010.Biología - Octavo. Genética

GENÉTICA

1. Terminología genética

Si queremos desentrañar más a fondo los problemas de genética, necesitamos familiarizarnos con algunos términos para saber comunicarnos:

Genotipo: equipo de genes de un organismo responsables por sus características. Si tiene los ojos cafés, se llama genotipo a los genes responsables de esa característica.

Fenotipo: manifestación observable de la característica heredada: ojos cafés

Diploide: célula que tiene el número normal de cromosomas. Todas las células del cuerpo, excepto óvulos y espermatozoides, son diploides. En el organismo humano las células diploides tienen 46  cromosomas (2n).

Haploide: célula que posee la mitad del número característico de cromosomas de la especie (n).

Cromosoma: estructura que se halla en el núcleo de todas las células del organismo. Sólo son visibles cuando la célula está dividiéndose, ya que se enrolla la doble estructura del ADN y por tanto engruesa el cromosoma. El cromosoma está formado químicamente por ADN, ARN y proteínas.

El número de cromosomas en cada célula es típico para cada especie: el hombre tiene 46 cromosomas en cada célula. En las células somáticas diploides hay par de cromosomas sexuales, al menos en los vertebrados. En el ser humano tenemos el par XX para mujer o el par XY para hombre.

Gen o gene: parte de una molécula o varias moléculas de ADN responsable para una característica hereditaria. Se alinean en cadenas verticales  en el cromosoma, de modo que al dividirse el cromosoma, los dos nuevos cromosomas llevan un gen del par.

Alelos: dos genes responsables para la misma característica genética. Ejemplo, los dos genes que responden por el factor sanguíneo Rh son dos alelos. El uno actúa para el Rh + y el otro para el Rh - .

Gen dominante: de los alelos, es dominante aquel gen de mayor capacidad funcional; se manifiesta en el fenotipo siempre que exista en el genotipo y  enmascara al gen recesivo.

Gen recesivo: uno de los alelos, que se mantiene inactivo si existe el gen dominante. Si una  característica se debe a un gen recesivo, solo aparecerá esa característica si ambos progenitores aportan el gen recesivo. Se necesitan dos recesivos para que la característica aparezca en el fenotipo.

Homocigótico: organismo que, para una característica, tiene los dos alelos iguales: dos dominantes o dos recesivos. Homocigótico Rh – indica que posee un par de alelos iguales para Rh - .

Heterocigótico: los dos aelos son diferentes. Las flores rojas en el experimento de Mendel, de los parentales son homocigóticos RR; en cambio, en la F₁, primera generación filial son heterocigóticos Rr, los alelos son distintos.

Raza pura: es una línea de animales o plantas, todos ellos homocigóticos para algunas características especiales que siguen constantes. Las razas puras se consiguen cruzando individuos con parentescos muy  cercanos.

La formación de razas puras es muy importante para mejorar las especies de animales o vegetales.

Híbrido: organismo que proviene de progenitores  diferentes. Si los progenitores pertenecen  a distinta especie, el híbrido será estéril, ya que no se formarán gametos, dada la imposibilidad de emparejarse los cromosomas; burro 62 cromosomas, yegua 64 cromosomas, no se emparejan bien los cromosomas de los hijos.

2. Cómo se heredan las características:

Uno de los problemas que nos llama la atención es saber cuándo una característica es dominante o recesiva. Enunciaremos, por tanto algunos rasgos hereditarios, dominantes o recesivos en el ser humano:

Rasgo hereditario                   dominante                               recesivo

Lengua                                     enrollable                                 plana

Lóbulo de la oreja                      despegado                               pegado

Cabello                                    negro                                       rubio

Cabello                                    rizado                                      liso

Ojos                                        negros, café                             azules

Miopía                                     miope                                      normal

Astigmatismo                           con astigmatismo                     normal

Glaucoma                                con glaucoma                           normal

Grupo A, B                               A, B                                         grupo O

Rh                                           Rh +                                        Rh –

Sangre                                     normal                                     hemofílico

Diabetes                                  sano                                        diabético

Cabeza                                    migraña                                    normal

Pulgar                                      curvo                                       recto

Pliegue en el párpado                con pliegue                               sin pliegue

Corona                                                a la derecha                             a la izquierda

Estatura                                   alta                                          baja

Piel                                          morena                                    blanca

