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Reaccion rapida y ordenada del cuerpo ante un estimulo agresivo con procesos de limpieza de la lesion y reparacíon tisular

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Un antígeno es una sustancia que desencadena la formación de anticuerpos y puede causar una respuesta inmunitaria. La definición moderna abarca todas las sustancias que pueden ser reconocidas por el sistema inmune adaptativo, bien sean propias o ajenas. Un antígeno suele ser una molécula ajena o tóxica para el organismo.

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Ciclo del virus del sida

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SIDA (VIH) : Concepto y proceso de infección.

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Video subido con fines educativos y de difusión cultural.

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Buena página web como resumen de lo visto en el sistema inmune

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Inmunología. 2º bachillerato. Cosas de Ciencias. Isabel Etayo Salazar. Programación de Biología de 2º Ciclo de la ESO, 1º Bachillerato y 2º, con CTMA. Enlaces, recursos, actividades, imágenes, animaciones y videos. Libros recomendados, películas, recortes de prensa

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ALERGIAS. Principales ALÉRGENOS. Síntomas de las alergias. -AUTOINMUNIDAD. Enfermedades autoinmunes más frecuentes. -INMUNODEFICIENCIAS: congénitas y adquiridas. 5.4. Aplicaciones médicas de la inmunología. -VACUNACIÓN Y SUEROTERAPIA. Su importancia. -TRANSPLANTES DE ÓRGANOS. Problemas de rechazo. Reflexión ética sobre la donación de órganos.

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Presentación de clase sobre el sistema inmunitario

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Esta es la solución del examen de PAU de la tercera evaluación

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Aquí os dejo la planificación de mayo. El examen final constará de 5 preguntas (cada una 2 puntos) sobre los contenidos vistos desde septiembre, y tendrá una duración de 70 minutos. Se realizará en la hora de clase y algo de la siguiente.

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En esta página podréis consultar muchas animaciones, vídeos y apuntes sobre el tema de microbiología

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1. Entrada en la célula 2. Fase de eclipse 3. Multiplicación 4. Liberación 5. Ciclo vital de un retrovirus. VIH 6. Ciclo vital del fago T4 1. Ciclo lítico 2. Ciclo lisogénico 12. Origen evolutivo de los virus 13. Viroides 14. Priones 15. Los microorganismo como agentes de enfermedades infecciosas 1. Vías de infección 2. Factores de patogeneidad. Toxinas 16. Los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos 1. Ciclo del carbono 2. Ciclo del nitrógeno 17. Biotecnología 1. Biorremediación 2. Mejora de la salud 3. Fabricación de alimentos 18. Prácticas 19. Repaso 20. Presentaciones 21. Cuestiones 22. Diapositivas 23. Vídeos

1. ESQUEMAS

3. CONTENIDOS ANIMADOS

4. INTRODUCCIÓN

El poder de resolución del ojo humano, es decir, su capacidad para distinguir entre dos objetos puntuales que se encuentran muy próximos, es de alrededor de 0,2 mm en el mejor de los casos. Debido a ello, una parte muy sustancial de la gran diversidad de seres vivos que constituyen nuestra biosfera escapó a la observación humana hasta épocas muy recientes: se trata del grupo de seres vivos que hoy denominamos microorganismos.

Los microorganismos constituyen un grupo de seres vivos sumamente heterogéneo cuya única característica común es su reducido tamaño: todos son lo suficientemente pequeños como para pasar inadvertidos al ojo humano, siendo preciso el uso de dispositivos de aumento como el microscopio óptico o, en algunos casos, el microscopio electrónico para poder observarlos. La gran mayoría de los microorganismos son unicelulares, aunque una parte significativa de ellos tienen organización subcelular y unos pocos forman agrupaciones de células de tipo colonial sin llegar a constituir verdaderos organismos pluricelulares.

El área de la ciencia biológica que se ocupa del estudio de los microorganismos es la microbiología. Esta parcela del conocimiento biológico tuvo un desarrollo relativamente tardío en comparación con otras y su nacimiento puede datarse a mediados del siglo XVII, cuando Anton van Leewenhoek realizó las primeras observaciones de lo que hoy conocemos como microorganismos a través del microscopio simple que él mismo había construido.

Al igual que la citología, la microbiología languideció durante los siguientes doscientos años con una dedicación casi exclusiva a la descripción y catalogación de los distintos tipos de microorganismos que se iban descubriendo. Fue a mediados del siglo XIX cuando un renovado interés por algunas viejas polémicas, como la teoría de la generación espontánea, junto con el reconocimiento del papel de los microorganismos en la enfermedad y en determinados proceso industriales, como las fermentaciones, supuso la consolidación definitiva de esta ciencia.
CUESTIONES:
5. LA TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA

La teoría de la generación espontánea, según la cual seres vivos podían formarse espontáneamente a partir de materia inanimada, había sido descartada en su versión más amplia a finales del siglo XVII cuando Francesco Redi demostró experimentalmente que los "gusanos" que aparecían en la carne putrefacta eran en realidad larvas de insectos y que si la carne se protegía de manera que éstos no pudieran depositar sus huevos en ella las larvas no aparecían.

Sin embargo, el descubrimiento de los microorganismos resultó, paradójicamente, en un nuevo impulso para esta teoría, ya que muchos de ellos parecían surgir sin más en los líquidos en los que se ponían a macerar durante un tiempo distintos tejidos animales o vegetales. Más tarde, a finales del siglo XVIII, Lázaro Spalazanni demostró que estos microorganismos, entonces denominados "infusorios", no aparecían cuando los frascos que contenían los tejidos en maceración se cerraban herméticamente y se sometían a ebullición.

Pasteur concluyó que los microorganismos que aparecían habitualmente en las infusiones llegaban en pequeño número a ellas a través de las partículas de polvo atmosférico en las que se encontraban y luego se reproducían en ellas al encontrar un medio rico en nutrientes. El cuello largo, estrecho y sinuoso de sus matraces había retenido todas las partículas de polvo ambiental impidiendo así la llegada de microorganismos al líquido, que permanecía estéril indefinidamente. Pasteur comprobó asimismo que si, inclinando los matraces, se permitía el acceso del líquido a la zona sinuosa en donde el polvo había quedado retenido, sí se producía crecimiento de microorganismos en él.

Con este diseño experimental, sencillo y elegante, Pasteur desbarataba las críticas basadas en una presunta alteración de las propiedades del aire por efecto del calor. Es digno de mención el hecho de que algunos de los matraces de Pasteur, que se conservan en el Instituto que lleva su nombre en París, permanecen libres de crecimiento microbiano en la actualidad, después de casi 150 años.

Es frecuente olvidar, cuando se habla de la refutación de la teoría de la generación espontánea, que tal refutación se refiere a la ocurrencia de este fenómeno en las condiciones actuales del planeta Tierra. Por ello conviene poner de manifiesto que las teorías actualmente aceptadas acerca del propio origen de la vida describen una suerte de "generación espontánea" ocurrida en el océano primitivo de nuestro planeta, en unas condiciones ambientales muy diferentes de las actuales.

6. MICROBIOLOGÍA

Otro hito en la historia de la microbiología lo supuso el reconocimiento del papel de los microorganismos, en concreto de las levaduras, en los procesos de fermentación de los que se obtienen las bebidas alcohólicas y distintos tipos de alimentos. Fue también Louis Pasteur, que trabajó varios años al servicio de industriales fermentadores de la ciudad de Lille, quien identificó los distintos tipos de levaduras implicados en los distintos tipos de fermentación.

De todos modos, el principal impulso de la microbiología resultó del reconocimiento del papel de los microorganismos en las enfermedades de carácter infeccioso. Aunque la existencia de organismos parásitos del tipo de los piojos o las lombrices intestinales, tanto en humanos como en el ganado, era conocida desde la antigüedad, el hecho de que distintos tipos de microorganismos podían también ejercer el parasitismo y causar enfermedades en los organismos hospedadores no fue reconocido hasta la segunda mitad del siglo XIX.
La relación de los microorganismos con numerosas enfermedades humanas fue establecida inicialmente por Robert Koch , que identificó y aisló en 1876 a la especie bacteriana Bacillus anthracis como causante del ántrax. El descubrimiento de Koch fue seguido por la identificación y aislamiento de numerosos gérmenes causantes de un buen número de enfermedades, entre ellos los del cólera, difteria, tétanos, peste, sífilis y otros muchos.

El enorme interés que despertó la relación entre microorganismos y enfermedad y las expectativas creadas de que se pudieran tratar enfermedades hasta entonces consideradas incurables propiciaron un gran auge de la microbiología, como ciencia auxiliar de la medicina, en los primeros años del siglo XX.

7. CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

La clasificación de los seres vivos que obtuvo más aceptación y resultó más duradera después de la de Linné fue el sistema de los cinco reinos propuesto por R. Whittaker en 1959 y ampliamente divulgado por Lynn Margulis en su obra Five Kingdoms. Este sistema divide a los seres vivos en los siguientes cinco reinos:

Moneras: incluye a todos los organismos procariontes

Protistas: incluye a todos los eucariontes unicelulares (antiguos protozoos, algas y hongos unicelulares)

Fungi: incluye a todos los hongos pluricelulares (que se desgajan así del reino vegetal)

Plantae: incluye todos los hasta entonces llamados vegetales pluricelulares con excepción de los hongos

Animales: incluye a todos los hasta entonces llamados animales pluricelulares o metazoos.

La introducción de las técnicas de secuenciación de las proteínas y más tarde de los ácidos nucleicos, provocó un vuelco en los sistemas de clasificación de los seres vivos. La aplicación de estas técnicas a la clasificación de los seres vivos descansa sobre el supuesto de que secuencias similares de aminoácidos o nucleótidos denotan un mayor parentesco evolutivo entre las especies que las presentan, mientras que secuencias muy diferentes irían asociadas con una mayor divergencia a partir de un antepasado común más remoto.
A mediados de la década de 1970 Carl R. Woese decidió aplicar estas técnicas tomando como referencia la secuencia de un gen que está presente en todas las formas de vida celular conocidas: el gen que codifica la molécula de rRNA 16S de la subunidad pequeña del ribosoma. Los primeros estudios confirmaron en líneas generales la corrección de las clasificaciones precedentes, realizadas sobre la base de estudios de tipo morfológico.
Sin embargo, en el curso de estos estudios se produjo el descubrimiento de un nuevo grupo de microorganismos, las arqueobacterias, que hasta entonces había pasado desapercibido debido a su gran similitud morfológica con las bacterias, pero que presentaban claras divergencias a nivel bioquímico con respecto a éstas.
Woese propuso en 1977 una nueva clasificación en la que el primitivo reino monera era sustituido por dos nuevos reinos: eubacteria, que incluía a las bacterias conocidas hasta entonces, y archaeobacteria, que incluía al grupo recién descubierto. Se ampliaba así el número de reinos a seis. Posteriormente el análisis más detallado de los datos moleculares reveló que existía un mayor parentesco evolutivo entre los organismos eucariotas y las arqueobacterias que entre éstas y las eubacterias, lo que condujo a Woese en 1990 a modificar su propuesta inicial sustituyendo la clasificación de los seis reinos por otra más simplificada que dividía a los seres vivos en tres grandes dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya.
El sistema de los tres dominios, con sus respectivas subdivisiones que equivaldrían a los tradicionales reinos, goza entre los estudiosos de la evolución de una aceptación bastante amplia aunque no total.
En los últimos años, diferentes estudios acerca de la ultraestructura celular atestiguan que existe una diversidad mucho mayor de lo que se creía dentro del dominio eukarya. Ello ha conducido a que muchos investigadores hayan propuesto la fragmentación del primitivo reino protistas en múltiples grupos que según muchos de ellos merecen la categoría taxonómica de reino.

En resumen, parece llegado el momento de desechar definitivamente las antiguas clasificaciones basadas en criterios antropocentristas (o al menos "animalia-centristas") para adoptar un sistema de clasificación mucho más racional basado en el principio de ascendencia común. Está en marcha un ambicioso proyecto denominado The tree of life web (ToL), basado en la filosofía de la sistemática filogenética, en el que biólogos de todo el mundo están colaborando en la construcción de un sistema completo de clasificación filogenético en el que se plasme la unidad y la diversidad de la vida sobre la Tierra.

En la Figura se observa una versión simplificada del árbol filogenético se puede apreciar que sólo tres ramas terminales (las que corresponden a animales, hongos y plantas) corresponden mayoritariamente a organismos pluricelulares, mientras que todas las demás corresponden a distintos tipos de microorganismos.

Otro aspecto a tener en cuenta es que las formas de vida subcelular (virus, viroides y priones) no aparecen reflejados en los sistemas de clasificación o árboles filogenéticos descritos. La razón es que estas formas parásitas intracelulares no parecen tener un origen común, sino más bien haber evolucionado en paralelo a partir de formas celulares de los distintos grupos de organismos a los que parasitan. Tradicionalmente se vienen considerando como un grupo aparte, con características especiales que justifican su no inclusión en las categorías taxonómicas establecidas.

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8. MICROORGANISMOS PROCARIONTES

Bacterias y arqueobacterias comparten la mayoría de sus características morfológicas, por lo que la existencia de éstas últimas como grupo diferenciado pasó desapercibida durante mucho tiempo. Las diferencias entre ambos grupos se encuentran sobre todo a nivel bioquímico y, en cierta medida, también ecológico.

8.1. ARQUEOBACTERIAS
Entre las características bioquímicas que diferencian a ambos grupos destaca la presencia generalizada de intrones en los genes de las arqueobacterias mientras que en las bacterias son prácticamente inexistentes.

8.2. EUBACTERIAS
Se trata de microorganismos unicelulares procariotas, cuyo tamaño oscila entre 1 y 10 micras (como son muy pequeñas no necesitan citoesqueleto), adaptados a vivir en cualquier ambiente, terrestre o acuático, pues en las diferentes estirpes bacterianas pueden observarse todas las formas de nutrición conocidas. Las hay:

Autótrofas: fotosintéticas y quimiosintéticas

Heterótrofas: saprófitas, simbióticas y parasitarias.

Los líquidos, preparados en tubos de ensayo debidamente tapados con algodón graso y esterilizados, suelen ser caldo de carne, suero sanguíneo y sangre, enriquecidos con ciertas sustancias sin las cuales no pueden reproducirse (aminoácidos, peptona, etc.).

Los sólidos se obtienen a partir de los líquidos mediante adición de agar-agar o gelatina en caliente, luego se vierte sobre tubos de ensayo inclinados o sobre cajas de Petri; posteriormente se esterilizan, se siembran utilizando el asa de platino, y se colocan en la estufa de cultivo a la temperatura adecuada que favorezca su multiplicación.

8.2.1. ESTRUCTURA BACTERIANA

Los componentes estructurales básicos de las bacterias son:
Pared bacteriana: Estructura presente en todas las bacterias. Es una envoltura rígida exterior a la membrana. Da forma a la bacteria y sobre todo soporta las fuertes presiones osmóticas de su interior.

Los componentes fundamentales de la pared son los peptidoglucanos o mureínas, formados por anillos de polisacáridos complejos enlazados con oligopéptidos. Además contiene otros elementos diferentes según pertenezca al grupo de las Gram negativas o al de las Gram positivas:

En las Gram negativas, bacterias que se tiñen de rojo con la tinción de Gram, hay una sola capa de péptidoglucanos sobre la que se dispone una membrana externa constituida por una capa de fosfolípidos y otra de glicolípidos asociados, estos últimos, a polisacáridos que se proyectan hacia el exterior.

En las bacterias Gram positivas la red de peptidoglucanos origina varias capas superpuestas, es gruesa y homogénea y no hay membrana externa, estas bacterias se tiñen de violeta con la tinción de Gram..

Algunos antibióticos actúan sobre los componentes moleculares de la pared; por ejemplo, la lisozima (presente en las lágrimas, moco nasal y en la mayoría de los tejidos y secreciones) que actúa rompiendo los enlaces glucosídicos de los péptidoglucanos, lo que provoca la lisis por ósmosis de la bacteria; otros, como la penicilina, son antibióticos bacteriostáticos porque inhiben la síntesis de los péptidoglucanos y, por ello, interrumpen el crecimiento bacteriano.

TINCIÓN DE GRAM.
Extensión: En un porta bien limpio (con alcohol, papel de filtro y flameado) se coloca una gota de agua destilada a la que, con el asa de siembra, previamente esterilizada a la llama, se lleva una pequeña cantidad de suspensión de bacterias o, en su caso, de una colonia.

Con el asa se extiende la gota y las bacterias sobre el porta y se fija la extensión por el calor, calentando suavemente a la llama del mechero hasta que se seque.

2) Coloración:
a) 1 minuto en cristal violeta de Hucker (colorante inicial)
b) se lava con agua destilada
c) 1 minuto en lugol (mordiente)
d) se decolora con alcohol de 95º (decolorante)
e) se lava con agua destilada
f) 1 minuto en fucsina (colorante de contraste)
g) se lava con agua corriente
h) se seca suavemente y sin frotar con papel de filtro
Una vez que la preparación está totalmente seca, poner una gota muy pequeña de aceite de cedro y observar al microscopio con el objetivo de inmersión.

Las bacterias que aparecen coloreadas de violeta son Gram+ y las que aparecen coloreadas de rojo más o menos intenso, son Gram-

Cápsula bacteriana. En numerosas bacterias se forma en la parte externa de la pared una cápsula viscosa compuesta por sustancias glucídicas. Esta envoltura, que se presenta en casi todas las bacterias patógenas, las protege de la desecación y de la fagocitosis por los leucocitos del hospedador, así como del ataque de los anticuerpos, lo que aumenta la virulencia de las bacterias encapsuladas. La presencia de la cápsula no es, sin embargo, un carácter diferenciador, pues determinadas bacterias pueden o no formarla en función de los medios de cultivo.

Membrana . Es una envoltura que rodea al citoplasma. Está constituida por una membrana de tipo unitario de 75 Å de espesor. Su estructura es idéntica a la de las células eucariotas, variando sólo en algunas de las moléculas que la componen; por ejemplo, en la membrana bacteriana no hay esteroides. Una particularidad que presenta la membrana bacteriana es la existencia de unos repliegues internos que reciben el nombre de mesosomas.

Las funciones de la membrana plasmática bacteriana son las mismas que en la célula eucariota, es decir, limitan la bacteria y regulan el paso de sustancias nutritivas. Los mesosomas incrementan la superficie de la membrana plasmática y además tienen gran importancia en la fisiología bacteriana, puesto que en ellos hay gran cantidad de enzimas responsables de importantes funciones celulares, entre las que destacan las siguientes:

Ribosomas. Son corpúsculos similares a los de las células eucarióticas, aunque de menor tamaño (su velocidad de sedimentación es de 70 S), compuestos por una subunidad pequeña de (30 S) y otra mayor de (50 S). Se encuentran dispersos en el protoplasma bacteriano, aislados o asociados en cadenas de ARNm (polirribosomas), y se encargan de la síntesis de proteínas.

Cromosoma bacteriano. El ADN de la bacteria está constituido por una sola molécula en doble hélice (esta molécula es muy grande en comparación con el tamaño de la bacteria), circular, superenrollada y asociada a proteínas no histonas. Suele estar unida a los mesosomas. En las células bacterianas puede haber también una o varias moléculas de ADN extracromosómico de menor masa molecular que el cromosoma denominadas plásmidos. Estos plásmidos, en algunas bacterias, pueden tener genes que las protegen de los antibióticos o también genes que intervienen en los procesos de reproducción (plásmido F).

Inclusiones . En el protoplasma bacteriano se encuentra una gran variedad de granulaciones, que cumplen, generalmente, la función de depósitos de sustancias de reserva.

Flagelos. Son apéndices filiformes de mayor longitud que la bacteria que permiten su locomoción. Se presentan en número y disposición variable y están formados por fibrillas proteicas compuestas de una proteína llamada flagelina.

Fimbrias o pili. Son filamentos huecos, delgados y rectos, situados en la superficie de determinadas bacterias y cuya función no está relacionada con la locomoción, sino con la adherencia a los substratos y el intercambio de fragmentos de ADN durante la conjugación.

ANIMACIONES

8.2.2. FUNCIONES DE NUTRICIÓN EN LAS BACTERIAS

La mayor parte de las bacterias son heterótrofas y deben tomar el alimento orgánico sintetizado por otros organismos. La obtención del alimento la hacen por diversos caminos:

Otras bacterias son autótrofas y utilizan compuestos inorgánicos para su nutrición:

Bacterias del hidrógeno: activan el hidrógeno molecular con ayuda de hidrogenasas y lo utilizan para obtener energía.

