genética única y nueva, y no un cromosoma íntegro de uno de sus parientes. Otra característica importante en la significación de la meiosis para la Reproducción sexual es la segregación al azar de cromosomas maternos y paternos. La separación de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar, hecho que contribuye al aumento de la diversidad genética. En la anafase I, por cada par de homólogos existen dos posibilidades: un cromosoma puede ir a un polo mitótico o al otro.

El número de combinaciones posibles por tanto se calcula 2n donde n es el número de pares de cromosomas homólogos (variaciones con repetición de n elementos en grupos de 2). En el ser humano, que tiene 23 pares de cromosomas homólogos, tiene la posibilidad de recombinación con 223 = 8 388 608 combinaciones, sin tener en cuenta las múltiples combinaciones posibilitadas por la recombinación en el crossing-over.

1.2.4.4. Anomalías cromosómicas

En la meiosis debe ocurrir una correcta separación de las cromatidas hacia los polos durante la anafase, lo que se conoce como disyunción meiótica, cuando esto no ocurre o hay un retraso en la primera o segunda división meiótica, conlleva problemas en la configuración de los cromosomas, alterando el número correcto de estos, es decir, dejan de ser múltiplos básicos del número haploide original de la especie, lo que se conoce como aneuploidía. Entre los problemas en el material genético encontramos:

• Nulisomía en la que faltan un par de cromosomas homólogos (2n-2 cromosomas)

• Monosomía (2n-1 cromosoma) 

• Trisomía (2n+1 cromosoma)

En los animales sólo son viables monosomías y trisomías. Los individuos nulisómicos no suelen manifestarse, puesto que es una condición letal en diploides.

Monosomía

• Monosomía autosomática: produce la muerte en el útero.

• Síndrome de Turner: solamente un cromosoma X presente en las mujeres. Los afectados son hembras estériles, de estatura baja y un repliegue membranoso entre el cuello y los hombros. Poseen el pecho con forma de escudo y pezones muy separados, así como ovarios rudimentarios y manchas marrones en las piernas.

Trisomía

• Síndrome de Down - Trisomía del cromosoma 21: es la aneuploidía más viable, con un 0,15% de individuos en la población. Es una trisomía del cromosoma 21, que incluye retraso mental, cara ancha y achatada, estatura pequeña, ojos con pliegue apicántico y lengua grande y arrugada.

• Síndrome de Patau - Trisomía del cromosoma 13: es una enfermedad genética que resulta de la presencia de un cromosoma 13 suplementario. Se trata de la trisomía menos frecuente. Se suele asociar con un problema meiótico materno, más que paterno y como el síndrome de Down, el riesgo aumenta con la edad de la mujer. Los afectados mueren poco tiempo después de nacer, la mayoría a los 3 meses, como mucho llegan al año. Se cree que entre el 80-90% de los fetos con el síndrome no llegan a término.

• Síndrome de Edwards - Trisomía del cromosoma 18: se trata de una enfermedad rara, cromosómica caracterizada por la presencia de un cromosoma adicional en el par 18. Clínicamente se caracteriza por: bajo peso al nacer, talla corta, retraso mental, y del desarrollo psicomotor (coordinación de la actividad muscular y mental), e hipertonía (tono anormalmente elevado del músculo). Se acompaña de diversas anomalías viscerales.

• Síndrome de Klinefelter - Un cromosoma de X adicional en varones: produce individuos altos, con físico ligeramente feminizado, coeficiente intelectual algo reducido, disposición femenina del vello del pubis, atrofia testicular y desarrollo mamario. Tienen una mezcla de ambos sexos.

• Síndrome del XYY - Un cromosoma de Y adicional en varones: en esta anaploidia, el varón afectado recibe un cromosoma Y adicional. No presenta diferencias a las personas normales y de hecho se duda del término "síndrome" para esta condición.

• Síndrome del triple X - Un cromosoma de X adicional en hembras: está caracterizada por un cromosoma X adicional en la mujer; quienes presentan la condición no están en ningún riesgo creciente para los problemas médicos. Las mujeres con esta condición son altas, de bajo peso, con irregularidad en el periodo menstrual y rara vez presentan debilidad mental.

1.2.5. Reproducción sexual

El óvulo es la célula semal femenina. Los óvulos son producidos por unos órganos que poseen las hembras llamados ovarios.

El óvulo es el gameto femenino.

En la reproducción de los seres humanos y de la mayoría de los animales intervienen los dos sexos, por lo que recibe el nombre de reproducción sexual. Para que se forme un nuevo ser, deben unirse dos células llamadas gametos:

El espermatozoide es el gameto masculino. 

La unión del óvulo y el espermatozoide da origen a una nueva célula llamada cigoto, que continúa dividiéndose y transformándose dando origen al embrión.

El huevo a cigota se forma al unirse un óvulo con un espermatozoide. A esta unión se la llama fecundación. Esta unión puede ser interna o externa, de acuerdo al lugar donde se produce el encuentro: dentro o fuera

1.2.6 Ventajas de la reproducción sexual y asexual

La reproducción sexual presenta con respecto a la reproducción asexual ciertas desventajas, entre las que destacan: un mayor gasto energético en la búsqueda y lucha por conseguir pareja, una menor rapidez en la reproducción y un menor número de descendientes, entre otras.

Por el contrario tienen la ventaja biológica de promover la variación genética entre los miembros de una especie, ya que la descendencia es el producto de los genes aportados por ambos progenitores, en vez de ser una copia genética. Cuanto mayor es la variabilidad genética de una población, mayor es su tasa de evolución; una población con cantidades considerables de variabilidad genética puede protegerse frente a futuros cambios ambientales, ya que si éste cambia puede existir una forma minoritaria que salga favorecida con ello; cada generación expone nuevas combinaciones alélicas a la selección natural.

Indica las semejanzas, diferencias y ventajas entre reproducción sexual y asexual.

Reproducción asexual

Reproducción sexual

1.3. La Herencia

Objetivo: El alumno conocerá los conceptos básicos de la genética, demostrando los experimentos de Mendel, además de exponer la teoría cromosómica y analizar la herencia ligada al sexo.

1.3.1. Herencia Mendeliana

El alumno investiga en los medios a su alcance los siguientes conceptos básicos de la herencia.

Genética: Gen:

Alelo o alelomorfo:

Homocigoto:

Individuo de raza pura:

Heterocigoto:

Hibrido:

Genotipo:

Fenotipo:

Locus:

Herencia intermedia: Codominancia: 

Alelismo múltiple: Sistema ABO:

1.3.2. Herencia Postmendeliana

Los principios establecidos por Mendel se agrupan en un modelo genético denominado: herencia mendeliana. Esto implica que los patrones hereditarios, tanto rasgos normales como alteraciones hereditarias, se rigen por las leyes de Mendel.

En parejas el alumno lee a biografía de Gregorio Mendel proporcionada por el asesor y contesta lo siguiente:

1. Plantas con las que trabajó Mendel:

2. Características que consideró:

3. Como es identificado Gregorio Mendel:

4. Primera Ley de Mendel:

5. Segunda Ley de Mendel:

6. Tercera Ley de Mendel:

Individuo de raza pura: Mendel inició los estudios sobre la herencia de las características eligiendo ejemplares de estudio que fueran completamente semejantes entre sí, excepto en una sola característica que además fuera diferencial (color de semillas, de las flores, textura, altura, etc.). Identificando:

Progenitores (generación paterna), con la simbología PO

Descendientes, primera generación filial (hijos) con F1

Segunda Generación filial (nietos) con F2

Las consideraciones de Mendel favorecieron el entrecruzamiento controlado en sus poblaciones, los descendientes fueron contados y registradas las características.

Mendel considero como:

Característica dominante: todos los descendientes de la primera generación.

Característica recesiva a la que se mantuvo oculta o que no se manifestó sino hasta F2.

Herencia intermedia: es la mezcla de los dos caracteres en la expresión. Ej: -->Flor Roja + Blanca = Rosa.

Codominancia: comparten dominancia. Ambos alelos se expresan, pero independientemente. Ej: Flor Roja + Blanca = Roja y Blanca (un color haría de fondo y el otro serían manchas).

1.3.3. Genes y formación de gametos

El aspecto de un individuo se llama fenotipo, está constituido por los genes que porta y su constitución genética recibe el nombre de genotipo. Los genes de los que es portador un individuo pueden ser iguales o distintos. Cuando son iguales (dominantes o recesivos), se dice que la condición es homocigota, y los gametos que se forman sólo pueden ser de un tipo: o dominante o recesivo. Si los genes para una característica son diferentes, la 

condición e heterocigota y los gametos pueden ser de dos tipos: los portadores del factor dominante y los portadores del factos recesivo.

Los factores hereditarios están en parejas y generalmente se simbolizan con letras, empleándose las mayúsculas para indicar la expresión dominante (AA) y minúsculas para la expresión recesiva (aa).

Los factores responsables de la herencia ni se mezclan ni desaparecen, sino que conservan su continuidad e independencia. La continuidad se mantiene porque el carácter recesivo que aparentemente desaparece en la F1 reaparece al producirse la F2. La independencia se refleja

cuando en apariencia los factores se mezclan para dar origen a un carácter intermedio en la F1, pero al producirse la F2 el carácter reaparece con toda su pureza en los descendientes.

1.3.3.1. Cuadro de Punnet o de doble entrada

En la parte superior de las columnas indica el tipo de gametos que puede formar uno de los progenitores y del lado izquierdo de las filas indica los gametos que puede formar el otro progenitor.

En los espacios correspondientes a las zonas de cruzamiento de filas y columnas, coloca las letras que se encuentran en la parte superior y a la izquierda.

Ejemplo:

El color del pelaje del ganado vacuno para carne de la raza Shorthorn, está determinado por un sistema de alelos codominantes: el color rojo está determinado por el genotipo CR CR, el color blanco por los alelos CW CW y el color ruano por CW CR, al aparearse dos individuos ruanos ¿Cuál será la frecuencia genotípica y fenotípica esperada en la descendencia?

CW CR

CW CW CW CW CR

CR CR CW CR CE

Los progenitores son codominantes CW CR, en los alelos para el color son heterocigos, pues pueden formar dos tipos de gametos CW Y CR.

Las proporciones obtenidas de este entrecruzamiento son: 25% Homócigos: color blanco con genotipo dominante CW CW 25% Homócigos: color rojo con genotipo dominante CR CR 50% Homócigos. Color ruano con genotipo dominante CW CR 1.3.4. Herencia Cromosómica

Los estudios sobe las células permitieron conocer más sobre su organización y funcionamiento, estableciéndose que el número y morfología de los cromosomas en cada especie, permanece constante formando pares de cromosomas, condición que recibe el nombre de diploide.

En 1902. Los estudios sobre el proceso de la meiosis permitieron que W.S. Sutton estableciera un paralelismo entre el comportamiento de los genes y el de los cromosomas, idea que se conoce como teoría cromosómica de la herencia, la cual expone que el comportamiento de los alelos y los cromosomas durante la meiosis y la fecundación, permiten explicar la transmisión de los caracteres.

Algunos genes para caracteres diferentes se transmiten independientemente porque están en cromosomas no homólogos, y estos cromosomas a su vez se distribuyen en los gametos independientemente del progenitor del que provienen.

1.3.4.1. Herencia ligada al sexo

La determinación del sexo durante la fecundación (en los mamíferos) depende de la presencia de un cromosoma diferente que se encuentra solo en los machos. En las hembras existen, además de los cromosomas autosómicos, dos cromosomas X, mientras que en el macho existe un solo cromosoma X y el otro más pequeño llamado Y con el cual se forma una sinapsis incompleta durante la meiosis, lo que en consecuencia influye en la expresión fenotípica de los genes contenidos en el cromosoma X que no encuentran alelo en el cromosoma Y. Así cuando un óvulo que lleva cromosoma X es fecundado por un espermatozoide con X el descendiente será hembra; por el contrario, si el óvulo X es fecundado por el espermatozoide con cromosoma Y, el descendiente será macho.

En el hombre se conocen cerca de 150 caracteres hereditarios ligados al sexo. Por más de 100 años ha sido conocida la forma de transmisión de las madres a hijos de la alteración conocida como daltonismo (ceguera para los colores rojo y verde). En 1911, Edmund B. Wilson hizo notar que todos los hechos acerca de la herencia de la ceguera (a los colores verde y rojo), se podían explicar si el alelo responsable de esta condición fuese recesivo ligado al sexo y los machos fueran el sexo heterogamético.

Otro ejemplo de la herencia ligada al sexo es la hemofilia, una enfermedad grave caracterizada por la incapacidad de la sangre para coagularse. En las personas normales después de una herida moderada, la hemorragia se detiene por la coagulación de la sangre. En los hemofílicos, hasta las pequeñas heridas pueden llevarlos a la muerte por hemorragia. Existen por lo menos tres clases de hemofilia, dos de ellas causadas por genes recesivos ligados al sexo y una clase muy rara causada por un gen recesivo autosómico. Cada una afecta a un factor diferente necesario para la coagulación. En los organismos, cuando las hembras son hemicigóticas con respecto a los caracteres ligados al sexo transmiten tales rasgos solamente a los hijos mientras que los machos transmiten el carácter ligado al sexo tanto a los hijos como a las hijas.

Hace tiempo se pensaba que en el cromosoma Y había pocos genes funcionales. Hoy día sabemos que en el cromosoma Y si existen genes con expresión fenotípica. Es muy probable que un gen de la calvicie humana esté en el cromosoma Y, de modo que solo los varones participan en la herencia de ese carácter.

En 1948, Murray Barr y Dewart Bertram descubrieron en el núcleo celular de las hembras de los mamíferos un punto de coloración oscura que no está presente en el núcleo celular de los machos. Esas estructuras de coloración profunda, llamados corpúsculos de Barr, se descubrieron posteriormente en las células de varones afectados por el síndrome de Klinefelter (genotipo XXY).

Años más tarde, la genetista inglesa Mary Lyon propuso una explicación de la formación del corpúsculo de Barr: se trataba de un cromosoma X inactivo y muy condensado. Siempre que están presentes dos cromosomas X, sólo uno de ellos ejerce un efecto genético; el otro permanece inactivo en forma de una masa de heterocromatina estrechamente enrollada.

