Biologia General I Y II
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Biologia General I Y II

on

  • 110,081 views

Contiene Historia de la Biología, la Química celular, Micro y ultra microestructura de las células, Fisiología celular, Microbiología, Inmunologia, Biotecnología, Taxonomía vegetal y animal, y ...

Contiene Historia de la Biología, la Química celular, Micro y ultra microestructura de las células, Fisiología celular, Microbiología, Inmunologia, Biotecnología, Taxonomía vegetal y animal, y Ecología.

Statistics

Views

Total Views
110,081
Slideshare-icon Views on SlideShare
110,067
Embed Views
14

Actions

Likes
8
Downloads
1,423
Comments
5

5 Embeds 14

http://uptvirtual.upt.pe 9
http://maritzamarin.jimdo.com 2
http://biologiakecolsafa.blogspot.com 1
http://www.ig.gmodules.com 1
http://www45.jimdo.com 1

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel

15 of 5 Post a comment

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Biologia General I Y II Biologia General I Y II Document Transcript

    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 1 BIOLOGÍA GENERAL I Y II BIOLOGÍ A GENERA L
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 2 BIOLOGÍA GENERAL I Y II I Y II Mg. MÁXIMO SABINO GARRO AYALA CHIMBOTE – PERU 2008
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 3 BIOLOGÍA GENERAL I Y II © Copyright 2206 SISTEMA DE EDUCACIÓN ABIERTA -ULADECH Elaborador por: © Mg. Máximo Sabino Garro Ayala Edición: © Lic. Manuel Antonio Cardoza Sernaque Universidad Los Ángeles de Chimbote Leoncio Prado 453 Chimbote (Perú) www.uladech.edu.pe PRESENTACIÓN El propósito del presente texto de BIOLOGÍA GENERAL I Y II, es proporcionar a los estudiantes y todo lector interesado, los nuevos conocimientos del mundo viviente incluyendo al hombre y el ambiente en que vivimos. En la selección de los temas, se ha tenido en cuenta un modelo alternativo operativo en la enseñanza de BIOLOGÍA GENERAL I Y II basado en la integración curricular con otras ciencias, teniendo en cuenta las últimas investigaciones en Biología Molecular, Genética y Biotecnología. Para estar en acorde con la investigación científica se han introducido nuevos capítulos y términos biológicos que no se encuentran en otros textos de Biología, además normas ambientales necesarios para difundir la Defensa de nuestro Medio Ambiente de tanto daño ecológico que se le hace. El contenido abarca treinta y dos
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 4 BIOLOGÍA GENERAL I Y II sesiones de aprendizaje, que se puede desarrollar en dos ciclos. Los esquemas son inéditos. Se sugiere complementar la lectura de los diferentes sesiones con textos que se ocupan del tema de manera más amplia, que se encuentra en la Bibliografía, así mismo, el estudiante tendrá que recurrir a toda información del día: periódicos, revistas especializadas, TV, Páginas Web, etc. Finalmente, el presente texto de BIOLOGÍA GENERAL I Y II es la continuación y ampliación de los otros libros de biología, el primero se publicó en 1984, el segundo en 1987, el tercero en 1991, el cuarto en 200 y el quinto 2004. En todas las ediciones los textos de Biología ha tenido gran acogida, cuyas ediciones y reimpresiones han marcado enorme demanda. Del mismo modo esperamos plasmar los objetivos de los estudiantes y de todo lector que desea buscar la verdad científica y actualizada del mundo viviente desde su nivel molecular hasta su nivel ambiental. Chimbote, Enero 2008. Mg. Máximo Sabino Garro Ayala ÍNDICE GENERAL Pág. Sesión de Aprendizaje Nº 1: Biología General 5 Sesión de Aprendizaje Nº 2: Biología Molecular 14 Sesión de Aprendizaje Nº 3: Proteínas y Ambiente 27 Sesión de Aprendizaje Nº 4:Acidos Nucleicos 35 Sesión de Aprendizaje Nº 5: Enzimas 42 Sesión de Aprendizaje Nº 6: Bionergética 50 Sesión de Aprendizaje Nº 7: Vitaminas 54 Sesión de Aprendizaje Nº 8: Biología Celular 60 Sesión de Aprendizaje Nº 9: Fisiología Celular 84 Sesión de Aprendizaje Nº 10: Microbiología 99 Sesión de Aprendizaje Nº 11: Cinoabacterias 106
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 5 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Sesión de Aprendizaje Nº 12: Virus 109 Sesión de Aprendizaje Nº 13: Inmunología 113 Sesión de AprendizajeNº 14: Biología Tisular 120 Sesión de Aprendizaje Nº 15: Biología Taxómica 131 Sesión de Aprendizaje Nº 16: Reino Hongo 137 Sesión de Aprendizaje Nº 17: Reino Plantas 141 Sesión de Aprendizaje Nº 18: Reino Animal 143 Sesión de Aprendizaje Nº 19: Biología Humana 148 Sesión de Aprendizaje Nº 20: Cuerpo Humano 151 Sesión de Aprendizaje Nº 21: Aparato locumotor 154 Sesión de Aprendizaje Nº 22: Sistema Nervioso y Sensorial 157 Sesión de Aprendizaje Nº 23: Sistema Endocrino 161 Sesión de Aprendizaje Nº 24: Sistema Cardiovascular 163 Sesión de Aprendizaje Nº 25: Sistema Respiratorio 167 Sesión de Aprendizaje Nº 26: Sistema Reproductor y Embriogénesis 170 Sesión de Aprendizaje Nº 27: Genética 176 Sesión de Aprendizaje Nº 28: Principios Genéticos 183 Sesión de Aprtendizaje Nº 29: Biotecnología 195 Sesión de Aprendizaje Nº 30: Clonación y bioética 201 Sesión de Aprendizaje Nº 31: Ecología 211 Sesión de Aprendizaje Nº 32: Legilación Ambiental 238 Bibliografía 243 SESION DE APRENDIZAJE Nº1 BIOLOGÍA GENERAL Biología: La biología es la ciencia sobre la vida en general. Ciencia que estudia la vida en general. Estudia la forma, tamaño, estructura. Fenómenos físico – químicos que ocurren en las máquinas vivientes; su origen, desarrollo, evolución a través del tiempo y sus relaciones ambientales. El DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO SALVAT. (1985: 524) define a la Biología como: “Ciencia de la vida o más exactamente, ciencia que estudia los fenómenos vitales (génesis, nutrición, desarrollo, reproducción, patogenia, etc.) y la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los seres vivos con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida orgánica y los principios explicativos fundamentales de esta”. Para CLAUDE A. VILLEE (1985: 2), “La Biología estudia las múltiples formas que pueden adoptar los seres vivos así como su estructura, función, evolución, crecimiento y relaciones con el medio”.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 6 BIOLOGÍA GENERAL I Y II DESARROLLO HISTÓRICO DE LA BIOLOGÍA: La biología es una ciencia muy antigua, puesto que el hombre siempre ha deseado saber más acerca de lo que tenemos y de todo ser vivo que nos rodea, por razones didácticas estamos dividiendo en etapas: Etapa Milenaria: En la China antigua, entre el IV y III milenio a.C y a se cultivaba el gusano productor de la seda China también ya tenían tratados de medicina naturista y de acumputura. La antigua civilización Indu, curaba sus pacientes basados en el pensamiento racional, en la fuerza de la mente. La cultura milenaria Egipcia, desarrollaron la agricultura basado en la mejora de la semilla y de la producción, además conocían la Anatomía humana y las técnica de embalsamamiento de cadáveres. En el III Milenio a.C los egipcios ya tenían jardines botánicos y zoológicos para el deleite de sus reyes y sus princesas. Etapa Helénica: Los pueblos de la Grecia antigua por su ubicación geográfica tenían mucha relación con el cercano y medio oriente a demás con Egipto y la Costa Mediterránea de Europa. En el siglo IV a.C Anaximandro estableció el origen común de los organismos, el agua. Alcneón de Crotona (S. VI a.C) fundó la primera Escuela de Medicina siendo su figura más relevante Hipócrates (S. V a.C), quien escribió varios tratados de Medicina y de Bioética que se hace mención con el “Juramento Hipocrático.” Anaximandro estableció el origen común de los organismos, el agua. Alcneón de Crotona (S. VI a.C) fundó la primera Escuela de Medicina siendo su figura más relevante Hipócrates (S. V a.C), quien escribió varios tratados de Medicina y de Bioética que se hace mención con el “Juramento Hipocrático.” Anaximandro (610 – 546 a.C) Hipócrates ( 460 - ¿? a.C) La investigación formal se inicia con Aristóteles (384-322 a.C.), quién estudió algunos sistemas anatómicos y clasificó a las plantas y animales que abundaban en aquellos tiempos, quién escribió su libro Historia de los Animales. Se escribieron mucho, en Alejandría, ciudad Egipcia que floreció entre los años 300 y 30 a.C., encontraron los romanos abundantes escritos de partes y estructuras anatómicas realizadas con disecciones de cadáveres, sin duda fue una investigación seria. Lamentablemente los romanos una vez establecidos en Alejandría mediante “Decretos” prohibieron toda investigación directa utilizando el cuerpo humano.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 7 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Aristóteles (384 – 322 a.C) Galeno (131 – 200 d.C) Los atenienses tenían en esos tiempos las mejores escuelas, uno de sus hijos Galeno (131 – 200 d.C.) fue el primer fisiólogo experimental, sus descripciones perduraron más de 1300 años, por su puesto se le encontró muchos errores posteriormente. Etapa Moderna: Con la creación de las Universidades en España, Italia, Francia a partir del siglo XIV, los nuevos estudiantes de medicina se vieron obligados a realizar disecciones de cadáveres, se fundaron los anfiteatros en las Facultades de Medicina, de donde surgieron destacados anatomistas y fisiólogos: Leonardo de Vinci (1452–1519), Vesalio (1514–1564) Vesalio y sus dibujos Servet (1511–1553), Fallopio (1523–1562) Fabricius (1537–1619), Harvey (1578–1657).Con el invento del microscopio a principios del siglo XVII, se pudieron estudiar células y tejidos de plantas y animales, así como también los microbios, destacan: Robert Hooke (1635 - 1703), quien observó y grafico las cédulas (1665), Malpighi (1628 – 1694), Graaf (1641 – 1673), Leeuwenhoek (1632 – 1723).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 8 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Robert Hooke Marcelo Malpighi Anton Van Leeuwenhoek Así mismo destacan Swammerdan (1637 – 1680) realizó observaciones microscópicas de estructuras de animales, Grew (1641 – 1712) estudió las estructuras de las plantas. El naturalista sueco Carlos Linneo (1707 - 1778)proporcionó las técnicas de clasificación de plantas y animales, llamo el sistema binomial escrito en latín clasico. También tenemos al biólogo francés Georges Cuvier (1769 - 1832), quien se dedicó a la Taxonomia y paleontología. Kart Von Linne Georges Cuvier Después de unos 150 años de que Hooke, publicará su libro Micrographia, Bichat (1771 – 1802) llegó a la conclusión de que las células forman los tejidos y los tejidos a las estructuras macroscópicas. Hizo una lista de 21 tipos de tejidos en animales y en el hombre. Así mismo Mirbel en 1802 y Dutrochert en 1824 confirmaron que los tejidos vegetales tienen base en sus propias células. El naturalista francés Juan Bautista Lamarck (1744 - 1829), en su obra Hidrogeología (1802) y G.R Treviranus(1776 - 1837) en su obra Biologie Oder Philophie der leveden Natur (1802) introdujeron independientemente la palabra Biología. Juan Bautista Lamarck G.R Treviranus El escocés botánico Robert Broun (1773 - 1858), identificó al núcleo celular en 1831y también el movimiento browniano. El zoologo alemán Theodor Schuwann (1810 - 1882), y el botanico aleman Mattias Schleiden (1804 - 1881) enunciaron la teoria celular.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 9 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Robert Brouwn Theodor Schuwann Mattias Schleiden El médico alemán Rudolf Virchow (1821 - 1902) publicó su libro Célular Patholog (1858), donde propuso que toda celula viene de otra celula (ovnis cellula e cellula). Decubrió la enfermedad del cáncer. Rudolf Virchow Carlos Darwin En 1859 el médico naturista inglés Carlos Darwin (1809 - 1882) publicó su libro el Origen de las Especies, donde defendía la teoría de la evolución 1859 el médico naturista inglés Carlos Darwin (1809 - 1882) publicó su libro el Origen de las Especies, donde defendía la teoría de la Evolución. En el año 1865 el monje y naturalista austiaco Gregor Mendel (1882 - 1884) describió las leyes que rigen la herencia biológica. En 1879 el citogenético alemán Walter Fleming (1843 - 1905) identificó los comosomas y descubrió las fases de la mitosis celular. Gregor Mendel Walter Fleming Dibujo de Walter Etapa de la Biotecnología: Actualmente a principios del siglo XXI, la Biología está desempeñando un papel fundamental en la vida moderna. Después del descubrimiento de la estructura del ADN por Watson y Crick en 1953 ha surgido la Biología molecular, Biotecnología e Ingeniería Genética. En el año 1985 se inició el Proyecto Genoma Humano con el objetivo de responder: ¿Cuáles son cada uno de los 40 mil genes de la especie humana? ¿A dónde se encuentra cada uno de los 40 mil genes? ¿Qué rol cumplen cada uno de los 40 mil genes? En el año 2000 ya se había culminado con el borrador del Proyecto. Estos días (2007) ya todo está culminado inclusive se está trabajando con el genoma de los animales.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 10 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Los científicos han encontrado que el 99,99% de los genes son idénticos para todos los seres humanos, la variación de una persona y otra es de solo 0,01%. Es por esa razón para que en la prueba biológica del ADN, es positivo cuando la relación entre los dos individuos pasa del 99,99%. El 98% de los genes del Chimpancé, por ejemplo son idénticos a los seres humanos, pero nadie duda que un mono y una persona son diferentes. Así mismo el 30% de los genes de las ratas son idénticos a los genes humanos. No somos nada especial, compartimos numeroso material genético no sólo con el resto de los mamíferos sino con organismos, con insectos, con lombrices de tierra, pero la mayor diferencia está en el modo en que otros genes interactúan. Es lo que está trabajando el Proyecto Genoma Humano. Recientemente la aplicación de la Biología en otras ciencias ha llegado a modificar las estructuras de dichas ciencias, por ejemplo en el Perú con la aplicación de la prueba biológica (ADN) ley No. 27048, ha influido decisivamente en el Derecho Civil, y ya es tiempo que incluyan los legisladores nuevas normas en el Código Civil acerca de: La fecundación en laboratorio o In vitro. La inseminación artificial humana homóloga y heteróloga La fecundación e inseminación post morten. El alquiler de vientre uterino. El congelamiento de espermatozoides, óvulos y embriones. La determinación de la maternidad y de la paternidad en los casos de fecundación asistida. La clonación humana y si el clon es descendiente o copia. Los abortos. Los trasplantes de órganos y donación en vida. También es necesario una revisión del Código Penal, en lo que concierne a los Delitos Ecológicos ya que contamos con nuevos atentados contra la naturaleza y acelerando la pérdida del equilibrio ecológico global. De igual manera fue promulgado el año 2005la ley Nº 28611: “Ley General del Ambiente”que contiene la politica ambiental, gestion ambiental, aprovechamiento sostenido de los recursos naturales, responsabilidad ambiental entre otros. Actualmente los estudiantes de las diferentes carreras profesionales de nivel universitario tienen en sus currículas el Curso de Biología, por múltiples razones, que se harán mención durante el desarrollo del curso. ¿PORQUE SE ESTUDIA LA BIOLOGÍA?: Existen múltiples razones: Para conocernos mejor a nosotros mismos. Para conocer mejor las leyes biológicas y sus aplicaciones. Para conocer mejor el ambiente en que vivimos. Por sus múltiples aplicaciones del saber biológico en la medicina, jurisprudencia, salud pública, agricultura, zootecnia, estudios sociales y antropológicos y legislación ambiental. DIVISIÓN DE LA BIOLOGÍA: Comprende muchas ciencias que de una u otra manera estudian los seres vivientes. Biología General: Es una ciencia inductiva, que llega a establecer las características generales de los seres vivientes y las leyes que las rigen. Comprende: Bioquímica, Biofísica, Bioestática,
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 11 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Biodinámica, Biogenia: Ontogenia y Filogenia, Genética, Biotaxía, Biogeografía, Biometría, Ecología, Biotecnología. Biología Especial: Es una ciencia altamente especializada, que estudia la sistemática y los niveles de organización específica. Comprende: Bacteriología, Microbiología, Micología, Parasitología, Botánica, Zoología, Paleontología, Citología, Histología, Macalogía, Ictiología, Herpetología, Entomología, Ornitología, Mamología, Antropología. Biología Aplicada: Es la ciencia que estudia las relaciones de los seres vivientes con otras ciencias como la Medicina, Agricultura, Zootecnia, Farmacología, Ingeniería (Ingeniería Genética), Sociología, Sicología. Derecho (Biología Forense).¿ QUÉ ES LA VIDA? El DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO SALVAT (1985: 3686), define a la vida como: “Conjunto de intercambios físicos, químicos y actitudes de un ser que tiene lugar como consecuencia del metabolismo y de las relaciones de éste con el medio ambiente (hábitat, condiciones climatológicas del hábitat), de individuos de la misma o distinta población, etc.”. Mientras tanto El DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO ILUSTRADO VISOR (1998: 1049), señala así: “La vida es el estado de actividad de los seres humanos”. La vida (del latin vita) se define como la estructura molecular capaz de establecer un soporte material de transferencia energetica,homeostatica que tiene retroalimentacion sostenible que da lugar a cada ciclo vital. Así como estas definiciones podemos agregar, “La vida es la respuesta a los estímulos”. La muerte (del latin mortus, necros), la muerte es lo contrario de la vida. Y el hecho contreto es simple: es dificil de enfrentra la transformaion del movimineto en quietud permanente y presenciada el cambio de actividad vital de un organismo cuya tempretarura se enfria progresivamente (constantemente)y del que ya no podewmos obtener respuestas, sensaciones o impulsos fisiologicos en resumen se a perdido la comunicación por completo. ¿Cómo se originó la vida? El hombree siempre ha tratado de explicar como se originó la vida sobre el planeta, de tal manera que aparecen diversas teorías acerca de este mecanismo y como se fueron poblando los diferentes espacios de la Tierra. La ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ESCOLAR VISOR (1999: 45) explica así: “Durante millones de años no existieron las condiciones propicias para la vida en nuestro planeta. En la atmósfera primitiva el oxígeno estaba libre, también existía agua en forma de vapor, dióxido y monóxido de carbono, metano, nitrógeno, gas sulfuroso y amoniaco”. Al enfriarse la corteza terrestre, el vapor de agua se condensó en forma de lluvia; las aguas acumuladas cubrieron la superficie del globo y dieron origen a los océanos, inclusive se encuentra indicado en la Biblia (Génesis 1: 9-10), que dice así: “Júntense las aguas que están debajo de los cielos en un lugar (mares), y descúbrase lo seco (tierra)”. En las aguas primitivas dieron lugar a los elementos y moléculas existentes, donde se produjeron las primeras manifestaciones de vida. ¡La vida se originó en el agua!. Con el tiempo, millones de años, ciertas formas vivas se propagaron a tierras emergidas, libres de aguas permanentes, y allí se inició otro largo proceso de adaptación.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 12 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La explicación en mención se refiere a la teoría QUIMIOSINTETICA de Oparín, existen otras como la VITALISTA de Aristóteles y la COSMOGÓNICA del científico Arrhenius. SER VIVO ¿Qué son los seres vivos? “Los seres vivos son porciones limitadas de materia, que presentan una organización compleja. Son sistemas abiertos, que realizan un constante intercambio de materia y energía con su entorno, con metabolismo, reacciones químicas muy veloces que les permiten autoconservarse, capacidad de reproducción y evolución, es decir capacidad de transformar a través del tiempo (COMPENDIO ACADÉMICO DE BIOLOGÍA Y ANATOMÍA DE ADUNI, 2003: 12)”. Mientras tanto la ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA (2002: 10), define a los seres vivos como: “Los organismos que tienen capacidad de extraer y transformar la materia y la energía de su entorno a partir de materias primas sencillas y emplearlas para construir y mantener en el tiempo y en el espacio sus estructuras y poder desarrollar sus funciones”. A estas dos definiciones agregamos: “Un ser vivo es una porción de materia viva con una organización y función compleja”. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS Composición Química: Los seres vivientes entre unos y otros tienen alrededor de 40 elementos químicos de los 100 y tantos que tenemos en la naturaleza. Los más abundantes: Oxígeno (O) Hierro (Fe) Carbono (C) Calcio (Ca) Hidrógeno (H) Magnesio (Mg) Nitrógeno (N) Sodio (Na) Fósforo (P) Cloro (Cl) Azufre (S) Flúor (F) Potasio (K) Yodo (I) ..... Metabolismo: Conjunto de reacciones que se llevan a cabo dentro de las células. Tiene dos fases: anabolismo (síntesis de sustancias nuevas) y catabolismo (descomposición de sustancias complejas en sustancias cada vez más simples). Fases del Metabolismo Irritabilidad: Es la respuesta a la acción de un estímulo, que es un agente externo que provoca una reacción en los seres vivientes. Para Spencer (1820 – 1903), la vida es la respuesta a los estímulos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 13 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Dependencia energética: Los cuerpos vivos representan sistemas abiertos para la admisión de energía. La energía es la capacidad que tienen las células y los organismos para realizar un trabajo. La energía reside en las ergomoléculas (ATP) Reproducción: Es un proceso biológico que permite mantener la continuidad de las células y de las especies. La base de la reproducción reside en el ADN. La reproducción es una función biológica íntimamente ligado con los factores hereditarios. Crecimiento: Es el incremento constante del número de células o de individuos hasta alcanzar los límites genéticos o ecológicos. Desarrollo: Es el cambio regular dirigido e irreversible que se da en los seres vivientes que puede ser individual o de especie. Herencia: Consiste en la capacidad de los seres vivientes de transmitir sus factores hereditarios de generación en generación. La herencia está condicionada por el ADN. Mutabilidad: Es el cambio en la matriz hereditaria (ADN), para dar origen a otros factores hereditarios. La mutación crea un material variado para la selección natural, que permite el surgimiento de nuevas formas de vida y nuevas especies. Discreción: Se refiere a un conjunto de partes aisladas unas de otras en su ámbito espacial interrelacionadas unas con otras tanto estructuralmente y funcionalmente. Organización: Es el incremento constante de complejidad estructural y funcional que tienen los seres vivientes desde las biomoléculas hasta la biosfera. Se denominan niveles de organización de los seres vivientes.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 14 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Ritmicidad: Es la coordinación de las funciones orgánicas con relación al tiempo y a los cambios ambientales. Diremos que todos los organismos tienen su reloj biológico. Los ritmos biológicos son tan numerosos: ritmo cardiaco, horas del sueño y vigilia, horario laboral, de alimentación, de siesta, el ciclo menstrual, las vacaciones, la primavera, etc. Autorregulación: Es la capacidad de los seres vivientes de mantener constante su homeostasis e intensidad de los procesos biológicos según las exigencias de vida y ambiente. Adaptación: Es la capacidad de los seres vivientes de adquirir formas y funciones de vida que permiten continuar viviendo en nuevas condiciones ambientales. Los organismos que no se adaptan sucumben por la misma ley natural. SESION DE APRENDIZAJE Nº 2 BIOLOGÍA MOLECULAR La Biología Molecular es el estudio de la vida a un nivel molecular. Esta área se solapa con otros campos de la Biología y la Química, particularmente Genética y Bioquímica. La biología molecular concierne principalmente al entendimiento de las interacciones de los diferentes sistemas de la célula, lo que incluye muchísimas relaciones, entre ellas las del ADN con el ARN, la síntesis de proteínas, el metabolismo, y el cómo todas esas interacciones son reguladas para conseguir un afinado funcionamiento de la célula. Al estudiar el comportamiento biológico de las moléculas que componen las células vivas, la Biología molecular roza otras ciencias que abordan temas similares: así, p. ej., juntamente con la Genética se interesa por la estructura y funcionamiento de los genes y por la regulación (inducción y represión) de la síntesis intracelular de enzimas (v.) y de otras proteínas. Con la Citología, se ocupa de la estructura de los corpúsculos subcelulares (núcleo, nucléolo, mitocondrias, ribosomas, lisosomas, cte.) y sus funciones dentro de la célula. Con la Bioquímica estudia la composición y cinética de las enzimas, interesándose por los tipos de catálisis enzimática, activaciones, inhibiciones competitivas o alostéricas, etc. También colabora con la Filogenética al estudiar la composición detallada de determinadas moléculas en las distintas especies de seres vivos, aportando valiosos datos para el conocimiento de la evolución. Sin embargo, difiere de todas estas ciencias enumeradas tanto en los objetivos concretos como en los métodos utilizados para lograrlos. Así como la Bioquímica investiga detalladamente los ciclos metabólicos y la integración y desintegración de las moléculas que componen los seres vivos, la
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 15 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Biología molecular pretende fijarse con preferencia en el comportamiento biológico de las macromoléculas (ADN, ARN, enzimas, hormonas, etc.) dentro de la célula y explicar las funciones biológicas del ser vivo por estas propiedades a nivel molecular. MATERIA VIVA Concepto: Es una mezcla extraordinaria de diversas sustancias inorgánicas y orgánicas en porcentaje indeterminado que forman el protoplasma celular. El CEPRE DE LA UNMSM (2002: 15, Biología), define así: La materia viva está representado en moléculas que pueden alcanzar un alto grado de complejidad presentando propiedades que no posee la materia inerte. La primera materia viva se formó hace cuatro mil millones de años, en forma de un coacervado, del que se originaron las primeras bacterias hace unos tres mil millones de años y posteriormente todas las células por agregación de más biomoléculas. Principios Inmediatos: Son los elementos constitutivos de la materia viva que se encuentran en los seres vivos combinados en forma de molécula a veces muy grandes y complejos. Los principios inmediatos son inorgánicos, el agua y las sales minerales; y “Los principios inmediatos orgánicos son los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Éstas moléculas son características de la materia viva, puesto que en la actualidad solo encontramos en los seres vivos o en las materias de origen orgánico como la leche, la madera. Sin embargo muchas de ellas pueden obtenerse en el laboratorio y en los procesos de síntesis industrial”. (ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ILUSTRADA GRIJALBO, 2003: 45. Tomo 2: Biología). Agua: Sustancia inorgánica vital para la vida. Es el constituyente importante del protoplasma en quién se encuentra en forma libre y combinada.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 16 BIOLOGÍA GENERAL I Y II DIBUJO: MOLECULA DE AGUA Propiedades Biológicas: Es una molécula bipolar, el cual le permite entrar activamente en múltiples reacciones dentro del protoplasma y fuera de ella. Sus moléculas provocan la disociación de una serie de sustancias solubles en agua, en cationes y aniones. Como resultado, los iones entran rápidamente en reacciones químicas. Es un gran disolvente para una enorme cantidad de sustancias inorgánicas y orgánicas. Lo cuál permite la ósmosis: endósmosis y exósmosis de sustancias a través de la membrana citoplasmática. Como resultado de la catálisis, entra en reacciones de hidrólisis: + - H20 H + OH El agua posee una buena conductibilidad térmica y una gran capacidad calórica. En estado líquido forma macromoléculas, lo cual es importante para la estabilidad coloidal dentro del protoplasma. Da flexibilidad y elasticidad al protoplasma. Sin el agua la vida se extingue. Una persona no debe perder más del 20% de su agua corporal, que podría ser fatal para alguna función orgánica. Los organismos vivientes tienen como promedio 70% de agua al igual que el protoplasma. Lo cual varía en ciertas especies o circunstancias. La vida se originó en el agua. Sales Minerales: Son sustancias y iones que están presentes en cantidades pequeñas en los organismos asegurando las actividades vitales. En la materia viviente podemos encontrar los iones en forma de cationes (+) y aniones (-): Un catión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, esto es, con defecto de electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo. Las sales típicamente están formadas por cationes y aniones (aunque el enlace nunca es puramente iónico, siempre hay una contribución covalente). Cationes importantes Hidronio o protón hidratado : H+ Metales alcalinos y alcalinotérreos: Fe++, Cu++, Mo++, Ni++, Zn++, Cd++
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 17 BIOLOGÍA GENERAL I Y II sodio: Na+ potasio: K+ magnesio: Mg++ calcio: Ca++ Metales de transición: Amonio: NH4+ Un anión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica negativa, esto es, con exceso de electrones. Los aniones se describen con un estado de oxidación negativo. Las sales típicamente están formadas por cationes y aniones (aunque el enlace nunca es puramente iónico, siempre hay una contribución covalente). Aniones importantes Hidróxido: OH- Halogenuros: Fluoruro: F- Cloruro: Cl- Bromuro : Br- Yoduro: I- Formas básicas de oxoácidos: Nitrito: NO2- Nitrato: NO3 PO4 Fosfato: PO4 --- Sulfato: SO4 -- Acetato: CH3 - COO- El ADN es un anión Muchas proteínas son aniónicas a pH fisiológico Propiedades Biológicas La concentración de los iones varía en los tejidos y células. Mantiene el equilibrio osmótico y ácido base de los organismos. Regula el intercambio de agua, el volumen del plasma y los líquidos extracelulares. Constituyen las formaciones esqueléticas y dentarias (huesos y dientes). CA3 (PO4)2, Mg3 (P04)2, CaCO3, CaF2 El Fósforo inorgánico (Pi) interviene en los procesos metabólicos de la respiración celular con la ulterior formación del ATP por medio de la fosforilación oxidativa. El Yodo influye en la función de la glándula tiroidea. El Hierro permite la formación de la hemoglobina y mioglobina.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 18 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El Cobre en la formación de la hemocianina de la sangre de los invertebrados. El Flúor protege al esmalte dentario. El Calcio, Potasio y Sodio son importantes en la irritabilidad, excitabilidad y conducción del impulso nervioso. Permite la formación del jugo gástrico: HCl. La concentración de las sales en los organismos depende de su correspondiente “amortiguador”. Se llama “amortiguador” (tampón) la capacidad de la célula de mantener a un nivel constante, la reacción ligeramente alcalina de su contenido. El líquido extracelular y la sangre desempeñan el papel de “amortiguador”. Glúcidos o Carbohidratos: Definición: A los carbohidratos se les definía como compuestos de carbono, hidrógeno y oxigeno con la formula general Cn (H2O)n. con el tiempo al tenerse un mayor número de datos la definición tuvo que ser modificada y ampliada. Ahora puede definirse como derivados aldehído o cetona de los alcoholes polihidroxilados (más de un grupo OH) o como compuestos que producen estos derivados en la hidrólisis. Triosas C3H603 Gliceroaldehido Terrosas C4H804 Eritrosa G MONOSACÁRIDOS Ribosa, Xilosa L Pentosa C5H1005 Arabinosa Ú C5H1004 Desoxirribosa C I Hesoxas C6H1206 Glucosa, Fructosa, Galactosa, Manosa D Sacarosa, Lactosa, O DISACÁRIDOS C12H22011 Maltosa, Celobiosa S Almidón, Glucó-geno, POLISACÁRIDOS (C6H1005)n Celulosa, Insulina. HETEROSIDOS Quintina, Pectina Propiedades:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 19 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Están ampliamente distribuidos en vegetales y animales donde desempeñan funciones estructurales y funcionales. Todos los azúcares poseen al mismo tiempo dos grupos o más –OH (alcoholicos) y un grupo de – CHO (aldehídos) en azúcares denominados aldosas o un grupo =CO (cetona, en los azúcares llamados cetosas). Tiene isomería, la misma formula estructural, pero que modifican la configuración espacial. Clasificación: Monosacáridos: Son aquellos carbohidratos que no pueden ser hidrolizados en moléculas mas semillas. NOMBRE FÓRMULA ALDOSA CETOSA Triosas (C3 H6 H3) Glicerosa Dihidroxiacetona Terrosa (C4 H8 O4) Eritrosa Eritrulosa Pentosa (C5 H10 O5) Ribosa Ribulosa Hexosa (C6 H12 O6) Glucosa Fructosa Hexosas: Son sólidos blancos, cristalinos, solubles en agua de sabor dulce. Presentan esterioisomerias Desvían el plano de la luz polarizada a la derecha (dextrógira) o a la izquierda (levógira). Son sustancias de funciones mixtas: Alcohol – aldehído (Aldosas) Alcohol – cetona (Cetosas) Son reductores fácilmente se oxidan. Se hidrogenan con finalidad: C6H12O6 2CH3-CH2OH + 2CO2 Glucosa: C6H12O6 (sinonimia: dextrosa, hexanopentolal, α - D – Glucopiranosa, β - D – Glucopiranosa azúcar de uva). Esterioisómeros
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 20 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Hexanopentolal α - D – Glucosa (Glucopiranosa) (Cadena abierta) Obtención: Por hidrólisis de ciertos holósidos C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 Sacarosa glucosa levulosa C12H22O11 + H2O 2C6H12O6 glucosa Maltosa Propiedades: La glucosa se presenta en cristales blancos inodoros y de sabor dulce, algo menos intenso que el azúcar de caña, es poco endulcorante. Es muy soluble en agua. Presenta muta-rrotación, sucede cuando se disuelven en agua los isómeros α β los cuales cambian gradualmente con el tiempo, la capacidad de rotación óptica para alcanzar u equilibrio final de las formas α y β - dextro-glucosa (1/3 α D-glucosa y 2/3 β-D-glucosa) Reduce el licor de Fehlin caliente, precipitando oxido cuproso de color rojo. Las soluciones de glucosa fermentan con la levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae) La glucosa es el carbohidrato más importante, la mayor cantidad del carbohidrato dietético pasa al torrente sanguíneo en forma de glucosa o es convertida en el hígado a partir de ella, pueden formarse los demás carbohidratos del cuerpo. La glucosa en el organismo es convertida a otros carbohidratos que tienen funciones altamente específicas por ejemplo: glucógeno. Usos: Como endulcorante en jarabes. Constituye el “azúcar” del organismo. Es el azúcar que transporta la sangre y el que principalmente usan los tejidos. Fructosa o levulosa: C6H12O6 (sinonimia: α - D – fructosa. Levulosa, hexanopentalona, α - D – fructopiranosa, α - D – fructofuranosa, azúcar de miel. Obtención:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 21 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Se obtiene de las frutas y sobretodo de la miel de abeja. Por hidrólisis del azúcar de caña y de la inulina Estereoisómeros: CH2OH CHOH CHOH CHOH CO CH2OH α - D fructosa α - D fructofuranosa Propiedades: Es sólida, difícilmente cristalizable y muy soluble en agua; las disoluciones acuosas son fuertemente levógiras de allí su nombre. Usos: El hígado y el intestino pueden convertirla en glucosa y en esta forma la usa el organismo. Disacáridos Son azúcares compuestos de dos residuos de monosacáridos unidos por un enlace glucosídico, siendo los más importantes: sacarosa, maltosa, lactosa y trehalosa. Sacarosa: C12H22O11 (sinonimia azúcar de caño, azúcar de remolacha) Formula: Sacarosa, la mitad de la molécula de la izquierda es hemiacetalica piramósica y corresponde a la glucosa mientras la mitad de la derecha es hemiacetálica furanosa y corresponde a la fructosa. Propiedades: La sacarosa se presenta en cristales blancos, dulces solubles en agua fría, se funde a 160°C desprendiendo de un olor característico y una masa compacta llamada caramelo. Las disoluciones se de sacarosa son fuertemente dextrogiras
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 22 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Los ácidos diluidos, la levadura de cerveza y otros fermentos desdoblan en glucosa y levulosa. C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 Sacarosa glucosa levulosa Usos: Es el endulcorante universal. Es fábricas de jarabes y bebidas refrescantes. Propiedades: Esta formado por al unión de un residuo de azúcar D-galactosa con otro de D-glucosa. Por hidrólisis: C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 lactosa galactosa glucosa Polisacáridos: Los polisacáridos como su nombre lo indica están formados por varios o un gran numero de monosacáridos y llegan a tomar de acuerdo con el numero de unidades que las forman, un peso molecular elevado. Propiedades: Son insolubles en agua, insípidos, no son reductores. Por hidrólisis (por acción de ácidos diluidos o diestásicas) van disminuyendo su numero de unidades de monosacáridos hasta llegar principalmente a glucosa. Se dividen en homopolisacáridos y heteropolisacáridos, según estén formados por un solo tipo de monosacáridos (como el almidón) o por diferentes tipos (como la celulosa). Almidón: Propiedades Sustancia blanca amorfa, insoluble en agua fría, alcohol eter. Con el agua caliente se hincha, forma engrudo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 23 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Glúcido polisacárido de formula (C6H10O5), formados por cadenas de amilasa (cadenas lineales de maltosa) y por amilopectina (cadenas ramificadas de matosa). Estas últimas son más responsables de la insolubilidad del almidón en agua. Con el yodo colorea en azul intenso. El almidón puede ser hidrolizado por acción de los ácidos, o enzimaticamente, por dos enzimas: la α-amilasa y la β-amilasa, para la amilasa y 1-6 glucosidasa para la amilopectina, que finalmente se degrada en maltosa y glucosa. Usos: En alimento diario como pan, tubérculos, cereales, granos. En la fabricación de glucosa y alcohol. Glucogeno: Propiedades: Es un polvo blanco y amorfo. Es una estructura mucho mas ramificada que la amilopectina. Con el yodo se tiñe de color negrovioláceo. Se desdoble por acción de los ácidos diluidos y α y β amilasa en maltosa y glucosa. Celulosa: La celulosa, es el componente orgánico más importante y difundido de las fibras y tejidos vegetales. Cumple una función estructural. La mayoría de los glúcidos, son utilizados en la alimentación de los animales y del hombre. Se consideran alimentos energéticos. Quitina: La quitina es el componente estructural más importante del esqueleto externo de los artrópodos y hongos. LIPIDOS Los lípidos son un grupo de componentes emparentados, real o potencialmente, con los ácidos grasos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 24 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Tributirina S Tripalmitina I GRASAS NEUTRAS Triestearina M Trioleina P L L E De hojas de caucho CERAS S De abeja Í Lecitina P FOSFOLÍPIDOS Cefalina I C Esfingomielina O GLUCOLÍPIDOS Cerebrosidos D M Gangliosidos P O U E Ácidos biliares S Corticoides S T Estrógenos O S ESTEROIDES Andrógenos Colesterol Vitaminas lisposo- lubles: “A”, “D”, “E”, “K”. Propiedades: Son blancos o amarillentos, untuosos al tacto, inodoro e insípido. Son insolubles en agua y en alcohol frío, muy solubles en cambio en el éter, sulfuro de carbono, benceno e hidrocarburos líquidos. Manchan el papel dejándolo translúcido, y esta mancha no desaparece por el calor. Su consistencia a la temperatura ordinaria puede ser liquido o sólido, si es líquida se llama aceite y si es sólida grasa animal. Fácilmente se funden pero si la temperatura es elevada se desaparecen y la glicerina separada se deshidrata transformándose en aldehído de olor desagradable, es una rancia. Algunos lípidos se comportan como anfipático, por tanto parte de la molécula es hidrófoba, o insoluble en agua y en parte es hidrófila o soluble en agua. En las interfaces aceite-agua se orientan con el grupo polar en la fase acuosa y el no polar en la fase oleosa como ocurre en una lipoproteína plasmática típica. Forman miscelas cuando se halla una concentración crítica de lípidos polares en un medio acuoso. Forman emulsiones, son particulares muchos más grandes, usualmente formadas por lípidos no polares en un medio acuoso. Acidos grasos: Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos alifáticos obtenido principalmente de la hidrólisis de grasas y aceites naturales. Acido Formula Estado natural
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 25 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Butírico CH2- CH2- CH2-COOH Existen en pequeñas cantidades en Valérico CH3-(CH2)3-COOH ciertas grasas (especialmente en la Caproico CH3-(CH2)4-COOH mantequilla). Cáprílico CH3-(CH2)6-COOH Existen en pequeñas cantidades en Caprico CH3-(CH2)8-COOH las grasas de origen vegetal. Laúrico CH3-(CH2)10-COOH Existe en aceite de almendra y coco. Miristico CH3-(CH2)12-COOH Aceite de mirto y coco. Palimítico CH3-(CH2)14-COOH Comunes en todas las grasas Esteárico CH3-(CH2)16-COOH animales y vegetales. Araquídico CH3-(CH2)18-COOH Oléico Aceite de cacahuate (araquis) CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Linoleico Comunes en todas las grasas CH3-(CH2)4-CH=CH-(CH2)4-CH]= animales y vegetales. CH-(CH2)4-COOH Aceite de linaza, maíz, semilla de algodón, de soya y numerosos aceites vegetales. Ácidos grasos modificados: Prostaglandinas (PG) Son compuestos que tienen actividad funcional parecida a las hormonas. Son sintetizados por el organismo a partir del ácido araquidónico (ácido prostanoico) Las prostaglandinas, así llamadas por haber sido descubiertas en el liquido seminal. Ahora se sabe que las prostaglandinas se hallan, en pequeñas cantidades casi en todos los tejidos de los mamíferos y de otros animales. Triacilgliceroles (glicéridos) Los Triacilgliceroles (Triglicéridos), llamadas grasas neutras son ésteres de alcohol glicerol y ácidos grasos. Los Triacilgliceroles constituyen un material de depósito en las plantas y animales; cuando tienen consistencia sólida a temperatura del ambiente se llaman grasas y cuando están en forma liquida se llaman aceites. Fosfolípidos: Los fosfolípidos o fosfálidos que contiene fósforo y que por hidrólisis proporciona ácidos grasos, glicerol y un compuesto nitrogenado.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 26 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Representación de la Molécula de Fosfolípido Glucolipidos: Se encuentran en el tejido nervioso especialmente en el cerebro. Biomédica: Galactosilceramida Se encuentra en el cerebro y otros tejidos nerviosos. Glucosilceramida Predomina en los tejidos extraneurales y en pequeñas cantidades en el cerebro. Esteroides: Son compuestos que tienen un núcleo cíclico semejante al fenantreno al cual se une un anillo de ciclopentano (ciclopentanoperhidrofinantreno) Bajo esta denominación se agrupa a las hormonas sexuales, las corticosuprarrenales, los glucósidos cardiotónicos, los ácidos biliares, los esteroles (colesterol, sitoesterol, vitamina D), los venenos de batracios, las saponinas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 27 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 3 AMINOACIDOS Y PROTEINAS AMINOÁCIDOS Son compuestos orgánicos caracterizados por la presencia de la molécula, al mismo tiempo, del grupo amino – NH2 (básico) y del grupo carboxilo – COOH (ácido). Los aminoácidos son las unidades fundamentales de las proteínas. Actualmente se conocen unos 300 aminoácidos de los cuales solamente 20, llamados alfa aminoácidos forman la estructura molecular de las proteínas entre una y otra, haciendo que existan millones de proteínas diferentes en la naturaleza viviente. Formula general: Los aminoácidos restantes a pesar de tener alguna función biológica, ya sea en estado libre o combinado, nunca forman parte de las proteínas. Propiedades: Los aminoácidos son todos sólidos y moderadamente solubles en agua y solventes polares, en cambio insolubles en solventes apolares (éter dietílico, benceno, etc). Para reconocerlos se usa la ninhidrina, que reacciona con ellos dando una coloración azul – violeta. La reactividad química se relaciona estrechamente a la de los grupos funcionales, de manera que pueden dar, por ejemplo, ésteres y aminoalcoholes. Buen número de aminoácidos son anfóticos, es decir reaccionan como bases y como ácidos. Los aminoácidos que se obtienen de las proteínas presentan girorotación, es decir desvían la luz polarizada hacia la derecha: dextrorotatorios (+), y hacia la izquierda: levorrotatorios (-). Estructura y Clasificación de los aminoácidos: En esta grupo se encuadran los aminoácidos cuya cadena lateral es alifática, es decir una cadena hidrocarbonada.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 28 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Glicina, Gly, G Alanina, Ala, A Valina, Val, V Leucina, Leu, L Isoleucina, Ile, I Aminoácidos aromáticos La prolina también tiene una cadena lateral de naturaleza alifática, pero difiere de los demás aminoácidos en que su cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al nitrógeno del grupo amino. En está grupo se encuadran los aminoácidos cuya cadena lateral posee un anillo aromático. La fenialalanina es una alanina que lleva unida un grupo fenílico. La tirosina es como la fenilalanina con un hidroxila en su anillo aromático, lo que lo hace menos hidrofóbico y mas reactivo. El triptófano tiene un grupo indol. Fenilalanina, Phe, Prolina, Pro, P F Tirosina, Tyr, Y Triptófano, Trp, W Aminoácidos hidroxilados Aminocidos azufrado Hay dos aminoácidos cuyas cadenas Otros dos aminoácidos tienen cadenas alifáticas laterales poseen átomos de azufre, son la hodroxiladas, la serina y la treonina. El grupo cisteína, que posee un grupo sulfhidrilo, y hidroxilo hace de estos aminoácidos mucha más la metionina, que posee un enlace tioéster. hidrofílicos y reactivos. Cisteina, Cys, C Serina, Ser, S Treonina, Thr, T Metionina, Met, M Aminoácidos básicos
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 29 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Dentro de los aminoácidos con cadenas laterales muy polares encontramos tres aminoácidos básicos: lisina, arginina e histidina. Lisina, Lys, K Histidina, His, H Arginina, Arg, R Aminoácidos ácidos y sus amidas En este grupo encontramos dos aminoácidos con cadenas laterales de naturaleza ácida y sus amidas correspondientes. Estos son el ácido aspártico y el ácido glutámico (a estos aminoácidos se les denomina normalmente aspartato y glutamato par resaltar que sus cadenas laterales están cargadas negativamente a pH fisiológico). Los derivados sin carga de estos dos aminoácidos son la asparragina y la glutamina que contienen un grupo amida terminal en lugar del carboxilo libre. Ácido aspártico, Asparragina, Asn, N Ácido glutámico, Glu, Asp, D Glutamina, Gln, Q E Péptidos: Los péptidos son dos o más residuos de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos con más de 10 residuos de aminoácidos se denominan Polipéptidos. Los Polipéptidos se encuentran entre los aminoácidos y las proteínas tanto por el número de aminoácidos, así como también en su paso de síntesis y catabolismo entre ellos tenemos a la insulina. La estructura primaria de los péptidos o polipéptidos es lineal y la secuencia de sus aminoácidos previamente fueron diseñados por el ADN, de quien sus bases nitrogenadas de cada peldaño equivale a un determinado aminoácido, que esta explicado en el código genético. PROTEÍNAS Las proteínas son compuestos orgánicos presentes en la célula. Las proteínas son polipéptidos de peso molecular (PM) levado, por lo tanto la base de su estructura molecular son los aminoácidos. Además si son proteínas simples solo contienen aminoácidos y si
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 30 BIOLOGÍA GENERAL I Y II son proteínas complejas contienen además otros materiales orgánicos o inorgánicos como el Fe, I, S. Así como en los polipéptidos la secuencia de los aminoácidos en la proteína esta determinada por el ADN, del que se transcribe según el código genético. Propiedades de las proteínas Es abundante en los tejidos y humores casi el 16% en los organismos animales y en menor proporción en los tejidos vegetales. Tiene elevado peso molecular, más de 6000 u.m.a. Las proteínas puras son, en general, sustancias sólidas incoloras, habiéndose conseguido en algunos casos hacerlas cristalizar (albúminas, insulina, hemoglobina, globulinas vegetales), como la hemoglobina de la sangre (roja) y la hemocianina de la sangre de los insectos (azulina) Existen proteínas que son solubles en agua (las albúminas, la caseina) y otros completamente insolubles en agua (colágeno de los huesos y cartílagos, la queratina de pelos y uñas). Las proteínas sin generalmente inodoras e insípidas. No son volátiles, el color descompone las proteínas secas. Se hinchan carbonizan y despiden olor a cuerno o cabello quemado. Las proteínas solubles dan, en realidad soluciones coloidales (hidrosolubles), cuyas miscelas no pueden atravesar las membranas animales y el pergamino o el celofán de los dializadores. Por esto no atraviesan las paredes de las células en las que están contenidas. Se coagulan por el color, o en la intemperie, la clara de huevo, el humor vitrio del globo ocular, el semen. También los ácidos coagulan, entre ellos el ácido nítrico, ácido tricloroacetico, ácido metafosfórico, ácido sulfosalicílico, etc. Además algunas proteínas como la caseína de la leche se “cortan” por acción de bacterias acidófilos. Las proteínas se precipitan. Las proteínas producen reacciones en el organismo una vez inoculadas. Químicamente se comportan como sustancias anfóteras (se comportan como ácidos o como básicos) PROTEINA PESO MOLECULAR Insulina 12000 Ovalbumina 34000 Pepsina 39000 Sueroalbúmina 69000 Hemoglobina 68000 Caseína 98000 Hemo cianina de langosta 414000 Virus de la fiebre amarilla 2500000 Hemocianina de Helix 6600000 Virus papiloma del conejo 47100000 Proteinas más importantes:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 31 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Insulina. Esta formada por dos cadenas polipeptídicas ligadas covalentemente por enlaces de disulfuro. Ambas cadenas son sintetizadas como una cadena polipeptídica única, la proinsulina regula el metabolismo de la glucosa. Modelo de la molécula de la Insulina Miosina: Forma parte de los filamentos gruesos de las miofibrillas Fibroina: Forma la seda de los capullos y telas de araña. Albúminas: Son proteínas en agua, coagulan por el calor y precipitan por el sulfato de amonio. Ejem: Ovoalbúmina, de la clara de huevo de las aves, sueroalbúmina de la sangre y linfa de los vertebrados y factoalbúmina de la leche. Globulinas: Estas proteínas son insolubles en agua, pero se disuelven cuando existen pequeñas cantidades de sales, coagulan por le calor y precipitan por el sulfato de amonio ejem: fibrinógeno del suero sanguíneo Escleroproteínas: Son proteínas que resisten a los agentes mecánicos físicos y químicos (además a enzimas), son sustancias protectoras y de sostén, ejem: Colágeno de los huesos, cartílagos y ligamentos, queratina de la epidermis, pelos, lanas, plumas, uñas, cuernos, pezuñas. Mioglobina Es una proteína del tejido muscular rojo. Consta de una sola unidad polipeptídica asociada a un grupo hemo. Su peso molecular es alrededor de 18000. almacena oxígeno. Hemoglobina (Hb) Es una proteína de la sangre de los vertebrados, es decir en los eritrocitos en forma soluble. Es una macromolécula, constituida de cuatro gruposfirrólicos (porfirina) unidos a un átomo de Fe, y cuatro unidades polipeptídicas formadas por dos pares de cadenas idénticas (dos alfa, dos beta). La Hb. Tiene un peso molecular aproximado de 68000. trasporta el oxígeno en la sangre.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 32 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Hemocionina (Hc) Proteina de la sangre de algunos invertebrados también se encarga de tranportar el oxigeno y el gas carbonico Clasificación de las proteínas: SEGÚN SU ESTRUCTURA: Estructura de las Proteínas Se refiere a la disposición de los polipéptidos en el espacio: Estructura Primaria: Sucesión de aminoácidos en la cadena polipeptídica, como las cuentas de collar. Ejemplo: La hormona insulina. Estructura Secundaria: Las cadenas polipeptídicas forman estructuras enrolladas o dobladas en rizos que se conservan unidas mediante puentes de hidrógeno o de disulfuro. Ejemplo: en las proteínas de las fibras musculares, ligamentos y tendones. Estructura Terciaria: Es el plegamiento de los epirales polipeptídicos en forma de glóbulos sobre si mismo de manera precisa, mediante fuerzas interatómicas débiles como enlaces de hidrógeno o fuerzas de Van Der Waals. Ejemplo: las proteínas globulares. Estructura Cuaternaria: Representa la unión funcional de varias (dos, tres o más) moléculas de proteínas con la organización terciaria. Ejemplo: La hemoglobina, su molécula consta de cuatro moléculas unidas entre sí. El esquema representa la estructura terciaria y cuaternaria de la hemoglobina. Esta proteína está compuesta por cuatro grupos hem, y cuatro globinas, que una con otra forma un dímero. SEGÚN SU COMPOCISIÓN: ovoalbumina, seroalbumina Albuminas P ovoglobulina, seroglobulina Globulinas R SIMPLES O HOLOPROTEÍNAS gliadina (trigo), hordeina (cebada), Prolaminas zeina (máiz). O glutenina (trigo), oricenina (maíz). T Glutelinas E Protaminas esperminas. hemoglobina, mioglobina, Í Cromoproteínas hemocianina. Fosfoproteínas caseína, vitelina CONJUGADAS O mucina, mucoide, cuerpo vítreo. N Glucoproteínas HETEROPRO-TEINAS del timo, de la levadura Nucleoproteínas A Lipoproteínas de membranas citoplasmática. S Propiedades Biológicas Proporciona los materiales necesarios para restituir el tejido gastado. En la contracción : miosina, actina.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 33 BIOLOGÍA GENERAL I Y II En las estructuras: colágeno, elastina, queratinas. Transporte: hemoglobina, licitoproteínas, albúminas (de bilirrubina). Coordinación química: hormonas (insulina, somatotropina). Biocatalizador: enzimas proteínicas. Regulación del gen: histonas (proteínas nucleares). Es fundamental para la defensa: inmunoglobinas, interferon, fibrinas. Ninguna forma de vida puede existir sin las proteínas. LECTURA N° 1 PROYECTO PORTEOMA HUMANO (EL FUTURO) Una vez secuenciado el genoma, comienza la tarea de desentrañar lo que hacen los genes, es decir, para que sirven las proteínas que fabrican, por ejemplo. Hay fundadas esperanzas de que a partir de ahora podamos saber cuales son los genes cuyo mal funcionamiento origina algunas enfermedades, para poder reemplazarlos por otros corregidos. Es lo que se llama terapia génica. Pero para poder combatir estas y otras patologías, se precisa saber cómo funcionan las proteínas que produce un gen determinado. Comienza la era post genómica. La historia asistirá al relevo del genoma por el PROTEOMA HUMANO. ¿QUÉ ES UN PROTEOMA?: Es el conjunto de todas las proteínas que intervienen en los procesos biológicos de una especie la que son elaborados según el Código Genético de cada individuo. El Proyecto Proteoma Humano permitirá determinar composición, estructura y funciones de cada uno de las proteínas, que serían la clave para mejorar numerosos tratamientos terapéuticos, ya que muchas enfermedades temibles, son provocadas simples y sencillamente por una proteína. Un gen es un almacén de información para elaborar una proteína. Cada proteína es una máquina diminuta a la que está encomendada el cumplimiento de una función dentro de la célula, desde obtener energía quemado glucosa hasta dirigir la batalla contra una infección. Hay que llegar a descifrar la estructura de la proteína para entender su misión dentro de la célula. Todavía resulta bastante lento y tedioso, dada la complejidad de las mismas, su número y las posibles combinaciones. A partir de ahora, las palabras Proteoma, bioinformación, biochips serán de uso corriente y aparecerán en los diarios y revistas con asiduidad. Estamos ya en el futuro. La siguiente etapa constituye en su mayor parte el estudio de los ARN mensajeros (ARNm) y las proteínas Comparativamente» si el ADN es el anteproyecto que la célula utiliza para construir las proteínas, el ARNm sería el plano parcial que el contratista lleva a la obra cada día. El ADN permanece en el núcleo de la célula; los ARNm transcritos desde los genes activos lo abandonan para ocuparse de la fabricación proteica. Muchos de los ADN no se activan, es decir, no se copian en ARNm. Los hay que se activan y desactivan en determinados momentos o procesos. Una célula beta del páncreas suele estar repleta de instrucciones de ARNm, necesarias para fabricar insulina; cosa que no sucede en una célula del cerebro, por ejemplo. Se pensaba que un gen correspondía con un ARNm y una proteína.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 34 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Hoy se sabe que esto es bastante más complicado. Los genes pueden leerse por partes, se cortan, se empalman, etc. los investigadores han de prestar atención, también, al transcriptoma (el conjunto de ARNm que una célula produce en un momento dado) SESION DE APRENDIZAJE Nº 4