Sulfobacterias:obtienen la energía por oxidación de compuestos reducidos de azufre, dando sulfato como producto final.

Ferrobacterias: algunas bacterias viven en aguas ricas en compuestos de hierro ferroso, absorben estas sustancias y las oxidan a hierro férrico, que forma hidróxido férrico, muy insoluble y que precipita.

Bacterias nitrificantes: oxidan compuestos reducidos del nitrógeno presentes en el suelo. Las del género Nitrosomonasoxidan el amoniaco a nitritos. Las bacterias nitrificantes, como Nitrobacter, oxidan los nitritos a nitratos. En este vídeo nos cuentan un poco más de la acción de estas bacterias.

Independientemente del tipo de nutrición, las bacterias pueden necesitar el oxígeno atmosférico (bacterias aerobias) o no (bacterias anaerobias). Para algunas bacterias anaerobias el oxígeno es un gas venenoso (anaerobias estrictas), otras lo utilizan cuando está presente, aunque pueden vivir sin él (anaerobias facultativas).

8.2.3. FUNCIONES DE RELACIÓN EN LAS BACTERIAS

Las bacterias responden a un número elevado de estímulos ambientales diversos mediante modificaciones de su actividad metabólica o de su comportamiento. Ciertas clases, ante los estímulos adversos del ambiente, provocan la formación de esporas de resistencia, que, al ser intracelulares, se denominan endosporas.

Las endosporas bacterianas son estructuras destinadas a proteger el ADN y el resto del contenido protoplasmático, cuya actividad metabólica se reduce al estado de vida latente; pueden resistir temperaturas de hasta 80ºC y soportan la acción de diversos agentes físicos y químicos. En condiciones favorables germinan y dan lugar a una nueva bacteria (forma vegetativa).

Pero la respuesta más generalizada consiste en movimientos de acercamiento o distanciamiento respecto a la fuente de los estímulos (taxias) que pueden ser de varios tipos: flagelar, de reptación o flexuosos (parecido al de las serpientes, pero en espiral).

8.2.4. FUNCIONES DE REPRODUCCIÓN Y GENÉTICA BACTERIANA

Reproducción por bipartición: Generalmente las bacterias se multiplican por bipartición o división binaria; tras la replicación del ADN, que está dirigida por la ADN polimerasa de los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.

Las bacterias donadoras son las que poseen, además del cromosoma bacteriano, pequeñas cadenas de ADN de doble hélice y circulares, denominadasepisomas o factores F. Estas bacterias se denominan F+ cuando el factor F está separado del cromosoma; pero, en ocasiones, este factor puede integrarse en el cromosoma, que se abre y se transforma en una cadena lineal, con lo que la bacteria F+ queda convertida en Hfr (alta frecuencia de recombinación). Las bacterias receptoras carecen de episomas y se denominan F- .

Durante la conjugación uno de los factores F de una bacteria F+ pasa a través de las fimbrias a una bacteria F- , que se cambia en F+ y adquiere la capacidad de formar estos pili sexuales, mientras que la bacteria F+, como posee varias copias del episoma no pierde su condición de donadora.

Las bacterias Hfr, sin embargo, pueden transferir la totalidad o parte de su ADN cromosómico a través de las fimbrias a una bacteria F- . Para ello, previamente, deben duplicar su ADN cromosómico, junto con el episoma que lleva integrado, y una de las copias del cromosoma puede trasladarse a una bacteria F- (generalmente sólo pasan fragmentos cromosómicos debido a la fragilidad de las fimbrias).

El factor F suele permanecer en la bacteria Hfr, ya que se encuentra inserto en la región terminal del cromosoma que casi nunca circula a través de las fimbrias, porque éstas se destruyen antes de que les de tiempo a pasar. Los genes que han logrado atravesar el pili se integran en el cromosoma de la bacteria F-, que de esta forma adquiere caracteres de la Hfr (se producen fenómenos de sobrecruzamiento y recombinación génica entre el cromosoma y los fragmentos).

9. MICROORGANISMOS EUCARIONTES

Los miembros del antiguo reino protistas, es decir, los eucariontes unicelulares se venían dividiendo tradicionalmente en tres grupos: protozoos, algas unicelulares. Esta división se basaba en ciertas características como la presencia o no de pared celular, la estructura de los órganos del movimiento como cilios y flagelos, y la presencia o ausencia de pigmentos fotosintéticos.
Parece razonable pensar que cuando los organismos eucariontes evolucionaron, hace entre 1.500 y 2.000 millones de años, a partir de procariontes ancestrales, tuvieron un gran éxito adaptativo colonizando rápidamente multitud de hábitats diferentes. Ello trajo consigo una gran diversificación que ha quedado plasmada en la gran cantidad de estirpes que han llegado hasta nuestros días.

9.1. PROTOZOOS
Son organismos formados por una sola célula, es decir, poseen la estructura típica de una célula eucariótica animal, aunque en ocasiones presenta una mayor complejidad en su organización. Tienen una membrana plasmática que los rodea y delimita, algunos forman un caparazón duro, calizo o silíceo, o bien una fina envoltura de quitina.

Su forma y tamaño son variables, pero casi todos ellos son microscópicos por lo que deben observarse al microscopio.

Algunos viven libres en aguas dulce o saladas. Cuando se deseca el medio en que viven forman un caparazón y se enquistan. Muchos de ellos son heterótrofos, entre los que se encuentran algunos que son parásitos de algunos animales. Algunos son parásitos del ser humano y causantes de algunas enfermedades graves. Entre ellos cabe citar el Plasmodium falciparum, agente causante de la malaria, el Tripanosoma brucei gambiense responsable de la enfermedad del sueño, Entamoeba hystolitica, causante de una de las variedades más graves de disentería. Otros muchos son autótrofos fotosintéticos, como la gran variedad de algas unicelulares que se encuentran formando parte del fitoplancton de todos los mares y aguas continentales del planeta.

Se suelen reproducir por bipartición simple, aunque algunos tienen otras modalidades e incluso se conocen procesos de reproducción sexual.

Según sea su tipo de movilidad, se clasifican en: Ciliados: presentan cilios para su movimiento se conocen con el nombre de ciliados. E l protozoo ciliado más conocido es el paramecio. Su estructura es:
Tiene forma de suela de zapato y de su cuerpo salen muchos cilios, dispuestos en filas a lo largo de toda su superficie, que le sirven para nadar.
A un lado del cuerpo hay una abertura, la boca o citostoma, que da acceso a un embudo que se estrecha hacia el interior. Sirve para su alimentación: con los cilios provoca un remolino que arrastra las partículas alimenticias hacia el fondo del embudo, donde se forma un vacuola digestiva que engloba las partículas ingeridas.
En su citoplasma podemos distinguir:

Unas pequeñas cavidades esféricas, más o menos numerosas, llamadas vacuolas digestivas.

En cada extremo del cuerpo se halla una vacuola pulsátil, de forma estrellada, que presenta movimientos rítmicos de contracción y cuya misión es expulsar de la célula los productos de deshecho de la digestión y agua.

Un par de núcleos: uno grande (macronúcleo) y otro pequeño (micronúcleo).

Se reproducen asexualmente por división simple. Se han observado procesos sexuales (conjugación) en los cuales dos paramecios se unen por el citostoma y a través de él realizan un intercambio de material nuclear, separándose después. Aunque en este proceso no haya variación numérica, se considera una reproducción sexual por el intercambio de material nuclear, que es lo esencial de la sexualidad.

Cuando falta agua, se rodea de una membrana gruesa, donde permanece con vida latente, pudiendo resistir largas temporadas hasta que nuevamente haya agua, este proceso se conoce como enquistamiento.
Otros ciliados que abundan en al agua de charcas son:

Las Vorticelas, con cuerpo en forma de campana y un largo pedúnculo que puede arrollarse en espiral como un muelle. Forman colonias.
Los Stentor, con forma de trompeta, que pueden medir hasta 1 mm. Se suelen fijar a raíces, etc. por su extremo puntiagudo.

Rizópodos: como la Ameba, que vive en las charcas. Forma gruesos pseudópodos para moverse y capturar su alimento: bacterias, algas, etc. Los protozoos que forman pseudópodos se denominan rizópodos. Además de la ameba existe Entamoeba histolytica que es parásita del hombre donde origina la disentería amebiana

Flagelados, como el Trypanosoma, protozoo de forma alargada y con un largo flagelo para su movimiento. Vive parásito en la sangre de algunos mamíferos africanos de donde puede pasar al hombre por picadura de la mosca tse-tsé. En el hombre origina la enfermedad del sueño.

Esporozoos, como el Plasmodium, que produce en el hombre la enfermedad de la malaria o paludismo. Se introduce en la sangre mediante la picadura de la hembra del mosquito Anopheles , quien a su vez lo toma de otros individuos enfermos. De esta forma la enfermedad se transmite de individuos enfermos a otros sanos por la picadura del mosquito. El plasmodio, una vez en la sangre, pasa al interior de los glóbulos rojos donde se divide por esporulación y destruye las células sanguíneas.

9.2. ALGAS
Las algas unicelulares formadas por una sola célula, viven en el agua y son capaces de realizar la fotosíntesis. Entre ellas podemos citar las Diatomeas que son algas de color amarillo que viven tanto en el mar como en el agua dulce y poseen un caparazón de sílice (frústula) constituido por dos piezas que encajan como una caja y su tapadera. Algunas algas unicelulares poseen flagelos merced a los cuales se mueven en el agua como es el caso de la Euglena viridis. Las algas unicelulares forman parte importante del llamado plancton.
Algas Pluricelulares. Son seres formados por muchas células, que no se agrupan formando tejidos, como en seres vivos más complejos., por lo que las células no se reparten el trabajo, sino que todas deben realizar todas las funciones. Si observamos su color, podemos clasificarlas en tres tipos:

Algas verdes:su color es debido a que tienen clorofila, que es una molécula que sirve para realizar la fotosíntesis. La clorofila es de color verde. Viven en aguas dulces y saladas a poca profundidad.

Algas pardas: el pigmento que utilizan para realizar la fotosíntesis es de color marrón amarillento. Esta molécula es más sensible a la luz que la clorofila. Por eso, las algas pardas pueden vivir a mayor profundidad.

Algas rojas: El pigmento que utilizan para hacer la fotosíntesis es de color rojo. Es el pigmento más sensible a la luz, por lo que estas algas pueden vivir a profundidades donde la luz que llega es muy tenue.

Bajo esta denominación se incluye un amplio grupo de organismos de gran heterogeneidad. Entre las características comunes a todos los hongos pueden destacarse dos:

Estar formados por una o más células eucariotas.

Encontrarse desprovistos de clorofila u otro pigmento fotosintético.

Pared celular de quitina.

Los hongos son organismos heterótrofos que necesitan para su nutrición sustancias orgánicas ya elaboradas; la mayoría son saprófitos - se desarrollan sobre materia orgánica en descomposición - y otros son parásitos que producen enfermedades en el hombre y otros animales y vegetales como la candidiasis. y el pie de atleta

Dentro de los hongos podemos encontrarlos unicelulares (levaduras) y pluricelulares (mohos y setas), estos tienen una estructura denominada "talo" y que suele estar constituida por una serie de filamentos denominados "hifas", que pueden ser ramificadas y tabicadas, formando, en su conjunto, una estructura denominada "micelio".
En muchas especies de hongos, los denominados hongos superiores, a partir del micelio subterráneo se origina un órgano reproductor aéreo denominada seta, en el cual se puede distinguir el pie y el sombrero.
Reproducción . Los hongos unicelulares se reproducen asexualmente por gemación. Los pluricelulares se reproducen asexuadamente por espores genéticamente idénticas a su progenitor, que aparecen en el extremo de unas hifas especiales, o bien sexualmente, por otro tipo de espores , genéticamente diferentes al progenitor y diferentes entre sí. En algunos hongos, como el moho del pan, se alterna la reproducción asexual con la reproducción sexual. Esto se denomina reproducción alternante.
Nutrición . Como se nutren mediante digestión externa, precisan de lugares dónde haya mucha materia orgánica y agua. Por esto viven en lugares húmedos y sin necesidad de luz. Según el tipo de materia orgánica de la cual se alimentan se distinguen tres tipos:

Saprófitos. Se nutren de materia orgánica en descomposición. Por ejemplo el champiñón

Parásitos.Se nutren de la materia orgánica de organismos vivos. Producen enfermedades y plagas como lasroyas, el tizón y el cornezuelo del centeno que atacan a los cereales, el míldiu de la viña y los hongos de las tiñas, como el responsable de la enfermedad "pie de atleta".

Simbiontes . Se nutren de la materia orgánica producida por otros organismos vives a los cuales viven asociados beneficiándose mutuamente, en lo que se denomina simbiosis. Es el caso de los hongos de los líquens (simbiosis de algas con hongos) y de los hongos de las micorrizas (simbiosis entre hongos y raíces de plantas).

10.1. CLASIFICACIÓN DE LOS HONGOS

Ficomicetos u hongos inferiores. Presentan hifas sin tabiques, es decir sin las membranas plasmáticas que separan sus células. Por ejemplo el míldiu de la viña que presenta esporas móviles con dos flagelos, y el moho blanco del pan que presenta esporas sin flagelos.

Ascomicetos . Presentan hifas con tabiques (hifas septadas) y sus espores se forman en el interior de células especiales en forma de estuche, denominadas ascas, o forman filamentos denominadosconidios. Unos son unicelulares como las levaduras y otras son pluricelulares como las colmenillas, las trufas o el Penicillium que es el productor del antibiótico "penicilina".

Basidiomicetos . Presentan hifas con tabiques (hifas septadas) y sus esporas se forman en el exterior de una células especiales denominadas basidios. Son pluricelulares. Unos dan lugar a setas comestibles, como la seta de cardo, el níscalo, el champiñón y el ratón. Otros forman setas tóxicas, como la canaleja,matamoscas y el boleto de Satanás.

11. VIRUS

Cuando a finales del siglo XIX se reconoció el papel de los microorganismos en la producción de enfermedades y a identificarse los gérmenes responsables de muchas de ellas, los microbiólogos comenzaron a utilizar el término virus para designar a todos los microorganismos patógenos. Así, en esta época se consideraba que las bacterias eran los "virus" causantes de las enfermedades. Existían sin embargo algunos gérmenes infecciosos que se resistían a su identificación.
Pasteur, aunque pudo demostrar que la rabia era producida por un agente infeccioso específico y transmisible, fue incapaz de cultivar este agente en los medios de cultivo en los que habitualmente crecían las bacterias, y tampoco pudo visualizar al microscopio ningún ejemplar al que poder atribuir la enfermedad.
Poco después se pudo comprobar que estos agentes infecciosos tan escurridizos debían tener un tamaño mucho menor que el de las bacterias, ya que eran capaces de atravesar filtros de porcelana en cuyos finos poros quedaban retenidas todas las bacterias conocidas. A partir de entonces se les denominó "virus filtrables".
Surgió entonces la idea de que estos agentes podrían ser en realidad simples toxinas, es decir, sustancias químicas con efectos nocivos sobre el organismo. Pronto se pudo comprobar, sin embargo, que los "virus filtrables" se reproducían en el interior de los organismos infectados, lo que demostraba que eran auténticos microorganismos, aunque mucho más pequeños que los conocidos hasta entonces.

En 1915 se detectaró la existencia de agentes de parecidas características que atacaban a determinados cultivos bacterianos produciendo la muerte por lisis celular de las bacterias afectadas. Concluyeron que se trataba de virus específicos de las bacterias a los que llamaron bacteriófagos (abreviadamente fagos). A partir de entonces la investigación se centró en gran medida en este tipo de virus, que se mostraron especialmente asequibles a su manipulación en el laboratorio y que presentaban además la ventaja de ser inocuos para el ser humano. A pesar de estos progresos la identificación y caracterización de esta variedad de microorganismos seguía resistiéndose a los esfuerzos de los investigadores y, presumiblemente a causa de su pequeño tamaño, nadie había conseguido visualizarlos al microscopio óptico.

A comienzos de la década de 1930 se pudo por fin aislar y obtener en estado cristalino un virus bacteriófago y se comprobó que estaba constituido por proteína y DNA a partes aproximadamente iguales. Poco después sucedió lo mismo con el virus del mosaico del tabaco, que había sido identificado ya a comienzos del siglo como el agente causante de esta enfermedad vegetal. El análisis químico al que fue sometido reveló que estaba compuesto exclusivamente por proteína y RNA. Los virus parecían ser agentes compuestos exclusivamente por proteínas y un tipo de ácido nucleico. A finales de esa misma década la microscopía electrónica recién descubierta permitió por fin visualizar estos agentes infecciosos.

11.1. NATURALEZA DE LOS VIRUS
Los virus son entidades subcelulares, es decir, su grado de organización es inferior al celular. Están constituidos casi a partes iguales por proteínas y un ácido nucleico, que puede ser DNA o RNA pero nunca los dos a la vez. Son capaces de penetrar en las células vivas y de reproducirse en su interior y sólo allí, por lo que puede considerárseles parásitos intracelulares obligados. Sin embargo, el tipo de parasitismo que desarrollan los virus presenta características que lo hacen diferente de cualquier otro conocido, pues tiene lugar a nivel genético.

Los virus carecen de maquinaria metabólica propia y en su lugar utilizan la de la célula parasitada. Cuando un virus penetra en una célula toma el control de su metabolismo de manera que una parte de los enzimas y de la maquinaria celular de producción de energía abandona sus funciones primordiales y se ponen al servicio del virus, dedicándose exclusivamente a la producción de la progenie viral. Las nuevas partículas víricas así generadas tienen a su vez capacidad infectiva y pueden penetrar en otras células para reproducirse en su interior.

Este particular modo de vida que exhiben los virus ha suscitado extensas discusiones acerca de si deben ser considerados o no como auténticos seres vivos. En efecto, en tanto que un virus se encuentra reproduciéndose en el interior de una célula viva exhibe al menos una de las funciones que tradicionalmente se vienen considerando características de los seres vivos, es decir, la reproducción. Sin embargo, cuando se encuentran fuera de las células, las partículas virales no presentan ningún tipo de actividad bioquímica, carecen de un metabolismo energético propio, e incluso pueden cristalizar a partir de suspensiones y los cristales resultantes permanecer inactivos durante largos períodos sin perder su estructura y propiedades, comportándose a todos los efectos como materia inanimada. Cuando los virus cristalizados se suspenden de nuevo en un medio adecuado y se permite su acceso a células vivas recuperan su capacidad infectiva y vuelven a reproducirse en el interior de las mismas.

Algunos autores han tratado de zanjar la polémica argumentando que los virus se encuentran "en la frontera de la vida" y que sólo deben considerarse seres vivos cuando están reproduciéndose en el interior de las células parasitadas. Es posible que se trate de una de esas discusiones bizantinas que salpican la historia de la ciencia. Lo que sí se puede afirmar es que los virus constituyen uno de los productos más sofisticados de la evolución biológica en la medida en que se encuentran entre los que con mayor eficacia y economía manipulan la materia y la energía del entorno en su propio beneficio.

11.2. ESTRUCTURA DE LOS VIRUS
Las partículas víricas individuales con capacidad infecciosa se denominan viriones. Un virión se compone de una molécula de ácido nucleico (DNA o RNA) y una cubierta proteica que la envuelve denominada cápside. Su tamaño oscila entre los 20 y los 300 nm.

El ácido nucleico constituye el genoma del virus y contiene información para la síntesis de las proteínas de la cápside y, en algunos casos, para la de algunos enzimas implicados en la replicación del propio ácido nucleico y en la expresión de su información. Los ácidos nucleicos virales, tanto en el caso de los virus de DNA como en el de los de RNA, son en unos casos monocatenarios y e otros bicatenarios.
globulares denominadas capsómeros que espontáneamente se asocian para formar una estructura tridimensional hueca que alberga al ácido nucleico en su interior. Por lo general, las cápsides virales presentan formas geométricas regulares que responden a alguno de los siguientes tipos:

Cápside helicoidal. Los capsómeros son todos iguales entre sí y se disponen helicoidalmente alrededor de un armazón que no es otro que el propio ácido nucleico viral. Es el caso del virus del mosaico del tabaco.