En el caso de los mamíferos, al cromosoma Y le falta el duplicado de genes presentes en el cromosoma X pero no esa carente de información, pues contiene genes necesarios para la fertilidad.

1.3.5. Mutaciones

Mutaciones (del latín mutare) son modificaciones del material genético que permanecen inalteradas hasta la siguiente mutación. Pueden introducir. Pueden introducir en cualquier portador informaciones genéticas, DNA o RNA. Es asimismo indiferente dónde se localice ese portador de información, ya sea en el citoplasma, en los cromosomas del núcleo o en orgánulos especiales por fuera de él.

En los organismos animales afectan tanto a las células de la línea germinativa como a las del soma. Aunque aparecen de modo espontáneo es asimismo posible inducirlas por vía artificial (Y constituyen el material de experimentación para la evolución).

Resultan por lo general perjudiciales para el organismo afectado y sólo raras veces reportan una ventaja selectiva en determinadas condiciones ambientales. Es ventajosa en la medida en la que los genes mutantes son recesivos. En diploidía actúan fenotípicamente en el porcentaje homocigótico recesivo de la descendencia. Cuando cambian las condiciones ambientales una parte de la descendencia sufre daños, pero en tales situaciones la mutación resulta a veces una ventaja selectiva. Los mutantes aparecerán entonces entre la población (Sometiéndose a la acción de la Selección Natural).

Aunque las mutaciones son tan decisivas para la evolución no hemos de olvidar en lo que respecta a nosotros, los seres humanos, que la mayoría de ellas suponen un defecto o producen enfermedades. Que de vez en cuando aparezca una que sea ventaja selectiva es poco consuelo. Debemos procurar, por eso, evitar cargar nuestro material genético con radiaciones y productos químicos mutagénicos (Conservadores de alimentos y colorantes artificiales).

Las mutaciones pueden ser espontáneas o inducidas.

Espontáneas se originan aparentemente sin la participación de agentes físicos o químicos externos. 

Inducidas son las provocadas por diversas fuentes físicas o químicas del medio. Las mutaciones se clasifican en: Cromosómicas y Génicas o puntuales.

Actividad el alumno consulta en pagina 125 a 131 Rosalino Vázquez Conde, las diferentes mutaciones cromosómicas y génicas.

1.4. La genética del siglo XXI

Objetivo: El alumno conocerá los logros y limitaciones del proyecto genoma, la aplicación de la biotecnología y objetivos de la bioética.

1.4.1. Logros y limitaciones: proyecto genoma

El Proyecto Genoma Humano (PGH) es un proyecto internacional de investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente 20.000-25.000 genes del genoma humano desde un punto de vista físico y funcional.

El proyecto, dotado con 90.000 millones de dólares, fue fundado en 1990 en el Departamento de Energía y los Institutos de la Salud de los Estados Unidos, bajo la dirección de James D. Watson, con un plazo de realización de 15 años. Debido a la amplia colaboración internacional, a los avances en el campo de la genómica, así como los avances en la tecnología computacional, un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2001 (anunciado conjuntamente por el presidente Bill Clinton y el primer ministro británico Tony Blair el 26 de junio de 2001), finalmente el genoma completo fue presentado en Abril del 2003, dos años antes de lo esperado. Un proyecto paralelo se realizó fuera del gobierno por parte de la Corporación Celera. La mayoría de la secuenciación se realizó en las universidades y centros de investigación de los Estados Unidos, Canadá, Nueva Zelanda y Gran Bretaña.

El Genoma Humano es la secuencia de ADN de un ser humano. Está dividido en 24 fragmentos, que conforman los 23 pares de cromosomas distintos de la especie humana (22 autosomas y 1 par de cromosomas sexuales). El genoma humano está compuesto por aproximadamente entre 25000 y 30000 genes distintos. Cada uno de estos genes contiene codificada la información necesaria para la síntesis de una o varias proteínas (o ARN funcionales, en el caso de los genes ARN). El "genoma" de cualquier persona (a excepción de los gemelos idénticos y los organismos clonados) es único. Si bien el objetivo del Proyecto del Genoma Humano es entender la genética de la especie humana, el proyecto también se ha centrado en varios otros organismos no humanos, como la E. coli, la mosca de la fruta y el ratón de laboratorio.

Conocer la secuencia completa del genoma humano puede tener mucha relevancia en cuanto a los estudios de biomedicina y genética clínica, desarrollando el conocimiento de enfermedades poco estudiadas, nuevas medicinas y diagnósticos más fiables y rápidos. Sin embargo descubrir toda la secuencia génica de un organismo no nos permite conocer su fenotipo. Como consecuencia, la ciencia de la genómica no podría hacerse cargo en la actualidad de todos los problemas éticos y sociales que ya están empezando a ser debatidos. Por eso el PGH necesita una regulación legislativa relativa al uso del conocimiento de la secuencia genómica, pero no tendría porque ser un impedimento en su desarrollo, ya que el saber en sí, es inofensivo.

En grupo se leen y comentan los siguientes textos de ventajas y controversias del proyecto genoma, haciéndose énfasis en los principios éticos.

1.4.2. Ventajas

El trabajo sobre la interpretación de los datos del genoma se encuentra todavía en sus etapas iniciales. Se prevé que un conocimiento detallado del genoma humano ofrecerá nuevas vías para los avances de la medicina y la biotecnología. Por ejemplo, un número de empresas, como Myriad Genetics ha empezado a ofrecer formas sencillas de administrar las pruebas genéticas que pueden mostrar la predisposición a una variedad de enfermedades, incluyendo cáncer de mama, los trastornos de la hemostasia, la fibrosis quística, enfermedades hepáticas y muchas otras. Además, la etiología de los cánceres, la enfermedad de Alzheimer y otras áreas de

interés clínico se consideran susceptibles de beneficiarse de la información sobre el genoma y, posiblemente, puede provocar a largo plazo a avances significativos en su gestión.

Hay también muchos beneficios tangibles para los biólogos. Por ejemplo, un investigador de la investigación de un determinado tipo de cáncer puede haber reducido su búsqueda a un determinado gen. Al visitar la base de datos del genoma humano en la World Wide Web, este investigador puede examinar lo que otros científicos han escrito sobre este gen, incluyendo (potencialmente) la estructura tridimensional de su producto, su/s función/es, sus relaciones evolutivas con otros humanos los genes, o genes en ratones o levaduras o moscas de la fruta, las posibles mutaciones perjudiciales, las interacciones con otros genes, los tejidos del cuerpo en el que este gen es activado, las enfermedades asociadas con este gen o de otro tipo de datos. Además, la comprensión más profunda de los procesos de la enfermedad en el ámbito de la biología molecular, pueden determinar nuevos procedimientos terapéuticos. Dada la importancia del ADN en biología molecular y su papel central en la determinación de la operación fundamental de los procesos celulares, es probable que la ampliación de los conocimientos en este ámbito facilite los avances médicos en numerosas áreas de interés clínico que puede no haber sido posible sin ellos.

El análisis de las similitudes entre las secuencias de ADN de diferentes organismos es también la apertura de nuevas vías en el estudio de la evolución. En muchos casos, las cuestiones de evolución ahora se puede enmarcar en términos de biología molecular y, de hecho, muchos de los grandes hitos evolutivos (la aparición de los ribosomas y orgánulos, el desarrollo de planes de embriones con el cuerpo, el sistema inmune de vertebrados) puede estar relacionados a nivel molecular. Muchas de las preguntas acerca de las similitudes y diferencias entre los seres humanos y nuestros parientes más cercanos (los primates, y de hecho los otros mamíferos) se espera que sean iluminados por los datos de este proyecto.

El Proyecto Diversidad del Genoma Humano (PDGH), derivado de investigación dirigidas a la asignación del ADN humano, que varía entre los grupos étnicos, que se rumorea que ha sido detenido, realmente continuar y hasta la fecha ha arrojado nuevas conclusiones. En el futuro, el PGH podría exponer nuevos datos en la vigilancia de las enfermedades, el desarrollo humano y la antropología. El PGH podría desbloquear secretos y crear nuevas estrategias para la gestión de la vulnerabilidad de los grupos étnicos a ciertas enfermedades. También podría mostrar cómo las poblaciones humanas se han adaptado a estas vulnerabilidades.

1.4.3. Controversia

Aunque la medicina proporciona la base para la evolución de la bioética, actualmente somos testigos de su aplicación a la investigación científica relacionada. Así pues, el PGH ha dado lugar a una de las áreas de conocimiento biológico con mayor crecimiento. Los conocimientos genómicos derivados del Proyecto Genoma Humano, se utilizan para mejores y más rápidos diagnósticos basados en el análisis directo del ADN, e incluso para el diagnostico prenatal (solo en casos en los que se sospecha de que el bebe tenga alteraciones morfológicas, funcionales o ponga en peligro la vida de su madre. También es posible aplicar este conocimiento, a personas asintomáticas, para averiguar si han heredado de algún progenitor una mutación causal de una enfermedad genética que se desarrolle en el futuro.

Así planteado el tema, se percibe entonces, una importante brecha entre la capacidad diagnóstica y predictiva por un lado y la falta de intervenciones preventivas y terapéuticas por otro, del conocimiento genómico, identificados como conflictos éticos surgidos del Proyecto Genoma Humano. De todas formas en el Proyecto Genoma Humano hay una gran diferencia entre la capacidad de diagnostico y prevención y la falta de intervenciones terapéuticas. Además hay determinadas áreas como el asesoramiento a parejas en riesgo de transmitir enfermedades genéticas a su descendencia, que han suscitado mucho interés y para las que se han dictado una serie de principios éticos:

Respeto a la dignidad individual y a la inteligencia básica de las personas, así como a sus decisiones

médicas y reproductivas (libre elección de interrumpir o continuar un embarazo con riesgo.

Informar objetivamente al paciente sin tener en cuenta los valores subjetivos del profesional médico.

Protección a la privacidad de la información genética.

Desmitificación del Proyecto Genoma Humano, aclarando verdaderamente su alcance con acciones

especificas en educación. 

Otro problema de gran importancia es el patentamiento de genes por parte de compañías biotecnológicas, gobiernos y centros de investigación universitarios, para una posterior venta o explotación comercial, sin tener en cuenta que parte de los fondos empleados en el PGH era de los contribuyentes. También debemos observar el PGH contextualizado social e históricamente, atendiendo a la desigualdad social y económica entre países, que va a producir una inequidad en el acceso a los beneficios que se extraigan de la investigación.

Una solución a todas estas tensiones podría ser la formación de profesores de ciencias o la enseñanza directa a estudiantes como una forma de abrir las mentes y aclarar definitivamente el

alcance del Proyecto Genoma Humano en la sociedad. Pero es imprescindible incorporar temas de bioética a los programas de enseñanza.

1.5. Biotecnología

La biotecnología es la tecnología aplicada a procesos y sistemas biológicos, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina. Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras. Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, la minería y la agricultura entre otros campos.

1.5.1. Aplicaciones

La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son la atención de la salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; la agricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de los cultivos, como por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales y biocombustibles; y cuidado medioambiental a través de la biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la limpieza de sitios contaminados por actividades industriales. Además se aplica en la genética para modificar ciertos organismos.

En grupo formen 4 equipos para que investiguen las aplicaciones de la biotecnología de acuerdo a su clasificación:

Equipo 1: Biotecnología roja

Equipo 2: Biotecnología blanca

Equipo 3: Biotecnología verde

Equipo 4: Biotecnología azul

1.6. Bioética

La bioética es la rama de la ética que aspira a proveer los principios orientadores de la conducta humana en el campo biomédico. Etimológicamente proviene del griego bios y ethos: "ética de la vida", la ética aplicada a la vida humana y no animal.

La Bioética no se limita al ámbito médico, sino que incluye todos los problemas morales que tienen que ver con la vida en general, extendiendo de esta manera su campo a cuestiones relacionadas con el medio ambiente y al trato debido a los animales.

Utilizando los medios a tu alcance, investiga los principios fundamentales de la bioética. 

Objetivo: El estudiante planteará argumentos sobre los procesos evolutivos que han dado a la biodiversidad actual, a partir del análisis de las principales teorías evolucionistas, reconociéndose a sí mismo como parte de esa diversidad biológica y asumiendo una actitud de respeto a las diversas formas de vida con las que comparte un origen común; así mismo explicará los procesos fisiológicos básicos de las plantas a través de la observación y análisis de los órganos y estructuras que la forman, así como la investigación documental, identificándolos como adaptaciones que son producto de la evolución, manifestando una actitud de respeto hacia la naturaleza.

2.1. Teorías evolutivas

Objetivo: El estudiante analizará las principales teorías evolucionistas, evidencias de la evolución y se reconocerá como parte de la diversidad biológica.

¿Cómo aprendo?

2.1.1. Primeras ideas sobre la evolución

¿Qué entiendes por teoría? ¿Y por evolución?

¿Para qué te sirve conocer sobre la evolución?

Elabora tu concepto sobre teoría evolutiva Coméntalo con tus compañeros

2.1.2. Evidencias de la evolución 2.1.2.1. Evidencia morfológica

Los fósiles son importantes para estimar cuándo se desarrollaron varios linajes. Como la fosilización es infrecuente, ya que usualmente requiere que se depositen partes duras (como huesos) y se produzca la muerte cerca a un sitio donde se estén depositando sedimentos, el registro fósil solo proporciona información disgregada e intermitente sobre la evolución de la vida. La evidencia fósil de esa vida está esparcida antes de la evolución de

los organismos con partes corporales duras, como las conchas, los huesos y los dientes, pero existe en forma de antiguos microfósiles, y la fosilización de viejas madrigueras y algunos pocos organismos de cuerpo blando.

No obstante, se ha encontrado evidencia fósil de organismos prehistóricos a lo largo y ancho de la Tierra. La edad de los fósiles suele poder deducirse del contexto geológico en el cual se encontraron; y su edad absoluta se puede verificar con radiometría. Algunos fósiles se parecen a organismos actuales, mientras que otros son radicalmente diferentes. Los fósiles se han usado

para determinar en qué momento se desarrolló un linaje, y puede usarse para demostrar la continuidad entre dos linajes diferentes a través de los "fósiles transicionales". La paleontología investiga la evolución en su mayoría a través del análisis de los fósiles.