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 35 BIOLOGÍA GENERAL I Y II ACIDOS NUCLEICOS Ácidos Nucleicos Son sustancias ácidas complejas que constituyen los grupos prostéticos de las nucleoproteínas. La historia de los ácidos nucleicos se remonta al siglo IV antes de nuestra era. Aristóteles planteó una hipótesis que se aceptó por más de dos mil años: los factores biológicos se heredaban a través de la sangre. Esta teoría influyó mucho en la mentalidad, inclusive de los juristas, aún hablamos de líneas de sangre y de parientes consanguíneos. En el siglo XVII se descubrieron los óvulos y los espermatozoides, aunque no se llegó a entender bien cuáles eran sus funciones. Recién en el siglo XVIII se revelaron que el espermatozoide se une al óvulo para formar un embrión, sin explicar la naturaleza de la herencia. El esclarecimiento no se produjo sino hasta 1866, cuando un monje austriaco, Gregor Mendel, publicó la primera teoría correcta de la herencia. En el año 1869, F. Meischer fue el primero en aislar del núcleo celular una sustancia ácida, al que llamó nucleína. En el año 1889 R. Altman introdujo el término de ácido nucleico, siendo analizado por A. Kossel, que dio como resultado: Ácido fosfórico Cuatro bases nitrogenadas Dos glúcidos En el año 1900 A. Levine reconoció dichos glúcidos: a los que denominó desoxirribosa y ribosa, sobre la base de dichos glúcidos nombró ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN) a los dos ácidos nucleicos. En el año 1910 T. Morgan descubrió que los genes se hallan en los cromosomas, estructuras celulares formadas principalmente por proteínas y ADN. Por años se suponían que las proteínas cromosómicas transmitían la información genética. Más tarde, en 1944 O.T. Avery y sus colaboradores demostraron que el ADN contenía la información genética de las células, descartando que los genes estuvieran formados por proteínas. En el año 1950 J. L. Pauling, sugirió que la estructura de la molécula de ADN podría ser un espiral. En el año 1953, J.L. Watson y F. Crick crearon el modelo de la estructura macromolecular del ADN. Ácido desoxirribonucleico (ADN): Es una molécula compleja de dos extensas cadenas polinucleotídicas enrrolladas mutuamente una alrededor de la otra. Dentro de cada célula hay un núcleo, centro de mando de la célula. Este contiene cromosomas, formados por moléculas de ADN estrechamente enroscados y por proteínas. También las mitocondrias y los cloroplastos contienen ADN, que se denominan ADN mitocondrial, ADN plastidal. Así mismo algunos virus tienen ADN y se llaman ADN virales. Clases de ADN: ADN desnudo,
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 36 BIOLOGÍA GENERAL I Y II ADN desprovisto de cubierta proteica o lipidica. ADN recombinante, Molienda de ADN formado por recombinación de fragmentos de ADN de orígenes diferentes. La (o las) proteína que codifica es una proteína recombinante. ADN mitocondrial El ADN mitocondrial es el material genético de las mitocondrias, los orgánulos que generan energía para la célula, se reproducen por sí mismos semi-autonómicamente cuando la célula eucariota que ellos ocupan se divide. ADN polimerasa La ADN polimerasa es una enzima que cataliza la síntesis de ADN a partir de desoxirribonucleótidos y de una molécula de ADN plantilla o molde que es la que será "copiada". Tras la acción de la ADN polimerasa I y una vez que se han eliminado y añadido alrededor de unas 10 bases, interviene la enzima ADN ligasa, que une los extremos libres del fragmento recién formado con el resto de la cadena, recuperando así el ADN su estructura normal. ADN fósil El estudio del ADN fósil, se usa en paleogenética, utiliza la reacción en cadena de la polimerasa PCR, permitiendo estudiar registros moleculares de ADN que sean lo suficientemente antiguos, pudiendo realizar secuenciaciones y estudiar su composición. Los restos de ADN del fósil más antiguo que se conoce (que han podido ser recuperados y leídos) pertenecen a los neandertales no sobrepasando los 50.000 años. Uno de sus usos ha sido los análisis comparativos de ADN que concluyen que en nuestro genoma no hay herencia neandertal. El ADN de la momia Juanita que se halló en el nevado de Ampato (Arequipa), indica que la mayor caracteristica genetico hereditaria de ella es parecido al habitante coreano actual y no tanto al habitante peruano actual, quiere decir que mantenía su linaje hereditario proveniente de lso hombres que habían llegado de Asia en la época Pre-Colombina. ADN complementario El ADN complementario o ADNc es un ADN de cadena sencilla. Se sintetiza a partir de una hebra simple de ARNm maduro. Se suele utilizar para la clonación de genes propios de células eucariotas en células procariotas, debido a que, dada la naturaleza de su síntesis, carece de intrones ADN superenrollado El ADN superenrollado es una molécula de ADN bicatenario que está retorcida o girada sobre sí misma, de tal modo que el eje de la doble hélice propia del ADN no sigue una curva plana sino que forma otra hélice, una superhélice. El concepto de ADN superenrollado aparece como resultado del análisis topológico de la molécula de ADN. Una molécula con la misma secuencia puede estar en estado relajado o en diferentes estados de enrollamiento. Estas moléculas se conocen como topoisómeros, ya que son idénticas excepto en lo relativo a su topología. Las moléculas pueden sufrir superenrollamiento tanto positivo como negativo, dependiendo del sentido de la torsión. Para que el superenrollamiento se mantenga, la molécula debe estar topológicamente restringida; así ocurre con un ADN bicatenario circular cerrado covalentemente. Un ADN bicatenario lineal puede estar restringido cuando está unido a proteínas o debido a la elevada longitud de su cadena.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 37 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Receptores en la Transcripción de Genes Los receptores celulares, son componentes de la célula que son capaces de identificar substancias, sean neurotransmisores u hormonas. Hay receptores extracelulares que se encuentran en la superficie celular ya que su ligando no es capaz de traspasar la bicapa lipídica y otros denominados receptores intracelulares ya que se encuentra en el citosol y sus ligandos son capaces de traspasar la bicapa lipídica. Tanto los receptores extracelulares como intracelulares desencadenan una cascada de reacciones que participan en la transcripción génica. Composición Química del ADN Ácido fosfórico Desoxirribosa A D Bases Nitrogenadas Púricas Adenina N Guanina Pirimídicas Citosina Timina Propiedades Biológicas del ADN Duplicación, es un mecanismo que permite producir dos moléculas de ADN de una existente. La duplicación del ADN se lleva a cabo en tres etapas: El ADN en toda su extensión se encuentra con sus dos “hebras” enroscadas una en torno de la otra, semejante a una escalera de caracol o una escalera de travesaños retorcidas. Ambas hebras se conectan por sus bases nitrogenadas. Cuando las condiciones están dadas se van separando las dos hebras. Luego, de acuerdo con estrictas reglas de formación de pares de bases, las bases libres (disponibles) del protoplasma se unen con sus correspondientes bases de las dos hebras originales. Por último, se elaboran dos duplicados del código. De este modo cuando la célula se divide, cada una de las células nuevas tendrá el mismo código de ADN.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 38 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El ADN, lleva y transmite la información hereditaria de una generación a la siguiente y así sucesivamente muchas generaciones, de acuerdo al plan maestro de las unidades familiares, razas, especies, géneros, familias, órdenes, clases, subreinos y reinos. Forma la estructura de los cromosomas y de los genes (proporciones de ADN). Programa la forma y las funciones generales y específicas de las células principalmente a través de la sintesis proteica. El ADN ejerce este control de la siguiente manera: Permite resolver problemas penales y civiles con la aplicación de la prueba del ADN, Ley No. 27048. En Ingeniería genética y biotecnología. En el Proyecto Genoma Humano. Toda la molécula de ADN se denomina Genoma, pero de este genoma apenas el 2% son genes, el resto es simplemente materia química. Los científicos ya lo tienen el Mapa del Genoma (se dio conocer en Junio del 2000 en Londres) debidamente secuenciados los 40 mil genes con un total de tres mil millones de combinaciones moleculares, lo que significa igual número de información hereditarias específicas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 39 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El Mapa del Genoma Humano es un hito histórico que presenta grandes posibilidades y grandes peligros. Con su aplicación se cambiará la historia de la medicina y permitirá desarrollar tratamientos para enfermedades hasta ahora incurables, como la diabetes, el cáncer, el parkinson, mal de Alzheimer, sordera, enfermedad de Huntington, fibrosis quística, anemia de célula falciforme, hemofilia, daltonismo, gota, etc. Mediante el Proyecto Genoma Humano se pretende reprogramar muchas funciones celulares a favor de una vida sana y saludable para el ser humano, a lo que los alquimistas lo llamaron en el siglo XVI elixer de la vida. Descodificación Redacción Central de EFE, 26 junio 2000.- El desciframiento del “libro de la vida”, formado por más de 3.000 millones de pares de letras químicas, abrirá las puertas de una revolución médica y permitirá a la Humanidad dirigir su propia evolución y la de otras especies. La utilización oficial del Mapa del Genoma Humano marcará, en opinión, de muchos científicos y especialistas, el comienzo de una nueva era en la historia de nuestra especie. Para la ciencia médica, el ADN cromosómico encierra las claves para entender y combatir una gran parte de las enfermedades, entre ellas el cáncer, la diabetes, la obesidad, el envejecimiento, los trastornos del sistema inmunológico y las degeneraciones nerviosas y cerebrales como el mal de Parkinson de Alzheimer. Los más de 3.000 millones de pares de “letras químicas” se juntan a su vez para formar palabras, se calcula que entre 35.000 y 40.000, que son en realidad los genes, responsables de codificar la estructura de los verdaderos engranajes de la vida orgánica: las proteínas. Con el conocimiento que la ciencia acaba de proporcionar al hombre, será posible a partir de ahora, y en un período de tiempo de pocos años o décadas, desarrollar medicamentos que modifiquen las funciones incorrectas de las proteínas, la verdadera causa de las enfermedades. En el ADN –código de la vida– están contenidas las características físicas, psíquicas, intelectuales, culturales y sensitivas así como las instrucciones para que el organismo se desarrolle, crezca, viva y muera como también todas las instrucciones necesarias para su posible replicación –crear un ser humano– y su manipulación; abriendo las puertas de la revolución Biotecnológica, Médica y la Ingeniería Genética, y a todos las aplicaciones que deriven del uso de la información genética. Se considera ya posible que en un plazo de veinte años cada persona pueda tener su “mapa genético individualizado”, de tal manera que sabrá sus puntos débiles constitucionales y su propensión a padecer ciertas enfermedades. El siguiente paso lógico será el diseño de fármacos específicos para cada persona, y luego, hacia el año 2030, los genetistas creen que podrán manipularse los genes responsables del envejecimiento, hasta lograr aumentar la esperanza media de vida hasta cien años o más. Semejantes avances modelarán un tipo de sociedad notablemente diferente de la que ahora conocemos, y ello es ya motivo de preocupación para políticos, sociológicos y juristas, que tratan de intuir hasta dónde llegarán los cambios y cómo establecer límites éticos. Las cada vez más frecuentes y exitosas clonaciones han suscitado las primeras voces de alerta, pero fue hace ya diez años, cuando proliferaron los ensayos genéticos prácticos, que el mundo supo con asombro que es posible intercambiar genes entre especies diferentes. Fue de esa manera como se obtuvieron resultados tan chocantes como llantas que brillan en la oscuridad con la fosforescencia “prestada” por las luciérnagas, o el crecimiento de una oreja humana en el lomo de un ratón. Acido Ribonucleico (ARN): Es un polímero de ribonucleótidos de una sóla hebra. El ARN normalmente es una sola hebra, pero es capaz de replegarse sobre sí mismo formando asas ahorquilladas con porciones de hebras en la molécula individual. En los virus el ARN tiene dos hebras.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 40 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El ARN se localiza en los cromosomas, en el jugo nuclear, citoplasma, ribosomas y en la mayoría de los virus. Composición Química del ARN Ácido fosfórico Ribosa A R Púricas Adenina N Bases Nitrogenadas Guanina Pirimídicas Citosina Uracilo Clases de ARN: En todas las células existen tres clases de moléculas de ARN: 1ARN mensajero (ARNm), 2ARN de transferancia (ARNt), 3ARN ribosómico (ARNr) Cada clase difiere de las otras en su tamaño, función y estabilidad general. ARNm. Se sintetiza en el núcleo celular durante el proceso llamado transcripción, en el cual uno de los polinucleótidos del ADN actúa como patrón dando lugar un solo ARN m. El ARNm recién formado se separa del ADN y abandona el núcleo, llevando las instrucciones codificadas del ADN en el cual se establecen las características de la estructura de cada proteína de la célula. ARNt: Son moléculas pequeñas que permanecen disueltos en el citoplasma, se componen de 80 a 100 nucleótidos. El ARN de transferencia tiene dos extremos importantes: Uno reconoce el código del ARN mensajero y el otro porta los aminoácidos correctos. El ARN de transferencia cumple las siguientes funciones: Captura un aminoácido que se une por unos momentos al primer codón. Captura un segundo aminoácido, que se une al segundo codón. Ambos aminoácidos están tan cerca el uno del otro que entre ellos se forma un enlace peptídico. Este mecanismo se repite en cada codón, hasta llegar a un codón terminal, es decir ya es un polipéptido. ARNr: Son moléculas que junto con las proteínas ribosómicas forman los ribosomas y polisomas; se encuentra flotando en el citoplasma, adherido al retículo endoplasmático e inclusive en el interior de las mitocondrias y cloroplastos. Durante la síntesis de la proteína el ribosoma se mueve a lo largo del ARM m, al progresar el ribosoma a lo largo del ARNm, se forma una cadena de aminoácidos, lo que vendría a ser un polipéptido o una proteína requerida por el ADN, luego el ribosoma libera la cadena.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 41 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Si la proteína recién formada es celular, se que queda en la misma célula, y sí es proteína de exportación llegará hasta los tejidos y órganos que lo requieren mediante los fluidos extracelulares y corporales Propiedades Biológicas del ARN 1En la síntesis de polipétidos y proteínas. 2En la síntesis de ADN por medio de enzimas retrotranscriptasa. Sólo es posible en los virus que tienen de genoma ARN. DIFERENCIAS ENTRE ADN Y ARN ACIDOS ESTRUCTURALES COMPOCISION FUNCIÓN ADN Dos cadenas: doble Pentosa: Desoxirribosa Almacena hélice Base pirimidicas: Conserva Timina Transmite la información genetica ARN Monocatenaria Pentosa: Ribosa Articula la infoermación Lineal (ARN m) Base pirimidica: genetica del ADN en la Cruciforme (ARN t y Uracilo síntesis de polipectidos ARN r) y proteínas
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 42 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 5 ENZIMAS Concepto: Las enzimas son catalizadores proteínicos altamente específicos de las reacciones, todas las reacciones bioquímicos son catalizados por enzimas. Propiedades: Las enzimas hacen posible la vida en la tierra. Catalizan reacciones específicas. Las enzimas reconocen a los sustratos específicos y actúan sobre ellos y no sobre otros tipos de sustancias. Su extraordinaria capacidad catalizadora hace posible que en el organismo tengan lugar reacciones químicas que de no ser así requerirían elevadas temperaturas o condiciones particulares de PH y presión incompatibles con la vida. Las enzimas analógicamente a los catalizadores comunes influencian la velocidad de una reacción en ambos sentido sin alterar el equilibrio. La dirección en que se verifica una reacción está siempre determinada por la ley de acción de masas y por la energía libre. Por tanto que, en un enzima es capaz de acelerar la descomposición de una determinada sustancia, así mismo es capaz de acelerar la síntesis de la misma. Naturaleza química y mecanismo de acción La mayor parte de las enzimas están constituidos por proteínas puros o por metaloproteínas. Algunas enzimas, además de contener una parte proteica (aproenzima), constan de un grupo no proteico (coenzima) que deriva corrientemente de un factor vitamínico. Al conjunto de ambas partes se denomina holoenzima. Se ha constatado que invitro el coenzima podría por si solo efectuar, en algunos casos, la reacción catalizada por el holoenzima, pero la velocidad de la reacción sería enormemente inferior a la obtenida por el enzima completo. Esto viene a señalar que el coenzima es en parte responsable de la especificidad de la reacción catalizada por el enzima, debiéndose fundamentalmente al apoenzima la capacidad de reducir la energía de activación del sustato. A todo enzima se le atribuye la posesión de un sitio catalítico, también se le llama sitio activo o centro activo, que para las enzimas provistos de coenzima coincide generalmente con un grupo químico de dicho coenzima. Es a este sitio catalítico al que deben unirse los sustratos durante periodos de tiempo extraordinariamente breves pero suficientes , para que el enzima modifique su estructura , convirtiéndose de ese modo en los productos de la reacción. Es posible atribuir el sitio catalítico una configuración típica, a la que solo el sustrato específico puede adaptarse como una llave a su propia cerradura (chapa o candado). Es decir las enzimas son específicas. Cada quien para quien.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 43 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Características del sitio catabólico El sitio catabólico representa únicamente una pequeña porción de la totalidad de la enzima, la mayoría de residuos de aminoácidos que forma la enzima no quedan en contacto con el sustrato. El sitio catalítico es “elástico”, es decir se adecua a la molécula o materia sobre quien actúa. Inclusive con pequeños cambios en sus aminoácidos para “quedar bien”. El sitio catalítico se “une” al sustrato por medio de fuerzas relativamente débiles. El sitio catalítico mantiene su conformación una vez que dejó de actuar, inclusive tiene “memoria” para los nuevos sustratos. Ecuación de Michaeliz –Menten. Una reacción catalizada enzimáticamente consta de tres pasos: Formación de un complejo enzima – sustrato. E+S [ES] Catálisis, Que convierte el sustrato en producto. [ES] [EP] Liberación Del producto: [ES] E + PA + PB. Sitio activo o catalítico de la enzima Factores que modifican la actividad enzimática Temperatura. Dentro de sus límites máximo y mínimo de las enzimas, la velocidad de una reacción catalizada es proporcional a su temperatura: Velocidad de reacción Temperatura
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 44 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Velocidad de reacción Temperatura Las enzimas conservan la vida en temperaturas extremas, los peces que habitan en le punto de congelación del agua (mar Ártico) no se congelan porque tienen enzimas que les permiten vivir a esas temperaturas 0°C. Asimismo microorganismos, plantas ya nimales pueden vivir en las aguas termales más de 80°C sinq ue sean perturbados, tal como hemos visto en años del Inca (Cajamarca), Yura (Arequipa), Gonoy (Huanuco), Monterrey y Chancos (Ancash). En estos casos la temperatura óptima del enzima está cerca del punto de congelación (aguas heladas) o cerca del punto de ebullición (aguas calientes). pH. Los cambios moderados de pH afectan el estado iónico de la enzima y con frecuencia también del sustrato. Las enzimas tienen pH óptimo de 5 a 9 pH, es decir ligeramente ácido, neutro y ligeramente básico. pH óptima Velocidad de reacción 3 5 7 9 11 pH Las enzimas se desnaturalizan cuando su PH baja o sube de los límites indicados.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 45 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Concentración de los reactantes. A concentraciones altas de los reactivos, tanto el número de moléculas como energía suficientes para reaccionar como su frecuencia de colisiones serán altas. La velocidad de reacción es, por tanto, proporcional a las concentraciones de las moléculas reaccionantes. Velocidad de reacción Concentración Concentración de la enzima. Se refiere a la mayor o menor cantidad de enzimas y a su vez concentración espacial. La velocidad de reacción es proporcional a la cantidad de enzima presente. Velocidad de reacción Concentración de sustrato. Se refiere que el sustrato debe estar Cantidad de enzima reaccionar. bien concentrado para Baja concentración Media concentración Alfa concentración La velocidad de reacción crece al aumentar la concentración del sustrato por le punto donde se dice que la enzima está “saturada” con el sustrato.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 46 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Velocidad máxima Velocidad de reacción Concentración de sustrato Inhibidores enzimáticos. El estudio de los inhibidores enzimáticos ha servido para obtener información sobre el mecanismo de la catálisis enzimática, especificidad del sustrato, la naturaleza de los grupos funcionales en el sitio catalítico y la participación de ciertos grupos en el mantenimiento de la conformación de la molécula enzimática. Existen tres tipos de inhibición enzimática, la competitiva y no competitiva. Los inhibidores enzimáticos son de enorme importancia en terapia, por ejemplo, para evitar la formación de más células malignas en el cáncer se utilizan inhibidores específicos, así ya no hay formación de más células malignos: E + I EI E = Enzima I = Inhibidor EI = Complejo enzima inhibidor En el caso del VIH (SIDA), se están utilizando retrovirales para evitar que la enzima retrotranscriptasa actúe libremente produciendo más virus VIH en las células. ¿CÓMO ACTÚAN LOS ENZIMAS? La interacción enzima – sustrato se realiza en un área del enzima llamado centro activador, que es particularmente sensible a los cambios químicos. Entre el enzima y el sustrato se forman varias uniones débiles, produciendo un complejo relativamente estable como en la llave a su cerradura. El sustrato es químicamente modificado y convertido en uno o más productos, conforme nos muestra la ecuación: E + S = [ E S ] = E + P1 + P2 En donde E, enzima : ES, enzima – sustrato; S, Sustrato; P, productos. Clasificación: La comisión para las enzimas de la unión Internacional de Bioquímica, estableció en 1961 una clasificación oficial de las enzimas, basado en el tipo de reacción que catalizan:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 47 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Oxidorreductoras. Son las enzimas responsables de los procesos de oxido-reducción de los cuales procede la energía necesaria para la vida. Transferiosas. Transfieren grupos específicos (grupos metilo, amino, fosfato, etc) de un sustrato (donador) a otros (aceptador) A–G+B A+B -G Estas enzimas ejercen una función primaria en la génesis, en las transferencias y en el almacenamiento de la energía. Hidrolasas. Son las enzimas que escinden hidrolíticamente los respectivos sustratos, es decir con introducción de una molécula de agua. A – B + H2O A – OH + B - H Las enzimas de este grupo son numerosísimos: pertenecen a las enzimas digestivos. Liasas. Comprende las enzimas que catalizan la escisión de sus sustratos sin incorporación de agua:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 48 BIOLOGÍA GENERAL I Y II A–B A+B Ejemplo, los descarboxilasas, aquellas que intervienen en la respiración celular. Isomerasas. Son enzimas que catalizan la isomerización de sus sustratos. Ligasas o sintetasas. Comprende las enzimas encargadas de la síntesis de algunos metabolitos o factores biológicos particulares. Enzimas alostericas: A la enzima que actúa en la primera secuencia de eventos, la cual es inhibida por el producto final, se le conoce como enzima alostérica.Las enzimas alostéricas tienen un elevado peso molecular, además son aligoméricas, o sea que consisten en dos o más subunidades polipeptídicas son más complejas que las enzimas ordinarias. Las enzimas alostéricas poseen además del sitio catalítico, común a todas las enzimas, otro sitio en el cual actúa un modulador específico que puede unirse a la enzima en forma reversible, es decir, en unión no covalente, sin establecer enlace químico firme. En general el sitio alostérico es tan específico en su capacidad de unirse con el modulador, como lo es el sitio catalítico para unirse al sustrato. Propiedades Biológicas Los enzimas hacen posible la vida en la Tierra. Aceleran o inhiben las reacciones químicas que se llevan a cabo en las células u órganos. En condiciones normales mantiene el metabolismo estándar, en condiciones anormales aumenta la actividad metabólica produciendo la fiebre, su inverso es la hipotermia. Ambos casos son fatales. Mantiene la homeostasis, tendencia a la uniformidad o estabilidad del equilibrio físico químico del medio interno en cada organismo. En el tratamiento de ciertas enfermedades hereditarias, muchas se deben a anormalidades en la síntesis de enzimas, determinados por su propio ADN. En la fabricación de medicamentos. Es posible que algunas enzimas “sintéticas” pueden ser agentes terapéuticos poderosos. La inhibición enzimática favorece la vida en los extremos térmicos de sobrevivencia, por ejemplo existen peces del Artico que viven a 1ºC, sin que sus tejidos se congelen, así mismo, los organismos llamados termófilos que viven en las aguas termales entre 50 y 80ºC sin afectar a sus tejidos del permanente calor natural de sus aguas. Para detener el envejecimiento. Los investigadores han revelado que las células humanas normales son mortales, puesto que se dividen solo en número limitado de veces y después dejan de hacerlo. Una teoría sostiene que la clave del envejecimiento se halla en los extremos de cada hebra de ADN, sección llamada telómero. Los científicos han observado que, cada vez que ciertas células se dividen, los telómeros se acortan como una mecha que arde. Al parecer, con el tiempo se acortan tanto que la célula deja de multiplicarse. Ahora bien, los telómeros no se reducen cuando está
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 49 BIOLOGÍA GENERAL I Y II presente cierta enzima, por lo que según la teoría, esta podría aportar a la célula el poder de continuar multiplicándose indefinidamente. Para detener enfermedades cancerosas, mediante enzimas inhibidoras de la división celular. En otras palabras inversa a la anterior propiedad. En la síntesis del ADN a partir del ARN, solamente ocurre en forma natural en los retrovirus, ejemplo: VIH. En análisis enzimático. Facilita la determinación de sustancias a concentraciones que no podrían ponerse de manifiesto con los métodos químicos usuales. En el diagnóstico de ciertas enfermedades. El análisis de la actividad de determinados enzimas en los líquidos biológicos, en las secreciones y en los tejidos puede poner de manifiesto anomalías y síntomas bioquímicos patognómicos de una enfermedad.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 50 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 6 BIOENERGETICA Concepto: La bioenergética o termodinámica bioquímica, es el estudio de los cambios de energía que acompañan a las reacciones bioquímicas. Los sistemas no biológicos utilizan mayormente la energía calorífica para realizar trabajo, en cambio los sistemas biológicos, como son isotérmicos, emplean la energía química para todo su trabajo o proceso vital. Flujo de energía Toda forma de energía que tenemos tiene su origen en el sol. Las plantas utilizan en primer lugar para llevar acabo la fotosíntesis, cuya energía se va acumulando en las plantas como energía química, que es consumido por los animales quienes van perdiendo es energía química en diferentes formas, al final dicha energía se desperdicia como calor. Energía Energía E. Luminosa luminosa química E. Eléctrica SO PLANTA ANIMAL E. Química + calor L E. Mecánica E. Calórica Energía libre y las leyes de la termodinámica El cambio en la energía libre (∆G) es esa porción del cambio de la energía total de un sistema que está disponible para realizar trabajo, es decir la energía útil, conocida también en dos sistemas químicos como potencial químico. La primera ley de la termodinámica establece que la “energía total de un sistema, más de la de su entorno, permanece constante”. Esta es también la ley de la conservación de la energía. El principio dice: “la energía no se crea no se destruye, sólo se transforma” La segunda ley de la termodinámica establece que “si un proceso ocurre espontáneamente, la entropía total de su sistema debe aumentar”. La entropía representa la extensión de desorden o lo fortuito del sistema y se torna máxima en un sistema cuando éste se aproxima al equilibrio verdadero. Es condición de temperatura y presión constantes, la relación entre el cambio de energía libre (∆G) de un sistema en reacción y el cambio de la entropía (∆S) esta dada por al siguiente ecuación que combina las dos leyes de la termodinámica.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 51 BIOLOGÍA GENERAL I Y II ∆G = ∆ H – T ∆ S Donde ∆ H es el cambio de la entalpía (calor) y T es la temperatura absoluta (Kelvin). Bajo las condiciones de las reacciones bioquímicas, debido a que ∆H es aproximadamente igual a ∆ Е, que es el cambio total en la energía interna de la reacción, la reacción anterior puede expresarse asi: ∆G = ∆E– T ∆S Si ∆ G es negativo la reacción es exergónica, es decir pierde energía libre, si ∆G es positiva, la reacción es endergónica, es decir gana energía, acumula, si ∆G vale cero, el sistema está en equilibrio y ningún cambio neto tiene lugar. A Calor D Energía Química C B A + C B + D + CALOR Papel de los fosfatos de alta energía en bioenergética y en la captación de la energía. Para mantener los procesos de la vida, todos los organismos deben obtener suministro de energía libre a partir de su entorno. Los organismos autótrofos (plantas) utilizan la energía libre de la luz solar, y los organismos heterótrofos (animales) obtienen la energía libre durante su metabolismo por la rotura de moléculas orgánicas complejas que vienen de su entorno. En todo estos procesos, el ATP (adenina) desempeña un papel en la transferencia de la energía libre de las reacciones exergónicas a las endergónicas. Proceso endergonico 1 Síntesis REACCIONES 2 Contracciones musculares EXERGONICAS E 3 Excitación nervio 4 Transporte activo
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 52 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Molécula de ATP El adenosin trifosfato esta formado por un nucleótido ( La ademina), un azúcar (la ribosa) y sus residuos de ácido fosfórico de los cuales el más inmediato a la molécula del nucleósido (base y azúcar) está esterificado al grupo oxhídrico en la posición 5 de la ribosa. MOLECULA DE ATP Los derivados del ATP son el ADP, adenosin difosfato y el AMP, adenosin monofosfato. ATP ADP + Pi ATP AMP + 2 Pi ATP Adenosina + 2 Pi + Pi Pi= Fósforo inorgánico APP + AMP 2 ADP La cantidad de energía (∆G°) liberada por la hidrólisis de cualquiera de las dos uniones fosfato anhídrido del ATP esta cerca de los -8kcal/mol.    - Adenosina
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 53 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Pi +   - Adenosina 2 Pi +  - Adenosina Propiedades Biológicas: La energía del ATP es utilizada en: Trabajo mecánico, Trabajo eléctrico, Sistema de transporte activo, Bioluminiscencia, Calor, Anabolismo Gracias a los enlaces ricos en energía de las moléculas de ATP, las células pueden almacenar gran cantidad de energía en un espacio muy pequeño y consumirla a medida que se va necesitando. Sin ATP la vida se extingue. En la termodinámica de la vida. Primera ley de la termodinámica establece: “La energía total de un sistema, más de su entorno permanece constante”. Esta es también de la conservación de la energía. Segunda ley de la termodinámica establece: “Sí un proceso ocurre espontáneamente, la entropía total de un sistema debe aumentar”.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 54 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 7 VITAMINAS Y HORMONAS VITAMINAS: Son sustancias orgánicas de estructura variable que los organismos necesitan incorporar en cantidades pequeñas para poder mantener su metabolismo. El término vitamina fue propuesto por Funk (1912) creyendo que contenían aminas para la vida. Características: Son compuestos orgánicos relativamente sencillos. Las vitaminas proceden principalmente de las plantas algunos animales y el hombre pueden fabricar en forma de provitaminas. Actualmente se está descubriendo más vitaminas con diversas funciones, que pueden inclusive ser útil en la prolongación de la vida y en la curación del temido cáncer. La falta de vitaminas específicas en el organismo provoca estados carenciales o hipovitaminosis. Son indispensables para el mantenimiento de la vida, actuando como coenzimas en gran cantidad de reacciones bioquímicas. Son sustancias hábiles, ya que se alteran con facilidad o resisten poco los cambios de temperatura y los almacenamientos prolongados. Clasificación Vitaminas liposolubles: Son los que se disuelven en grasas, éter y gasolina. Se acumulan en los tejidos y constituyen la reserva que el mismo organismo utiliza con lentitud. Las vitaminas liposolubles son: A,D,E,K. Vitaminas hidrosolubles: Se disuelven fácilmente en agua y alcohol. Abandonan rápidamente el organismo, que deben ser respuestas todos los días. Son vitaminas hidrosolubles: complejo B y la vitamina C. CUADRO DE VITAMINAS Vitamina Funciones Enfermedad carencial Mantiene la integridad de los epitelios. Atrofia de los epitelios A Favorece el metabolismo del colesterol y de Xeroftalmia, Retinol las purinas. Queratomalacia Axerotol Interviene en la regeneración de la rodopsina. Descamación epitelial Caroteno activado Estimula el crecimiento. Encarecimiento Resfrío y bronquitis Hemeralopia y nictalopia. Raquitismo. B1 Participa en el metabolismo de los glúcidos. Insensibilid Tiamina Favorece la absorción del oxígeno por el ad en piel y Aneurina cerebro. piernas con
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 55 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Antiberibe-rina Impide la acumulación de los ácidos láctico y hinchazón, Orizamina pirúvico. marcha Antineurítica rígida y lesiones nerviosas y cerebrales. B2 Constituye el grupo prostético de varias Labios agrietados Riboflavina enzimas. Dermatitis húmeda Lactoflavina Interviene con la vitami-na A, en la activación Neuritis Hepatofla-vina del nervio óptico. Anemia Vitamina G B3 Reacciones de trans-ferencias de electro-nes Pelagra (piel colorea-da) Niacina realizadas por enzimas deshidroge-nasas. Dermatitis Acido nicotínico Diarrea Nicotinamida Anemia B5 Reacciones de trans-ferencia de acilos e las Molestias en piel Ácido pantoténico que intervienen la CoA. Cefalea Trastornos gastrointes-tinales. Actúa en forma de fosfato como coencima de Glositis transami-nasas, disulfhidrasas y Dermatitis húmeda descarboxilasas. Anemia B6 Actúa en la formación de la carotina. Adelgazamiento Piridoxina Estimula la actividad fagocitaria de los Estomatitis Adernina leucocitos. Reacciones de trans-ferencia de un carbono. Disminución de leuco-citos. B9 Daños en la médula ósea. Ácido fólico Glositis, Alteraciones gastrointestinales. Participa en el proceso de algunas reacciones Anemia y daño medular. B12 enzimáticas. Anemia megaloblásticas Cianocobalina Participa en el metabolismo de los ácidos Glositis Cobamina nucleicos. Anorexia Alteraciones gástricas. Neuropatía periférica. Vitamina Funciones Enfermedad carencial C Activa diversas enzimas. Escorbuto Ácido ascórbico. Acción antitóxica y antiinfecciosa. Inflamación de la mu-cosa bucal. Broncodilatador. Caída de dientes. Biosíntesis de colágeno. Hemorragias. Anorexia. Fatiga Trastorno óseo. Favorece la absorción, retención y utilización Deformaciones óseas (niños). del calcio y el fósforo por los huesos y dientes. Osteomalacia (adultos) Participa en el metabolismo del ácido cítrico. Trastornos del crecimiento. D2 Calciferol Provitamina D Se convierte en vitamina D por acción de la Raquitismo (niños) Ergosterol radiación ultravioleta. Osteomalacia (adultos) 7 – Deshidro-colesterol E Participa como antioxidante. Anemia en niños. Tocoferoles Favorece la acción fisiológica de la vitamina Síndrome: distrofia muscular en adultos. A. Degeneración del epitelio seminífero. K Activa los factores de la coagulación san- Trastornos de coagulación. Filoquinona guínea: II, VII, IX y X. Hemorragias cutáneas y gingivales. Antihemorrágica V. de la coagulación.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 56 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Propiedades Biológicas: No cumplen una función plástica ni energética, ni tampoco sufren combustión, pero son reguladoras en múltiples procesos metabólicos donde el organismo es capaz de transformar y aprovechar los otros nutrientes que se incorporan con la alimentación. Su principal vía de adquisición son los alimentos. Cumplen funciones determinadas en el organismo y su falta o deficiencia en el régimen alimentario provoca estados carenciales o hipovitaminosis. En la prolongación de la vida y en la curación del temido cáncer. Hormonas Son sustancias secretadas por células de una parte del organismos que pasa a otra parte, donde actúa en muy pequeña concentración regulando el crecimiento y la actividad de las células. El término hormona (yo excito) fue propuesto por el fisiólogo inglés Starling (1905). Fitohormonas: Son reguladores naturales de las plantas, generalmente producidos por tejidos embrionarios de rápido crecimiento, donde quiera que se encuentren o igualmente en las células más antiguas. Principales fitohormonas: Auxinas. Facilita el desarrollo de los embriones no maduros y activo, la división celular, acelerando la curación de las heridas, el crecimiento foliar y el enraizado; interviene también en los fenómenos de abscición de los frutos, inhibición de los frutos, inhibición de las yemas y determinación de la forma típica de la planta. Más que sustancia es un grupo complejo. Giberelina. Promociona la división celular, alargamiento de los tallos, floración. Se presenta naturalmente en casi 30 variantes moleculares. Citocinina: Estimula la división celular en el tejido meristemático. Rizocalina: Estimula el enraizamiento. Traumatina: Se forma en el lugar de lesión del tejido de la planta, estimulando la división celular y por consiguiente la cicatrización de la lesión. Hormonas de los animales y del hombre: En los animales y en el hombre todas sus partes funcionan integrados y coordinados dentro de un sistema llamado ENDOCRINO. Las hormonas son producidas en las células endocrinas, de donde vierten sus productos a los tejidos circulatorios (sangre y linfa) llegando así a las células blanco de determinados tejidos. Los neurohumores pueden pasar por un axón, y las postaglandinas son transferidas con el líquido seminal. Según su naturaleza química, las hormonas pueden dividirse en:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 57 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Hormonas esteroides; estradiol, testosterona, progesterona, glucocorticoides, mineralocorticoides. Hormonas derivados de aminoácidos: adrenalina, noradrenalina, tiroxina. Fitohormonas A = Auxinas C = Citocininas G = Giberelinas R = Rizocalina T = Traumatina Hormonas peptidicas: oxitocina, hormona antidiurética, melanotropa, insulina, glucagon, secretina, parathormona. Hormonas proteicas: somatotropa, tirotropa, gonadotropas. Las hormonas realizan funciones específicas como: Influyen sobre la actividad de los genes. Activan o inhiben determinados procesos enzimáticos. Modifican la permeabilidad de las membranas tanto extracelulares como intracelulares. El mantenimiento del estado normal del organismo depende de las hormonas que se secretan de acuerdo a las distintas necesidades.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 58 BIOLOGÍA GENERAL I Y II HORMONAS DE LOS VERTEBRADOS Hormonas Efectos principales ADENOHIPOFISIS Somatotropa (GA) Estimula el crecimiento. Tirotropa (TSH) Estimula la secreción de la tiroides. Estimula la producción hormonas de la corteza suprarrenal. Adrenocorticotropa (ACTH) Estimula la formación del folículo de Graaf del ovario. Regula la producción y liberación de estrógenos y progesterona Folículo estimulante (FSH) por el ovario y testosterona por el testículo. Luteinizante (LH) Estimula la producción leche; influye en el instinto materno. Estimula la dispersión de pigmentos en los cromatóforos Prolactina o Luteotropa (PRL) Molanotropa (Intermedina) HIPOTALAMO – NEUROHIPOFISIS Oxitocina Estimula las contracciones uterinas y la expulsión de la leche. Regula la expresión del agua. Aumenta la presión arterial. Vasopresina (antidiurética) TIROIDES Tiroxina Regula el metabolismo PARATIROIDES Paratiroidea Regula el metabolismo del C.a y P. PANCREAS Insulina Metabolismo de los carbohidratos. Glucagon Estimula la glucogenólisis. SUPRARRENALES Corticosteronas Interviene en el metabolismo del agua, de las sales y de la glucosa. Adrenalina Vasodilatadora. Noradrenalina Vasoconstrictora Las feromonas son la forma más antigua de comunicación animal. Con ayuda de las feromonas las hormigas organizan sus complejos sistemas estatales. Las hormigas expelen varias feromonas, como las de huella y rastreo de ataque de alarma y de huir ante una amenaza. La chinche asesina, produce pseudo feromona de las hormigas, tal es así que engaña a las hormigas con su feromona de huella y rastreo falso, luego se los come a las hormigas que siguen esas señales. Las feromonas de la abeja reina, inhibe el desarrollo de otras reinas. En su orina, los perros dan la información exacta sobre su sexo, raza, edad, exigencias territoriales.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 59 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Los límites territoriales que marcan buen número de especies de mamíferos son detectados por sus congéneres a enormes distancias, lo cual permite mantener el equilibrio ecológico en la zona. El chancho emite un efluvio feromónico que deja a la hembra en posición inmóvil y por ende presa fácil para sus chanchadas. No se ha podido responder afirmativamente a la pregunta: hay feromonas humanas? Pero: En ciertos varones o mujeres se puede distinguir que tienen “jale” sin el mayor atractivo físico. También cuando dos señoritas que viven juntas en una habitación por mucho tiempo, tienden a sincronizar su regla menstrual. Así mismo los humanos contienen feromonas que hacen a la pareja más feliz. Actualmente se han descubierto feromonas en algunas orquídeas tropicales, estas feromonas atraen a los avispones, para facilitar su polinización (polinización entomófila). Mediante la biotecnología se está produciendo feromonas naturales y sintéticas para utilizar en la inhibición de la reproducción de ciertos insectos dañinos. Habrá más novedades.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 60 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 8 BIOLOGÍA CELULAR TEORÍA CELULAR Fue el inglés Robert Hooke quien en 1665, al observar con el microscopio construido por él mismo una lámina de corcho, descubrió una serie de alvéolos a los que denominó CELULAS (Del lat. CELLA, espacio vacío); estas observaciones fueron precisadas por Malpighi en 1675, Grew en 1670 y otros, y se pudo comprobar que no eran espacios vacíos; sin embargo, sólo los perfeccionamientos técnicos introducidos en el microscopio a principios del siglo XIX, que hicieron posible la observación del protoplasma, el núcleo y numerosos tejidos orgánicos, permitió a los biólogos alemanes Schleiden y Schwann en los años 1838 y 1839 respectivamente, reconocer el verdadero significado de la célula y establecer que las células son individualidades autónomas y que todos los seres vivos están por células. Este principio, conocido con el nombre de TEORIA CELULAR, constituye la base de toda la biología moderna. Más adelante Virchow en 1858, defendió las ideas de Schleiden y Schwann y las amplió con la afirmación Omnis Cellula et Cellula, que quiere decir, toda célula viene de otra célula. Las ideas de Virchow completaron la teoría celular, la cual sostiene que: Todos los seres vivientes están constituidos por una o más unidades llamadas células. Cada célula es capaz de mantenerse viva independientemente del resto. Las células solo pueden prevenir de otras células. En la ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA (2002: 24. Tomo 7), dice: “La afirmación de que las células son las partículas elementales de todos los organismos vivos, tanto animales como vegetales, y las unidades a partir de las cuales éstos se desarrollan es la base de la teoría celular formulada en 1839 por Mathias Schleiden y Theodor Schwann”.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 61 BIOLOGÍA GENERAL I Y II LAS CÉLULAS Célula: Es la unidad biológica fundamental de todo ser vivo. “Las células son las piezas básicas que constituyen todos los seres vivos. El cuerpo contiene miles de millones de células, que trabajan en equipo para formar un ser humano. Dentro de cada una de ellas se producen miles de reacciones químicas de manera ordenada para mantener su propia vida. Cada célula, además, tiene un centro de control (núcleo) que dispone de la información necesaria para construir, operar y repararse a sí misma, y en última instancia el propio cuerpo”. (EL CUERPO HUMANO 2003: 22. Tomo 11). De acuerdo a la Teoría celular, la célula es la unidad elemental morfológica, fisiológica y reproductora de todos los seres vivos contenido en una masa protoplasmática rodeado por una parte membranosa. Diversidad de las Células: Desde que apareció las primeras formas de vida sobre la tierra hace aproximadamente tres mil millones de años se encuentran muchas células que difieren más en sus aspectos físicos como resultado de una evolución. Desde el punto de vista evolutivo, entonces, se encuentra dos grandes grupos: la más primitiva, llamadas CELULAS PROCARIOTAS (Del gr. Karion, núcleo) que agrupa a las bacterias y a las algas azul-verdes, y otras más evolucionada que apareció hace aproximadamente mil millones de años llamados CÉLULAS EUCARIOTAS. A pesar de las diferencias físicas, hay semejanzas en la organización molecular y funciones de ambas. Además de los procariotas y eucariotas, existen los VIRUS, los cuáles, aunque no son verdaderas células comparten algunas de sus propiedades. Características de las células procariotas y eucariotas Características de la célula procariota típica Características de la célula eucariota típica Generalmente pequeña (0,2-10 micras). Generalmente más grande (10-100 micras) El genoma se encuentra en una cadena de ADN El genoma se encentra en 2 a 600 cromosomas, formados cada simple y no está limitado por membrana alguna sin uno de ellos por ADN, ARN y proteínas y está situado dentro de carioteca. un núcleo rodeado por una membrana, con carioteca. Carecen de orgánulos La mayoría posee mitocondrias y las células fotosintéticas tienen plastos. Carecen de membranas complejas en el interior de la Todos los orgánulos están separados del citosol por membranas. célula. Poseen flagelos sin capacidad contráctil. Flagelos contráctiles y de estructura compleja. Enzimas respiratorias en la membrana celular Enzimas respiratoriasen la membrana mitocondrial La fuente de ATP en la membranba celular La fuente de ATP en las mitocondrias y cloroplastos La pared celular no celulosica La pared celular es celulosica
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 62 BIOLOGÍA GENERAL I Y II CÉLULAS EUCARIOTAS Llamados también CELULAS EUCARIOTICAS por presentar en su estructura protoplasmática un núcleo definido. Estas células están presentes en los protistos, hongos, plantas y animales. Estructura General En los organismos unicelulares todos los fenómenos vitales ocurren en una célula. En cambio, en los organismos multicelulares como en los animales y el hombre, las células adquieren formas y estructuras sumamente variables, condicionadas principalmente por la adaptación a la función específica que desempeñan en los distintos tejidos u órganos. Tamaño: Existen una gama de tamaños celulares que van desde algunos micrómetros hasta muchos centímetros, varios: Células microscópicas, miden menos de 100 nm. Por ejemplo, los eritrocitos: 7,5 um, los leucocitos, de 10 a 15 um, otras células somáticas, los gametos masculinos y femenino no pasan de 100 um. Células macroscópicas, miden más de 100 um, todos son visibles a simple vista. Por ejemplo, algunos protozoos gigantes, células huevo de peces, reptiles y aves (de gallina 3 cm), fibras musculares esqueléticas (10 cm), nerviosas (100 cm), de limo y algodón (20 cm). Forma: La forma de las células están variado como el tamaño en general las células aisladas y desprovistas de membrana rígida tienden a adoptar la forma esférica, en los tejidos por el contrario, suelen presentar formas aplanadas, cúbicas, primáticas, cilíndricas, estrelladas o filiformes. La forma de la célula depende de la tensión superficial, viscosidad del protoplasma, acción mecánica que ejercen las células contiguas, y de la rigidez de la membrana. Membrana Celular: Llamado también Membrana plasmática o plasmalema; es una envoltura fina que cubre el protoplasma o materia viva. No existe mayor diferencia de ésta membrana en las células animales y vegetales, solamente por la situación dentro de la pared celular de las últimas. Esta membrana es tan fina, que apenas tiene de 7 a 8 nm de espesor, inclusive tiende a formar Endomembranas dinámicas. Químicamente contiene proteínas, lípidos (fosfolípidos, triglicéridos, colesterol), glucoproteinas, glucolípidos, nacetil – galactosamina. Además presentan polaridad, es decir cargas positivas en la parte externa y cargas negativas en la parte interna. Esta polaridad es mayor en las células nerviosas y musculares. Las membranas celulares presentan en toda su extensión muchos poros, por donde se realiza el transporte activo y pasivo de las sustancias. .
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 63 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Funciones de la Membrana Celular Constituye una barrera entre el interior y el exterior de las células. Establece clara diferencia entre el líquido intracelular y extracelular. Mantiene en condiciones fisiológicas adecuadas el protoplasma. Condiciona la entrada de ciertas sustancias, de tal manera, se considera semipermeables. Regula la salida del agua y de los productos de excreción, que deben ser eliminados. Las proteínas son responsables de la elasticidad de la membrana. Regula la presión osmótica, de tal manera que la presión intracelular debe ser igual a la presión extracelular. La capa de lípidos determina la facilidad con que atraviesan muchas sustancias solubles en grasa. El pasaje de moléculas o iones a través de la membrana depende de dos mecanismos de transporte. Transporte pasivo. Cuando obedece a las leyes de la difusión y sin gasto de energía. La difusión pasiva de los iones depende de los gradientes de concentración y eléctricos presentes en el sistema. Según Donnan las concentraciones de equilibrio son exactamente recíprocas: (K+ interno) = (Cl- externo) (K+ externo) = (Cl- interno)
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 64 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Transporte activo. Además de la difusión de las moléculas neutras y de iones a través de las membranas, requiere de una fuente de energía (del ATP), porque lo realizan en contra del gradiente de concentración y eléctrico. Por ejemplo, para mantener una baja concentración de Na+, en su interior, la célula debe expulsarlo en contra de un gradiente, es decir, mayor cantidad de Na+ en su exterior, y además en contra de una barrera electroquímica, puesto que la membrana es negativa por dentro y positiva por fuera. Es por esta razón la eliminación de Na+ es por Bombeo con gasto de energía, y sale junto con el agua del interior de la célula. Los K+ concentrados en el interior de la célula, deben pasar también en contra de una Gradiente de Concentración por el mecanismo de bombeo y con gasto de energía. A estos procesos de transporte se denominan Bomba de Sodio y Bomba de Potasio. El transporte activo de iones es fundamental en el mantenimiento del equilibrio osmótico de las células y de la concentración necesaria de aniones, cationes e iones específicos para el funcionamiento celular. La Membrana es una estructura dinámica que cambia de posición y forma, y realiza: Fagocitosisis, cuando engloban partículas sólidas mediante seudópodos, para digerirlas en el interior de sus vacuolas. Por ejemplo, los fagocitos que ingieren a las bacterias, para mantener la defensa contra las infecciones .