Cápside icosaédrica. Existen al menos tres tipos de capsómeros que se disponen ocupando respectivamente las caras, aristas y vértices de un icosaedro regular hueco, en cuyo interior se empaqueta el ácido nucleico. Muchos virus presentan tipos adicionales de capsómeros que se disponen en el exterior de la estructura y tienen la misión de interactuar con la superficie de las células a infectar. Entre los virus de cápside icosaédrica se encuentran los adenovirus responsables del catarro común

Cápside compleja. Presentan distintos tipos de capsómeros de cuyo ensamblaje resultan las siguientes estructuras que forman parte de la cápside:

Cabeza.- estructura icosaédrica similar a las cápsides icosaédricas ya comentadas

Cola.- estructura helicoidal hueca que comunica la cabeza con el exterior y permite la salida del ácido nucleico durante la infección

Collar.- anillo proteico que ensambla la cabeza y la cola

Placa basal.- estructura situada al final de la cola que permite al virus fijarse sobre la superficie de la célula a infectar; puede presentar unas prolongaciones denominadas espinas que facilitan la adsorción de la partícula viral a la superficie celular. Muchos virus bacteriófagos presentan este tipo de cápside .

Virus con envoltura membranosa: Adicionalmente, algunos virus presentan una envoltura lipoproteica, similar a una membrana celular, situada externamente con respecto a la cápside. Esta envoltura puede concebirse como un resto de la membrana plasmática de las células infectadas que rodea al virus cuando sale de ellas. Sin embargo, algunos virus incorporan a esta envoltura lipoproteica sus propias proteínas, que desempeñan un papel relevante en el reconocimiento de la superficie de las células a infectar. Un ejemplo de virus con envoltura lipoproteica es el virus de la gripe.

Además de los componentes estructurales de la cápside algunos viriones incluyen algunas moléculas proteicas adicionales, con función enzimática, que desempeñan diferentes funciones en el proceso de infección. Tal es el caso del virus de la inmunodeficiencia humana, responsable del SIDA, cuyo virión contiene una molécula del enzima transcriptasa inversa, necesaria durante la fase inicial de la infección.

11.3. CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS
El principal criterio que se ha utilizado para clasificar a los virus es el tipo de ácido nucleico que presentan. En la década de 1970 el experto virólogo y premio Nobel David Baltimore propuso un sistema de clasificación de los virus de una gran sencillez y elegancia, que, con pequeñas modificaciones, sigue utilizándose hoy en día. El sistema se basa en que la expresión del genoma viral en forma de proteínas virales siempre pasa por una molécula de mRNA. Los pasos que se han de ejecutar para sintetizar esta molécula a partir de un genoma viral concreto permite establecer seis grupos principales, en función de que el ácido nucleico sea DNA o RNA, de que éste sea de cadena doble o cadena sencilla, y, para los virus de RNA, de cual sea el modelo de expresión de la información genética que poseen (transcripción ordinaria o transcripción inversa).

En segundo lugar, para establecer los distintos grupos dentro de los seis principales, se utilizan criterios estructurales como la presencia o ausencia de envoltura lipoproteica o la morfología de la cápside viral. Por último, se recurre al tipo de células a las que infectan (animales, vegetales o bacterianas). Así se han establecido alrededor de 30 grupos de virus diferentes.

ADN monocatenario, por ejemplo, en el fago O-X-174

ADN bicatenario, como el fago T4 , y los adenovirus

ARN bicatenario (los reovirus)

ARN monocatenario, como es el caso de los virulentos retrovirus, entre los que se encuentran el de la gripe, el sarampión, la rabia, el SIDA y determinados virus oncógenos causantes de ciertos tipos de cáncer (sarcoma de Rous, determinadas leucemias, etc.). Este último grupo contiene, además de los otros componentes mencionados, un enzima particular llamado retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, que le va a permitir transcribir su ARN en un ADN dentro de la célula infectada.

11.4. CICLO REPRODUCTIVO DE UN VIRUS
En el ciclo reproductivo de los virus se distinguen varias etapas: entrada, eclipse, multiplicación y liberación. Analizaremos a continuación estas etapas.

11.4.1. Entrada en la célula
La entrada de una partícula viral en la célula a infectar tiene lugar en dos etapas. La primera es la adsorción del virión a la superficie celular. Todo indica que los desplazamientos de las partículas víricas son debidos exclusivamente al movimiento browniano, de manera que sus encuentros con las células son fruto del azar. Sin embargo, las cápsides virales o sus envolturas lipoproteicas según los casos disponen de proteínas específicas capaces de reconocer mediante complementariedad estructural a determinados receptores glucoproteicos de la superficie celular, estabilizando así la adsorción de la partícula una vez producido el encuentro.

Una vez producida la adsorción, la segunda fase consiste en la penetración de la partícula vírica completa, o bien de su ácido nucleico, en el citoplasma celular donde ha de reproducirse. Los distintos tipos de virus presentan distintas modalidades de penetración en función de la morfología de su cápside y de la presencia o ausencia de envoltura lipoproteica:

Penetración directa. Es propia de algunos virus sin envoltura lipoproteica. La partícula vírica se abre paso a través de la bicapa lipídica de la membrana celular y accede directamente al citosol.

Fagocitosis. Otros virus carentes también de envoltura penetran en el interior de una vesícula endocítica tras ser fag ocitados por la célula. A continuación enzimas incorporados en la partícula vírica degradan la membrana de la vesícula y liberan al virus en el citosol. Existen también virus con envoltura lipoproteica que recurren a esta vía de entrada; la liberación en el citosol se produce en este caso por fusión de las membranas de la envoltura viral y del fagosoma.

Fusión de membranas. Los virus con envoltura lipoproteica penetran mediante una fusión de esta envoltura con la membrana celular que libera la cápside viral directamente en el citosol

Inyección. Los virus con cápside compleja, como muchos bacteriófagos se fijan a la superficie celular e inyectan su ácido nucleico en el citoplasma permaneciendo toda la estructura proteica en el exterior. Para ello la vaina externa de la cola se contrae de manera que el núcleo interior de la misma perfora la membrana celular poniendo en comunicación la cabeza de la cápside con el citosol.

11.4.2. Eclipse
En los primeros tiempos de la investigación sobre los virus un resultado experimental llamó poderosamente la atención de los investigadores: durante los primeros minutos transcurridos tras la infección vírica no aparecían partículas con capacidad infecciosa dentro de las células infectadas; el virus parecía haberse esfumado tras penetrar en la célula, para reaparecer al cabo de algún tiempo (unos diez minutos en el caso de los bacteriófagos) en forma de nuevas partículas infecciosas. La existencia de este período, que fue denominado el eclipse, encerraba información valiosa acerca de la naturaleza del proceso de reproducción viral.

El eclipse se produce porque tras el proceso de penetración el virión se desensambla liberando así el ácido nucleico viral en el citoplasma celular. Sea cual sea el mecanismo de penetración las cápsides vacías se desechan y ya no formarán parte de la siguiente generación de virus. En cualquier ciclo de reproducción viral siempre existe una fase en la que el virus es una simple y desnuda molécula de ácido nucleico que contiene la información para fabricar nuevos virus. Durante el eclipse, el ácido nucleico viral se confunde entre la multitud de macromoléculas presentes en el citosol celular y no es posible distinguirlo experimentalmente de ellas.

La duración de la fase de eclipse define dos tipos de ciclo vital bien diferenciados que analizaremos a continuación :

Ciclo lítico. Es la modalidad que presenta la mayoría de los virus. El eclipse dura sólo unos cuantos minutos: los que transcurren entre la llegada del ácido nucleico al citosol y el ensamblaje de las primeras partículas víricas de la nueva generación. En esta modalidad el ácido nucleico viral toma inmediatamente el control de la maquinaria celular y comienza la fase de multiplicación.

Ciclo lisogénico. Es propio de algunos bacteriófagos aunque también aparece en algunos virus de células animales. El eclipse es muy largo, pudiendo en algunos casos llegar a durar años. El ácido nucleico viral, en lugar de iniciar inmediatamente la fase de multiplicación, se integra en material genético de la célula infectada. Para ello utiliza enzimas celulares implicados en procesos de recombinación del material genético de la propia célula. Una vez integrado, el ácido nucleico viral permanece silente durante un período variable permitiendo a la célula infectada desarrollar sus actividades con normalidad. Cada vez que la célula replica su material genético para preparar la siguiente división celular, replica también inadvertidamente el ácido nucleico viral, que de este modo es transmitido en las sucesivas generaciones celulares a toda la descendencia de la célula inicialmente infectada. En un momento dado y como respuesta un cambio en las condiciones ambientales el ácido nucleico viral se libera del material genético de todas las células que lo han recibido, utilizando para ello los mismos enzimas que en el proceso de integración, y desencadena en todas ellas la fase de multiplicación poniendo así fin al período de eclipse.

11.4.3. Multiplicación
La fase de multiplicación consiste en la producción de nuevas partículas virales infectivas, siguiendo las instrucciones contenidas en el ácido nucleico viral y utilizando para ello la maquinaria bioquímica y los nutrientes de la célula infectada. Consta de dos procesos diferenciados. Uno de ellos es la replicación del genoma viral, creando nuevas copias del mismo que serán incorporadas a las nuevas partículas víricas. El otro es la expresión de la información contenida en dicho genoma, a través de los procesos de transcripción y traducción, para sintetizar las proteínas que a continuación se ensamblarán para formar las nuevas cápsides virales. El proceso de ensamblaje es en algunos virus totalmente espontáneo y depende de las condiciones físico-químicas del medio; en otros intervienen determinados enzimas que también están codificados en el genoma del virus.

11.4.4. Liberación
Una vez ensambladas las nuevas partículas víricas deben salir al exterior de la célula infectada para poder infectar nuevas células y reproducirse en su interior. Existen dos modalidades principales de este proceso de liberación de la progenie viral:

11.5. Ciclo vital de un retrovirus: El VIH causante del SIDA
Los retrovirus son un grupo muy especial de virus animales. Son virus cuyo ácido nucleico es ARN, poseen envoltura y el enzima transcriptasa inversa.

EL VIH es un retrovirus relativamente complejo. Está constituido por una membrana lipídica con glucoproteínas dispuestas al exterior a modo de espículas. En el interior encontramos una cápsida proteica que encierra el material genético, formado por dos moléculas de ARN monocatenario y se encuentran ligadas, cada una de ellas, a una molécula de una enzima, la transcriptasa inversa.

Información: El VIH ataca preferentemente a los linfocitos T4. Las fases de este proceso son:

1ª) Contacto entre las espículas de su envoltura membranosa y los receptores de la célula hospedadora. Estas permiten la fusión de membranas, introduciendo en su interior la cápside con el material genético.

2ª) Una vez en el interior, el virus se despoja de su cápsida protéica y quedan libres las hebras de ARN y la enzima retrotranscriptasa que transporta.

3ª) La retrotranscriptasa, también llamada transcriptasa inversa, primero hace una copia en ADN de la cadena de ARN, es decir, invierte el proceso normal de transcripción de ADN a ARN, originando una hélice híbrida ARN-ADN.

4ª) La hélice híbrida ARN-ADN es utilizada por la misma enzima para generar una doble hélice de ADN (previa degradación del ARN).

5ª) Las dobles cadenas de ADN víricas entran en el núcleo y se insertan en el cromosoma celular, donde puede permanecer en estado latente en forma de provirus durante un tiempo más o menos prolongado.

6ª) Finalmente se transcriben y se traducen utilizando la maquinaria metabólica de la célula y origina nuevas copias de ARN vírico, proteínas de la cápsida y de la envoltura y enzimas retrotranscriptasas.

7ª) Estos componentes se ensamblan, y...

8ª) los virus abandonan la célula mediante un proceso de gemación que les permite adquirir de nuevo su recubrimiento membranoso.

Todos estos procesos pueden ser lentos, originando tan sólo un descenso de la actividad metabólica del hospedador, o rápidos, con lo que la salida masiva de virus termina con la lisis de la célula.

11.6. Ciclo vital del fago T4
El bacteriófago T4 es un virus complejo con una cabeza icosaédrica y una cola en la que hay una placa basal yfibras de fijación. El genoma se compone de una molécula de ADN bicatenaria que se encuentra profusamente empaquetada dentro de la cabeza.

El fago se fija en la pared bacteriana, en las regiones denominadas puntos de adherencia, a través de los cuales inyecta su ADN mediante la contracción de la vaina de la cola. Una vez en el protoplasma bacteriano, el ADN puede seguir dos caminos: multiplicarse y originar nuevos virus (vía lítica), con lo que se produce la destrucción de la bacteria, o integrarse en el cromosoma bacteriano y adoptar la forma de profago (vía lisogénica).

11.6.1. Ciclo lítico

1) Fijación y entrada: Inicialmente el bacteriófago fija su cola a receptores específicos de la pared de la bacteria donde una enzima, localizada en la cola del virus, debilita los enlaces de las moléculas de la pared. A continuación el fago contrae la vaina helicoidal, lo que provoca la inyección del contenido de la cabeza a través del eje tubular de la cola del fago: el ácido nucleico penetra en la célula.

2) Multiplicación: Una vez dentro el ADN del virus, utilizando nucleótidos y la enzima ARNpolimerasa de la bacteria, dirige la síntesis de gran cantidad de ARNm viral. Este ARNm viral sirve de base para la síntesis de proteínas del virus (capsómeros, endonucleasas, endolisinas). El ADN vírico, utilizando los complejos enzimáticos de la bacteria, se replica muchas veces. Tanto los ácidos nucleicos replicados, como el resto de los componentes víricos que se han sintetizado, se ensamblan dando lugar a nuevos virus.

3) Lisis y liberación. En una bacteria pueden formarse unos 100 bacteriófagos que salen al exterior debido a la acción de la endolisina, enzima que lisa la pared bacteriana. Debido a ello se produce la ruptura de la pared bacteriana y la muerte de la célula. Los virus quedan libres para infectar nuevas células.

11.6.2. Ciclo lisogénico
No siempre se produce la lisis inmediata de la célula. Hay fagos atemperados o atenuados que se integran en el ADN bacteriano por entrecruzamiento de dos regiones idénticas del fago y de la bacteria, del mismo modo a como ocurre en los plásmidos. Estos fagos integrados se denominan profagos, y se replican pasivamente con el ADN de la bacteria. Las bacterias capaces de establecer esa relación con los fagos atenuados se denominanlisogénicas.

El ADN del profago puede permanecer en forma latente durante varias generaciones de la bacteria, hasta que un estímulo induzca la separación del profago que iniciará un ciclo lítico típico. Mientras la célula posea el ADN profago será inmune frente a infecciones de este mismo virus. Otros virus que no son bacteriófagos pueden también tener ciclos lisogénicos.

12. ORIGEN EVOLUTIVO DE LOS VIRUS

El origen evolutivo de los virus es uno de los temas que la moderna biología no ha conseguido todavía esclarecer, situándose las respuestas que hasta ahora se han dado a este problema en el terreno de la especulación. En gran medida este hecho se debe a que el registro fósil de estos microorganismos es prácticamente inexistente y no se ha detectado en la actualidad ninguna forma de virus que pudiéramos considerar "primitiva".

Una interpretación del origen evolutivo de los virus, bastante desacreditada en la actualidad, sugería que estos microorganismos podrían ser en realidad las formas de vida más primitivas que aparecieron sobre la Tierra, a partir de las cuales habrían evolucionado todas las demás. Tal interpretación descansa en la evidencia de que los virus son las entidades vivas más simples en cuanto a su organización que existen en la biosfera actual. Un grave inconveniente de esta teoría consiste en que, por ser los virus parásitos intracelulares obligados, difícilmente podrían ser evolutivamente anteriores a las células a las que parasitan.

En la actualidad dos teorías rivalizan en la explicación del origen de los virus. Según una de ellas los virus descenderían de microorganismos con organización celular que en el pasado habrían desarrollado una forma de parasitismo intracelular. Estos parásitos habrían evolucionado hacia una simplicidad cada vez mayor, deshaciéndose de estructuras celulares y abandonando procesos metabólicos que les resultaban superfluos en el medio intracelular. La simplificación habría conducido a un parasitismo intracelular obligado ya que estos virus ancestrales serían ya incapaces de desarrollar un ciclo vital fuera de las células parasitadas. Las últimas etapas de este proceso consistirían en la pérdida total de una maquinaria bioquímica y un metabolismo energético propios, que les serían proporcionados por la célula hospedadora, y la desaparición de la envoltura membranosa característica de los organismos con organización celular.

La otra teoría sugiere que los virus podrían haber tenido su origen en genes vagabundos. Multitud de procesos celulares dan lugar a fragmentos de ácidos nucleicos cuyo destino es en la mayor parte de los casos la degradación por las nucleasas de la célula. Así ocurre en procesos como la recombinación genética, la reparación del DNA, la maduración del RNA y muchos otros. Puede suceder que en algunos casos estos fragmentos de ácido nucleico eludan la acción de las nucleasas y adquieran una cierta estabilidad, llegando incluso a replicarse por acción de la maquinaria celular y a desarrollar la capacidad de transferirse de una célula a otra. La selección natural habría favorecido a aquellos fragmentos que contuviesen información para fabricar algunas proteínas, siempre que éstas contribuyesen a la estabilidad del ácido nucleico y a mejorar su capacidad de "infectar" nuevas células. Así habrían surgido las cápsides virales.

Es posible que las dos teorías expuestas sean en mayor o menor grado acertadas. Existe un amplio acuerdo sobre la afirmación de que los virus no constituyen un grupo monofilético, es decir, distintos grupos de virus pudieron tener orígenes independientes, en épocas diferentes y a partir de grupos de organismos celulares diferentes. No necesariamente en todos los casos el origen del virus tuvo que responder al mismo proceso, de manera que en unos casos la teoría del parásito simplificado podría ser la adecuada, mientras que en otros lo sería la del gen vagabundo.

13. VIROIDES

En 1967 se descubrió que el agente causante de cierta enfermedad de la planta de la patata era una pequeña molécula de RNA circular que carecía de cápside proteica y de cualquier tipo de envoltura. El agente era capaz de replicarse dentro de las células y de infectar a sus vecinas produciendo en todas efectos patológicos. Desde entonces se ha detectado la presencia de estas moléculas de RNA "desnudas" a las que se ha denominado viroides, en distintos organismos vegetales. Los viroides son los agentes infecciosos más pequeños y más simples conocidos. No contienen información que codifique ningún tipo de proteína por lo que dependen totalmente de la maquinaria replicativa de la célula hospedadora.

El descubrimiento de los viroides apoya la teoría del gen vagabundo sobre el origen de los virus. Es posible que los viroides representen etapas tempranas de la evolución de los virus, los virus "primitivos" que hasta hace poco no se habían detectado. Hasta la fecha no se han encontrado viroides de DNA pero no se puede descartar que existan.

14. PRIONES

En 1982, tras varios años de investigación, Stanley Prusiner descubrió un nuevo tipo de agente infeccioso al que denominó prión (abreviatura de proteinaceous infectious particle). Los priones son los agentes causantes de un cierto número de enfermedades neuro-degenerativas que afectan al ganado y también a humanos, conocidas como encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles (ESET). Entre ellas se encuentra el "scrapie" o prurito lumbar de las ovejas, la encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de las "vacas locas"), el kuru (enfermedad hoy en vías de erradicación que afectaba a ciertos indígenas de Nueva Guinea que hasta 1950 practicaban una forma de canibalismo ritual), la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob (CJD) y otras similares.

Cuando Prusiner consiguió aislar priones en estado puro a partir de cerebros de hamster infectados descubrió, con gran sorpresa de la comunidad científica, que estaban compuestos exclusivamente por proteína. Además, la capacidad infecciosa de los priones resistía todo tipo de tratamientos de los que habitualmente afectan a los ácidos nucleicos, lo que indicaba que carecían de ellos. La partícula infecciosa consistía en una única cadena polipeptídica de unos 250 aminoácidos de longitud, demasiado pequeña como para albergar en su interior un genoma de ácido nucleico por pequeño que este fuese. Esta proteína fue denominada por Prusiner PrP (proteína del prión).

Los priones parecían ser los primeros organismos vivos carentes de ácido nucleico y que, por lo tanto, contravenían en toda su extensión el "dogma central" de la biología molecular, pues parecían consistir en una especie de "proteína autorreplicante" cuya secuencia de aminoácidos no estaba codificada por ninguna secuencia de nucleótidos. No se conocía ningún mecanismo de síntesis de proteínas capaz de explicar tal capacidad de replicación.