La filogenia, el estudio de la ascendencia de las especies, ha revelado que las estructuras con similar organización interna pueden desempeñar funciones divergentes. Las extremidades de los vertebrados son un ejemplo común de esas "estructuras homólogas". Un órgano o estructura vestigial puede existir con propósitos limitados o inexistentes en un organismo, pero con un propósito claro en otro. Las muelas del juicio y el apéndice vermiforme de los humanos son ejemplos comunes (a pesar de que, en este último caso, se sabe que posee funciones relacionadas con el sistema inmune, si bien no es indispensable.

2.1.2.2. Anatomía comparada

Analogía y homología. Adaptación y convergencia. - La anatomía comparada ha llegado a la conclusión de que, cuando se comparan animales o vegetales diferentes, es necesario distinguir dos clases de órganos: análogos, o fisiológicamente equivalentes, y homólogos, o equivalentes desde el punto de vista morfológico, es decir, constitucional. Los primeros son órganos que realizan la misma función. Por ejemplo: las aletas de los peces, las de los reptiles nadadores y las de los cetáceos; o bien, nuestras piernas, las patas de los cuadrúpedos y las de los insectos. Los segundos son órganos que, tengan la misma o diferente función, poseen una constitución semejante, reconocen un mismo origen y tienen una posición equivalente. Por ejemplo, las aletas laterales de los cetáceos; nuestros brazos; las alas de los murciélagos; las patas anteriores de los mamíferos, de los reptiles y de los anfibios, y las alas de las aves, todos los cuales se componen de las mismas piezas esqueléticas, si bien diferentemente desarrolladas en consonancia con las diferentes misiones que realizan.

Se ha observado que los órganos análogos suelen tener un aspecto muy semejante aun cuando entre ellos no exista homología alguna. Así, las patas anteriores, cavadoras, del topo, son parecidísimas a las patas anteriores también cavadoras, del alacrán cebollero o grillo-topo, y los filodios del brusco, destinados a realizar la función clorofílica, parecen talmente hojas, a pesar de ser, morfológicamente ramas.

Los órganos análogos suelen llamarse también convergentes, expresándose de ese modo que su parecido es efecto de una adaptación convergente a la misma función. Este hecho permite definir la analogía como una semejanza fisiológica debida a la misma adaptación, y la homología como una semejanza morfológica debida a un mismo origen.

La adaptación convergente a un mismo género de vida por animales (o vegetales) de distinta organización, se traduce, generalmente, por la adopción de un aspecto semejante. Así ocurre con los cetáceos, ciertos reptiles nadadores fósiles y los tiburones, y con el grillo-topo.

El estudio de los órganos homólogos - que al fin y al cabo no otra cosa es la anatomía comparada - suministra un cúmulo de datos que hablan en favor de la teoría evolucionista.

2.1.3. Pruebas de la evolución 2.1.3.1. Pruebas paleontológicas

Son pruebas apoyadas en el estudio de los fósiles, las cuales brindan las evidencias más impresionantes que pueden encontrarse en forma de restos petrificados de animales conservados intactos en ámbar o atrapados en estratos geológicos, así como los moldes e impresiones de animales y plantas. Los fósiles encontrados pertenecen a distintos periodos geológicos. Ellos revelan la antigüedad y el grado de desarrollo de los seres vivos de esa época. 

2.1.3.2. Pruebas geológicas

Son pruebas que se ponen de manifiesto en los distintos estratos rocosos en los que se han encontrado varias formas de vida.

2.1.3.3. Pruebas anatómicas

Se basan en el estudio de las estructuras y formas de las especies de animales y vegetales, que sin tener relación entre sí, presentan similitudes estructurales que indican un ancestro común. Ellos son:

a) Órganos vestigiales: son órganos con estructuras rudimentarias, vestigios de órganos desarrollados en ancestros, son inútiles, están atrofiados. Ejemplo: el coxis en el hombre es de antepasados, que tenían cola. Otros órganos vestigiales son el apéndice y la muela del juicio.

b) Órganos homólogos: son órganos de orígenes y estructuras semejantes que desempeñan funciones diferentes. Ejemplo: el esqueleto de los animales que están para agarrar, volar, nadar o las extremidades anteriores de los humanos, ballenas y murciélagos.

c) Órganos análogos: son órganos de funciones semejantes en organismos diferentes y de diferentes orígenes. Ejemplo: las alas de los insectos y las aves.

d) Formas intermedias: son individuos que representan eslabones de conexión entre grandes grupos de animales. Ejemplo: el ornitorrinco es un mamífero que tiene pelo, sangre caliente, amamanta, pone huevos como un reptil, es anfibio y tiene pico y patas con espuelas como algunas aves.

2.1.3.4. Pruebas embriológicas

Se basa en los embriones, la embriología nos da una notable prueba de la evolución de animales de especies diferentes, que presentan frecuentemente embriones semejantes en sus primeras etapas embrionarias, el mismo origen común.

2.1.3.5. Pruebas químicas

Se basa en la composición química del protoplasma que es aproximadamente igual en todos los seres vivos.

2.1.3.6. Pruebas genéticas

Se basan en el estudio de los genes que contienen el ADN, el código genético que es el portador de los caracteres hereditarios.

2.1.3.7. Pruebas geográficas

Se basa en los factores ambientales que intervienen en la distribución geográfica de los seres vivos y ellos son:

1. La distribución de las especies causada por las condiciones físicas.

2. La distribución favorecida u obstaculizada por la disposición geográfica del medio.

3. Existe afinidad entre los seres de un mismo continente o mares.

Después de haber leído el texto sobre las evidencias de la evolución elabora un cuadro sinóptico

2.1.4. La teoría de Darwin-Wallace

Charles Darwin y Alfred Russell Wallace son los padres de la teoría evolutiva que se acepta actualmente. Ambos científicos llegaron a las mismas conclusiones por separado.

Darwin y Wallace compartieron sus descubrimientos y los presentaron a la Sociedad Linneana de Londres en 1858. Un año más tarde, Darwin publicó su obra El origen de las especies por selección natural, en la que explicaba su teoría apoyándola en numerosas observaciones de la naturaleza.

Los hechos esenciales de la evolución y sus causas como fueron presentados por Darwin y Wallace en 1850 pueden resumirse en los siguientes principios: 

1. Sobreproducción. Los organismos, debido a su prodigiosa capacidad reproductora, producen más descendencia de la que puede sobrevivir o llegar a la madurez.

2. Constancia del tamaño de la población. A pesar de la tendencia de una especie para aumentar su población en proporción geométrica o exponencial, la población permanece más o menos constante en períodos largos. Por consiguiente, debe existir un grado apreciable de mortandad, debido en parte a limitación de espacio y alimento.

3. Variación. Todos los miembros de una especie dada no son semejantes, pues presentan variaciones en muchas de sus características.

4. Selección natural. Aquellas variaciones que favorecen a los organismos en la competencia para sobrevivir en un medio dado, favorecerán su existencia en comparación a aquellos organismos y su progenie que posean menos variaciones adecuadas. De esta manera, se efectuará

entre los individuos de la especie una selección natural, en favor de aquellos miembros transmitidas por herencia de generación a generación, modificando y adaptando de manera gradual la especie a su medio ambiente. Puede verse por los puntos anteriores que el medio ambiente es la fuerza central en el proceso de selección natural, sirviendo para determinar las variaciones favorables y las que no lo son. Un cambio en el medio ambiente podría modificar la significación de ciertas variaciones, confiriéndoles atributos favorables o desfavorables, según sea el caso, cambiando totalmente el curso evolutivo de los organismos.

Como resultado de una selección natural, al cabo del tiempo y de numerosas generaciones, la acumulación de muchas y nuevas variaciones podrán modificar suficientemente las características de un grupo de organismos que justifiquen su clasificación como una nueva especie cuyas variaciones los adaptan más efectivamente las condiciones del medio ambiente.

5. Herencia. Puesto que la herencia es un hecho, como lo indica la semejanza entre progenitores y progenie, los individuos supervivientes pasarán la mayor parte de sus variaciones o adaptaciones favorables a las generaciones sucesivas. De esta manera, las adaptaciones, en el curso de muchas generaciones, se modificarán incesantemente, mejorando la especie para adaptarse mejor a su medio ambiente.

En efecto, la teoría se basó en hechos establecidos de sobreproducción, constancia de tamaño de población, variaciones y semejanzas hereditarias entre padres y progenie. A partir de esto, Darwin y Wallace dedujeron que existe una competencia por la supervivencia; una lucha por la existencia entre los seres vivientes -dando por resultado la eliminación de los organismos con variaciones menos favorables y la persistencia de aquellos individuos que posean las variaciones más favorables para un medio dado. Estas variaciones posiblemente fueron

2.1.5. La teoría de Lamarck

Juan Bautista Lamarck fue el primer naturalista que formuló una teoría explicativa sobre los procesos evolutivos. La expuso en su Filosofía zoológica, publicada en 1809.

Podemos resumir la concepción de Lamarck en los siguientes puntos:

La influencia del medio. Los cambios medioambientales provocan nuevas necesidades en los organismos.

Ley del uso y del desuso. Para adaptarse al medio modificado, los organismos deben modificar el grado de uso de sus órganos. Un uso continuado de un órgano produce su crecimiento (de aquí la frase "la función crea el órgano"). Un desuso prolongado provoca su disminución.

Ley de los caracteres adquiridos. Las modificaciones creadas por los distintos grados de utilización de los órganos se transmiten hereditariamente. Esto significa que a la larga los órganos muy utilizados se desarrollarán mucho, mientras que los que no se utilicen tenderán a desaparecer.

En resumen, según Lamarck la evolución se explica por acumulación de caracteres adquiridos en el curso de varias generaciones.

a) Investiga la biografía de Darwin y Wallace

b) En base a la lectura complementa el siguiente ejercicio evaluativo 

PREGUNTA RESPUESTA

( ) 1) Selección natural

( ) 2) Variación

( ) 3) Sobreproducción

( ) 4) Herencia

( ) 5) Constancia del tamaño de la población

2.1.6. Las teorías de Lamarck-Cuvier

2.1.6.1. Catastrofismo

El catastrofismo es una teoría científica, formulada por Georges Cuvier, que explica que los cambios geológicos y biológicos producidos en nuestro planeta se debían no a cambios graduales, sino por cambios repentinos y violentos, las catástrofes que dan nombre a la teoría.

Aunque el uniformismo ha sido el modelo geológico dominante en los siglos XIX y XX, cambios graduales han llevado a la aceptación de tesis catastrofistas como la Teoría de la deriva continental, la tectónica de placas y la extinción de los dinosaurios, considerándose que, además de los cambios graduales, hay catástrofes puntuales. Asimismo, el llamado neocatastrofismo ha ido cobrando importancia entre los geólogos.

2.1.6.2. Historia del catastrofismo

Cuvier intentaba dar cimientos científicos a las teorías fijistas y creacionistas ante las múltiples evidencias. Los fósiles de especies desaparecidas se amontonaban ante la puerta de los fijistas y teorías como la de la vis plastica, que los proponían como caprichos de la naturaleza, resultaban a todas luces ridículas.

Cuvier propuso que los fósiles eran el resultado de la extinción de animales creados por Dios en las catástrofes bíblicas o producto de sucesivas creaciones. Así, por ejemplo, un animal que no hubiera entrado en el arca de Noé, nos dejaría ese vestigio de su existencia. Posteriormente aparecerían de nuevo otras especies totalmente diferentes a las extinguidas. A raíz de esta teoría se estableció la Teoría de las creaciones sucesivas.

Además de esta clasificación de los animales basada en la estructura corporal, Cuvier propuso tres hipótesis morfológicas. De acuerdo con su principio de la "correlación entre las partes", la estructura de cada órgano de un animal está funcionalmente relacionada con todos los demás órganos. Opinaba también que es el entorno el que determina el diseño del animal, en lugar de requerir un determinado estilo de vida.

En contraste con las ideas evolucionistas de Lamarck y Saint-Hilaire, Cuvier defendía la inmutabilidad de las especies, y sostenía que el diseño eficiente de cada animal es la prueba de que éste no puede haber variado desde su creación.

Combinando los cuatro tipos básicos de estructura corporal con sus tres principios morfológicos, Cuvier reconstruyó antiguas formas de vida a partir de fragmentos fósiles encontrados en París, cerca de Montmartre. Estas reconstrucciones, que aún se conservan, contribuyeron a incrementar los fondos del museo: de 3.000 especímenes a la llegada de Cuvier hasta más de 13.000 en 1832. Su gran obra, "El reino animal", sirvió para respaldar el sistema de clasificación cuvieriano, que se impuso en la historia natural de Gran Bretaña y Francia hasta la publicación en 1859 del Origen de las especies de Charles Darwin.

Investiga las biografías y las obras de Lamarck y Cuvier ¿¿Jgjk Anota las ideas esenciales sobre las teorías de Lamarck y Cuvier. Por equipo busquen ejemplos claros en la vida diaria en donde se manifieste la concepción de Lamarck y Cuvier

Busca las siguientes palabras en la sopa de letras y elabora una pregunta a cada una de ellas: fósiles, paleontología, filogenia, análogos, analogía, Darwin, Wallace, variación, herencia, Lamarck, Cuvier.

K W A N O I C A I R A V P

C U V A I C N E R E H D A

R A S O G O L A N A F E L

A I C E V I E R H E R C R

M G F I L O G E N I A A E

A O F O S I M A N I A L I

L L W A L A S O D A R L V

D A R W I N C O R R H A U

P N L E O N T O F I L W C

P A L E O N T O L O G I A

2.2. La genética y su evolución

Objetivo: El estudiante estudiará la Teoría sintética, el concepto de poza genética y analizará las diferentes fuentes de variabilidad.

2.2.1. La teoría sintética

La teoría sintética (también denominada neodarwinismo) consiste fundamentalmente en un enriquecimiento del darwinismo debido a los nuevos descubrimientos de la genética.

Los mecanismos de la evolución son los siguientes:

La selección natural, igual que en la teoría de Darwin.

Las mutaciones o cambios aleatorios en la estructura genética de los organismos.