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 65 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Pinocitosis, cuando absorben líquidos orgánicos mediante la invaginación de la membrana celular. Exocitosis, cuando expulsa del citoplasma partículas innecesarias, o nocivas, mediante pequeñas vesículas que llegan a la membrana celular y luego desaparecen. Citocinesis, cuando estrangula al citoplasma en la división celular. Pared Celular: Es una estructura no viva propia de las células vegetales y procariotes, que se forma externamente a la membrana celular. La pared celular se origina a partir del Fragmoplasto, que son un conjunto de minivacuolas llamados Fragmosomas, y éstos tienen su origen en los Dictiosomas durante la división celular. En la pared celular se halla muchas sustancias como son: Celulosa (50 x 100) ordenados como microfibrillas, que confieren a la pared su reforzamiento estructural, hemicelulosa (25 x 100), pectina (5 x 100) y Proteínas (20 x 100). A éstas sustancias se puede agregar Lignina, Cutina, Suberina, Ceras, Sílica, etc. con grandes variaciones de una pared a otra pared celular. En la estructura de la pared celular, se distinguen tres capas: Lámina media, es amorfa y coloidal. Se compone principalmente de Pectato de Calcio y Magnesio. Membrana primaria, es la pared primaria, muchas veces la única.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 66 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Membrana secundaria, es la pared complementaria de la anterior, que me origina por la deposición de polisacáridos (principalmente celulosa) en su superficie interna después que la célula ha dejado de crecer. La pared celular sufre modificaciones como son: Cutinización, Suberificación, Lignificación y de Mineralización.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 67 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Funciones de la Pared Celular Mediante sus Poros establecen la contigüidad plasmática y hace posible no sólo el cambio de material de célula a célula, sino también la transmite los estímulos a través de los Plasmodesmos. Existen tantos poros como plasmadesmos en una célula. Sirve como armazón esquelética de la célula (protección) y, por tanto de toda la planta. También podemos considerar su plasticidad, que permite el crecimiento celular. Su elasticidad, es decir cuando recupera su volumen inicial después de la turgencia. Citoplasma: Es el material contenido entre la membrana celular y la membrana nuclear. Por mucho tiempo se ha considerado que el citoplasma está formado por dos sistemas: Citoplasma fundamental o Hialoplasma y los Organitos e Inclusiones Citoplasmáticas. El microscopio electrónico ha revelado que el citoplasma es un laberinto de endomembranas y espacios de increíble complejidad rodeados de membranas elementales, idénticas a la membrana celular. Por razones didácticas considero el primer caso:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 68 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Citoplasma Fundamental: Llamado también Citosol, Matriz Citoplasmática o Hialoplasma, es una masa viscosa y fluida de apariencia transparente donde se encuentran dispersos los organitos e inclusiones citoplasmáticas. El hialoplasma contiene: Agua, ARN, proteínas, enzimas, aminoácidos, nucleótidos, iones, glucosa, y pequeñas cantidades de fosfolípidos, colesterol y ácidos grasos esterificados; por su puesto, todo estas sustancias varían de acuerdo al tipo y funciones de las células. En el hialoplasma se distinguen dos regiones: Ectoplasma, es la masa viscosa (plasmagel), situado inmediatamente por debajo de la membrana celular. Endoplasma, es la masa fluida (plasmasol), situada entre el ectoplasma y la membrana nuclear. Tanto el ectoplasma como el endoplasma son responsables del Movimiento Ameboide de algunas células, por ejemplo de los Amebocitos, Ameba proteus, leucocitos, etc. en el ectoplasma se encuentra una proteína contráctil llamado Mixomiosina, que se contrae en presencia de ATP y iones de calcio. Por lo tanto, en condiciones normales hay tendencia continua del ectoplasma a contraerse. El hialoplasma está atravesado por una trama de Microtúbulos y Microfilamentos, formados por las proteínas Tubulina, y Actina, Miosina, Tropomiosina y otros, respectivamente. Funciones de los microtúbulos: Función mecánica , ya que constituye una forma de citoesqueleto. Mantiene la forma particular de cada célula y de sus prolongaciones alargadas (da rigidez).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 69 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Morfogénesis, es decir, durante la diferenciación celular como ocurre con el alargamiento citoplasmático y flagelar de la espermátida que da lugar al espermatozoo. Transporte de moléculas, gránulos y vesículas en el interior de la célula. Contracción del uso y movimientos de los cromosomas y centriolos. Funciones de los microfilamentos: Produce la corriente citoplasmática o ciclosis con desplazamiento de los distintos organitos. Produce el movimiento ameboide. En los mecanismos de contracción de los tejidos no musculares y musculares. Por ejemplo la contracción de los Tonofilamentos origina de Desmosomas epiteliales. En las miofibrillas musculares sus Miofilamentos no cambian de longitud, pero si la zona H y las bandas I se acortan produciendo la contracción muscular. Organitos Citoplasmáticos: Centriolos: Son estructuras propias de las células animales. Los centriolos, son dos pequeños cuerpos cilíndricos, formado por 9 sistemas de microtúbulos periféricos en triadas paralelos al eje principal. Se encuentran frecuentemente de a dos, perpendiculares entre sí, inmediatamente por fuera de la envoltura nuclear. Los centriolos tienen por lo común 5 un de largo, 150 nm de diámetro y cada microtúbulo, tiene 20um de diámetro. Funciones de los Centriolos Forma el Aparato mitótico con el Huso acromático en la mitosis celular. Están relacionados con el movimiento de los cromosomas que ocurre durante la división celular. Posiblemente se replica antes de iniciarse la mitosis.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 70 BIOLOGÍA GENERAL I Y II
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 71 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Cuerpos Basales: Son estructura afines a los centriolos. Función: Dar origen, tanto en vegetales como en animales, a los apéndices motores, los cilios y los flagelos. Cilios y Flagelos: Son estructuras tubulares de función motora presentes en muchas células animales, vegetales, protistos, inclusive en las bacterias. Tanta los cilios y flagelos están formadas por cilindros similares a microtúbulos, encerrados por una extensión de la membrana plasmática. Los túbulos se encuentran en 9 pares ordenados en círculo, con dos túbulos simples dispuestos centralmente. Los cilios se encuentran en gran número en las células ciliadas, por ejemplo en el epitelio de la mucosa tráqueo bronquial, en los protozoos Opalina, Paramecium, etc. Mientras tanto los flagelos son uno o dos en las células flagelados, por ejemplo en los espermatozoides, en las Euglenas. Los cilios y flagelos están conectados a los cuerpos basales, mejor dicho, con prolongaciones diferenciadas de éste.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 72 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La longitud de los cilios es por lo general, de 3 a 18 um y de los flagelos de 100 a 200 um, a pesar que tienen el mismo diámetro: 0,5 um. Funciones de los cilios y flagelos Permite los movimientos ciliar y flagelar de las células, tanto para su desplazamiento y otros propósitos. Los cilios en las células epiteliales permiten el fácil desplazamiento ciertas partículas o cuerpos, por ejemplo, de la mucosa tráqueo bronquial ayudan la expulsión de mucus, y de la trompa de falopio de las vías reproductoras femeninas, llevan el óvulo hacia el útero. Retículo Endoplasmático: Es un sistema de membranas que forman una red de canales tubulares y aplanados que se comunican entre sí, atravesando todo el citoplasma, desde la membrana celular hasta la membrana nuclear. Se distinguen dos clases: - RE rugoso, cuando tienen adheridos en su superficie ARN o Ribosomas. Se relaciona con la síntesis de proteínas, por tanto, está más desarrollado en las células que participan activamente en dicha síntesis, como por ejemplo las células glandulares. RE liso (o RE agranular), carece totalmente de ribosomas. Se relaciona con la síntesis lípidos y hormona asteroides. Los RE crecen por expansión de las membranas preexistentes, y también su fragmentación suele originar una Fracción Microsomica. Funciones del RE: Interviene en el sostén mecánico del citoplasma. Constituye como un sistema circulatorio para el transporte de moléculas, iones y partículas hacia el interior o exterior de las células. Los materiales de secreción salen fácilmente a través del citoplasma por los gránulos de secreción del RE o por las vesículas de Golgi, otras veces se funden ambos. Interviene en los intercambios intracelulares entre la matriz citoplasmática y la cavidad del RE, se realiza por transporte pasivo o activo. Conduce probablemente los impulsos desde la membrana plasmática hacia la membrana nuclear. En la síntesis de proteínas (Rer), lípidos (RE1) y hormonas esteroides (Rel). Ribosomas: Son organitos diminutos carentes de una auténtica membrana, formados por ARNr y proteínas específicas. Los ribosomas se encuentran en la matriz citoplasmática, así como también en la matriz de la mitocondria y en el estroma del cloroplasto. Suelen hallarse solos o en rosario de 5 a 40 ribosomas, constituyendo los Polirribosomas. Muchos de estos polirribosomas se encuentran adheridos a membrana interna del Rer formando el Ergastoplasma.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 73 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Funciones del Ribosoma: Los ribosomas o polirribosomas de la matriz citoplasmática sintetizan proteínas que permanecen dentro de la célula. Los polirribosomas adheridos al RE se encargan de la síntesis de proteínas integrales de membrana y de proteínas de secreción. Aparato de Golgi: Es un complejo de sistema formado por la aglomeración de sacos aplanados dispuestas paralelamente, túbulos y vesículas presentes en las células animales y vegetales. Por lo general se localiza en la “zona de exclusión”, es decir, cerca del núcleo, y lejos de los ribosomas y mitocondrias. El número de aparatos de Golgi (C. Golgi 1898) varía según las funciones específicas de las células, por ejemplo, las células hepáticas tienen hasta 50. Funciones del Aparato de Golgi: En las células vegetales secretan polisacáridos y proteínas para fabricar la pared celular. Sirve como lugar de almacenamiento temporal para proteínas y otros compuestos sintetizados en el RE.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 74 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Participa en la formación de los lisosomas y peroxisomas incluyendo sus enzimas. Expulsa en sus vesículas sustancias de acción tóxica para la célula. Lisosomas: Son estructuras en forma de bolsa, rodeado por una membrana resistente que se encuentran principalmente en las células animales. El número y tamaño varía según las funciones específicas de las células, por ejemplo en los glóbulos blancos son numerosos llamados granulocitos, que suelen tener hasta 5 um de diámetro. La matriz lisosómica contiene muchas enzimas, las cuales pueden digerir la mayoría de las sustancias biológicas, por ejemplo: Ribonucleasa ácida Desoxirrubonuclease ácida Fosfatasa ácida Glucosidasa Glucoronidasa Galactósidasa Manosidasa Arilsulfatasa Colagenasa Catepsinasa Esterasa Lipasa Fosfolipasa
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 75 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Funciones de los Lisosomas Realiza preponderantemente la digestión celular, mediante sus enzimas hidroliza muchos cuerpos extraños o bacterias. Realiza la autólisis y autofagia. La primera se refiere, cuando da muerte a su propia célula para desintegrarlo posteriormente, con la finalidad de dejar espacio para otra célula sana y joven. Por ejemplo, en la metamorfosis de la rana. La segunda, consiste en que porciones de la propia célula consiguen llegar al interior del lisosoma y allí son degradados y expulsados fuera de la misma. Por ejemplo, las mitocondrias que han dejado de funcionar. Peroxisomas: Son pequeñas vesículas presentes en todas las células animales y vegetales. Contiene las enzimas peroxidasa, catalasa y otras oxidadas. Mediante estas enzimas producen y degradan los peróxidos. Mitocondrias: Son organitos presentes en todas las células eucariotas, de forma, tamaño y número variable. Las mitocondrias tienen forma oval, redonda y como una y más de las veces. El tamaño de éstos cuerpos fluctúa entre 0,2 y 5 um. Una célula puede tener pocas a más de un millar, según la función especifica que realizan los tejidos al que pertenecen; por ejemplo, las fibras musculares estriadas y las células hepáticas tienen miles de mitocondrias. Estructuralmente las mitocondrias presentan dos compartimientos separados por dos membranas. El primer compartimiento se encuentra entre una membrana externa lisa e ininterrumpida y otra membrana interna que se extiende en pliegues repetidos hacia el interior de la mitocondria, por crestas. El segundo compartimiento se halla ocupado por la matriz mitocondrial, que tiene como única membrana, la interna de la misma mitocondria, donde se encuentra adheridos aparatos oxidativos, tal como ocurre en las mesosomas de las bacterias aeróbicas. La matriz mitocondrial en un gel denso que contiene proteínas solubles, enzimas oxidativas, ADN y ribosomas. Funciones de los mitocondrias Oxidan las sustancias nutritivas mediante enzimas oxidativas, con la formación final de Bióxido de carbono. Agua y ATP. Es una verdadera respiración celular. C6H1206 + 6 02 6 C02 + 6H2 0 + 674 cal 674 cal = 674 Kcal/mol = 38 ATP Son transformadores de energía, una célula para realizar cualquier trabajo necesita energía, para ello toma el ATP, los que son rotos con desprendimiento de energía que tenía almacenados en sus enlaces. ATP ADP + Pi + Energía Útil Dirigen su propia autoduplicación y sintetizan algunas proteínas mitocondriales. Ello significa que una mitocondria formaría una segunda, una tercera y así sucesivamente en todos los casos en que la célula necesita incrementa ATP. Para la prueba del ADN, se utiliza el ADN mitocondrial.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 76 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Cloroplasto
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 77 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Los cloroplastos son los orgánulos en donde se realiza la fotosíntesis en las células vegetales y de los otros organismos fotosintetizadores. Están formados por un sistema de membranas interno en donde se encuentran ubicados los sitios en que se realiza cada una de las partes del proceso fotosintético. En los organismos procariontes fotosintéticos, el proceso se lleva a cabo asociado a ciertas prolongaciones de la membrana plasmática hacia el interior de la célula . Función de los cloroplastos La función principal es la fotosíntesis.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 78 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Vacuolas: Son estructuras dinámicas del citoplasma de algunas células animales, protistos y de las plantas llenas de líquido isotónicos respecto al protoplasma, gases o productos sólidos limitados por una membrana plasmática. En los protozoos y glóbulos blancos se distingue una vacuola digestiva que se forman tras la captura de alimentos, y otra vacuola pulsatil, consta de una cavidad central a la que desembocan otras radiales, se contrae rítmicamente, primero las radiales y finalmente la central, descargando su contenido acuoso al exterior del protoplasma. En los vegetales aparecen en las células adultas una sola vacuola central grande. Función de las Vacuolas Regulan la presión osmótica celular. Realizan funciones digestivas y de excreción. Puede considerarse como un factor del crecimiento de los vegetales. Inclusiones Citoplasmáticas Son sustancia o partículas inertes, sin ninguna función vital. Se considera: la grasa de los l adipocitos, la hemoglobina de los eritrocitos, la melanina de los melanocitos, la bilirribina y voiliverdina de los hepatocitos, el glucógeno de las fibras musculares, el almidón de las células vegetales, cristales de proteínas, de minerales, agentes víricos, etc. Núcleo Celular: Es el componente constante de las células eucariontes (o eucariotas) que contiene casi toda la información genética de la célula. Fue descubierto por Robert Brown en 1831. La mayoría de las células somáticas y gametos son uninucleados, a pesar de ellos existen binucleados, por ejemplo, el Paramecium (con macro y micronúcleo), los condriocitos, y multinucleados, como las fibras musculares y los osteoclastos. Casi la totalidad de los núcleos son de forma esférica u ovoide, en los leucocitos y células glandulares de los insectos son polimorfos. No siempre el núcleo es una estructura central, en muchas células es desplazado fuera del centro, por ejemplo, en las células adiposas suele hallarse en la periferia, en las células de la mucosa intestinal ocupa la posición basal. En general el núcleo ocupa cerca del 10% del volumen celular, lo que lo convierte en una estructura más prominente de la célula.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 79 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Estructura del Núcleo Carioteca o Membrana nuclear: Son dos membranas concéntricas (externa e interna) unidas regularmente por aberturas circulares llamados Poros. Esta membrana constituye una dependencia del sistema de endomembranas citoplasmático. Una de las principales diferencias entre las células eucariontes y procariontes es la presencia o ausencia de la a membrana nuclear. Por tanto, las membranas separan selectivamente los componentes del núcleo y del citoplasma, es una barrera, los materiales que se intercambian entre el núcleo y el citoplasma o viceversa tienen que atravesar los poros. Carioplasma o Nucleoplasma: Es la sustancia fundamental semilíquida donde se encuentra suspendidos en el núcleo interfásico, la cromatina y en núcleo mitósico, los cromosomas. Tanto la cromátina como los cromosomas son el mismo material, con la única diferencia que pertenecen a dos etapas de la vida de las células. La cromatina contiene ADN, ARN, Histonas, (proteínas básicas) y proteínas no histómicas (proteínas ácidas).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 80 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Durante la interfase se pueden reconocer dos estados fundamentales de la cromatina: La Heterocromatina, región bien densa o teñida y la Eucromatina, región poco teñida y más amplia, en donde se realiza la transcripción de ADN en ARNm. Al iniciarse la Mitosis celular la cromatina se concentra en los cromosomas. Cromosomas Cromosoma (del griego chroma, color, y soma, cuerpo o elemento) es cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se organiza la cromatina del núcleo celular en la mitosis y la meiosis, cada uno de los cuales se divide longitudinalmente, dando origen a dos cadenas gemelas (iguales). Su número es constante para una especie determinada; en Homo sapiens sapiens (el ser humano) se tienen 46. De ellos 44 son autosómicos y 2 son sexuales o gonosomas. Es el material microscópico constituido del ADN y de proteínas especiales llamadas histonas que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas en las cuales los cromosomas se ven como una maraña de hilos delgados, llamada cromatina. Cuando la célula comienza su proceso de división (cariocinesis), la cromatina se condensa y los cromosomas se hacen visibles como entidades independientes. La unidad básica de la cromatina son los nucleosomas. Se suelen representar por pares, en paralelo con su homólogo. Mapa citogenético o cariograma de un niño antes de nacer, resultado de una amniocentesis a su madre. XY= niño. 1842, los cromosomas fueron descubiertos por Karl Wilhelm von Nägeli. 1869, F. Miescher descubre el ADN. 1889, Wilhelm von Waldeyer les dio el nombre de cromosoma que significa cuerpo coloreado en idioma griego. 1910, Thomas Hunt Morgan describió que son los portadores de los genes. 1943, Avery, C. McLeod y M. McCarty: ADN como material hereditario. 1953, James Dewey Watson y Francis Harry Compton Crick descubren la estructura del ADN. (La doble hélice). 1966, Severo Ochoa completa el código genético. 1972, D. Jackson, R. Symons, P. Berg: molécula artificial. 1973, J. Boyer, S. Cohen: clonación de bacterias. 1977, F. Sanger: secuenciación del ADN.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 81 BIOLOGÍA GENERAL I Y II 1978, producción de proteína humana en bacterias. 1981, se hace el primer diagnóstico prenatal. 1982, organismos transgénicos. 1983, secuenciación de los primeros genomas enteros. 2001, secuenciación del genoma humano Los cromosomas son cuerpos semejantes a filamentos en primer lugar y luego a bastones. Las plantas y animales de nuestro planeta tiene un número característico de cromosomas en cada una de sus células constituyentes, por ejemplo: el guisante 7 pares; el maíz, 10 pares, el frijol, 14 pares; el tomate, 12 pares; el arroz, 12 pares; el algodón, 17 pares; la papa, 24 pares en las plantas. La mosca Drosofila, 4 pares, el mosquito, 3 pares, el saltamonte, 12 pares; el sapo, 11 pares, el gato, 19 pares, el ratón, 21 pares; el hombre, 23 pares; la cabra, 30 pares, la vaca 30 pares, el caballo 32, camello 37, perro 39, pollo 39, el pato 40 pares; en los animales, mariposa 190 “Los cromosomas, cuyo número y forma son características de cada especie, tienen forma de bastoncillos con una constricción”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA 2002: 38. Tomo 7). Los cromosomas presentan las siguientes partes: Cromátida, son dos componentes simétricos cada una de las cuales contiene moléculas de ADN, semejantes a su cromátida hermana. Estas se separan en la Anafase. Cromomemas, es el material cromosómito que se hace visible en forma de filamentos finos al iniciarse la Profase. Por tanto, la cromátida y el acromonema son dos nombres para una misma estructura. Centrómero, es la constricción primaria que se relaciona con las fibras de husomitótico y también una cromátidas hermanas. Cromómeros, son acúmulos de material cromosómico visibles a lo largo del cromonema, forma de collar. La forma de los cromosomas está determinado por la posición del centrómero, dando lugar a cuatro tipos: Telocéntrico, presenta el centrómero en uno de sus extremos. Acrocéntrico, tiene un brazo muy corto. Submetacéntrico, tiene brazos de diferentes longitud. Metacéntrico, los brazos son iguales. Una célula con dos series completos de cromosomas se llama Diploide y con una serie Haploides. Los últimos tienen la mitad de cromosomas del primero, tales como el espermatozoo y el óvulo. Mientras tanto todas las células somáticas son diploides. Nucleolo: Es un cuerpo denso que se encuentra cambiando de forma y estructura, apareciendo y desapareciendo en el núcleo celular. En el nucleolo posiblemente interviene en la síntesis del ARNr. Durante la división celular, el material de nucleolo se dispersa, volviendo a condensarse en las nuevas células hijas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 82 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Funciones del Núcleo: Almacena el material hereditario o ADN. Coordina la actividad celular, que incluye el metabolismo, crecimiento, síntesis proteica y división.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 83 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 9 FISIOLOGÍA CELULAR Concepto: Estudia de manera integral las funciones que realizan las células. La Fisiología está ligado a la Morfología, lo que acabamos de estudiar a la célula en su estado de reposo (interfásico) por tanto se considera incompleto, ya que la célula es también una unidad funcional y de origen. En todas las células encontramos, diversas funciones que le dan equilibrio vital, si en caso algunas de sus funciones se alteran o desordenan puede producir la muerte de las células. Todas las funciones se han integrado en tres: FUNCIÓN DE RELACIÓN Las células como unidades vivientes se encuentran en un medio, si dicho medio es alterado, produce un comportamiento diferente de las células afectadas; si en caso la reacción es positiva con respecto al cambio, las células seguirán desarrollándose, y en caso contrario sucumbirán. Una de las propiedades fundamentales de los seres vivientes es la Irritabilidad, es decir, capacidad para responder a los estímulos. Entonces, los estímulos son coagentes que provocan una reacción (movimiento, secreción) en la organización fisiológica de las células (tejidos, órganos e individuo). Los estímulos son de naturaleza muy diferente: Estímulos mecánicos: contactos mecánicos, presión, gravedad. Estímulos térmicos: temperatura. Estímulos de radiación: luz visible, rayos UV, rayos IR y rayos X. Estímulos eléctricos. Estímulos químicos: aumento o disminución de oxígeno, bióxido de carbono, sales, iones, alimentos, hormonas, etc. Estímulos osmóticos: aumento o descenso de la presión osmótica del medio. Las respuestas a los estímulos por movimiento y secreción. Los movimientos que se generan son de tres tipos: Taxis o taxismo: Es el movimiento de los organismos unicelulares en respuesta a los estímulos; si se mueve en dirección al estímulo, es positivo, caso contrario, es negativo. Así tenemos: Tigmotaxis: Movimiento por contacto con un cuerpo duro o áspero. Reotaxis: Movimiento en contra de una corriente de agua. Geotaxis: Movimientos de ascenso y descenso de muchos microorganismos acuáticos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 84 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Termotaxis: Movimiento por cambio de temperatura. Fototaxis: Movimiento por cambio de luminosidad. Electrotaxis: Movimientos por estímulos de corrientes eléctricos débiles. Quimiotaxis: Movimientos por estímulos químicos. Son fóbica o de retroceso, y tópica, alrededor de la sustancia. Osmotaxis: Movimiento por cambio de concentración molecular de la solución. Tropismo: Es todo movimiento de orientación realizado por las plantas u órganos de éstos ante ciertos estímulos. Los movimientos suelen ser de curvaturas, torsión o plegado producido en las plantas fijas al sustrato y relacionado con la dirección del estímulo que lo provoca. Así tenemos: Fototropismo, como respuesta a la luz. Geotropismo, como respuesta a la gravedad. Halotropismo, determinado por la salinidad. Heliotropismo, provocado por la luz solar. Hidrotropismo, cuyo estímulo es el agua. Trigmotropismo, provocado por el contacto unilateral. Quimiotropismo, cuyo estímulo es una sustancia química.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 85 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Nastias: Son movimientos de curvatura que se producen en una dirección no determinada por la del estímulo, sino dependiente de la estructura anatómica del órgano, y se verifican siempre en un mismo sentido, positivo o negativo, así tenemos: Termonastia, por ejemplo, movimientos de apertura y cierre de muchas flores a la variación de temperatura. Fotonastia, por ejemplo, movimientos de apertura y cierre de muchas flores en la variación de la luminosidad como en la flor de Mirabilis japala o don Diego de noche. Quimionastia, los movimientos de las hojas de las plantas insectívoras se producen bajo el estímulo de un insecto o araña, que quedan atrapados con los tentáculos marginales, tal como ocurre en la Drossera Sismonastia, las curvaturas násticas obedecen a un choque. Por ejemplo, las hojas de la leguminosa Mimosa púdica se pliegan rápidamente después de un golpe. FUNCIÓN DE NUTRICIÓN La nutrición es un conjunto de procesos biológicos, mediante los cuales determinadas formas de materia y de energía del medio externo son captados, transformados y utilizados por los organismos para incorporar a sus células o tejidos que le permiten crecimiento, desarrollo y fuerza vital para otras funciones.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 86 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Quimionasta Sismonastia Tipos de Nutrición: Nutrición autótrofa. Lo realizan las células vegetales y algunos protistos, ellos pueden utilizar y acumular la energía solar gracias a sus pigmentos y elaboran las sustancias orgánicas que necesitan mediante los procesos de fotosíntesis. Las plantas son la base de la cadena alimenticia, necesaria para la existencia de los organismos heterotrofos. Nutrición Heterotrofa. Son los organismos que obtienen la energía que necesitan a partir de sustancias orgánicas de las que se nutren, como los animales. Metabolismo Celular: Es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células de los seres vivos, cada uno de los cuales se halla bajo el control de biocatalizadores específicos o enzimas. Los continuos cambios químicos se producen con la entrada y salida de diferentes sustancias de la célula. Dichas sustancias llegan al protoplasma por transporte pasivo u ósmosis. Fases Anabolismo: Son reacciones endergónicas que sintetizan o elaboran moléculas orgánicas a partir de otras de otras sustancias o moléculas pequeñas; por ejemplo, la fotosíntesis y síntesis de proteínas. Catabolismo: Son reacciones exergónicas que desintegran o degradan sustancias orgánicas desde formas complejas u otras moléculas más pequeñas; por ejemplo, la respiración. En el metabolismo energético (catabolismo) hay liberación de energía. Estas dos fases son inseparables, aunque exista predominio de uno de ellos en ciertos casos particulares. “Las materias primas del metabolismo y del catabolismo proceden de la comida absorbida por el intestino delgado después de la digestión y son transportadas hasta las células por la corriente sanguínea. Las reacciones químicas del metabolismo se producen rápidamente porque están catalizadas por enzimas”. (EL CUERPO HUMANO 003: 25. Tomo 11).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 87 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Fotosíntesis y Respiración Celular Fotosíntesis: Es el proceso por el cual se transforma la energía luminosa (fotones) en energía química (en forma de ATP y NAPH) en el interior de las células vegetales clorofílicos. Es necesario recordar: Van Helmont en 1630, demostró que las plantas fabrican sustancias orgánicas sin absorberlas del suelo. Joseph Priestley en 1772, demostró que los vegetales sólo podía purificar el aire nocivo cuando brillaba el sol, en la oscuridad eliminaban aire “nocivo para los animales” De Saussure en 1804, midió la estequiometría fija entre la producción de oxígeno y el consumo de bióxido de carbono. Además concluyó que, la otra sustancia que contribuía el aumento de peso era el agua. Dutrochet en 1837, reconoció que la clorofila es esencial para la producción de oxígeno por las plantas. Blackman en 1905, demostró que la fotosíntesis se lleva a cabo en dos series sucesivas de reacciones. Reacción en la luz y Reacción en la oscuridad. Van Niel en 1931, demostró que la luz no desdobla al bióxido de carbono, sino a las moléculas de agua (fotólisis). Ruben y otros en 1941, demostraron que el oxígeno desprendido durante la fotosíntesis proviene del agua. Factores que intervienen en la fotosíntesis: Luz Solar: Son radiaciones solares visibles cargados de energía (cuantos de luz o fotones) llegan al mando verde (plantas) para iniciar la fotosíntesis. Naturalmente sabemos que la luz solar, luz visible, luz blanca, radiación luminosa o simplemente luz, está comprendido entre las longitudes de onda electromagnética de 760 a 380 nm. Clorofila: Es una molécula asimétrica con una cabeza hidrofílica con cuatro núcleos pirrólicos unidos entre sí formando una porfirina y presenta además una larga cadena hidrofóbica (cadena fitol) unida a uno de los anillos. Agua: Es una sustancia que interviene en la fotosíntesis en pequeña cantidad. Llega a las células después de la absorción radical y transporte xilemático hasta las células clorofílicas. Bióxido de Carbono: Esta sustancia se encuentra en el aire, aproximadamente el 0.03 x 100, e ingresan a las hojas a través de los estomas que tienen.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 88 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Mecanismos de la fotosíntesis: Se distinguen dos fases: Fase luminosa o Reacción de Hill: Permite obtener el ATP y NADP H2 con fotosíntesis del agua en las granas. Luz 2ADP + 2Pi + 2NADP + 2H20 2ATP + 2NADP H + H20 + ½ 02 + H+ Grana Fase oscura o Reacción de Blackman: Consta de una serie de reacciones químicas que no hacen uso de la luz solar, sólo requiere la energía de ATP y NADPH2 y C02 para producir carbohidratos. Se realiza en el estroma de los cloroplastos: + 18 ATP +12NADPH +6C02 +12 H 18ADP +18Pi + 12NADP + C6H1206 Estas reacciones fueron aclarados por Calvin y sus colaboradores gracia el empleo de C14. Por supuesto, la ecuación clásica de la fotosíntesis es: 6C02 +12H20 C6H1206 + 6H20 + 602 La energía acumulada es de 674 Kcal/mol de glucosa. Debemos recordar: ATP : Adenosin tri fosfato ADP : Adenosin di fosfato Pi : Fósforo inorgánico NAD : Dinocleótido de niacina – adenina. NADP : Dinocleótido de niacina – fosfato. NADPH : Dinocleótido de adenina – flavina DPN (NAD): Nucleótido difosfopiridina La fotosíntesis permite la vida sobre nuestro planeta.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 89 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Respiración Celular: Es una serie de reacciones enzimáticas que tienen lugar en todas las células con la finalidad de almacenar y ceder energía. La respiración celular u oxidación biológica, podrá ser aerobia, cuando se produce en presencia de oxígeno, o anaerobia en caso contrario, tal como sucede en las fermentaciones. La energía utilizada por la célula en cualquier trabajo viene principalmente de los alimentos energéticos, especialmente de la glucosa y su reacción oxidativa se expresa: C6H12 06 + 6 02 6C02 + 6H20 + 674 Kcal Esta caloría es la misma cantidad de energía retenida en la fotosíntesis. La energía se almacena en un compuesto denominado ATP dentro de la mitocondria y se difunde en el citoplasma.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 90 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El ATP es una coenzima nucleótido que resulta de una adenina, una ribosa y tres radicales del ácido fosfórico; entre uno y otro radical se representa por una línea ondulante, que indica un enlace de “alta energía”, además significa: Que se requiere de mucha energía para formar este enlace. Que tal energía puede liberarse cuando se rompe. CONSUMO ENERGETICO Mecanismo de la Respiración: Comprende 3 etapas: Glucólisis: Se realizan en el citoplasma y en condiciones anaeróbicas. En este proceso de degradación de la glucosa existen por lo menos 10 reacciones intermedias: C6H1206 + 2ADP + 2Pi  2CH3 – CHOH – C00H + 2ATP + 2H2 0 ác. Láctico El ácido pirúvico (CH3 – C0 – COOH) es el producto clave de la glucólisis. En condiciones aeróbicas, se utiliza para obtener acetilcoenzima A y conecta con el Ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs: (ciclo del ácido cítrico). Es una serie de reacciones que se llevan a cabo en las mitocondrias en el curso del cual se pierden 2 moléculas de C02 y 8 átomos de H por ciclo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 91 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Fue Hans Krebs en 1937, quien determinó la ruta completa del C en la degradación del ácido pirúvico. Todo el ciclo completa con 9 reacciones. La función principal del ciclo es actuar como la vía final común para la oxidación de carbohidratos, lípidos y proteínas porque la glucosa, los ácidos grasos y muchos aminoácidos son todos metabolizados hasta acetil – CoA. Además, este ciclo es el mecanismo por el cual se hace disponible de mucha energía libre (10ATP) liberada durante la oxidación de carbohidratos, lípidos y aminoácidos. Cadena respiratoria (Sistema de transporte de electrones). Se realiza en las crestas de la membrana interna de las mitocondrias donde se hallan los transportadores de electrones (Aparato oxidativo) que llevan los electrones que se perdieron durante las deshidrogenaciones del ciclo de Krebs hasta el oxígeno para producir agua. La actividad de la cadena respiratoria es mantenida por la oxidación de citocromos, flavinas, NAD +/ NADH y iones metálicos; por ejemplo: Fe++ Fe+++ + e- El balance final de la respiración aerobia produce 36 ATP por molécula de glucosa. La reacción completa puede escribirse: C6H1206 + 602 + 36ADP + 36Pi 6C02 + 6H20 + 36ATP “En los organismos aeróbicos, es decir, los organismos que necesitan del oxígeno del aire para subsistir, a la oxidación del dióxido de carbono le sigue la formación de agua. Esta vía oxidativa origina energía, que se utiliza parcialmente en la síntesis de ATP, que es la forma común de que disponen las células para almacenar los excedentes de energía así conseguidos”. “Los organismos anaerobicos, que pueden vivir y desarrollarse sin necesitar el oxigeno atmosférico, a su modo también “respiran”, es decir, obtienen energía de la degradación de moléculas orgánicas. Degradan los compuestos macromoleculares sólo parcialmente y sin la intervención del oxígeno, por medio de procesos que producen menor cantidad de energía”. (ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ILUSTRADA GRIJALBO, 2003: 50. Tomo 2: Biología). FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN Reproducción es la propiedad fundamental de los seres vivos, que tiene por misión de reemplazar a las células u organismos que mueren por envejecimiento, enfermedades, accidentes, etc. Tal como ya hemos mencionado en la Teoría celular, Virchow aclaró que todas células procedían siempre de otras células ya existentes, con lo que se afirmaba la unidad reproductora y fisiológica de la misma. La reproducción celular está regulada por el ADN y ciertas proteínas, de manera que la formación de nuevas células compensen la pérdida y se mantenga un equilibrio; por ejemplo, los eritrocitos de la sangre del hombre mueren 2,5 millones por segundo y también se producen igual cantidad por segundo para mantener el mencionado equilibrio.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 92 BIOLOGÍA GENERAL I Y II CICLO CELULAR: Es una compleja serie de fenómenos mediante los cuales el material celular se distribuye en las células hijas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 93 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El ciclo celular es una secuencia de eventos, regular y repetitiva en tanto la célula (u organismo) crezca y se divide: Períodos del ciclo celular Interfase: Es una serie de períodos de intensa actividad biosintética para la mayoría de las células y para otras de “reposo”. Son tres: Primer Gap: G1. Es el tiempo entre el final de la mitosis y el comienzo de la síntesis del ADN. No todas las células somáticas se dividen, existen un buen número que se retiran por completo de ciclo celular y se les asigna el Estado Go. Otras en cambio esperan muchos años para salir de G1 tal como ocurren en las células germinales del ser humano. El G1 es el momento principal en que la célula debe decidir si empieza un nuevo ciclo o se detiene en Go. Una vez que este punto ha sido superado, la célula completa su ciclo. Síntesis: Es el período de síntesis del ADN. La síntesis se produce debido a un Factor inductor rico en bases nitrogenadas. El ADN se duplica una sola vez en el curso del ciclo celular, esta duplicación es para repartir el material genético en las futuras células hijas. Segundo Gap: G2: Es el período entre el final de la síntesis y el comienzo de la mitosis.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 94 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Durante el G2 se producen los factores necesarios para la condensación de los cromosomas, división de los organitos (mitocondrias, etc.) antes de iniciar la mitosis. División Celular: Es el período durante el cual ocurren la mitosis, meiosis y otros mecanismos de duplicación celular. En la división celular se distinguen dos partes, la división del núcleo o cariotomía, y la división del núcleo o cariotomía, y la división citoplasmática o plasmotomía. Estos dos fenómenos distintos se hallan muy ligados entre sí, es decir, una sucede a la otra y no tiene lugar la segunda sin la primera. Durante la división celular existen cambios sustanciales o división indirecta y pocos cambios o división directa. División celular indirecta: Generalmente ocurre a las células que pertenecen a tejidos de plantas y animales. Incluye la Mitosis y la Meiosis. MITOSIS: Es un mecanismo citogenético que permite distribuir en cantidades equivalentes los componentes duplicados en la interfase, con el resultado de dos células hijas. Todas diploides se descompone en cuatro fases: Profase, comienza con la condensación de los filamentos de cromatima en cromosomas, más de las veces visibles, cuando se acortan. Al comienzo de la profase, existen dos centriolos más, es decir, dos pares, donde ambos pares de centriolos empiezan a moverse, separándose uno de otro, a su vez crecen los microtúbulos proteínicos de ambos Aster hasta formar el Hueco acromático. Finalmente desaparece la carioteca y el nucleolo, dejando libre a cromosomas. Metafase. Una vez que se ha desintegrado la membrana nuclear, los cromosomas se encuentran en aparente libertad, por tanto, empiezan a orientarse al azar a los microtúbulos del huso, al que llegan a unirse mediante sus centrosomas. En el huso sufren movimientos oscilatorios hasta que se orientan radialmente en el plano central formando la placa ecuatorial. No todos los microtúbulos están conectadas a los cromosomas, también muchas se extienden sin interrupción, las primeras se denominan Fibras cromosómicas y las segundas Fibras continuas. En la mitosis de las células animales, es como la indicada y se denominan Mitosis astrales, y en la mitosis de las células vegetales carecen de centríolos y ásteres y se denominan Mitosis anastrales. Por tanto no es tan indispensable los centriolos para la división celular como se pensaba anteriormente. Anafase: Los centriolos de cada polo empiezan a “jalar” mediante los filamentos del huso a los cromosomas, rompiendo el equilibrio de fuerzas hasta dividir el centrómero y las dos cromátidas se separan por completo en dos cromosomas hijos dirigiéndose a sus respectivos polos por sucesiva contracción de las fibras del huso. Simultáneamente se alargan las fibras continuas para constituir las Fibras interzonales. Telofase: Se produce cuando el aparato mitótico se disuelve. Aparece una nueva carioteca alrededor de cada juego de cromosomas. Los cromosomas se descondensan en masas de cromatina. Reaparece el nucleolo (s). Simultáneamente se produce la Citocinesis llegando hasta la Plasmatomía equitativa, es decir con igual número de Aparatos de Golgi, Mitocondrías, etc. termina con dos células hijas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 95 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La mitosis en las células vegetales es semejante al mencionado, con la diferencia: La citocinesis comienza con la formación de un Fragmoplasto, que resulta de las Vesículas de los Dictiosomas del Aparato de Golgi. Estas vesículas se concentran en el plano ecuatorial y gradualmente transforman el fragmoplasto en una Placa Celular continua. La placa celular es atravesada por delgadas conexiones citoplasmáticas llamados Plasmo-Desmos. Una vez que se ha completado la placa celular, se inicia la formación de la Pared Celular, siempre está mantenida por los materiales de secreción del Aparato de Golgi como son: celulosa, hemicelulosa, pectina. MEIOSIS O DIVISIÓN REDUCTORA: Es un tipo especial de división celular que tiene lugar en las células germinales, y cuya finalidad es producir cuatro células con la mitad (1 N o Haploide) del número de cromosomas que tiene normalmente la célula madre (2N ó Diploide). La meiosis se realiza en dos divisiones sucesivas: División meiótica, tiene lugar cuando el ADN se replica, pero los centrómeros no se dividen; a cada célula hija es atraído un par de cromátidas intacto. Al igual que la mitosis tiene fases: Profase I, la mayor parte de los sucesos exclusivos de la meiosis se producen durante ésta fase, a su vez comprende 5 etapas:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 96 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Leptonema (Leptoteno), los cromosomas empiezan a aparecer como filamentos largos, individuales y poco teñidos. Cigonema (Cigoteno), los cromosomas homólogos inician su apareamiento o sinapsis por una de sus extremidades. Paquinema (Paquiteno)¸ en esta etapa se completa el apareamiento y la formación de parejas (cuatro cromátidas en cada bivalente) llamado TETRADA. El apareamiento es muy exacto y específico, se produce punto por punto y cromómero por cromómero en cada homólogo. Diplonema (Diploteno), se inicia con el alejamiento de los cromosomas sinápticos, que en caso de CROSSING OVER o Intercambio de alvéolos permanecen unidos por los quiasmas. Según la longitud del cromosoma existirán mayor número de quiasmas. En el paquinema y diplonema los cromosomas presentan su máximo engrosamiento, contracción y coloración. Diacinesis, se acentúa la contracción de los cromosomas, los quiasmas disminuyen y los homólogos quedan unidos sólo por sus extremos. Metafase I, es corta, ocurre cuando se rompe la membrana nuclear, los tetradas se alinean en el centro del huso. Anafase II, el huso no separa a las cromátidas hermanas entre sí, sino a todos los conjuntos homólogos, congregando en sus respectivos polos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 97 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Telofase I, como en la mitosis se forman dos células hijas, con la diferencia de que son haploides, si bien cada cromosoma de las células hijas contienen aún 2 cromátidas hermanas. Entre la I y II división meiótica se halla la INTERFASE o INTERCINESIS, que no produce la réplica ADN. II División meiótica, tiene lugar en 4 fases sucesivas parecidas a la división mitótica normal, que llevan la denominación Profase II, Metafase II, Anafase II y Telefase II. Al finalizar esta división, se han originado 4 células haploides. Dos de ellas llevará un conjunto alélico, en tanto que las otras dos llevan el conjunto complementario. Los productos de la meiosis en los animales son 4 espermatozoides o gametos masculinos y un óvulo o gameto femenino más tres cuerpos polares. Ambos gametos son haploides. División Celular Directa Cuando la célula madre origina dos o más células hijas sin ningún cambio sustancial en su forma y contenido. Se conocen tres tipos: Fisión o Bipartición, es la forma más típica en la que la célula madre origina dos células hijas, por ejemplo, en los protozoos y algas microscópicas. Gemación, consiste en la aparición sobre la célula madre, una o más yemas que se separan de la madre por estrangulamiento, una vez que han adquirido las características morfológicas y el tamaño de las células adultas; por ejemplo, las levaduras y otros hongos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 98 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Endógeno o esporulación, se producen cuando la célula madre origina un número variable de células hijas después de varias divisiones celulares sucesivas, quedando cada núcleo resultante recubierto por una determinada cantidad de citoplasma, y posteriormente llegan a salir por rotura de la membrana madre por ejemplo, en los hongos. En otros casos la división del núcleo no va acompañado de la división citoplasmático; por ejemplo, los plasmodios. DIFERENCIA ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS MITOSIS MEIOSIS División ecuacional que separa los crómatidas La primera etapa es una división reduccional que separan los cromosomas humologos. Se lleva a cabo en todas las celulas, tanto Se produce solo en las celulas sexuales semáticas y sexuales Se produce durante todo el tiempo de vida del Se produce solo durante su vida reproductiva indicado organismo Su producto son dos celulas hijas, cada celila Produce cuatro celulas hijas, cada celula con 1 con 2 n (diploide) n (haploide). En los animales hembras un ovulo y 3 cuerpos polares, y los animales machos 4 espermatozoides Las celulas hijas vuelven a su nuevo ciclo Las celulas hijas o gametos ya no vuelven al celular mismo ciclo celular SESION DE APRENDIZAJE Nº 10 MICROBIOLOGÍA LA MICROBIOLOGÍA La microbiología, es la ciencia que trata de seres infinitamente pequeños, visibles únicamente al microscopio. El DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA (2001: 386-387) define así: “Ciencia que estudia la estructura y las funciones de los microorganismos (bacterias, virus, protozoos, hongos, algas). Se suelen establecer las siguientes especialidades: microbiología general, microbiología médica, microbiología agraria y microbiología industrial”. ALGUNOS HITOS DE LOS CAZADORES DE MICROBIOS El estudio de los seres microscópicos se inicia con Anton Van Leeuwenhoek en 1675, quién observó los “animalitos vivos”. En 1695 publicó su obra titulada “Secretos de la Naturaleza”. En 1796 Edwar Jerner, médico inglés, descubrió la vacuna contra la viruela. Entre 1862 y 1880 Luis Pasteur puso en evidencia la gran importancia que tenían los microorganismos en múltiples
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 99 BIOLOGÍA GENERAL I Y II fenómenos naturales, tales como la fermentación, la putrefacción y enfermedades. Entre 1882 y 1901 Robert Koch sentó las bases modernas de la microbiología al introducir los sistemas de cultivo puro. Descubrió el agente de la tuberculosis y del cólera. En 1883 Elie Metchnikoff, expuso su teoría de la fagocitosis, contribuyendo a resolver el problema de la autodefensa. En 1892 Dimitri Iwanovsky, descubrió el virus de la enfermedad del mosaico del tabaco (VMT). En 1910 Paul Ehrlich, descubrió el salvarsan. En 1935, Dr. Stanley, cristalizó el WMT. En 1981 se reconoció el VIH (virus de SIDA) en USA. “En 1981 se reconoció el Instituto Pasteur de Paris, lograron aislar un retrovirus (VIH) a partir de un ganglio linfático de un afectado”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 520). BACTERIOLOGÍA BACTERIAS (PHYLUM SCHIZOMYCOPHYTA): Las bacterias, son microorganismos unicelulares sin núcleo diferenciado ni plasmitidios típicos. “Las bacterias son los organismos más antiguos que se conocen, remontándose a más de 3 mil millones de años”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 67). Características de las Bacterias: Distribución, Son microorganismos cosmopolitas, existen en el aire, agua, suelo y subsuelo; en las superficies de todos los objetos, en las sustancias como la leche y otros alimentos no esterilizados, en los tejidos de las plantas y animales (del hombre), es decir en casi toda la biosfera. Tamaño Todas son muy pequeñas, miden de 0,2 – 10 um por 0,2 de anchura. Existen bacterias pequeñísimas llamadas Micoplasmas, Rickettsias y Clamideas que no llegan a 1 um. Forma, Según su aspecto exterior las bacterias se dividen en tres grupos: Esféricos (Cocos): Micrococos, con distribución solitaria, Ejm: Micrococcus roseus. Diplococus, forman parejas, Ejm: Neisseria gonorrhoeae. Tetracocos, en grupo de cuatro, Ejm: Halococcus sp. Sarcinas, en paquetes cúbicos de 8, 16 células, Ejm.: Sarcina ventriculi. Estreptococos, como cuentes de collar, Ejm. Streptococcus pneumoniae. Estafilococos, en racimos, Ejm: Staphylococcus aureus.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 100 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Bastonados, Son alargados y cilíndricos – Bacilos, son alargados, Ejm: Salmonella typhi. Espirales (helicoideas). Vibriones, de medio vuelta, Ejm. Vibrio cholerae. Espirilos, de una vuelta, Ejm: Spirillum voluntans. Espiroquetas, de varias vueltas. Ejm: Treponema pallidum. Estructura: Las bacterias tienen una organización muy primitiva y sencilla. Presentan: Pared celular, Membrana citoplasmática y Citoplasmática. Pared celular: Es una membrana delgada y rígida; químicamente contiene peptidoglucano y ácido tecoico en las bacterias Gram positivas, y lipopolisacáridas, lipoproteínas y peptidoglucano en las bacterias Gram negativas. Los micoplasmas carecen de pared celular. Algunas bacterias presentan una capa mucosa que rodea a la pared celular llamada CAPSULA GELATINOSA, protege y agrupa a las bacterias.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 101 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Membrana citoplasmática: Es una película muy fina que rodea al citoplasma. Al invaginarse forma Mesosomas Laterales y Centrales. Interviene en la síntesis de su propia energía, de proteínas, toxinas, fermentos y en la división celular. También de la membrana se origina los cilios y flagelos para algunas bacterias. Estos apéndices filiformes son muy numerosos tratándose de los cilios y en número variable tratándose de los flagelos, dando lugar a cuatro tipos de bacterias. Citoplasma: Es una mezcla dispersa de coloides que contiene agua, sustancias minerales, proteínas, glucógeno, lípidos, ácidos nucleicos y otras sustancias. El citoplasma de las bacterias carecen de organitos que contienen las células eucariotas, con la única excepción de los ribosomas. Algunas bacterias fotosintéticas tienen “tilacoides”. Entre las inclusiones citoplasmáticas: Grámulos de volutina, corpúsculos lipoproteicos, glucógeno, pigmentos, etc. En la parte media del citoplasma se encuentra la región nuclear llena de filamento de ADN equivalente a 1 cromosoma. Carecen de membrana nuclear como todas las células procariotas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 102 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Nutrición y Energía: Las bacterias como todos los organismos vivos necesitan alimentos que le den materia y energía. Clases de Nutrición Bacteriana Nutrición Autotrofa: Realizan las bacterias que poseen pigmentos asimiladores en los “tilacoides” clorofilicos y “cromatóforos” caroténicos. Nutrición quimiotrofa: Es una nutrición autotrofa especial de las bacterias llamadas ferrobacterias y sulfobacterias. Ejemplo de las reacciones químicas. 2H2S + CO2 2S + H20 + CH20 6CH2 0 C6H1206 Nutrición Heterotrofa: Obtienen la materia y energía por degradación de la materia orgánica. Se clasifican en bacterias saprofitas; parásitas y saproparásitas. Respiración: Las bacterias tienen dos formas de obtener su energía, por reacciones oxidativas y por fermentación.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 103 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La respiración de las bacterias aerobias tiene lugar en los MESOSOMAS LATERALES, donde se encuentran los enzimas oxidativas. Ejm. Micobacterium tuberculosis. La respiración de las bacterias anaerobias se efectúa por medio de la fermentación del sustrato, con la formación de una cantidad reducida de energía. Multiplicación y Crecimiento: Multiplicación, es la capacidad de autoreproducción. Las bacterias se reproducen por Esquizogamia o bipartición celular. En Los bacilos la escisión es horizontal. El citoplasma queda separado en dos partes por los Mesosomas Centrales y finalmente por la Pared Celular. En los vibriones, espirilos y espiroquetas la escisión es longitudinal. Un reducido número de bacterias se multiplican por Conjugación. Ejm: E. coli. Crecimiento, es el incremento ordenado de todos los componentes de un organismo. El crecimiento se mide en términos de concentración o densidad celular. En bacteriología el crecimiento es el aumento en número de individuos o bacterias en un cultivo o infección. Esporas y Esporulación: Las esporas, son formaciones esféricas u ovales, internas o externas en las células. Las esporas resisten a la desecación, calor, agentes químicos, y cuando se encuentran en condiciones favorables es activada (germina) originando una célula vegetativa. Según la localización las endósporas: Esporas centrales o Bátridos Esporas subterminales o Clóstridos Esporas terminales o Plétridos. La esporulación es uno de los estadíos del ciclo de desarrollo de determinados microorganismos que apareció como resultado del proceso evolutivo en la lucha por la supervivencia de la especie. Importancia : Son numerosos: En la descomposición de la materia orgánica. Si ataca a los carbohidratos se llama Fermentación, si afecta a las proteínas y aminoácidos recibe el nombre de Putrefacción. En los ciclos biogeoquímicos del Carbono, Nitrógeno y otros. En la fabricación del vinagre: C6H1206 2CH3 – C00H glucosa ác. acético