La siguiente sorpresa fue que PrP se encontraba también en individuos no infectados, siendo un constituyente normal de las células nerviosas que se encontraba codificado en su genoma al igual que las demás proteínas. Prusiner llamó PrPc (proteína celular) a la proteína presente en los individuos sanos y PrPsc (proteína infecciosa del "scrapie") a la proteína patogénica . El análisis de una y otra proteína reveló que ambas tenían idéntica secuencia de aminoácidos y que estaban codificadas por el mismo gen, el cual se encontraba presente en todas las especies susceptibles a las encefalopatías espongiformes. La pregunta que surgió inmediatamente fue que, si ambas proteínas eran idénticas en secuencia ¿cuál era la diferencia que convertía a una de ellas en patógena y a la otra no? Los análisis cristalográficos realizados hasta la fecha, si bien no arrojan datos concluyentes, apuntan a a que la diferencia se encuentra a nivel de la conformación tridimensional. PrPc presenta una conformación rica en tramos en hélice-α, mientras que en PrPsc una parte de los tramos en hélice-α parecen haber virado hacia la conformación en lámina β. Otra diferencia relevante entre ambas proteínas es que PrPc es sensible a la acción de las proteasas celulares mientras que PrPsc se muestra resistente a ellas.

La hipótesis de Prusiner, todavía no totalmente corroborada, es que la molécula de PrPsc es capaz de interactuar directamente con la de PrPc provocando en ella un cambio conformacional que la transforma en una segunda molécula de PrPsc. Una sola molécula de PrPsc puede inducir la transformación de muchas moléculas de PrPc en PrPsc, que a su vez adquieren capacidad transformadora, produciendo un efecto cascada. La resistencia a las proteasas de PrPsc provocaría su acumulación intracelular y con ella, a través de un mecanismo todavía no conocido, el efecto patógeno característico.

Queda por dilucidar el mecanismo por el que PrPsc es capaz de inducir el mencionado cambio conformacional. Se ha sugerido que PrPsc podría actuar como una chaperona (proteínas celulares responsables del plegamiento de otras proteínas). Tampoco se sabe cuál es la función de PrPc en los individuos sanos, aunque su localización en la membrana plasmática de las neuronas apunta a que esta función pueda estar relacionada con la sinapsis neuronal.

De confirmarse la hipótesis de Prusiner, la violación por los priones del "dogma central" de la biología molecular no sería tan flagrante. Habría que considerar que los priones no son auténticos seres vivos sino moléculas integrantes de los organismos hospedadores que han adquirido la capacidad de comportarse como agentes infecciosos.
ANIMACIONES

15. LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES DE ENFERMEDADES INFECCIOSAS
La mayoría de los microorganismos son inocuos para los demás seres vivos. Muchos de ellos incluso se han adaptado a las condiciones especiales que tienen los tejidos de los animales, viviendo en ellos, en su piel, en sus conductos digestivos o respiratorios; son la denominada flora normal. Sin embargo, los microbios más conocidos son aquellos que producen enfermedades infecciosas en las plantas, en los animales y en la especie humana; estos son los microorganismos patógenos.

El grado de patogenidad se denomina virulencia y se mide, generalmente, por el número de microorganismos necesarios para desarrollar la enfermedad. Hay microorganismos que normalmente no son patógenos pero pueden serlo cuando disminuyen los mecanismos defensivos de un animal: son los microorganismos oportunistas.

Robert Koch (1843-1910) fue el primero en comprobar que una bacteria era la causante de una enfermedad infecciosa, el carbunco en ovinos. Estableció cuatro postulados que constituyen la base de las investigaciones médicas para establecer el tratamiento de las infecciones:

El organismo específico ha de encontrarse siempre asociado a la enfermedad.

El organismo tiene que ser aislado y obtenido en cultivo puro en el laboratorio.

Este cultivo puro inoculado en un animal susceptible de ser infectado produce la enfermedad.

Se debe recuperar el organismo del animal infectado experimentalmente en cultivo puro.

Otros aportes de la labor investigadora de Koch fueron el descubrimiento de los cultivos en medios sólidos y el descubrimiento de los agentes causantes de la tuberculosis (llamado desde entonces bacilo de Koch) y del cólera.

15.1. Vías de infección
El primer paso en una infección es la colonización por parte de los microorganismos de tegumentos y mucosas corporales, donde deben competir con otros microorganismos comensales. Los que superan esta primera fase con más éxito son los que producen las enfermedades más contagiosas.
La entrada de microorganismos en el cuerpo del hospedador puede tener lugar a través de distintas vías:

Heridas o abrasiones en los tegumentos.

Roturas microscópicas en las mucosas.

Picaduras de artrópodos.

Adherencia específica del microorganismo a las células del hospedador y paso a través de células epiteliales.

En determinadas circunstancias, algunos microorganismos forman colonias muy numerosas en los tegumentos, las cuales son responsables de una lesión epitelial, produciéndose inflamación y rotura, a través de la cual penetran.

Una vez dentro, los microbios tienen que reproducirse, ya sea en una lesión superficial, ya sea en un tejido específico al que son conducidos por vía linfática o sanguínea. En esta primera fase tienen que superar los mecanismos defensivos del hospedador, lo que incluye la inflamación, la detención en los ganglios linfáticos y su eliminación de la sangre por acción de los fagocitos. Si consiguen superarlos, se desarrolla la enfermedad. El tiempo que transcurre desde que penetran hasta la manifestación de los síntomas de enfermedad se denomina período de incubación.

Las infecciones pueden ser superficiales, si el microorganismo se multiplica en las células epiteliales de la zona de entrada, o sistémicas si alcanzan los vasos sanguíneos y se multiplican en varios órganos a la vez.

15.2. Factores de patogenicidad. Toxinas
Según la infección va progresando, se empiezan a manifestar los síntomas de la enfermedad. Esto nos indica que el hospedador ya ha sufrido una lesión por diversas causas:

La proliferación de los microorganismos: El crecimiento del número de células microbianas puede conllevar dos clases de peligro: de un lado, se puede crear una competencia entre el microbio y las células del hospedador por un determinado nutriente; de otro lado, se puede producir el bloqueo de vasos sanguíneos o un daño directo sobre las células del hospedador

Producción de toxinas: Las toxinas son sustancias venenosas de bajo peso molecular, que pueden ser excretadas al medio (exotoxinas), como la del botulismo o el tétanos, o retenidas dentro de la célula (endotoxinas). Estas toxinas pueden provocar daños locales, cuando son muy específicas, o difundirse y causar lesión sistémica.

La producción de enzimas extracelulares como la lecitinasa que hidroliza los lípidos de membrana de las células huésped; las hemolisinas que lisan los glóbulos rojos, liberando al plasma su hemoglobina, etc.

16. INTERVENCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN LAS TRANSFORMACIONES O CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Las bacterias y los hongos son los microorganismos que, junto a los productores, permiten la existencia del ciclo de la materia en la biosfera. Su función es descomponer la materia orgánica procedente de restos vegetales, cadáveres y excrementos, convirtiéndola en materia inorgánica que vuelve a ser utilizada por los productores.

La actividad de los descomponedores en la biosfera permite que la materia se recicle y no se disperse en las sucesivas transferencias, como ocurre con la energía.

Muchos de los elementos químicos que componen los materiales terrestres están sometidos a unos circuitos cíclicos que consisten, básicamente, en que pasan de formar parte de materia inorgánica inerte a formar parte de materia constitutiva de seres vivos y de éstos, posteriormente, de nuevo a materia inorgánica inerte, cerrándose el ciclo. Estos ciclos de la materia son los ciclos biogeoquímicos.

Como ejemplos de ciclos biogeoquímicos, y el papel que desempeñan los microorganismos en ellos, estudiaremos el ciclo del carbono y el ciclo del nitrógeno:

16.1. EL CICLO DEL CARBONO
Mediante el proceso de fotosíntesis, las plantas toman el carbono en forma de CO2 de la atmósfera o del agua, asimilándolo durante la fase oscura de dicho proceso para formar moléculas orgánicas. Parte del carbono vuelve al medio inerte en la misma forma de CO2 como resultado de la respiración tanto de las propias plantas como de los organismos consumidores y descomponedores. Los desechos, restos o cadáveres que contienen carbono vuelven también al medio inorgánico por acción de los descomponedores (bacterias y hongos).

Una parte muy importante del carbono, puede tardar millones de años en incorporarse al medio inerte. Es el caso del carbono que llega a formar parte del petróleo y del carbón mineral. Este carbono puede volver al ciclo por combustión de estos combustibles fósiles.

16.2. EL CICLO DEL NITRÓGENO
La fuente principal de nitrógeno es la atmósfera, de la que este gas constituye un 78%; sin embargo, este nitrógeno atmosférico sólo puede ser fijado por un grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno que transforman este gas en compuestos nitrogenados utilizados directamente por las plantas. Entre el grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno está el género Rhizobium que se encuentra en simbiosis con las raíces de las plantas leguminosas (guisantes, judías, tréboles, alfalfa, etc.), estas bacterias se introducen en los tejidos del vegetal, donde proliferan y desarrollan una especie de nódulos fijadores del nitrógeno.

El resto de las plantas depende del nitrógeno que se encuentra en el suelo, de donde lo toman en forma de nitratos.

Cuando cualquier organismo muere, el nitrógeno de los restos orgánicos, como son las proteínas y los ácidos nucleicos, por acción de bacterias y hongos presentes en el suelo, se convierte en amoniaco o ión amonio (amonificación).

Otros grupos de bacterias del suelo oxidan los iones amonio a nitritos y finalmente las bacterias nitrificantes oxidan los nitritos a nitratos. Los nitratos son ya fácilmente absorbidos por las raíces de las plantas y utilizados para formar moléculas propias, que contienen nitrógeno (proteínas y ácidos nucleicos). Mediante las cadenas tróficas posteriores, el nitrógeno asimilado en estas moléculas del vegetal pasa a los animales.

Existe un grupo de bacterias desnitrificantes que en condiciones anaerobias y de inundación convierten los nitratos del suelo en nitrógeno molecular que escapa a la atmósfera. Por eso los agricultores drenan las tierras para reducir la desnitrificación y añaden fertilizantes para incrementar los niveles de nitrato del suelo

ANIMACIONES

CUESTIONES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

17. BIOTECNOLOGÍA

La biotecnología es el conjunto de procesos industriales que se sirve de microorganismos o de células procedentes de animales o vegetales para obtener determinados productos comerciales o para realizar importantes transformaciones químicas.

La biotecnología se ocupa, entre otros, de procesos tan diferentes como la clonación, la terapia génica, la inseminación in vitro, la obtención de bebidas alcohólicas, etc.

Aunque el término es moderno, reúne técnicas y métodos conocidos desde la antigüedad. Por ejemplo, la fabricación del pan, que ya realizaban los antiguos egipcios, la mejora de las razas de animales y la obtención de plantas con mayor producción de frutos.

El término biotecnología se comenzó a usar a finales de los años setenta, tras la aparición de la ingeniería genética, que se basa en la manipulación del material genético de las células.

En la actualidad, con la expansión de la biotecnología y los métodos de manipulación genética, los microorganismos han sido modificados para fabricar productos útiles que los microorganismos no producen de manera natural.

17.1. Biotecnologías aplicadas a la mejora del medio ambiente
Diversas técnicas biotecnológicas permiten resolver, de diferentes y novedosas maneras, el problema de la contaminación ambiental.

Se pueden utilizar diversos microorganismos para afrontar problemas de tratamiento y control de la contaminación química de distintos ecosistemas. La ingeniería genética permite combinar las características de estos microorganismos para aumentar su eficacia o generar microbios recombinantes con nuevas características.

Aunque muchos microorganismos diferentes juegan un papel esencial en los equilibrios ambientales, la mayoría de las aplicaciones biotecnológicas actuales se realizan con ciertos tipos de bacterias.

Algunas de las aplicaciones de la biotecnología a la mejora del medio ambiente son las siguientes:

Eliminación de metales pesados.

Eliminación de mareas negras.

Obtención de energía no contaminante.

Tratamiento de residuos urbanos e industriales.

Tratamiento de diferentes tipos de contaminación asociados a la industria del petróleo.

Tratamiento de la contaminación producida por herbicidas, pesticidas e insecticidas.

Depuración de aguas residuales.

17.1.1. Control de mareas negras
Se llama marea negra al vertido masivo de petróleo debido a un accidente durante el transporte del petróleo en grandes barcos.

Es posible utilizar bacterias que digieren los hidrocarburos que forman el petróleo y los transforman en sustancias químicas nada o menos contaminantes. Aunque generalmente cada tipo de bacteria utiliza una clase de hidrocarburo, se intenta combinar las características de varias bacterias para conseguir una bacteria recombinante capaz de transformar muchos hidrocarburos diferentes.
17.1.2. Eliminación de metales pesados
Los iones metálicos de los elementos pesados (por ejemplo, mercurio, cinc, níquel, cobre, plomo) movilizados por la acción humana a distintos ecosistemas constituyen el tipo de contaminación más grave del planeta. Los efectos contaminantes de los metales pesados superan en cuantía la suma de todos los demás tipos de contaminación química.

Gracias a la ingeniería genética se han desarrollado bacterias que pueden vivir en presencia de metales pesados y eliminarlos mediante diversas reacciones químicas.

17.2. Biotecnologías aplicadas a la mejora de la salud
La biotecnología tiene en la salud humana, entre otros, los siguientes campos de aplicación:

Prevención de enfermedades hereditarias.

Terapia génica.

Producción de vacunas.

Obtención de anticuerpos monoclonales e interferones.

Producción de hormonas (por ejemplo insulina y hormona del crecimiento).

Producción de antibióticos y otros productos farmacéuticos.

17.2.1. Antibióticos
La palabra antibiótico designa a aquellas sustancias que, producidas por determinados microorganismos, pueden acabar con la vida de otros.

En 1929, Alexander Fleming descubrió estas sustancias. Estaba trabajando con Staphylococcus aureus y su cultivo se contaminó con un hongo del género Penicillium, de forma que las colonias rodeadas por éste morían. Fleming supuso que el hongo producía alguna sustancia antibacteriana, por lo que hizo un filtrado, descubriendo así, la penicilina. Fue incapaz de purificarla, dado que era químicamente inestable, lo que se hizo años más tarde, gracias al desarrollo de un proceso industrial adecuado.

Desde 1945 se han aislado cientos de antibióticos producidos por hongos del género Penicillium y bacterias de los géneros Bacillus y Streptomyces.

El gran problema de la actualidad es que han comenzado a desarrollarse a un ritmo alarmante cepas de patógenos resistentes a antibióticos e, incluso, cepas multirresistentes a varios antibióticos simultáneamente, por lo que hay que encontrar otros nuevos, o modificar los existentes para que recobren su eficacia, lo que constituye el gran reto de la biotecnología.

17.2.2. Hormonas
Las personas que sufren diabetes mellitus deben inyectarse insulina varias veces al día. Hasta 1983 la insulina que utilizaban las personas diabéticas era insulina de cerdo purificada (diferente de la humana). Desde esa fecha se utiliza insulina obtenida por ingeniería genética: se ha introducido el gen de la insulina humana en la bacteria Escherichia coli, que la produce en cantidades masivas y con las mismas características. La insulina es la primera proteína fabricada por ingeniería genética y comercializada.

También por ingeniería genética se obtiene la hormona del crecimiento.

Otras hormonas como la testosterona y progesterona, hormonas sexuales masculina y femenina, utilizada ésta última en la fabricación de fármacos anticonceptivos se obtienen de la fermentación de ciertas levaduras.

17.3. Biotecnología de los alimentos
El hombre desde la antigüedad ha obtenido productos alimenticios con la intervención de los microorganismos, a pesar de desconocer su existencia. Hoy día gracias al conocimiento de sus características y metabolismo, son explotados industrialmente en la fabricación de numerosos alimentos y bebidas. Por ejemplo:

Pan.

Yogur.

Queso.

Mantequilla.

Vinagre.

Vino.

Cerveza.

Encurtidos.

Producción de proteínas para piensos de animales domésticos.

Síntesis de vitaminas que se añaden a los alimentos o en compuestos farmacéuticos. (Por ejemplo la vitamina B12 es producida industrialmente a partir de bacterias y la riboflavina es producida por diversos microorganismos como bacterias y hongos).

Síntesis de aminoácidos que se utilizan como aditivos alimentarios. (Ejemplos de aminoácidos producidos por fermentación microbiana son el ácido glutámico, la lisina, la glicina, la metionina y la alanina).

Fabricación del yogur
Se utiliza leche, que fermenta mediante determinadas cepas de las bacterias Lactobacillus y Streptococcus que transforman la lactosa en ácido láctico. El ácido láctico es el causante de la precipitación de las proteínas de la leche. Ambos microorganismos necesitan una temperatura de 45ºC para desarrollarse al máximo, por eso la leche se envasa en caliente para que después siga el proceso de fermentación en la estufa a dicha temperatura. El pH del yogur (después del enfriamiento a 4 ºC) es alrededor de 4, este medio ácido impide el crecimiento de otras bacterias.

Actualmente la producción de yogures se ha especializado en gran cantidad de sabores e incluso en el enriquecimiento de nuevas bacterias.

Fabricación de cerveza
Es un proceso que se conoce desde antiguo, ya que, al parecer, los babilonios fueron los primeros en elaborar la cerveza.

Se basa en la fermentación alcohólica que realizan las levaduras del género Saccharomyces.

La cerveza se obtiene por fermentación de la cebada realizada por las levaduras S. cerevisae o S. carlsbergensis. Los granos de cebada se ponen a remojo, de forma que germinan y generan amilasas suficientes que hidrolizan el almidón. Después se secan, lo que constituye la malta, la cual se puede almacenar hasta su uso. Con la malta se obtiene el mosto de cerveza, al cual se adiciona el lúpulo, encargado de dar a la cerveza el sabor amargo y de conservarla del crecimiento bacteriano. Es entonces cuando se añade el inóculo, que fermenta durante cinco a diez días a temperatura y pH adecuados.
CUESTIONES:
Fabricación de cerveza

18. PRÁCTICAS
Yogurt. Texto
Tición de Gram. Texto
Hongos filamentosos. Texto
Protozoos. Texto
Biocenosis del suelo. Texto
Algas y protozoos
Bacterias de la caries
Bacterias del sarro dentario
Cultivo de bacterias de las manos
Cultivo de bacterias
Observación de protozoos
Desarrollo de un moho
Elaboración de un antibiograma
Estudio de algas, líquenes y hongos
Estudio de un basidiomiceto
Hongos de un liquen
Hongos filamentosos
La floridura del pa
Levadura
Moho del pan
Bacterias del yogurt
Bacterias del yogurt 2
Observación de bacterias
Observación de hongos filamentosos
Observación de mohos
Microorganismos en una gota de agua
Infusorios
Infusorios 2
Mohos
Microorganismos
Frotis bacteriano

Test 1 2 3 4 5

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1. Entrada en la célula 2. Fase de eclipse 3. Multiplicación 4. Liberación 5. Ciclo vital de un retrovirus. VIH 6. Ciclo vital del fago T4 1. Ciclo lítico 2. Ciclo lisogénico 12. Origen evolutivo de los virus 13. Viroides 14. Priones 15. Los microorganismo como agentes de enfermedades infecciosas 1.

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Está en inglés, pero se entiende bastante bien el procedimiento de la tinción

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Preguntas que han caído en exámenes anteriores sobre este tema...

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Ciclo del virus del sida

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SIDA (VIH) : Concepto y proceso de infección.

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Video subido con fines educativos y de difusión cultural.

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Apuntes de clase

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Tema 14. Ciclo de infección de un virus, con humor

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Tema 14. Ciclo de infección de un virus, con humor

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Tema 14. Fenómenos de parasexualidad en bacterias

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Tema 14. Fenómenos de parasexualidad en bacterias

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Apuntes clase

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Apuntes de clase

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Buena página para desarrollar bien los apartados de este tema

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HERRAMIENTAS EN INGENIERÍA GENÉTICA Y SALUD

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Página muy facilona (de nivel bajo) pero que viene bien para leer rápidamente y tener una idea general sobre el tema...

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Tema 2. ¿Para qué modificamos los genes?

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Cuando hemos ido a visitar la fábrica de elaboración de quesos donde trabaja mi amigo me he dado cuenta de que no paro de descubrir utilidades a la biología. Al llegar, estaban los compañeros, durante el descanso, inmersos en un debate interesantísimo. Un compañero me planteó esta pregunta: ¿para qué modificamos los genes?

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Vídeo sobre cómo se realiza la reacción en cadena de la polimerasa

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PCR: Reacción en Cadena de la Polimerasa (IQOG-CSIC)

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Vídeo de divulgación científica (IQOG-CSIC) PCR o Reacción en Cadena de la Polimerasa, utilizando una enzima termoestable, la Taq Polimerasa. Es una técnica de biología molecular, cuyo objetivo es obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN de interés, partiendo de un mínimo. Se realiza en un termociclador.