Al proponernos cómo se heredará un rasgo paterno debemos saber si es dominante o recesivo. Una vez solucionado esto, es muy importante ir paso a paso:

1. Planteamiento  claro del problema
2. Escoger una letra que represente cada uno de los alelos. El rasgo dominante se escribe con mayúscula y el recesivo con minúscula.
3. Representar los genotipos de los padres. Hagamos algunos ejercicios de este punto, escriba al frente el genotipo:
1. Papá heterocigoto, lengua enrollable     
2. Mamá  homocigoto, cabello negro
3. Papá homocigoto, lengua enrollable
4. Mamá homocigota, lengua plana
5. Papá homocigota, ojos azules
6. Mamá heterocigoto, ojos café
7. Papá sano, heterocigoto
8. Mamá diabética, homocigoto                                                    ¿pudiera ser heterocigoto?
9. Interprete estos genotipos:

                                                               i.      ¿mm, con migraña o sano?

                                                             ii.      ¿Mm, con migraña o sano?

                                                            iii.      ¿MM, con migraña o sano?

                                                           iv.      ¿Mm, homocigótico o heterocigótico?

                                                             v.      ¿mm, recesivo o dominante?

                                                           vi.      ¿MM, homocigótico dominante u homocigótico recesivo?

                                                          vii.      ¿Mm, alelo dominante y alelo recesivo?

4. En un cuadro de Punnett distribuimos los alelos y llenar. O representamos los gametos

Ejemplo: arvejas de semillas amarillas  X arvejas de semillas verdes

F1  Fenotipo: 100% semillas amarillas       Genotipo: Aa 100% Heterocigótico

Para hallar la F2 se vuelven a cruzar los descendientes de la F1 entre ellos mismos:

      

5. Leemos el cuadro. O leemos el cruce determinando los fenotipos y genotipos  con sus porcentajes

 F2  Fenotipo: 3/4 semillas amarillas y 1/4 semillas verdes

Genotipo: 1/4 AA homocigótico dominante  2/4 Aa Heterocigótico    1/4 aa Homocigótico recesivo

TALLER SOBRE CRUCES GENÉTICOS

1. Escriba los genotipos únicamente. Elija la letra que prefiera evitando las letras que en mayúscula y en minúscula se parezcan mucho, o la mayúscula en imprenta y la minúscula en cursiva.

Progenitor masculino                                                 progenitor femenino

Flores púrpuras homocigota                                          flores blancas homocigota

Flores púrpura heterocigoto                                           flores blancas homocigota

Semillas rugosas homocigota                                        semillas lisas heterocigoto

Lóbulo despegado heterocigoto                                     lóbulo pegado heterocigoto

Lengua enrollable heterocigoto                                      lengua enrollable heterocigota

Rh positivo homocigota                                                Rh negativo homocigota

Rh positivo heterocigoto                                                           Rh positivo heterocigoto

Ojos café heterocigoto                                                  ojos azules

Rh negativo                                                                 Rh negativo

Cabello  rizado heterocigoto                                          cabello liso

Miope heterocigoto                                                       miope heterocigoto

Diabetes sano heterocigoto                                           diabético

Migraña heterocigoto                                                    sano

2. Dados los genotipos que has encontrado, toma uno cualquiera de los dos métodos e indique los fenotipos y los genotipos de los hijos.
1. Ejemplo:  flores axiales homocigoto    X flores terminales homocigoto

A_  flores axiales    aa flores terminales

 

	a	a
A	Aa	Aa
A	Aa	Aa

 

    F1        Fenotipo: 100% flores axiales     Genotipo: 100% Aa heterocigóticos

F₂  se cruza los descendientes de la F₁ entre ellos mismos y se obtiene

	A	a
A	AA	Aa
a	Aa	aa

Fenotipo: 3/4 flores axiales  1/4 flores terminales
Genotipo 1/4 AA Homocigótico recesivo 2/4 Aa Heterocigótico  1/4 aa Homocigótico recesivo

3. EJERCICIO PARA EL EQUPO DE TRABAJO: Desarrollar  y Explicar los cruces propuestos en el punto 1.

LAB. Biología. Octavo.Laboratorio 01.

Laboratorio. 01: Órganos reproductores de la planta

La Flor

Tomado de: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/concurso2004/ver/09/partes.htm

Las flores son órganos reproductores de las plantas superiores, de la cual resultan las semillas, portadoras de los caracteres genéticos para la siguiente generación.