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 104 BIOLOGÍA GENERAL I Y II C6H1206 2CH3 – CH2 OH + 2CO2 alcohol. etílico En la preparación del yogurt: Lactobacillus bulgaricus. Patogenecidad: Un buen número de bacterias producen enfermedades infecciosas en plantas, en animales y en el ser humano. Ejemplo en plantas: el tizón que ataca a los manzanos, perales y árboles semejantes. El carbono (Bacillus anthracis) que ataca a los bovinos y ovinos. En el ser humano produce numerosas enfermedades: Sífilis Treponema pallidum Chancro blando Haemophylus ducrey Gonorrea Neisseria gonorrhoeae Fiebre Malta Brucella Muermo Pseudomonas mallei Fiebre tifoidea Salmonella typhi Disentería Shigella dysenteriae Neumonía Klebsiella pmeumoniae Peste bubónica Yersinia pestis Tosferina Bortedella pertussis Cólera asiática Vibrio cholerae Meningitis Neisseria meningitidis Tétanos Clostridium tetani Difteria Corynebacterium diphtheriae TBC Micobacterium tuberculosis Lepra M. Leprae Tifus endémico Rickettsia typhi Verruga peruana Bartonella baciliformes Infecciones Mycoplasma hominis Streptococcus pyogenes Staphylococcus aureus
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 105 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 11 CIANOBACTERIAS ALGAS VERDE AZULES (PHYLUM CYANOPHY-TA) Las algas verdes azules, también son microorganismos unicelulares anucelados autotrofos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 106 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Sus características: Distribución: En su mayoría son acuáticas, muy pocas viven en la superficie de los suelos u otras plantas. En su mayoría viven formando colonias globosas o filamentosas. Estructura: Semejante a las bacterias: Pared celular, generalmente protegida por la vaina gelatinosa. Membrana citoplasmática.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 107 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Cromatoplasma, contiene con “tilacoides simples coloreadas de clorofila, xantofila, focicanina y ficoeritrina. Además dispersos el AREN. Centroplasma, en la zona central de la célula, es transparente y contiene el ADN. Las cianofitas son células procariotas. Nutrición: Son autótrofos, pero pueden aprovechar también alimento orgánico. Importancia: Inicia la cadena alimenticia de muchas especies marinas y de agua dulce. En la fijación del nitrógeno atmosférico. En 1 Ha. hasta 50 Kg. En la coloración de los mares. Floración (barbasco): Con frecuencia producen un aumento de éstas reglas y consumen el oxígeno de las aguas provocando la muerte de peces y otros animales en pocas horas y en grandes cantidades. Por ejemplo, a mediado del mes de marzo de 1990, quedaron varados más de 200 000 toneladas de peces en la caleta norteña de San José. No solamente consumen oxígeno, también producen sustancias tóxicas. Multiplicación: Sólo vegetativa.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 108 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Especies: Oscillatoria, Nostoc, Anabaena, Gleocapsa, Chroococcus.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 109 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 12 VIRUS Ciencia especial que estudia los virus. BACTERIOFAGOS O FAGOS Los bacteriofagos, son virus parásitos de las bacterias. Bacteriófagos, significa “comedor de bacterias”. El DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS (1990: 173) dice: “Son virus bacteriolíticos específicos que se adhieren a la pared de las bacterias, la atraviesan y descargan dentro de su cuerpo de ellas la nucleoproteína que lo constituye”. Características de los fagos: Distribución: Están ampliamente repartidos en la naturaleza. Existen en la mayoría de las bacterias. Tamaño: Hasta 300 nm. Forma: Parecido a un renacuajo. Estructura: De los fagos como de los virus de plantas y animales, en su estructura simple apenas se encuentran una cápsula proteica llamado Capsida que contiene un genoma internamente, siendo el ARN o el ADN. También en su cola posee dos tubos proteicos llamados Vaina y Centro de la Cola o Taladro. Multiplicación: Tiene lugar en el interior de las bacterias. Clases de Multiplicación del fago: Ciclo lítico: Adsorción, se fija sobre la bacteria. Penetración, es la inoculación de ADN. Replicación, es la síntesis del genoma a expensas del ácido nucleico de la bacteria. Ensamblaje, los genomas fágicos se reagrupan con sus respectivas cápsidas. Lisis, unos 25 minutos después de iniciada la infección, se han ensamblado más de cien nuevos fagos, estallan la bacteria. Después de la lisis los nuevos fagos infectan a otras bacterias. Ciclo lisogénico, consiste en mantener por varias generaciones en estado latente. Concepto: Los virus, son parásitos intracelulares de las plantas y de los animales. Estos agentes, submicroscópicos se hacen presente produciendo enfermedades. La ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA (2002: 78. Tomo 7) dice: “Los virus se encuentran en la frontera entre la materia viva y la materia inerte”. En cambio el DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA (2001: 590) afirma: “Los virus son organismos desprovistos de estructura celular, formados por ácido nucleico (ARN o ADN) y capaz de multiplicarse solo en el interior de un organismo huésped”. Características de los virus:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 110 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Tamaño: Son de tamaño ultramicroscópico, solamente se miden en nanómetros o Angstrón (Ǻ). V. de la viruela : 250 nm. V. de la rabia : 150 nm. V. de la gripe : 100 nm. V. de la polio : 30 nm. V. de la fiebre aftosa : 10 nm. Forma: Como los virus son cristales adquieren las formas geométricas. Esféricos : V. del SIDA, de la gripe. Abastonados: V.M.T. (virus mosaico del tabaco) Poliédricos: V. de la viruela. Estructura: En los virus esféricos: Envoltura externa bicapa lipídica. Algunos virus poseen Espinas. Envoltura interna: capa proteínica. Cápsida: capa proteínica que envuelve al ácido nucleico. En algunos virus están formados por cúmulos de polipéptidos llamados Capsomeros. Nucleocápsida, es la cápsida junto con el ácido nucleico encapsulado. El ácido nucleico o genoma vírico contiene ADN o ARN y nunca ambos. Adherido al genoma se encuentra ciertas enzimas. La partícula viral completa infectante se llama Virion. Los viriones son simples y complejos. En el primer caso carece de envoltura, y en el segundo posee envoltura.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 111 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Ejemplo de virus sin envoltura: Adenovirus, Papovirus, Picornavirus. Ejemplo de virus con envoltura : Herpesvirus, Retrovirus. Reacciones a los agentes físicos y químicos: La estructura virales se destruyen o alteran mediante el calor a 60ºC en 30 minutos, radiaciones UV, rayox X, pH debajo y encima de 5 – 9, cloroformo, azul de toluidina y rejo neutro, detergentes, formaaldehído, fármacos antivirales. Clasificación de los virus Virus que contienen ADN: Adenovirus, produce la gripe, faringitis, rinitis contagiosa, neumonía, conjuntivitis. Herpesvirus, produce el herpes simple, herpes genital, la varicela. Papovirus, produce la verruga (papiloma) Poxvirus, produce la viruela, vaccimia. Virus que contienen ARN: Arenavirus, produce la meningitis. Buyanvirus, produce la encefalitis.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 112 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Coronavirus, produce la gripe, resfriado. Enterovirus, produce infecciones intestinales, polio. Flavovirus, produce la fiebre amarilla. Mixovirus, produce el sarampión. Oncovirus, produce el cáncer (virus de Epstein - Barr) Retrovirus, produce la leucemia, y el SIDA (virus VIH) Rhabdovirus, produce la rabia. Filovirus, produce el EBOLA.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 113 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 13 INMUNOLOGÍA Concepto: Es la ciencia que se ocupa del estudio de los problemas de la inmunidad. Inmunidad Es el conjunto de manifestaciones que un organismo vivo es capaz de desarrollar en su esfuerzo para adquirir un estado refractario frente a las infecciones. Mecanismos fundamentales de defensa En la actualidad tenemos pleno conocimiento de cómo el organismo se defiende de las agresiones del medio ambiente que lo rodea y de ciertos procesos morbosos que se originan dentro del mismo cuerpo. Clases: Defensa inespecífica. Se realiza por las reacciones defensivas: mecánicas, fisicoquímicas, celulares, humorales y fisiológicas orientadas a la conservación de la integridad del medio interno y la restitución de funciones alteradas del macroorganismo. Las defensas se aseguran mediante la función de barreras que cumplen la piel, con su contenido de ácidos grasos, su pH ácido, es muy eficaz contra las bacterias, mientras persista intacta. Las mucosas están humecidas constantemente y producen sustancias antimicrobianas (saliva, lágrimas, moco nasal, jugo gástrico, esputo) que ayudan a evitar la penetración de microorganismos. Inmediatamente debajo de la piel y de las mucosas se halla el tejido conjuntivo que contiene el ácido hialurónico, que detiene la introducción de los gérmenes en los tejidos y órganos. Defensa celular. Si los microbios logran atravesar la piel, las mucosas y llegan a los tejidos, se encuentran con una segunda barrera conformada por varios tipos de células fagocíticas. Estas células son de dos clases. Fagocitos errantes. Fagocitos y macrófagos del tejido conjuntivo, Monolitos y neutrófilos del tejido sanguíneo. Fagotitos fijos: células de Kupffer, células pigmentadas de los pulmones, células esplénicas, endotelio de los vasos sanguíneos. Los Fagocitos (Del Gr. FAGEIN, comer: KYTOS, célula) son verdaderas células depredadoras de toda partícula inorgánica u orgánica que penetra en el organismo. Tiene la propiedad de extender prolongaciones de su cuerpo (citoplasma) como si fueran tentáculos de un pulpo, llamados pseudópodos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 114 BIOLOGÍA GENERAL I Y II (Del gr. PSEUDES, falso; POUS, pies) cogiendo la partícula invasora y llevándola íntegra dentro de su cuerpo celular. Una vez dentro del fagocito, la partícula extraña es digerida, expulsando finalmente una pequeña porción para presentarlo a los linfocitos T, al mismo tiempo que segrega unas proteínas Monokinas, una de ellas es el Interferón-gamma y la otra es el Interleukin – 1. Clases de Inmunidad Inmunidad natural. Está determinado genéticamente, no se adquiere a través del contacto previo con el agente infeccioso. Existen varios casos: Inmunidad de especie, cuando el microbio causa enfermedad en una especie animal y no en otra. Ejemplo: Lepra : Hombre ( + ) , Animales ( – ) Carbunco : Hombre ( + ) , Pollos (–) Gonorrea : Hombre ( + ) , Animales ( – ) , Chimpancé (4) Sífilis : Hombre ( + ) , Animales ( – ) Peste bovina : Hombre ( – ) , Animales ( + ) Fiebre aftosa : Hombre ( – ) , Animales ( + ) Cólera aviar : Hombre ( – ) , Animales ( + ) Inmunidad racial, las razas de una especie tienen marcadas diferencias de resistencia a los agentes patógenos. Ejemplo. Paludismo : Raza blanca ( + ) , Raza negra (–) Fiebre amarilla : Raza blanca ( + ) , Raza negra (–) SIDA : Raza blanca ( + ) , Raza negra (–) TBC : Raza blanca ( + ) , Raza negra (+) Coccidioidomicosis: Raza blanca ( + ) , Raza negra (+) Diferencias debido a la edad, en general los muy jóvenes y ancianos son más susceptibles a las enfermedades bacterianas. Ejemplo. La vaginitis gonocócica ocurre solo en las niñas. La rubéola daña al feto, mientras que en la vida extrauterina produce leves trastornos. Inmunidad adquirida. Ya en la antigüedad estaban convencidos de que las personas, quienes han padecido una enfermedad no se contagiaban al cuidar a los afectados por el mismo mal. Sus casos son: I.A. Natural: Natural activa, surge después de padecida la enfermedad (postinfecciosa). Natural pasiva, surge en los neonatos adquirida de la madre durante el periodo del desarrollo intrauterino y en la ontogenesis.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 115 BIOLOGÍA GENERAL I Y II I.A. Artificial: Artificial activa, mediante la inmunización activa (con la vacunación). Artificial pasiva, mediante la aplicación de sueros inmunes. Mecanismos de la respuesta inmune. El mecanismo con el cual se instauran los fenómenos inmunitarios se debe a la capacidad del organismo de producir sustancias antagónicas a los anfígenos, es decir a la elaboración de anticuerpos. La célula clave para el reconocimiento de un antígeno, y la respuesta inmune subsiguiente es el linfocito. Existen dos poblaciones de linfocitos, ambas derivadas de la médula ósea roja, éstas son: Linfocitos B (bursa-dependientes) encargados de la inmunidad humoral. Linfocitos T (timo-dependientes) encargados de la inmunidad celular. Cuando el antígeno se une al linfocito B, ésta es estimulada para dividirse y sus células hijas son transformadas en células plasmáticas (plasmocitos) que secretan grandes cantidades de anticuerpos hacia la circulación general. Cuando los linfocitos T encuentran los antígenos sobre las células de otro individuo o sobre las células tumorales o los virus, éstas son activadas, se agrandan y se dividen y liberan linfocitos (linfokinos), sustancia de alto peso molecular que participa en el ataque sobre un antígeno extraño. Los linfocitos T son responsables del rechazo de un tejido trasplantado. Los únicos trasplantes que no son rechazados son de los gemelos idénticos. Antígenos y Anticuerpos Antígenos (Ag). Es cualquier sustancia que introducido al organismo, provoca la formación de sustancias antagónicas llamados anticuerpos, con los cuales se combinan dando lugar a la reacción antígeno – anticuerpo (Ag-Ac). Tienen propiedades antigénicas venenos de origen vegetal y animal, enzimas, proteínas nativas extrañas, diferentes – elementos de tejidos y órganos extraños, bacterias y sus toxinas y los virus. Los antígenos proteínas, polipéptidos, polisacáridos, ácidos nucleicos de alto peso molecular, compuestos complejos de proteínas con lípidos o polisacáridos. Anticuerpo (Ac). Son proteínas que pertenecen a un grupo especial, el de las globinas y reciben por ello el nombre de inmunoglobinas. Las inmunoglobinas constituyen alrededor del 20% de las proteínas totales del suero, para lo cual son producidos por el organismo a continuación de la penetración de los antígenos, con la capacidad de combinarse con estos últimos, dando lugar a la reacción antígeno – anticuerpo. Su estructura fue determinada por los trabajos de R. Porter y G. Edelman, que recibieron por ello el premio Nobel de medicina en el año 1972. Se distinguen cinco tipos principales de inmunoglobinas
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 116 BIOLOGÍA GENERAL I Y II (Ig): IgM (mu-globulinas) 900 000 dalton 6% IgG (gamma-globulinas) 150 000 dalton 75% IgA (alfa-globulina) 170 000 dalton 10% IgD (delta-globulinas) 180 000 dalton 1% IgE (epsilon-globulinas) 190 000 dalton 0,002% Molécula de Inmunoglobina IgG, Contiene: C : región constante V : región variable H : cadena pesada L : cadena ligera -S-S- : enlaces disulfuro Bi : bisagra F : sitio de fijación del antígeno La molécula de Ig consta de cuatro cadenas polipeptídicas o idénticas: un par de cadenas pesadas o H (del inglés HEAVY) y un par de cadenas livianas o L (del inglés LIGHT). Las cadenas L y H se unen entre sí con enlaces del disulfuro. La mayor parte de las moléculas de los Acs están compuestos por dímeros (LH)2 y la menor por polímeros (LH)2n. Síntesis de anticuerpos. El paso inicial en la formación de anticuerpos es la fagocitosis del antígeno por los macrófagos, los cuales presentan a las células linfocitos T auxiliares. Las células linfocitos B llevan en su superficie la inmune-globina que correlaciona con el antígeno son estimuladas a proliferar, formar clonas y diferenciarse en células plasmáticas. Estas ultimas sintetizan las proteínas que constituyen el anticuerpo, que se realiza en un retículo endoplasmático extensamente desarrollado para esta función.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 117 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Estructura en base de microfotografía electrónica de un linfocito: 1. Membrana citoplasmatica 2. Citoplasma 3. Golgisoma 4. Centriolo 5. Mitocondria 6. Retículo endoplasmático 7. Ribosomas 8. Gránulo de azurófilo 9. Vacuola 10. Núcleo celular 11. nucleolo 12. Carioplasma 13. Pores 14. Carioteca Reacción antígeno anticuerpo. Tiene lugar entre Ag y Ac y corresponde a la formación de un complejo formado por ambos componentes. Se supone que la reacción se produce según un modelo parecido al de “llave cerradura” de la acción enzimática. Según este modelo, el Ag y el Ac presentan sendas regiones complementarias, es decir que encajará perfectamente la una en la otra de modo que cuando entran en contacto quedan firmemente unidas. Las reacciones de los Ags con los Acs son altamente específicos, es decir especie – específicas y algunas son inclusive órgano – específicas dentro de la especie muy animal. Las proteínas humanas pueden distinguirse fácilmente de las proteínas de otros animales mediante las reacciones Ag-Ac y solo tendrán reacciones cruzadas con proteínas de especies muy relacionadas. Ejemplo: ser humano y antropoide. La forma principal que toma la reacción Ag – Ac es la aglutinación, la precipitación y la lisis. Nomenclatura funcional de los Acs. Generalmente los Acs se describen en términos de sus reacciones con los Ags. Antitoxinas, neutralizan las toxinas. Anglutininas, provocan la agregación de células bacterianas para las que son específicas. Precipitinas, determinan la precipitación o floculación de extractos de células bacterianas y de otros antígenos solubles. Lisinas, causan la lisis o destrucción de las células bacterianas. Acs, neutralizantes, vuelven no infeccioso al microorganismo antigénico. Opsorinas, hacen a los microorganismos más susceptibles a la ingestión por fagocitos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 118 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Célula plasmática, mostrando abundante retículo endoplasmático donde se produce las proteínas inmunoglobinas Interferón. Son proteínas liberadas por las células corporales después que son invadidas por virus, de manera que actúa sobre otras células para defender contra la invasión viral: Todas las especies de vertebrados producen interferones, siempre en cuando sean estimuladas por una invasión viral. La producción del interferón fue descubierto por Isaacs y Lindenmann en 1957. Tres años más tarde, el profesor H.S. – Lawrence descubrió el Factor de transferencia de la Susceptibilidad alérgica retardada. Reacciones alérgicas. Las alergias (del gr. ALLOS, otro; ERGON, acción) son fenómenos provocados por un tipo especial de antígenos llamados alergenos. Producen alergias los granos de polen, antibióticos, venenos de insectos, productos industriales (proteínas alérgicas que emanan las fábricas de harina y conservas de pescado en Chimbote), sustancias alimenticias, etc. La susceptibilidad alérgica es individual, de modo cada individuo puede ser o no sensible a un determinado alergeno. El 10% de la población mundial sufre algún tipo de alergia más o menos grave. Las Vacunas y la Vacunación Las vacunas. (Del lat. VACCA, vaca). Son preparadas antigénicos a partir de microorganismos u otros agentes infecciosos, que inducen a una inmunidad adquirida activa frente a determinadas enfermedades infecciosas, con un mínimo de riesgos y de reacciones locales y generales. Los preparados de vacunas contemporáneos son 4 grupos: Vacunas de gérmenes vivos de virulencia atenuada. Ejemplo. Vacunas contra el carbunco, rabia, fiebre amarilla, poliomielitis, parotiditis, gripe, sarampión, varicela, TBC, peste, tularemia, brucelosis, tifus exantemático. Vacuna de microorganismo patógenos corpusculares muertos (bacterias, rickettsias, virus). Ejemplo: Vacuna contra la fiebre tifoidea, paratifoide, cólera, tos ferina. Anatoxinas. Se preparan a partir de las exotoxinas de los agentes etiológicos correspondientes. Ejemplo. Anatoxina, diftérica, tetánica, botulínica. Vacunas químicas. Son preparados de los productos de la desintegración química de algunas bacterias.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 119 BIOLOGÍA GENERAL I Y II CALENDARIO DE VACUNAS EDADES POLIO DPT (Triple) SARAMPIÓN BCG Recién nacido X 2 meses X X 3 meses X X 4 meses X X 9 meses X 5 años X Vacunación. 1 Es la introducción en el organismo del ser humano o de los animales una suspensión de microorganismos atenuados o muertos para que estimulen la producción de anticuerpos específicos y cuando llega la enfermedad están en condiciones de combatirla y aniquilarla. Las vacunas se administran por la vía oral, ejemplo: Antipolio; por la vía intradérmica, ejemplo: BCG; por la vía subcutánea, ejemplo, las vacunas contra la fiebre amarilla, sarampión, rubéola, parotiditis y vía submuscular, ejemplo vacuna contra la fiebre tifoidea, gripe. Enfermedades del Sistema Inmune “El sistema inmune se pueda alterar las alergias, como la fiebre de heno, son comunes y derivan de una reacción inmune excesiva frente a lo que suele considerarse una sustancia inofensiva. Las alergias extrañas pueden ocasionar anafilaxis, extraña enfermedad que puede ser mortal. A veces, el sistema inmune reacciona de forma incorrecta, más que exagerada y crea anticuerpos contra sus propias células. Esto se llama “autoinmunidad”. Aunque correctas, las respuestas inmunes a tejidos trasplantados y órganos son indeseables, por eso se toman medicinas durante mucho tiempo, para evitar que el sistema inmune rechace los trasplantes. La inmunodeficiencia (debilidad del sistema inmune) puede tener muchas causas, incluyendo enfermedades de la médula espinal, problemas de riñón y el virus de la inmunodeficiencia adquirida (VIH). (ENCICLOPEDIA DEL CUERPO HUMANO, 2004:164). En el libro UNA VIDA MÁS SANA de la colección Mayo Clinic Health Setter (2000:251) explica: El sistema inmune no solo puede estar debilitado sino también abatido. Cuando no funciona como debiera, significa que está presente algunas de las siguientes condiciones: Alergia, como el asma. Enfermedades autoinmunes, como la diabetes insulino dependiente. Enfermedades por inmunodeficiencia, como el SIDA. Cánceres del sistema, como la leucemia, mieloma múltiple o linfoma. SESION DE APRENDIZAJE Nº 14
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 120 BIOLOGÍA GENERAL I Y II BIOLOGÍA TISULAR TEJIDO: Es la reunión de células iguales o afines, que tienen: Origen embrionario propio y específico. Una función común. Contigüedad y distribución espacial más o menos específicas. Ritmo de crecimiento y diferenciación simultáneo. El DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA (2001: 547) define a los tejidos como: “Conjunto de células morfológica y fisiológicamente similares especializadas en una o más funciones presentes en todos los organismos pluricelulares vegetales y animales”. Las plantas y los animales superiores tienen su tejido propio. TEJIDOS VEGETALES Cada una de las plantas están constituidos por distintos tejidos que le dan esa variación estructural y funcional a cada uno de ellos. Los principales tejidos vegetales Tejidos Funciones Localización EMBRIONARIOS O DE CRECIMIENTO
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 121 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Meristemas Hacen crecer en longitud (meristemas Sobre todo en la punta y en el interior primarios en grosor (secundarios) de tallos y raíces TEJIDOS ADULTOS De recubrimiento Epidermis Aísla los órganos aéreos En la superficie de los órganos aéreos (tallos y hojas) En la superficie de los tallos y raíces Impermeabiliza; cicatriza las heridas viejas. Fundamentales Parénquima Fotosíntesis (parén-quima asimilador), al- En la raíz, el tallo y las hojas macén (de reserva), etc. Mecánicos Colénquima Da consistencia En los órganos aéreos tiernos (en crecimiento) En los órganos aéreos viejos. Esclerénquima Da consistencia Conductores Xilema Conduce la sabia bruta En los tallos, las hojas y las raíces Floema En toda la planta Conduce la sabia elabo-rada Glandulares Pelos secre-tores, conductos Produce y acumula sustancias del metano-lismo En toda la planta laticíferos, resi-níferos, etc. secundario TEJIDOS ANIMALES “En los organismos pluricelulares aparece la división del trabajo fisiológico, es decir, no todas las células realizan las mismas funciones. Durante el desarrollo del organismo sus células se van especializando y diferenciando, de manera que aparecen diferentes tejidos”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2002: 64. Tomo 7). “En el adulto no hay aumento cuantitativo del número de células de un tejido pero en muchos casos si hay renovación; las células del tejido nervioso no se renuevan”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 547). Los tejidos animales se originan en las tres hojas embrionarias: Ectodermo : Tejido epitelial y nervioso. Mesodermo : Tejido conectivo y muscular. Endodermo : Tejido epitelial. Por tanto existen cuatro tejidos básicos en los animales: epitelial, conectivo, muscular y nervioso. TEJIDO EPITELIAL Características:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 122 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Están formadas por células membranosas unidas entre sí por escasas sustancias intercelular llamada cemento: glucocálix. Derivan de las tres hojas embrionarias. Tienen abundante inervación. Son de corta duración. Funciones: Cubre la superficie corporal y reviste las cavidades internas. Transporta materiales, desde los tejidos a las cavidades que separa y viceversa. Absorbe diversas sustancia. Secreta enzimas, hormonas, mucus, jugos, sudor, sebo, etc. Están en constante mitosis, especialmente las células basales. Clasificación: Teniendo en cuenta a la función que cumplen se distinguen: Epitelio de revestimiento: Características:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 123 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Tiene células de forma pavimentosa, cúbica y prismática (columnar o cilíndrica). Descansan sobre una membrana (lámina) basal. Carecen de irrigación sanguínea y linfática. Se estratifican. Funciones Revisten las superficies libres, cavidades y conducto cerrados o en comunicación con el exterior. Protegen los tejidos subyacentes de la abrasión mecánica, radiación ultravioleta, deshidratación e invasión bacteriana. Epitelio Glandular Características: Presentan células de forma cúbica o cilíndrico. Son exocrinas (abiertas) y endocrinas (cerradas). Secretan: leche materna, sudor, saliva, lágrima, jugo gástrico, intestinal, mucus, etc. Hormonas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 124 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Epitelio Sensorial Presentan células especializadas en la reacción a estímulos específicos para conducirlos a receptores nerviosos: epitelio retinal (luminorreceptor), epitelio ciliado de Corti (mecanorreceptor). TEJIDO CONECTIVO Características: Presenta diversos tipos de células. Presenta abundante material intercelular sintetizado por las mismas células: sustancia fundamental amorfa y fibras conectivas. Contiene una cantidad pequeña de plasma intersticial que baña tanto a las células, sustancia amorfa y fibras. Derivan del mesénquima. Se distribuyen por todo el cuerpo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 125 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Funciones: Conecta, sostiene, transporta y defiende tejidos y órganos. Clasificación: Conectivo Laxo: Es blanquecina, flexible, elástica. Contiene fibras y células incluidas en una sustancia fundamental amorfa. Las fibras son colágenas, elásticas y reticulares. Las células son fibroblastos y fibrocitos, macrófagos o histiocitos, plasmocitos o células paslmáticas, mastocitos o células cebadas, adipocitos o células adiposas, linfocitos y monocitos. Se encuentra en la piel o llenando los espacios vacíos entre los órganos. Observación microscópica del tejido conectivo laxo: 1. Fibroblatos, 2. Fibrocitos, 3. Histiocitos, 4. Plasmocitos, 5. Adipocitos, 6. Mastocitos, 7. Eosinófilo, 8. Linfocito grande, 9. Linfocito pequeño, 10. Fibras elásticas, 11. Fibras colágenas, 12. Sustancia fundamental amorfa o colágena, 13. Capilar sanguíneo. Conextivo Fibroso: Está formado por haces fibrosos paralelos. Es resistente a la tracción. Se encuentra en las cápsulas fibrosas, tendones, liga-mentos, apeneurosis, periostio. Conectivo Elástico: Con fibras elásticas cortas y flexibles.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 126 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Recuperan su longitud después de ser estirados. Se encuentra formando el peritonio, la pleura visceral. Conectivo Adiposo: Está formado por adipocitos, son células con una vacuola que almacena grasa y casi ocupa todo el citoplasma, por lo que el núcleo ha sido desplazado a un extremo. Forma el tejido hipodérmico. Conectivo cartilagionoso: Está Formado por los condrocitos. Los condrocitos están rodeados por el pericondrio. Forma la porción cartilaginosa de los órganos: nariz, laringe, tráquea, bronquios, huesos, discos o meniscos, tuba auditiva, pabellón auricular, epiglotis. Conectivo Oseo: Está formado por osteocitos, que se hallan dentro de unas cavidades llamado lagunas óseas. Los osteocitos secretan la matriz ósea, para mantener en buen estado los huesos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 127 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Conectivo hematopoyético: Está formado por el plasma y las células sanguíneas: eritrocitos, leucocitos y trombocitos. Tienen su origen en la médula ósea, de donde llenan los vasos sanguíneos y parte del conectivo laxo (solo leucocitos, como elementos de defensa celular y humoral). TEJIDO MUSCULAR Características Está Formado por células alargadas llamadas fibras musculares. Forman los órganos musculares o estructura musculares de algunos órganos. Realizan toda clase de movimientos. Clases
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 128 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Muscular Liso: Está formado por células fusiformes uninucleados. Tienen contracción lenta e involuntaria. Se halla formando la capa muscular de diversos órganos vegetativos: tracto digestivo, tráquea y bronquios, vesícula biliar, uréter y vejiga, útero y vagina, vasos sanguíneos, iris de los ojos. Muscular estriado esquelético; Está formado por células alargadas, cilíndricas, con bandas claras y oscuras y numerosos núcleos periféricos. Tienen contracción rápida y voluntaria. Se halla formando a los 501 músculos esqueléticos y los 200 músculos no esqueléticos del hombre. Muscular estriado cardiaco: Está formado por células cilíndricas, con bandas claras y oscuras, uninucleadas. Las fibras están anastomasadas entre sí. Realizan contracciones rítmicas, involuntarias y automáticas. Únicamente forman el miocardio del corazón. Propiedades fisiológicas:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 129 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Excitabilidad o irritabilidad, le permite recibir y responder a los estímulos. Contractibilidad, le permite al músculo resder a los estímulos contrayéndose, es decir acortándose y haciéndose más grueso, conservando el mismo volumen. Extensibilidad, le permite estirarse. Elasticidad, le permite recuperar su forma original después de haberse contraído o extendido. Funciones del tejido muscular Movimiento y locomoción Reserva de glucógeno Calor y trabajo ATP ADP + Pi + 7,3 kcal Obedecen a la ley del todo o nada, quiere decir que, al llegar un estímulo a la célula o no se contrae o se contrae. Siempre se encuentra en estado de semicontracción, listo para cualquier estímulo. TEJIDO NERVIOSO Características: Está formado por dos clases de células: Neuronas y Neuroglias. Las neuronas son células altamente modificadas, que están concentrados en masas encefálicas y nervioso. Las neuroglias son células conectivas del tejido nervioso, que acompañan, sostienen y nutren a las neuronas. Las neuronas son elementos perennes, porque no sufren fenómenos de división o reproducción. El ser humano nace con unos 100 mil millones de neuronas, las que se conservan durante toda la vida.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 130 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Tiene abundante irrigación sanguínea. Función: Conduce los impulsos nerviosos sensitivos y motores. Permite la vida de las células y tejidos que inerva, en caso contrario degeneran las células y tejidos adyacentes. Tienen “memoria”.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 131 BIOLOGÍA GENERAL I Y II
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 132 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 15 BIOLOGÍA TAXONÓMICA BIODIVERSIDAD Es el conjunto de todos los seres vivos del planeta, especialmente de aquellos que mantienen su germatoplasma nativo. Los naturalistas todavía no han podido calcular el número aproximado de organismos que viven en la Tierra. Las cifras que se barajan oscilan entre 10 y 40 millones de especies animales y vegetales. A pesar de esta gran cantidad de organismos diferentes, los mecanismos del funcionamiento celular son prácticamente comunes a todos ellos, e incluso el código genético parece ser universal. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2002: 86. Tomo 7). TAXONOMÍA Es la ciencia que se encarga de clasificar a los seres vivos y a otros objetos. La gran cantidad de organismos vivos que hay en la tierra y la evidencia de que existían en tiempos pasados ha motivado la necesidad de clasificarlos desde un punto de vista científico. Actualmente las sofisticadas técnicas de la prueba del ADN se utilizan para la clasificación de los organismos vivos, de manera que se tiende a establecer líneas filogenéticas que de alguna manera difieren a las que se utilizaban antes de poner en ejecución el Proyecto Genoma de los organismos vivos. “La clasificación pretende situar un organismo en un grupo ya existente o crear un grupo nuevo en función de similitudes y grados de parentesco”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2002: 77. Tomo 7). A pesar de que Aristóteles intentó las primeras clasificaciones recién en el siglo XVIII fue llegando a su perfeccionamiento con el naturalista sueco Carlos Linneo. Actualmente se clasifica en 5 reinos tal como lo estableció en 1959 R.H. Whittaken, son: Reino Monera, Protistas, Hongos, Plantas y Animales. Clasificación de los seres vivos
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 133 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Forma Celular Reinos Phylum (Grupos) Procariotas Monera • Bacterias • Cianobacterias S Eucariotas Protista • Algas microscópicas E unicelulares • Protozoarios R E S Hongos • Hongos microscópicos • Hongos macroscópicos • Algas • Briofitas Plantas • Pteridofitas • Gimnospermas • Angiospermas Eucariotas plurecelulares • Esponjas • Cnidarios V • Platelmintos I • Nematelmintos V • Anélidos O • Moluscos S Animales • Artrópodos • Equinodermos • Cordados: -2 Peces -3 Anfibios -4 Reptiles -5 Aves -6 Mamíferos REINO PROTISTAS Los protistas comparten con las plantas verdaderas y con los animales el tipo de estructura de las células llamadas EUCARIOTAS. Estas células presentan uno o varios núcleos separados de su citoplasma por una membrana nuclear. Además su citoplasma contiene organitos autorreplicables (mitocondrias, cloroplastos, microtúbulos y microfilamentos) y de motilidad (cilios y flagelos). ALGAS MICROSCÓPICAS Las algas son vegetales acuáticos unicelulares o pluricelulares y autótrofos. sus orgánulos fotosintetizadores, de tipo cloroplasto, pueden presentar pigmentos diferentes. Los pigmentos son los responsables de la coloración variada de este grupo de organismos. Clasificación: Euglenófitos: Son algas unicelulares de forma alargada y sin pared celular que siempre se presentan aisladas. En la base de los flagelos, llevan el estigma o mancha ocular. Sus cloroplastos son numerosos. Pirrófitos: Son algas unicelulares, biflageladas y algunas carecen de pared celular. La mayoría es marina.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 134 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El grupo más importante de los pirrófitos es el de los dinoflagelados, abundantes en el plancton marino. Algunos dinoflagelados acumulan sustancias tóxicas que producen la muerte de los peces en época de su floración de estas algas. Crisófitos: Son algas unicelulares o coloniales características por su color pardo o dorado. La mayoría son marinos aunque hay algunas especies de agua dulce. El grupo más importante son las diatomeas. PROTOZOOS (PHYLUM PROTOZOA) Los protozoos o protozoarios son protistas heterotrofos unicelulares que parecen animales. Características de los protozoos: Distribución: Viven de preferencia en el medio líquido como son las aguas de los mares y lénticas, en la sangre y mucosas de los animales, suelos húmedos. De los 32 000 especies de protozoos, unos 10 000, son parásitos, de éstos últimos sólo unos cuantos causan enfermedades al hombre. Estructura: Como todas las células eucariotas presentan membrana citoplasmática, citoplasma y núcleo celular. Carecen de pared celular. Presentan estructuras que actúan como órganos de locomoción: Pseudopodos, son prolongaciones citoplasmáticas momentáneas: Amoeba. Flagelo, son prolongaciones delgadas parecidas a látigos: Euglena. Cilios, son prolongaciones del citoplasma muy numerosas y pequeñas que baten de manera coordinada para mover las células ciliadas o el medio en que viven: Paramecium. Poseen vacuolas: Digestivas y Pulsátiles. Nutrición: Son heretrotrofos. Los fitoflagelos suele realizar fotosíntesis debido a que poseen cloroplastos en su citoplasma. Reproducción: Asexual, por escisión y esporulación Sexual, por conjugación. Importancia: En la cadena alimenticia de comunidades que viven en el medio acuático: LUZ SOLAR – FITOPLANCTON – ZOOPLANCTON En el equilibrio ecológico: BACTERIAS ORG MUERTOS – HONGOS – PROTOZOOS Patogenesidad:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 135 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Varios protozoos causan enfermedades en animales y el hombre, ejemplo: la amebiasis, la giardiasis, la enfermedad del sueño, la uta, la malaria. Clasificación: Clase Sarcodina o Rizopoda: La mayoría son de vida libre. Emiten pseudópodos. Citoplasma con ecto y endoplasma. Son heterotrofos. Reproducción por escisión binaria. Especies: Amoeba proteus, vive en el agua dulce. Entoamoeba histolytica, vive en el tracto intestinal del hombre, causa la disentería amebiana. E. Gingivalis, vive en la boca humana. 7 4 8 5 7 6 1 2 3 AMEBA: 1. Seudópodo, 2. Membrana Celular, 3. Citoplasma, 4. Ectoplasma, 5. Endoplasma, 6. Vacuola contráctil, 7. Vacuolas digestivas, 8. Núcleo celular, Clase Mastigophora o Flagelada: Son de vida libre y parásitos. Poseen flagelos (y membrana ondulantes a los tripanosomas). La nutrición es fototrofa, heterotrofo o ambas cosas. Reproducción por escisión binaria longitudinal. 6 7 8 5 4 3 2 1
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 136 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Anatomía de una Euglena: 1. Flagelo, 2. Membrana celular, 3. Fibrillar contráctiles, 4. Citoplasma, 5. Núcleo, 6. Cloroplastos, 7. Vacuolas con tractiles, 8. Estgma. 1 2 4 3 Trypanosoma gambiense: 1. Estigma, 2. Membrana ondulante, 3. Flagelo, 4. Núcleo celular. Especies: Eugelan viridis, vive en el agua dulce. 1 Volvox, vive formando colonia esférica. 2 Giardia lamblia, vive en el duodeno, causa la disentería. 9 Trypanosoma cruzi, causa la enf. del chagas. Trichomonas vaginalis, causa la leucorrea. Leishmania peruviana, causa la uta. 1 Clase Ciliata: 1 5 La mayoría son de vida libre. 1 6 Poseen numerosos cilios. 4 7 Poseen macro y micro núcleo. Heterotrofos. 3 Reproducción por escisión binaria transversa y por conjugación. 8 9 Anatomía de un Paramecium Caudatum 1. Cirios, 2. Tricocistos, 3. Membrana celular 4.Citoplasma, 5. Citostoma, 6. Boca, 7. Citofaringe, 8. Citopigio, 9. Vacuola contráctil, 10. Vacuola digestiva, 11. Macronúcleo, 12. Micronucleo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 137 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Especies: Paramecium caudatum, vive en las aguas lénticas. Stentor, vive en el agua dulce. Balantidium coli, vive en tracto gastrointestinal. Causa una diarrea sangrienta. Las personas se contaminan al ingerir agua o alimento de dudosa procedencia. Clase Esporozoa: Son parásitos, producen enfermedades. De adultos carecen de movilidad. Poseen ciclos de vida complicado. Especies: Plasmodium vivax, agente causal de la terciana benigna. P. malariae, agente causal de la cuartana. P. Falciparum, agente causal de la fiebre perniciosa o terciana maligna. P. Ovale, causa la terciana. Toxoplasma gondii, causa la toxoplasmosis.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 138 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 16 REINO HONGO “Reino de los organismos heterótrofos, eucariotas, pluricelulares, saprofitos o parásitos”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 311). “Los hongos provienen probablemente de las algas que han perdido los pigmentos fotosintéticos. Primeramente podría haber pasado al medio terrestre para más tarde adaptarse a una vida saprofítica autónoma”. Los hongos son protistas no fotosintéticos. De las 100,000 especies de hongos, por lo menos 100 son patógenos para el ser humano. Características de los hongos: Distribución: Son cosmopolitas terrestres. Están adaptados a lugares húmedos, oscuros, con abundante sustancia orgánica en descomposición, con temperatura que oscila de 22 – 30ºC y en un medio ligeramente ácido (pH 6 –6,5).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 139 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Clases de hifas: A, hifa septada, B. hiifa cenocitica, C. miedio Tamaño: Son microscópicos y macroscópicos. Estructura: En los hongos verdaderos presentan: Pared celular, membrana citoplasmática, citoplasma y núcleo celular. Las células de los hongos cuando se disponen en filamentos se denominan Hifas, el conjunto de hifas forma el Micelio, que componen las partes vegetativas de los hongos. Las levaduras no forman micelios. Nutrición: Son heterotrofos. Saprofitos y parásitos. Multiplicación: Se multiplican asexualmente y sexualmente. Importancia: Ayudan a mantener la fertilidad de los suelos. “En simbiosis con las raíces de ciertas plantas constituyendo las micorrizas toman sustancias minerales que la planta no es capaz de absorber directamente y reciben a cambio sustancias orgánicas”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 311). Descomponen la materia orgánica de los organismos ya muertos. En diversas industrias: cerveceras, queseras, panificadoras, etc. En la preparación de antibióticos (Penicilum notatum). Clasificación: MYXOMYCORHYTA: Mohos de légemo. Son los microorganismos unicelulares, ameobideos, saprofitos, y reproducción por esporas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 140 BIOLOGÍA GENERAL I Y II A. Mucor mucedo: 1. esporangio, 2. columnela, 3. esporas B. Rhizopus nigricans: 1. rizoide, 2. estolon, 3. esporangioforo, 4. esporabngio Especies: Dyctyostelium discoideum Plasmodiophora brassicae EUMYCOPHYTA: hongos verdaderos. Clases: Phycomycetes Con micelioi filamentoso. Las esporas asexuales se producen dentro del esporangio. La fusión sexual origina una cigospora. Especies: Saprolegnia (Moho de agua) Plasmapara viticola (Mildiu de la vid) Rhizopus nigricans (Moho del pan) Mucor mucedo Ascomycetes: Son microscópicos Esporas asexuales en conidios. La fusión sexual se producen un saco llamado Asca con 4 u 8 esporas. Especies: Saccharomyces(Levadura) Candida albicans (H. de candidiasis) Trichophyton (H. de Tricofitosis) Microsparum (H. de microsporosis) Epidermophyton (H. de la piel) Claviceps purpurea (H. del cornezuelo) Monilina fruticola (H. de la pudrición frutícola) Basidiomycetes: Son macroscópicos. La fusión sexual origina un órgano claviforme llamado Basidio. Son comestibles, venenosos y parásitos. Especies:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 141 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Puccinea graminea (H. de la roya) Ustilago (H. del tizón) Amanita phalloides (Boleto del diablo) Agaricus campestres (H. sombrerito) Deuteromycetes: Son hongos imperfectos. Especies: Aspergillus Penicilium Histoplasma capsulatum A. penicillium sp: 1. conidiospora B. aspergillus sp
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 142 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 17 REINO PLANTAS Concepto: Conjunto de vegetales que viven en la tierra, todos ellos realizan la función clorofílica, es necesario para la producción de alimentos y para la producción de oxígeno atmosférico. Características: Origen: Al principio, no existió este reino, y fue que los vegetales aparecieron de otras formas primitivas por evolución y variación, lo que hoy tenemos la biodiversidad vegetal o flora. Existen en total unas 350 000 especies vegetales identificadas y posiblemente otras tantas sin identificar. Autotrofismo: Las plantas de inmediato la energía solar, para lo cual tienen clorofila. Metabolismo: Que consiste en llevar a cabo la fotosíntesis y eliminar sus productos catabólicos mediante la transpiración o excrecencias. Sensibilidad: Responden a los estímulos, tienen diversos tipos de tropismos (movimientos de orientación), nastias (movimientos de curvatura). Las plantas se asustan ante un movimiento sísmico, un rayo, un trueno. Reproducción: Capacidad procreativa es enorme y fácil. Tienen reproducción sexual y asexual, además la vegetativa. Inmovilidad: Para lo cual poseen una raíz fijada absorbvedora de alimentos. Su carencia de movimiento es importante para mantener el equilibrio ecológico. Reloj biológico: Varias funciones tienen lugar en un determinado tiempo, por ejemplo la fotosíntesis tiene la fase luminosa para el día y la fase oscura para la noche, la floración se ve en primavera y la caída de las hojas (plantas caducifolias) con otoño. Morfología y función: La morfología se refiere a la diversidad de formas vegetales, importante para reconocer como individuo o especie y función, se refiere a las funciones generales y específicas; por ejemplo una planta venenosa, es de producir el indicado veneno.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 143 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Crecimiento ilimitado: Y además son longevos, tienen muchos años de vida (los árboles y arbustos). Autorregulación: Mantiene su homeostasis e intensidad de sus procesos biológicos según las exigencias de vida y ambiente. Heredabilidad y Mutabilidad: En la herencia biológica para mantener sus características genéticas por mucho tiempo, y en la mutabilidad, para aceptar las mutaciones naturales y artificiales. Niveles de organización: Es decir poseen biomoléculas (ADN y ARN), células, tejidos, órganos, sistemas, individuo (planta), poblaciones y comunidades vegetales (biomas). Adaptación: Es decir capacidad para adquirir formas y funciones de vida que permiten continuar viviendo en nuevas condiciones ambientales y terrestre. Importancia: Entre uno de ellos, es refugio de muchos animales, y permite mantener el ambiente natural fresco. • Raíz • Tallo ORGANIZACIÓN VEGETAL • Hojas • Flor R • Semilla E • Fruto I • Clorófitas N C ALGAS • Feófitas O L • Rodófitas P A • Crustáceos L S • Foliáceos A I LÍQUENES • Dendríticos N F • Gelatinosos T I A BRIÓFITOS • Musgos C S A • Hepáticas C PTÉRIDÓFITOS • Helechos I • Gimnospermas Ó • Angiospermas: CORMOFITAS N -2 Monocotiledóneas -3 Dicotiledóneas
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 144 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 18 REINO ANIMAL Concepto: Reino de los seres vivos pluricelulares heterótrofos que se reproducen sexualmente y presentan un desarrollo embrionario de complejidad variable. Algunas especies tienen reproducción asexual. Los animales tienen capacidad para moverse si no es durante toda su vida en algunas fases de su ciclo vital (animales sésiles). Características: Posen organización celular, como base de su vida. Cada célula tiene la misma estructura para todos los animales, además carecen de pared celular y de clorofila. Poseen organización tisular, formado por tejidos epiteliales, conectivos, musculares nerviosos. Cada tejido se especializa en la formación de uno o varios órganos distintos. Poseen organización orgánico – sistémico, es decir los órganos, aparatos y sistemas son comunespara todo los animales. El sistema tegumentario, que proviene del tejido epitelial, varía según las adaptaciones y las formas de protegerse de sus depredadores: cuero, coraza, escamas, placas, córneas, exoesqueleto, conchas o valvas, etc. Por el sistema tegumentario circula O2 de entrada y CO2, H2O y tóximas de salida en la mayoría de los animales. El sistema esquelético es cartilaginoso y óseo para los animales vertebrados, los animales invertebrados tienen esqueleto fabricado de sus revestimientos, muy variado de una especie a otra. Los animales necesitan moverse para alcanzar un alimento (GRAN ENCICLOPEDIA DE LOS ANIMALES, 2001:22). Por su puerto existen animales sésiles y otros carecen de movimiento propio (las medusas flotan como cualquier objeto sobre el agua). Los movimientos más conocidos: Carrera, salto, vuelo, nado, reptación, de contracción (caracol). El Sistema Nervioso: Las esponjas no tienen sistema nervioso, neuronas, sinapsis y uniones neuromusculares, aparecen primero en los cridarco, y han cambiado relativamente poco en el curso de la evolución. Los neuromas y sinapsis presentes en los invertebrados son esencialmente idénticas
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 145 BIOLOGÍA GENERAL I Y II a las del hombre, con la evolución, las unidades de sistema nervioso, las neuronas han sufrido una enorme multiplicación, diversificación de forma y especialización de función (VILLEE, 1985: 446). El sistema nervioso pasa de una red neuronal en los cnidarios y cordones en medusas y anémonas, a los ganglios neuronales en las planarias y finalmente a sistema nervioso central, periférico con nervios sensitivos y motores que conectan a todos los órganos de la economía animal. Tienen irritabilidad, es decir capacidad de sentir y responder de una forma adaptativa a estímulos externos, características que ha ido en aumento en términos filogénicos (www.introducciónalazoología.yahou2006) Órganos sensoriales: La supervivencia solo es posible con ayuda de órganos que permiten al animal saber como se encuentra, donde está y hacia donde debe dirigirse para encontrar el alimento, evitar su peligro o reunirse con sus congéneres. Para ello sirven los órganos de los sentidos, cuya diversidad es asombrosa dentro del reino animal (ENCICLOPEDIA DE LA VIDA: ZOOLOGIA: 1995:26). Visión: Casi todos los animales tienen órganos que les indica la diferencia entre la luz y la oscuridad. (OXFORD: Animales y plantas, 2004:22). La visión se realiza mediante ojos que proporcionan una imagen del entorno, donde se encuentran los receptores sensitivos de la visión, que varia según los grupos (divisiones) de animales, generalmente todos tienen dos ojos, aunque en los insectos cada ojo, es un ojo compuesto, es decir con muchos miniojos como un mosaico. Aunque la gran mayoría de los animales tienen visión diurna, otras tienen visión escotopica, (nocturna o de poca luz, como son las aves guacharos, lechuzas y búhos, así como también el puma. Los animales como las mariposas pueden distinguirse los rayos ultravioleta, así como también el águila los rayos infrarrojos, con el cual ven a sus presas a más de 300 m de altura. Audición: Casi todos los animales utilizan los oídos que tienen en la cabeza para captar los sonidos (OXFORD: Animales y plantas, 2004:23). La agudeza del oído varia según las especies, los animales marinos tienen “buen oído”, las ballenas, por ejemplo detectan, gracias a su excelente audición, el canto de sus congéneres o muchos kilómetros de distancia. Los zorros del desierto utiliza su “buen oído” para la cacería, los murciélagos tienen su propio sistema de rodar – ecolación para detectar el leve zumbido que producen sus presas, los insectos en las noches. Otros animales captan el sonido utilizando distintas partes de su cuerpo, los mosquitos mediante sus antenas y los grillos en sus patas. Los ratones “escuchan” mediante sus largos y sensibles bigotes. Olfacción: Los cerdos y los tiburones tienen “mejor” el sentido del olfato, ganan a los perros, todas estas especies de enormes hocicos detectan la dispersión de partículas olorosas en el medio muy lejos del humano.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 146 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Otros animales utilizan no tienen hocico pero huelen, así las serpientes detectan las partículas olorosas, con su lengua y las polillas con sus antenas, tanto el aroma de las flores, como también de su consorte (hembra) a varios kilómetros de distancia. Gustación: Varia de acuerdo a sus costumbres alimenticias. Otros Sentidos: La línea lateral de los peces con o sin flancos sirven para detectar las ondas en el agua producida por una y otra especie. Las víboras posasen ambos lados de su cabeza dos agujeros que detectan el calor (rayos infrarros) producido por sus presas de sangre caliente, como el ratón, al que capturan por las noches. Los tiburones detectan además el campo eléctrico producido por el movimiento de otros peces (de su presa). Tienen sexto sentido, es decir “profetizan” acontecimientos o desastres naturales (maremoto, terremoto, volcanes, sequías, lluvias, heladas, etc.) los animales escaparon a las partes altas con varias horas de anticipación al maremoto del sub este asiático, el 26 de diciembre de 2004. Control Hormonal: Se lleva a cabo mediante las hormonas que son sustancias químicas orgánicas que controlan diversas funciones orgánicas en los animales. En los insectos, por ejemplo, las hormonas: Producen cambios de color en el cuerpo. Estimulan el desarrollo de los huevos en las hembras. Regulan el crecimiento y la metamorfosis. En los mamíferos determina los ciclos estruales y menstruales. El ciclo estrual, es época de “calor” o estro que permite a la hembra estar apta para el acoplamiento con el macho hasta la cópula y posterior fecundación del ovulo asegurando la supervivencia de su especie. Los periodos de estro varia según las especies: Ratas y ratones, cada cinco días La perra y la gata, de dos a tres estros al año Las vicuñas, en solo estro al año. Los ciclos menstruales de los primates se caracterizan por los periodos de sangrado vaginal llamados menstruación. Los primales como los humanos, muestran poco o ningún cambio cíclico de impulso sexual y permiten la copula en cualquier tiempo del ciclo menstrual (WILLEE 1985: 491) Los diferentes estados anímicos de los mamíferos superiores esta determinado por la menor o mayor secreción de adrenalina. Por ejemplo cuando el gatito se ve frente a un perro, su adrenalina se sube, el animalito abre sus pupilas, encorva y levanta el tronco, afila las garras y levanta la cola erizada, una vez pasada el peligro, segrega noradrenalina, que el animal vuelve a su normalidad. Tienen diferentes costumbres alimenticias, son herbívoros, carnívoros y carroñeros