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Vídeo (sin sonido) para observar cómo funcionan las enzimas de restricción en el ADN recombinante

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Apuntes de clase sobre ingeniería genética. Completarlo con una visión rápida de las páginas que os dejo. No os olvidéis que os pueden preguntar sobre esto también...

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Este mapa muestra cómo fue el recorrido del Beagle, el barco en el que Darwin estuvo durante años haciendo sus investigaciones...

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Presentación de la segunda parte del Tema 12

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Solución al examen parcial de la tercera evaluación

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Examen 12.4.18 (Temas 10 y 11)Resuelto.pdf

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Tema 12. Vestigios de la evolución humana (artículo)

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Tema 12. Vestigios de la evolución humana (artículo)

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Actualizado 21/03/2016 12:52:13 CET

EDIZIONES, 21 Mar.

Desde el momento de la concepción hasta su crecimiento, el ser humano evidencia una serie de vestigios de nuestros antepasados relacionados con la evolución que hemos sufrido a lo largo de los años hasta ser quienes somos. Al menos, así lo demuestran algunas teorías científicas.

Heredar la sonrisa de tu madre o los ojos de tu padre no es lo único; ¿sabías que los músculos de nuestros oídos son herencia de un mamífero del Triásico? Así se presenta un vídeo realizado por Vox y publicado en YouTube, donde se ha hecho viral y donde habla sobre cómo son visibles los vestigios de evolución humana en nuestros cuerpos.

Un ejemplo de ello son las llamadas muelas del juicio (o terceros molares), que suelen aparecer entre los 17 y 20 e incluso pueden no aparecer nunca; pero cuando lo hacen no encajan en nuestras bocas o la deforman y terminan por extraerse mediante cirugía. Aunque hay más.

Cargando el vídeo....

Según el vídeo, al cuerpo humano le gusta recordar y muchos son los recordatorios que forman parte de las estructuras vestigiales o partes del cuerpo aparentemente inútiles que no han sido eliminadas todavía. Estas estructuras no nos son útiles, pero tampoco nos perjudican para nuestras opciones de supervivencia, motivo por el cual aún las tenemos. Fueron útiles para nuestros antepasados. Estos son algunos ejemplos poco conocidos.

El palmar largo

Coloca el brazo con la palma de la mano hacia arriba en una superficie plana y junta tus dedos pulgar y meñique e inclina la muñeca ligeramente hacia arriba. Si logras ver una especie de estructura sobresalir en mitad de tu muñeca, tienes un músculo vestigial en tu antebrazo. Se trata de un tendón que conecta conecta con el palmar largo, un músculo que el 10%/15% de las personas no presenta en uno o en ambos brazos.

Músculos del oído

¿Te has fijado en cómo mueven las orejas los gatos o los perros? La razón no es más que poder localizar la fuente del sonido; una habilidad muy útil en los mamíferos nocturnos. Del mismo modo, tres de nuestros músculos del oído eran útiles para localizar las fuentes del sonido, aunque hoy en día nos son inútiles.

Piel de gallina

Para los mamíferos peludos, su pelo es necesario para regular su temperatura y muy útil como aislamiento y también como método de defensa para asustar a los depredadores cuando lo erizan. Sin embargo, para los seres humanos significa la manifestación de una emoción ("se me han puesto los pelos de punta al oírte cantar") o la reacción de nuestro cuerpo cuando tenemos frío.

Cola

Al final de nuestra columna vertebral existe un conjunto de vértebras -algunas personas tienen 3, otras 5- llamadas coxis. El coxis es una reminiscencia de la cola de nuestros antecesores. De hecho, todos los seres humanos hemos tenido cola, cuando éramos embriones de pocas semanas en el vientre materno, pero estamos programados para perderla durante el desarrollo del feto. Sin embargo, se conocen casos extremadamente raros de recién nacidos con una cola muy desarrollada.

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Curiosos vestigios de la evolución humana que puedes encontrar en tu cuerpo

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Actualizado 21/03/2016 12:52:13 CET EDIZIONES, 21 Mar. Desde el momento de la concepción hasta su crecimiento, el ser humano evidencia una serie de vestigios de nuestros antepasados relacionados con la evolución que hemos sufrido a lo largo de los años hasta ser quienes somos. Al menos, así lo demuestran algunas teorías científicas.

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Tema 12. Vestigios de la evolución humana (vídeo)

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Tema 12. Vestigios de la evolución humana (vídeo)

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En Inglés, para practicar... Aunque os dejo un artículo con la misma información

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Proof of evolution that you can find on your body

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Presentación de clase de la primera parte del Tema 12

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Muy buen vídeo sobre la adaptación de las bacterias a los antibióticos

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Adaptarse o Morir: bacterias resistentes a los antibióticos

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El incremento reciente en la aparición de cepas de bacterias multirresistentes a los antibióticos plantea un serio reto a la comunidad científica y a las autoridades sanitarias: la pérdida de eficacia de estos fármacos supondría para la salud pública una auténtica catástrofe.

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Tema 12. Ideas erróneas sobre la evolución

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Tema 12. Ideas erróneas sobre la evolución

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Estas frases son "grandes mitos" sobre la evolución

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Muy buena página para repasar contenidos o ampliar información sobre el tema 11

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4. CONTENIDOS ANIMADOS

5. INTRODUCCIÓN
Las estimaciones de los tamaños de los genes que se deducían de los análisis realizados por los genetistas clásicos en la mosca del vinagre (Drosophila melanogáster) indicaban que éstos eran similares a los de las mayores moléculas conocidas. Si, como apuntaban estas estimaciones, el gen no era más que un tipo particular de molécula, se trataba, en opinión de Schrödinger, de una molécula muy especial.

En primer lugar, el gen demostraba ser una molécula altamente estable, capaz de conservar su estructura específica, y por lo tanto su contenido informativo, durante largos períodos de tiempo y en un ambiente químicamente heterogéneo como es el ambiente celular.

En segundo lugar, lo que resultaba todavía más desconcertante, la "molécula génica" era capaz de dar lugar a copias fieles de sí misma y transmitirlas sin alteración a lo largo de innumerables generaciones celulares. No existía ninguna molécula conocida que reuniera estas características.

Schrödinger sugería en su ensayo que la molécula génica podría ser un gran cristal aperiódico consistente en la sucesión de unos cuantos elementos isómeros y que la naturaleza exacta de esta sucesión constituiría el código genético.

El estudio de la materia viva, y más concretamente del gen, podría revelar la existencia de "otras leyes físicas" que aguardaban ahí a que alguien las descubriese. Animados por esta posibilidad, un buen número de físicos decidió abandonar el campo de la investigación para el que habían sido formados y "desembarcaron" en las ciencias biológicas con el objetivo de esclarecer la base físico-química de la información genética.

6. LA NATURALEZA DEL MATERIAL HEREDITARIO

En 1868, un médico alemán llamado Friedich Miescher (Figura 19.3) descubrió, cuando analizaba la composición de núcleos de células del pus procedente de vendajes quirúrgicos, un cuarto tipo de sustancia que se añadía a los ya por entonces conocidos glúcidos, lípidos y proteínas como componente esencial de la materia viva. Se trataba de una sustancia ácida, rica en fósforo, que Miescher denominó nucleína y que poco después empezó a conocerse con el nombre de ácido nucleico, denominación esta que hacía referencia tanto a su carácter ácido como a su localización en el núcleo celular.

Resulta paradójico que esta sustancia fuese descubierta sólo tres años después de que Mendel estableciese el concepto de gen y que hubiesen de transcurrir otros noventa hasta que dicha sustancia fuese reconocida universalmente como su soporte material.

En los primeros años del S. XX fueron identificados sus componentes moleculares (pentosas, bases nitrogenadas y ácido fosfórico). En la década de los años 20 se descubrió cómo se unen entre sí estos componentes para dar lugar a los nucleótidos y cómo se enlazan éstos para dar lugar a los ácidos nucleicos. Por la misma época se pudo reconocer la existencia de dos tipos principales de ácido nucleico (DNA y RNA) así como las diferencias estructurales entre ellos.

Todavía a comienzos de los años 40 se desconocía el hecho de que los ácidos nucleicos eran en realidad macromoléculas que consistían en largas cadenas polinucleotídicas, formadas por centenares, miles e incluso millones de nucleótidos unidos por puentes fosfodiéster. La molécula de DNA estaría formada por los cuatro desoxirribonucleótidos conocidos. Esta idea provenía de los análisis cuantitativos realizados sobre DNAs de unas pocas especies de seres vivos, que indicaban que en todos ellos las 4 bases nitrogenadas (A, T, G y C) se encontraban en cantidades iguales.

Por otra parte, en la teoría cromosómica de la herencia se establecía ya la localización de los genes a lo largo de los cromosomas, dentro del núcleo celular. El análisis químico de los cromosomas indicaba que éstos estaban compuestos por DNA y proteínas a partes aproximadamente iguales. Todo indicaba pues que alguna de estas dos sustancias debía ser el material hereditario.

Las moléculas proteicas consistían en largas cadenas de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. También se había puesto de manifiesto que la identidad química de cada molécula proteica vendría dada por la naturaleza y posición de los diferentes restos de aminoácidos a lo largo de la cadena polipeptídica, es decir, por su estructura primaria.

En este contexto histórico, con un conocimiento bastante avanzado de la estructura química de las proteínas y relativamente pobre de la de los ácido nucleicos, un buen número de investigadores se decantó inicialmente por las proteínas como principales candidatas a constituir la base química de la herencia.

Resultaba claro para ellos que las largas cadenas de aminoácidos de las proteínas que la aparentemente simple molécula de DNA. Según su punto de vista, la información genética podría estar cifrada en forma de diferentes secuencias de aminoácidos. En los próximos apartados de este capítulo comprobaremos que el tiempo y los hechos vinieron a quitarles la razón.

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7. EL EXPERIMENTO DE AVERY
En 1928 F. Griffith estudiaba el proceso de infección en ratones por Streptococcus pneumoniae, más conocido como "neumococo", una bacteria que se encuentra entre los agentes causantes de la neumonía humana y que resulta especialmente patógena para el ratón: la inyección en un ratón de esputos procedentes de un paciente afectado de neumonía neumocócica le ocasiona a aquél la muerte en menos de 24 horas. El neumococo debe su carácter patógeno a una cápsula de polisacáridos que lo protege de los mecanismos de defensa del animal infectado.

Griffith había aislado una cepa mutante de esta especie, que había perdido su capacidad para sintetizar esta cápsula y que resultaban por lo tanto vulnerables a dichos mecanismos de defensa: los ratones inoculados con bacterias de esta cepa no contraían la neumonía y por consiguiente sobrevivían. Ambas variantes podían distinguirse una de la otra con facilidad debido al aspecto de las colonias que formaban en las placas de cultivo, que tenían aspecto brillante (S) en la variante patógena común y aspecto rugoso (R) en la variante mutante no patógena. El aspecto brillante o rugoso de las colonias era también una consecuencia de la presencia o ausencia respectivamente de la mencionada cápsula de polisacáridos.

En el curso de sus investigaciones Griffith descubrió con sorpresa que los ratones inoculados con mutantes R no patógenos mezclados con una muestra de bacterias S patógenas previamente muertas por efecto del calor, contraían la neumonía y morían a las pocas horas.

Las bacterias recuperadas de la sangre de los ratones muertos habían recuperado su capacidad para sintetizar la cápsula de polisacáridos y con ello su carácter patógeno y el aspecto brillante de las colonias a las que daban lugar. El contacto con las bacterias S había producido en las bacterias R una transformaciónRàS que se transmitía a las sucesivas generaciones celulares.

Años más tarde Griffith comprobó que no era imprescindible que el contacto entre las dos cepas bacterianas se produjese en el interior del ratón: la transformación también se producía en cultivos de bacterias R que crecían en contacto con bacterias S muertas. Más significativo aún resultó el hecho de que la transformación se produjese como consecuencia del contacto de cultivos de bacterias R creciendo en contacto con un "extracto libre de células" de bacterias S, es decir, no era imprescindible la estructura celular intacta de las bacterias S muertas sino que una disolución de sus componentes moleculares solubles era suficiente.

Los experimentos de Griffith fueron el punto de partida del trabajo de Avery, McLeod y McCarthy, que se plantearon identificar, en el extracto libre de células que se ha mencionado, la naturaleza química del "principio transformante"responsable del fenómeno observado. Para ello llevaron a cabo un fraccionamiento sistemático del extracto libre de células y ensayaron la capacidad transformante de las distintas fracciones sobre cultivos de bacterias R.

Tras ensayar con distintas fracciones del extracto (lípidos, glúcidos, proteínas, etc.) con resultados negativos, comprobaron que la fracción que contenía los ácidos nucleicos inducía eficazmente la transformación. Un fraccionamiento ulterior llevó a la conclusión de que el principio transformante buscado no era otro que el DNA bacteriano: pequeñísimas cantidades de este DNA purificado eran suficientes para transformar las bacterias R en bacterias S.

La publicación de los resultados de Avery, McLeod y McCarthy en 1944 provocó una oleada de escepticismo crítico entre la comunidad científica de la época. Como ya se ha dicho, la mayoría de los investigadores apuntaba a las proteínas como principales candidatas a constituir la base química del gen. Las principales objeciones incidían en el hecho de que las técnicas al uso de fraccionamiento y purificación de macromoléculas no eran eficaces al 100%, de manera que una pequeña cantidad de proteínas contaminando el extracto de DNA purificado pudiera ser la responsable de la actividad transformante de éste.

Tales críticas propiciaron la realización de nuevos controles experimentales que siempre confirmaron las conclusiones precedentes. El equipo de Avery trató el extracto el DNA purificado de las bacterias S con proteasas (enzimas que degradan las proteínas) sin que esto afectara a su actividad transformante. Por otra parte, el tratamiento con desoxirribonucleasas (enzimas que degradan el DNA) destruía en pocos minutos cualquier rastro de dicha actividad.

Tratamiento realizado sobre el lisado

El FT está presente en el lisado

Se añadió la enzima SIII,que degrada la cápsula de polisacárido

El FT no era el polisacárido que estaba presente en el lisado

Se añadieron al lisado anterior (con el polisacárido degradado) las enzimas proteolíticas tripsina y quimiotripsina

El FT no era una proteína. Debía ser un ácido nucleico (ARN o ADN)

Se extrajeron los ácidos nucleicos del lisado anterior y se añadió la enzima ARNasa (que degrada el ARN)

Al extracto de ácidos nucleicos anterior se le añadió la enzima ADNasa (que degrada el ADN)

Otros experimentos, realizados por R.D. Hotchkiss, confirmaron que la actividad transformante del DNA no se restringía al carácter virulento o no de las cepas bacterianas, ni al aspecto liso o rugoso de sus colonias, sino que también operaba de manera análoga para otros caracteres hereditarios, como la resistencia a distintos tipos de antibióticos.

ANIMACIONES

8. EL EXPERIMENTO DE HERSHEY Y CHASE

Entre los microorganismos cuyo estudio contribuyó en mayor medida a la comprensión de la estructura y función del gen hay que destacar a los virus. A comienzos de los años 50 del S. XX los virus eran ya reconocidos como parásitos intracelulares obligados, con un grado de organización inferior al celular, que se reproducían dentro de las células a las que parasitaban. Se les relacionaba acertadamente con un buen número de enfermedades humanas de las que eran responsables y se había detectado su presencia en distintas especies animales y vegetales. También se habían descubierto virus que parasitaban y destruían células bacterianas, los llamadosbacteriófagos.

La estructura de los virus es extremadamente simple en comparación con la de los organismos con organización celular: los más simples constan de una cápside de naturaleza proteica en la que se encierra un ácido nucleico que puede ser DNA o RNA.

En 1952 Alfred D. Hershey y Marta Chase diseñaron un experimento con el objeto de elucidar los detalles del proceso de infección de células bacterianas de la especie Escherichia Coli por bacteriófagos T4 . Las partículas infecciosas de este fago están compuestas exclusivamente por DNA y proteínas.

Hershey y Chase querían saber como se comportaba uno y otro tipo de macromoléculas durante el proceso de infección. Para ello, idearon una ingeniosa técnica de marcaje mediante isótopos radiactivos. Se percataron de que en las partículas virales la práctica totalidad de los átomos de fósforo se encontraban en el DNA (en los grupos fosfato de la cadena polinucleotídica) mientras que la práctica totalidad de los átomos de azufre se encontraban en las proteínas (en los aminoácidos metionina y cisteína).

A continuación sometieron esta suspensión de bacterias infectadas a una violenta agitación por medio de un agitador Waring (un dispositivo que genera fuertes turbulencias en el líquido sobre el que actúa), de manera que las partículas víricas se desprendían (eran literalmente arrancadas) de la superficie celular sobre la que se habían fijado. Se procedió entonces a centrifugar la suspensión con el objeto de separar las bacterias, que se depositaban en el fondo del tubo de la centrífuga, de las partículas víricas sueltas, que permanecían en el líquido sobrenadante.

Seguidamente, se midió en un contador Geiger la fracción total de radiactividad que se había depositado en el fondo del tubo y la que permanecía en el líquido sobrenadante. Por último, se ensayó la capacidad de las bacterias infectadas para producir nuevos fagos descendientes en su interior. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

En el cultivo bacteriano infectado con fagos marcados con 32P, es decir, con DNA marcado radiactivamente, la mayor parte de la radiactividad se había depositado en el fondo del tubo de la centrífuga. La fracción que no lo había hecho así se encontraba en el líquido sobrenadante de la primera centrifugación, es decir, que se encontraba en las partículas víricas que no habían conseguido infectar a ninguna célula.

En el cultivo bacteriano infectado con fagos marcados con 35S, es decir, con proteínas marcadas radiactivamente, la mayor parte de la radiactividad permanecía en el líquido sobrenadante obtenido tras la agitación violenta. La fracción restante correspondía a estructuras de la cápside viral que no se habían desprendido de la superficie celular por estar demasiado intensamente ligadas a ella.

En ambos cultivos las bacterias infectadas recuperadas tras la agitación violenta conservaban prácticamente intacta su capacidad para dar lugar a nuevas progenies virales a su vez con capacidad infectiva.

Hershey y Chase extrajeron rápidamente conclusiones de estos resultados. De los dos componentes de la partícula vírica sólo el DNA penetraba en el interior de la célula durante el proceso de infección (por eso el 32P aparecía asociado a la fracción celular tras la centrifugación). Las proteínas del fago permanecían en el exterior de la célula durante todo el proceso de infección y se desprendían de la superficie celular por agitación (por eso el 35S aparecía en el líquido sobrenadante). Es decir, la partícula vírica infecciosa se fija a la superficie celular y de alguna manera "inyecta" su DNA en el interior de la célula.

La cápside proteica, una vez inyectado en la bacteria el DNA que albergaba en su interior, ya no resulta más necesaria en el proceso de infección, como prueba el hecho de que la eliminación de estos "fagos fantasma" por agitación no altere la capacidad de las células infectadas para dar lugar a nuevas progenies virales. Es la molécula de DNA vírico la que, una vez dentro de la célula, parece tomar el control de su metabolismo para que éste se ponga al servicio del virus y comience a fabricar nuevas partículas infecciosas atendiendo a las instrucciones cifradas en esa misma molécula. En otras palabras: el DNA es el material genético del bacteriófago T4.

9. LA REGLA DE EQUIVALENCIA DE CHARGAFF

La principal dificultad a la hora de reconocer al DNA un papel relevante en la herencia biológica residía en que nadie comprendía, a la luz de los conocimientos existentes acerca de la química de los ácidos nucleicos, cómo podía desempeñarlo. A comienzos de los años cuarenta se consideraba que la molécula de DNA era un tetranucleótido cíclico formado por los cuatro desoxirribonucleótidos posibles (dAMP, dGMP, dTMP y dCMP). Incluso cuando en el curso de esta década se estableció que el DNA era en realidad una macromolécula con peso molecular muy superior al que cabría esperar de un simple tetranucleótido, se interpretó que éste vendría a ser la unidad monomérica repetitiva que formaba los grandes polímeros de DNA, de manera similar a lo que representaba la glucosa en los polímeros monótonos de almidón y glucógeno.