Morfología de la flor

Al observar una flor vemos que consta de cuatro partes o verticilios florales unidos al extremo modificado del tallo o receptáculo

El cáliz

El primer verticilio de la flor formado por los sépalos, cuya función es la protección de la yema floral, y los verticilios internos.

Existen dos tipos de cáliz: dialisépalo que presenta sépalos libres y gamosépalo.

Corola

Formada por los pétalos de variados colores, su función es atraer a los insectos útiles en la polinización.

Al igual que el cáliz la corola puede ser dialipétala es decir con los pétalos separados o gamopétala con los pétalos soldados.

La simetría de la flor puede ser de dos tipos: Radical o actinomorfa cuando los pétalos son de igual tamaño y de distribución uniforme que permiten que la flor sea dividida en cuatro (4) o más porciones equivalente y bilateral o zigomorfa cuando los pétalos son de tamaño desigual y con una distribución equidistante entre ellos, lo cual permite dividir la flor en dos partes iguales.
El receptáculo, el cáliz y la corola, juntos forman el perianto o envoltura protectora de la flor.

Androceo

Formado por los estambres y constituyen el aparato sexual masculino. El estambre consta de un tallo o filamento, que lleva en su ápice una antena en donde se desarrollan los granos de polen.

En el androceo, los estambres pueden estar libres (dalistémono) o soldados (gamostémono).

Los estambres pueden ser todos iguales (isostémono), agruparse de dos en dos (didinamos) o en grupo de cuatro y otro de dos (tetradínamos).

Gineceo

Formado por varios pistilos que constituyen el aparto sexual femenino de la flor

El pistilo o carpelo consta de tres partes: El ovario, el estilo y el estigma, que es rugoso y esponjoso con el fin de atrapar el polen.

Los carpelos pueden presentarse separados o estar soldados entre sí parcial o totalmente.

El ovario contiene los óvulos, cada óvulo contiene un saco embrionario, dentro del cual crece la ovocélula.

La posición del ovario puede ser superada por encima de la inserción de los demás verticilios florales como en el nabo, tomate, ciruela, durazno, o infera por debajo de esta inserción.

Plantas monóicas y dióicas

Las plantas pueden ser dióicas cunado poseen flores de un solo sexo, femeninas o masculinas unisexuales, ejemplo: papayo, joroba o fresno el inchi.

Cuando la misma planta posee flores femeninas y masculinas, ejemplo: maíz y nogal, se denomina monoica.

Fórmula floral

Permite resumir las características de una flor, para tal fin se utilizan símbolos, letras y números, los cuales se describen con una determinada secuencia así:

1. Simetría: La cual puede ser actinomorfa simbolizada con un asterisco , o zigomorfa representada con una flecha invertida

2. Sexo: Si la flor es unisexual se representa su sexo así:

3. Cáliz: Se presenta con la letra C seguida del número de sépalos. En el caso de que los sépalos sean soldados (gamosépalos) el número de sépalos se encierra en un paréntesis, ejemplo: C(5).

4. Corola: Se simboliza con la letra K seguida del número de pétalos. Si los pétalos son unidos o soldados (gamopétala) el número de pétalos se encierra en un paréntesis K(5) si los pétalos son libres el número de pétalos va sin paréntesis K5.

5. Androceo: Se representa por la letra A seguida del número de estambres, si son libres se representa sin paréntesis A5 si los estambres son soldados el número de estos va dentro de un paréntesis A(5). Pueden representarse de acuerdo a su agrupación A2+2.

6. Gineceo: Se representa con la letra G indicando la posición del ovario con una raya pequeña así: si es inferior la raya va debajo de la letra (G) si es superior la raya va encima de la letra (G). Seguida del número de carpelos o pistilos, el cual va sin paréntesis si son libres o dentro de un paréntesis si los carpelos son soldados G(5).

Ejemplo:

Inflorescencia

En la mayoría de las plantas no se forma una sola flor en el ápice del tallo o en la axila de una hoja, sino que en una rama o planta se desarrollan arreglos de pequeñas flores, denominadas inflorescencias.

Las inflorescencias pueden clasificarse en Racemosas, cimosas y compuestas.

1. Racemosas: Tienen crecimiento centrípeto y pueden ser:

- Racimo: Presenta un eje principal alargado y flores pediceladas en toda su extensión.

- Umbela: De un punto del pedúnculo parten pedicelos como radios.