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 147 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Los Animales Herbívoros, como dice su nombre, se alimentan de las ramas de los árboles y arbustos, de los pastizales y hierbas que tenemos formando el manto verde de la biosfera, o en los escasos vegetales de los desiertos y estepas. Pero no todo vegetal es alimento, ya que muchos de ellos tienen hojas, frutas y semillas rociados de venenos y toxinas, otros están protegidos con espinas. Además no es tan fácil encontrar el vegetal deseado, no por la escasez y otro por la costumbre alimenticia muy particular, que en muchas partes los animales silvestres han perdido su dominio ecológico por la presencia humana. Los insectos se alimentan de jugos vegetales o néctar, pero también algunos de la madera o del papel (la polilla) mientras que las orugas de hojas de plantas e inclusive de las frutas y semillas. Los animales herbívoros son a su vez: De pasto, la vicuña, las ovejas, la vizcacha. De hojas de arbustos, las cabras de monte. De corteza de los árboles, los castores de Norteamérica. De y una de arbustos y árboles, los ositos panda y koalas De frutas, semillas y hojas, los monitos de Sudamérica Se semillas, los loros de Madre de Dios De nueces, las ardillas nueceras. Los Animales Carnívoros: estos animales comen carne. Cada especie de animal carnívoro tiene una característica particular para cazar o pescar y luego alimentarse. También depende del medio ambiente. Los tiburones tienen dientes puntiagudos para atrapar pescados y calamares resbalosos y dientes triangulares como serrucho para cortar carne y grasas de animales marinos. Los pelícanos tienen gran capacidad de picada para pescar anchovetas y embolsarlos en su bolsa faríngea elástica. El sarapito utiliza su largo pico para atrapar insectos, ranas o ratones de cuerpo que merodean o curiosean a su alrededor. Los cocodrilos y caimanes, atrapan a sus presas de un salto a boca abierta sobre otro animal desprevenido de las orillas de los ríos. El águila y las otras aves depredadoras (aves rapiñas) capturan a sus presas al vuelo o cuando están distraídas en los pastizales, para lo cual utilizan sus garras largas y pico ganchudo. Los animales carroñeros, son animales necrófagos, como los cóndor y buitres, los gallinazos, los perros carroñeros, perros salvajes de África, las hienas. También los gusanos (larvas de insectos). Su metabolismo es igual, es decir, intercambio de productos y energía El metabolismo y la nutrición, son dos cosas diferentes. El metabolismo, es el conjunto de reacciones químicas que desarrollan los organismos vivos, el que se lleva a cabo en dos fases, una fase constructiva o anabolismo, en la que se sintetizan nuevas
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 148 BIOLOGÍA GENERAL I Y II sustancias y se consume energía, y la otra fase, es la destructiva o catabolismo, en la que se produce la degradación de las sustancias asimiladas y se producen moléculas más simples y energía libre. A ambas fases se agrega una fase de síntesis de compuestos ricos en energía como el ATP (adenosintrifosfato) llamado metabolismo energético. Esta distribución en fases solo tiene un valor descriptivo, ya que se sobreponen constantemente en un complejo intercambio regulado por numerosos factores nerviosos y humorales. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA, 2001:382). Los animales en pleno crecimiento tienen gran capacidad de metabolizar las sustancias necesarias para que vaya acumulando más masa corporal y más energía. Los animales pierden su energía de la más variada forma, para lo cual necesitan alimentarse bien. Ellos consumen su energía mediante: Termorregulación Crecimiento Movimiento y locomoción Bioelectricidad Bioiluminación Asimilación de alimentos Actividades emocionales La Nutrición, los animales son organismos heterótrofos, es decir la única forma de obtener alimento es ingiriendo de los que se encuentran en su entorno, según sus costumbres alimenticias. Una vez ingerido el alimento pasa por un proceso llamado digestión, para lo cual cada especie, digiere su alimento, con ayuda de enzimas y otras sustancias hasta transformarla en moléculas que ya pueden ser absorbidas y conducidos a través de la sangre u otros líquidos hacia las células, para su correspondiente metabolismo. “Los animales se clasifican de acuerdo con la presencia de determinados caracteres, entre los que destacan el esqueleto, la simetría corporal, el celoma, la segmentación del cuerpo y el grado de cefalización. La existencia de un eje esquelético dorsal distingue a los vertebrados de los invertebrados. Estos últimos desprovistos de columna vertebral”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 39).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 149 BIOLOGÍA GENERAL I Y II ANIMAL Animal de Sangre caliente Tejidos Órganos ORGANIZACIÓN ANIMAL Aparatos Sistemas: Poríferos : Esponjas REINO Cnidarios : Hidras Medusas Platelmintos: Tenias Duelas Planarias Nematelmintos: Lombriz intestinal Oxiurus Anélidos : Lombriz de C tierra Sanguijuela L Moluscos : Pulpo INVERTEBRADOS Caracol A Marucha Artrópodos: S • Crustáceos: Camarón Langostino I • Insectos : Mariposas Moscas F • Arácnidos : Arañas Acaros I Escorpiones • Diplópodos: Cien pies C • Quilópodos: Mil pies Equinodermos: A • Equinoideos: Erizo • Asteroideos: Estrella C • Holoturoideos: Pepino • Ofiuroideos: Serpientes I • Crinoideos : Lirios Ó Cordados: • Peces : Tiburón N Bonito • Anfibios: Salamandra Rana • Reptiles : Lagartija VERTEBRADOS Serpiente Cocodrilo Tortuga • Aves : Avestruz Águila Búho • Mamíferos: Puma Oso Panda
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 150 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 19
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 151 BIOLOGÍA GENERAL I Y II BIOLOGIA HUMANA EL HOMBRE El hombre es el ser vivo racional que ocupa la cúspide del reino animal, de donde controla la vida social, cultural, económica y ambiental en el planeta. El hombre así como todas las especies tiene su lugar taxonómico producto de miles de años de hominización. REINO : Animalia PHYLUM : Chordata CLASE : Mamifera SUB CLASE : Pteria (con glándulas mamarias) SUPERORDEN : Euteria (placentados) ORDEN : Primates FAMILIA : Hominidae GENERO : Homo ESPECIE : H. Sapiens SUB ESPECIE: H. Sapiens sapiens ORIGEN DEL HOMBRE: Los naturalistas griegos hace 2400 años creían acerca del origen del hombre producto de una evolución. Carlos Linneo. Es el siglo XVIII coloca al hombre en el orden de los Primates. J.B. Lamarck a principios del siglo XIX consideraba que el hombre procede de antepasados antropoides que pasaron de la trepación en los árboles a la marcha por el terreno. Carlos Darwin a mediados del siglo XIX comprendió mejor la historia del hombre como especie, en su obra “El Origen del hombre”, publicada en 1871, no se equivocó al decir que el hombre se originó en el continente africano. “El hombre comparte con los simios un ancestro común basándose en sus estudios de morfología y patrones de conductas comparadas […] las investigaciones realizadas en las últimas décadas han permitido a los científicos que estudian la evolución humana (paleonto-antropólogos) inferir la inferencia no solo la estructura sino también los hábitos de los seres humanos primitivos”. (CEPRE UNMSM, 2002: 178, Biología). Hominización: Es el proceso evolutivo de la especie humana a partir de formas primitivas del orden de los primates. El DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO SALVAT (1985: 1970) dice así: “La hominización es el conjunto de procesos evolutivos que han llevado a la aparición del hombre a partir de los homínidos predecesores”. Los homínidos son grupos de primates que existieron en el pasado, que hoy solamente se encuentra el homo sapiens como la única especie viviente de este grupo. De los Primates a los Homínidos: Las primates primitivos aparecieron hace unos 60 millones de años, fueron evolucionando y originando una y otra especie, que apareció el Aergyptopithecus hace unos 35 millones de años,
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 152 BIOLOGÍA GENERAL I Y II eran pequeños, vivían en árboles y se alimentaban de vegetales e insectos, dio tres ramas, los cuales condujeron al chimpance, gorilla y Ramapithecus, pudo haber sido hace 17 millones de años. Los Ramapithecus empezaron a diferenciarse, logrando el calificativo de “prehomínico”, por sus características morfológicas se convierte en el precursor más antiguo del hombre. Los Ramapithecus, fueron los primeros en cambiar de hábitat, bajaron de las ramas al suelo que motivó el cambio anatómico, fisiológico y ecológico, de mucha importancia para sus descendientes. Los Australopithecus, posibles descendientes de los Ramapithecus aparecieron hace 5 millones de años, en la región de sur y oriente africano. Es sin duda el eslabón decisivo en la evolución del hombre. Ellos fueron los primeros homínidos en caminar erguidos, vivían de la recolección de frutos, granos y de la caza. Los Primeros Homínidos Los Australopithecus se dividieron en dos especies: A. robustus y A. afarensis. Este último apareció hace 3,7 millones de años, eran esbeltos, erguidos de 120 cm. de estatura y 35 kg. de peso, con una masa encefálica de 500 gramos, inventaron el fuego e instrumentos de caza. Hace unos 2,5 millones de años surge el hominido del género Homo, con sus dos especies: H. rudolfensis y H. habilis. Este último evolucionó más rápido logrando una estatura de 150 cm. con 650 gramos de masa encefálica. Los H. habilis, fueron los primeros homínidos en vivir en sociedades primitivas, se comunicaban mediante el lenguaje hablado, inventaron instrumentos líticos para la caza. El Homo erectus aparece hace unos 1,6 millones de años como verdadero antecesor del hombre actual. Fue el primer homínido es salir de África, se esparcieron por Asia y Europa. Llegaron a los confines de China hace 1 millón de año y al centro y norte de Europa hace 600 mil años. Craneo de Gorila Honminización Craneo del Homo erectus Los H. erectus que se encontraron en Java se bautizaron como Pithecanthoropus y en China Sinanthropus. Ambos desaparecieron hace 50 mil años. El H. erectus que vivió en Europa sufre cambios antropológicos, por ejemplo aumenta la masa encefálica hasta 900 gramos y el neurocráneo se desplaza hacia adelante, acabando por superponerse al cráneo facial, de manera que el cerebro llega a estar situado sobre las órbitas, en lugar de hallarse detrás de ella. Homo Sapiens
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 153 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El H. erectus europeo pasa a formar una especie llamado H. sapiens hace unos 450 mil años, del que surgen varias sub especies: H. sapiens heildelbergensis, hace unos 400 mil años. H. sapiens neanderthalensis, hace unos 200 mil años. Esta especie se extendió por toda Europa, Medio Oriente, Asia Central y África del Norte. Se extinguieron hace 30 mil años. H. Sapiens cromagnonensis, hace unos 100 mil años en Medio Oriente y en otros lugares hace 40 mil años. Hombre Neanderthal Hombre de Cromagnon Hombre actual Todos ellos fueron esbeltos, altos, musculosos, bien osificados, con bóveda craneana alta, prognatismo reducido, mandíbula ligera provista de mentón, arios, que muy bien podrían caminar por las calles sin ser reconocidos. Finalmente apareció el Homo sapiens sapiens, llamado también el hombre moderno, hace unos 30 mil años en diferentes partes del viejo continente, aunque se cree que en Levante (Israel) habían aparecido hace 80 mil años. El hombre moderno con mejores condiciones anatómicas, inmunológicas y de razonamiento fue reemplazando a los otros Homo sapiens en todos los rincones del mundo. Por fin hace unos 10 mil años las poblaciones de Medio Oriente abandonaron la economía de recolección y caza por la agricultura y la ganadería. A pesar de que ya no es notorio la evolución biológica, planteamos la hipótesis de los futuros hombres: Homo sapiens tecnológicus y Homo sapiens inteligentes. Esqueleto comparativco del hombre y del Gorila Mecanismos implicados en la hominización: Actualmente se acepta de que las poblaciones que dan nuevas especies es por la selección de mutaciones genéticas o cromosómicas, y en menor grado por la deriva genética. Es por esa razón encontraremos una igualdad de ADN entre el gorila y el hombre en 98%, entonces la pequeña diferencia es el corto tiempo de separación que existe entre aquella especie y la humana.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 154 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 20 CUERPO HUMANO Concepto: El cuerpo humano es la obra maestra fantástica de la naturaleza del mundo viviente cuyo poseedor es el hombre. “El cuerpo humano es un conjunto de elementos que están relacionados entre sí. Está dividido en varios sistemas y subsistemas. El medio interno tiende a mantener sus condiciones constantes y a esta propiedad se le da el hombre de homeostasis. Para ello es fundamental que todos los órganos del cuerpo colaboren en forma coordinada, si se produce alguna alteración el ser humano puede enfermar y morir”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2002: 6). “El cuerpo humano está formado por distintos niveles de organización estructural que se asocian entre sí de varias formas”. (ADUNI, 2003: 290). El cuerpo humano es un mecanismo perfecto y de gran complejidad que es estudiado por ciencias específicas llamado Anatomía y Fisiología Humana. “El cuerpo humano está formado por cabeza, tronco y extremidades. Se le describe en posición erecta, con la cara hacia delante, los miembros superiores pendientes a los lados con las palmas hacia delante. En tal posición se establecen planos de orientación (sagital antero posterior, sagitales laterales, frontales anterior y posterior, y horizontales superior e inferior) que permiten localizar y describir la posición de las regiones y las estructuras anatómicas”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 164). El cuerpo humano está formado por órganos aparatos y sistemas, y en conjunto se denominan Sistemas Anatómicos. Los sistemas son: Sistema tegumentario: piel y anexos Sistema esquelético: huesos Sistema articular: articulaciones Sistema muscular: músculos esqueléticos Sistema nervioso: masa encefálica y nervios Sistema sensorial: órganos de los sentidos Sistema endocrino: glándulas endocrinas Sistema cardiovascular: corazón, arterias, venas y capilares Sistema sanguíneo: la sangre Sistema linfático: la linfa, los linfonodos y órganos linfoides. Sistema inmunológico: mecanismos de defensa e inmunidad. Sistema respiratorio: tracto respiratorio y los pulmones. Sistema digestivo: tracto digestivo y las glándulas anexas. Sistema urinario: riñones y vías urinarias. Sistema reproductor: masculino y femenino.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 155 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SISTEMA TEGUMENTARIO Está formado por la piel. Piel: Es el órgano que recubre completamente la superficie externa del cuerpo. Está compuesta por tejidos y formaciones especializadas que permiten cumplir diversas funciones, entre ellos: Función de protección Función de termorregulación Función de producción : vitamina D Función de excreción : sudor, sebo. Función de relación: por sus terminaciones sensitivas. Los anexos de la piel son: Folículo pilosebáseo: pelo y glándula sebácea. Glándulas sudoríparas: sudor, líquido con sales disueltas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 156 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Uñas: formaciones cornificadas que recubren las falanges distal de los dedos. El color de la piel y del pelo se debe a un único pigmento llamado melanina. Las personas y animales albinos carecen de melanina. Importancia de la Piel Para reconocer a las personas por sus huellas dactilares, color de la tez, lunares, color del cabello. Para dar belleza a la tez. Para reconocer el estado anímico o de salud de las personas. Huellas Dactilares “Dibujos papilares de la piel del pulpejo de los dedos, que se presentan en combinaciones tan variadas que pueden considerarse únicas de una persona e inmodificables con el tiempo (salvo por la sobreposición de lesiones permanentes). Por este motivo, las huellas dactilares (o huellas digitales) se emplean para la identificación personal. “La toma, la clasificación y el archivo de las huellas dactilares son los cometidos de la dactiloscopia señalética, que permite la comparación en caso de dudas acerca de la identidad. Particular importancia reviste la selección entre los diversos sistemas de clasificación, aunque todos ellos se basan en el dibujo formado por las líneas papilares y en ciertos detalles morfológicos y numéricos de cada línea en particular”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 315). Importancia: Para reconocer la identidad de las personas más que todo su habría alguna duda. Para una serie de estudios de ciertos síndromes y enfermedades. Para determinar el grado de parentesco de las personas. En investigación policial y judicial tomando como cuerpo del delito algunas huellas digitales, palmares o plantares dejadas por el sospechoso.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 157 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 21 APARATO LOCUMOTOR SISTEMA ESQUELETICO Es una estructura sólida formada por piezas rígidas (los huesos) unidos mediante una serie de articulaciones que permiten realizar todo tipo de movimientos junto a los músculos. El niño al nacer tiene unas 350 piezas óseas, las que se van osificando hasta reducirse a 206 huesos, aproximadamente a los 20 años de edad. Existiendo alguna variación individual aislada de huesos supernumerarios.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 158 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Funciones del Esqueleto: Mantiene la posición erecta del hombre. Sujeta todas las partes blandas. Protege los órganos blandos dentro de sus cavidades. Permite un anclaje para los tendones y ligamentos. Permite la locomoción al actuar como palancas. Fabrica los eritrocitos y parte de los leucocitos en la médula ósea. Da forma al cuerpo. Reserva del calcio orgánico. SISTEMA ARTICULAR Es el conjunto de elementos que unen dos más huesos próximos en el esqueleto. “Las partes del esqueleto en las que los huesos se juntan o entran en íntimo contacto se conocen como articulaciones”. (EL CUERPO HUMANO, 2003: 59. Tomo 11). Clases: Articulación fibrosa, sinartrosis o inmóviles. A. Cartilaginosa, anfiartrosis o semimóviles. A. Sinoviales, diartrosis o móviles. Estos últimos permiten que el cuerpo ejecute varios movimientos como son: De deslizamiento, de flexión y extensión, de abducción y aducción, de rotación, de circunducción, de presión y elevación. Articulación Sinovial 1. Superficie articular 2. Cartigalo articular 3. Disco o menisco 4. Cavida articular 5. Membrana senovial 6. Cápsula articular 7. Ligamento SISTEMA MUSCULAR Es el conjunto de órganos carnosos contráctiles que permiten realizar los movimientos y la locomoción del cuerpo humano. El ser humano tiene 501 músculos esqueléticos y 200 músculos no esqueléticos, siendo los primeros necesarios para los movimientos voluntarios y rápidos que realizan junto con los huesos y los segundos únicamente para el movimiento de órganos específicos. Funciones de los músculos: Regulación de la postura del cuerpo. Movimiento y locomoción. Elementos activos de las palancas óseas. Produce calor
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 159 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Da fuerza y trabajo Reserva de glucógeno Da forma al cuerpo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 160 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 22 SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA SENSORIAL SISTEMA NERVIOSO: Es el conjunto de órganos, vías y centros que comandan el funcionamiento de todas las partes del organismo y sus relaciones con el mundo exterior. El Sistema Nervioso del hombre es el resultado final de millones de años de evolución que ha permitido el desarrollo del lenguaje, pensamiento y memoria. Partes: S. Cerebro N. Cerebelo V C Mesencéfalo I E Encéfalo Puente D N S A T Formación Reticular I R Médula oblongada S D A T E L Médula Espinal E M R S. A E N. L P Nervios Craneales A E N C RI Nervios Espinales E I F R O É V N RI I C O O S VI O DA VE Simpático - GE Parasimpático TA TI VA Cerebro Es la parte más voluminosa y pesada del encéfalo que ocupa la parte anterior de la misma y presenta una conformación externa más compleja que los animales superiores, es donde reside el desarrollo de cada uno de sus centro Funciones de la Corteza Cerebral: Movimientos voluntarios. Lenguaje hablado Escritura Audición y visión Gustación y olfación Coordinación Sensorialidad y sensibilidad. Funciones superiores: aprendizaje, memoria, inteligencia, personalidad, juicio, emociones, etc.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 161 BIOLOGÍA GENERAL I Y II
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 162 BIOLOGÍA GENERAL I Y II ORGANOS DE LOS SENTIDOS: Es el conjunto de órganos periféricos del sistema nervioso que captan informaciones y señales del medio externo mediante el cual el cerebro realiza el control y la regulación de las funciones de los distintas aparatos y sistema del cuerpo humano. La información recogida por los receptores sensoriales es remitida al cerebro, donde distintas áreas la procesan y, de ser necesario, imparten la indicación de actuar en consecuencia. Los receptores son de tres clases: Luminorreceptores : Sentido de la vista Mecanorreceptores : Sentido del oído y del tacto. Quimiorreceptores : sentido del olfato y del gusto. La Vista: Es el sentido más desarrollado en los humanos, mediante el cual percibimos informaciones de la forma, tamaño, color, distancia y luminosidad de los cuerpos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 163 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El Oído: Es el órgano sensorial encargado de la percepción de las ondas sonoras y controla el equilibrio. El Tacto: El sentido del tacto reside en la piel. En la piel se encuentran; Receptores del tacto: Corpúsculos táctiles (de Meissner); Presión superficial. Corpúsculos laminosos (de Paccini): Presión profunda. Corpúsculos bulboideos (de Ruffini): Sensación de calor. Corpúsculos bulboideos (de Krausc): Sensación de frío. Corpúsculos de Golgi: Contracción muscular y tensión de los tendones. Corpúsculos nerviosos terminales (terminaciones nerviosas libres) de neuronas sensitivas: dolor y picor. El Olfato: Es el sentido con el que se perciben los olores, reside en la mucosa olfatoria de la nariz. Se estimulan las glándulas gustativas. Se estimula la atracción sexual. Se da función al sistema básico de alerta. Se da información del mundo que nos rodea. El Gusto: El sentido del gusto percibe los sabores. Los sabores fundamentales son dulce, salado, ácido y amargo, para quienes residen en la superficie de la lengua papilas gustativas con sus correspondientes calículos gustativos. El sentido del olfato está relacionado con el sentido del gusto.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 164 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 23 SISTEMA ENDOCRINO Es el conjunto de glándulas endocrinas que producen hormonas, y participa junto con el sistema nervioso en la regulación y coordinación de las funciones del organismo. Cada glándula endocrina tiene células especializadas en la producción de hormonas, que pueden ser proteínas o lipoides, las que pasan a la circulación sanguínea para llegar a los tejidos y órganos que lo requieren.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 165 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Hipotálamo: Está situado en la base cerebral, produce hormonas liberadoras e inhibidoras. Liberan hotmonas que inician o paran la secreción de las hormonas pituitarias. Controla la producción de hormonas en la glandula pituitaria por medio de varias hormonas liberadoras. Hipófisis: (Pituitaria) está alojado en la silla turca de hueso esfenoidal, produce varias hormonas. H. somatotrofica, H. tirotrófica, H. adrenocorticotrófica, H. prolactina, H. folículo estimulante, H. luteinizante que corresponden al lóbulo anterior, y las H. oxitocina y H. antidiurética que corresponden al lóbulo posterior. Glándula Tiroidea: Se encuentra en la parte anterior del cuello, sobre el cartílago tiroideo de la laringe en forma de escudo. Produce la hormona tiroxina en sus folículos tiroideos y la H. calcitonina. Glándulas paratiroideas: Son cuatro pequeñas glándulas que están colocadas en la cara posterior de los lóbulos de la glándula tiroidea, produce la H. parathormona. Glándulas suprarrenales: Son dos estructuras colocadas arriba de los riñones, cuya estructura tiene dos partes bien diferenciadas, la corteza y la médula, cuyas hormonas que producen son: H. andrógenos, H. mineralocorticoides, H. glucocorticoides y H. aldosterona en la corteza suprarrenal, y las H. epinefrina (adrenalina) y norepinefrina (noradrenalina) en la médula suprarrenal. Páncreas: Esta glándula tiene función exocrina y endocrina, en esta última produce las H. insulina y glucagon. Ovarios: Produce dos hormonas: H. estrógenos y la H. progesterona.. Hormona Estrogenos: Produce ensanchamiento de la pelvis, desarrollo delas mamas y crecimiento del utero y la vagina. Hormona Progestorona: completa los ciclos menstruales, hace posible la implantación del huevo fertilizado y desarrolla las mamas al final del embarazo Testículos: Produce la H. testosterona. Estimula el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios del varon como son la barba, bellos y desarrollo muscular además voz grave. Una reducción o falta de testosterona puede causar una dismunición del impulso sexual, impotencia, una imagen alterada del cuerpo y otros sintomas
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 166 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 24 SISTEMA CARDIOVASCULAR El Sistema Cardiovascular está formado por órganos encargados de la impulsión de la sangre (corazón), distribución de la sangre (arterias) y retorno de las mismas (venas) al corazón. El Corazón: Es el órgano fundamental del cuerpo humano porque está bombeando la sangre de manera permanente y continúa por las contracciones rítmicas, involuntarias cciones rítmicas, involuntarias red micárdica. Anatomia del Corazón Normalmente el corazón tiene unos 70 ciclos cardiacos por minuto, cada ciclo comprende períodos de relajación (diástole) y períodos de contracción (sístole) que permiten el llenado y luego la expulsión de la sangre por las arterias. Las Arterias: Son los vasos sanguíneos membranosos, elásticos y profundos por donde circula la sangre en dirección centrífuga, desde los grandes troncos arteriales hasta las arterias finas, arteriolas y capilares que se encuentra en los tejidos y pulmones.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 167 BIOLOGÍA GENERAL I Y II RAMIFICACIÓN DE LA AORTA: 1. Valvas semilunares 2. Aorta ascendente 3. A. coronarias 4. Arco de la aorta 5. Tronco braquiocefálico 6. A. carótica común derecha 7. A. carótida lateral (externa) 8. A. carótida lateral (externa) 9. A. facial 10. A. maxilar 11. A. temporal superficial 12. A. vertebral derecha 13. A. suclavia derecha 14. A. carótida común izquierda 15. A. subclavia izquierda 16. A. axilar 17. A. braquial 18. A. radial 19. A. ulnar (cubital) 20. Aorta descendente torácida 21. A. intercostales 22. A. frénicas sup e inferior 23. Aorta descendentemente abdominal 24. A. tronco celiaco 25. A. mesentérica superior 26. A. renal 27. A. gonadales 28. A. mesentérica inferior 29. A. lumbares 30. A. iliaca común 31. A. sacra 32. A. iliaca lateral (externa) 33. A. iliaca medial (interna) 34. A. epigástrica Las Venas: So los vasos sanguíneos músculo fibrosos superficiales y profundos por donde circula la sangre en dirección centrípeta, desde los capilares, a las venas menores y venas mayores para terminar finalmente en los atrios del corazón. Los Capilares: Son vasos sanguíneos microscópicos de tejido endotelial situado entre las arteriolas y las vénulas en la profundidad de los tejidos en donde se realiza el intercambio de gases de oxígeno y bióxido de carbono.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 168 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SISTEMA LINFÁTICO El Sistema Linfático está constituido por vasos linfáticos, linfónodos (ganglios) tónsilas, timo, bazo y la linfa, cuya función primordial es mantener una adecuada proporción de líquido y materia orgánica en el espacio intercelular de los tejidos, así como drenar los elementos de desecho o los gérmenes. La linfa es el líquido que fluye por los vasos linfáticos hasta su retorno a la sangre (venas). Sistema Linfatico 1. Vaso linfatico 2. Cisterna del quiilo 3. conducto linfatico izquierdo (toraxido) 4. Conducto linfatico derecho 5. Ganglios linfáticos SISTEMA SANGUÍNEO El sistema sanguíneo es un tejido fluido nutritivo que relaciona a todo el organismo mediante la sangre. La sangre: Es una masa líquida formada por la mezcla de diversas sustancias, partículas y células que se encuentran en permanente circulación unidireccional por el corazón, los vasos sanguíneos y capilares del organismo. La sangre es de color rojo brillante cuando es arterial y rojo oscuro cuando es venosa cuya temperatura es de 38ºC y su cantidad está en relación con la masa corporal, equivalente a la trece ava parte (1/13) del peso corporal. Por ejemplo sí un individuo pesa 65 Kg., tendrá 5 litros de sangre: 65/13 = 5.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 169 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La sangre está formada por el plasma como la parte líquida que a su vez contiene muchas sustancias: proteínas, glúcidos, lípidos, vitaminas, agua, sales minerales, etc. en un volumen de 55%, mientras que el resto es de eritrocitos (glóbulos rojos), leucocitos (glóbulos blancos) y trombocitos (plaquetas) en 45%. Los eritrocitos se encargan de conducir el oxígeno ligado a su molécula de hemoglobina desde la hematosis de la sangre hasta los tejidos, así mismo de sacar el bióxido de carbono desde los tejidos hasta los capilares perialveolares para su correspondiente salida por vía pulmonar. Los Leucocitos tiene la función de la defensa celular del organismo, ya sea fagocitando microbios o cuerpos extraños o también producido anticuerpos. Existen cinco clases de leucocitos: Agranulocitos: Monocitos y Linfocitos; Granulocitos: Neutrófilo, Eosinófilo y Basófilo. Las plaquetas son subcélulas muy numerosas que se aglutinan en las heridas de los vasos sanguíneos, formando un coágulo a manera de tapón frenando la hemorragia y colaboran en la coagulación de la sangre.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 170 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 25 SISTEMA RESPIRATORIO, DIGESTICO Y URINARIO SISTEMA RESPIRATORIO El Sistema respiratorio está formado por el tracto respiratorio encargado de la conducción del aire a los pulmonares, y por los pulmones como el órgano principal de la respiración encargado de la hematosis de la sangre, es decir, la transformación de la sangre venosa en arterial. La respiración pulmonar es una función que permite captar el oxígeno del aire para oxigenar la sangre y expulsar el bióxido de carbono que proviene de los tejidos, en un proceso permanente de inspiración y espiración, en un promedio de 12 a 16 veces por minuto, gracias a la intervención de los m. inspiradores y espiradores que se encuentran bajo el control del Centro respiratorio de la Médula oblongada (bulbo raquídeo). •1 Nariz Tracto •2 Faringe Respiratorio •3 Laringe •4 Tráquea •5 Bronquios Pulmones •1 Pulmón derecho •2 Pulmón izquierdo Sistema Respiratorio 1. Nariz 2. Faringe 3. Laringe 4. Traquea y Bronquios 5. Pulmones 6. Esófago 7. Caja toráxica 8. Costillas 9. Diafragma 10. Mediastino
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 171 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SISTEMA DIGESTIVO: El Sistema digestivo está formado por un conjunto de órganos donde tiene lugar las distintas etapas de la digestión, que comprende el tracto digestivo, es un conducto que atraviesa el cuerpo desde la cavidad bucal hasta el ano, y las glándulas anexas que contribuyen en el proceso de la digestión. La digestión es un proceso mecánico químico mediante los cuales se convierten los alimentos en sustancias más simples que pueden ser absorbidos y asimilados por el organismo. •6 Cavidad bucal •7 Faringe Tracto •8 Esófago Digestivo •9 Estómago •10 Intestino delgado •11 Intestino grueso •3 Glándulas salivales Anexos •4 Hígado •5 Páncreas Sistema Digestivo: 1. Cavidad bucal 2. Faringe 3. Esófago 4. Estómago 5. Intestino Delgado 6. Intestino grueso 7. Recto 8. Ano 9. Glándula parótida 10. Gl. Submandibular 11. Gl- Sublingual 12. Hígado 13. Páncreas 14. Apéndice vermiforme 15. Tráquea 16. Cavidad Toráxica 17. Diafragma 18. Cavidad abdominal
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 172 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SISTEMA URINARIO “Conjunto de órganos destinados a la producción y eliminación de la orina”. Está formado por los riñones y por las vías urinarias: uréteres, vejiga, uretra. En el varón la uretra desemboca hacia el exterior por medio del meato uretral después de haber recorrido la totalidad del pene; en la mujer la uretra es mucho más corta y desemboca en la parte anterior del vestíbulo vaginal por detrás del clítoris. La orina llega hasta la vejiga por los uréteres empujada por las contracciones peristálticas de la musculatura lisa de éstos. La expulsión de la orina es por acción voluntaria que se recibe como reflejo espinal local proveniente del esfínter de la vejiga. Diariamente se producen hasta 1500 ml de orina, al aumentar o disminuir esta cantidad es por efectos hormonales o de salud. Aparato Urinario y la Nefrona
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 173 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 26 SISTEMA REPRODUCTOR Y EMBRIOGENESIS SISTEMA REPRODUCTOR: El Sistema reproductor es un conjunto de órganos encargados de realizar las funciones necesarias para la formación de nuevos seres humanos. Dicha función está repartida en dos sexos, llamados del varón y de la mujer, siendo más complejo este último. Partes del Sistema Masculino: Testículos Epidídimo Cond. Deferente Escroto Vesícula seminal Conducto eyaculador Próstata Glándulas de Cowper Pene, con su raíz, cuerpo y glande.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 174 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Partes del sistema femenino: Ovarios Tuba uterina (trompa de falopio) Utero Vagina Vulva con monte de venus, labios mayores, labios menores, clítoris, glándulas de Bartholino. Aparato Reproductor Femenino EMBRIOLOGIA Es la ciencia biológica que se ocupa del estudio de las transformaciones que sufren el huevo (cigoto o zigoto) en las especies pluricelulares, desde la fecundación hasta el nacimiento o germinación. En la actualidad la embriología se divide en: Descriptiva, que estudia las distintas fases por las que pasa el embrión hasta un desarrollo completo. Comparada, que establece las diferencias y semejanzas de la ontogénesis de diversas especies para hallar normas generales o afinidades entre diversos grupos. En este corto capítulo nos ocuparemos únicamente de la embriología descriptiva, comprende las siguientes fases: FECUNDACIÓN: Es un fenómeno biológico que permite la fusión de un gameto masculino con otro femenino. La fusión se realiza por plasmogamia y cariogamia, éste último es la unión de los materiales genéticos de ambos núcleos y por tanto la recombinación de los caracteres. Por su puesto, antes de la fecundación los gametos han tenido que “madurar” desde las células del tejido germinal masculino y femenino. La maduración se realiza por meiosis, que es una etapa de la gametogenesis.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 175 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La fecundación se realiza en un medio líquido, cuando ocurre en el agua se denomina fecundación externa, por ejemplo, de los peces, y si ocurre en los oviductos de la hembra se llama fecundación interna, por ejemplo, en las aves y mamíferos. SEGMENTACIÓN: Es la formación de células llamados Blastómeros a partir del zigoto por divisiones mitósica en: 2,4,8,16,32... células, hasta formar una especie de masa esférica compacta llamada Mórula (por su parecido a la mora) y también la blástula y la gástrula. FECUNDACIÓN Y EMBRIOGENESISIS A. El espermatozoide se aproxima B. El espermatozoide se pone en contacto con el óvulo C. Penetra solo la cabeza del espermatozoide que contiene el material genético. D. Se unen el material genético (cromozomas), del espermatozoide y del ovulo: huevo E. Se inicia la división celular F. Al cabo de 48 horas se originan las dos celulas del huevo o cigote. FORMACIÓN DE LA BLÁSTULA: Se origina cuando las células embrionarias internas del amórula, emigran hacia la periferia, introduciéndose en las superficiales (como es de suponer, las células del polo germinal se dividen con mayor rapidez que las del polo vegetativo), originando una esfera hueca llamado Blástula o Blastocisto (éste último en los mamíferos), la pared se denomina Blastodermo, cuya cavidad central está llena de líquido llamado Blastocele. Hasta este momento no es notorio el incremento de volumen de la blástula con respecto al zigoto. FORMACIÓN DE LA GÁSTRULA: Se produce cuando las células del polo vegetativo, se aplanan y tienden a plegarse hacia el interior, mientras tanto las células del pologerminal también se dirigen hacia el interior por ambos lados aplastando el blastocele y originan nuevamente otra cavidad llamada Arquenterón, con una abertura hacia el exterior llamado Blastóporo. Una vez que desaparece el blastocele el embrión se denomina Gástrula, tiene dos capas embrionarias llamados Ectodermo (ectogblasto) y Endodermo (endoblasto); en los celentéreos el desarrollo termina en esta fase, pero en la mayoría de los metazoos aparece el Mesodermo (de pared doble: Parietal y Visceral), originado por invaginación y divisiones sucesivas de las células próximas al blastóporo. Con la formación de la gástrula termina lo que se entiende por período de segmentación
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 176 BIOLOGÍA GENERAL I Y II BLASTULACIÓN Y GASTRULACIÓN G.Se forman cuatro glastomeros: 72 horas H.Se forman ocho glastomeros: tercer día I.Morula: cuarto día J.Blastocisto: quinto día. Ademas contiene blastocele dentro de su cavidad. K.Blastocisto con zona vegetativa se originan las membranas extraembrionarias, y de la zona germinativa se origina el embrión. L. En la zona germinativa aparecen las tres membranas embrionarias: Ectodermo, mexodermo y endodermo: treceavo día . ORGANOGENESIS: Una vez que ha terminado la segmentación, las células mesordérmicas empiezan a reordenarse por Afinidad selectiva dentro del Celoma (cavidad situada entre el mesodermo parietal y visceral), de igual manera las células del ectodermo empiezan a diferenciarse en tejidos primitivos. ORIGEN DE TEJIDOS, ORGANOS Y SISTEMAS El ectodermo origina el sistema nervioso, epitelio sensorial, piel, pelos, uñas, cascos, glándulas sudoríparas. El endodermo da lugar al tubo digestivo y glándulas, aparato respiratorio. El mesodermo parietal se une a la cara interna del ectodermo formando la pared del cuerpo, músculos, órganos esqueléticos, etc. del mesodermo visceral se origina el aparato circulatorio, el aparato excretor, los tejidos conectivos, genitales, vejiga, uretra. GESTACIÓN O EMBARAZO Periodo comprendido entre la fecundación del óvulo y el nacimiento del nuevo ser. “El embarazo es el estado de la mujer que alberga en su cuerpo un embrión o feto vivo”. (DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS, 1990: 421). “El embarazo es el estado de una mujer encinta, periodo que comprende desde la fecundación hasta el parto”. (GUÍA MÉDICA FAMILIAR, 1998: 97).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 177 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La protección de la madre gestante es obligación de la familia, sociedad y de los organismos de salud, para que lleve una vida sana, activa e higiénica, con la finalidad que el feto se desarrolle con toda normalidad y nazca un niño o niña sano. PARTO Expulsión o salida del seno materno al exterior de un feto, después de los 280 días de embarazo. “Expulsión o extracción del producto de la concepción (feto, placenta y membranas) del organismo materno. En condiciones normales cuando el embarazo ha alcanzado su término, se producen una serie de fenómenos que caracterizan el parto y tienen como fin expulsar al feto y sus anexos fetales de la cavidad uterina”. (GRAN ENCICLOPEDIA MÉDICA SARPE, 1980: 2003). “El parto es el proceso de separación de la madre y el hijo que abandona el útero materno para adquirir su vida propia. Es un proceso normal de la vida procreativa femenina. “La mujer está hecha para ser madre y posee un cuerpo apto para dar a luz”. (EL CUERPO HUMANO, 1995: 178). ALUMBRAMIENTO “En condiciones normales, justo después de la expulsión del feto, se produce la retracción del útero, y por lo tanto, el desplazamiento y desprendimiento de la placenta de las paredes uterinas. “La expulsión de la placenta, se ve acompañada por una hemorragia que, en general es de 300 cc de sangre”. (GRAN ENCICLOPEDIA MÉDICA SARPE, 1980: 2008) “Expulsión de la placenta y de las membranas después del parto. Todo este proceso dura de 5 a 30 minutos”. (DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO SALVAT, 1985: 143). PARTURIENTA “Dícese de la mujer que acaba de parir”. (DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS, 1990: 1067). PUÉRPARA: Es la madre lactante hasta un mes después del parto. MADRE LACTANTE Es la madre que mantiene a su neonato durante todo su periodo de lactancia que puede durar hasta los 6 meses.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 178 BIOLOGÍA GENERAL I Y II NONATO Y NEONATO Nonato, no nacido naturalmente, sino sacado del claustro materno mediante la operación cesárea. (DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS, 1990: 989). Neonato, individuo recién nacido. (DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS, 1990: 947). PROTECCIÓN DEL NUEVO INDIVIDUO La protección del recién nacido, del niño y del adolescente está normado en la legislación peruana. Además es obligación de la familia, de la sociedad y del Estado de velar por la salud de cada uno de ellos. ABORTO “Interrupción de un embarazo. Dicha interrupción puede ser espontánea o a petición de la mujer, llamándose en este caso interrupción voluntaria del embarazo o IVE”. (GUÍA PRÁCTICA DE LA SALUD Y DEL CUERPO HUMANO, 2000: 151). El DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS (1990: 3) define así: Expulsión prematura (antes del sexto mes) del producto de la concepción (embrión o feto no viable). Puede ser natural y provocado. “Poner fin a un embarazo por diversos motivos. Algunas mujeres son incapaces de hacer frente a un embarazo no deseado, otras deciden abortar debido a anomalías en el feto o es posible que un médico recomiende la interrupción del embarazo cuando, por el estado de salud de la madre, un embarazo a término podría resultar peligroso”. (CUERPO HUMANO, 2002: 302, Tomo: 12).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 179 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 27 GENÉTICA Concepto: Es la ciencia que estudia los fenómenos de la herencia, la variación y la evolución de los organismos vivos. “La genética es la rama de la Biología que explica las semejanzas y diferencias hereditarias. “Genética es la ciencia que trata de la herencia, variación y del conjunto de fenómenos y problemas relativos a la descendencia”. (www.terminología genética.com., 2004). Habitualmente, la herencia se define como la propiedad de los progenitores de transmitir sus factores y particularidades de desarrollo a la generación sucesiva. Gracias a esto cada organismo vivo, de generación en generación, conserva sus rasgos que la caracterizan, y es más, durante su desarrollo ontogénico va realizando su metabolismo según está determinado por sus genes hasta lograr el tipo de organismo que debe ser. La variabilidad, es un fenómeno común a todos los organismos vivos, por el cual los individuos de una especie, e incluso de una misma población presentan diferencias cualitativas y cuantitativas. La variabilidad se debe a factores hereditarios y factores ambientales. Estas diferencias, objeto de estudio de la genética, pueden afectar la morfología, el color, el tamaño, el peso, los caracteres bioquímicos, etc. y se expresan mediante parámetros estadísticos. La evolución, es la transformación acumulativa de los factores hereditarios de los organismos vivos y de las poblaciones a través del tiempo, que da lugar a la aparición de nuevas especies. Desde que Darwin (1809 – 1882) formuló su teoría de la evolución en 1859, se han acumulado muchas evidencias que la sustentan, pero sólo a comienzos del siglo XX, con el desarrollo de la genética y el redescubrimiento de los experimentos del investigador austríaco Gregor Mendel (1822 – 1884), se pudieron explicar como funciona el mecanismo de la herencia, de qué manera se trasmiten los factores hereditarios de una generación a otra, porque las mismas pueden desaparecer para luego reaparecer en generaciones posteriores, y como se originan las variaciones sobre los cuales actúa la selección natural. La combinación de la teoría de Darwin con los principios de la genética de Mendel se conoce como la teoría sintética de la evolución. Constituye el fundamento del trabajo de los biólogos actuales, en sus intentos por explicar los detalles de los mecanismos de la evolución. Hitos de la Genética 1865, J. Gregor Mendel anuncia tres leyes de la herencia. 1900, De Vries (Holanda), Correns (Inglaterra) y Tschermak (Austria) redescubren los experimentos del Mendel. 1906, Batenson, propuso el término genética (Del latín, génesis, generación). 1910, Morgan y sus colaboradores descubren los genes. 1953, Watson y Crick descubren la estructura del ADN. 1983, Barbara Mc Clintock, recibe premio Nobel por sus genes saltarines descubiertos en 1940. 1997, se inicia la clonación en animales mamíferos. 2000, ya se tiene un borrador de la ubicación de cada gen (que son unos cien mil) en los cromosomas (que son 23 pares) de ser humano. 2000, los científicos inician el Proyecto Proteoma Humano.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 180 BIOLOGÍA GENERAL I Y II 2001, los científicos dan a conocer la secuencia del genoma humano. 2004, en algún lugar del mundo ya se están clonando humanos ante la oposición de los políticos, juristas y de la iglesia. Terminología Genética ADN: Macromolécula formadas por cuatro nucleótidos que se emparejan y forman como si fuera una escalera caracol. Menos del dos por ciento de nuestro ADN constituye los genes, algunos del resto los regulan o desempeñan tareas en las funciones del cromosoma. ADN desnudo: ADN desprovisto de cubierta proteínica o lipídica. ADN recombinante: “Molécula de ADN formado por recombinación de fragmentos de ADN de orígenes diferentes. La (o las) proteína que codifica es una proteína recombinante. Se construye mediante la unión de un fragmento de ADN de origen diverso a un vector, como, por ejemplo, un plásmido circular bacteriano. El vector se abre por un sitio específico, se le inserta entonces el fragmento de ADN de origen diverso y se cierra el círculo de nuevo. El ADN recombinante se amplifica en una célula huésped en la que puede replicarse el vector”. (www.terminología- genética.com., 2004). Alelos: Cada uno de los dos gentes presentes en el mismo lugar (locus) del par de cromosomas homólogos. Alelo dominante: Alelo que se manifiesta cuando está en combinación heterocigótica. Alelo recesivo: Alelo que no se manifiesta cuando está en combinación heterocigótica. Alelismo: Son formas alternativas de un gen que tienen el mismo locus (posición) en los cromosomas homólogos. Con frecuencia se utilizan los términos “gen” y “alelo” como sinónimos, pero alelo indica un carácter fenotípico, por tanto la existencia de tal gen. Cada gen de este par de cromosomas es un alelo H h (uno dominante y otro recesivo). Árbol Genealógico. Diagrama de historia genética de un individuo o familia. Autosoma: Cromosoma distinto del sexual. Bandeo Cromosomico: Técnica de tinción diferencial para reconocimiento e identificación individual de los cromosomas. Base Genética: Conjunto de variabilidad genética de que se dispone en un proyecto de mejora animal o vegetal. Biotipo: Población con el mismo genotipo. Camada: Todas las crias de una generación Carácter: Rasgo distintivo como expresión de un gen. Cualquier atributo de los individuos de una especie por el cual se pueden definir diferencias hereditarias. Carga Genética: Número de genes letales o perjudiciales que se mantienen en una población. Cariotipo: Ordenación que para su estudio se hace de los cromosomas de un individuo, fotografiados a partir del cultivo in vitro de sus células. Clones: Grupo de células o de organismos de idéntica constitución genética entre sí y con el antepasado común del que proceden por división binaria o por reproducción sexual.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 181 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Código Genético: Es una serie de triples con 3 nucleótidos adyacentes llamado codón, que especifica cada aminoácido. Como existen cuatro nucleótidos diferentes y cada codón está compuesta de 3 nucleótidos, entonces proporciona 64 combinaciones (4³ = 64). “Código cifrado por la disposición de nucleótidos en la cadena polinicleótida de un cromosoma que rige la expresión de la información genética en proteínas, es decir, la sucesión de aminoácidos en la cadena polipeptídica. La información sobre todas las características determinadas genéticamente en los seres vivos genética está almacenada en el ADN y cifrada mediante las 4 bases nitrogenadas. Cada sucesión adyacente de tres bases (codón) rige la inserción de un aminoácido específico. En el ARN la timina es sustituida por uracilo. La información se transmite de una generación a otra mediante la producción de réplicas exacta del código. (www.terminologíagenética.com., 2004). Características del Código Genético: Cada tres nucleótidos consecutivos de la cadena de ARNm determina la incorporación de un aminoácido a la cadena proteica que se está sintetizando. Los tripletes de nucleótidos que determinan un aminoácido reciben el nombre de codón. Existe 64 tripletes distintos y 20 aminoácidos, lo cual supone que algunos aminoácidos viven especificados por más de un codón. Los aminoácidos con propiedades estructurales semejantes tienden a presentar codones relacionados. Para la gran mayoría de los codones que especifican el mismo aminoácido, las dos primeras bases son constantes mientras que la tercera puede variar. El codón AUG (Met) representa señal de comienzo de la transcripción. Los codones UAA, UAG y UGA representan señales de paro de la transcripción. EL CÓDIGO GENÉTICO PRIMERA SEGUNDA POSICION TERCERA POCISION U C A G POCISION Phe Ser Tyr Cys U Phe Ser Tyr Cys C U Leu Ser Paro Paro A Leu Ser Paro Trp G Leu Pro His Arg U Leu Pro His Arg C C Leu Pro Gin Arg A Leu Pro Gin Arg G Ile Thr Asn Ser U Ile Thr Asn Ser C A Ile Thr Lys Arg A Met/ Thr Lys Arg G comienzo Val Ala Asp Gly U Val Ala Asp Gly C G Val Ala Glu Gly A Val Ala Glu Gly G Codón: Secuencia de tres nucleótidos consecutivos en un gen o molécula de ARN m determinada por sus bases nitrogenadas que se especificará la posición de un aminoácido en una proteína. Colonización: Introducción de información genetica desde un agente patogeno a su huésped. Por ejemplo la bacteria Escherichia coli a recibido el genoma humano especifíco para producir insulina