La persistencia de la idea del tetranucleótido tenía su razón de ser en que los análisis de la composición química de DNA procedente de diferentes fuentes biológicas parecían arrojar siempre proporciones equimolares de las cuatro bases nitrogenadas (A, G, T y C). A finales de los años 40 Erwin Chargaff adaptó las recién descubiertas técnicas de cromatografía sobre papel a la separación y cuantificación de los componentes de los ácidos nucleicos y las empleó en el análisis de diferentes muestras de DNA. La mayor precisión de estas técnicas le permitió comprobar que las cuatro bases nitrogenadas no se encontraban necesariamente en proporciones exactamente iguales. Además, Chargaff encontró que la composición en bases nitrogenadas difiere ampliamente según la procedencia biológica de la muestra de DNA.

Puede resultar hoy extraño el que no se detectase antes esta amplia variación. Lo cierto es que en las muestras de DNA analizadas hasta entonces, la mayoría de ellas procedentes de organismos eucariontes, las proporciones de las distintas bases nitrogenadas oscilaban unos pocos puntos porcentuales con respecto al 25% que exigía la hipótesis del tetranucleótido. En los años subsiguientes se analizaron muestras de DNA procedentes de diferentes especies bacterianas, pudiendo comprobarse que en las células procariotas el espectro de variación de la composición en bases nitrogenadas es todavía mucho más amplio que en las células eucariotas.

La publicación de los resultados de Chargaff no sólo trajo consigo el rechazo definitivo de la hipótesis del tetranucleótido, sino que provocó un vuelco en la opinión de los científicos acerca del papel de los ácidos nucleicos. En efecto, si el DNA no era después de todo un polímero monótono, sino un largo polímero formado por cuatro tipos de nucleótidos en diferentes ordenaciones. Además, el hecho de que la composición en bases nitrogenadas del DNA variase ampliamente de unas especies a otras podía ser un reflejo de su especificidad biológica. La información genética podría muy bien estar cifrada en forma de la secuencia específica de bases nitrogenadas de la cadena polinucleotídica y el fenómeno de la mutación podría explicarse como un cambio fortuito en dicha secuencia.

Además de todo lo dicho hasta ahora, los resultados publicados por Chargaff contenían una información adicional acerca de la molécula de DNA, que andando el tiempo resultó de importancia capital: a pesar de la amplia variación encontrada entre las muestras de DNA de diferentes especies, en todas ellas la proporción molar entre el total de bases púricas y el de bases pirimídicas era próxima a 1. Lo mismo parecía ocurrir con la adenina y la timina por una parte y la guanina y la citosina por otra. Esta afirmación, conocida como la "regla de equivalencia de Chargaff", revela un rasgo esencial de la molécula de DNA: aunque la composición en bases nitrogenadas de este polímero puede variar sin ninguna restricción, se cumple siempre que el número de adeninas es igual al de timinas y el de guaninas igual al de citosinas; y, como corolario, que el número de bases púricas es igual al de bases pirimídicas.

10. LA ESTRUCTURA DEL DNA: LA DOBLE HÉLICE

Una de las técnicas de análisis que resultó de mayor utilidad para la comprensión de la estructura tridimensional de las biomoléculas fue la cristalografía de difracción de rayos X. Como ya se ha comentado en un capítulo anterior, esta técnica fue aplicada con éxito al estudio de la conformación tridimensional de las proteínas.

El primer investigador en dirigir su atención a la estructura tridimensional del DNA fue William Astbury (pionero también en la aplicación de la cristalografía de RX al análisis de la estructura de las proteínas). Ya en 1945, tras deducir de la elevada densidad de las muestras de DNA que los nucleótidos debían encontrarse en la cadena polinucleotídica fuertemente empaquetados o "apilados" unos sobre otros, obtuvo algunos difractogramas de RX de la molécula de DNA que, a pesar de su baja calidad, demostraban que efectivamente los nucleótidos se encontraban apilados con una separación de 0,34 nm entre cada dos restos sucesivos.

Uno de ellos era el Instituto de Tecnología de California , cuya división de química, dirigida por Linus Pauling, se había apuntado varios éxitos notables en el descubrimiento de la estructura secundaria de las proteínas.

Otro era el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge (Inglaterra), dirigido por Sir Willian Lawrence Bragg, en el que grandes cristalógrafos como John Kendrew y Max Perutz centraban su atención en el estudio de las estructuras terciaria y cuaternaria de las proteínas globulares. Fue en el Laboratorio Cavendish donde coincidieron a comienzos de 1951 dos jóvenes investigadores, James D. Watson y Francis H.C. Crick, que estaban llamados a ser quienes desvelaran finalmente el misterio del gen.

Entre 1951 y 1953 se desató entre estos grupos una especie de carrera por identificar la estructura tridimensional del DNA, carrera que se desbocó por completo cuando la publicación del experimento de Hershey y Chase a finales de 1952 puso a todos los grupos sobre la pista correcta de cual era en realidad la molécula de la herencia.

En el King's College, Rosalind Franklin había desarrollado una técnica que le permitía obtener fibras de DNA altamente orientadas y obtener así difractogramas de RX de una calidad y lujo de detalles muy superiores a los conocidos hasta entonces. Wilkins y Franklin se encontraban a comienzos de 1953 intentando encajar sus datos de RX dentro de un modelo plausible para el DNA.

Mientras tanto Watson y Crick trataban de construir su propio modelo tridimensional basándose en difractogramas de una calidad muy inferior. No obstante, su trabajo se encontraba muy avanzado; habían analizado cuidadosamente la estructura de los nucleótidos individuales y se habían percatado de que los datos obtenidos por Chargaff tres años antes, sobre las proporciones de las bases nitrogenadas, debían tener algún significado relevante, lo que probablemente fue una de las claves de su éxito posterior.

Fue entonces cuando Jim Watson, durante una conversación con Maurice Wilkins, pudo ver algunos de los difractogramas obtenidos por Rosalind Franklin; la simple inspección visual de aquellos difractogramas proporcionó a Watson las claves que le faltaban para resolver finalmente la estructura del DNA. En pocas semanas Watson y Crick terminaron de encajar sus propios datos con lo que se apreciaba en los difractogramas de Franklin y elaboraron un modelo definitivo que fue publicado en el número de abril de la revista Nature. La carrera había terminado.

El modelo propuesto por Watson y Crick, mundialmente conocido como la doble hélice, presentaba las siguientes características:

La molécula de DNA está formada por dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas, es decir, si una cadena se recorre en dirección 5'-›3', su vecina discurriría en dirección 3'-›5'.

Ambas cadenas se encuentran formando un arrollamiento helicoidal de tipo plectonémico, es decir, para separarlas habría que desenrollarlas girando una sobre la otra. El arrollamiento es además dextrógiro.

El conjunto forma una estructura cilíndrica con un diámetro constante de 2 nm.

Los esqueletos azúcar-fosfato de las cadenas polinucleotídicas se encuentran en el exterior de la estructura, formando lo que serían las guías de una especie de escalera de caracol.

Las bases nitrogenadas se proyectan desde los esqueletos azúcar-fosfato hacia el interior de la estructura y se disponen apiladas por pares formando lo que equivaldría a los peldaños de la escalera.

Los pares de bases nitrogenadas están formados invariablemente por una purina y una pirimidina. Además, siempre se encuentran enfrentadas adenina con timina por una parte y guanina con citosina por otra.

Las dos cadenas polinucleotídicas se encuentran unidas por puentes de hidrógeno entre grupos funcionales de las bases nitrogenadas que forman cada par. Cada adenina forma dos puentes de hidrógeno con la correspondiente timina y cada guanina tres con la citosina. Pares de bases diferentes a los establecidos no podrían formar puentes de hidrógeno.

La distancia entre cada par de bases sucesivo es de 0,34 nm. Cada vuelta completa de la hélice (paso de rosca) alberga exactamente 10 pares de nucleótidos, lo que se corresponde con una longitud de 3,4 nm. Ambas periodicidades aparecían reflejadas en los difractogramas.

Uno de los aspectos más interesantes del modelo de Watson y Crick residía en que no sólo encajaba con los datos de difracción de RX sino que además proporcionaba una explicación para la hasta entonces desconcertante regla de Chargaff. En efecto, si todos los pares de bases eran necesariamente A-T o G-C, en cualquier muestra de DNA el número de restos de adenina debía ser igual al de timina y el de guanina al de citosina, de lo que se deduce que el número total de bases púricas debería ser igual al de bases pirimídicas.

Además, este emparejamiento específico de las bases nitrogenadas podría encerrar un profundo significado biológico, pues, como Watson y Crick sugerían en su artículo en Nature, tal emparejamiento podría ser la base del mecanismo por el que el material genético creaba copias de si mismo en cada ciclo de reproducción celular. La complementariedad interna de la doble hélice, regida por la regla de Chargaff, hacía que cada una de las dos cadenas polinucleotídicas que la formaban pudiera ser utilizada como molde para sintetizar otra con una secuencia de bases complementaria.

La publicación del modelo de Watson y Crick en abril de 1953 supuso una auténtica revolución en el seno de las ciencias biológicas y el nacimiento de lo que se dio en llamar biología molecular, área del conocimiento que tuvo un gran desarrollo en las décadas siguientes y que ha contribuido de forma decisiva a nuestra comprensión actual del funcionamiento de los sistemas vivos.

11. ESTRUCTURAS ALTERNATIVAS DEL DNA

La doble hélice del DNA tal como fue descrita por Watson y Crick representa la estructura más común de esta macromolécula (la llamada forma B). Años más tarde se demostró que el DNA puede existir en al menos dos formas alternativas (la forma A y la forma Z) que difieren ligeramente de la estructura original en aspectos como las distancias entre nucleótidos sucesivos o los ángulos de enlace entre los componentes de estos nucleótidos. Sin embargo, se ha comprobado que en estas formas alternativas están presentes los rasgos esenciales del modelo de Watson y Crick, es decir, la estructura helicoidal y el emparejamiento específico de bases.

Por otra parte, se ha podido comprobar que en algunos virus el DNA aparece en estado monocatenario (una sola cadena polinucleotídica por molécula en lugar de dos), lo que constituye una excepción a la primitiva afirmación de que el DNA es siempre una doble hélice de cadenas polinucleotídicas. Sin embargo, se trata de una "excepción que confirma la regla", ya que incluso en estos virus el DNA pasa por un estado bicatenario transitorio, que resulta imprescindible para su replicación durante el ciclo de reproducción viral.

12. LA REPLICACIÓN DEL DNA

Cada vez que una célula se reproduce por división su material genético debe ser copiado para que las dos células hijas dispongan una copia completa del mismo. Uno de los requisitos que debería cumplir una eventual molécula de la herencia, es precisamente la capacidad para crear copias fieles de sí misma de manera que la información pudiese ser transmitida en las sucesivas generaciones celulares.

Watson y Crick se percataron, y así lo sugerían en su artículo de Nature, de que el modelo de estructura en doble hélice que habían elaborado proporcionaba las bases físico-químicas para un mecanismo de replicación del DNA.

13. EL EXPERIMENTO DE MESELSON Y STAHL

Un brillante experimento realizado por M. S. Meselson y F. W. Stahl en 1957 demostró que el modelo semiconservativo propuesto por Watson Y Crick era el correcto. El diseño experimental se basó en el uso de dos isótopos estables del nitrógeno: el isótopo más abundante en la naturaleza (14N) y un isótopo pesado (15N), más escaso.

El éxito del experimento de Meselson y Stahl radicó en que su diseño permitía formular predicciones sobre los resultados en función de cada uno de los tres modelos de replicación propuestos, siendo los resultados predichos perfectamente distinguibles y excluyentes entre sí.

En efecto, si el modelo de replicación fuese semiconservativo como habían predicho Watson y Crick, todo el DNA extraído tras los 20 primeros minutos consistiría en dobles hélices formadas por una cadena ligera (recién sintetizada) y otra cadena pesada (la original), lo que se traduciría en un DNA de densidad "híbrida" que en el tubo de la centrífuga ocuparía una posición intermedia entre las correspondientes al DNA "pesado" y el "ligero".

Transcurridos otros 20 minutos, es decir, en la segunda generación de bacterias tras la transferencia, la mitad de las dobles hélices serían de densidad híbrida mientras que la otra mitad serían totalmente ligeras, dando lugar en el tubo de la centrífuga a dos bandas en las posiciones correspondientes.

Si por el contrario la replicación respondiese a un modelo conservativo nunca aparecerían bandas híbridas, pues el DNA de las bacterias de la primera generación estaría compuesto por dobles hélices la mitad de las cuales serían totalmente ligeras (las recién sintetizadas) y la otra mitad totalmente pesadas (las originales), de manera que en el tubo de la centrífuga aparecería una banda ligera y otra pesada. Lo mismo ocurriría en la segunda generación de bacterias, con la única diferencia de que la proporción de hélices ligeras respecto a hélices pesadas sería de 3:1 en lugar de 1:1, lo que se traduciría en una mayor densidad de moléculas de DNA ligero en la banda correspondiente.

En el caso de que la replicación siguiese un modelo dispersivo los resultados obtenidos en la primera generación serían iguales a los que predice el modelo semiconservativo: el DNA extraído de las bacterias de la primera generación estaría formado por fragmentos ligeros y fragmentos pesados que se repartirían en una y otra cadena polinucleotídica de la doble hélice, y ello daría lugar a la aparición de una única banda en el tubo de la centrífuga que ocuparía la posición correspondiente al DNA de densidad híbrida. Esta banda híbrida persistiría en la segunda y sucesivas generaciones, aunque cabría esperar que tras varios ciclos de replicación, al ir aumentando la proporción de fragmentos ligeros con respecto a los pesados, empezasen a aparecer dobles hélices totalmente ligeras que irían formando una banda en su posición correspondiente.

Los resultados obtenidos por Meselson y Stahl se ajustaban con precisión a los predichos por el modelo de replicación semiconservativa. No obstante, dado que también eran parcialmente compatibles con el modelo dispersivo (al menos en lo que se refiere a las bandas obtenidas con el DNA de la primera generación), realizaron una posterior comprobación con el objeto de descartar definitivamente este modelo. Tomaron una nueva muestra de DNA de las bacterias de la primera generación y, antes de centrifugarlo, procedieron a desnaturalizarlo. Así, al separar físicamente las dos cadenas polinucleotídicas que integran la doble hélice deberían obtenerse dos bandas (una ligera y otra pesada) en el tubo de la centrífuga en el caso de que la replicación fuese semiconservativa, o bien una sola banda híbrida en el caso de que fuese dispersiva. Los resultados de este último experimento no dejaban lugar a dudas: Watson y Crick habían acertado también con el mecanismo que rige la replicación del DNA.

ANIMACIONES

14. OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACION

Una vez demostrado el carácter semiconservativo de la replicación del DNA se plantearon nuevos interrogantes acerca de algunos aspectos del proceso. En primer lugar cabe preguntarse si en la replicación de una gran molécula de DNA ¿se desenrollan y separan primero las dos cadenas polinucleotídicas en toda su longitud para luego servir cada una de ellas como molde para la síntesis de su complementaria?, o bien ¿los procesos de separación de las cadenas y la síntesis de sus complementarias están de alguna manera acopladas en el espacio y en el tiempo?

Los estudios realizados demostraron que la replicación del DNA es ordenada y secuencial, es decir, se inicia en unos puntos fijos del cromosoma, y el crecimiento de las nuevas cadenas de DNA se produce de manera simultánea al desenrollamiento de la doble hélice original.

Para elucidar este y otros aspectos de la replicación del DNA se utilizó una técnica basada en isótopos radiactivos denominada autorradiografía. En un cultivo de E. coli introdujo en el medio de cultivo timina tritiada (timina en la que los átomos de hidrógeno habían sido sustituidos por su isótopo radiactivo 3H), de manera que esta base nitrogenada se incorporaba a las cadenas de DNA en crecimiento.

Transcurridas dos generaciones procedió a la extracción del DNA bacteriano mediante una técnica que respetaba la integridad de las moléculas extraídas (lisis de la pared celular con enzimas específicos) y permitió que estas moléculas sedimentasen lentamente sobre un papel de filtro que después fue cuidadosamente montado sobre una placa con emulsión fotosensible.

La placa se guardó en la oscuridad durante dos meses y a continuación se procedió a su revelado. Las emisiones β de los átomos de tritio incorporados al DNA en los restos de timina habían impresionado la placa fotográfica creando unas figuras que se correspondían con cromosomas bacterianos en distintos estadios de replicación. El análisis de estas imágenes, además de proporcionar la primera prueba directa del carácter circular del cromosoma bacteriano, condujo a la conclusión de que la replicación comienza en un único origen, en el que se forma una única "burbuja de replicación" que va creciendo a medida que el proceso avanza.

Posteriores refinamientos de la técnica de autorradiografía, consistentes en el uso de "pulsos" de timina tritiada de pocos segundos de duración, permitieron obtener imágenes de las zonas del cromosoma en las que está teniendo lugar la replicación del DNA en un instante dado. El análisis de estas imágenes reveló que el proceso de replicación es bidireccional: dos horquillas de replicación avanzan simultáneamente en direcciones opuestas partiendo de un único origen.

Años más tarde, usando las mismas técnicas, se pudo comprobar que en los cromosomas eucariotas la replicación se atiene a los mismos principios que en los procariotas, con la excepción de que en aquéllos existen varios orígenes de replicación que dan lugar a varios ojos de replicación por cromosoma. Estos ojos de replicación crecen de manera bidireccional hasta que se funden con sus vecinos completando el proceso.

15. REPLICACIÓN DEL ADN

El proceso de replicación del DNA implica la adición de nucleótidos a una cadena polinucleotídica en crecimiento complementaria de la que le sirve como molde. Los sucesivos nucleótidos deben establecer enlaces fosfodiéster con los restos precedentes y la formación de estos enlaces requiere energía. Debido a ello, los nuevos nucleótidos que se incorporan al proceso no pueden ser nucleótidos monofosfato sino que las células deben recurrir a nucleótidos trifosfato, mucho más energéticos, cuya escisión pirofosforolítica proporciona la energía necesaria para la formación de dichos enlaces. La incorporación de un resto nucleotídico a la cadena en crecimiento supone pues la siguiente reacción química:

Es conveniente resaltar que esta reacción química, como la mayoría de las que ocurren en las células vivas, es reversible, por lo que altas concentraciones de pirofosfato inorgánico podrían hacer revertir esta reacción hacia la degradación (pirofosforólisis) del DNA celular, con la consiguiente muerte de la célula. Por ello, las células vivas disponen de un enzima de gran eficacia y ubicuidad, llamado pirofosfatasa inorgánica, que degrada rápidamente el pirofosfato (PPi) a ortofosfato (2 Pi) con el objeto de preservar la integridad de los ácidos nucleicos celulares a pesar del considerable gasto energético que esta degradación supone.

La reacción de polimerización del ADN, como todas las reacciones químicas celulares requiere de la actuación de enzimas específicos que catalicen y controlen este proceso. A mediados de los años 50 se inicaron las investigaciones acerca de la síntesis enzimática del DNA en la bacteria E. coli. Pronto se consiguió identificar y aislar un enzima capaz de catalizar la reacción de polimerización que fue denominado ADN polimerasa I.

Estudios posteriores pusieron de manifiesto que el proceso de replicación presentaba una gran complejidad y que era necesaria la concurrencia de toda una batería de enzimas y otras proteínas no enzimátitcas para que culminase con éxito.

El equipo de enzimas y proteínas no enzimáticas implicados en la síntesis del DNA son:

Proteínas ADN A. Relajan la doble hélice en la zona donde ha de iniciarse la replicación preparándola para la acción de las siguientes proteínas.

Helicasas. Su actividad consiste en desenrollar las dos cadenas de la doble hélice haciéndolas girar alrededor del eje central. En el inicio del proceso dan lugar a la llamada "burbuja" u "ojal" de replicación. A partir del origen dos equipos de helicasas se desplazan en sentidos opuestos haciendo avanzar las dos horquillas de replicación.

Proteínas SSB. Moléculas que se unen en gran número a las cadenas sencillas de DNA y las estabilizan con el objeto de evitar que vuelvan a asociarse y que se cierre así la burbuja de replicación.

Girasas y topoisomerasas. El desenrrollamiento de la doble hélice por acción de las helicasas genera tensiones en la molécula de DNA que tiende a formar "superenrrollamientos" del tipo de los que aparecen en el cable de un auricular telefónico cuando inadvertidamente lo hacemos girar sobre sí mismo. Para relajar estas tensiones unos enzimas llamados topoisomerasas cortan de trecho en trecho algún enlace fosfodiéster de la cadena molde y lo vuelven a soldar después de que otras proteínas, las girasas, liberan la tensión mediante el giro del extremo que queda temporalmente libre.