- Corimbo: Tiene un eje principal a lo largo del cual salen pedicelos permitiendo a las flores estar en un mismo nivel.

- Espiga: Del pedúnculo o eje salen flores sésiles.

- Capítulo o cabezuela: De un eje ensanchado salen flores sésiles.

2. Cimosas: Su crecimiento es centrífugo, definido y pueden ser:

- Monocasio: Formado por una flor principal terminal y otra lateral secundaria.

- Helicoidea: Con un eje prolongado y flores a ambos lados.

- Dicasio: Con una flor lateral y dos secundarias laterales.

- Escorpioidea: Con flores a un solo lado y eje curvado o enmallado.

Las inflorescencias también pueden formarse por la modificación o la combinación de dos inflorescencias simples. Ejemplo: racimo de racimos, racimos de espigas, umbela de capítulos.

El fruto y la semilla

Después del proceso de fecundación, el ovario maduro con o sin partes asociadas se convierte en fruto.

La pared del ovario junto con las partes asociadas (si se tienen) se convierte en pericarpio o partes protectoras que rodean la semilla.

Al madurar el pericarpio puede contener sustancias de reserva que constituyen la pulpa en frutos carnosos. En otros frutos el pericarpio es seco.

La semilla es el óvulo maduro, y contiene el embrión y las sustancias alimenticias necesarias para su desarrollo y crecimiento.En las ginospermas la semilla se desarrolla en la superficie de las escamas de los conos, en las angiospermas la semilla se desarrolla dentro de la pared protectora del ovario.

Las sustancias alimenticias se encuentran en el endosperma o en el mismo embrión en las dicotiledóneas, en monocotiledóneas se ubica en el albumen.

Clasificación de frutos según Fuller y otros (Botánica, Editorial Interamericana)

1. Frutos simples: El fruto simple consta de un solo ovario madurado. Las clases principales de frutos simples son:

a) Frutos carnosos: Pericarpio blando y carnoso en el momento de la madurez. Las semillas escapan de los frutos carnosos como resultado de la descomposición de los tejidos carnosos.

Baya: Pericarpio totalmente carnoso, ejemplo: Uva, banano, tomate, papaya, sandía, guayaba, naranja, pepino, pimentón.

Drupa: el exocarpio es una capa delgada, el mesocarpio es grueso y carnoso, el endocarpio es duro y pétreo, ejemplo: melocotón, coco, aceituna, cereza, albaricoque.

b) Frutos secos: Pericarpio seco, quebradizo y duro en la madurez, contiene varias semillas.

Frutos deshiscentes: Se abren en forma natural para liberar las semillas, ejemplo: arveja, fríjol, habichuela, magnolia, lirio, tulipán, violeta.

Frutos indehiscentes: No se abren al llegar la madurez contienen una o dos semillas.

Frutos agregados: Es un racimo de varios ovarios madurados, producidos por una sola flor y llevados en el mismo receptáculo. Ejemplo: frambuesa y zarzamora.

Frutos múltiples: Racimos de muchos ovarios madurados producidos por varias flores amontonadas en la misma inflorescencia, ejemplo: mora y piña, higuera.

Frutos accesorios: Frutos que constan de uno o más ovarios madurados, con tejidos de otras partes florales, como el cáliz o el receptáculo. En un fruto accesorio, estos tejidos complementarios están a menudo muy desarrollados, hasta constituir la parte principal de la estructura designada popularmente “fruto”, entre los frutos accesorios familiares figuran las fresas. en la que los frutos individuales son aquenios, llevados a un receptáculo suculento, rojo, dulce, extensamente desarrollado. Otro tipo de fruto accesorio es el pomo ejemplificado por manzanas y peras, en que los ovarios maduros están rodeados de tejido de receptáculo y cáliz agrandado, en los que están almacenadas grandes cantidades de alimento y agua.

008. Biología. Décimo. El comienzo de la vida

El comienzo de la vida.

Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años y un millón de años después aparecería la vida.

En 1924, el bioquímico Alexander Oparin formuló su hipótesis sobre el origen de la vida a partir moléculas inorgánicas que se encontraban en una atmósfera gaseosa, carente de oxígeno y sin capa de ozono que filtrara los rayos ultravioletas.