La deriva genética o proceso aleatorio por el cual a lo largo de varias generaciones se modifica la estructura genética de las poblaciones.

El flujo genético o proceso por el cual las poblaciones se vuelven genéticamente homogéneas.

La teoría sintética es la teoría mayoritariamente aceptada por la comunidad científica. No obstante, existen teorías alternativas, como la teoría del equilibrio puntuado de Stephen J. Gould (teoría que concibe la evolución a saltos y no como un proceso gradual) o el neutralismo de Kimura (según el cual las variaciones son neutras desde el punto de vista de su valor adaptativo).

2.2.2. Concepto de poza genética

Es el conjunto de genes presentes en un momento dado en los miembros reproductivamente activos de una población, una poza génica se puede representar como el lugar ideal donde van a parar los gametos (portadores de genes) de los individuos reproductivamente activos de la población.

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La genética de poblaciones es la rama de la genética cuya problemática es describir la variación y distribución biológica, con el objeto de dar explicación a fenómenos evolutivos. Para ello, define a una población como un grupo de individuos de la misma especie que están aislados reproductivamente de otros grupos afines. Estas poblaciones, están sujetas a cambios evolutivos en los que subyacen cambios genéticos, los que a su vez están influenciados por factores como la selección natural y la deriva genética que actúan principalmente disminuyendo la variabilidad de las poblaciones, o migración y mutación que actúan aumentándola.

2.2.3. Fuentes de variabilidad y factores causantes de cambio en las poblaciones

La variabilidad comprende la diversidad de formas y estructuras de un ser vivo, especialmente de animales afines que viven en ambientes diversos, por ejemplo el zorro mediterráneo, tiene el pelo rojizo y el zorro polar tiene pelo blanco y espeso. Se relaciona con la adaptación.

Variación individual

La variación es la diversidad de formas que existe entre los individuos de la misma especie, sin considerar las ocurridas durante el ciclo vital.

Clases de variaciones

Pueden ser debidas a factores ambientales y a factores genéticos. Elije las respuestas correctas

Actividad: Marca con una X el enunciado correspondiente La teoría de Lamarck dice que:

o Los caracteres adquiridos se transmiten a la descendencia, porque para responder a las demandas del medio surgen nuevos órganos y que el tamaño de estos órganos es proporcional al uso o desuso de los mismos, transmitiéndose por herencia a los descendientes.

o Los individuos de una misma especie son diferentes unos de otros en virtud a una tendencia hacia la variación y que aparece de un modo espontáneo y casual; nacen más individuos de cada clase que pueden obtener alimento para sobrevivir entablándose una lucha por la existencia, que lleva a una competencia por el alimento y el espacio sobreviviendo el más fuerte, el más apto, el más capaz, originándose así la selección natural.

o Que puede probar la aparición de determinados órganos nuevos, muchos de los cuales no son necesariamente útiles al individuo aun cuando sean muy desarrollados; y explica el desmesurado crecimiento de otros órganos que pusieron a los individuos en inferioridad de condiciones y contribuyeron a su extinción.

El ejemplo de Darwin dice que:

o En una zona de escasa humedad el vegetal que triunfa es el que pueda prolongar sus raíces hasta el agua de los suelos.

o La jirafa surgió de un antecesor que comenzó a comer las hojas de los árboles en lugar del pasto y que al estirar el cuello logró alargarlo y que por eso sus descendientes heredaron el cuello más largo.

o El tigre diente de sable cuyos caninos crecieron tanto que le impedían tomar alimento.

Una característica del grupo de animales y plantas donde los individuos de una misma especie son diferentes unos de otros y que aparecen de un modo espontáneo y casual sin que se conozcan las causas de esta variación se llama:

o Variación.

o Lucha por la existencia.

o Selección natural.

2.2.3.1. Deriva Génica

En grandes poblaciones el azar puede dar como resultado alguna variación de las frecuencias de los genes las cuales pueden predecirse mediante la ley del equilibrio de Hardy Weimberg, estas variaciones normalmente son tan pequeñas que pueden resultar como insignificantes.

La mayoría de las poblaciones no son muy grandes porque si consideramos el número de individuos que pueden engendrar vemos que es un número muy pequeño. Puede ocurrir que un determinado alelo se presente solo una vez (recesivo) y el azar produce que desaparezca en la siguiente generación o viceversa, a esto se le conoce como deriva génica.

Stebbens indica que cualquier especie que consideremos tiende a mantener un número de individuos determinado, pero entre seres vivos de vida corta las poblaciones fluctúan de año en año.

2.2.3.2. Niveles de cambio evolutivo

Hay dos modelos básicos para la evolución, la evolución que sigue una secuencia regular, es la modificación de generación en generación de uno o más alelos en una población y la evolución divergente cuando a partir de una sola población ancestral resultan dos líneas de población divergente.

2.3. Origen de las especies

Objetivo: Elaborará el concepto de especie además de exponer los procesos de especiación alopátrica y simpátrica.

2.3.1. Concepto de especie

Una especie se define a menudo como grupo de organismos capaces de entrecruzar y de producir descendencia fértil.

2.3.2. Especiación

Proceso por medio del cual se desarrollan nuevas especies a partir de una población dada. Según los mecanismos de aislamiento hablamos de:

Alopátrica, cuando los segmentos de una población se aíslan geográficamente. Las dos porciones aisladas pueden acumular bastantes diferencias genéticas a lo largo del tiempo (microevolución), llega un momento en que aunque se junten no pueden cruzarse entre sí, muchas especies pueden haber aparecido por esta causa,

Simpátrica, en una población de una especie una sola mutación en una parte de la población da lugar a que esta parte quede aislada de la otra y cada una evoluciona.

2.3.3. Macroevolución

Es la evolución de grupos por encima del nivel de especie. Utiliza los mismos mecanismos que la microevolución, pero la velocidad y cantidad es más grande, ocupara hábitats vacíos. Los vegetales marinos pueden sufrir procesos de especiación y microevolución, pero también de macroevolución al ocupar zonas semiacuáticas o terrestres.

2.3.4. Megaevolución

Cuando una población se cambia con éxito de una zona adaptativa a otra. No todos los grupos de una población contienen los genes adaptados para que se produzcan estos cambios, la mayor parte de intentos no tienen éxito.

Resuelve el siguiente crucigrama.

HORIZONTALES

1.- Teoría que consiste en un enriquecimiento del darwinismo debido a los nuevos descubrimientos de la genética.

3. - (inv) Son cambios aleatorios en la estructura genética de los organismos.

4. - Es el conjunto de genes presentes en un momento dado en los miembros reproductivamente activos de una población.

5. - La genética de se encarga de describir la variación y distribución biológica, con el objeto de dar

explicación a fenómenos evolutivos.

8. - Prueba que se basa en el estudio de las estructuras y formas de las especies de animales y vegetales que presentan similitudes que indican un ancestro común.

9. - Pruebas basadas en los embriones y nos dan una prueba de la evolución de animales de especies diferentes.

10. - Pruebas que se basan en la composición química del protoplasma.

12. - Pruebas que se basan en los factores ambientales que intervienen en la distribución geográfica de los seres vivos.

13. - Comprende la diversidad de formas y estructuras de un ser vivo.

14. - Es la diversidad de formas que existe entre los individuos de la misma especie. VERTICALES

2.- (inv) En la teoría sintética se postula la selección como uno de los mecanismos de la evolución.

6. - (inv) Son pruebas de la evolución que se apoyan en el estudio de los fósiles.

7. - (inv) Son pruebas que se ponen de manifiesto en los diferentes estratos rocosos en los que se han encontrado varias formas de vida.

11. - Son pruebas que se basan en el estudio del ADN, material portador de los caracteres hereditarios.

2

4

13

1 6

3

7

12

9

5

11

8

14

10

 

2.3.5. Cuello de botella

Consiste en que una población sufre una reducción drástica en el tamaño de la población, dando esto lugar a una población con alta probabilidad de sufrir deriva genética. Cualquier mutación en un individuo se amplificará en la comunidad cuando esta crezca de nuevo.

2.3.5.1. Variaciones individuales debidas a factores ambientales

Los individuos que viven bajo diferentes acciones del medio, tienden a sufrir variaciones. Tenemos así que la estatura de individuos será mayor si se desarrolló en un ambiente confortable del que lo hizo en la penuria. Otro ejemplo es el de los insectos; los que viven durante la primavera y el verano se desarrollan en mejores condiciones que los que lo nacen en otoño y en invierno.

2.3.5.2. Variaciones transitorias llamadas fluctuaciones

Son producidas por las acciones del medio sobre las células somáticas del cuerpo. Por ejemplo: el sol oscurece la piel del hombre y no se transmite por herencia o sea que sus hijos nacerán con piel blanca.

Las fluctuaciones son variaciones causadas por el ambiente y afectan a caracteres externos, no se heredan.

2.3.5.3. Variaciones individuales debidas a factores genéticos

Se originan en el núcleo de la célula, en los cromosomas de los gametos, se transmiten por herencia a sus descendientes. Puede producirse por mutación, por recombinación genética y por acontecimientos al azar. Esta variación debida a factores genéticos no se debe a las necesidades del ser vivo ni a las características del ambiente donde se desarrolla. Son variaciones al azar.

2.4. Las plantas

Objetivo: Explicará los procesos fisiológicos básicos de las plantas a través de la observación y análisis de los órganos y estructuras que la forman.

2.4.1. Estructuras de las plantas

1. Hoja

2. Tallo

3. Raíz

¿Has observado las plantas de la región donde vives? ¿Qué organismos las conforman? ¿Cuál es la habilidad que desempeñan cada unos de éstos? ¿Puedes decir a qué órgano de la planta corresponden la papa, la cebolla, la lechuga, la caña de azúcar, etcétera?

¿Sabías que la hoja es el órgano donde ocurren procesos de fotosíntesis, respiración y transpiración? y ¿que estas funciones son importantes para que la planta se mantenga con vida y para proporcionar oxígeno al Planeta?

2.4.1.1. Las hojas

Son los órganos verdes de la planta de forma plana, parecida a una lámina. Generalmente son de color verde, debido a la presencia de la clorofila. Las hojas son las encargadas de completar las sustancias alimenticias que la planta absorbe por la raíz, aportando una nueva sustancia como es el carbono, que toma del anhídrido carbónico del aire, fabricando así la savia elaborada, gracias a la presencia de la clorofila. Luego la savia elaborada en el tallo

regresa por toda la planta y se almacena en la raíz.

Presentan diversas formas: acicular, lanceolada, sagitada, acorazonada, entera, dentada, lobulada, hendida, partida, pueden ser simples o compuestas.

Investiga la estructura interna y externa de una hoja y define lo siguiente:

El limbo:

El pecíolo o cabito:

La vaina:

Estructura interna de la hoja

1. La epidermis:

2. El parénquima:

3. La nervadura:

2.4.1.2. La fotosíntesis

La raíz absorbe del suelo agua y minerales, que suben por el tallo hasta llegar a las hoja; la clorofila que es el pigmento verde que se encuentra en el parénquima de la hoja, específicamente en los cloroplastos, capta energía de la luz solar que se une con el agua, el anhídrido carbónico (CO2) del aire y los azúcares propios de la hoja formando su propio alimento que es la savia elaborada, formada por almidones, grasas y proteínas que nutre a toda la planta, llega a todas las células y se almacena en diversos tejidos de la planta, como en las raíces y los frutos.

Mientras el vapor de agua se mueve hacia afuera de las estomas, el anhídrido carbónico de la atmósfera entra a la hoja por las estomas. Si estas estructuras estuvieran siempre abiertas la planta tendría una fuente constante de (CO2), pero podría deshidratarse. Si las estomas permanecieran cerradas, la pérdida de agua sería mínima, pero se detendría la fotosíntesis por la falta de anhídrido carbónico.

La velocidad a la que ocurre la fotosíntesis no siempre es la misma, esta cambia a medida que aumenta la intensidad de la luz. Sin luz solar la fotosíntesis es sumamente lenta. En la fotosíntesis, además de producir los nutrientes se produce también el oxígeno indispensable para la vida de la tierra. 

2.4.1.3. La respiración

Las plantas respiran el aire atmosférico que ingresa por las estomas y circula por los espacios de aire que las están conectando. Todas las partes vivas del vegetal respiran, pero con mayor intensidad las hojas por lo que se las considera los pulmones de las plantas. Por medio de ellas las plantas absorben oxígeno (O2) del aire y expulsan el anhídrido carbónico (CO2) que se ha producido por fenómenos químicos en los tejidos. Esta función es permanente en toda la planta; es decir, se realiza durante el día y la noche.

2.4.1.4. La transpiración

Por esta función las plantas eliminan el exceso de agua en forma de vapor a través de las estomas; entonces se produce una presión negativa en los vasos leñosos que obliga a ascender la savia bruta. Todas las partes del vegetal transpiran, pero con mayor intensidad las hojas. La transpiración hace algo más que afectar la cantidad de agua en la atmósfera.

A través de la evaporación, las hojas permiten que el agua y los nutrientes (minerales, nitratos fosfatos, sulfatos) suban desde las raíces ayudando de esta manera a sintetizar las proteínas. Otro resultado de la evaporación es el enfriamiento de las hojas

2.4.1.5. El tallo

El tallo es un órgano vegetal que cumple las siguientes funciones:

• Sustenta las hojas, las flores y los frutos.

• Conduce la savia hacia las diferentes partes del vegetal.

• Los tallos que tienen color verde elaboran savia.

• Algunos tallos acumulan sustancias de reserva.

La organización del sistema caulinar es modular; la unidad estructural normal, el módulo típico es: entrenudo- hoja - yema

En el tallo se distinguen las siguientes partes:

Nudos: partes salientes en donde los brotes se unen al tallo. Lugar de encuentro de los haces vasculares que vienen de distintas direcciones.

Entrenudos: partes de tallo comprendidas entre dos nudos. Yemas: abultamientos que al desarrollarse originan brotes.