Exonucleasas. Enzimas que escinden nucleótidos a partir del extremo de una cadena polinucleotídica. Unas actúan en dirección 5' à 3' y otras lo hacen en dirección 3' à 5'. Su función es eliminar fragmentos de cadenas polinucleotídicas en algunas fases del proceso de replicación.

ADN Polimerasas. Enzimas que añaden nucleótidos a una cadena de DNA en crecimiento que es complementaria de otra que utilizan como molde. Existen varios tipos de DNA polimerasas que difieren en sus características y actividades. En células procariotas se han identificado 3 ADN polimerasas (I, II y III) mientras que en células eucariotas se han identificado varias (α, β, γ, δ, ε). Todas las ADN polimerasas conocidas añaden nucleótidos a una cadena que crece en dirección 5' à 3` recorriendo el molde en dirección 3' à 5', es decir, catalizan la condensación del grupo 3' OH libre del último nucleótido de la cadena con el grupo α-5'fosfato del nucleótido que se añade.

Por otra parte, todas necesitan de una cadena que actúe como molde, es decir, no pueden añadir nucleótidos sin más a una cadena polinucleotídica simple. Otro rasgo importante de todas las ADN polimerasas es que todas ellas pueden prolongar una cadena polinucleotídica pero ninguna de ellas puede iniciarlas, es decir, no pueden colocar el primer nucleótido de la cadena sino que precisan de un tramo preexistente, que en lo sucesivo llamaremos primer o cebador, al que añadir nuevos nucleótidos.

Primasas. Enzimas capaces de sintetizar una cadena corta de ARN utilizando un molde de ADN (en realidad son ARN polimerasas-ADN dirigidas). A diferencia de las DNA polimerasas, las primasas sí pueden iniciar cadenas. Son las encargadas de crear los cebadores de ARN sobre los que después han de actuar las ADN polimerasas.

ADN Ligasas. Enzimas que establecen puentes fosfodiéster entre nucleótidos adyacentes que se encuentran en fragmentos diferentes de cadena polinucleotídica. Son necesarias en distintos momentos del proceso replicativo para "soldar" los fragmentos sueltos.

Además de los descritos existen algunos enzimas mixtos, que en una sola molécula presentan más de una actividad. Por ejemplo, las DNA polimerasas presentan en general actividad de exonucleasa en una o en ambas direcciones de la cadena.

Por ser el más estudiado, adoptaremos como modelo el proceso de replicación en la bacteria E. coli, que con muy pequeñas modificaciones es extensible a todas las células procariotas. Seguidamente se analizarán algunas particularidades que presenta el proceso replicativo en las células eucariotas. Distinguiremos en el proceso tres fases: iniciación, elongación y terminación.

15.1. Fase de iniciación La replicación del DNA se inicia en un lugar concreto del cromosoma denominado origen de replicación. Existe un único origen por cromosoma en todas las especies bacterianas conocidas. El origen de replicación consiste en un tramo de 245 pares de base de longitud, conocido como oriC,que contiene varias repeticiones en serie de secuencias específicas de nucleótidos que han podido ser identificadas. Estas secuencias son ricas en pares A-T, lo que facilita la apertura de la doble hélice, y son reconocibles por proteínas específicas que se fijan a ellas.

Un ciclo de replicación comienza cuando varias unidades monoméricas de la proteína específica ADN A se fijan sobre las correspondientes secuencias específicas repetidas de 9 pares de bases de longitud dentro del tramo oriC. A continuación se van añadiendo nuevas unidades monoméricas de ADN A que forman un complejo nucleoproteico con unas veinte de estas unidades y el tramo oriC de la doble hélice de ADN que se dispone formando un bucle alrededor de ellas.

Algunos de los monómeros de ADN A quedan así situados sobre las secuencias específicas repetitivas de 13 pares de bases de longitud que se encuentran en el otro extremo de oriC, provocando en ellas una desestabilización de la doble hélice y la consiguiente apertura de la burbuja de replicación. La proteína ADN A tiene la función de reconocer el origen de replicación, provocar la apertura de la burbuja y facilitar la entrada de las demás proteínas que forman parte del complejo de iniciación.

Una vez abierta la burbuja de replicación se introducen en ella las proteínas denominadas DNA B y ADN C. La primera de ellas tiene actividad helicasa y actúa agrandando la burbuja de replicación (dos moléculas de ADN B actúan en direcciones opuestas haciendo avanzar las recién creadas horquillas). La presencia de ADN C se requiere únicamente para que ADN B inicie su actuación, abandonando el complejo inmediatamente después. Por el contrario, la helicasa ADN B, permanece en su lugar y sigue actuando también durante la fase de elongación.

A medida que la burbuja de replicación se va haciendo mayor van quedando expuestos tramos cada vez mayores de ADN de cadena sencilla. A estos tramos se unen las proteínas SSB con el objeto de protegerlos del ataque de nucleasas que podrían degradarlos y de evitar que se reconstruya la doble hélice cerrándose con ello la propia burbuja de replicación.

Dado que no existe ninguna ADN polimerasa capaz de iniciar cadenas polinucleotídicas se hace necesaria ahora la concurrencia de una primasa (proteína ADN G) que inicia una cadena corta de RNA (unos 12 nucleótidos de longitud) que actuará como cebador al que la ADN polimerasa podrá añadir nucleótidos en la fase de elongación. La primasa ADN G junto con la helicasa ADN B forman una unidad funcional denominada primosoma cuya integridad es necesaria para que la iniciación tenga lugar.

15.2. Fase de elongación
La fase de elongación comienza con la progresión en ambas direcciones de las horquillas de replicación mediante la acción de las helicasas, que van desenrollando la doble hélice. La acción combinada de girasa y topoisomerasa en ambas horquillas va relajando las tensiones asociadas al superenrollamiento. Mientras tanto, las proteínas SSB van estabilizando los tramos de cadena sencilla que quedan temporalmente expuestos. Todas estas actuaciones se prolongan durante toda la fase de elongación.

Es ahora cuando se pone de manifiesto un problema técnico que afecta a todo el proceso de replicación y que las células vivas, en el transcurso de su evolución, se han visto obligadas a solucionar. Dado que las dos cadenas polinucleotídicas de una doble hélice son antiparalelas, cuando una horquilla de replicación avanza, lo hace en la dirección 5' à 3' para una de las cadenas y en dirección 3' à 5' para la otra. Por otra parte, se ha comentado ya que todas las Adn polimerasas conocidas añaden nucleótidos a una cadena que crece en dirección 5' à 3' mientras que recorren el molde en la dirección opuesta.

Por todo ello, la síntesis de DNA sólo puede acompañar al avance de una horquilla de replicación en una de las cadenas (la que la DNA polimerasa recorre como molde en dirección 3' à 5'). ¿Qué ocurre entonces con la otra cadena? El investigador japonés R. Okazaki demostró en 1968, utilizando el marcaje radiactivo con timina tritiada, que la síntesis en esta otra cadena es discontinua: las DNA polimerasas incorporan nuevos nucleótidos en dirección contraria a la de avance de la horquilla generando unos fragmentos de ADN de 1.000 a 2.000 nucleótidos de longitud, denominados fragmentos de Okazaki.

La cadena en la que la síntesis es continua se denomina hebra conductora y aquella en la que la síntesis es discontinua se denomina hebra rezagada. Como resulta evidente, el inicio de cada fragmento debe aguardar a que la horquilla avance la longitud correspondiente para luego ir creciendo en dirección contraria a dicho avance. Okazaki y sus colaboradores demostraron en 1972 que cada fragmento recién formado lleva unido su correspondiente cebador que deberá ser después eliminado.

En E. coli se han descubierto tres DNA polimerasas diferentes que poseen distintas combinaciones de actividad polimerasa y exonucleasa . La actividad exonucleasa 3' à 5' tiene una función correctora: cuando se introduce un nucleótido incorrecto esta actividad lo elimina y el enzima se desplaza un lugar hacia atrás para introducir el correcto. Se ha podido comprobar que entre estos enzimas es la DNA polimerasa III la responsable principal del proceso replicativo, aunque la DNA polimerasa I también desempeña una importante función en el mismo. La DNA polimerasa II tiene una actividad relacionada con la reparación del DNA más que con la replicación.

Una vez colocados los dos primeros cebadores por la primasa, la DNA polimerasa III comienza a añadirles nucleótidos en dirección 5'à3' iniciando así las hebras conductoras de ambas horquillas de replicación. Nos referiremos en lo sucesivo a lo que ocurre en una de estas horquillas, considerando que los procesos que ocurren en la otra son análogos. Cuando la hebra conductora ha avanzado entre 1.000 y 2.000 nucleótidos la primasa coloca el cebador del primer fragmento de Okazaki, que a continuación es prolongado por la DNA polimerasa III hasta que se encuentra con el cebador de la hebra conductora de la otra horquilla de replicación y ahí se desprende.

Este proceso se repite cuantas veces sea necesario, a medida que el equipo de helicasas, girasa y topoisomerasava abriendo la doble hélice, hasta completar la replicación del cromosoma. Un fragmento de Okazaki es colocado en la hebra rezagada en cada ciclo mientras que la hebra conductora se sintetiza sin interrupción; cada fragmento finaliza cuando la DNA polimerasa III se encuentra con el cebador del fragmento precedente, momento en que se disocia del DNA.
En realidad la DNA polimerasa III es una proteína oligomérica formada por múltiples subunidades que se coloca en la horquilla de replicación de manera que se encarga simultáneamente de la síntesis en las dos hebras merced a un complejo mecanismo que implica la formación temporal de un lazo en la hebra rezagada a medida que se va formando cada fragmento de Okazak; este lazo desaparece cuando las subunidades del enzima responsables de la síntesis del fragmento se disocian del DNA y se vuelve a formar cuando dichas subunidades se vuelven a incorporar para sintetizar el fragmento siguiente.

Del modo que se ha descrito hasta ahora, cuando las horquillas de replicación en su avance recorran todo el cromosoma bacteriano se habrá completado la replicación en las hebras conductoras mientras que las hebras rezagadas habrán quedado sembradas de fragmentos de Okazaki cada uno de ellos con su correspondiente cebador de RNA.
Las tareas pendientes del equipo enzimático de la replicación consistirán ahora en eliminar los cebadores y sellar la unión de los sucesivos fragmentos de Okazaki. La eliminación de los cebadores es llevada a cabo por la DNA polimerasa I, enzima que, merced a la actividad exonucleasa 5' à 3' que lleva incorporada, puede alargar un fragmento dado y al tiempo ir degradando el cebador del fragmento precedente escindiendo uno a uno los ribonucleótidos que lo forman.
Este proceso, conocido como corrimiento de mella, sustituye el cebador por un tramo de ADN recién sintetizado de manera que la hebra rezagada consiste ahora en una sucesión de fragmentos de Okazaki formados exclusivamente por desoxirribonucleótido. Así se eliminan todos los cebadores incluidos los de ambas hebras conductoras, que se ven afectados por la prolongación del primer fragmento de Okazaki sintetizado en las respectivas hebras rezagadas.
Para completar la replicación sólo falta unir estos fragmentos y de ello se encarga un enzima específico, la DNA ligasa, que sella las uniones pendientes entre el último nucleótido de cada fragmento y el primero del siguiente, consumiendo para ello energía de la hidrólisis del ATP. Es conveniente resaltar que, si bien se han descrito como fenómenos separados en el tiempo para facilitar su comprensión, la eliminación de los cebadores y el sellado de los fragmentos de Okazaki discurren en realidad en paralelo con el avance de las horquillas de replicación.

15.4. Fase de terminación
Puesto que la replicación del cromosoma bacteriano comienza en un único origen y es bidireccional, las dos horquillas de replicación avanzando a velocidad constante se encontrarán en el lugar del cromosoma diametralmente opuesto al origen (oriC). Allí, las hebras conductoras de una y otra horquilla de replicación se detendrán al encontrarse con el cebador del último fragmento de Okazaki sintetizado en la hebra rezagada respectiva, que seguidamente será eliminado por la DNA polimerasa I y la mella resultante sellada por la DNA ligasa.

No obstante lo dicho, se ha podido comprobar que el lugar de terminación de la replicación está señalizado por una secuencia específica de nucleótidos (el lugar Ter) a la que se fija una proteína específica que bloquea el avance de las helicasas cuando llegan a ella. Cuando se bloquea el avance de una de las horquillas en un lugar alejado del de terminación la otra horquilla se detiene al llegar a éste de todas maneras.

16. REPLICACIÓN DEL ADN EN EUCARIOTAS

La descripción hasta aquí realizada del proceso replicativo en la bacteria E. coli es aplicable en líneas generales a todas las células procariotas y en muchos aspectos también a las células eucariotas. En ellas la replicación también es semiconservativa, secuencial, bidireccional, continua en la hebra conductora y discontinua en la rezagada, y es llevada a cabo por un equipo de enzimas y proteínas no enzimáticas que, si bien se les ha asignado denominaciones diferentes a las de sus análogas bacterianas, actúan de manera muy similar a ellas. La replicación del ADN eucariota, sin embargo, presenta una serie de particularidades que es conveniente poner de manifiesto:

Los cromosomas eucariotas presentan múltiples orígenes de replicación que se alternan con las correspondientes secuencias de terminación, de manera que en el proceso replicativo varias burbujas de replicación están activas simultáneamente y van creciendo en ambos sentidos hasta que se funden con sus vecinas. Cada unidad replicativa, incluyendo su origen de replicación y delimitada por las correspondientes secuencias de terminación, recibe el nombre de replicón.

Las ADN polimerasas eucariotas son sensiblemente más lentas que las bacterianas (algunas decenas de nucleótidos por segundo frente a unos 1.000 nucleótidos por segundo). Tal lentitud se compensa con la existencia de orígenes múltiples de replicación.

Los fragmentos de Okazaki son más cortos que los de las células procariotas.

La eliminación de los cebadores es realizada por una exonucleasa 5' à 3' que es independiente de la polimerasa. No existe un enzima análogo a la ADN polimerasa I de E. coli. La sustitución de los cebadores por ADN, una vez eliminados éstos, es realizada por las mismas ADN polimerasas responsables de la síntesis de los fragmentos.

Mención aparte merece el problema del final de la replicación en los extremos de los cromosomas eucariotas denominados telómeros. Este problema no se da en las células procariotas por presentar éstas cromosomas circulares y por lo tanto carentes de extremos.

La telomerasa es un enzima con actividad de DNA polimerasa que lleva incorporado como grupo prostético un oligonucleótido de RNA que sirve de molde para sintetizar una cadena complementaria de DNA. Los telómeros poseen unas secuencias repetitivas de DNA parcialmente complementarias con el molde de RNA interno de la telomerasa. Cuando estas secuencias se aparean, dicho molde interno es utilizado para alargar el extremo 3' sobresaliente del telómero. Se producen varios ciclos de alargamiento y a continuación la maquinaria replicativa ordinaria coloca un fragmento de Okazaki adicional en el extremo 5' defectuoso, de manera que, aunque posteriormente se eliminará el cebador de este fragmento, el tramo de DNA así sintetizado compensa el acortamiento del telómero.

17. EXPRESIÓN GÉNICA

Una de los interrogantes que ya se planteaban los genetistas clásicos acerca de la función del gen mendeliano era el cómo dicho gen era capaz de determinar el carácter hereditario del que era responsable. En otras palabras: ¿de qué manera el genotipo determina el fenotipo?

En 1902 el médico inglés Archibald Garrod estudió los antecedentes familiares de algunos de sus pacientes de alcaptonuria (afección artrítica cuyo principal síntoma es la excreción de orina de color vino) y llegó a la conclusión de que se trataba de una enfermedad hereditaria. Garrod dedujo asimismo que la alcaptonuria consistía en una alteración del metabolismo del nitrógeno que daba lugar a la excreción de una sustancia de color oscuro en lugar de la urea, que es el componente normal de la orina.

Su hipótesis, que resultó ser acertada, era que estos pacientes eran homocigotos para el alelo recesivo de un gen que controla una reacción metabólica enzimáticamente catalizada. Este alelo determinaba la aparición de un fallo en dicha reacción metabólica de modo que se producía la acumulación de la sustancia que en condiciones normales sería transformada en la reacción.

Garrod acuñó en 1908 la frase "errores congénitos del metabolismo" para referirse a las alteraciones de los genes que controlaban las reacciones metabólicas enzimáticamente catalizadas, siendo la suya la primera referencia a la relación entre genes y enzimas. Unos treinta años más tarde G. W. Beadle y E.L. Tatum realizaron una serie experimentos que pusieron de manifiesto esta relación.

Beadle y Tatum utilizaron para sus experiencias el hongo Neurospora crassa (moho del pan), que por su facilidad de cultivo y manipulación en el laboratorio se había revelado como una gran herramienta en la investigación genética. En primer lugar aislaron una serie de mutantes del hongo incapaces de crecer en un medio de cultivo mínimo (medio con las sustancias imprescindibles para permitir el crecimiento del moho) en el que sí crecían los ejemplares salvajes.

Estos mutantes debían su incapacidad a un fallo en su metabolismo que les impedía sintetizar algún metabolito concreto (normalmente alguno de los veinte aminoácidos o alguna vitamina). Beadle y Tatum identificaron a continuación cual era la sustancia que necesitaba cada mutante suplementando diferentes muestras del medio de cultivo mínimo con una amplia variedad de metabolitos candidatos. El medio suplementado con la sustancia buscada permitía el crecimiento del mutante en cuestión. Perseverando con esta estrategia Beadle y Tatum consiguieron identificar no sólo el metabolito imprescindible para cada mutante, sino la reacción metabólica enzimáticamente catalizada que se encontraba bloqueada en la ruta que conducía a su síntesis.

Los resultados obtenidos condujeron a Beadle y Tatum a la formulación de la teoría "un gen - un enzima", que viene a afirmar que la función primaria de un gen consiste en dirigir la formación de un enzima. Esta teoría representa el primer avance en el conocimiento del complejo camino que conduce desde el genotipo al fenotipo. La función de los genes parecía ser la de dirigir el metabolismo celular a través del control de la síntesis de los enzimas responsables del mismo.

A medida que avanzaba el conocimiento de la estructura de las proteínas y se establecía que era la secuencia de aminoácidos la que determinaba la conformación tridimensional de estas macromoléculas y, a través de ella, su función biológica, surgió la idea de que la función del gen no podía ser otra que la de dirigir en ensamblaje ordenado de los distintos aminoácidos durante el proceso de síntesis de la proteína correspondiente. Dicho de otro modo, la información genética almacenada en el gen se expresaba en forma de secuencia de aminoácidos de una proteína, que a su vez especificaba su conformación tridimensional y con ello su función biológica.

Además, el efecto de las mutaciones consistiría en producir alteraciones en la secuencia de aminoácidos que darían lugar a conformaciones tridimensionales alteradas afectando así a la función biológica de la proteína. Diversos experimentos pusieron de manifiesto la veracidad de estas aseveraciones. En particular, el descubrimiento de que la anemia falciforme (una enfermedad hereditaria frecuente en algunas poblaciones africanas) se debía a la sustitución de un solo aminoácido en una de las cadenas polipeptídicas de la hemoglobina de los pacientes afectados, constituyó la primera prueba directa acerca de la relación entre genes y proteínas en el ser humano.

En su versión actual, a la vista de que muchos enzimas y proteínas no enzimáticas están formadas por varias subunidades, la teoría "un gen - un enzima" se ha reformulado como teoría "un gen - una cadena polipeptídica". Es necesario resaltar que esta teoría pertenece al campo de lo que se ha dado en llamar genética clásica: el gen, que según la teoría informa para la síntesis de un enzima sigue siendo una entidad casi tan abstracta como el gen mendeliano. La teoría no proporciona respuestas a la pregunta ¿de qué manera el gen controla la síntesis de un enzima? Estas repuestas habrían de venir de la mano de una nueva área del conocimiento: la genética molecular.

18. EL "DOGMA CENTRAL"

Si la información genética se encuentra cifrada en forma de la secuencia de nucleótidos del ADN, resultaba claro, a la luz de la teoría "un gen - un enzima", que la expresión de esta información debería consistir en una "traducción" de la secuencia de nucleótidos de un gen a la secuencia de aminoácidos de una proteína. Ahora bien, ¿cómo se lleva a cabo este proceso?

Como ya se ha comentado con anterioridad, los primeros estudios acerca del ARN sugerían que este ácido nucleico guardaba cierta relación con la síntesis de proteínas y que pronto se estableció que unas partículas citoplasmáticas ricas en ARN, los ribosomas, eran el lugar en donde tenía lugar dicha síntesis. Resultaba evidente que el ADN, en su sede nuclear, no podía presidir directamente el ensamblaje de los aminoácidos que tenía lugar en el citoplasma.