La energía de descargas eléctricas producidas durante grandes tormentas o la radiación ultravioleta facilitó la unión de las moléculas inorgánicas de la atmósfera primitiva como: dióxido de carbono CO₂, metano CH₄, hidrógeno H₂, nitrógeno N₂, ácido clorhídrico HCl, sulfuro de hidrógeno, H₂S, amoníaco NH₃ y vapor de agua para formar moléculas orgánicas simples, como aminoácidos, azúcares, ácidos grasos y nucleótidos que a su vez formarían proteínas y ácidos nucleicos.

Las lluvias llevaron las moléculas orgánicas a los mares y lagos, donde se concentraron y formaron lo que se denominó como una sopa primitiva.

Dentro de esta sopa primitiva pequeñas gotas de material lipídico fueron rodeadas por agrupaciones de moléculas orgánicas. Eventualmente las gotas de lípidos pudieron incorporar a su estructura nuevos materiales de las moléculas orgánicas que las rodeaban, con un proceso simultáneo de liberación de la energía almacenada en las moléculas orgánicas.

La repetición de este proceso permitió un crecimiento de las agrupaciones moleculares que al separarse de la solución acuosa formaron coacervados que alcanzaban cierta estabilidad para generar procesos metabólicos simples, crecer y reproducirse formando coacervados hijos que a veces conservaban las propiedades químicas de su progenitor, lo cual prefiguró un rudimento de herencia, que permite hablar de un modelo para el inicio de la vida.

Oparin estudió como la selección natural actuó sobre gotas de coacervados que consiguieron captar del medio los catalizadores adecuados para llevar a cabo procesos metabólicos que aseguraran estabilidad, crecimiento, reproducción y predominio sobre las demás.

Estos procesos serían la base para la formación de células ancestrales y posteriormente de organismos más complejos.

La comunidad científica de entonces ignoró sus ideas.

Gráfica 1 Origen de la vida.
Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.

Sin embargo, en 1950 un estudiante de la Universidad de Chicago, Stanley Miller, probó la hipótesis de Oparin.

Stanley Miller demostró en el laboratorio, utilizando un aparato diseñado por él, los mecanismos por los cuales los rayos producidos por descargas eléctricas pudieron afectar la atmósfera terrestre primitiva y a partir de la combinación de elementos inorgánicos la posibilidad de formar los precursores de sustancias orgánicas.
Para ello en un recipiente de cristal diseñado para simular las condiciones de los océanos y mares primitivos sometió a descargas eléctricas una mezcla de gases con composición parecida a la de la atmósfera terrestre primitiva (CH₄, NH₃, H₂, N₂ y vapor de agua). Luego la mezcla fue enfriada y condensada.

El resultado fue la formación de una serie de moléculas orgánicas como aminoácidos, y otros componentes orgánicos.

En la actualidad, es de alta resonancia internacional una teoría aparentemente "contendiente" desarrollada por un grupo de científicos del departamento de biología de la Universidad Estatal de California, Fresno, quienes están realizando investigaciones con el meteorito Murchison (que se cree formó parte de un cometa) el cual contiene algunos aminoácidos similares a los obtenidos por Miller. Se plantea entonces dos posibles orígenes de las primeras moléculas orgánicas que originaron la evolución de la vida en la tierra: un origen endógeno terrestre, al estilo del experimento de Miller, y un origen extraterrestre, aportado por los meteoritos tipo Murchison. Otra opción sería que estos dos mecanismos coexistieron y se complementaron. En todo caso, cualquiera de las dos teorías permite concluir positivamente sobre la capacidad de la materia del cosmos primigenio para generar reacciones conducentes a la formación de moléculas orgánicas, las cuales en las condiciones de la tierra, encontraron condiciones aptas para dar origen a la vida, con base en los procesos que se explican a continuación.

La siguiente etapa de formación de vida fue la síntesis abiótica de polímeros orgánicos con la formación de proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos.

Gráfica 2. Experimento de Miller.
Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.

1. Agua 2. Calor 3. Vapor de agua 4. Entrada de gases. 5. Matraz con mezcla de gases simulando atmósfera 6. Descargas eléctricas (electrodos de tungsteno) 7. Condensador de agua (enfriamiento) 8. Erlemeyer con moléculas orgánicas.

ACTIVIDAD PARA EL EQUIPO DE TRABAJO

1. Explicar el experimento de Stanley  Miller.
2. Enunciar las ecuaciones químicas planteadas en el experimento de Miller

TAREA INDIVIDUAL: imprimir el hipervnículo coacervados para la próxima clase.