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 182 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Congénito: De carácter hereditario. Cromosoma: Paquetes en forma de bastón que se encuentran en el núcleo de las células. “Corpúsculo intracelular alargado que consta de ADN, asociado con proteínas, y constituido por una serie lineal de unidades funcionales conocidas como genes. La especie humana tiene 46 cromosomas (23 pares). Su número varía desde el mínimo de un cromosoma en las obreras de la hormiga Myrmecia pilosula hasta los 1.260 cromosomas (630 pares) del helecho Ophioglussum recitulatum”. (www.terminologíagenética.com., 2004). Delito Genético: “El nuevo código penal recoge como delito la manipulación de genes humanos que altere el genotipo con fines distintos a la eliminación de taras o enfermedades graves (art. 159). “También se castiga la fecundación de óvulos humanos con fines distintos a la procreación y la creación, la creación de seres humanos idénticos como por clonación dirigida a la selección de la raza (art. 161) y la reproducción asistida a una mujer sin su consentimiento (art. 161)”. (www.terminologíagenética.com., 2004). Diagnóstico Genético: “Técnica de localización e identificación de la secuencia de un determinado gen para determinar su normalidad o malformación. Permite predecir, en ausencia de síntomas, en unos casos la segura aparición de enfermedades congénitas, y en otros, los factores ambientales de riesgo que las provocarán”. (www.terminologíagenética.com., 2004). Deriva Genética: Desviación del azar sufrida por las frecuencias genéticas de una población. Discriminación Genética: “Discriminación debida a las implicancias sociolaborales que el conocimiento de la carga genética lleva implícita”. (www.terminología genética.com., 2004). “En un futuro muy cercano cada persona llevará consigo su ficha genética, en la que podría estar más de un centenar de trastornos genéticos, que será analizado para dar un puesto de trabajo, matrimonio, responsabilidades políticas y administrativas, mandos militares, etc., de manera que sólo lograrán aquellos puestos después de una selección genética”. (NATIONAL GEOGRAPHIC, OCTUBRE 1999: 71). Distancia Genética: Medida estadistica de las difgerecias genéticas entre dos poblaciones Dominante Recesivo: Dominante: Es el factor predominante en una generación (o camada), y se trasmite de generación en generación. La dominancia se escribe con letras mayúsculas. Ejemplo BB, para el color blanco de la lana de carnero, como vemos es el que más abunda en las manadas. Recesivo: Es el factor con menor frecuencia que aparece en una generación. La recesividad se escribe con letras minúsculas del dominante correspondiente. Ejemplo: BB es lana blanca, bb, es lana negra en carneros. AA es tez oscura, aa, es tez clara de hombres. Dominancia incompleta: Resulta cuando los factores de ambos son AA y BB, el resultado de F1 es intermedia para sus progenitores tanto fenotípicamente como genotípicamente. Estos factores se denominan también herencia intermedia. Ejemplo: Mirabilis jalapa que tiene flores rojas y blancas. Eugenica: Conjunto de normas o manipulaciones conducentes a la consecución de un genotipo óptimo. Fenotipo Genotipo: Fenotipo: Son los caracteres externos, visibles, por ejemplo, el color de los ojos. El fenotipo es el resultado de la acción de los genes expresada en un ambiente determinado.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 183 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Genotipo: Son los caracteres internos, que se heredan; por ejemplo, los híbridos no se diferencian exteriormente del progenitor dominante, son fenotípicamente iguales, pero genotípicamente diferentes (AA, Aa). Gen: Unidad básica que controla la herencia. Nombre dado por Johanssen en 1909 (gennan, producir). Desde el punto d evista molecular un gen es una secuencia lineal del nucleotidos en la molécula de ADN o ARN. A pesar que los genes no se ven en el cromosoma, se puede determinar por la secuencia de los nucleótidos o bases nitrogenadas emparejadas que en total son unos 3 mil millones en los 23 pares de genomas que tiene el hombre. Los nucleótidos están debidamente ordenados al que Gamow lo llamó código genético. Gen Estructural: El que regula la información de un enzima o de una proteína estructural. Gen Híbrido: El formado por la recombinación in vitro de dos o más fragmentos de ADN. Gen Egoísta: “Teoría formulada por E. O. Wilson en 1975, que refuta el concepto de especie considerándole una categoría intelectual humana, y para el que sólo tiene entidad la población. Desarrollada después como Escuela Sociobiológica, su reduccionismo llega a adoptar el punto de vista de los genes, que son los únicos que tienen existencia real, y como consecuencia, los individuos y sus comportamientos en las poblaciones sólo son estrategias génicas para garantizar su supervivencia y proliferación. Los genes “egoístas” rivalizan dotando a sus huéspedes (los organismos vivos) de una longevidad lo suficientemente prolongada como para llegar a reproducirse. Por consiguiente, todo comportamiento, incluido el humano, es automático y se rige por las leyes de la supervivencia del gen más fuerte. (www.terminologíagenética.com., 2004). Genética de las Poblaciones: Son las caracteristicas hereditarias y su frecuencia en grandes muestras de poblaciones de una especie. Genética Molecular: Estudia los aspectos moleculares que subyacen en los mecanismos de la herencia su expresión, regulación, variación y evolución Genoma: Conjunto de todos los genes de un organismo de todo el patrimonio génico almacenado en el conjunto de su ADN o de sus cromosomas, llamado Genoma Cromosómico. Pero también las mitocrondias contiene genes y se llama Genoma Mitocondrial. Genómica: Ciencia que estudia el genoma, se ocupa de identificar, comparar e individualizar los genes o unidades hereditarias y de describir su significado. Hibridación. Proceso de generación de una molécula, célula u organismo combinado con material genético procedente de organismos diferentes. En las técnicas tradicionales, los híbridos se producían mediante el cruzamiento de variedades distintas de animales y plantas por alineación o apareamiento de bases de dos moléculas de ADN de cadena sencilla que son homólogas o complementarias. La tecnología de fusión celular y la manipulación transgénica son las nuevas modalidades de hibridación introducidas por la manipulación genética. (www.terminología gené- tica.com., 2004). Importancia de la Hibridación: “La hibridación puede ser natural o artificial. En la naturaleza, la hibridación ha construido (junto con las mutaciones) el supuesto de base de la evolución biológica de la especie. Aplicada por el ser humano, ha permitido, desde tiempos anteriores al descubrimiento de las leyes mendelianas de la herencia, seleccionar especies vegetales y animales dotadas de características particulares que respondieran a las exigencias de cultivadores y criadores, como una mayor productividad, resistencia a determinadas enfermedades, presencia de factores estéticos (por ejemplo, color, perfume, tallas pequeñas y características por el estilo). En los vegetales existe la
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 184 BIOLOGÍA GENERAL I Y II posibilidad de obtener una descendencia también de híbridos de especies distintas, utilizando modalidades de reproducción asexuada (esquejes, acodos, etc.) o cultivando en laboratorio los meristemas vegetales (tejidos indiferenciados de los que se obtienen nuevas plantas)”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNO-LOGÍA, 2001: 302). Hibridos: Individuos que descienden de factores diferentes. Existen: Monohíbridos: Cuando descienden de un cruce entre dos individuos que solo difieren en un par de genes. Es sinónimo de heterocigótico simple. Ejemplo: TT x tt Dihíbridos: Cuando descienden de un cruce de individuos que difieren en dos partes de genes (dos factores). Ejemplo: AL x al Polihíbridos: Cuando descienden del cruzamiento de individuos que difieren en tres o más pares de genes. Ejemplo: MMNNRRSSTT x mmnnrrsstt Homocigótico, Heterocigótico: Homocigótico: Cuando tienen un par de alelos iguales (AA ó aa) en los cromosomas homólogos de sus células y pueden formar un solo tipo de gametos, gametos A ó a. en otras palabras, los organismos hocigóticos, son aquellos que tienen alelos iguales del mismo gen. Heterocigótico: Cuando tiene un gen (alelo) dominante y otro recesivo (Aa), que resulta de la unión de gametos genéticamente diferentes. En otras palabras, los organismos heterocigóticos, son los que tienen alelos diferentes del mismo gen. Identificación Genética: Análisis de las secuencias genéticas de un individuo a partir de su ADN Información Genética: Ordenación de las bases del nucleotidos en el ADN que a través de la transcripción a ARN, da lugar a la especificad molecular de las proteínas. Ingerto Cromosomico: Inserción de un segmento de cromsomas de una especien en un cromosoma de otra. Justicia Genética: Consiste en aplicar las leyes de la herencia en juicios y hacer cumplir las sentencias. Actualmente con la aplicación de la Prueba biológica del ADN es posible en caso de asesinatos masivos, se buscan restos de dientes y huesos, el interior de un diente sin daños puede guardar por miles de años ADN susceptible a pruebas. El ADN mitocondrial, legado de las madres, se compara con el ADN de los parientes maternos sobrevivientes. (NATIONAL GEOGRAPHIC, OCTUBRE 1999: 72). Línea Pura: Descendencia obtenido por auto fecndación de un solo parental homocigotico Locus: Pocisión ocupada por un gen particular o unos de sus alelos en todos los cromosomas homologos su plural es Loci. Manipulación Genética: “Formación de nuevas combinaciones de material hereditario por inserción de moléculas de ácido nucleico, generadas fuera de la célula. De esta forma se permite su incorporación a un organismo huésped en el que no aparecen de forma natural pero en el que dichas moléculas son capaces de reproducirse de forma continuada. Al referirse al proceso en sí, puede
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 185 BIOLOGÍA GENERAL I Y II hablarse de manipulación genética, ingeniería genética o tecnología de ADN recombinante. También admite la denominación de clonación molecular o clonación de genes, dado que la formación de material heredable puede propagarse o crecer mediante el cultivo de una línea de organismos genéticamente idénticos”. (www.terminología genética.com., 2004). Mapa Cromosomico: Diagrama que muestra la pocisiones relativas de los sucesivos Loci de un cromosoma Mapa Genético: Diagrama descriptivo de los genes en cada cromosoma, mediante el proyecto genoma humana los genetistas esperan haber compilado que recoja la pocisión de todos los genes del organismo humano. Material Genético: Todo material de origen vegetal, animal, microbiano o de otro tipo que contenga unidades funcionales de la herencia. Portador genético: Es aquel individuo heterocigótico que posee un alelo deletéreo, cuya expresión fenotípica se oculta por efecto del alelo dominante normal. la mayor parte de los alelos deletéreos en una población se encuentran en individuos portadores. Ejemplo, las mujeres son solo portadores de la hemofilia y el daltonismo. Proyecto Genoma Humano: “Programa de Investigación consistente en determinar la secuencia completa de nucleótidos de los cromosomas de la especie humana y de organismos modelo utilizados en experimentación de laboratorio (la bacteria Escherichia coli, la levadura Bacillus subtilis, el nematodo Caenorhabditis elegans o la mosca del vinagre Drosofila melanogaster), para conocer todos y cada uno de los genes humanos, su localización y función. Liderado por James D. Watson y dependiente del Departamento de Energía y de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, cuenta con un presupuesto anual de 200 millones de dólares (más de 20.000 millones de pesetas) desde 1990 hasta 2005. Entre 1981 y 1995 se han concedido en todo el mundo 1.175 patentes sobre material genético humano”. (www.terminología genética.com., 2004). Raza Pura: Individuos que dan descendencia uniforme. También se denominan: línea, cepa, variedad. Con la clonación es posible mantener la línea pura en 100%. Terapia Genética: “Conjunto de los procesos destinados a la introducción in vitro o in vivo de un gen normal en células, germinales o somáticas, en las que el mismo gen, anormal, provoca una deficiencia funcional, origen de una enfermedad, o la de un gen codificador de una proteína, por ejemplo, con una acción antitumoral en las células cancerosas, o antivírica en células infectadas por un virus patógeno”. (www.terminología genética.com., 2004). Traducción Genética: “Cambio de la información contenida en la secuencia de los cuatro nucleótidos del ARNm por la debida al ordenamiento de los 20 ami-noácidos en la estructura de las cadenas polipeptídicas. Cada aminoácido se une a una pequeña molécula específica de ARN que sirve para su identificación, denominado ARN de transferencia. Esta molécula transfiere los aminoácidos libres de la solución al punto de formación de las cadenas polipeptídicas cuando está indicado por las instrucciones contenidas en la molécula de ARN mensajero. El proceso tiene lugar en la interacción de los codones del ARNm con la región del anticodon de los aminoacil-ARNt. Se distinguen en ella las etapas de iniciación, elongación y terminación en la que participan diferentes factores proteicos”. (www.terminología genética.com., 2004). Trastornos Genéticos: “Son defectos orgánicos sin signos de enfermedad o con tendencia a la susceptibilidad de una enfermedad. Los estilos de vida y los factores ambientales pueden incrementar o disminuir el riesgo de enfermedades. Se han identificado los genes de 1200 trastornos (que mostramos en el adicional)”. (NATIONAL GEOGRAPHIC, OCTUBRE 1999: 57).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 186 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESIÓN DE APRENDIZAJE Nº 28 PRINCIPIOS GENETICOS LEYES DE MENDEL Primera Ley : “Ley de uniformidad de factores” Segunda Ley: “Ley de segregación de factores” Tercera Ley: “Ley de independencia de factores” Primera Ley: “Ley de uniformidad de factores”. Su enunciado es: Cuando se cruzan dos individuos de raza pura, los híbridos resultantes son todos iguales entre sí, es decir tanto su fenotipo como su genotipo es F1. Se cruzan plantas de semillas amarillas (AA) con plantas de semillas verdes (aa). Hallar sus fenotipos y genotipos en la primera generación filial. DATOS: AA aa semillas semillas amarillas verdes SOLUCIÓN: ♂ RESULTADO A A ♀ Fenotipo: amarillos 100% Tablero de a Aa Aa Genotipo: 4 Aa Punnet a Aa Aa Segunda Ley: “Ley de Segregación de Factores”. Se deduce del estudio de la segunda generación filial F2, en la cual se realiza la separación de los caracteres de los abuelos. Por ejemplo, los híbridos de genotipo Aa darán gametos puros A y a, separándose los caracteres de los padres. Estos caracteres se manifiestan en la relación 3 y 1 para los fenotipos y en la relación 1,2,1 para sus genotipos. PROBLEMA: Hallar los resultados de la combinación de semillas amarillas heterocigotos (Aa) de arejas Pisum sativum
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 187 BIOLOGÍA GENERAL I Y II DATOS: P: Aa Aa Semillas Semillas Amarillas Amarillas G: A y a A y a SOLUCIÓN F: ♂ A a ♀ Tablero de A AA Aa Punnet a Aa aa RESULTADOS Fenotipos: Semillas amarillas 3 Semillas verdes 1 Genotipos: 1 AA semilla amarilla homocigote 2 Aa semillas amarillas heterocigote 1 aa semilla verde Pregunta: De dónde aparece el color verde de la semilla? Tercera Ley: “Ley de Independencia de Factores” Está basada en el dihibridismo, el cual se observa estudiando simultáneamente el comportamiento de dos o más pares de factores. Ejemplo: Al cruzar semillas amarillas lisas (AALL) con semillas verdes rugosas (aa ll) de arvejas (Pisum sativum), se obtiene en la primera generación filial (F1) que todos tienen igual fenotipo y genotipo: mientras que en la segunda generación filial (F2) el resultado es de 4 fenotipos y 9 genotipos del total de 16 combinaciones. Problema: Se cruzan semillas amarillas lisas (AALL) con semillas verdes rugosas (aall) de arvejas. Hallar sus resultados, en la primera y segunda generación. generación.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 188 BIOLOGÍA GENERAL I Y II DATOS: P: AA LL aa ll Semilla amarilla lisa Semilla verde rugosa G: Al Al al al SOLUCIÓN: F1: ♂ AL AL ♀ al Aa Ll Aa Ll F2: P: Aa Ll al Aa Ll Aa Ll Aa Ll G: AL Al aL al AL Al aL al ♂ AL Al aL al ♀ AL AALL AALl AaLL AaLl Al AALl AAll AaLl Aall aL AaLL AaLl aaLL aaLl al AaLl Aall aaLl aall RESULTADO: Fenotipo : 9 Amarillas lisos : 9/16 3 Amarillos rugosos : 3/16 3 Verdes lisos : 3/16 1 Verde rugoso : 1/16 Genotipo: 1 AALL : 1/16 2 AALl : 1/8 2 AaLL : 1/8 A AA Ll : 1/4 1 AA ll : 1/16 2 Aa ll : 1/8 1 aa LL : 1/16 2 aa Ll : 1/8 1 aa ll : 1/16 HERENCIA EN EL HOMBRE
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 189 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La especie humana así como las otras especies de animales y plantas tienen miles de factores hereditarios que se manifiestan en sus descendientes. Estos factores hereditarios están contenidos en los genes, cada célula humana tiene unos 40 000 genes apiñados en solo 23 pares de cromosomas. Los genes tienen como materia prima el ADN, que ha principios de 1953 fue descubierto su estructura en el Laboratorio Cavendish, de Cambridge, Inglaterra por el biólogo norteamericano James Watson y el Físico Inglés Francis Crick. Desde el año 1990 Watson y Collins dirigen el más ambicioso programa de investigación genética llamado Proyecto Genoma Humano; con el propósito de conocer el funcionamiento de cada gen humano, para leer su secuencia completa letra por letra de sus 3 mil millones de pares de bases (A = T, G ≡ C), que están dispuesto en secuencia específica de algunas decenas para cada gen. Cada genoma es como el teclado de un piano, cada tecla representa un gen. Si se presiona una tecla, se escuchara una nota, es nota corresponde a un factor hereditario, por tanto la especie humana tiene unos 40 mil factores hereditarios. Los genes gobiernan el crecimiento y la supervivencia del organismo, y posee una sintonía tan fina que puedan presentarse enfermedades mortales por un trastorno en uno solo par de bases. Los científicos creen que casi todas las enfermedades tienen un componente genético, a medida que el Proyecto Genoma Humano, identifique a los culpables, también abrirá vías importantes para el diagnóstico y tratamiento. Gracias a la Ingeniería Genética ya es posible obtener insulina humana, vacuna contra la Hepatitis B, vacuna contra la gripe, hormona de crecimiento humano y con anticuerpo que ayuda a prevenir el rechazo de los trasplantes de riñón, genoterapia para la hemofilia y para ciertos tipos de cáncer. Herencia Múltiple Muchos caracteres fenotipos del hombre, como la estatura, color de la piel y de los ojos, grupos sanguíneos, factor Rh, etc., son la resultante de un fenómeno de herencia debido a varios genes; a este fenómeno se le conoce como herencia múltiple o poligénica. Color de la Piel: En el color de la piel intervienen mucgenes, es así como un tablero de tonalidades de color de pintura, los que se indican con letras mayúsculas las más oscuras y con minúsculas las más claras: AABB negro puro y aabb blanco, cuya combinación dará hijos desde piel negra hasta blancos con una serie de tonos intermedios. Color de los Ojos: Está determinado por genes poligénicos que dan la coloración: negro, negro pardo, pardo, caramelo, gris, verde, azul, violeta. También se representan los ojos negros con letras mayúsculas y ojos claros con letras minúsculas. Grupos Sanguíneos ABO : Está determinado por cuatro fenotipos y seis genotipos. Fenotipos : Grupo “A”, “B”, “AB”, “O” Genotipos : AA, AO, BB, BO, AB, OO El Sistema MN: También está determinado por dos fenotipos y tres genotipos. Fenotipos: Grupo “M” y “N” Genotipos: MM, MN, NN. Factor Rh: Tiene dos fenotipos y tres genotipos. Fenotipos : Rh positivo, Rh negativo Genotipos: RR, Rr, rr. Herencia Ligada Al Sexo En 1905 E. Wilson propuso la denominación de cromosoma X para el sexo femenino y cromosoma Y para el sexo masculino, atributo que es por la forma de dichos cromosomas encontrados en células sexuales.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 190 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Todas las mujeres y los varones tiene 22 pares de cromosomas autosomas (A), pero difieren en la pareja X, Y. Unos individuos con dos cromosomas X (designado XX) es una mujer. Un individuo con XY se refiere a un varón. Cada óvulo tiene 22 cromosomas autosomas y el cromosoma X, en cambio cada espermatozoide tiene los 22 cromosomas autónomas y el cromosoma X ó Y. por tanto cuando un espermatozoide X fecunda a un óvulo X, nacerá una niña XX. Cuando un espermatozoide Y fecunda a un óvulo X, nacerá un niño XY. El resultado promedio será de mitad niños y mitad niñas: Gameto Masculino ♂ 22 A+X 22A+Y ♀ 22A+X 44 A+XX 44A+XY 22A+X 44 A+XX 44A + XY ♀ = 50% ♂ = 50% Genes ligados al Sexo Son los genes localizados en los cromosomas X. Como sabemos hasta la fecha en el cromosoma Y se ha podido identificar la disgenesia gonadol, hipertricosis del pabellón de la oreja. En cambio el cromosoma X, se tiene varios genes: Daltonismo, Hemofilia, Retardo Mental, Bota, pseudo hermafroditismo masculino, distrofia muscular, moteado del esmalte dentario. Daltonismo (d): Es la falta de visión de los colores correctamente. Confunde el verde por rojo y amarillo por azul. Las mujeres son portadoras. Papá sano ♂ ♀ X Y Xd XdX X dY X XX XY Resultado : 1 hija portadora 1 hija sana 1 hijo daltónico 1 hijo sano ♂ d ♀ Papá X Y daltónico X XdX XY X XdX XY
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 191 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Mamá sana Resultado : 2 hijas portadoras 2 hijos sanos Hemofilia (h): Falta de coagulación de sangre en varones hemofílicos. Las mujeres son portadoras. Papá sano Mamá ♂ X Y Portadora ♀ Xh X hX XhY X XX XY Resultado : 1 hija portador 1 hija sana 1 hijo hemofílico 1 hijo sano Anormalidades Congénitas Durante la formación de los óvulos o los espermatozoides pueden presentarse meiosis defectuosas que dan lugar a la no disyunción de los cromosomas sexuales: el óvulo puede presentarse con dos cromosomas XX o ninguno en vez de uno solo. La combinación con gametos normales del papa da lugar a los síndromes: Síndrome de Klinefelter: 44 A + XXY  47 cromosomas Síndrome de Triple X : 44 A + XXX  47 cromosomas Síndrome de Turner : 44 A + X  45 cromosomas. Síndrome de Klinefelter: Sólo se observa en varones, son la esterilidad, atrofia testicular, hialinización de los túmulos seminíferos, ginecomastia, retardo mental. Síndrome de Triple X: Son las superhembras; como consecuencia de la fecundación de un ovocito XX por un espermatozoide X. Se observan en las mujeres signos varoniles, con escasa menstruación y cierto grado de retardo mental. Síndrome de Turner: Sólo se observa en mujeres. El estudio genético ha demostrado que este síndrome es ocasionado, por la no disyunción en el gameto masculino durante la meiosis. Las pacientes son infantiles, con hipofunción ovárica e inclusive suelen no tener, con membranas cervicales, linfedema de las extremidades, deformaciones esqueléticas y retardo mental. Anomalías Autosómicas Otra del as anormalidades congénitas en el síndrome de Down (mongolismo), cuyos individuos tienen 47 cromosomas debido a la trisomía en el par No. 21.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 192 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Síndrome de Down: Los niños presentan cara ancha y plana, hendiduras palpebrales oblicuas, epicanto, labio inferior con surcos y mano ancha con pliegue simiano único o transversal, tienen retardo mental y anomalías cardiacas congénitas. La trisomía 21 se halla en las células somáticas de pacientes con síndrome de Down (mongoloide) y tiene como origen la no disyunción de los cromosomas durante la meiosis. Dado que la frecuencia del síndrome de Down aumenta con la edad de la madre, se cree que la no disyunción tiene lugar durante la ovogénesis y no durante la espermatogénesis: 45 A + XX ó 45 A + XY. Mutaciones: El DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA (2001: 401) define así: “Mutación es cambio repentino del patrimonio hereditario (genoma) de un organismo (mutación genómica), de un cromosoma (mutación cromosómica) o de un solo gen (mutación génica), reversible o irreversible. Puede ser espontánea o inducida”. La ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA (2002: 52) define de la siguiente forma: “Una mutación es una alteración de la secuencia de nucleótidos del ADN. Un cambio en un gen del ADN implicará también un cambio en la secuencia de la proteína para la que ese gen codifica y la función de la proteína quedará alterada”. Clases: Mutación Espontánea: Responden a causas muchas veces desconocidas, son poco frecuentes y desempeñan un papel fundamental en la evolución de las especies ya que es la base de la selección natural y adaptación. Desde hace millones de años siempre se ha producido la mutación espontánea, por ejemplo para pasar de las plantas sin flores a las plantas con flores, de los animales invertebrados a los animales vertebrados, de los primates a los homínidos y finalmente al hombre. Mutación Inducida: Son provocados por la acción de determinados factores llamados mutágenos. Los agentes mutágenos son de naturaleza física (rayos X, gamma, ultravioleta, shock térmico, etc.) o químico (ácido nitroso, aminopurinas, benzopireno, etc.). La mayor parte de los agentes mutágenos no actúan sobre todas las células del organismo, sino solo sobre algunos, y no en la misma medida, además, los efectos varían según el organismo expuesto. La capacidad de receptividad y cambio a la gente mutante varían de una célula a otra, de un organismo a otro, está determinado por la predisposición genética. Actualmente con el avance de la biotecnología se están aprovechando de las mutaciones inducidas en el mayor rendimiento o productividad, por ejemplo, se han obtenido cepas mejoradas de Penicillium y otros mohos de actividad industrial. Mutación Puntual: Cuando resultan alteradas regiones relativamente cortas de un cromosoma, pueden tratarse de sustituciones, delecciones, inserciones o inversiones. Mutación de Sustitución: Consiste en la sustitución de un par de bases por otro distinto. Mutación de Delección: Cuando se pierde uno o más nucleótidos. Mutación de Inserción: Cuando un fragmento de ADN se inserta en medio de la otra secuencia diferente de ADN.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 193 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Mutación de Inversión: Cuando uno o varias parejas de nucleótidos consecutivos se separan del ADN para volver a insertarse en el mismo lugar que ocupaban pero de forma invertida Mutación Antes Después Sustitución ATC GAC GTT ATC GGC GTT TAG CTG CAA TAG CCG CAA Delección ATC GAC GTT ATC GTT TAG CTG CAA TAG CAA Inserción ATC CG ATC TTT GG TAG GC TAG AAA CC Inversión ATC GAC GTT ATC CTG CAT TAG CTG CAA TAG GAC GTA Mutación Cromosómica: Cuando afectan a trozos grandes de un cromosoma o de varios, pueden ser a su vez de deficiencias, duplicaciones, translocaciones o inversiones. Las mutaciones cromosómicas son Aneuploidía cuando el cambio afecta a uno o pocos cromosomas. Euploidía si afecta a la dotación genómica completa. Las euploidias que aumentan la dotación cromosómica son Poliploidías. Mutaciones en el hombre: El ser humano durante su proceso de evolución que duró más de cinco millones de años ha venido cambiando factores hereditarios que se han manifestado finalmente en las razas y los rasgos antropológicos de cada persona. Actualmente también se da mutaciones de carácter inducida donde el 5% de los niños recién nacidos tienen defectos genéticos, estos niños con caracteres teratológicos han resultado de la acción de factores mutágeno como son radiaciones y sustancias mutantes. No solo se manifiestan en el hombre sino también en los animales. En derecho genético se está alistando normas específicas para determinar responsabilidades y sanciones correspondientes a los que generan mutaciones en seres humanos. Está contemplado en los Derechos Humanos. Mutación y el Ambiente: Nuestro ambiente contiene un número mayor de productos químicos que pueden producir mutaciones deletéreas con efecto de largo plazo. Deberíamos estar enterados de los peligros con los que nos enfrentamos como consecuencia de estos productos. Si estos productos están causando mutaciones en las células sexuales podemos estar condenando a las futuras generaciones a vivir en la enfermedad. Se ha encontrado en la naturaleza numerosos animales con rasgos teratógenos como son ranas de tres cabezas, pollos de cuatro patas, serpientes de dos cabezas, etc. Otra causa de las mutaciones son las radiaciones ató-micas y ultravioleta, ya que conocemos los resultados de las radiaciones atómicas después del bombardeo de Hiroshima y Nagasaki por Estados Unidos en 1945, y el desastre de Chernovil en Rusia en 1982. En estos últimos tiempos el debilitamiento de la capa de Ozono especialmente en los cielos de Antártida están causando mutaciones en diversas especies continentales de los territorios de Patagonia y Cabo de Hornos, numerosos animales están perdiendo la visión. Genética Humana “La genética humana estudia los caracteres hereditarios de la humanidad y el papel que juegan en el desarrollo y en la vida del individuo. El estudio experimental de la herencia en hombre encuentra
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 194 BIOLOGÍA GENERAL I Y II una dificultad fundamental: Es imposible planear y llevar a cabo cruzamientos entre individuos que poseen determinados caracteres. Este límite hace que el método básico de la genética humana sea el estudio de genealogías o podigris”. (CEPRE UNMSM, 2002: 172, Biología). Sin embargo hoy es posible mediante: Técnicas que permiten examinar directamente la estructura de los cromosomas. Técnicas bioquímicas que permiten el estudio directo de los enzimas cuya estructura está determinado por los genes, los genes actúan en el organismo por medio de enzimas. Técnicas para el cultivo de tejidos humanos en laboratorio. Métodos matemáticos que permiten el análisis estadístico de numerosos datos con ayuda de computadoras. Mediante la aplicación del mapa genético ya elaborado por el Proyecto Genoma Humano para trabajar con el gen correspondiente a un alelo determinado. TRASTORNOS GENÉTICOS EN EL HOMBRE: CROMOSOMA1: Melanoma maligno, cáncer de próstata, sordera. CROMOSOMA 2: Hipotiroidismo congénito, cáncer colorrectal CROMOSOMA 3 Susceptibilidad a VIH, cáncer pulmunar, demencia CROMOSOMA 4 Enfermedad de Huntington, poliquistosis renal CROMOSOMA 5 Atrofia muscular espinal, carcinoma endometrial CROMOSOMA 6 Hemocromatosis, deislexia, esquizofrenia, epilepsia, resistencia alos estrógenos CROMOSOMA 7 Enanismo, hipertensión inducida por embarazo, fibrosis quística, obesidad severa CROMOSOMA 8 Anemia hemolítica, linfoma de Burkitt CROMOSOMA 9 Caediomiopàtía dilatada, intolerancia a la frucxtosa CROMOSOMA 10 Catarata congénita, síndrome de cockayne CROMOSOMA 11 Anemia de célula falciforme, albinismo
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 195 BIOLOGÍA GENERAL I Y II CROMOSOMA 12 Enfermedad inflamatoria intestinal, raquitismo CROMOSOMA 13 Cáncer de mama prematuro, ratinosblatoma, cáncer pancreático CROMOSOMA 14 Leucemia, linfoma de célulaT, bocio CROMOSOMA 15 Síndrome de Marfan, epilepsioa juvenil CROMOSOMA 16 Poliquistosis renal, cancer gástrico, esclerosis nodosa -2 CROMOSOMA 17 Retinitis pigmentosa, catarta, susceptibilidad a la diabetes, sordera, neuropatía, osteogénesis imperfecta, osteoporosis, ansiedad, susceptibilidad a la enmfermedad de alzheimer, neurofibromatosis, leucemia, demencia, distrofia muscular, cáncer de mama, cáncer de ovario, tumor pituitario, cáncer de pulmon COMOSOMA 18 .Diabetes mellitas, síndrome del túnel carpiano muscular CROMOSOMA 19 Distrofia mitótica, hipertermia maligna CROMOSOMA 20 Deficiencia de hormona del crecimiento, insomio familiar mortal CROMOSOMA 21 Enfermedad poliglandular autounmune, esclerosis amiotrófica lateral CROMOSOMA 22 Sarcoma de Swing, fibroblastoma de celulas gigantes CROMOSMA X Daltonismo, Retardo mental, gota, hemofilia, pseudohermafroditismo masculino. CROMOSOMA Y Disgenesia gonadal ADN MITOCONDRIAL Neuropatía óptica de leber hereditaria, diabetes y sordera, miopatía y cardiomiopatía, distonia Investigación Genética: A partir del presente milenio, los hombres de ciencia están descubriendo el modelo de los genes en su nivel más básico. La culminación del Proyecto Genoma Humano ha involucrado investigadores de todo el mundo, quienes terminaron de identificar e interpretar (decodificar) los 100 000 genes comprometidos en la herencia humana.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 196 BIOLOGÍA GENERAL I Y II De manera que, se está tratando de comparar los loci de los genomas de poblaciones humanas, para la localización universal de genes. En ese sentido los científicos esperan poder insertar material para borrar o reemplazar los genes “malos”, como aquellos involucrados en enfermedades hereditarios como son: cáncer de colon y mama, problemas coronarios, mal de Alzheimer, enfisema, esclerosis múltiple, diabetes, sordera, esterilidad masculina, cáncer de pulmón y aumentar la capacidad e incluso, el número de genes “buenos” que podrían fortalecer el sistema inmunológico, aumentar la receptividad a la quimioterapia y resistencia al virus de la hepatitis B o del SIDA, junto con corregir defectos genéticos, previniendo su paso a la descendencia. Se calcula que existen unas cuatro mil enfermedades que tiene su origen genético, algunos directamente y otros indirectamente. Los investigadores esperan usar proteínas llamadas inhibidores de crecimiento para enfermedades de crecimiento celular, en ese caso, para detener el crecimiento de las células malignas. Los científicos están elaborando vacunas genéticas que consiste en seleccionar la enfermedad específica y, luego, se utilizan sustancias derivadas del sistema inmune del individuo que tiene esa enfermedad, o las distintas sustancias (señales) producidas que regula las funciones del cuerpo. La novedad, reside en que el paciente tendrá un tratamiento efectivo, proceso, duradero y sin riesgos colaterales. Los investigadores, incluso van hasta la planificación familiar, en el sentido que en algunas familias existen enfermedades arraigadas por generaciones, tales como la hemofilia, mal de Huntington, anemia de células falciformes, obesidad, síndrome de Down, distrofia muscular, etc. Actualmente una vez confirmado la presencia de alguna de estas enfermedades la familia evita concebir más hijos, lo cual para un futuro cercano será una curación genética. Así se evitará que el mal pase a la futura descendencia. Problemas de Genética 1.Si cruzamos conejos de ojos rubí (nn) con conejos de ojos negros (NN) qué porcentaje de conejos de ojos rubí nacen en la primera y segunda generación. 2.En un matrimonio de papá sano y mamá portadora del daltonimo (X dX) cuántos hijos sanos, portadores y daltónicos tiene la familia?. 3.Si cruzamos un toro astudo (Aa) con una vaca mocha (aa), que fracción de crías son astudos de cuatro posibles?. 4.En el cruzamiento de semillas amarillas lisas (AALL) con semillas verdes rugosas (aall) de la especie Pisum sativum, que fracción corresponde a cada uno de sus fenotipos y genotipos en la primera y segunda generación?. 5.Si cruzamos plantas con flores rojas (RR) con plantas con flores blancas (BB), hallar los fenotipos en la primera y segunda generación. 6.En un matrimonio el papá tiene ojos pardos (Aa) y la mamá tiene ojos claros (aa), hallar los fenotipos y genotipos de sus cuatro hijos posibles. 7.Cuando el papá tiene sangre Rh positivo (Rr) y la mamá sangre Rh negativo (rr), cuantos hijos tienen Rh positivo y cuantos Rh negativo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 197 BIOLOGÍA GENERAL I Y II 8.Hallar los fenotipos y genotipos en la primera y segunda generación del cruzamiento de un conejo albino (aa) de ojos (rr) con un conejo (AA) de ojos negros (RR). 9.Como demostraría que el hijo puede tener grupo sanguíneo “O” de papá con grupo “A” y mamá con grupo “B”? 10.Se cruzan plantas altas (HH) con plantas bajas (hh) de la especie Pisum sativum. Hallar los resultados en la primera y segunda generación. 11.En un matrimonio de mamá portadora de la hemofilia (XhX) y el papá sano, cuantos hijos sanos, portadores y hemofílicos tendrían de cuatro posibles. 12.Y si el papá fuera hemofílico (XhY) y la mamá sana, ¿Cuántos hijos sanos, portadores y hemofílicos tendrían de cuatro posibles?. SESION DE APRENDIZAJE Nº 29
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 198 BIOLOGÍA GENERAL I Y II BIOTECNOLOGÍA BIOTECNOLOGÍA: Es una ciencia aplicada para el desarrollo industrial mediante la ingeniería genética en la elaboración de materias útiles para el hombre, con la esperanza de hacer una vida sana y duradera. La biotecnología comprende numerosas actividades que tienen en común el que en todas se aprovechan o dirigen facultades primordiales de los seres vivos, utilizando los principios fundamentales de la química de la vida y en partículas con la estructura y la función de los proteínas, así como con las del material genético, el ADN. Historial de la Biotecnología. Empleo de levadura en fabricación del vino y cerveza, 6000 a.C. En la China milenaria ya se fabricaban queso y Yogurt, utilizando bacterias lacteas (Lactobasillus, Bulgaricus), 4000 a.c En Egipto ya se elaboraban pan con levadura cultivada (Saccharomyces sp) Zacarias Cansen en 1590 inventa el microscopio compuesto Luis Pasteur, descubre los microorganismos de la fermentación e inicia cultivo de ellos para mayor producción de la cerveza y el vino, 1876. Edgar Buchner, descubre las levaduras que convierte el azúcar en alcohol, 1897. Se purifican las aguas residuales empleando microorganismos, 1910. Se obtienen acetona, butanol y glicerina a partir de microorganismos, 1912. Kar Erky ingeniero hungaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología en 1919 Alexander Fleming, extrae del hongo Penicilium la penicilina, 1928. Watson – Crick, descubren la estructura en doble hélice del ADN, 1953. Se reproducen antibióticos en serie, 1962. Primeros éxitos en Ingeniería genética, 1973. Se obtienen hibridotes que producen anticuerpos monoclonales, 1975. Swanson – boyer crean Genetch, la primera compañía de Biotecnología en 1976 Se purificó el interferon del fibroblasto, 1977. Roche, dio inicio a los ensayos clínicos con el primer interferon recombinante de leucocitos humanos, 1981. Se obtienen insulina en bacterias con ADN recombinante, 1982.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 199 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Se inicia los ensayos con interleuquina-2, es una proteína humana que interviene en la regulación del sistema inmune corporal, 1982. Se utiliza interferón para tratamiento de enfermedades víricas, 1984 Se introduce también la protopina hormona de crecimiento por ADN recombinante, 1985. Se utiliza microbios para descontaminar los mares, 1990. Se crean nuevas razas resistentes por Ingeniería genética, 1990. Se creó la ovecabra, que es cruce de una oveja y una cabra, y el resultado de estas se llama quimera, 1994. A partir de 1997 se inicia la era de la clonación en animales mayores. Crarg Venter de Celera Genomics (Maryland) J. Sulston de sanger centre (Cambidge) y Francis Collins del Proyecto Genoma USA, anuncian el desciframiento del Genoma Humano, que son aproximadamente de 35 a 40 mil genes. La ONU y el gobierno de Chile organizan el primer foro global de Biotecnología en 2004. Importancia de la biotecnología: En la clonación de animales y del hombre. Utilización de anticuerpos monoclonales para guiar los medicamentos anticancerosos hacia los tejidos malignos. Crear mediante la ingeniería genética nuevas razas de cultivos que sean capaces de elaborar sus propios fertilizantes y de resistir la sequía y las enfermedades. Empleo de bacterias para descontaminar los mares de la marea negra. Empleo masivo de microbios para la extracción de metales en las industrias de tratamiento de desechos. Obtención de más productos químicos industriales producidos por microbios. Empleo de interferon para el tratamiento de determinados tipos de cáncer. Empleo de hormonas del crecimiento para aumentar la producción de carne y leche en el ganado vacuno. Preparación de nuevas vacunas mediante ingeniería genética. Empleo de proteínas obtenidas mediante ingeniería genética para tratar tejidos dañados por accidente del hombre. Producción de nuevos antibióticos. En la agricultura se produce y ya se inició el expendio de vegetales transgénicos como plantas de tabaco con menor cantidad de nicotina. En terapias:
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 200 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Terapia anticancerosa con genes citotóxicos. Terapias mutagénicas para diabetes, Alzheimer, Parkinson. Terapias combinadas, como génica y celular modi-ficadas e implantadas o de trasplantes: autotrasplantes y xenotrasplantes. Terapia sustitutiva, reconstrucción de órganos y tejidos del cerebro, páncreas, hígado, corazón, sangre. Producción de insulina mediante la ingeniería genética en el tratamiento de la diabetes humana. Creación de nuevas enzimas. Pruebas biológicas. Es posible que con la aplicación del Proyecto Proteoma Humano, dentro de algunos años se sabrá que proteínas son las que se producen enfermedades, por tanto se podría eliminar dichas proteínas y por su puesto su enfermedad. Todo está en lo posible. TERAPIA GÉNICA De cada cien niños que nacen uno tiene algún defecto genético grave. No todas las enfermedades genéticas son hereditarias pero la mayoría de ellas sí lo es. Para evaluar la importancia de este problema tenemos que tener en cuenta que actualmente se conocen unas cuatro mil enfermedades genéticas hereditarias incurables. La mayoría de ellas se manifiesta en la infancia en forma de problemas físicos y mentales y generalmente produce la muerte en edades muy tempranas. Las enfermedades genéticas están provocadas por alteraciones en los genes. Por esta razón, se está intentando aplicar técnicas de ingeniería genética que podrían en un futuro próximo solucionar este problema. El conjunto de dichas técnicas recibe el nombre de terapia génica y consiste fundamentalmente en implantar en las células humanas los genes correctos, cosa que, por otra parte, no es nada sencilla. La primera fase consiste en aislar el gen correcto y clonarlo, es decir, producir un número elevado de copias exactas de dicho gen. De momento sólo se ha conseguido aislar los genes correspondientes a un número muy pequeño de enfermedades hereditarias, aunque se espera que en el futuro se pueda tratar cualquiera de estas enfermedades. La segunda fase consiste en implantar los genes correctos en las células, lo que no sólo no es fácil, sino que resulta extremadamente peligroso. En efecto, si el gen introducido no ocupa el lugar correcto en la cadena del ADN se pueden producir mutaciones en las células que originen cáncer. Implantación de los genes Existen diversos métodos para implantar los genes en las células: El primero de ellos consiste en mezclar muchas copias del ADN sano con sustancias químicas como el fosfato de calcio capaces de degradar la membrana de las células para que el ADN se pueda instalar en el interior de las mismas. Este método se emplea en la fase de investigación, pero no puede utilizarse en la práctica para tratar al enfermo, ya que sería necesario introducir el gen sano en millones de células. El segundo método consiste en introducir el gen sano en el interior de la célula mediante una microinyección. Da buenos resultados en cuanto a la colocación del gen en el lugar correcto, uno de cada cinco intentos, pero tampoco resulta un método muy práctico y que inyectar a millones de células una por una es una operación interminable.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 201 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El tercer método y el más utilizado para el tratamiento de los enfermos consiste en utilizar un retrovirus. Un retrovirus consta únicamente de trozos de ARN envueltos por una cubierta de proteínas. Normalmente el ARN se forma a partir del ADN correspondiente. Los retrovirus, en cambio, realizan el proceso contrario: no disponen de ADN propio, pero pueden fabricar el ADN a partir del ARN, utilizando para ello los materiales de la célula que invaden, mediante un enzima denominado retrotrans-cripctasa. Sólo de esta manera pueden reproducirse. El método terapéutico consiste fundamentalmente en utilizar técnicas adecuadas de ingeniería genética que permiten: Alterar genéticamente al retrovirus de forma que no pueda reproducirse. Introducir el gen sano en el retrovirus. Infectar al enfermo con el retrovirus. Este método permite introducir en el enfermo de un golpe gran cantidad de retrovirus, que llevarán copias del gen sano a un gran número de células. Por otra parte, como el retrovirus alterado no puede reproducirse, se evita el peligro de infecciones o de que se produzca cáncer. El cuarto método consiste en introducir copias del gen sano en las células de la dermis, la capa interna de la piel. Como en esta zona hay gran abundancia de vasos sanguíneos, el gen sano se puede transmitir, a través de la sangre, a células situadas en otras zonas del cuerpo. La terapia génica no sólo se puede aplicar a las enfermedades hereditarias, sino que se está empezando a emplear para combatir el cáncer. Esta enfermedad se produce porque las células acumulan sucesivos defectos genéticos, que se pueden contrarrestar mediante una terapia génica adecuada. Si se produce una primera mutación en una célula del cuerpo humano, ésta comienza a tener tendencia a reproducirse en exceso. Este defecto, además, es heredado por las células descendientes. Si se acumula una segunda mutación en la célula, ésta, aunque mantiene el aspecto normal, comienza a reproducirse en exceso, transmitiendo el defecto genético a sus descendientes. Una tercera mutación hará que la célula adquiera ya un aspecto diferente. A partir de la cuarta mutación, la célula se convierte en maligna, pierde su forma y límites característicos, no responde a las señales del organismo para que crezca adecuadamente y se reproduce sin control. La masa celular resultante daña los tejidos de su entorno y puede llegar a sobrepasar las barreras que separan unosórganos de otros con el fin de establecer nuevas colonias de células malignas en lugares distantes del foco original. Riesgos de la terapia Debido a los graves peligros que comportan, los médicos tienen que ajustarse a unos estrictos principios éticos cuando utilizan estas técnicas. Antes de emplearlas, tienen que estar seguros de que: Los genes sólo se van a inserta en las células enfermas y no en las sanas. Las manipulaciones genéticas no van a producir mutaciones en las células, que puedan ocasionar cáncer. La terapia no tendrá afecto sobre las células sexuales accidentalmente, ya que, si esto llegara a suceder, el enfermo transmitiría la mutación genética a sus descendientes.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 202 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El ADN insertado sintetizará la cantidad adecuada de proteínas. Si se produce una cantidad demasiado pequeña, la terapia no servirá para nada, pero si la cantidad es demasiado grande, pueden producirse alteraciones en le organismo”. (ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ILUSTRADA GRIJALBO 2003: 91-94. Tomo 4 Ciencia y Tecnología). INGENIERÍA GENÉTICA La Ingeniería Genética consiste esencialmente en tomar genes de su habitación biológica natural en determinados organismos y colocarlos en otros. La ingeniería genética da lugar a la introducción de la información genética nueva en un microorganismo para dotarlo de nuevas facultades. La técnica consiste en fraccionar el ADN y ensamblar los fragmentos obtenidos con otra macromagnetica dce ADN portadora, que posibilite la transferencia de información gen´retica entre los organismos. Historial de la Ingeniería Genética: En la década de los años setenta, se comenzaron a realizar los primeros estudios. Se creó la primera molécula de ADN recombinante, 1972. Se patentó por primera vez en Estados Unidos una técnica de recombinación genética, 1973. Se descubrió los enzimas de restricción, 1974. Se fundó Genentech Incorporated, primera empresa de Ingeniería Genética, 1975. Se clonó el gen de la insulina humana, 1978. Brinster y Palmiter, obtuvieron ratones gigantes, 1982. A partir de aquella fecha (1982) se producen animales a medida: Cerdos cuya grasa contenga menor cantidad de colesterol. Vacas que producen más cantidad de carne y leche. Peces, conejos gigantes. Mango de siete sabores. Se produjo artificialmente una serie de mutaciones genéticas que dieron lugar a los primeros vegetales resistentes a los hervicidas químicos, 1986. Se propuso comercialmente para establecer la secuencia completa del Genoma Humano, 1987. Se patentó por primera vez un organismo producido mediante ingeniería genética. Se crea la organización HUGO para llevar a cabo el Proyecto Genoma Humano: identificar todos los genes del cuerpo humano cuyo número estimado es de cien mil genes, actualmente se sabe que no pasan de 40 mil genes. Se clona el primer mamífero, la oveja Dolly en 1997 Se consiguió por primera vez clonar embriones humanos, aunque el experimento no prospera, 1993. Ian Wilmer, obtuvo por clonación la oveja Dolly, 1997. Importancia de la Ingeniería Genética Hibridación celular (fusión de células somáticas y fusión de células somáticas y sexuales). Transferencia de genes mediante microcélulas. Transferencia de genes mediante cromosomas y otros organelos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 203 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Transferencia de ADN intacto o modificado mediante el fenómeno de transformación por virus o plasmidos, como vehículos transportadores). Aplicaciones de la Ingeniería Genética: Obtención del gen que codifica para el producto que interesa produzca el microorganismo. Clonación del gen. Búsqueda de la bacteria adecuada. Introducción del gen en los microorganismos. Iniciar la elaboración de la sustancia extraña. Aplicación en diversas industrias. INGENIERÍA ENZIMÁTICA La ingeniería enzimática utiliza la mutagénesis puntual dirigida en la obtención de enzimas artificiales para el tratamiento en enfermedades hereditarias o simplemente para evitar el envejecimiento de células. Los enzimas son proteínas, por tanto dependen de la secuencia de aminoácidos y éstos a su vez del código genético. Entonces la ingeniería genética trabaja a nivel del código genética trabaja a nivel del código genético para ordenar los codones con los que van destilando los aminoácidos hasta formar polipéptidos y proteínas diseñados para un fin específico. Actualmente mediante computadoras se diseñan las nuevas enzimas que se busca, los genes que requieren mutación, la codificación; polimerización de aminoácidos y resultado final proteínas enzimáticas. Es demasiado pronto para predecir en que manera repercutirá la ingeniería enzimática en la biotecnología en general.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 204 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESIÓN DE APRENDIZAJE Nº 30 CLONACIÓN Y BIOÉTICA CLONACIÓN: En Biología, es la técnica mediante la que se obtiene un individuo genéticamente idéntico al progenitor. La clonación puede también referirse a la reproducción asexuada de algunos organismos vivos (bacterias, algas unicelulares, protozoos). La clonación humana, es la posibilidad (aunque por ahora teórica) de obtener con las técnicas de la clonación individuos humanos genéticamente idénticos con la utilización de clones del cigoto (resultante de la fusión de ovocito y espermatozoide) alimenta un importante debate, por los evidentes aspectos éticos que plantea. Una preocupación ampliamente difundida se refiere, en concreto, a la potencial utilización de éstas técnicas para producir seres humanos con características genéticas preestablecidas (que incluso podrían llegar a la ambición de crear una raza superior). La posible realización de esa hipótesis parece todavía lejana, por otra parte cada vez más se difunden reglamentos muy claramente definidos, denominados en conjunto bioética, que prohíben la aplicación de estas técnicas en nuestra especie”. (DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001: 127). Hay que diferenciar el uso de la palabra clonación en distintos contextos de la biología. Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética. En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula somática o de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original. Clonación, viene del griego clon y significa retoño o esqueje, y clones significa grupo de células o de organismos de idéntica constitución genética entre sí y con el antepasado común del que procede por división binaria o por reproducción asexual. La clonación se da en varios niveles: Clonación molecular, inserción de un segmento de ADN extraño, de una determinada longitud, dentro de un vector que se replica en un huésped específico. Clonación de gen, técnica que consiste en multiplica un fragmento de ADN recombinante en una célula-huésped (generalmente una bacteria o una levadura) y aislar luego las copias de ADN así obtenidas. Clonación celular, proceso de multiplicación de células genéticamente idénticas, a partir de una sola célula. Historial de la Clonación: Eva fue la primera mujer “clonada” de las células del tejido óseo de Adán. (el hombre exclamó: Ésta sí que es hueso de mis huesos y carne de mi carne”. Génesis 2: 23). La naturaleza ha producido diversas formas de clonación natural desde hace millones de años: Hay plantas que se reproducen por esquejes (estacas), es decir se siembra en el suelo un tallo o rama deshojada para obtener una y muchas plantas iguales de la misma “planta madre”. Es una de las formas de reproducción asexual diseñadas por la evolución.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 205 BIOLOGÍA GENERAL I Y II También la reproducción asexual de bacterias, algas unicelulares, protozoos, inclusive planarias y estrellas de mar son formas de clonación. En estas instancias de reproducción sexual es evidente que el nuevo ser es genéticamente idéntico a la célula u organismo progenitor. El primer experimento de clonación en vertebrados fue de de Briggs y King (1952), en ranas. En los años 70, Gurdon logró colecciones de sapos de espuelas (Xenopus laevis) idénticos a base de insertar núcleos de células de fases larvarias tempranas en ovocitos (óvulos) a los que se había despojado de sus correspondientes núcleos. Pero el experimento fracasa si se usan como donadores células de ranas adultas. Se logró la clonación de renacuajos a partir de los glóbulos rojos los cuales no llegaron a su estado adulto. También se clonó el primer mamífero, un ratón en 1980. Se produjo la clonación de una vaca a partir de células embrionarias muy jóvenes, 1986. Se clonó cinco cerdos de una especie en extinción con 90% de similitud en 1991. Desde hace unos años se vienen obteniendo mamíferos clónicos, pero sólo a partir de células embrionarias muy tempranas, debido a que aún no han entrado en diferenciación (y por lo tanto poseen la propiedad de pluripotencia). Ocurrió la primera clonación artificial a partir de un embrión humano. Este óvulo se dividió y dio vida a dos gemelos, 1993. Se clonó las ovejas Mega y Moran, que provenían del mismo tejido embrionario, 1996. No es extraño pues el revuelo científico cuando el equipo de Lan Wilmut, del Instituto Roslin de Edimburgo comunicó que habían logrado una oveja por clonación a partir de una célula diferenciada de un adulto. Esencialmente el método (que aún presenta una alta tasa de fracasos) consiste en obtener un óvulo de oveja, eliminarle su núcleo, sustituirlo por un núcleo de célula de oveja adulta (en este caso, de las mamás), e implantarlo en una tercera oveja que sirve como “madre de alquiler” para llevar el embarazo. Así pues, Dolly carece de padre y es el producto de tres “madres”: la donadora del óvulo contribuye con el citoplasma (que contiene además mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donadora del núcleo (que es la que aporta la inmensa mayoría del ADN), y la que parió, que genéticamente no aporta nada. Científicamente se trata de un logro muy interesante, ya que demuestra que, al menos bajo determinadas circunstancias es posible “reprogramar” el materia genético nuclear de una célula diferenciada (algo así como volver a poner a cero su reloj, de modo que se comporta como el de un zigoto). De este modo, este núcleo comienza a “dialogar” adecuadamente con el citoplasma del óvulo y desencadena todo el complejo proceso del desarrollo intrauterino, 1996. (www.ri.bbsrc. ac.uk/, 2003). En Japón nacen 8 terneros clónicos engendrados a partir de células madres adultas, en Israel se crearon una raza de gallinas sin plumas, 1997. Dolly, dio a luz a su primera cría, 1998 y en 1999 a trillizos. En Estados Unidos se hicieron nacimientos de gatos y monos clónicos concebidos mediante transferencia nuclear, 1998. Nació la primera vaca producto de una clonación en el Brasil, 2001.