Con los medios a tu alcance investiga: Que es el Xilema y su función Que es el Floema y su función

2.4.1.6. La raíz

Es un órgano vegetal generalmente subterráneo carente de hojas que crece en dirección inversa al tallo, y cuyas funciones principales son la fijación de la planta al suelo y la absorción de agua y sales minerales. Las características que la diferencian del tallo, son: la ausencia de clorofila, yemas, nudos y entrenudos;

Sus funciones principales son la de absorción de agua y sales minerales (savia bruta) del suelo por medio de los pelos absorbentes hasta la raíz, donde son conducidos hacia el tallo y hojas a través del xilema, para ser transformados en compuestos orgánicos durante la fotosíntesis. Además las raíces fijan a las plantas al suelo por medio de resistencia al doblez. Ciertas raíces de plantas pueden realizar funciones de almacén de alimentos ejemplo, camote, zanahoria, jícama, remolacha, dalia, etc.

2.4.1.7. Clasificación de las hojas

o Según su origen: Primarias, secundarias o laterales y adventicias o Según su forma: Típica o pivotante , fibrosa o fasciculada carnosa o tuberosa 

Existen algunas excepciones, dado que algunas raíces pueden ser epigeas (que se encuentran sobre el suelo) o aéreas (que están por encima del suelo o encima del agua). También existen excepciones con el tallo, dado que en algunas plantas los tallos crecen debajo del suelo.

Recolecta 2 raíces y clasifícalas y muéstralas a tus compañeros y asesor

Investiga los tejidos vegetales y contesta, en forma individual, la siguiente pregunta.

¿Cuáles son los tejidos que intervienen en la nutrición de un vegetal?

Reúnete con un compañero y completa el siguiente organizador gráfico.

Organo Función Nombres de alimentos

Raíz Fijación de la planta al suelo. Zanahoria

Tallo Conducción de agua, minerales y alimentos. Caña de azúcar

Hoja Fotosíntesis Lechuga

De acuerdo a la información proporcionada sobre La raíz, tallo y hoja, en forma individual, completa el siguiente cuadro

Organo Función Nombres de alimentos

Raíz Fijación de la planta al suelo. Zanahoria

Tallo Conducción de agua, minerales y alimentos Caña de azúcar

Hoja Lechuga

 

Comenta el cuadro anterior, complétalo y, si es necesario, corrige tus errores. Escribe brevemente la importancia que tienen para la planta la raíz, tallo y hoja:

En forma individual, subraya la respuesta correcta.

Estructuras que permiten la entrada y salida de aire y vapor de agua en el tallo. a) Estomas b) lenticelas c) hojas d) yemas

En parejas, traer al menos 1 flor y 1 fruto para la siguiente sesión. 2.5. Reproducción en plantas angiospermas

Objetivo: Analizará la flor y el fruto como órganos adaptativos de dispersión.

2.5.1. Estructura y función de la flor

Ellas ¡son tan atractivas! Sus brillantes colores y delicados perfumes las hacen irresistibles. Ellos tienen deliciosos sabores. ¿Sabes de quiénes hablamos?.... ¡Por supuesto! ¡De las flores hablamos!

2.5.2. Partes de la flor

Gineceo

Partes de una flor madura.

 

La flor es la estructura reproductiva característica de las plantas llamadas espermatofitas o fanerógamas. La función de una flor es producir semillas a través de la reproducción sexual. Para las plantas, las semillas son la próxima generación, y sirven como el principal medio a través del cual las especies se perpetúan y se propagan.

Todas las espermatofitas poseen flores que producirán semillas, pero la organización interna de la flor es muy diferente en los dos principales grupos de espermatofitas: gimnospermas vivientes y angiospermas. Las gimnospermas pueden poseer flores que se reúnen en estróbilos, o la misma flor puede ser un estróbilo de hojas fértiles. En cambio una flor típica de angiosperma está compuesta por cuatro tipos de hojas modificadas, tanto estructural como fisiológicamente, para producir y proteger los gametos: sépalos, pétalos, estambres y carpelos.1 Tras la fertilización, la flor da origen, por transformación de algunas de sus partes, a un fruto que contiene las semillas. 2 El grupo de las angiospermas, con más de 250.000 especies, es un linaje evolutivamente exitoso que conforma la mayor parte de la flora terrestre existente. La flor es el carácter definitorio del grupo y es, probablemente, un factor clave en su éxito evolutivo. Es una estructura compleja, cuyo plan organizacional está conservado en casi todos los miembros del grupo, si bien presenta una tremenda diversidad en la morfología y fisiología de todas y cada una de las piezas que la componen. La base genética y adaptativa de tal diversidad está comenzando a comprenderse en profundidad, como así también su origen, que data del Cretácico inferior, y su posterior evolución en estrecha interrelación con los animales que se encargan de transportar los gametos.

Con independencia de los aspectos señalados, la flor es un objeto importante para los seres humanos. A través de la historia y de las diferentes culturas, la flor siempre ha tenido un lugar en las sociedades humanas, ya sea por su belleza intrínseca o por su simbolismo. De hecho, cultivamos especies para que nos provean flores desde hace más de 5.000 años y, actualmente, ese arte se ha transformado en una industria en continua expansión: la floricultura.

Partes de la flor. : Coloca el número correspondiente:

( ) receptáculo, ( ) sépalos, ( ) pétalos, ( ) estambres, ( ) pistilo.

 

Semilla

.- Endospermo

- Embrión

- Tegumento

Pericarpio

- Endocarpio

Mesocarpio

- Epicarpio

Partes del fruto en una drupa como el melocotón.

En botánica, el fruto es el ovario fecundado de las plantas con flor. La pared del ovario engorda al transformarse en la pared del fruto y se denomina pericarpio, cuya función es proteger a la semilla. En las plantas gimnospermas y plantas sin flores no hay verdaderos frutos, aunque a estructuras reproductivas como los conos de los pinos, comúnmente se les tome por frutos.

Muchas plantas se cultivan por que dan ciertos frutos comestibles y a menudo fragantes, sabrosos y jugosos llamados frutas.

2.5.3. El fruto como estrategia adaptativa de dispersión.

2.5.3.1. Partes del fruto

El fruto es otra de las adaptaciones, conjuntamente con las flores, que ha contribuido al éxito evolutivo de las angiospermas. Así como las flores atraen insectos para que transporten polen, también muchos frutos tratan de atraer animales para que dispersen sus semillas. Si un animal come un fruto, muchas de las semillas que éste contiene recorren el tracto digestivo del animal sin sufrir daño, para después caer -con suerte-- en un lugar idóneo para su germinación. Sin embargo, no todos los frutos dependen de su comestibilidad para dispersarse. Otros, como los abrojos, se dispersan aferrándose al pelaje de los animales. Algunos forman estructuras aladas para poder dispersarse con el viento, como los arces. La variedad de tipos de frutos que han desarrollado las angiospermas a través de su evolución les ha permitido invadir y conquistar todos los hábitats terrestres posibles.

En binas, observa las flores y los frutos que se te pidieron en la sesión anterior e identifica las partes que las forman.

Comenta la función que realizan. 

UNIDAD III

PROCESOS FISIOLÓGICOS DE LOS ANIMALES

Objetivo: Explicará los procesos fisiológicos básicos de los animales vertebrados a partir de la comparación entre el ser humano (mamífero) con al menos otro representante de los vertebrados (peces, anfibios, reptiles y aves) por medio de la investigación documental y la realización de actividades experimentales, reconociéndose como adaptaciones, producto de la evolución y desarrollando actitudes que lo lleven a preservar su propia vida, en un ambiente de cooperación y respeto.

3.1. Digestión

Objetivo: El alumnos explicará el proceso de la digestión en vertebrados a partir de la siguiente lectura, identificando a la anorexia y la bulimia como ejemplos de desordenes nutricionales.

¿Cómo aprendo?

3.1.1. Órganos del sistema digestivo y sus funciones

Llena el siguiente cuadro con los datos que se te piden sobre los alimentos que consumiste ayer.

DESAYUNO o ALMUERZO

COMIDA

CENA

¿Qué le pasa a estos alimentos?

La digestión es el proceso de transformación de los alimentos que son ingeridos en sustancias más sencillas para ser absorbidos. La digestión ocurre tanto en los organismos pluricelulares como en las células, como a nivel subcelular.

¿Qué voy a aprender?

El sistema digestivo es muy importante en la digestión ya que los organismos heterótrofos dependen de fuentes externas de materias primas y energía para crecimiento, mantenimiento y funcionamiento. El alimento se emplea para generar y reparar tejidos y obtención de energía. Los organismos autótrofos (las plantas, organismos fotosintéticos), por el contrario, captan la energía lumínica y la transforman en energía química, inutilizable por los animales. 

El sistema digestivo, como un todo es un tubo con un solo sentido, con órganos accesorios como el hígado, la vesícula biliar y el páncreas, que asisten en el proceso químico involucrado en la digestión. La digestión, usualmente está dividida en procesos mecánicos, para reducir el tamaño de los alimentos y en una acción química para reducir adicionalmente el tamaño de las partículas y prepararlas para la absorción. En la mayoría de los vertebrados, la digestión es un proceso de varias etapas en el sistema digestivo, siguiendo a la ingestión de la materia prima, casi siempre otros organismos. El proceso de ingestión, usualmente involucra algún tipo de procesamiento mecánico o químico. La digestión está dividida en cuatro procesos separados:

• Ingestión: colocar la comida en la boca.

• Digestión mecánica y química: la masticación para rasgar y aplastar los alimentos y la agitación del estómago. La adición de químicos (ácidos, bilis, enzimas y agua) para degradar moléculas complejas hasta estructuras simples.

• Absorción: movimiento de los nutrientes desde el sistema digestivo hasta los capilares circulatorios y linfáticos a través de la ósmosis, el transporte activo y la difusión.

• Excreción: remoción de materiales no ingeridos del tracto digestivo a través de la defecación. Un proceso subyacente es el movimiento muscular a través del sistema, tragado y peristalsis.

1. La digestión comienza en la boca donde los alimentos se mastican y se mezclan con la saliva que contiene enzimas que inician el proceso químico de la digestión, formándose el bolo alimenticio.

2. La comida es comprimida y dirigida desde la boca hacia el esófago mediante la deglución, y del esófago al estómago, donde los alimentos son mezclados con ácido clorhídrico que los descompone, sobre todo, a las proteínas desnaturalizándolas. El bolo alimenticio se transforma en quimo.

3. Debido a los cambios de acidez (pH) en los distintos tramos del tubo digestivo, se activan o inactivan diferentes enzimas que descomponen los alimentos.

4. En el intestino delgado el quimo, gracias a la bilis secretada por el hígado, favorece la emulsión de las grasas y gracias a las lipasas de la secreción pancreática se produce su degradación a ácidos grasos y glicerina. Además el jugo pancreático contiene proteasas y amilasas que actúan sobre proteínas y glúcidos. La mayoría de los nutrientes se absorben en el intestino delgado. Toda esta mezcla constituye ahora el quilo.

5. El final de la digestión es la acumulación del quilo en el intestino grueso donde se absorbe el agua para la posterior defecación de las heces.

A continuación se muestra el aparato digestivo humano, investiga en los medios a tu alcance la función que realiza cada uno de los órganos que lo integran, posteriormente verifica tus respuestas con ayuda de tu asesor.

 

Las Enzimas Digestivas son todas aquellas enzimas que participan del proceso digestivo realizando la degradación de los polímeros orgánicos en monómeros para su posterior absorción.

Éstas se caracterizan por su propiedad hidrolítica, es decir, que utilizan una molécula de agua en sus reacciones de desintegración de enlaces entre monómeros, los cuales en éste caso son enlaces covalentes.

3.1.2. Tipos de Enzimas Digestivas

Existen alrededor de 20 tipos distintos de enzimas digestivas englobadas en tres grupos principales:

Lipasas. Son enzimas específicas originadas en el páncreas que poseen la función de disociar los enlaces covalentes entre lípidos complejos llevándolos al estado de gliceroles y ácidos grasos asimilables por el organismo

Peptidasas o Proteasas. Este grupo enzimático, que se origina en el estómago o en el páncreas, posee la capacidad de actuar sobre los enlaces peptídicos de las macromoléculas proteicas reduciéndolas a monómeros orgánicos denominados aminoácido.

Amilasas o Ptialinas. Las denominadas amilasas son aquellas enzimas con función de romper los enlaces glucosídicos entre monosacáridos dejándolos de forma individual para ser asimilados. Hay tres tipos de amilasas dependiendo de su lugar de origen, estas son la amilasa salival, amilasa pancreática y amilasa intestinal (del Duodeno).

Algunos tipos de enzimas digestivas también son secretados como precursores metabólicos.

• Ptialina. Actúa sobre los almidones y proporciona mono y disacáridos, se producen en la boca (glándulas salivales) y son conducidas para que actúe por el medio moderadamente alcalino.

• Amilasa. Actúa sobre los almidones y los azucares, proporciona glucosa, se produce en él estomago y el páncreas y las condiciones para que actúe es moderadamente ácido.

• Pepsina. Actúa sobre las proteínas , proporciona péptidos y aminoácidos, se produce en el estomago y las condiciones para que actúe es muy ácido

• Lipasa. Actúa sobre las grasas, proporciona ácidos grasos y glicerina, se produce en el páncreas y en el intestino y las condiciones para que actúe en un medio alcalino y previa acción de las sales biliares.

3.1.3 .Anorexia y Bulimia

Es importante que la alimentación sea la adecuada de acuerdo a las necesidades de cada organismo, de lo contrario la salud se puede ver afectada y por lo tanto la capacidad para realizar nuestras actividades.

Dos de los desordenes nutricionales que se pueden presentar en los individuos son la Bulimia y Anorexia.

De acuerdo al artículo que se les proporcionará por equipos, contesten lo siguiente:

¿A que llamamos bulimia? ¿A que llamamos anorexia?

¿Cuáles son los síntomas y el perfil de las personas que padecen bulimia? ¿Cuáles son los síntomas de las personas que padecen anorexia? ¿Cuál es el comportamiento de un adolescente que padece bulimia o anorexia? ¿Cuáles son las complicaciones graves de la bulimia y anorexia?

¿Qué deben realizar y que no, los familiares y amigos de las personas afectadas para poder ayudarlos? ¿En que consiste el tratamiento de cura para la bulimia? ¿En que consiste el tratamiento para la cura de la anorexia? 