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 206 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Tipos de Clonación: Partición (fisión) de embriones tempranos: analogía con la gemelación natural. Los individuos son muy semejantes entre sí, pero diferentes a sus padres. Es preferible emplear la expresión gemelación artificil, y no debe considerarse como clonación en sentido estricto. Paraclonación: transferencia de núcleos procedentes de blastómeros embrionarios o de células fetales en cultivo a óvulos no fecundados enucleados y a veces, a zigotos enucleados. El “Progenitor” de los clones es el embrión o feto. Clonación verdadera: transferencia de núcleos de células de individuos ya nacidos a óvulos o zigotos enucleados. Se originan individuos casi idénticos entre sí (salvo mutaciones somáticas) y muy parecidos al donante (del que se diferencian en mutaciones somáticas y en el genoma mitocondrial, que procede del óvulo receptor). Fines de los tipos de la Clonación. De la Gemelación Artificial En animales: Mejora de FIV Mejora de fertilidad de las especies empleadas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 207 BIOLOGÍA GENERAL I Y II En humanos: En FIV, para mejorar resultados en mujeres con pobre estimulación ovárica. Gemelos idénticos separados en el tiempo De la Paraclonación En animales: Individuos idénticos para investigación Producción ganadera Junto con clonación, para biotecnología: tejidos “humanizados”, granjas farmacéuticas. Fuentes de tejidos, para xenotrasplantes. En humanos: ¿Terapia? Para enfermedades mitocondriales que producen ceguera o epilepsia: transferencia del núcleo del embrión hasta un óvulo-zigoto receptor. De la Clonación verdadera En animales: Mejora de conocimientos en biomedicina Modelos de enfermedades Con transgénesis: producción de medicamentos Órganos para xenotrasplantes: cerdos trasngénicos con factor inhibidor de complemento humano. Este es el objetivo del grupo de PPL, cuyo artículo reciente ya hemos citado: I.A. Polejaeva et al. (2000): “Cloned pigs produced by nuclear transfer from adult somatic cells”, Nature 407: 86-90. De hecho, en dicho trabajo adelantan ya que han logrado cultivos celulares en los que el gen de la αφλα-1,3-galactosil transferasa está interrumpido, por lo que no es funcional. En principio, si lograsen cerdos transgénicos a partir de estas células, podrían servir como fuentes de tejidos para xenotrasplantes a humanos, evitándose el rechazo hiperagudo del injerto. Sin embargo, la cuestión de los xenotrasplantes a partir de tejidos porcinos está en entredicho, por el riesgo de que se puedan liberar virus endógenos a la población humana. Ello se complicaría aún más con las propuestas de obtener cerdos trasngénicos dotados de proteínas sirven como puertas de entrada a algunos virus humanos. Ganadería Obtención de animales transgénicos. Recombinación homóloga para generar animales noqueados con genes inactivados y sustituidos. Producción de proteínas terapéuticas. Algunas empresas: PPL Therapeuthics: factor IX, α -1-antitripsina. Esta empresa ha logrado ovejas simultáneamente clónicas y transgénicas que segregan en su leche esa proteína de la que carecen los enfermos del enfisema pulmonar congénito. Hace poco han logrado expresar ese gen de forma controlada, insertándolo en un lugar predeterminado del genoma receptor, lo que si se confirma y amplía supone un gran paso para conseguir factorías vivas de sustancias útiles (K.J.McCreath, J. Howcroft, K.H.S. Campbell, Colman, A.E. Schnieke, A.J. Kina [2000]: “Production of gene-targeted sheep by nuclear transfer from cultured somatic cells”, Nature 405: 1066-1069). Genzyme Transgenics: estudios con cabras. Idealmente se necesita método de transferencia no quirúrgica de embriones. Rápida propagación de fenotipos probados en el sector ganadero. ¿Venta y distribución cómoda de embriones? Evitar la falta de diversidad genética, limitando el número de individuos de un mismo clon en cada rebaño (www.ri.bbsrc.ac.uk/).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 208 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Intentos de salvar in extremis a especies de la extinción (p.ej, el panda gigante, un bóvido salvaje asiático llamado gaur, etc.). Incluso alguien está intentando “resucitar” especies extinguidas de las que hay material biológico conservado (alguna especie de marsupial australiano como el tigre de Tasmania, el bucardo una subespecie de cabra montés recientemente desaparecida del Pirineo español). En enero de 2001 nación en los EE.UU. un gaur clónico, pero murió a los dos días a causa de una disentería. En octubre de 2001, se comunicó el nacimiento en Italia de un muflón clónico, a partir de células de hembras muertas de la isla de Cerdeña. En humanos, la clonación verdadera podría tener dos usos diferentes: Clonación reproductiva: tal como se describe arriba, para crear un individuo clónico. Posibles situaciones: Como técnica de reproducción asistida excepcional, no convencional. ¿Qué riesgos podría tener? Datos sobre la “edad celular” Otros efectos (cáncer) ¿Solucionar cuestiones de seguridad? Cuestiones de eficiencia: Si se tuviera la eficiencia del caso Dolly, necesitaríamos 200 mujeres. Pero recientemente se ha visto que con el líquido de aspiración del folículo ovárico se pueden obtener muchos folículos preantrales que se pueden madurar en laboratorio hasta ovocitos maduros. Desarrollo de folículos ováricos humanos en ratones scid e hipogonádicos. ¿Ratones produciendo óvulos humanos? Cuestiones de seguridad. Incidencia de nacimientos muertos y abortos, según Wilmut, hay un patrón continuo de muertes durante el desarrollo embrionario y fetal, llegando a término sólo 1-2% de los embriones. ¿Qué edad genética tiene el clon? ¿Corresponde a la edad de la célula donante? Los datos actuales parecen indicar que la transferencia nuclear no revierte la edad genética. ¿Supone esto mayor peligro de acumulación de mutaciones y de envejecimiento celular? (Hay informes sobre anomalías en este sentido, por ejemplo, un acortamiento significativo de los telómeros, lo que parece un indicio de la edad celular. Hay que recordar que los telómeros restauran su longitud normal en la línea germinal, que por definición no intervino en la producción de los animales clónicos. Es posible que los efectos fisiológicos en el acortamiento de la edad de los animales clonados se reflejen tras varias generaciones). Sin embargo, otros informes sobre las terneras clónicas parecen indicar que ocurre lo contrario, un rejuvenecimiento según ciertos parámetros moleculares. Clonación no reproductiva: se realiza la manipulación celular como en la anterior, pero el embrión no se implanta en útero, sino que puede servir a distintos objetivos, principalmente de investigación: Sobre fertilidad, anticoncepción, etc. Desarrollo embrionario Obtención de células madre e inducción de diferenciación a diferentes tejidos”. (www.ri.bbsrc.ac.uk/).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 209 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Técnicas de reproducción asistida Las técnicas de reproducción asistida, que son bastante recientes ya han levantado una fuerte polémica entre médicos, legisladores y ciudadanos en general, debido a los graves problemas éticos que en algunos casos plantean. Sin embargo, lo que es cierto es que estas técnicas tiene éxito en un 60% de los casos y que, gracias a ellas, miles de parejas que deseaban tener hijos han podido tenerlos. Las dos técnicas más utilizadas de reproducción asistida son: la inseminación artificial y la fecundación in vitro. Existen a su vez dos tipos de inseminación artificial: la que se realiza con el semen del cónyuge y la que se lleva a cabo con semen de un donante. Fecundación artificial La inseminación artificial con semen del cónyuge se realiza cuando los espermatozoides de éste no están lo suficientemente concentrados como para poder fecundar al óvulo de la mujer, de forma que ésta quede embaraza. Los espermatozoides están en suspensión habitualmente en un medio líquido. Para mejorar su concentración se lleva a cabo el siguiente proceso: Se extraen los espermatozoides al hombre Se procede a su centrifugación, que consiste en hacer girar el recipiente que los contiene, a la suficiente velocidad como para que las partes sólidas se depositen en el fondo y las partes líquidas queden en la zona superior del recipiente. A continuación se extraen los espermatozoides del fondo y se mezclan con una menor cantidad de líquido, con lo que consigue aumentar la concentración. Por último se introduce la disolución en el aparato reproductor femenino. El método de inseminación artificial con semen de donante es muy parecido al anterior, pero los espermatozoides, extraídos del donante, se almacenan en un banco de semen, congelados a -196ºC, a la espera de ser introducidos en el aparato reproductor femenino, manteniéndose el donante en el más estricto anonimato, de forma que más adelante no puedan producirse conflictos de paternidad entre los dos padres. Este método está indicado fundamentalmente en tres casos: Cuando el cónyuge es estéril, cuando existe la posibilidad de transmitir enfermedades hereditarias y cuando exista incompatibilidad del Rh. El Rh es una característica de la sangre que se transmite genéticamente. Un 85 % de la población tiene Rh positivo y el 15% restante, negativo. Si el padre tiene Rh positivo y la madre Rh negativo, el hijo puede tener Rh positivo. En este caso, el antígeno Rh positivo puede llegar a la sangre materna y producir anticuerpos, que atacarán a los futuros fetos Rh positivos. Fecundación en vitro La fecundación in vitro, por su parte, es una técnica que está indicada cuando los espermatozoides no pueden alcanzar el óvulo femenino o cuando pueden alcanzarlo, pero no fecundarlo. La técnica tiene varias fases. En primer lugar se extraen los óvulos de la mujer y se colocan en una incubadora a 37ºC, con el fin de que maduren. Mediante una micropipeta se introducen los espermatozoides del hombre en los óvulos maduros.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 210 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Los óvulos, una vez fecundados, se mantienen en la incubadora hasta que se consiguen embriones de cuatro células. Se colocan los embriones en máquinas controladas por ordenador. Finalmente se implantan los embriones en el útero materno para que tenga lugar el embarazo. La fecundación in vitro ha dado lugar a dos fenómenos: el de la adopción prenatal y el de las madres de alquiler. La adopción prenatal consiste en implantar algunos de los embriones sobrantes en el útero de otra mujer, que no pueda quedarse embarazada, pero que sea capaz de realizar el embarazo con éxito. En el caso de que tampoco pueda llevar a cabo un embarazo normal, existe la posibilidad de colocar los embriones en el útero de otra mujer, que al cabo de los nueve meses, daría a luz y cedería el bebé a los padres biológicos. Es lo que se conoce como madre de alquiler. Esta práctica causa graves problemas. Los tribunales de los Estados Unidos han tenido que decidir a qué madre daban el hijo, en algunos casos en que la madre de alquiler no lo ha querido ceder después de haberlo traído al mundo. En España la práctica de las madres de alquiler está prohibida por la ley. BIOÉTICA La Bioética es una manifestación de respeto por la vida humana y los demás seres vivientes en su forma natural. “La Bioética es una disciplina o un cuerpo de conocimientos respecto de los problemas relacionados con la vida, que trata de dar una respuesta a los dilemas o preguntas que surgen alrededor de ella […] “Asimismo, responde a la preocupación por todos los seres vivos en general, incluido el medio ambiente, los animales y su relación con el ser humano […] en el momento actual es oportuno, porque en el Perú está en marcha un proceso de institucionalización de la moralización, que se patentiza en la recuperación de los valores, el cuidado del medio ambiente, la protección a la vida animal, entre otros. “La aparición del término “bioética” está directamente relacionada con las preocupaciones medio ambientales y con las preocupaciones suscitadas por la aplicación de los resultados de la biología molecular”. (www.bioetica.com.pe,2004). La Bioética es una colección de principios encaminados a promoveer el bien común mediante el estudio de la naturaleza biológica del hombre y de su relación con el resto de la biosfera. Para V.R. Potter la bioética es el puente entre la cultura científica y la cultura humanística y para Hellegers, la bioética es el puente entre la medicina, la ética y la filosofía. En la carrera de medicina consideran a la bioética como el enlace entre la medicina legal y la ética médica tradicional o Deontología médica. Historial de la Bioética: En el siglo V a.C., el médico griego Hipócrates de Cos, elaboró una guía ética de la profesión médica, y que todo nuevo profesional deberá cumplir el juramento hipocrático en bien de sus semejantes de ambos sexos, de todas las razas y religiones, de todas las nacionalidades y condiciones sociales. Además el extenso juramento agrega: “Todo o que vea y oiga durante la cura o fuera de ella en la vida común, lo callaré y conservaré siempre como secreto, si no me es permitido decirlo”. (DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS, 1900: 751).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 211 BIOLOGÍA GENERAL I Y II En la edad media, se prohibió el estudio anatómico del hombre en cadáveres, por tanto se continúo utilizando las enseñanzas de Aristóteles (siglo IV a.C.) y Galeno (siglo III d.C.). Se utilizó por primera vez el término “Bioética” por el cancerólogo norteamericano V.R. Potter y el obstetra holandés A. Hellegers (Profesores de la Universidad de Washington), 1971. Se crearon las cátedras de Bioética en la universidad de Barcelona en 1997 y 1998. Se creó el Convenio de Bioética del Consejo de Europa, 1998. Se creó el organismo estatal, Consejo Asesor en Bioética de Estados Unidos, 1998. La Universidad Nacional Mayor de San Marcos consolidó su liderazgo en Bioética, con una maestría en Bioética un convenio con la OPS (Organización Panamericana de la Salud), 2002. Aspectos Éticos y Morales “El mapa del Genoma Humano es un “hito” histórico que presenta grandes posibilidades y también grandes peligros” advirtieron en una intervención conjunta el primer ministro británico, Tony Blair, y el presidente de los EE.UU, Hill Clinton. En una manifestación conjunta, empleando la vía satélite, ambos gobernantes manifestaron que este hecho cambiaría la historia de la medicina y permitirá desarrollar tratamientos para enfermedades hasta ahora incurables. “Estamos aprendiendo el lenguaje en el que Dios creó la vida humana”, subrayó el presidente estadounidense. Desde Londres, Blair resaltó el “espíritu de colaboración” que ha unido a científicos de EE.UU., Reino Unido, China, Japón, Alemania y Francia en este logro, advirtiendo de las cuestiones legales, éticas y morales que plantea el descubrimiento”. Subrayaron la necesidad de que los datos obtenidos por los científicos queden a disposición pública “y se empleen para el bien común”, no para proyectos que abusen de la medicina o interfieran en la intimidad de las personas. “Nuestra tarea y nuestro deber es, a partir de ahora, conseguir minimizar las amenazas que estos descubrimientos puedan crear”, afirmó Blair, que calificó el acontecimiento como “el primer gran logro de la tecnología en el siglo XXI, que revolucionará la ciencia en un grado aún mayor de lo que las computadoras hicieron en el siglo XX”. Tanto el primer ministro británico como el presidente norteamericano reiteraron su compromiso para evitar que el hallazgo beneficie únicamente a unos pocos privilegiados o “estigmatice a un individuo o a un grupo”. (EL GENOMA HUMANO, 2002). Problemas Ético Jurídicos 1.¿Es moralmente aceptable, lícito y oportuno elegir el sexo de los nuevos hijos que vendrán a partir de conocimientos genéticos que tenemos? 2.¿Es lícito eliminar en los centros médicos y de investigación embriones sobrantes obtenidos por fertilización in vitro? 3.¿Es lícito utilizar para la investigación tejidos de origen embrional?
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 212 BIOLOGÍA GENERAL I Y II 4.¿Es lícito decidir tener un hijo para utilizarlo como donante de médula ósea con el fin de salvar la vida a un hermano con leucemia? 5.¿Es lícito utilizar la genética para curar enfermedades hereditarias o diagnosticar precoz-mente enfermedades genéticas de evolución fatal cuando una persona está todavía sana e ignora su destino? 6.¿Es lícito modificar la función o la estructura del cerebro mediante el uso de psicofármacos o mediante el transplante de células nerviosas? 7.¿Es lícito someterse a intervenciones para cambiar el sexo? 8.¿Es lícito utilizar la selección artificial mediante ingeniería genética reproduciendo sólo algunos fenotipos, teniendo en cuenta que eso representa una disminución continua de especies animales y vegetales y una pérdida de la biodiversidad? 9.¿Es lícito someter a las personas a pruebas de identificación genética para determina su compatibilidad con parejas potenciales evitando enfermedades potenciales y favoreciendo la limpieza genética? 10.¿Será lícito que el individuo pueda construir colecciones de sí mismo para mantenerse con buena salud, etc. consumiéndose a sí mismo como consume otros objetos? 11.¿Es lícito o ilícito utilizar la píldora del día siguiente? 12.¿Es lícito o ilícito abortar por casos no deseados del futuro neonato? 13.¿Es lícito o ilícito la clonación de seres humanos? Así como éstas interrogantes se pueden hacer muchas más. Solamente vamos a responder la última pregunta. “La reacción de los científicos ante la posibilidad inmediata de la clonación de humanos (“¿debe hacerse lo que puede hacerse?”) no es unánime. Hay opiniones muy diferentes. Renato Dulbecco, Premio Nobel de Medicina, ha declarado que “es un error excluir a priori el realizar experimentos de clonación con humanos”, porque esta técnica podría ser muy útil para solucionar problemas tan significativos como los transplantes. Pero la mayoría de los expertos han sido más moderados. Bob Edwards, responsable del nacimiento del primer bebé probeta, es más ambiguo: “Estoy en contra de experimentar con la vida, a no ser que haya buenas razones para ello”. El propio Lan Wilmut ha sido tajante en esto: “Yo no aceptaría la clonación de seres humanos bajo ninguna circunstancia, ni siquiera la más desesperada. Imaginar la clonación de humanos es una idea de enfermos, sería inmensamente triste y macabro”. La reacción más unánime en contra hasta ahora en la comunidad científica se ha dado en Alemania, donde ocho premios Nobel pidieron en marzo la prohibición de la clonación a nivel mundial. “Por el momento ésta es también la opinión de la mayoría de las instituciones internacionales, de los gobiernos, de las iglesias y de la opinión pública. La UNESCO, la Unión Europea, el Vaticano, los parlamentos de Alemania e Italia, el Congreso de los EE.UU. se han pronunciado, con matices diversos es matizada y con diferencias. El presidente Clinton limita la prohibición a los establecimientos públicos. El gobierno italiano ha prohibido todo experimento sobre clonación en humanos y animales. El ministro alemán de investigación pide una prohibición generalizada a nivel mundial.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 213 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Por otra parte, la legislación penal vigente en los distintos países o no contempla la circunstancia de la clonación de humanos o, cuando entra en estos asuntos, difiere mucho acerca de las penas aplicables”. (www.bioética.com., 2004). En el Perú se dio la Ley Nº 27636 del 16 de Enero del 2002 que trata sobre los delitos de manipulación genética que en uno de su artículo indica: “Toda persona que haga uso de cualquier técnica de manipulación genética con la finalidad de clonar seres humanos será reprimido con la pena privativa de libertad no menor de seis ni mayor a ocho años e inhabilitado conforme a Ley”. El artículo de la Ley en mención tiene cierta limitación de conocimiento. La clonación es sólo una forma de manipulación genética, existiendo muchas otras tales como la manipulación de células humanas que se realiza mediante la terapia génica que es la sustitución o reparación de genes defectuosos en las células vivas humanas y que se puede realizar tanto en las células somáticas como en las germinales, ya que su modificación alteraría toda la carga hereditaria, transmitiéndose degeneración en generación atentando como muchos refieren, contra la identidad genética del ser humano ya que éste tiene derecho a un matrimonio genético no codificado. Otra forma de manipulación genética es la eugenesia que intenta el “mejoramiento” de la especie humana, ya sea eliminando los caracteres genéticos indeseables o incrementando en la descendencia el número de los componentes hereditarios apreciados. Actualmente no existe legislación precisa en los diferentes países del mundo acerca del manejo de la biotecnología, ingeniería genética y clonación, de manera que es obligación de la Organización Mundial de la Salud (OMS), de la Organización Panamericana de la Salud (OPS) de dar las normas relacionado a éstos nuevos avances de la ciencia.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 214 BIOLOGÍA GENERAL I Y II SESION DE APRENDIZAJE Nº 31 ECOLOGÍA Ecología: Es la ciencia que estudia las interrelaciones de los organismos vivos y su ambiente. Ecología: Es el estudio sobre la estructura y funciones de la naturaleza. Ecología: Es el estudio de los ecosistemas. Terminología Ecológica Ambiente Es el conjunto de elementos abióticos y bióticos que interactúan en un espacio y tiempo determinado. Es la interrelación de la sociedad humana con el entorno para mantener el capital natural como soporte de la vida sobre el planeta y de las actividades productivas humanas, a fin de poder satisfacer las necesidades de las generaciones presentes y futuras, en base a una responsabilidad intrageneracional e intergeneracional. Factores del Ambiente Es el conjunto de factores externos (materia y energía) que influyen sobre la vida de los organismos. Factores Abióticos: Factores Climáticos Luz solar Temperatura Presión atmosférica Humedad atmosférica y nubosidad Precipitación Vientos Aguas atmosféricos Aguas marinas Aguas lóticas, lénticas y freáticas Glaciares Factores Edáficos Suelos Rocas Factores Bióticos Organismos productores Organismos consumidores
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 215 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Organismos desintegradores Biosfera La Biosfera, es la parte de la tierra en la que se forman los organismos vivos y viven sus ciclos vitales. La biosfera no es diferente a la corteza terrestre, hidrosfera y atmósfera, más bien es la parte integral de los sitios donde las condiciones permiten que la vida exista. BIOSFERA: ISLA BLANCA FRENTE A CHIMBOTE Biocenosis. Asociación biológica de diversas especies animales y vegetales dependientes de determinadas condiciones ambientales físicas y químicas. Bioma. Comunidad ecológica que ocupan una gran región o territorio. “Todo espacio ecológico dotado de características geográficas, vegetales y animales distintivas es un bioma. Según la subdivisión más habitual, los principales biomas terrestres son: la selva, el bosque, la sabana, la pradera, la estepa, la tundra, la taiga y el desierto. Selvas tropicales: “Con su múltiple variedad de especies vegetales y animales, las selvas tropicales son los biomas más productivos de la Tierra y los de mayor biodiversidad. Se caracterizan por poseer temperaturas medias anuales de 25 ºC; abundantes precipitaciones, de hasta 4.500 milímetros por año; y un factor limitante: la luz. El suelo, que proporciona agua y sales minerales, es poco fértil, porque la materia orgánica es rápidamente descompuesta por el calor y la humedad, y los nutrientes son lavados por las intensas lluvias. Además, permanece húmedo, ya que el follaje espeso absorbe casi toda la luz y no permite el paso de los rayos solares hacia el interior. La visibilidad alcanza unos 20 metros”. Una vegetación espesa: “La vegetación dominante es arbórea, con cerca de 100 especies distintas y ejemplares cuya altura oscila entre 20 y 40 metros. Contra lo que se cree, los árboles de troncos altos y sin ramas bajas integran un paisaje en el que es relativamente fácil desplazarse.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 216 BIOLOGÍA GENERAL I Y II También abunda las plantas epífitas que viven sobre otras, las típicas enredaderas leñosas llamadas lianas, los helechos, los arbustos y otras infinitas especies. Al carácter de clima frío, las plantas conservan su follaje durante todo el año. BIOMAS DEL MUNDO La mayor parte de la vegetación consiste en árboles de madera dura, con muy pocas plantas herbáceas. Los animales selváticos viven en los distintos estratos o fajas de vegetación, adaptados a las características de éstos. En el pasado, las selvas cubrían superficies mayores que las actuales. Se cree que la influencia del hombre sobre los cambios climáticos modificó la extensión de esas regiones. Los estudios han demostrado que hubo selvas vírgenes desde los tiempos del Cretácico, hace más de 100 millones de años. Los bosques templados: “Son típicos de todo el continente europeo, la región oriental de Asia (en especial, China y Japón) y América del Norte. También se los halla en áreas templadas y levemente frías de América del Sur. La vegetación es predominante arbórea, aunque también hay arbusto y plantas herbácea. Otra característica importante del bosque templado es la diversidad de especies animales. Dentro de este bioma se distinguen dos formaciones: el bosque caducifolio y el de coníferas. El bosque caducifolio se caracteriza por una formación vegetal mixta y por la abundancia de árboles de hojas caducas, es decir, que caen durante la temporada fría. Por su parte, el bosque de coníferas se desarrolla con precipitaciones de unos 500 mm anuales. Las estepas: “Cuando la pradera, de hierbas altas y abundantes, se extiende a zonas donde las precipitaciones son escasas, deriva en terrenos cubiertos por hierbas más bajas y menos numerosas. Lo que fue pradera asume así las características de estepa.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 217 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Se suele definir la estepa como u desierto frío, para diferenciarla de los conocidos desiertos tórridos. La estepa es un bioma típico de las regiones más alejadas del mar, por lo que su influencia moderadora de las temperaturas es escasa o nula. El clima es árido y netamente continental, es decir, con temperaturas extremas: la media anual es de -12 ºC. La vegetación es del tipo xerófilo, que se caracteriza por su adaptación a la escasez de agua: aunque los tallos se sequen la planta se mantienen con vida debajo de la tierra. Las escasas precipitaciones no permiten el desarrollo de pasturas; predomina la vegetación herbácea, con arbustos aislados. Los animales que habitan esta región pertenecen a especies adaptadas a soportar los veranos calurosos y los inviernos fríos y secos. El frío y el calor intensos, además de impedir el desarrollo vegetal, obligan a los animales a migrar en busca de cualquier pozo de agua fangosa. En primavera y otoño llegan las lluvias, breves y muy violentas, tras las cuales el terreno se satura de agua. Es el momento en que crece la hierba; los escasos árboles, muchos de ellos con forma de botella, llenan sus troncos para disponer de reservas. La vida del hombre no se ve favorecida en las estepas. Las sabanas: Son biomas propios de los trópicos. Se hallan en extensas regiones de África, Asia, Australia y América del Sur. En ellas predomina la vegetación herbácea; sin embargo, no carecen de árboles, aunque éstos se hallan dispersos. El suelo de la sabana es arcilloso e impermeable. Una característica propia de este bioma es la alternancia de una estación húmeda y otra seca. La estación seca es muy árida, característica que facilita la propagación de incendios. El fuego agiliza el crecimiento de las hierbas, frena el desarrollo de los árboles y acelera la mineralización del suelo y el crecimiento de las plantas que se adaptan a esas condiciones. La sabana africana ocupa el este del área central del continente, y en ella se registran temperaturas medias de 23 ºC, con precipitaciones anuales de 600 mm. No existe una frontera bien determinada entre el bosque y la sabana. En África el terreno boscoso se interna en la sabana por medio de especies arbóreas de hojas caducas, es decir, que caen en la estación seca. Los árboles más frecuentes son acacias y baobabes. Este bioma está poblado de antílopes, cebras, jirafas de más de cinco metros de altura, rinocerontes, elefantes, búfalos y grandes mamíferos carniceros. Chaco, llanos y cerrados: En América existen tres tipos diferentes de sabana: los cerrados, el chaco y los llanos. Los cerrados son formaciones que se extienden por el altiplano del Brasil y cubren casi 2.000.000 de Km2. Presentan una amplia variedad de ecosistemas: campos limpios, que son zonas de pastos; campos sucios, donde hay árboles y arbustos; campos cerrados, que son las típicas sabanas leñosas; y los cerradones, donde la cobertura arbórea ocupa el 50% del terreno. El chaco abarca casi 1.000.000 de km2 en territorios de Bolivia, Paraguay y la Argentina. Es una zona donde predominan las plantas leñosas con espinas. Las condiciones climáticas se vuelven progresivamente más secas al oeste de los ríos Paraguay y Paraná. Los bosques chaqueños pasan de tener un carácter de selva tropical, en la llamada zona del chaco húmedo, a ser una zona de bosque ralo a la que se denomina chaco seco. Los llanos abarcan casi 500.000 km2 en Venezuela y Colombia. Desde abril hasta octubre las lluvias hacen desbordar los ríos y provocan inundaciones. En la estación seca, el agua se evapora y el terreno se vuelve muy árido. Praderas: “En zonas donde la pluviosidad es insuficiente para el desarrollo de bosques, surgen las praderas templadas, que se caracterizan por la presencia de vegetación herbácea.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 218 BIOLOGÍA GENERAL I Y II En América del Norte este bioma se extiende desde el río Mississippi, al este, y los Grandes lagos, al nordeste, hasta las montañas Rocosas, en el oeste. La región de praderas de América del Sur es conocida como pampa. Abarca el sur del Brasil, Uruguay y el centro-este de la Argentina. El factor limitante de la pradera es el agua. El promedio anual de precipitaciones llega a 600 mm, y la temperatura media anual es de 20 ºC. En las zonas más húmedas, donde las lluvias se equilibran con la evaporación desde el suelo desnudo y la transpiración de las plantas, abundan las hierbas altas. A medida que las precipitaciones disminuyen, las hierbas son más bajas y la pradera termina convirtiéndose en estepa y semidesierto. La Tundra: “El nombre de tundra se aplica, sobre todo, a las regiones árticas de Asia que se encuentran entre los hielos perpetuos al norte y los bosques de la taiga al sur. El suelo de la tundra permanece helado durante la mayor parte del año, y se deshiela parcialmente en verano. El factor limitante es la temperatura. El promedio de precipitaciones anuales es bajo, alrededor de 250 mm, y la temperatura máxima no supera los 10º C. El subsuelo presenta una capa helada permanente, cuyo espesor varía según la estación. Las formas de vida dominantes son los musgos y los líquenes. A pesar de las escasas lluvias, ambas formas crecen bien porque la evaporación es casi inexistente y hay gran concentración de humedad. El suelo, pobre en sustancias orgánicas, presenta escasez de nutrientes. Toda la tundra es zona de turberas, depósitos de un combustible fósil, la turba, formado por residuos vegetales que se acumularon durante miles de años en los pantanos. La fauna de la tundra también presenta poca diversidad, aunque es mayor la variedad de aves en relación con la de mamíferos. Tradicionalmente, la tundra ha estado habitada por esquimales cazadores y pescadores y por pastores de renos, que siguen desplazándose desde los bosques en busca de alimento para sus rebaños y alcanzan la tundra en la época menos fría del año. La Taiga: “En Asia, al sur de la tundra y al norte de la estepa se encuentra una formación boscosa de clima frío, con predominio de coníferas. Este bioma del norte de Liberia, que ha sido llamado taiga, aparece también en la región del mar de Hudson, al norte de Canadá. En la taiga, los factores limitantes son la temperatura media es de 19 ºC en verano y de -30 ºC en invierno; el promedio anual de precipitaciones alcanza los 450 mm. En toda esta zona crece el bosque boreal, favorecido por climas menos rigurosos que los de la tundra, y por un suelo que sufre menos el efecto de las nevadas. La fauna está compuesta por animales que resisten el frío, muchos de los cuales hibernan. Desiertos: “Más del 14% de la superficie del planeta está ocupada por desiertos, situados principalmente en áreas vecinas a los trópicos. En este bioma el factor limitante es el agua: las precipitaciones no llegan a 250 mm por año, mientras que la temperatura media anual es de 30 ºC. Los desiertos no son regiones muertas. Después de una lluvia repentina, una superficie arenosa se puede poblar de plantas, flores y pequeños animales. La vegetación dominante es herbácea y de carácter xerófilo, es decir, adaptada a la sequedad del ambiente. Oasis: “En los desiertos de Asia y África se llama oasis a los islotes de vegetación y concentración faunística. Su ubicación a lo largo del territorio determinó, en tiempos prehistóricos, las migraciones humanas y las rutas de las caravanas. En sus márgenes surgieron aldeas y ciudades. Un oasis es una fuente permanente de agua potable, un manantial junto al cual crecen palmeras, olivos y árboles frutales, y se pueden desarrollar actividades agrícolas y de cría de ganado. En varios países africanos y asiáticos se ha intentado, con éxito, crear oasis artificiales mediante la extracción del agua de las napas profundas”. (BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR, 2003: 11-24. Ecología)
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 219 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Biotopo. Porción de la biosfera donde se dan las condiciones ecológicas adecuadas para sustentar una determinada biocenosis. Clima y Tiempo Clima: Es una serie de estados atmosféricos duraderos que se suceden habitualmente en un lugar dado. Para Köppen los climas terrestres se dividen en cinco grupos: Climas Tropicales húmedos (pluviselvas) Climas áridos (desiertos) Climas mesotérmicos (estepas y sabanas) Climas microtérmicos (punas y bosques de coníferas) Climas nivelas (janca y polares) CLIMA DEL MUNDO Microclima: Clima inmediato que rodea a un ser vivo, frecuentemente diferente al clima de la región. Tiempo: Expresa las condiciones atmosféricas excepcionales y de corta duración. Por ejemplo, la mañana está fría, la tarde está lluviosa.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 220 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Comensalismo. Asociación biológica entre organismos vegetales o animales en la cual algunos individuos se nutren a expensas de los residuos o las reservas alimenticias de otros como en los hormigueros y en los termiteros. Competencia. Lucha establecida entre dos especies para su supervivencia. Si el dominio de una sobre otra es acusado al más fuerte se le denomina depredador, y al más débil presa. Comunidad. Grupo de animales o plantas de la misma especie o distintas en interrelación. Contaminación Ambiental (D.S. 04-09-PE) Contaminación Ambiental. Acción resultante de la introducción en el ambiente directa o indirectamente de contaminantes que por su concentración o permanencia, originan que el medio receptor adquiera características diferentes a las originales o previas a la instrucción, las cuales son perjudiciales al ambiente o la salud. Contaminante Ambiental: Toda materia o energía que al incorporarse o actuar en el ambiente, degrada su calidad original a un nivel superior de los límites permisibles afectando la salud de los ecosistemas y del hombre. Según el Contaminación del aire Medio Contaminación del agua Contaminación del suelo C Calor L Contaminación Radiaciones A Según el Física Acústica S Factor Gases: E CO2, SO2, SO3, NO, S Contaminación CO, CPC. Química Agroquímicos Biocidas Contaminación Descarga domic. Biológica Descarga indust. Según el grado de degradación No biodegradables Biodegradables Control y Tratamiento de Contaminantes. Prácticas destinadas a reducir, mitigar o eliminar el efecto del contaminante de los residuos o desechos generados por las actividades extractivas o industriales, inclusive domiciliarias que son resultado de las emisiones o efluentes que se dan como parte del proceso productivo o vital.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 221 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Deforestación y Desertificación Deforestación: Proceso a menudo irreversible en el que se destruyen los bosques. Su reparación es la repoblación forestal. La deforestación es producido principalmente por incendios o por talas abusivas. (ENCICLOPEDIA DE CIENCIAS NATURALES, 1986: 280, Tomo 2: Ecología). “Las crecientes demandas de madera y pasta de papel por parte de los países desarrollados, así como la expansión de las tierras de cultivo y los pastos para el ganado, son los problemas más graves que amenazan a todos los bosques de la Tierra en general y a los bosques tropicales en particular”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2003: 60, Tomo 8). Actualmente la deforestación en el Perú se está dando en el bosque seco ecuatorial y en el bosque tropical del Pacífico así como también en los desiertos de Sechura. Los bosques de los valles interandinos y los bosques de Punas están en vías de desaparición por la excesiva tala que realizan los campesinos y agricultores de aquellas zonas. En la selva peruana existe el contrabando de madera lo cual hacen que cada día aumente la desaparición de grandes extensiones boscosas ilegalmente. Desertificación: Es el incremento en extensión de las zonas de desierto por desaparición de los oasis y demás espacios boscosos. “Los desiertos siempre han existido, como la prueba el hecho de la existencia de plantas (crasas, espinosas, etc.) y animales perfectamente adaptados a estos hábitats, adaptación que es el resultado de un largo proceso evolutivo. El problema no es la existencia de desiertos, sino el avance de los mismos: la desertización de nuevos territorios”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2003: 62, Tomo 8). Actualmente la desertificación ya es un problema ambiental serio, en muchos países del Norte de África, Medio Oriente, América del Sur y en Australia está aumentando alarmantemente esttá aumentando alarmantemente estimático en la región, escasez de agua y extrema pobreza. Las principales causas de desertificación imputables al hombre son: Tala excesiva de la vegetación en los terrenos áridos. Deforestación de las cuencas fluviales. Sobreexplotación del suelo. Prácticas de regadío inadecuadas. Desarrollo Sostenible: Es el desarrollo de nuestras economías sin destruir la naturaleza y el bienestar de las generaciones futuras (EL PERUANO, 1993: 118826). La conferencia de las Naciones Unidas sobre medio ambiente y desarrollo (CNUMAD) celebrada en Río de Janeiro 1992, introduce el concepto de desarrollo sostenible, como idea guía en el largo plazo a fin de mantener la capacidad del planeta tierra de seguir sosteniendo y sustentando la vida, incluyendo a la especie humana. El desarrollo sostenible se orienta a lograr al menos cinco objetivos fundamentales y que son: La paz y la seguridad La justicia El progreso La sostenibilidad del desarrollo
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 222 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La democracia (BACK, 1999: 3). Como consecuencia de lo anterior tiene cuatro componentes esenciales: Desarrollo social Desarrollo científico – tecnológico. Desarrollo ambiental Desarrollo económico En el desarrollo que contempla los aspectos económicos, sociales y ambientales a niveles de micro (empresas o instituciones), mesa (ciudades o departamentos) o macro (países). Actualmente el desarrollo sostenible busca satisfacer las necesidades de la población global, particularmente de aquellas con mayores necesidades sin atentar contra la naturaleza. Desarrollo Sustentable: Es aquel desarrollo que permite satisfacer las necesidades del presente, sin comprometer las necesidades de las futuras generaciones. El desarrollo sustentable se divide en tres categorías: Las que enfatizan el crecimiento económico. Las que defienden la sustentabilidad ecológico – ambiental. Las que consideran el crecimiento social como prioritario. El desarrollo sustentable es un proceso multidimensional mediante el cual los grupos humanos satisfacen sus necesidades primarias y secundarias, mejorando sus condiciones de vida sin perturbar más allá de un límite permisible su entorno natural y social (SÁNCHEZ SOTOMAYOR, 2002: 67). Diversidad biológica. Son todos los organismos vivos que se encuentran en diferentes partes del planeta. La diversidad biológica comprende en especial a la flora y fauna silvestre. El Perú es un país que tiene la más variada diversidad biológica. Diversidad Cultural La heterogeneidad geográfica, ecológica y biológica del Perú ha permitido el desarrollo de diferentes etnias en un largo proceso de adaptación y respuesta a las condiciones ambientales, durante más de 20 000 años. Estas y otros como la conquista por los Españoles la inmigración africana y asiática ha hecho un pueblo multicultural, multilingüe y multiétnico que durante años tanto en la costa, sierra y selva han creado tecnologías valiosas para el manejo de sus ecosistemas. Ecósfera Es la interrelación de la biosfera con la corteza terrestre, hidrosfera y atmósfera que a su vez forman el ambiente. Ecosistema Es la unidad básica de interacción organismos – ambiente que resulta de las complejas relaciones existentes entre los seres vivientes y los factores abióticos de un área dada (biotipo). Es la unidad dinámica fundamental que incluye más de una comunidad y su ambiente físico en un determinado espacio típico. En nuestro planeta tenemos miles de ecosistemas, el mar, un lago o laguna, un valle, una chacra, etc. en donde la vida se desarrolla de la manera más natural.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 223 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Dentro de un ecosistema se dan relaciones causales, las obligatorias y la interdependencia de los componentes bióticos y abióticos donde el flujo de energía se desplaza como alimento para hacer funcionar todos los organismos de la comunidad. Tipos de Ecosistemas “Una clasificación muy general nos permite distinguir entre ecosistemas acuáticos y ecosistemas terrestres. Los primeros pueden ser de agua dulce (ríos y lagos) o de agua salada (mares y océanos). Los segundos comprenden los grandes biomas o “paisajes” formados por una comunidad de animales y plantas que podemos contemplar en tierra firme, como la montaña, el bosque o el desierto. A menor escala, dentro de un bosque, cualquier árbol puede considerarse un ecosistema restringido, que a su vez también él alberga otros ecosistemas de menores dimensiones como, por ejemplo, la comunidad que se forma debajo de la corteza, o el conjunto del suelo y los organismos que viven entre las raíces. Incluso nosotros, los seres humanos, podemos ser considerados también un ecosistema, y seremos el medio en que un diminuto organismo, por ejemplo, un protozoo parásito del sistema circulatorio, encuentre las condiciones adecuadas para vivir”. (ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ILUSTRADA GRIJALBO, 2003: 10. Tomo 8: Ecología). ECOSISTEMA: LAGUNA DE LLANGANUCO Ecosistema y Biodiversidad La característica del territorio peruano es la multiplicidad de pisos ecológicos distribuidos longitudinal y altitudinalmente en forma sucesiva cambiando en cortos espacios verticales y horizontales, originados por la interacción de los factores naturales. Cada uno de estos pisos son ecosistemas con características propias en cuanto a clima, suelos, especies de flora, fauna y germoplasmas nativos, lo que determina sus posibilidades de uso sostenido.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 224 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Eco regiones El Dr. Javier Pulgar Vidal ha dividido el Perú en Ocho Regiones Naturales: Región Chala o Llanos Costa de 0 – 50 m.s.n.m. Región Yunga o Quebradas de 500 – 2000 m.s.n.m. Región Quechua o Tierra Templada de 2000-3200 m.s.n.m. Región Suni o Jalca de 3200 – 4000 m.s.n.m. Región Puna o Altoandino – 4000 – 48000 m.s.n.m. Región Janca o Cordillerana – más arriba de 4800 m.s.n.m. Región Rupa Rupa o Selva Alta Montana de 2000-400 m.s.n.m. Región Amazónica o Selva Baja de 400 – 80 m.s.n.m. Además de la parte continental, tenemos un mar peruano con un litoral rico en algas, moluscos, crustáceos, peces, tortugas, aves y mamíferos marinos con especies variadas según la latitud. El Dr. Antonio Brack Egg, ha dividido al Perú en 11 eco regiones: Mar tropical Mar frío de la corriente peruana Desierto del Pacífico Bosque seco ecuatorial Bosque tropical del pacífico Serranía esteparia Puna Páramo Selva alta o yungas Selva baja o bosque tropical amazónico Sábana de palmeras. Ecotono: Es el lugar donde dos o más comunidades ecosistemas o biomas se encuentran y se mezclan; por ejemplo la orilla de los humedales de Villa María, las zonas de transición entre el bosque y el páramo en la selva alta, entre el bosque y el pastizal en las sábanas africanas, o entre una comunidad marina de fondo arenoso y otra de fondo rocoso. Educación Ambiental: Es un proceso educativo que permite la formación ambiental para el logro de una conciencia ambiental para vivir en un ambiente sano y saludable. “Proceso permanente de aprendizaje que tiene por destinatario al conjunto de la comunidad con un enfoque global e interdisciplinario sobre la realidad ambiental. Es propiciada por algunos organismos internacionales con la participación de ecólogos y especialistas con el fin de mentalizar a las nuevas generaciones para que modifiquen favorablemente las condiciones de vida en las sociedades humanas”. (BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR, 2003: 74. Ecología).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 225 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Equilibrio Ecológico: Todo lo que nos rodea, incluso el ser humano, se encuentra en equilibrio biológico que no es estático, sino que puede cambiar y oscilar un torno a una citación media. Se basa en tres leyes fundamentales: La complejidad, la interdependencia y la limitación de las materias primas. (CONAM, 2000: 59). Estabilidad de la arquitectura y funcionamiento del ecosistema, tanto en lo que respecta a ciclos biogeoquímicos, circulación de agua, energía, composición botánica, estructura de la vegetación, etc., el aporte o la pérdida de ellos son iguales para cada ciclo, período de fluctuaciones ambientales (GONZÁLEZ, 2000: 28). Nuestro planeta y los ecosistemas son sistemas abiertos, donde la entrada y salida de materia y energía siempre se mantenían en equilibrio, y cuando, ya sea en la entrada o salida aumenta o disminuye, se produce la pérdida del equilibrio. Flujo de Energía en los Ecosistemas La energía, es la capacidad de un sistema para realizar un trabajo, y el flujo de energía es la transformación de la energía a través de los diferentes niveles tróficos. La principal fuente de energía viene del sol, que es captado por los organismos productores (P), de donde pasa a los consumidores primarios (C1) y de éstos a los consumidores secundarios (C2), terminando en los carnívoros superiores o carroñeros (C3) y tanto de P, C1, C2 y C3 finalmente termina en los organismos reductores ( R). Éstos últimos descomponen los restos de los organismos muertos y los productos resultantes del metabolismo de los niveles anteriores realizando un auténtico reciclaje de nutrientes. El flujo de energía es unidireccional, siempre avanza del más concentrado al más disperso, para lo cual hay cadenas, red y pirámides alimenticias. “El flujo de energía se realiza en un solo sentido y se explica mediante las leyes de la termodinámica, que son conceptos fundamentales de la física. Primera Ley: “La energía no se crea ni se destruye solo se transforma. Por ejemplo, la energía radiante se transforma en energía química por la fotosíntesis, y ésta en mecánica (movimiento) y en eléctrica (impulso nervioso), etc. Segunda Ley: “La transformación de una forma de energía a otra nunca es 100% eficiente en cada paso gran parte de ella se disipa como calor. La eficiencia de la transferencia de la energía promedio (producción neta de un nivel a producción neta en el nivel siguiente es aproximadamente el 10%)”. (CEPRE UNMSM, 2002: 239. Biología). Cadenas Tróficas o Alimenticia: Serie de aportaciones alimentarias de un ser vivo a otro que proporcionan de esta forma sustancias nutritivas que precisan los distintos organismos. A cada una de estas aportaciones se ha convenido llamarlas eslabones. “Una cadena trófica o cadena alimenticia se puede representar, simplificándola, por una línea que una un productor primario, por ejemplo, la hierba de un prado, un consumidor primario, como un conejo que se alimenta de esa hierba, y un consumidor secundario, como el zorro que caza al conejo para alimentarse. La cadena trófica puede completarse ubicando en un extremo el Sol, que es el proveedor de energía, y el suelo, que aporta los nutrientes para la hierba, y en el extremo opuesto los invertebrados descomponedores y otros organismos microscópicos que desmenuzan el cadáver del zorro. “Dado que el porcentaje de aprovechamiento de los recursos entre los distintos pisos de un ecosistema se cifra en un 10%, el número de componentes de cada uno de los eslabones irá reduciéndose a medida que vamos ascendiendo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 226 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Redes Tróficas: Una cadena trófica casi nunca tiene un desarrollo lineal, sino que cada uno de los eslabones mantiene a su vez relaciones tróficas con otros miembros de otras cadenas. Por ejemplo, el conejo no sirve de alimento sólo al zorro, sino también al lobo y al águila, y tiene asimismo competidores que querrán aprovecharse a su vez del pasto. “Por eso, para analizar las relaciones que observamos en la naturaleza, hay que utilizar el concepto de red trófica, es decir, el conjunto de las distintas cadenas tróficas de un ecosistema interrelacionadas entre sí. Una especie vegetal casi nunca crece de modo exclusivo en un único terreno, si bien prospera con especial vigor en un determinado tipo de suelos. Tampoco un herbívoro se alimenta de una única especie vegetal, ni es a su vez el elemento exclusivo de la dieta del carnívoro. Las redes tróficas nos muestran la enorme importancia que posee cada uno de los eslabones de la cadena para la estabilidad general del ecosistema en su conjunto. Las pirámides tróficas: Las relaciones entre las especies dentro de un ecosistema se representan con la forma de una pirámide, que permite mostrar gráficamente la situación que se da en la naturaleza. “Es un modo muy didáctico de reflejar la importancia que tiene cada especie para el conjunto del ecosistema. “La cadena alimenticia únicamente muestra esta relación y, a veces, la dirección de flujo de energía (de la planta al herbívoro y de éste al carnívoro), pero existe también el aspecto cuantitativo, muy importante a nivel general. Se estima que la biomasa de origen vegetal es unas diez veces superior a la biomasa de los fitófagos. Éstos sólo podrán sustentar por su parte, una cantidad mucho menor de carnívoros. Por encima de todos ellos están los necrófagos, que se alimentan de los restos de todo animal que muere. (ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ILUSTRADA, 2003: 16-17, Tomo 8. Ecología) “Si representamos sobre un plano todas estas cantidades de biomasa y energía, el resultado es una serie de estratos sucesivos que disminuyen de tamaño según vamos subiendo cada escalón, es decir, una pirámide. “La base es amplia y está formada por los productores primarios. “El escalón superior corresponde a los fitófagos o herbívoros, y por encima de él, mucho menor, está el de los depredadores. Más arriba, los superdepredadores y los necrófagos ocupan la cúspide de la pirámide”. Gestión Ambiental: “Conjunto de acciones encaminadas a lograr la máxima racionalidad en el proceso de decisión relativo a la conservación, defensa, protección y mejora del ambiente, a partir de un enfoque interdisciplinario y global. En el caso de acciones de amplio alcance es recomendable incluir la participación ciudadana”. (BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR, 2003: 78. Ecología). Manejo sustentable. “Administración y uso racional de los ambientes y sus recursos naturales basados en pautas que permiten su conservación y rendimiento sostenido en el tiempo”. (BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR, 2003: 82. Ecología).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 227 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Problemas Ambientales En el planeta tierra existe un solo ambiente global, pero es posible distinguir infinidad de ambientes, dependiendo de las formas que asume la sociedad humana y las variedades de especies, altitudes, suelos, aguas, etc. en este sentido, el ambiente es el conjunto de los elementos naturales sociales y culturales existentes en un lugar, así como sus interrelaciones y resultados derivados, en un momento determinado. Los problemas ambientales se clasifican en niveles: 1Local 2Regional 3Nacional 4Subcontinental 5Global o mundial 6Solamente mencionamos los prioritarios a nivel mundial: Contaminación ambiental Degradación de suelos Deforestación Desertificación Escasez de agua Especies en peligro de extinción Sobre explotación de los mares Explosión demográfica Desechos sólidos Lluvia ácida Efecto invernadero Destrucción de la capa de ozono Incremento de los niveles de radiactividad. Degradación del suelo: “Reducción o pérdida de la productividad biológica o económica y de la complejidad de las tierras agrícolas de secano, las tierras de cultivo de regadío los pastizales, los bosques y las tierras arboladas, ocasionada en zonas áridas, semiáridas y semihúmedas secas por los sistemas de utilización de la tierra o por un proceso o una combinación de procesos, incluidos los resultantes de actividades humanas y pautas de poblamiento”. (BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR, 2003: 72. Ecología). En diferentes partes del territorio nacional está aumentando aceleradamente la degradación de los suelos por cementación, compactación, erosión, producidos por las actividades humanas en la construcción de urbanizaciones, carreteras, irrigaciones, etc. Así mismo en las zonas de actividades metalúrgicas, mineras y de la industria del cemento se están degradando los suelos de las zonas circundantes por lluvias ácidas y mezclas de materiales tóxicos con los suelos. Escasez de agua: El agua dulce es el elemento líquido fundamental para la vida de las plantas y de los animales incluyendo del hombre en los continentes. El ser humano utiliza el agua tratada como agua potable tanto para sus actividades domésticas e industriales, de los que actualmente muchos países del mundo carecen del mencionado líquido. En la actualidad según los datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) casi la tercera parte de la población mundial carecen de agua potable y en muchos países es tan difícil conseguir como agua potable o agua dulce en los que se encuentran los países Norteafricanos, Arábigos, del Medio Oriente. Asimismo Afganistán, Pakistán, India, Bangladesh, Mongolia, Australia. En América existe regiones con escaso recurso hídrico como es el Estado de California y Arizona en Estados Unidos, México central, Costa peruana, Centro y Norte de la Costa Chilena y Región Occidental de Bolivia. Las regiones más castigadas por la escasez de agua en el Perú son: Lima, Ica, Arequipa, Moquegua y Tacna. Lima la capital del Perú