3.2. Sistema respiratorio

Objetivo: El alumno explicará el sistema respiratorio en vertebrados, mediante un análisis descriptivo que le permita identificar el proceso de respiración celular y de ventilación y como se lleva a cabo el intercambio de gases, mencionando el tabaquismo y contaminación como factores que puedan alterar este sistema.

3.2.1. Respiración celular y ventilación

3.2.1.1. Tipos de respiración en los animales

Respiración cutánea

Es la que ocurre a través de la piel. En este caso, cerca de la piel hay numerosos vasos sanguíneos que captan el oxígeno y eliminan el dióxido de carbono. Este tipo de respiración requiere una piel fina y permeable a los gases, que ha de estar constantemente humedecida. La respiración solo resulta eficaz en animales que viven en ambientes muy húmedos o acuáticos, como los anélidos.

Respiración traqueal

Es el tipo de respiración que presentan los insectos. Las tráqueas son unos tubos que se abren al exterior por unos orificios denominados estigmas. Desde ellos penetran hacia el interior y disminuyen de diámetro, al tiempo que sus paredes se hacen más delgadas. Así, el oxígeno las atraviesa y llega a las células, al tiempo que el dióxido de carbono escapa de ellas.

Tráquea

Respiración branquial

Es el mecanismo más general de respiración en los animales acuáticos. Las branquias son órganos con paredes muy delgadas que, por el exterior, están en contacto con el agua, y por el interior, con

multitud de capilares, que son los que realizan el intercambio: toman el oxígeno disuelto en el agua y ceden el dióxido de carbono.

Existen branquias en muchos tipos de animales acuáticos, con diferentes estructuras. Las encontramos en muchos anélidos marinos, en los moluscos acuáticos, en los crustáceos, en los peces y en las larvas de los anfibios.

Respiración pulmonar

Muchos animales terrestres respiran mediante pulmones, que son cavidades internas en las que se encuentra la superficie respiratoria.

3.2.2 Función de los órganos del aparato respiratorio

La respiración es el proceso por el cual ingresamos aire (que contiene oxígeno) a nuestro organismo y sacamos de él aire rico en dióxido de carbono. Un ser vivo puede estar varias horas sin comer, dormir o tomar agua, pero no puede dejar de respirar más de tres minutos. Esto grafica la importancia de la respiración para nuestra vida.

El sistema respiratorio de los seres humanos está formado por:

1. Las vías respiratorias: son las fosas nasales, la faringe, la laringe, la tráquea, los bronquios y los bronquíolos. La boca también es, un órgano por donde entra y sale el aire durante la respiración.

2. Las fosas nasales son dos cavidades situadas encima de la boca. Se abren al exterior por los orificios de la nariz (donde reside el sentido del olfato) y se comunican con la faringe por la parte posterior. En el interior de las fosas nasales se encuentra la pituitaria, que calienta y humedece el aire que inspiramos. De este modo, se evita que el aire reseque la garganta, o que llegue muy frío hasta los pulmones, lo que podría producir enfermedades. (Ver: La nariz y el olfato)

3. La faringe se encuentra a continuación de las fosas nasales y de la boca. Forma parte también del sistema digestivo. A través de ella pasan el alimento que ingerimos y el aire que respiramos.

4. La laringe está situada en el comienzo de la tráquea. Es una cavidad formada por cartílagos que presenta una saliente llamada comúnmente nuez. En la laringe se encuentran las cuerdas vocales que, al vibrar, producen la voz.

5. La tráquea es un conducto de unos doce centímetros de longitud. Está situada delante del esófago.

6. Los bronquios son los dos tubos en que se divide la tráquea. Penetran en los pulmones, donde se ramifican una multitud de veces, hasta llegar a formar los bronquiolos.

7. Los pulmones Son dos órganos esponjosos de color rosado que están protegidos por las costillas.

Mientras que el pulmón derecho tiene tres lóbulos, el pulmón izquierdo sólo tiene dos, con un hueco para acomodar el corazón. Los bronquios se subdividen dentro de los lóbulos en otros más pequeños y éstos a su vez en conductos aún más pequeños. Terminan en minúsculos saquitos de aire, o alvéolos, rodeados de capilares. Una membrana llamada pleura rodea los pulmones y los protege del roce con las costillas.

8. Alvéolos En los alvéolos se realiza el intercambio gaseoso: cuando los alvéolos se llenan con el aire inhalado, el oxígeno se difunde hacia la sangre de los capilares, que es bombeada por el corazón hasta los tejidos del cuerpo. El dióxido de carbono se difunde desde la sangre a los pulmones, desde donde es exhalado.

El transporte de oxígeno en la sangre es realizado por los glóbulos rojos, quienes son los encargados de llevarlo a cada célula, de nuestro organismo, que lo requiera.

Al no respirar no llegaría oxigeno a nuestras células y por lo tanto no podrían realizarse todos los procesos metabólicos que nuestro organismo requiere para subsistir, esto traería como consecuencia una muerte súbita por asfixia (si no llega oxígeno a los pulmones) o una muerte cerebral (si no llega oxígeno al cerebro.

3.2.2.1. Proceso de inspiración y exhalación del aire

Inspiración

Cuando el diafragma se contrae y se mueve hacia abajo, los músculos pectorales menores y los intercostales presionan las costillas hacia fuera. La cavidad torácica se expande y el aire entra con rapidez en los pulmones a través de la tráquea para llenar el vacío resultante.

Espiración

Cuando el diafragma se relaja, adopta su posición normal, curvado hacia arriba; entonces los pulmones se contraen y el aire se expele.

3.2.3. Daños al sistema respiratorio: y Contaminación y Tabaquismo

El monóxido de carbono se origina por la combustión incompleta del carbono de los combustibles de los vehículos. Hace disminuir en los glóbulos rojos de la sangre la capacidad de transportar oxígeno. También son los vehículos los principales creadores del dióxido de nitrógeno, que ocasiona problemas en el sistema respiratorio: irritación nasal, incomodidad para respirar y dolores agudos. El ozono es un gas del aire que se respira y la mayor parte de él se encuentra en la estratosfera. El resto se forma en la troposfera y sus precursores son el tráfico y algunas industrias.

El aparato respiratorio es el más perjudicado cuando se registran altas concentraciones. Los asmáticos padecen ataques tras estar expuestos a niveles altos de ozono. Las partículas en suspensión (PM10) derivan de procesos industriales (trituración de piedras, metales, cementeras), el tráfico y la calefacción. Son como un aerosol que puede penetrar en las vías respiratorias. Vehículos menos contaminantes y controlar el tráfico son las soluciones.

El tabaquismo es la adicción al tabaco provocada, principalmente, por uno de sus componentes activos, la nicotina; la acción de dicha sustancia acaba condicionando el abuso de su consumo.

El tabaco tiene poder adictivo debido principalmente a su componente activo, la nicotina, que actúa sobre el sistema nervioso central. El fumador sufre una dependencia física y psicológica que genera un síndrome de abstinencia, denominado tabaquismo. La nicotina genera adicción, pero tiene efectos antidepresivos y de alivio sintomático de la ansiedad. No se utiliza en farmacia, porque en la segunda mitad del siglo XX se descubrieron antidepresivos más eficaces y que no crean adicción. Tampoco se emplea para el alivio sintomático de la ansiedad, salvo en casos excepcionales, porque las benzodiacepinas, que son el tipo de tranquilizantes más utilizado, también crean dependencia, pero se consideran más eficaces y menos nocivas.

El tabaco es factor de riesgo en enfermedades respiratorias, cardiovasculares, distintos tipos de cáncer, y es especialmente perjudicial durante el embarazo. Además, no sólo perjudica a los fumadores, sino también a los que respiran el mismo aire (fumadores pasivos). El tabaquismo es la principal causa de morbimortalidad en la mayoría de los países desarrollados.

El fumar puede ser el causante de varias enfermedades, como el cáncer de pulmón, la bronquitis tipo R2, el enfisema pulmonar (perforación de los pulmones), y un tipo de gripe dañina por la cual el cerebro puede absorber el agua que ingerimos.

El tabaquismo es reconocido desde hace varios años como un problema de salud pública, debido a que los daños a la salud asociados al consumo del tabaco causan más de medio millón de muertes en el continente americano. El fumar es la causa más frecuente de muertes que pueden evitarse. Según los últimos informes, cientos de miles de personas mueren anualmente de forma prematura debido al tabaco. Estudios recientes indican que la exposición al humo de los cigarrillos fumados por otra gente y otros productos del tabaco, producen al año la muerte de miles de personas que no fuman Pese a estas estadísticas y a numerosos avisos sobre los peligros de fumar, millones de adultos y adolescentes siguen fumando. De todos modos se están haciendo progresos: cada día son más las personas que dejan de fumar.

Fumar un sólo cigarrillo da lugar a una elevación del ritmo cardíaco, la frecuencia respiratoria y la tensión arterial. El humo produce una reacción irritante en las vías respiratorias. La producción de moco y la dificultad de eliminarlo es la causa de la tos. Debido a la inflamación continua se produce bronquitis crónica. También produce una disminución de la capacidad pulmonar, produciendo al fumador mayor cansancio y disminución de resistencia en relación a un ejercicio físico.

El humo del tabaco se compone de una corriente primaria o principal, que es la que inhala directamente el fumador, y una corriente secundaria, generada mediante la combustión espontánea del cigarro.

Tabaco y cáncer

El tabaco se ha relacionado con diferentes cánceres: cáncer de pulmón, laringe, faringe, esófago, estómago, páncreas, hígado, colon, recto, riñón, vejiga, mama, aparato genital, linfático. En el humo del tabaco se encuentran numerosos compuesto químicos cancerígenos que provienen de la combustión, como el benceno, el benzopireno, el óxido nítrico, los derivados fenólicos y nitrosaminas, además de ser una fuente importante de la nicotina, que se considera un fármaco psicoadictivo.

Se cree que el causante del 85% de los cánceres a causa del tabaco es el alquitrán que contienen los cigarrillos estándar. En su cubierta se pueden observar una serie de finas líneas. Estas líneas son del alquitrán que la marca posiciona cada cierta distancia para que el cigarro no llegue a apagarse y siga consumiéndose de forma continua. Dicha concentración provoca que un fumador de cigarrillos estándar tenga hasta 5 veces más probabilidades de contraer cáncer con respecto a otro que fume puros o en pipa.

3.3. Sistema Circulatorio

Objetivo: Explicara el sistema circulatorio en los vertebrados ejemplificados en la circulación humana, mediante el análisis de las funciones del corazón, vasos sanguíneos y sangre, señalando la hipertensión como factor que pone en riesgo el sistema circulatorio.

El cuerpo humano es recorrido interiormente, desde la punta de los pies hasta la cabeza, por un líquido rojizo y espeso llamado sangre. La sangre hace este recorrido a través de un sistema de verdaderas "cañerías", de distinto grosor, que se comunican por todo el cuerpo.

La fuerza que necesita la sangre para circular se la entrega un motor que está ubicado casi en el centro del pecho: el corazón, que es una bomba que funciona sin parar un solo segundo.

Estos elementos, junto a otros que apoyan la labor sanguínea, conforman el Sistema o Aparato circulatorio

El sistema o aparato circulatorio es el encargado de transportar, llevándolas en la sangre, las sustancias nutritivas y el oxígeno por todo el cuerpo, para que, finalmente, estas sustancias lleguen a las células.

También tiene la misión de transportar ciertas sustancias de desecho desde las células hasta los pulmones o riñones, para luego ser eliminadas del cuerpo.

El sistema o aparato circulatorio está formado, entonces, por la sangre, el corazón y los vasos sanguíneos.

3.3.1. Componentes de la sangre y sus funciones

La sangre es una compleja mezcla de partículas sólidas que flotan en un líquido. Ese líquido, amarillento y transparente, se llama plasma, y las partículas sólidas que flotan en él son los llamados elementos figurados, que aparecen el dibujo a la derecha.

Esta parte sólida es roja y está formada por glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas.

Glóbulos rojos: Son células que le dan el color rojo a la sangre y, a la vez, llevan el oxígeno desde los pulmones a todas las células del cuerpo, y el anhídrido carbónico desde las células hacia los pulmones.

Intercambio de oxígeno: Todas las células y tejidos del cuerpo necesitan recibir constantemente oxígeno para mantenerse vivos. Ese oxígeno lo extrae la sangre desde los pulmones (donde se acumula cuando inspiramos) y los glóbulos rojos lo distribuyen por todo el cuerpo. Al mismo tiempo, dejan el oxígeno y sacan de los tejidos el productos de desecho llamado anhídrido carbónico (o dióxido de carbono) para llevarlo a los pulmones y desde allí botarlo al exterior cuando expiramos.

Glóbulos blancos: Son células que pueden alterar su forma para desplazarse fuera del torrente sanguíneo y capturar los microbios. Los glóbulos blancos o leucocitos tienen una destacada función en el Sistema Inmunológico al efectuar trabajos de limpieza (fagocitos) y defensa (linfocitos). Son mayores que los hematíes, pero menos numerosos (unos siete mil por milímetro cúbico), son células vivas que se trasladan, se salen de los capilares y se dedican a destruir los_microbios_y las células muertas que encuentran por el organismo. También producen anticuerpos que neutralizan los microbios_que producen las enfermedades infecciosas

Plaquetas: Son partes de células que intervienen en la coagulación de la sangre.

La cantidad de sangre en el cuerpo debe mantenerse constante para que ésta realice su tarea con eficacia.

Como las venas, arterias y capilares están por todo el cuerpo, también están expuestas a los accidentes que provocan sangramiento. Cuando la cantidad de sangre que sale por alguna herida es muy grande, hablamos de una hemorragia.

En esos casos, como en las operaciones donde se requiere restablecer la cantidad de sangre, se recurre a las transfusiones, que consisten en inyectarle sangre a los heridos o pacientes directamente al organismo. Esa sangre está guardada en refrigeración y en bolsas como la que vemos a la derecha.

3.3.2. Los órganos del sistema circulatorio, descripción de la circulación 3.3.2.1. El corazón

Es un órgano o bomba muscular hueca, del tamaño de un puño. Se aloja en el centro del tórax. Su única función es bombear la sangre hacia todo el cuerpo. 

Interiormente, el corazón está dividido en cuatro cavidades: las superiores se llaman aurículas, y las inferiores, ventrículos.

La aurícula y el ventrículo derechos están separados de la aurícula y ventrículo izquierdos por una membrana llamada tabique. Las aurículas se comunican con sus respectivos ventrículos por medio de las válvulas.

3.3.2.2. Vasos sanguíneos

Son las arterias, venas y capilares; es decir, los conductos por donde circula la sangre.

Arterias: Son vasos de paredes gruesas. Nacen de los ventrículos y llevan sangre desde el corazón al resto del cuerpo. Del ventrículo izquierdo nace la arteria aorta lleva la sangre a los pulmones., que se ramifica en dos coronarias, y del derecho nace la pulmonar.

Venas: Son vasos de paredes delgadas. Nacen en las aurículas y llevan sangre del cuerpo hacia el corazón.

Capilares: Son vasos muy finos y de paredes muy delgadas, que unen venas con arterias. Su única función es la de favorecer el intercambio gaseoso.

3.3.2.3. Trabajo del corazón y recorrido de la sangre

El corazón está trabajando desde que comienza la vida en el vientre materno, y lo sigue haciendo por mucho tiempo más, hasta el último día.

Para que bombee sangre hacia todo el cuerpo, el corazón debe contraerse y relajarse rítmicamente. Los movimientos de contracción se llaman movimientos sistólicos, y los de relajación, movimientos diastólicos.

La sangre sale del corazón a través de las arterias y se dirige hacia los pulmones. Allí recoge el oxígeno y regresa al corazón a través de las venas. El corazón la bombea hacia el resto del cuerpo, para llegar otra vez hasta él cargada de anhídrido carbónico y, así, ir nuevamente a los pulmones y volver a comenzar el ciclo.

3.3.3. Hipertensión como factor de riesgo cardiovascular

La hipertensión arterial constituye uno de los factores de riesgo más importantes para sufrir un infarto de miocardio, accidentes cerebrales o una insuficiencia renal. Aunque en sí mismo este problema no presenta síntomas, su detección es fácil con la toma regular de la tensión. Sin embargo, todavía queda un problema grave que resolver: la mitad de los hipertensos en tratamiento lo abandona o no lo cumple adecuadamente. La hipertensión arterial es una enfermedad que se produce cuando la presión que ejerce la sangre sobre las paredes de los vasos sanguíneos es demasiado alta. Por poner un símil, es como si el agua que circula por las cañerías fluyera con demasiada presión. Se dice que una persona es hipertensa cuando tiene a partir de 90 milímetros de mercurio de tensión diastólica (la llamada popularmente baja) y/o a partir de 140 de

sistólica (la alta). La tensión diastólica es la que determina la fuerza con la que sale la sangre del corazón hacia los vasos sanguíneos, mientras que la sistólica es la presión con la que circula esa sangre por las arterias mientras el corazón está volviendo a llenarse.

Causas:

En equipos acudan al Centro de Salud e investiguen las causas y consecuencias de la hipertensión arterial

Consecuencias:

3.4. Sistema excretor

Objetivo: Explicara el sistema excretor mediante el análisis de los procesos homeostático que mantienen los procesos vitales, tales como el control de temperatura y la regulación del sistema excretor a partir de la revisión bibliografía y la elaboración de diagramas de retroalimentación. 

El sistema o aparato excretor es el encargado de eliminar las sustancias tóxicas y los desechos de nuestro organismo.

3.4.1. Sistemas homeostáticos

El término homeostasis (del griego homeo que significa similar, y stasis, estable) se define como la capacidad que poseen los organismos para regular su metabolismo.

Investiga lo siguiente

¿Cómo mantienen los seres vivos el equilibro interno? Estímulo

Irritabilidad

Como pueden ser los estímulos

Receptor

Efector

Termorreceptores

Explica el ejemplo de autorregulación biológica "Equilibro del nivel de glucosa en la sangre". 3.4.2. Órganos del sistema excretor

El sistema excretor está formado por el aparato urinario, los pulmones y la piel. El aparato urinario lo forman los riñones y las vías urinarias.

3.4.2.1. Los riñones

Los riñones son dos órganos con forma de frijol, de color café, situados a ambos lados del cuerpo por debajo de la cintura.

A través de la arteria renal, llega a los riñones la sangre cargada de sustancias tóxicas. Dentro de los riñones, la sangre recorre una extensa red de pequeños capilares que funcionan como filtros. De esta forma, los desechos que transporta la sangre quedan retenidos en el riñón y se forma la orina.

Arteria rena)

Vena renal

Riñon

Ureier

 

La orina es un líquido amarillento compuesto por agua, sales minerales y sustancias tóxicas para el organismo como la urea y el ácido úrico.

Luego la orina pasa a través de las vías urinarias.

Las vías urinarias están formadas por los uréteres, la vejiga y la uretra.

Los uréteres son dos tubos que salen uno de cada riñón y van a parar a la vejiga urinaria. Por ellos circula la orina formada en los riñones.

La orina es un líquido amarillento compuesto por agua, sales minerales y sustancias tóxicas para el organismo como la urea y el ácido úrico.

Luego la orina pasa a través de las vías urinarias.

Las vías urinarias están formadas por los uréteres, la vejiga y la uretra.

Los uréteres son dos tubos que salen uno de cada riñón y van a parar a la vejiga urinaria. Por ellos circula la orina formada en los riñones.

Cuando hace mucho calor, sudamos para enfriar el cuerpo y eliminar las sustancias tóxicas. La cantidad de sudor que excretamos en un día es variable, aunque normalmente la cantidad aproximada es de medio litro.

El sudor es un líquido claro, de gusto salado, compuesto por agua y sales minerales. La cantidad y composición del sudor no siempre es la misma ya que está regulado por el sistema nervioso.

El sudor se produce en las glándulas sudoríparas, que están situadas en la piel de todo el cuerpo, especialmente en la frente, en la palma de las manos, en la planta de los pies, en las axilas. Luego, sale al exterior a través de unos orificios de la piel llamados poros.

3.4.2.2. Los pulmones

Su función es poner el oxigeno aspirado, a través de la nariz, en contacto con la sangre y a través de ella con los tejidos. El dióxido de carbono producido, como desecho metabólico, se elimina de la sangre en los pulmones y sale al exterior a través de las fosas nasales o la boca.

3.4.2.3. El hígado

El hígado participa del sistema excretor ya que sus células hepáticas representan sistemas químicos complejos que ayudan a la función de todo el organismo, como la síntesis de proteínas, modificación de la composición de las grasas, transformación de las proteínas y grasas en carbohidratos y de productos de desecho nitrogenados como la urea.

Hígado, sus relaciones anatómicas

3.4.3. Función de las nefronas: Ultrafiltración, reabsorción y excreción

La nefrona es la unidad estructural y funcional básica del riñón, responsable de la purificación de la sangre. Su función principal es filtrar la sangre para regular el agua y las sustancias solubles, reabsorbiendo lo que es necesario y excretando el resto como orina. Está situada principalmente en la corteza renal. 

Nefridio

Son los órganos excretores de los animales invertebrados con una función similar a los riñones de los vertebrados, ya que eliminan los desechos metabólicos del cuerpo.

Las nefronas eliminan los desperdicios del cuerpo, regulan el volumen y la presión de la sangre, controlan los niveles de electrolitos y de metabolitos, y regulan el pH de la sangre. Sus funciones son vitales y son reguladas por el sistema endocrino por hormonas como la antidiurética, la aldosterona, y la hormona paratiroides.

Partes de las nefronas

Consta de un glomérulo renal y sus túbulos que desembocan en el conducto colector. Sus partes son la cápsula glomerular (o cápsula de Bowman), el túbulo contorneado proximal, la porción recta del túbulo proximal, las ramas descendente y ascendente del asa del nefrón (o asa de Henle), el túbulo contorneado distal y el conducto colector. La nefrona está compuesta por corpúsculo renal y túbulo renal.

El funcionamiento de la nefrona está basado en un intercambio de iones que comienza cuando el líquido sanguíneo ingresa a la cápsula de Bowman (que contiene los glomérulos) vía el tubo contorneado proximal. En esta cápsula y gracias a las mencionadas unidades glomerulares se realiza la filtración primaria donde el sodio, agua, aminoácidos y glucosa se reabsorben parcialmente debido a la composición semipermeable de las paredes y los microtúbulos de los glomérulos. Los iones de hidrógeno y potasio, así como el exceso de agua y otras sales (desperdicios), van a parar al conducto colector.

El alumno busca una imagen de la nefrona explicando y señalando en ella sus partes y función.

3.4.4. Regulación de la función Renal: Acción de los diuréticos

¿Sabes qué son los diuréticos? Investiga en el diccionario o en los medios a tu alcance. Comenten en grupo su respuesta.

Con los medios a su alcance el alumno investiga la acción de los diuréticos en la función renal.

3.5. Sistema endocrino

Objetivo: Describirá el sistema endocrino a partir del análisis funcional de las principales hormonas humanas en la integración y control del organismo, mediante la investigación de cada una de ellas e identificará la diabetes como ejemplo de deficiencia hormonal.

El sistema endocrino u hormonal es un conjunto de órganos y tejidos del organismo que liberan un tipo de sustancias llamadas hormonas y está constituido además de estas, por células especializadas y glándulas endocrinas. Actúa como una red de comunicación celular que responde a los estímulos liberando hormonas y es el encargado de diversas funciones metabólicas del organismo; entre ellas encontramos.

• Controlar la intensidad de funciones químicas en las células.

• Regir el transporte de sustancias a través de las membranas de las células.

• Regular el equilibrio (homeostasis) del organismo.

• Hacer aparecer las características sexuales secundarias.

• Otros aspectos del metabolismo de las células, como crecimiento y secreción.

Investiga los siguientes conceptos

• Esferoides

• Adrenalina Hormonas sexuales

• Hormona

• Glándula

• Glándula endocrina

• Glándula exocrina

3.5.1. Glándulas endocrinas

El sistema endocrino está formado por las siguientes glándulas endocrinas (que segregan sus productos a la sangre):

• Hipotálamo

• Hipófisis

• Glándulas hipófiso-dependientes

o Glándula tiroides o Ovarios y testículos

• Glándulas hipófiso-independientes

o Glándula paratiroides o Páncreas

• Glándulas Endocrinas

• Glándulas Exocrinas

• Glándulas suprarrenales

Localiza las glándulas endocrinas importantes

3.5.2. Algunas glándulas endocrinas y las hormonas que producen

Algunas glándulas endocrinas y sus hormonas

Glándula endocrina Hormona Tejido blanco

Acciones principales

Hipotálamo (producción) Hipófisis, neurohipófisis (almacenamiento y liberación) Oxitocina

Utero

Estimula las contracciones

Glándulas mamarias

Estimula la expulsión de leche hacia los conductos

Hormona

antidiurética

(vasopresina)

Riñones (conductos colectores) Estimula la reabsorción de agua; conserva agua

Hipófisis (''producción'') ''Lóbulo anterior de la hipófisis'' Hormona del crecimientoGeneralEstimula el crecimiento al promover la síntesis de proteínas

Prolactina

Glándulas mamarias Estimula la producción de leche

Hormona estimulante del tiroides (TSH)

Tiroides Estimula la secreción de hormonas tiroideas; estimula el aumento de tamaño del tiroides.

Hormona adrenocorticotrópica (ACTH)

Corteza suprarrenal Estimula la secreción de

hormonas

corticosuprarrenales

Hormonas gonadotrópicas (foliculoestimulante, FSH; luteinizante, LH)

Gónadas

Estimula el funcionamiento y crecimiento gonadales

Tiroides

Tiroxina (T4) y triyodotironina (T3) GeneralEstimulan el metabolismo; esencial para el crecimiento y desarrollo normal

Calcitonina

Hueso

Reduce la concentración sanguínea de calcio inhibiendo la degradación ósea por osteoclastos

Glándulas paratiroides

Hormona paratiroidea

Hueso, riñones, tubo digestivo Incrementa la concentración sanguínea de calcio estimulando la degradación ósea; estimula la reabsorción de calcio por los riñones; activa la vitamina D

Islotes de Langerhans del páncreas Insulina

GeneralReduce la concentración sanguínea de glucosa facilitando la captación y el empleo de ésta por las células; estimula la glucogénesis; estimula el almacenamiento de grasa y la síntesis de proteína

Glucagón

Hígado, tejido adiposo Eleva la concentración sanguínea de la glucosa estimulando la glucogenólisis y la gluconeogénesis; moviliza la grasa

Médula suprarrenal

Adrenalina y noradrenalina

Músculo, miocardio, vasos sanguíneos, hígado, tejido adiposo Ayuda al organismo a afrontar el estrés; incrementa la frecuencia cardiaca, la presión arterial, la tasa metabólica; desvía el riego sanguíneo; moviliza grasa; eleva la concentración sanguínea de azúcar.

Corteza suprarrenal

Mineralocorticoides (aldosterona)

Túbulos renalesMantiene el equilibrio de sodio y fosfato

Glucocorticoides (cortisol)

GeneralAyuda al organismo a adaptarse al estrés a largo plazo; eleva la concentración sanguínea de glucosa; moviliza grasa

Glándula pineal

Melatonina

Gónadas, células pigmentarias, otros tejidos Influye en los procesos reproductivos en cricetos y otros animales; pigmentación en algunos vertebrados; puede controlar biorritmos en algunos animales; puede ayudar a controlar el inicio de la pubertad en el ser humano

 

Ovario

Estrógenos (estradiol)

General; útero Desarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales femeninos, estimula el crecimiento del revestimiento uterino

Progesterona

Utero; mama Estimula el desarrollo del revestimiento uterino

Testículos

Testosterona

General; estructuras reproductivas Desarrollo y mantenimiento de caracteres sexuales masculinos; promueve la espermatogénesis; produce el crecimiento en la adolescencia

Inhibina

Lóbulo anterior de la hipófisis Inhibe la liberación de FSH

3.5.3. Diabetes como ejemplo de desorden hormonal

El alumno investiga sobre la Diabetes, posteriormente se comenta en grupo. 3.6. Sistema Nervioso

Objetivo: explicará el funcionamiento del sistema nervioso, mediante la elaboración de modelos que representen los procesos de transmisión nerviosa a nivel celular y de sistema, considerando el uso de drogas y alcohol como factores que lo pueden alterar de manera temporal o definitiva.