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 228 BIOLOGÍA GENERAL I Y II tiene aproximadamente 8 millones de habitantes de los cuales tienen agua potable con instalaciones domiciliarias menos del 50% de la población, quienes a su vez sufren los efectos del racionamiento del agua potable, por la escasez de lluvias en la zona altoandina y el mal manejo de las pocas aguas que se tiene. “En 1980, las Naciones Unidas pusieron en marcha un ambicioso plan para el abastecimiento de agua potable y la mejora de las condiciones sanitarias en los países menos desarrollados. En la actualidad, pese a que los esfuerzos iniciales proporcionaron agua potable a cientos de millones de personas, el número de individuos que carecen de las mínimas instalaciones de alcantarillado y de suministro de agua en condiciones adecuadas es prácticamente el mismo que en aquella fecha. Ello se debe en parte al deterioro o la destrucción de las infraestructuras construidas y, en buena medida, al incremento de la población. El problema es de orden económico, pues ni los presupuestos nacionales ni la ayuda internacional son suficientes para tamaña empresa pero en países como la India el agua no potable provoca la muerte a tres niños cada minuto. Tal vez la única esperanza sea confiar que en un futuro inmediato se abaraten las tecnologías necesarias para la perforación, el almacenamiento y la distribución del agua”. (ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ILUSTRADA GRIJALBO, 2003: 38. Tomo 8, Ecología). Especies en peligro de extinción: Si hacemos una relación mental de las especies de la biodiversidad que se encontraban a principios del siglo XIX y de los que se encuentran actualmente (principios del siglo XXI), ya muchas de ellas han desaparecido. Las causas para la extinción de las especies son varias: El deterioro de su medio ambiente. La expansión de la frontera agrícola. Incremento de la población rural. La caza y venta indiscriminada de especies nativas. La introducción de especies de actividades ganaderas. Por contagio de enfermedades comunes de los animales domésticos. La falta de conciencia ambiental. Por falta de responsabilidad de los organismos de vigilancia y control de las especies nativas. En el Perú es responsabilidad de INRENA y de la Policía Ecológica. “Se calcula que en el reino animal hay unas 700 especies al borde de la desaparición, y otras 2.300 seriamente amenazadas en todo el planeta. En 1973 se firmó el primer tratado internacional que ponía límites a la caza y la pesca indiscriminadas, y al comercio ilegal de animales. Ciento veintiséis países se han adherido a este tratado, pero los estragos continuaron; tanto, que las especies más amenazadas como el oso panda gigante, el elefante y el rinoceronte podrían desaparecer en las primeras décadas del siglo XXI si no se hace algo urgente al respecto”. (BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR. 2003: 36. Ecología). Sobre explotación de los mares: “A pesar de la gran extensión de los océanos, que ocupan el 70% de la superficie terrestre, la capacidad de producción de los mares es limitada y muy baja en comparación con la de los ecosistemas terrestres. Sin embargo, el hombre pesca como si el número de peces fuese inagotable, situación absolutamente alejada de la realidad”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA. 2002: 58. Tomo 8).
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 229 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Actualmente los recursos hidrobiológicos están muy sobre explotados, por ejemplo en el Perú la anchoveta hace 30 años producía hasta 12 millones de toneladas anuales y actualmente no sobrepasan de los 8 millones de toneladas a pesar de existir mayor cantidad de naves que pescan esta especie. Esto quiere decir que al cabo de algunos años estarán desapareciendo así como ya no se ven las embarcaciones y fábricas balleneras de bacalao, de arenques y anchoas, del mismo modo por falta de anchoveta también están escaseando los peces bonito y atún y numerosas aves guaneras. Para evitar la sobre explotación de los recursos hidrobiológicos es necesario el control de las embarcaciones vikingas y además las capturas deben realizarse respetando los cupos y vedas. Explosión demográfica: Actualmente la población mundial está sobrepasando los 6 mil millones de habitantes, si, 6 mil años antes de nuestra era a penas la tierra tenía 5 millones de habitantes, es decir en estos 8 mil años se ha incrementado en forma alarmante, galopante, vertiginosa, espantosa y en progresión geométrica. Se calcula que para el año 2025 seremos más de 8 mil millones y para el año 2050 seremos 12 mil millones. “La superpoblación es probablemente la amenaza más grave que se cierne sobre la humanidad. La Tierra no podrá alimentar tantas bocas en un futuro inmediato. Los problemas inherentes a la superpoblación son especialmente graves en las grandes ciudades, donde se concentra el 40% de la población actual”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2003: 54. Tomo 8). “Todos los problemas que actualmente se plantean en lo concerniente a la protección del medio natural están cada vez más relacionados con la explosión demográfica humana que viene, además, acompañada por la dilapidación a lo largo del siglo XX. El crecimiento de la población se produce a un ritmo mucho más rápido que el de los rendimientos agrícolas, lo que reduce a la nada los esfuerzos de numerosos países por alimentar a todos sus habitantes”. (CEPRE UNMSM, 2002: 243. Biología). Chimbote en el año 1940 tenía 4 mil habitantes y actualmente (2004) sobrepasa los 400 mil habitantes, esto es explosión demográfica. A nivel mundial la población urbana sigue creciendo en forma alarmante de tal modo que se van formando las megas ciudades es decir aquellos con más de 10 millones de habitantes. Ciudades más pobladas del mundo: Ciudad País Población humana Tokio Japón 34,5 millones Nueva York Estados Unidos 21,4 millones Seúl Corea del Sur 20,3 millones México D.F. México 19,3 millones Bombay India 19,0 millones Sao Paulo Brasil 18,5 millones Osaka Japón 17,9 millones Los Ángeles Estados Unidos 16,6 millones Desechos sólidos: Son todo los objetos se van arrojando de manera permanente en los lugares convenientes e inconvenientes, después del uso de una parte del determinado objeto. Es decir desecho sólido es lo sobrante de todo objeto utilizado o deteriorado. La BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR (2003: 44, Ecología) dice: “Los desechos sólidos se ha convertido en un problema mundial, especialmente en los países ricos, en los cuales la cultura de usar y tirar provoca una producción enorme de residuos, muchos de ellos no reciclables. Por cada kilo de basura en los hogares se producen cinco kilos de residuos industriales en los procesos de fabricación y muchos más en la extracción de las materias primas para las fábricas. “Es necesario racionalizar el consumo y reciclar todos los elementos posibles para reducir drásticamente la producción de residuos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 230 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Reciclar un material significa reintroducirlo en las cadenas de producción de bienes de consumo. Para ello sería necesario, como ya se está haciendo en los países desarrollados, seleccionar los residuos del cual se trate, en bolsas para artículos de papel, de vidrio, de plástico, de metal, etc. Esto permitiría una eficiente y rápida reubicación de los elementos donde correspondiera para ser reciclados. “Los vertederos de basura son también un serio problema, pues los gases que escapan de ellos contaminan la atmósfera, y la lluvia arrastra sustancias tóxicas lixiviados hasta las napas subterráneas de agua. Por tanto, es necesario hallar una ubicación adecuada para el vertedero, además de técnicas para volver más seguros estos sitios. “Por otra parte, la incineración de los residuos no resuelve el problema, ya que no los elimina sino que los transforma en gases y ceniza que contaminan la atmósfera. Entre los gases que emiten estas plantas se han detectado metales tóxicos, como plomo, mercurio y cadmio. Muchas incineradoras han incorporado sistemas de lavado y filtrado de humos, pero no hay por el momento un sistema seguro para la incineración”. Las actividades industriales, mineras y termonucleares también producen enorme cantidad de desechos de nivel tóxico y radioactivo y causan alteraciones en los seres vivientes desde su nivel cromosómico hasta si nivel orgánico, es por esta razón que encontramos en la naturaleza numerosas formaciones teratológicas de animales y de seres humanos. Además que producen enfermedades de origen ambiental. En el Perú tenemos la legislación sobre los residuos sólidos en la Ley Nº 27314, que la población ni las autoridades conocen, de manera que se contaminan las vías públicas y otros lugares del entorno. Lluvia ácida: Es una precipitación del agua de lluvia combinada con los gases tóxicos del ambiente. “La expresión lluvia ácida fue acuñada en 1872 por Robert Angus Smith, un químico británico que estudió los efectos de la contaminación atmosférica sobre Manchester durante la revolución industrial. “La lluvia ácida se produce de la siguiente manera: El anhídrido sulfuroso (dióxido de azufre), procedente principalmente de los residuos emanados de los combustibles, y los óxidos de nitrógeno reaccionan con el agua presente en las capas altas de la atmósfera en forma de pequeñas partículas en suspensión, formando ácido sulfúrico y ácido nítrico, respectivamente. Estas partículas pueden ser transportadas a grandes distancias desde su punto de origen, precipitándose al cabo de días o semanas, en forma de lluvia ácida sobre la vegetación y filtrándose en el suelo, con la consecuencia de una progresiva deforestación. “La lluvia ácida está estrechamente ligada a la actividad humana, aunque también pueden producirse lluvias ácidas naturales a consecuencia de la actividad volcánica; sin embargo, esta última sería responsable de menos del 10 % de todas las lluvias ácidas”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2002: 74-75. Tomo 8). Desde épocas muy remotas se han producido lluvias ácidas en forma natural, tal como encontramos en el pasaje bíblico sobre Sodoma y Gomorra. Dios hizo llover azufre (Génesis 19: 24). Efecto invernadero: Es el resultado de la elevación de la temperatura sobre la superficie terrestre. La ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA (2002: 72. Tomo 8) explica como se produce el efecto invernadero: “El CO2 atmosférico deja pasar los rayos del sol, pero retiene parte de calor que de otra forma se perdería en el espacio. El CO2 actúa, pues, igual que el cristal o el plástico de un invernadero. “Alrededor del 30% de la energía procedente del sol es reflejada por la nubes, las partículas atmosféricas o la superficie terrestre; el 70% restante se absorbe. La energía absorbida es remitida, en longitudes de onda más largas, por la atmósfera y la superficie terrestre. La mayor parte de esta radiación infrarroja es aprisionada por las nubes y los gases de invernadero y devuelta a la Tierra”.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 231 BIOLOGÍA GENERAL I Y II En la actualidad ya se tiene la sensación del efecto invernadero, la temperatura ambiental cada día es más caliente, por tanto ya no se dan los inviernos crudos sino más bien los veranos muy calientes, todo este cambio de temperatura global equivalente a 1 ºC, cada 20 años, desde 1960 hasta hoy en día ya tenemos 16 ºC, y para el año 2060 la temperatura será de 19º a 20 ºC suficiente para dilatar el agua de los mares y desaparecer los glaciares inundando todas las zonas costeras de nuestro planeta, es decir la vida en el planeta está amenazado por el efecto invernadero. Destrucción de la capa de ozono: El ozono es un gas de oxígeno triatómico (O3) que se encuentra entre los 20 y 40 km de altura en la estratosfera. Esta capa de ozono actúa como una sombría u escudo para evitar que las radiaciones ultravioletas del sol pasen directamente a la superficie del planeta destruyendo toda forma de vida. Actualmente se sabe que hay partes de esta capa que están en proceso de de debilitamiento por efectos de la contaminación. En las fotos tomadas por la NASA se ha descubierto desde el año 1992 al año 2002, el incremento del agujero de la capa de ozono frente a Antártida, que ha pasado de los 24-28 millones de km2. La capa de ozono se destruye principalmente por los productos clorofluorcarbonados (CFC) así como otros aerosoles que van a la atmósfera después de ser utilizados. La ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA (2002: 76. Tomo 8) hace mención: “En 1987 se tomaron medidas concretas gracias al Protocolo de Montreal, en el que se acordó reducir el consumo de CFC a la mitad para el año 1996. En una nueva reunión en 1990, en Londres, se acordó elimina totalmente el uso de CFC para el año 2000. Existen, sin embargo, algunos países que no han firmado el protocolo, entre los que destacan China y la India, aunque al parecer lo harán en un futuro próximo”. La destrucción de la capa de ozono es muy perjudicial para la vida y la salud en el planeta, produce: Alteración de la molécula del ADN lo que da lugar a las mutaciones. Debilitamiento del sistema inmunológico del hombre. Enfermedades en los ojos por exposición a los rayos solares (por ejemplo cataratas). Destrucción del fitoplancton de los mares y océanos, el fitoplancton es la base de la cadena alimenticia en el medio acuático. Disminución en la producción agrícola. Enseguecimiento de los animales silvestres y de crianza en las zonas debilitadas de la capa de ozono, tal como se han dado casos de animales con ceguera en las Malvinas y Nueva Zelanda. Incremento de los niveles de radiactividad: La radiactividad es una forma de energía que provienen de las sustancias radioactivas naturales o producidos artificialmente en un determinado medio. Con el descubrimiento de la energía nuclear y en especial desde el invento de la bomba atómica, se ha esparcido por la tierra numerosos productos residuales de pruebas nucleares. En los últimos años la descarga en la atmósfera, en los mares y suelos de materias radiactivas ha aumentado considerablemente, constituyendo un peligro para la vida de todos los ecosistemas que hay en la Tierra. A pesar de que en el mundo funciona más de 275 centrales nucleares y ha habido algunos accidentes el de Chernobyl en Ucrania es el primer caso de una fuga importante de material radiactivo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 232 BIOLOGÍA GENERAL I Y II La intensidad de la radiación producida por el accidente, o explosiones nucleares depende directamente de la densidad de átomos radiactivos. Esta densidad disminuye con la distancia del lugar del accidente o de la explosión. Consecuencias de la Radiactividad Las consecuencias pueden ser muy variadas, pero generalmente afectan al organismo en su elemento más esencial, que es el código genético, alterando su comportamiento. Por ser el cáncer una anomalía en el comportamiento genético de las células, la radiación es una de sus causantes, siendo los rayos Gamma los más cancerígenas. Un nivel, lo suficientemente alto de radiación, de cualquiera de los tipos, produce quemaduras, con destrucción de tejidos de la piel, pérdida de la visión, acortamiento de la vida, leucemias. Las radiaciones también afectan a plantas y animales. En el ser humano cada átomo radiactivo ataca un órgano específico, y en el caso del cesio 137 la consecuencia es cáncer óseo y leucemia, enfermedades que no siempre se presentan enseguida ni directamente al afectado, ya que una de las características de la radiactividad en el hombre es la transmutación genética hasta la quinta generación. Protección Ambiental (D.S. 046-93-EM) Protección Ambiental. Es el conjunto de acciones de orden técnico, legal, humano, económico y social que tiene por objeto proteger las zonas de actividades de extractivas, industriales, etc. y sus áreas de influencia, evitando su degradación progresiva o violenta a niveles perjudiciales que afectan los ecosistemas, la salud y el bienestar humano. La protección ambiental requiere: Autoridad Ambiental Guías de manejo ambiental Patrones ambientales Límites máximos permisibles Estándar de calidad ambiental Estudio de línea de base Estudio de impacto ambiental Plan de contingencia y abandono Prevención de la contaminación PAMA Plan de manejo ambiental Programa de Monitoreo Reciclaje Auditoría Ambiental Normas Ambientales Autoridad Ambiental: Autoridad competente para aplicar sanciones por infracción a las regulaciones ambientales cometidas por personas naturales y/o jurídicas cuya actividad se desarrolla dentro del territorio nacional. Guías de manejo ambiental: Documentos mandatarios emitidos por la autoridad del sector en materia ambiental que contienen los lineamientos aceptables para las distintas actividades destinadas a lograr el desarrollo sostenible. Patrones ambientales: Son las normas, directrices, prácticas, procesos e instrumentos definidos por la autoridad competente con el fin de promover políticas de prevención, reciclaje y reutilización, y control de la contaminación y deterioro ambiental en diferentes actividades y políticas de conservación de los recursos naturales.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 233 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Límites máximos permisibles: Es la concentración o grados de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos que caracterizan a un efluentes o a una emisión que al ser excedido puede causar daños a la salud, bienestar humano y al ambiente. Su cumplimiento es exigible legalmente. Estándar de calidad ambiental: Es la concentración o grado de elementos, sustancias o parámetros físico, químicos y biológicos en el aire, agua o suelo en su condición de cuerpo receptor que no representa riesgo significativo para la salud de las personas ni del ambiente. Estudio de línea de base: Es el estudio que se realiza para determinar la situación de un área antes de ejecutarse un proyecto, incluye todos los aspectos bióticos, abióticos y socioculturales del ecosistema. Estudio de impacto ambiental: Antes de indicar acerca del estudio vamos a definir que es impacto ambiental. Impacto ambiental: Se denomina impacto ambiental a las distintas manifestaciones o cambios que surgen en el ambiente como consecuencia de la agresión al clima, ocasionada como producto de la relación entre el hombre y entorno físico y biológico donde habita, y depende de las condiciones de fragilidad o vulnerabilidad del espacio en que se realice. Tanto en el Perú Como en otros países del mundo las actividades mineras son las que producen mayor impacto ambiental negativo a pesar de la tecnología de punta que utilizan. Explotaciones mineras son subterráneas y a cielo abierto, éstas últimas afectan más directamente al suelo, aniquilando toda posibilidad de vida vegetal y animal, generalmente tiene la forma de cráter del que va extrayéndose el mineral al tiempo que se acumulan los escombros producidos, y al extenderse horizontalmente pueden alcanzar unas dimensiones notables. Estudio de impacto ambiental (E.I.A): Son estudios realizados para la identificación y valoración de los impactos potenciales antes de instalación del proyecto: planes, programas o acciones normativas relativas a los componentes físicos, químicos, naturales, biológicos, socio económicos y culturales del entorno. Evaluación de impacto ambiental (Ev.I.A): Tiene por objetivo la identificación, predicción e interpretación de los impactos ambientales que un proyecto o actividad produciría en caso de ser ejecutado, así como la prevención, corrección y valoración de los mismos, todo ello con el fin de ser afectados, modificados o rechazados. Plan de contingencia y abandono: Plan de contingencia, es aquel plan elaborado para evitar y atacar los desastres ecológicos y otras emergencias por personas imaginaria e instrumentos de uso especializado y rápido. Plan de abandono: Es el conjunto de acciones para abandonar un área o instalación, esto incluirá a medidas a adoptarse para evitar efectos adversos al medio ambiente por efectos de los residuos sólidos, líquidos o gaseosos que pueden existir o que pueden aflorar en el corto, mediano o largo plazo. Prevención de la contaminación: Son las prácticas destinadas a reducir o eliminar la generación de contaminantes o contaminación en la fuente generadora por medio del incremento de la eficiencia en el uso de las aguas, energía y otros recursos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 234 BIOLOGÍA GENERAL I Y II PAMA (Programa de Adecuación y Manejo Ambiental): El objetivo de los PAMAS es lograr la reducción de los niveles de contaminación ambiental en las actividades industriales, extractivas o de transformación hasta alcanzar los límites máximos permisibles. Plan de manejo ambiental: Es el plan operativo que contempla la ejecución de prácticas ambientales, elaboración de medidas de mitigación, prevención de riesgos, de contingencias y la implementación de sistemas de información ambiental para el desarrollo de las unidades operativas o proyectos a fin de cumplir con la legislación ambiental y garantizar que se alcancen estándares indicados. Programa de Monitoreo: Es el muestreo sistemático con métodos y tecnología adecuada al medio en que se realiza el estudio basados en normas definidas para evaluar la presencia de contaminantes vertidos en el medio ambiente. Reciclaje: Es la incorporación de los residuos, insumos o productos finales a procesos de producción diseñados para eliminar o minimizar sus efectos contaminantes y generar beneficios económicos. Auditoría Ambiental: Acción de verificación y fiscalización en el cumplimiento de las normas ambientales y de los compromisos asumidos en los estudios de impacto ambiental, PAMAS, a requerimiento de la autoridad ambiental competente. Normas Ambientales: Ver legislación ambiental. Recursos Naturales (Ley Nº 26821). Se consideran recursos naturales a todo componente de la naturaleza, susceptible de ser aprovechado por el ser humano para la satisfacción de sus necesidades y que tenga un valor actual o potencial en el mercado. Los RRNN mantenidos en su fuente, son renovables y no renovables: Las aguas superficiales y subterráneas El suelo, subsuelo; las tierras por su capacidad de uso mayor: agrícolas, pecuarias, forestales y de protección La diversidad biológica: como las especies de flora y la fauna y de los microorganismos o protistos; los recursos genéticos, y los ecosistemas que dan soporte a la vida Los recursos hidrocarburíferos, hidroenergéticos, eólicos, solares, geotérmicos y similares La atmósfera y el espacio radioeléctrico Los minerales El paisaje natural Todos los RRNN son patrimonio de la Nación. Las aguas superficiales y subterráneas: Aguas superficiales: Son las aguas que se encuentran formando los lagos y lagunas (aguas lénticas), los riachuelos y ríos (aguas lóticas) provenientes de los glaciares y de la misma precipitación pluvial. En diversas partes del territorio nacional se están construyendo grandes obras de irrigación para sacar esta agua e incrementar la frontera agrícola de diversos terrenos ereazos. Por ejemplo, el proyecto CHAVIMOCHIC y el proyecto CHINECAS que derivan las aguas del río Santa para las provincias costeras del departamento de la Libertad y de Ancash. En otras partes se han construido grandes reservorios para utilizar sus aguas en épocas que no hay lluvias en la zona altoandina. Ejemplo, el Reservorio de Gallito ciego, Tinajones y Poechos.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 235 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Aguas subterráneas: Son las aguas que forman la napa freática (aguas freáticas) que se encuentran en el subsuelo hasta 1000 metros de profundidad constituyendo la reserva de agua dulce para la humanidad. En el Perú la napa freática de los terrenos ereazos y de cultivo de la zona costera tiene abundante aguas freáticas que son utilizados en la agricultura rural y como agua potable para las ciudades capitales de provincias y de distritos. Actualmente grandes extensiones del desierto de Libia están siendo irrigadas por aguas de la napa freática que se encuentra debajo del desierto produciendo una agricultura intensiva y extensiva. En cambio n otros países y grandes ciudades esta napa freática está descendiendo produciendo al escasez de agua dulce. Ejemplo: Ciudad de México y Pekín. El suelo, subsuelo; las tierras por su capacidad de uso mayor: agrícolas, pecuarias, forestales y de protección. Suelo: Es la capa superficial de la corteza terrestre que se encuentra sobre los continentes excepto de Antártida en donde se fijan las plantas y los animales. El proceso de formación de los suelos ha durado millones de años los que se están destruyendo por las diferentes actividades humanas irreversiblemente. Subsuelo: Es la parte del suelo que se encuentra por debajo de los límites de expansión de la raíz de las plantas, aproximadamente abarca desde medio metro hasta 500 o 1000 metros según la profundidad de los terrenos. Los minerales: Son las materias sólidas y líquidas que se extraen de los suelos, subsuelos y de las montañas rocosas. El Perú es un país eminentemente rico en minerales, desde la época precolombina hasta la actualidad mantiene su nivel de extracción tanto metales preciosos como en los otros. Gran parte de las divisas es por la exportación de los minerales. El paisaje natural: Es una expresión de la naturaleza que estimula el espíritu humano por la diversidad de su flora, fauna y otros factores abióticos. Ejemplo: El paisaje natural de la laguna de Llanganuco o de toda la Cordillera Blanca en el Callejón de Huaylas. Relaciones Ecológicas: Relaciones Intraespecíficas: Tanto las plantas y los animales viven siempre formando un conjunto de seres relacionados al nivel de población, comunidad y ecosistema. Población: Es un determinado grupo de organismos de una misma especie, que ocupan una extensión limitado por barreras, de manera temporal o permanente, cuyas relaciones entre los individuos es de reproducción, asistencia, competencia y hostilidad. Comunidad: Es la agrupación de diversos individuos de diferentes especies o poblaciones dentro de una barrera ecológica, quienes forman cadenas y red alimenticia por niveles tróficos. Relaciones Interespecíficas: Son relaciones que pertenecen a una comunidad establecidas entre más de una especie. Simbiosis : Mutualismo y comensalismo.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 236 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Mutualismo: “Cuando al establecerse una relación, las dos especies salen beneficiadas, se habla de mutualismo, del que las garcillas bueyeras, que se alimentan de los parásitos que viven sobre el cuerpo de los grandes herbívoros, constituye un ejemplo característico”. Comensalismo: “Son comensales aquellos animales que aprovechan el sobrante de la comida de otro animal, así como sus mudas, descamaciones y otros productos. Esta definición sólo contempla las relaciones en que se establece un flujo de energía entre las especies implacadas. Pero, por ejemplo, el cangrejo que vive en las cavidades branquiales de algunos moluscos bivalvos como el mejillón y aprovecha las partículas que se encuentran suspendidas en el agua que éstos filtran, también se beneficia de la protección que representa vivir en el interior de las valvas del molusco. El comensalismo en que la especie comensal vive dentro de otro organismo recibe el nombre de inquilinismo”. Antagonismo: Antibiosis, parasitismo, depredación y competición. Antibiosis: Consiste en la eliminación de una especie por otra especie tal como ocurre con los hongos que eliminan a las bacterias. Parasitismo: “Se considera que un parásito es un depredador tan especializado que su acción de explotación no causa la muerte de la especie depredadora, que recibe el nombre de huésped. “Las especies parásitas suelen presentar variaciones morfológicas respecto a las formas libres, fruto de la adaptación a la vida parasitaria. “Los parásitos se pueden clasificar en dos grupos: ectoparásitos o parásitos externos y endoparásitos o parásitos internos”. Depredación: “Se considera depredación el hecho de que un individuo cace a otro y le de muerte con la finalidad de alimentarse de él. Estas relaciones, tipificadas con el ejemplo del gato y el ratón, han sido muy estudiadas por los ecólogos y se han propuesto muchos modelos matemáticos que representan la dependencia entre las dos poblaciones implicadas. “Algunas relaciones de depredación son muy específicas, es decir, el depredador sólo se alimenta de una especie determinada y, por tanto, las dos poblaciones son muy dependientes y debe existir cierta proporción entre el número de individuos que las forman”. (ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2002: 46, Tomo 8). Competición: Se refiere a los individuos de la misma especie o de distintas especies que entran en competición por el sustento alimenticio, por territorio ecológico u otra necesidad de éstos individuos distintos. Cada especie actúa desfavorablemente sobre la otra. A las dos especies se les llama competitivas. Territorialidad: Es la tendencia de los organismos a ocupar cierto territorio. Por ejemplos las aves defienden sus lugares de nidificación. Predominio social: Es la aparición de jerarquías sociales con individuos dominantes e individuos dominados. Por ejemplo: Abejorro común. Sociedades: En algunas especies se produce una diferenciación morfológica de acuerdo a la función que realizan sus miembros. Por ejemplo en las abejas, hormigas y comejenes, etc. Así tenemos que en las abejas existen la reina, las obreras y los zánganos. Migraciones: “Es otra forma de mantener el equilibrio de la población para aprovechar mejor el alimento y el espacio existente. Por ejemplo, la migración del salmón desde el mar hasta las nacientes de los ríos donde depositan sus huevos. Existen las llamadas migraciones sin retorno,
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 237 BIOLOGÍA GENERAL I Y II como las que realizan los lemmings de Escandinavia y Canadá que migran hacia el mar muriendo despeñados en el trayecto y ahogados en su mayor parte”. (CEPRE UNMSM, 2002: 241.Biología). En los humedales de Villa María se han encontrado numerosas aves migratorias que están por unos días aprovisionándose de alimentos, luego se enrumban al norte o al sur según las estaciones. Sucesión Ecológica: “Una característica fundamental de la biocenosis es su dinamismo. La observación de un campo de pasto abandonado durante varios años muestra progresiva invasión de un matorral de arbustos que se convierte luego en un bosque de pinos, que finalmente cede el paso de árboles de madera dura. La biocenosis es función de su biotipo y, recíprocamente, éste se encuentra influido por ella. Teniendo en cuenta la variabilidad de los factores climáticos, geológicos y bióticos la evolución de la biocenosis aparece como un fenómeno obligatorio, más o menos rápido, según los casos. En tal sentido, la sucesión se define como la serie de cambios a través de los cuales los ecosistemas van pasando a medida que transcurre el tiempo. Este fenómeno se caracteriza por lo siguiente: Es un proceso ordenado, orientado en una cierta dirección y previsible. Es consecuencia de las modificaciones impuestas al medio por las mismas comunidades o por fenómenos de competencia interespecífica. Acaba en una biocenosis clímax, en la cual la biomasa alcanza su valor máximo; la diversidad es también muy elevada y las relaciones entre los organismos son muy numerosas. La sucesión ecológica puede ser: Evolutiva. Se inicia cuando los organismos vivos emergen del agua e invaden la tierra. Los líquenes que invaden las superficies rocosas de la orilla del mar es un buen ejemplo de este tipo de sucesión. Primaria: Se inicia en un área despoblada, sin vida o donde la fauna y flora preexistente han desaparecido por algún acontecimiento geológico. El bosque amazónico es un buen ejemplo. Secundaria: Se presenta cuando se destruye una comunidad natural de plantas. Las nuevas plantas que se desarrollan constituyen una sucesión ecológica secundaria. La aparición de nuevas plantas en los espacios que se dejan por la tala de árboles maderables en la amazonía es un ejemplo de sucesión ecológica secundaria. Unidades o Áreas Naturales Protegidas (Ley No. 26834) Las Áreas Naturales Protegidas son los espacios continentales y/o marinas del territorio nacional, expresamente reconocidos y declarados como tales, incluyendo sus categorías y zonificaciones, para conservar la diversidad biológica y demás valores asociados de interés cultural, paisajístico y científico, así como por su desarrollo sostenible del país. Las Áreas Naturales protegidas constituyen patrimonio de la Nación. Las Áreas Naturales protegidas comprenden varias categorías. Parques Nacionales: Áreas que constituyen muestras representativas de la diversidad natural del país y de sus grandes unidades ecológicas. En ellos se protege con carácter intangible la integridad ecológica de uno o más ecosistemas, las asociaciones de la flora y fauna silvestre y los procesos sucesionales y evolutivos, así como otras características, paisajísticas y culturales que resulten asociadas. En los Parques Nacionales está prohibido todo aprovechamiento directo de los recursos naturales con fines comerciales y el asentamiento de grupos humanos que no hayan ocupado ancestralmente estos territorios. En estas unidades se permite, bajo condiciones especiales, la entrada de visitantes con fines científicos, educativos, recreativos y culturales. Hoy en día el país cuenta con ocho Parques
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 238 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Nacionales que ocupan un área de 2.918.179,25 hectáreas, lo que representa el 2,27% del territorio nacional. Los parques Nacionales son: 2Cutervo 3Tingo María 4Manu 5Huascarán 6Cerros de Amotape 7Río Abisco 8Yanachaga-Chemillén 9Bahuaja-Sonene Reservas Nacionales: Áreas destinadas a la conservación de la diversidad biológica y la utilización sostenible de los recursos de flora y fauna silvestre, acuática o terrestre. En ellas se permite el aprovechamiento comercial de los recursos naturales bajo planes de manejo aprobados, supervisados y controlados por la autoridad nacional competente. En la actualidad se han establecido ocho parques nacionales que ocupan un área de 2,946.686 hectáreas, que representa el 2% del territorio nacional. Las Reservas Nacionales son: Pampa Galeras Lago de Junín Paracas Lachay Pacaya Samiria Calipuy Salinas y Aguada Blanca Titicaca. Santuarios Nacionales: Áreas donde se protege con carácter intangible el hábitat de una especie o una comunidad de la flora y fauna, así como las formaciones naturales de interés científico y paisajístico. En el Perú tenemos hoy en día seis Santuarios Nacionales, que abarcan un área total de 48,113.10 hectáreas, lo que representa el 0,037% del territorio nacional. Los Santuarios Nacionales son: Manglares de Tumbes Huayllay Ampay Calipuy Tabaconas Namballe Lagunas de Mejía. Santuarios Históricos: Los Santuarios Históricos son áreas que protegen con carácter de intangible espacios que contiene valores naturales relevantes y constituyen el entorno de sitios de especial significación nacional, por contener muestras del patrimonio monumental y arqueológico o por ser lugares donde se desarrollaron hechos sobresalientes de la historia del país. Cubren un área de 35.392 hectáreas que representa el 0,028% del territorio nacional. Los Santuario Histórico son: Chacamarca Pampa de Ayacucho
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 239 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Machu – Picchu. Zonas Reservadas: Las zonas Reservadas son áreas que, reuniendo las condiciones para ser consideradas como Áreas Naturales Protegidas, requieren la realización de estudios complementarios para determinar, entre otras, la extensión y categoría que les corresponderá como tales. En la actualidad ya se han creado 15 Zonas Reservadas que cubren un área total de 5,096.310.02 hectáreas, lo que representa el 4% del territorio nacional. Las Zonas Reservadas son: Laquipampa Apurímac Pantanos de Villa (Lima) Tambopata Candamo Batán Grande Tumbes Algarrobal El Moro Chancaybaños Aymara Lupaza Güeppí Río Rímac Alto Cañete y Cochas Pachacayo Santiago Comaina Allpahuayo Mishana Pantano o Humedal de Villa María (Chimbote) Bosques de Protección: Son áreas que se establecen con el objeto de garantizar la protección de las cuencas altas o colectoras, las riberas de los ríos y de otros cursos de agua y, en general, para proteger las tierras frágiles que así lo requieran. En ellos se permite el uso de recursos y el desarrollo de aquellas actividades que no pongan en riesgo la cobertura y vegetal del área. Actualmente, existen 6 Bosques de Protección que cubren una superficie de 389,986.99 hectáreas que representan el 0,3% del territorio nacional. Los Bosques de Protección son: Aledaño a la Bocatoma-Canal Nuevo Imperial Puquio Santa Rosa Pui Pui San Matías-San Carlos Pagaibamba Alto Mayo Cotos de Caza: Son áreas destinadas al aprovechamiento de la fauna silvestre a través de la práctica regulada de la caza deportiva. Hoy en día el país cuenta con dos Cotos de Caza que cubren una superficie de 124,735 hectáreas, lo que representa el 0,1% del territorio nacional. Los Cotos de Caza son: El Angolo Sunchubamba Reservas Comunales: Son áreas destinadas a la conservación de la flora y fauna silvestre, en beneficio de las poblaciones rurales vecinas.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 240 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El uso y comercialización de recursos se hará bajo planes de manejo, aprobados y supervisados por la autoridad competente y conducidos por los mismos beneficiarios. Pueden ser establecidas sobre suelos de capacidad de uso mayor agrícola, pecuario, forestal o de protección y sobre humedales. Reserva Comunal Yanesha, es la única que se ha establecido por el momento. Cubre una superficie de 34,744.70 hectáreas, lo que representa aproximadamente el 0,03% del territorio nacional. Pantano o Humedal de Villa María (Chimbote): En su libro Diagnóstico del Humedal de Villa María de Rómulo Loayza (2002: 33) describe a este humedal como “un ecosistema marino-costero templado, que se desarrolla sobre una terraza hidromórfica a 3 msnm con pendiente promedio de 1%, y cuyo régimen hídrico depende de la infiltración permanente del río Lacramarca y aguas de regadío, que originan la presencia de cinco sistemas: ribereño, palustrito, estuarino, marino y artificial, en donde se pueden identificar gradientes salinos entre oligosalino a hipersalino y una vegetación hidrófila emergente típica, soporte de una importante diversidad faunística acuática, particularmente avícola”. Actualmente el humedal de Villa María está en proceso de deterioro por irresponsabilidad de las autoridades y de los vecinos que constantemente están rellenando de materiales de desechos sólidos provenientes de las construcciones y de los domicilios de los Asentamientos Humanos de Villa María y 3 de Octubre, de esta manera se está deteriorando este hermoso ecosistema natural. Asimismo la construcción de un canal de drenaje a mermado en gran cantidad las aguas de los espejos de agua, por consiguiente se ven menos espacios aprovechables para las aves residentes y migratorias. Asimismo en las cercanías de este humedal se han instalado fábricas pesqueras, grifos y otras fábricas menores que están contaminando sus aguas y sus suelos. Loayza (2002:171) considera que: “El Humedal de Villa María se constituya un escenario, en el que profesores y estudiantes, de todos los niveles de educación formal, puedan utilizarlo como laboratorio natural, que les permita salir del aula y abandonar el sistema tradicional y accidentalizado de educación, memorística e ilustrativa con base a otras realidades. Se constituye en una excelente oportunidad para forjar niños y jóvenes, no sólo conocedores de cómo es y como funciona un ecosistema natural, sino además la enorme posibilidad de forjar ciudadanos con conciencia equilibrada y reflexiva, respetuosos de los procesos ecosistémicos locales, regionales y globales, como criterio básico en la perspectiva del largo plazo para salvar la vida sobre la Tierra […]. Agrega “Que si realmente la ecuación en Chimbote incorporara de modo transversal en su programa instruccional al humedal de Villa María como laboratorio natural, se contribuirá de modo sustancia en la formación de ciudadanos con conciencia y conducta ambientalista, lo que a su vez viabilizaría el discurso de la sustentabilidad, que actualmente se difunde, ya que los futuros profesionales, las futuras autoridades (alcaldes, presidentes regionales, regidores, jefes de las instituciones tutelares del Estado, etc.), los futuros políticos, los futuros empresarios o inversionistas, serían verdaderamente conscientes que conservar la vida o vivir en equilibrio con la naturaleza, es la única llave que asegura la supervivencia del hombre y del resto de plantas y animales, en el espacio y en el tiempo”. (Loayza, 2002: 172). En la Editorial del Diario La Industria de Chimbote con fecha del 06 de julio del 2004, la Directora Ejecutiva de Natura Lic. Miluska Ordoñez dice: “Los humedales han sido bastae: “Los humedales han sido bastapor biólogos, ingenieros, arquitectos, docentes, etc., quienes han escrito sobre sus bondades y sus impactos sobre el ambiente […]. Los humedales cuentan con un área que sobrepasa las 1.100 hectáreas, encontrándose en esta zona más de 180 especie de flora de diversas especies y más de 90 especies de fauna […]. Ésta área es considerado como intangible e imprescriptible, constituyéndose en una zona recreacional y no apta
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 241 BIOLOGÍA GENERAL I Y II para otros usos ni construcciones […]. Cualquier cambio o modificación atenta contra la integridad y la estabilidad social y ambiental de Chimbote y Nuevo Chimbote, daña la única reserva ecológica de esta ciudad, pone en riesgo la vida de tanta biodiversidad de flora y fauna”. SESION DE APRENDIZAJE Nº 32
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 242 BIOLOGÍA GENERAL I Y II LEGISLACIÓN AMBIENTAL DERECHO AMBIENTAL Es una disciplina aplicada que permite, conocer, analizar y aplicar las normas en materia ambiental para prevenir y sancionar a las personas naturales y jurídicas que infringen dichas normas para mantener el equilibrio ecológico en los diferentes ecosistemas. Asimismo para normar la vida en el campo y en la ciudad de las personas. LEGISLACIÓN AMBIENTAL Son las normas legales vigentes que tienden a frenar utilizando la base jurídica el deterioro de los ecosistemas y de la calidad de vida en las diferentes regiones del planeta. La política ambiental del estado está en la Constitución Política, en los compromisos internacionales asumidos a través de convenios y tratados ratificados, y en las leyes nacionales. CONSTITUCIÓN LEYES DECRETOS LEGISLA- TIVOS, DECRETOS LEYES, ORDENANZAS MUNICIPALES DECRETOS SUPREMOS DECRETOS MUNICIPALES EDICTOS MUNICIPALES RESOLUCIÓN ADMINISTRATIVA Normas Nacionales del Perú: Constitución Política del Perú 1993. Art.66, 67, 68 y 69. Ley general del Ambiente Nº 28611 Ley de Medidas contra efectos nocivos de humos de fundiciones metalúrgicas. Ley No. 16583. Ley General de Aguas. D. Ley No. 17752. Ley Forestal y de Fauna Silvestre. Ley Nº 21147 y 27038.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 243 BIOLOGÍA GENERAL I Y II Ley de Canon de Reforestación. Ley No. 21798. Ley Orgánica de Municipalidades. Ley No. 27972. Ley de Bases para la Regionalización. Ley No. 24650. Ley General de Pesca. Ley No. 25977. Ley que autoriza el otorgamiento en concesión de las tierras eriazas del Estado. Ley Nº 26681. Ley que amplía los alcances de la Ley Nº 26258, sobre prohibición de tala de árboles en determinados bosques. Ley Nº 26721. Ley de prórroga de las exoneraciones al Impuesto General a las Ventas I.G.V. en la Selva. Ley Nº 26727. Ley que aprueba la creación del Organismo Supervisor de la Inversión en Energía – OSINERG. Ley Nº 26734. Ley sobre Manejo Integrado para el Control de Plagas. Ley Nº 26744. Ley de Evaluación del Impacto Ambiental. Ley Nº 26786. Ley General de Salud. Ley No. 26842. Ley del CONAM. Ley No. 26410. Ley de Recursos Naturales. Ley No. 26821. Ley que posibilita la creación del Centro Nacional de Ecoguradas. Ley Nº 26822. Ley que penaliza el internamiento de Desechos Peligrosos o Tóxicos. Ley Nº 26828. Ley de Áreas Naturales Protegidas. Ley No. 26834. Ley Conservación y Aprovechamiento sostenido. Ley No. 26839. Ley de Parques y Áreas Verdes. Ley No. 26664. Ley de Playas. Ley No. 26856. Ley general de minería Nº 26913 Ley de Concesiones Mineras en zonas urbanas. Ley No. 27015. Ley General de Residuos Sólidos. Ley No. 27314. Ley de Prevención de Riesgos Derivados de Uso de la Biotecnología. Ley No. 27104. Código Sanitario. D. Ley No. 17505. D.L. que crea el Consejo Nacional de Protección del Medio Ambiente para la salud. D. Legislativo No. 354-85. Nuevo Código Penal. Art. 304 – 314. Abril 1991. Ley de Promoción de la Inversión en el Sector Agrario D. Leg. No. 653. Código de Tránsito y Seguridad Vial. D. Leg. No. 420-84. Reglamento de Protección Ambiental en las Actividades de Hidrocarburos. D.S. No. 46-93-EM. Reglamento de la Ley General de Pesca. D.S. No. 01-94-PE. Reglamento General para la Protección Ambiental en las Actividades Pesqueras y Acuícolas. D.S. 004-99- PE. Reglamento Nacional para la Aprobación de los Estándares de Calidad Ambiental y Límites máximos permisibles (imp) D.S. 044-98-PCM. Resolución Suprema sobre Ruidos Molestos. R.S. 325-57. Reglamento sobre supresión de ruidos molestos. R.S. 29-9-60. R.S. sobre Previsión para evitar la contaminación en el Mar. R.S. 490-84-MA.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 244 BIOLOGÍA GENERAL I Y II R.S. sobre Día del Medio Ambiente. R.S. No. 0223-91-RE. R.S. sobre el Día de la Tierra. R.S. No. 0132-92-RE. Resolución Ministerial sobre los Límites Máximos Permisibles (l.m.p.) para cada actividad pesquera y por áreas geográficas. R.M. 478-94-PE. R.M. sobre el Programa de Evaluación de los efluentes de las plantas pesqueras a lo largo de la Costa Peruana (IMARPE). R.M. No. 282-95-PE. R.M. que Clasifica Especies en vías de extinción, vulnerables, raras e indeterminadas. R.M. 1082-90-AG. R.M. que Sanciona a los Conductores de Vehículos de Abusos audibles. R.M. 23-08-67-SA. Decreto Supremo sobre Veda indefinida de la caza y/o captura de especies silvestres. D.S. No. 934-73-AG. D.S. sobre Sistema Nacional de Áreas Protegidas por el Estado D.S. No. 10-90-AG. Reglamento de Acondicionamiento Territorial, Desarrollo Urbano y Medio Ambiente. D.S. 007-85-VC. Reglamento de Capitanías y Actividades Marítimas, Fluviales y Lacustres. D.S. 002-87-MA. D.S. sobre Desarrollo del Turismo Ecológico. D.S. 009-92-ICTI. LEGISLACIÓN INTERNACIONAL AMBIENTAL: “La Declaración de Estocolmo de 1972: En su vigésimo tercer periodo de Sesiones la Asamblea General de Naciones Unidas convocó para el año 1972 a una Conferencia de Naciones Unidas sobre el Entorno Humano. Posteriormente, luego de varias reuniones preparatorias, la conferencia se realizó en Suecia del 5 al 16 de junio de 1972, denominándose Conferencia de Estocolmo-Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente Humano. La Declaración de Estocolmo marca un hito en el desarrollo de la problemática ambiental en el mundo. Por primera vez en un foro internacional se discuten los problemas de tanta importancia para la humanidad. Por otro lado, la Declaración de Estocolmo es el inicio fundacional del Derecho Ambiental, ya que es el primer documento que sobre materia ambiental se da en un foro internacional de esta magnitud. La Declaración de Estocolmo de 1972, por el grado de consenso internacional que ha generado y por la profundidad de sus conceptos, se ha convertido en la “Carta Magna” del Derecho Internacional Ambiental. La Declaración de Estocolmo de 1972, a través de su articulado consagra los principios del Derecho Internacional siguientes: El Principio de Igualdad: Reconoce que en materia ambiental todos los Estados son iguales en deberes y derechos. En este principio hay una doble mención, en un caso al hombre, e implícitamente, a los Estados, al condenar el apartheid, la segregación racial, la discriminación, entre otras. El Principio del derecho al desarrollo sustentable: Señalando que hay un vínculo estrecho entre desarrollo económico y social y medio ambiente. El Principio de soberanía estatal sobre los recursos naturales propios: Establece que los Estados exploten sus recursos naturales libremente cuidando el uso racional de los mismos. El Principio de No Interferencia: Implica la obligación de los Estados de no perjudicar con sus actividades al medio ambiente de otros Estados.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 245 BIOLOGÍA GENERAL I Y II El Principio de responsabilidades compartidas: Obliga a los Estados a asumir su responsabilidad internacional cuando sus actos dañen la ecología de otro Estado. El Principio de Cooperación Internacional: Este principio debe guiar a los Estados en todas las actividades relacionadas al medio ambiente, teniendo en cuenta los intereses correspondientes de los demás Estados”. (www.derechoambiental.com.2004) Normas Internacionales por convenios, tratados y protocolos en los cuales el Perú es parte: Convención para la protección de la flora, de la fauna, y de las bellezas escénicas naturales de los países de América. Washington. 1940. Tratado Antártico. Washington. 1959. Tratado que prohíbe los ensayos nucleares. Moscú 1963. Convenio sobre las Marismas. Ramsar. 1971. París 1982. Convenio Internacional para Prevenir la contaminación por los buques. MARPOL. Londres 1973/1978. Convenio para la conservación y ordenación de la vicuña. Lima 1979. Tratado de Cooperación para el desarrollo de la Cuenca Amazónica. Brasilia 1978. Convención sobre la conservación de los recursos marinos vivos del Antártico. Camberra. 1980. Convenio para la Protección del Medio Marino y la Zona Costera del Pacífico Sudeste. Lima 1981. Paipa 1989. Protocolo para la protección del Pacífico Sudeste contra la contaminación radiactiva. Paipa. 1989. Acuerdo Internacional sobre las Maderas Tropicales. Ginebra 1983. Convenio de Viena para la Protección de la Capa de Ozono. Viena. 1985. Convenio sobre la diversidad biológica. Río de Janeiro 1992. Protocolo sobre las sustancias que agotan la capa de ozono. Montreal. 1993. Convenio Internacional de las Maderas Tropicales (ITTO). Ratificado 1995. Convención Marco de las Naciones Unidas sobre cambio climático. Ratificado en 1995. Convención de Bonn sobre la conservación de las especies migratorias. Bonn. 1997. BIBLIOGRAFÍA
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 246 BIOLOGÍA GENERAL I Y II ALDAVE, Augusto, 1995 Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable Concytec. Trujillo. ARMAS, Carlos, 1995 Nuestro Medio Ambiente. UNT. Trujillo BARRINGTON, E. J.W., 1983 Biología Ambiental. Editorial OMEGA Barcelona. España. BIBLIOTECA ESCOLAR VISOR. 2003. Ecología. Editorial VISOR. Lima. CEPRE UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS. 2002. Biología Editorial UNMSM. Lima. CHING, Chun Li. 1969 Genética Humana, Editorial OMEGA, Barcelona. España. CONAN, 2000 Compendio de Normas Legales. CONAM Lima. DICCIONARIO DE CIENCIAS MÉDICAS DORLAND, 1990. Editorial EL ATENEO. Buenos Aires. Argentina. DICCIONARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 2001. Editorial PLANETA DE AGOSTINI. Barcelona. España. DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO SALVAT, 1985. Tomo 1 – 26. Editorial SALVAT. Barcelona. España. DYSON, Robert. 1975 Principios de Biología Celular. Editorial FONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO Boston. EE.UU. ENCICLOPEDIA DE CIENCIAS NATURALES, 1984. Tomo 1 - 12 Editorial NAUTA. Barcelona. España. ENCICLOPEDIA ESCOLAR PLANETA, 2002. Tomo 7 y 8. Ciencias de la Vida Editorial PLANETA DE AGOSTINI. Barcelona. España. ENCICLOPEDIA TEMÁTICA ILUSTRADA GRIJALBO, 2003. Tomo 1 - 8 Editorial THEMA. Lima. GARRO AYALA, Máximo, 2001 Biología. Chimbote. GOICOCHEA, Clara, 1998 Reservas Naturales en grave riesgo Editorial SAN MARCOS. Lima.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 247 BIOLOGÍA GENERAL I Y II GRAN ATLAS DE ANATOMÍA HUMANA, 2004. Editorial EXPRESO. Lima. GRAN COLECCIÓN DE LA SALUD, 2003. Tomo 11 y 12. El Cuerpo Humano Editorial EL COMERCIO. Lima. GRAN ENCICLOPEDIA MÉDICA SARPE, 1983. Editorial SARPE. Barcelona España. GRIBBIN, John., 1987 En busca de la Doble Hélice. Ediciones SALVAT. Barcelona. España. HELLIN RIERA, F.J., 2000 Salud, guía práctica de la Salud y el Cuerpo Humano. Editorial EGEO. Valencia. España. JACOB, F. y OTROS, 1986 Biología Molecular. Editorial ORBIS Madrid. España. JUNQUEIRA, L. y J. Carneiro, 1987 Histología Básica. Editorial SALVAT México. D.F. LOAYZA, Rómulo, 2002 Diagnóstico del Humedal de Villa María Editorial NATURA. Chimbote. MAMONTOU, S. y V. ZAJAROV, 1990. Biología General. Editorial MIR Moscú. MC. CRACKEN, 2000 Nuevo Atlas del Cuerpo Humano. Editorial VISOR. Buenos Aires. Argentina NATIONAL GEOGRAPHIC, 1999 Secretos del Gen. Editorial NATIONAL GEOGRAPHIC SOCIETY. (Octubre 1999) Santiago de Chile. NATIONAL GEOGRAPHIC, 2002 Los orígenes del hombre. Editorial NACIONAL GEOGRAPHIC SOCIETY. (Febrero, 2002) Santiago de Chile. ONDARSA, Raúl, 1995 Biología Moderna. Editorial TRILLAS México D.F. PIATKIN K. y Yu. KRIVOSHEIN, 1986. Microbiología. Editorial MIR. Moscú PRENTIS, Steve, 1987 Biotecnología. Ediciones SALVAT Barcelona. España. VILLEE, Claude, 1985. Biología I y II. Editorial INTERO- AMERICANA. Madrid. España.
    • Mg. Máximo Sabino Garro Ayala 248 BIOLOGÍA GENERAL I Y II PÁGINAS WEB: http://www.antropologíahumana.com http://www.biotecnología.com http://www.bioéticacom http://www.célula.com http://www.clonación.com http://www.derechoambiental.com http://www.diariomédico.com http://www.ecomedic.com/em.indice.htm http://www.encimología.com http://www.ingenieríagenética.com http://www.terminologíagenética.com