3.6.1. Funcionamiento de la neurona

Las Neuronas: son las unidades funcionales del sistema nervioso. Son células especializadas en transmitir por ellas los impulsos nerviosos.

En la neurona de la derecha indica donde se localizan cada una de las partes de la neurona, tomando como ejemplo el esquema de la izquierda 

Núcleo

Con los medios a su alcance el alumno indica la función de cada uno de las partes de la neurona e investiga:

• los diferentes tipos de neuronas

• Sinapsis

Conducción del impulso nervioso

3.6.2. Sistema nervioso central

El sistema nervioso central está formado por el Encéfalo y la Médula espinal, se encuentra protegido por tres membranas, las meninges. En su interior existe un sistema de cavidades conocidas como ventrículos, por las cuales circula el líquido cefalorraquídeo.

El encéfalo es la parte del sistema nervioso central que está protegida por el cráneo. Está formado por el cerebro, el cerebelo y el tronco del encéfalo.

Cerebro es la parte más voluminosa. Está dividido en dos hemisferios, uno derecho y otro izquierdo, separados por la cisura interhemisférica y comunicados mediante el Cuerpo calloso. La superficie se denomina corteza cerebral y está formada por replegamientos denominados circunvoluciones constituidas de sustancia gris. Subyacente a la misma se encuentra la sustancia blanca. En zonas profundas existen áreas de sustancia gris conformando núcleos como el tálamo, el núcleo caudado o el hipotálamo.

Cerebelo está en la parte inferior y posterior del encéfalo, alojado en la fosa cerebral posterior junto al tronco del encéfalo.

Tronco del encéfalo compuesto por el mesencéfalo, la protuberancia anular y el bulbo raquídeo. Conecta el cerebro con la médula espinal.

La médula espinal es una prolongación del encéfalo, como si fuese un cordón que se extiende por el interior de la columna vertebral. En ella la sustancia gris se encuentra en el interior y la blanca en el exterior.

Relaciona según corresponda

Sistema Nervioso Central humano ( )

Compuesto del encéfalo ( ) Médula espinal ( )

3.6.3. Sistema nervioso periférico (somático y autónomo)

El sistema nervioso periférico está formado por los nervios, craneales y espinales, que emergen del sistema nervioso central y que recorren todo el cuerpo, conteniendo axones de vías neurales con distintas funciones y por los ganglios periféricos, que se encuentran en el trayecto de los nervios y que contienen cuerpos neuronales, los únicos fuera del sistema

nervioso central.

• Los nervios craneales son 12 pares que envían información sensorial procedente del cuello y la cabeza hacia el sistema nervioso central. Reciben órdenes motoras para el control de la musculatura esquelética del cuello y la cabeza. Nota: el II nervio craneal (nervio óptico o II par craneal) no pertenece al SN Periférico porque está envuelto por las meninges. Así pues está compuesto por 11 pares craneales.

• Los nervios espinales son 31 pares y se encargan de enviar información sensorial (tacto, dolor y temperatura) del tronco y las extremidades y de la posición y el estado de la musculatura y las articulaciones del tronco y las extremidades hacia el sistema nervioso central y, desde el mismo, reciben órdenes motoras para el control de la musculatura esquelética que se conducen por la médula espinal.

Una división menos anatómica, pero mucho más funcional, es la que divide al sistema nervioso de acuerdo al rol que cumplen las diferentes vías neurales, sin importar si éstas recorren parte del sistema nervioso central o el periférico:

El sistema nervioso somático, también llamado sistema nervioso de la vida de relación, está formado por el conjunto de neuronas que regulan las funciones voluntarias o conscientes en el organismo (movimiento muscular, tacto).

El sistema nervioso autónomo, también llamado sistema nervioso vegetativo o (incorrectamente) sistema nervioso visceral, está formado por el conjunto de neuronas que regulan las funciones involuntarias o inconscientes en el organismo (movimiento intestinal, sensibilidad visceral).

El Sistema Nervioso Parasimpático es una división del sistema nervioso autónomo o Vegetativo. Los nervios que lo integran nacen tanto en el encéfalo, formando parte de los nervios craneales oculomotor, facial, glosofaringeo y vago; Y en la médula espinal a nivel de las raíces sacras de S2 a S4.

Esta división se encarga de la producción y el restablecimiento de la energía del organismo.

El Neurotransmisor de este sistema en las neuronas pre y postganglionares es la acetilcolina (neurotransmisor endógeno).

Los centros nerviosos que dan origen a las fibras preganglionares del parasimpático están localizados tanto en el encéfalo como en el plexo sacro en la médula espinal. Estas fibras nerviosas se ramifican por el territorio de algunos nervios craneales como el nervio facial o nervio vago o por los nervios pélvicos en el plexo sacro.

3.6.4. Función del sistema nervioso parasimpático

La función principal del sistema nervioso parasimpático es la de provocar o mantener un estado corporal de descanso o relajación tras un esfuerzo o para realizar funciones importantes como es la digestión o el acto sexual . Actúa sobre el nivel de estrés del organismo disminuyéndolo. Realiza funciones opuestamente complementarias con respecto al sistema nervioso simpático.

Por tanto el sistema nervioso parasimpático participa en la regulación del aparato cardiovascular, del aparato digestivo y del aparato genitourinario. Hay tejidos, como el hígado, riñón, páncreas y tiroides, que reciben inervación parasimpática, lo que sugiere que el sistema parasimpático participa en la regulación metabólica, aunque las influencias colinérgicas sobre el metabolismo no están bien conocidas.

El sistema nervioso simpático es parte del sistema nervioso autónomo, está formado por los tubos laterovertebrales a ambos lados de la columna vertebral. Conecta con los nervios espinales mediante los ramos comunicantes, así, los núcleos vegetativos medulares envían fibras a los ganglios simpáticos y estos envían fibras postganglionares a los nervios espinales. La acción se ejecuta con un brazo aferente y otro eferente, mediante un arco reflejo.

Brazo eferente: Se origina en las astas laterales de la médula espinal, tiene carácter simpático y circula a través de la raíz anterior, luego abandonando esta raíz van a los ganglios simpáticos, a través de las ramas comunicantes blancas. Del ganglio simpático salen fibras postganglionares:

o Unas tras hacer sinapsis en el ganglio simpático vuelven hacia el nervio raquídeo, este tronco se llama «ramo comunicante gris». Al acompañar al nervio raquídeo llega a todas las estructuras.

o Otras se dirigen acompañando a los vasos y junto con ellos alcanzan los territorios que inervan. Son los ramos perivasculares.

o Por último están los fascículos o nervios esplácnicos o viscerales, se distribuyen por las vísceras.

• Brazo aferente: las fibras viscerales atraviesan la cadena simpática, mediante el ramo comunicante blanco, y llegan al nervio raquídeo. El cuerpo de la neurona está en el ganglio raquídeo, terminando en las astas posteriores.

• Las neuronas intercalares cierran este arco, conectando las astas posteriores con las laterales. Funciones

Dilata las pupilas, aumenta la fuerza y la frecuencia de los latidos del corazón, dilata los bronquios, disminuye las contracciones estomacales y estimula las glándulas suprarrenales. Desde el punto de vista psicológico nos prepara para la acción. El funcionamiento del sistema nervioso simpático está asociado con la psicopercepción de un estimulo de carácter emocional no neutro. La hiperhidrosis o sudoración excesiva de cara, manos y axilas está directamente relacionada con el sobre estímulo del sistema simpático.

3.6.5. Riesgos para el sistema nervioso: Uso de drogas y alcohol

En grupo se da lectura al artículo "Daños que causan las drogas y el alcohol al sistema nervioso" proporcionado por el asesor y se realizan comentarios.

3.7. Reproducción y desarrollo

Objetivo temático: describirá el proceso de la reproducción humana y del desarrollo embrionario a partir de la investigación de funciones de las drogas.

La reproducción es un proceso biológico que permite la creación de nuevos organismos, siendo una característica común de todas las formas de vida conocida.

La reproducción sexual se caracteriza por la fusión de dos células sexuales haploides para formar un cigoto diploide, por lo que se deduce, en un ciclo vital sexual, debe ocurrir la meiosis antes de que los gametos puedan reproducirse.

En animales y otros pocos organismos la meiosis precede de manera inmediata a la formación de gametos. Las células del cuerpo somáticas de un organismo individual se multiplican por mitosis y son diploides; las únicas células haploides son los gametos. Estos se forman cuando algunas células de la línea germinativa experimentan la meiosis. La formación de gametos recibe el nombre de gametogénesis. La gametogénesis masculina denominada espermatogénesis da por resultado la formación de cuatro espermatozoides haploides por cada célula que entra en la meiosis. En contraste, la gametogénesis femenina llamada ovogénesis genera un solo ovulo por cada celular que entra en la meiosis, esto se realiza por un proceso que asigna virtualmente todo el citoplasma a uno solo de dos núcleos en cada división meiótica. Al final de la primera división meiótica se retiene un núcleo; el otro, llamado primer cuerpo polar, se excluye de la célula y por último degenera. De modo general, al final de la segunda división un núcleo se convierte en el segundo cuerpo polar y el otro núcleo sobrevive. De esta forma, un núcleo haploide pasa a ser el receptor de la mayor parte del citoplasma y los nutrimentos acumulados de la célula meiótica original.

La gónada masculina son los testículos y la gónada femenina son los ovarios.

Sin embargo, aunque la meiosis se realiza en algún punto de los ciclos vitales sexuales, no siempre precede directamente a la formación de gametos. Muchos eucariontes sencillos (incluso algunos hongos y algas) permanecen haploide (sus células se dividen por mitosis) la mayor parte de su vida, y los individuos pueden ser unicelulares o pluricelulares.

Dos gametos haploide (producidos por mitosis) se fusionan para formar un cigoto diploide, el cual experimenta la meiosis para volver al estado haploide.

Los ciclos vitales más complejos se encuentran en vegetales y algunas algas. Estos ciclos vitales, que se caracterizan por alternancia de generaciones, consisten en una etapa diploide multicelular, denominada generación esporófita, y una etapa haploide multicelular, a la que se llama generación gametofita. Las células esporofitas diploides experimentan la meiosis para formar esporas haploides, cada una de las cuales se divide en forma mitótica para producir un gametofito haploide multicelular. Los gametofitos producen gametos por mitosis. Los gametos femeninos y masculinos (óvulo y espermatozoides) se fusionan entonces para formar un cigoto diploide, el cual se divide de manera mitótica para producir un esporofito diploide multicelular.

Consulta lo siguiente:

Gametogénesis: Ovogénesis: Espermatogénesis: Fecundación interna y externa: Cigoto: Gónada:

Gónada femenina: Gónada masculina:

3.7.1. Sistema reproductor masculino y femenino

El aparato reproductor masculino está formado por: Testículos

• Epidídimo

• Conductos deferentes

• Vesículas seminales

• Próstata Pene

El aparato reproductor femenino está formado por:

Vagina Cérvix Útero

Vulva

Endometrio Trompas de Falopio Ovarios

Investiga la función que realiza cada uno de los órganos del aparato reproductor masculino y femenino.

3.7.2. Desarrollo embrionario

Después de la fecundación del huevo u óvulo, llamado en ese momento cigoto se presenta una serie de divisiones mitóticas, en el llamado desarrollo embrionario, culminando con la formación del embrión. El cigoto es una célula indiferenciada que posee la información genética necesaria para regular el desarrollo del embrión en él se distinguen tres fases: crecimiento, morfogénesis y diferenciación celular.

Investiga lo siguiente ¿Cómo ocurren los cambios en el cigoto? ¿Qué es un embrión? 

¿Qué es la fecundación?

¿Cuando hablamos de fecundación interna y cuando externa? El embrión presenta tres capas germinales, llamadas:

Ectodermo: El ectodermo (del griego ecto, "externo" y derma, "piel") es la primera hoja blastodérmica del embrión. Se forma enseguida en el desarrollo embrionario, durante la fase de blástula. De él surgirán el endodermo y el mesodermo durante la gastrulación.

la piel y sus anexos : pelos, uñas, plumas, cuernos, pezuñas, boca y epitelio de la cavidad nasal

Endodermo: El endodermo es la capa de tejido más interno de las tres capas en las que se divide los tejidos del embrión animal trilaminar (o capas germinativas).

A partir del endodermo se forma el aparato digestivo -excepto boca, faringe y la porción terminal del recto- y respiratorio. Forma también las células que tapizan las glándulas que drenan en el tubo digestivo, incluyendo las del hígado y páncreas, el epitelio del conducto auditivo y la cavidad timpánica. También da origen a la vejiga urinaria y parte de la uretra y el epitelio que reviste los folículos de la glándula tiroides y el timo.

Mesodermo: El mesodermo es una de las tres hojas embrionarias o capas celulares que constituyen el embrión. Mesodermo cordado. Este tejido dará lugar a la notocorda, órgano transitorio cuya función más importante es la inducción de la formación del tubo neural y el establecimiento del eje antero-posterior.

Mesodermo dorsal somítico. Las células de este tejido formarán las somitas, bloques de células mesodérmicas situadas a ambos lados del tubo neural que se desarrollarán para dar lugar a otros tejidos como el cartílago, el músculo, el Mesodermo intermedio. Formará el aparato excretor y las gónadas. Mesodermo latero-ventral. Dará lugar al aparato circulatorio y va a tapizar todas las cavidades del organismo y todas las membranas extraembrionarias importantes para el transporte de nutrientes. Mesodermo precordal. Dará lugar al tejido mesenquimal de la cabeza, que formará muchos de los tejidos conectivos y la musculatura de la cara.

Investiga que es el desarrollo embrionario y sus etapas, blástula, blastocele, gastrulación, gástrula y completa el siguiente cuadro.

Capa germinativa Tejidos orgánicos formados

Ectodermo

Mesodermo

Endodermo

Biología II. Es una obra realizada por docentes del CECyTE-NL, bajo la coordinación del Comité Técnico de la Dirección Académica, para el quinto semestre del Bachillerato General.

Se imprimió mediante fotocopiado con la supervisión de Mario Dena Silva. Monterrey, N. L, mayo de 2010.