Así surgió la idea de que la expresión génica era un proceso en dos etapas: la primera, que tendría lugar en el núcleo, sería una transcripción de la información genética almacenada en el ADN a un intermediario de ARN; la segunda, que tendría lugar en los ribosomas, sería una traducción de dicha información a la secuencia de aminoácidos de una proteína.

El primer intento de explicación para el mecanismo de la expresión génica postulaba que el ADN se transcribía dando lugar al componente de RNA de los ribosomas, de manera que cada gen producía así un ribosoma específico que se encargaba de sintetizar una proteína (y sólo una). Tal mecanismo, conocido como la hipótesis "un gen - un ribosoma - una proteína", tuvo que ser muy pronto revisado a la luz de los experimentos realizados al efecto.

El complejo formado por los ribosomas y el ARN mensajero sería el encargado de dirigir el ensamblaje de los aminoácidos de una cadena polipeptídica, siendo el ribosoma el lugar de ensamblaje y el ARN mensajero la "plantilla" que contiene la información necesaria para hacerlo. El A RNm se degrada rápidamente después de haber dirigido la síntesis de unas pocas moléculas de proteína, lo que explicaría la gran inestabilidad que presentaba en los experimentos.

Hay que resaltar que en los híbridos ADN-ARN que se obtenían en estos experimentos los pares de bases A-T se ven sustituidos por pares A-U, que forman igualmente dos puentes de hidrógeno entre sí. Por otra parte, también se comprobó que no sólo el ARNm sino todos los tipos de ARN se sintetizan a partir de moldes de DNA mediante un proceso de transcripción.

Las ideas hasta aquí expuestas acerca del mecanismo de la expresión génica constituyen el núcleo de lo que se ha dado en llamar "el dogma central de la biología molecular", que viene a afirmar que la información genética fluye unidireccionalmente desde el ADN hacia las proteínas a través de un intermediario de ARN. El "dogma", así formulado por Francis Crick, hubo de ser revisado a consecuencia del descubrimiento de enzimas capaces de sintetizar ADN a partir de moldes de ARN, en un proceso que se denominó transcripción inversa.

19. TRANSCRIPCIÓN

Los aspectos químicos de la síntesis del ARN son muy similares a los de la replicación del ADN. La adición de nucleótidos a una cadena de ARN en crecimiento necesita también de nucleótidos trifosfato que se incorporan según la siguiente reacción:

La reacción es catalizada por el enzima ARN polimerasa en extractos de E. coli. Desde entonces se han encontrado ARN polimerasas en todo tipo de células, compartiendo todas ellas una serie de características:

Las ARN polimerasas necesitan un molde de ADN sin el cual son incapaces de polimerizar nucleótidos.

A diferencia de las ADN polimerasas, pueden iniciar cadenas polinucleotídicas colocando un primer nucleótido y añadiendo a éste los siguientes

Todas llevan a cabo la síntesis en dirección 5' à 3' recorriendo el molde en la dirección opuesta.

Las ARN polimerasas son enzimas multiméricos formados por varias subunidades entre las que destaca la llamada factor σ, responsable de reconocer el lugar de inicio de la transcripción.

Otro rasgo importante del proceso de transcripción es su asimetría. En una secuencia dada de DNA sólo una de las cadenas polinucleotídicas, la llamada hebra codificadora o hebra con sentido, se transcribe a ARN; la otra cadena, llamada hebra estabilizadora o hebra sin sentido no contiene información para la síntesis de proteínas, aunque es imprescindible para, en el proceso de replicación, servir de molde para la síntesis de otra hebra codificadora.

En general, en las células procariotas la hebra codificadora es la misma en toda la extensión del cromosoma. Por el contrario, en las células eucariotas la hebra codificadora cambia de unos genes a otros.

En el proceso de transcripción podemos distinguir tres fases: iniciación, elongación y terminación:

19.1. Fase de iniciación
La transcripción se inicia para cada gen o grupo de genes en una secuencia específica de DNA denominada promotor. Se han identificado varias secuencias promotoras, siendo su característica común más apreciable su riqueza en pares A-T. La ARN polimerasa con su factor σ incorporado reconoce al promotor y provoca en él el desenrrollamiento local de la doble hélice y la consiguiente apertura de una burbuja de transcripción. A continuación coloca el primer nucleótido a una distancia de 10 pares de bases del final del promotor. Una vez iniciada la síntesis, el factor σ ya no es necesario y se desprende.

19.2. Fase de elongación

La ARN polimerasa va añadiendo nucleótidos en dirección 5' à 3'. El mismo enzima presenta una actividad helicasa que va abriendo la burbuja de transcripción a medida que avanza. La colocación de los sucesivos nucleótidos se atiene a las reglas de apareamiento de bases nitrogenadas, con la salvedad conocida de que el par A-T es sustituido por A-U. De manera similar a lo que ocurre en la replicación del ADN, la cadena en crecimiento forma una doble hélice con la cadena molde. Sin embargo, a diferencia de la replicación, este dúplex es transitorio: la cadena de ARN se va desprendiendo de su molde de ADN a medida que se va sintetizando; en un instante dado durante la transcripción el dúplex híbrido ADN-ARN apenas ocupa una vuelta de hélice (entre ocho y doce nucleótidos). A medida que se va desprendiendo el ARN recién sintetizado la burbuja de transcripción se va cerrando tras la ARN polimerasa.

19.3. Fase de terminación
La ARN polimerasa reconoce determinadas secuencias de nucleótidos en el DNA, llamadas terminadores, que constituyen una señal para la interrupción de la síntesis de RNA y el desprendimiento del enzima con el consiguiente cierre de la burbuja de transcripción. En muchos casos los terminadores son secuencias palindrómicas (se leen igual en uno y otro sentido) que propician la formación de un bucle interno en el RNA. La formación de este bucle induce el desprendimiento del enzima.

Los procesos de transcripción hasta aquí descritos son básicamente iguales en las células procariotas y eucariotas. Sin embargo, existen algunas diferencias entre ambos tipos celulares en lo que se refiere al destino inmediato de los RNAs producto de la transcripción:

19.4. En las células procariotas:

Los mRNA sintetizados son directamente utilizados en los ribosomas para la síntesis de proteínas sin necesidad de ninguna transformación previa.

Los mRNA procariotas son policistrónicos, es decir, una sola molécula de RNA es el resultado de la transcripción de varios genes contiguos y su traducción por los ribosomas origina varias proteínas diferentes.

Asimismo, las secuencias que codifican los tRNA y las que codifican los rRNA son transcritas en una sola molécula, el transcrito primario, que después es cortada por la acción de nucleasas específicas, dando lugar a las correspondientes moléculas de RNA biológicamente activas.

Por otra parte, los procesos de transcripción y traducción en las células procariotas no están separados en el tiempo: la traducción comienza por el extremo 5' antes de que la RNA polimerasa haya finalizado la síntesis del mensajer.

19.5. En las células eucariotas:

Los procesos de transcripción y traducción están necesariamente separados en el tiempo, ya que el primero ocurre en el núcleo y el segundo en el citoplasma celular, debiendo los RNA sintetizados atravesar los poros nucleares para incorporarse a sus respectivas misiones en la síntesis de proteínas.

Los productos de la transcripción en las células eucariotas sufren una serie de complejos procesos de maduración que pasaremos a discutir a continuación.

20. GENES FRAGMENTADOS Y MADURACIÓN DEL ARN.
Los estudios realizados acerca del mecanismo de expresión de la información genética durante las décadas de los años 60 y 70 del siglo XX indicaban que para cada gen, una secuencia continua de nucleótidos del DNA, codificaba la correspondiente secuencia de aminoácidos de una proteína.
En 1977, fue posible obtener híbridos estables entre ARNm y las secuencias de DNA que los codifican de híbridos con ácidos nucleicos de un adenovirus y los observaron al microscopio electrónico, comprobando que el ARNm y el ADN codificante no hibridaban en toda su longitud, sino que aparecían lazos formados por tramos de ADN de cadena sencilla. Ello demostraba que había segmentos del DNA que no estaban representados en el correspondiente ARNm y que por lo tanto los genes del virus estaban fragmentados en tramos codificantes, a los que se denominó exones y tramos no codificantes, a los que se denominó intrones.

En los años que siguieron se realizaron experimentos similares con otros organismos y se pudo comprobar que los genes fragmentados están ampliamente difundidos en la naturaleza. Por ejemplo, el gen que codifica la ovoalbúmina de gallina, uno de los primeros en ser analizado respecto a su fragmentación, presenta 7 intrones a lo largo de sus 7700 pares de bases, con longitudes que van desde los 251 a los 1.600 pares de bases.

Los genes fragmentados abundan mucho más entre los organismos eucariontes que entre los procariontes. En los vertebrados la inmensa mayoría del genoma está salpicada de intrones de longitud y distribución muy variables. Sólo unos pocos genes de estos organismos (los que codifican proteínas histónicas) carecen de ellos. En el extremo opuesto se encuentran algunas levaduras como Saccharomyces cerevisiae en las que los intrones apenas existen. En el mundo procariota los genes fragmentados son muy escasos, estando su presencia prácticamente limitada a un grupo reducido denominado arqueobacterias. También se han detectado intrones en algunos grupos de virus.

La correcta expresión de la información de los genes fragmentados requiere la eliminación de las secuencias no codificantes en algún momento del proceso. Esta eliminación se lleva a cabo sobre las moléculas de RNA recién sintetizadas, los transcritos primarios, en un proceso denominado corte y empalme (splicing en inglés).

Existen varios tipos de intrones en relación con el mecanismo de corte y empalme que actúa sobre ellos. El grupo más numeroso es el que incluye a los intrones presentes en los transcritos primarios precursores de los mARNm eucariotas. En ellos el mecanismo de corte y empalme requiere la participación de unas ribonucleoproteínas. Varias de estas ribonucleoproteínas se agrupan para formar un complejo denominado espliceosoma, que es el encargado del proceso de corte y empalme. Los espliceosomas catalizan una reacción química consistente en el intercambio de un enlace fosfodiéster por otro con la consiguiente eliminación del intrón y el enlace de los dos exones situados a ambos lados de éste. Por medio de un apareamiento específico de bases los espliceosomas reconocen secuencias específicas del transcrito primario que señalan el comienzo y final de los distintos intrones. El corte y empalme debe realizarse con una gran precisión, ya que cualquier error, aunque sólo afecte a un único nucleótido, se traduciría en un error que afectaría a toda la cadena polipeptídica codificada.

La maduración de los transcritos primarios precursores de los mRNAs eucariotas incluye, además de la eliminación de los intrones, otros procesos destinados a proporcionar una mayor estabilidad química a la molécula resultante y evitar que sea rápidamente degradada por las nucleasas celulares. Uno de ellos es la adición en el extremo 5' de una "caperuza" consistente en un nucleótido cuya base nitrogenada es la 7-metil-guanina. Otro es la adición en el extremo de una cola de poli-A (una secuencia repetitiva de entre 20 y 250 nucleótidos cuya base es la adenina).

Existen, además del tipo descrito, otros tres tipos de intrones presentes en moléculas de ARNr, ARNt y precursores de mensajeros de mitocondrias y cloroplastos que no necesitan de la concurrencia de ribonucleoproteínas específicas para ser eliminados. Se descubrió que eran las propias moléculas de ARN las que catalizaban la eliminación de sus propios intrones, en un proceso conocido como auto-splicing. El descubrimiento de moléculas de ARN con actividad catalítica supuso un duro golpe al dogma de la naturaleza proteica de los enzimas y sirvió para alumbrar nuevos puntos de vista acerca del origen de la vida sobre la Tierra que cristalizaron en la hipótesis del "mundo de ARN".

Se han descrito unos cuantos casos de procesos de maduración alternativos en los que un único transcrito primario puede dar lugar a dos o más ARNm diferentes y, en consecuencia, a polipéptidos diferentes. En tales casos es el número de exones que se incorporan al mensajero y la ordenación de los mismos lo que determina qué proteína se sintetizará finalmente. Un ejemplo de ello lo constituye un transcrito primario que si se procesa en la glándula tiroides da lugar a la hormona calcitonina y si se procesa en el hipotálamo da lugar al péptido CGRP.

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21. EL CÓDIGO GENÉTICO

La nueva visión de la teoría "un gen - una cadena polipeptídica", incorporaba la idea de que la secuencia de aminoácidos del DNA contiene información que especifica la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Debía existir, por lo tanto, una clave que relacionase ambos tipos de secuencia, un código que, a modo de diccionario, permitiese a las células vivas traducir la información escrita en el "idioma de los nucleótidos" al "idioma de los aminoácidos".

Resultaba evidente que el código no podía consistir en una correspondencia biunívoca entre bases nitrogenadas y aminoácidos, ya que en el DNA sólo hay cuatro bases mientras que hay veinte aminoácidos en las proteínas. Las "palabras" del código debían, pues, estar formadas por grupos de "letras" representando cada una a una base nitrogenada. Un sencillo cálculo combinatorio eliminaba la posibilidad de que se tratase de grupos de dos bases, pues de este modo sólo se podrían formar 16 grupos que seguían siendo insuficientes para codificar los veinte aminoácidos.
El mismo cálculo realizado para grupos de tres bases indicaba que se podrían formar 64 grupos diferentes. Así pues, a la vista de que tres era el número mínimo de letras por palabra que permitía codificar la totalidad de los aminoácidos, se llegó a la conclusión de que el código genético constaba de tripletes de bases que especificaban los distintos aminoácidos. La posibilidad de que se tratase de grupos de cuatro o más bases se descartó pues introducía una complejidad innecesaria y ajena a la lógica molecular de las células vivas.

Gamow abordó el problema y elaboró un nuevo esquema en el que, prescindiendo del mecanismo responsable de la traducción, proponía un código que contenía tripletes sinónimos (varios tripletes codifican el mismo aminoácido) que además se encontraban solapados (cada triplete interviene en la codificación de tres aminoácidos sucesivos). El código de Gamow presentaba la ventaja de la economía: eran necesarios menos nucleótidos para codificar el mismo número de aminoácidos que en uno con tripletes no solapados. Sin embargo, presentaba un serio inconveniente: la falta de flexibilidad. Un código con tripletes solapados conllevaría severas restricciones sobre las secuencias de aminoácidos posibles.

Un esquema alternativo para el código genético fue propuesto por F. Crick y sus colaboradores. Se trataba de un código sin solapamientos (cada triplete estaba implicado en la codificación de un solo aminoácido) y que proporcionaba una solución brillante al problema, no abordado por Gamow, de la necesidad e "símbolos espaciadores" entre los tripletes. Tal problema se ilustra en el siguiente ejemplo: Sea la secuencia: ....UCGUGGGCAAUU...; podemos suponer que se traducirá de manera que los tripletes ... UCG, UGG, GCA, AUU... codificarán unos determinados aminoácidos. Sin embargo, si la pauta de lectura de los tripletes se desplazase una sola base nitrogenada tendríamos ... U, CGU, GGG, CAA, UU...., que evidentemente codificarían unos aminoácidos diferentes.
¿Cómo reconocen las células vivas cuál es la pauta de lectura "correcta"? ¿Existen símbolos espaciadores que delimitan los tripletes correctos evitando cualquier lectura alternativa? En el esquema de Crick este problema se solucionaba con un "diccionario de palabras con sentido". Sólo un número limitado de tripletes del código codificarían aminoácidos; el resto serían tripletes "sin sentido" o no codificantes que tendrían el papel de evitar las lecturas incorrectas.
En nuestro ejemplo, si UCG y UGG son codificantes, necesariamente CGU y GUG deberán ser "sin sentido". Los cálculos de Crick demostraron que era perfectamente posible un código de estas características, en el que 20 de los tripletes codificarían a los 20 aminoácidos de las proteínas (no habría pues tripletes sinónimos) mientras que los 44 restantes serían "sin sentido". El esquema de Crick explicaba además el sentido biológico del exceso de tripletes con respecto al de aminoácidos.

El código propuesto por Crick, sin duda de una gran elegancia, no es el que en realidad funciona en las células vivas. El curso de la evolución biológica parece haber optado por un esquema menos sofisticado y quizás más imperfecto. Los tripletes se leen simplemente de corrido, sin símbolos espaciadores, a partir de un triplete concreto que funciona como "símbolo de iniciación". Hay además muchos tripletes sinónimos (que codifican el mismo aminoácido).

En efecto, el definitivo conocimiento de las características del código genético hubo de esperar a que se pudiese descifrar uno a uno el significado de cada uno de los 64 tripletes que lo integran.

En 1955 S. Ochoa y M. Grunberg-Manago habían descubierto un enzima, la polinucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar RNA in vitro a partir de mezclas de ribonucleótidos difosfato sin necesidad de ningún tipo de molde según la reacción:

El enzima polimerizaba ribonucleótidos en secuencias al azar que dependían de la composición nucleotídica de la mezcla de reacción inicial. Es probable que la función biológica de este enzima esté relacionada más con la degradación del RNA a través de la reacción inversa que con su síntesis; sin embargo, la importancia de este descubrimiento residía en que la polinucleótido fosforilasa proporcionaba la posibilidad de obtener in vitro RNA mensajeros cuyas secuencias podían ser al menos parcialmente controladas.

Marshall Nirenberg consiguió en 1961 desarrollar sistemas libres de células que realizaban la síntesis de proteínas in vitro. En estos sistemas introdujo mRNA sintetizado por la polinucleótido fosforilasa y, una vez traducidos estos mensajeros artificiales, procedió a secuenciar los polipéptidos obtenidos. El primer ensayo consistió en añadir al sistema de traducción un mensajero constituido exclusivamente por nucleótidos de uracilo (poli-U). El resultado fue un polipéptido monótono del aminoácido fenilalanina. Evidentemente este aminoácido estaba codificado por el triplete UUU, que se convirtió así en la primera "palabra" del código en ser descifrada. Ensayos análogos permitieron descifrar el significado de los tripletes AAA (lisina), GGG (glicina) y CCC (prolina).

La siguiente etapa en el descifrado del código pasó por la obtención de mensajeros artificiales a partir de mezclas de dos ribonucleótidos. Por ejemplo, un mensajero sintetizado al azar a partir de nucleótidos de uracilo ycitosina contendrá los tripletes UUU, UUC, UCC, UCU, CUU, CCU y CCC. El análisis de la secuencia de los polipéptidos obtenidos proporcionaba los primeros indicios de cuáles eran los aminoácidos codificados. A continuación, haciendo variar las proporciones entre los dos nucleótidos de la mezcla inicial y combinando la información procedente de ensayos con parejas de nucleótidos diferentes, se iba afinando el análisis hasta determinar qué triplete codificaba cada aminoácido.

El descifrado de las últimas "palabras" del código resultó especialmente complejo. Los esfuerzos culminaron con el descubrimiento por Nirenberg de que trinucleótidos sintéticos de secuencia conocida podían entrar en el ribosoma, haciendo el papel del mensajero, y fijar selectivamente al tRNAcorrespondiente unido a su aminoácido específico. Por convenio, el código genético se expresa en forma de tripletes del ARNm leídos en dirección 5' à 3'.

Las investigaciones que se han descrito fueron realizadas en la bacteria E. coli. Toda la experimentación posterior sustenta la idea de que el código genético es universal: los tripletes del código tienen el mismo significado en todas las células vivas tanto procariotas como eucariotas, con excepciones que afectan al significado de unos pocos tripletes en los genes de mitocondrias y cloroplastos.

Características del código genético son:

No presenta solapamientos: cada triplete de bases está implicado en la codificación de un solo aminoácido.

Presenta tripletes sinónimos. Se suele aludir a esta propiedad diciendo que es un código degenerado.

Es un código "sin comas": no presenta símbolos espaciadores. La lectura se realiza de corrido partiendo de un triplete de iniciación, que en la mayor parte de los casos es AUG. Este triplete codifica además el aminoácidometionina o alguno de sus derivados.

Es universal, aunque presenta un reducido número de excepciones, que afectan a la codificación de determinados tripletes en las mitocondrias.

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22. TRADUCCIÓN

La primera cuestión que cabe plantearse acerca de la síntesis de las proteínas es el orden de ensamblaje de los aminoácidos. El procedimiento más sencillo para ensamblar un cierto número de aminoácidos consistiría en iniciar la cadena por uno de sus extremos e ir añadiendo aminoácidos secuencialmente hasta el extremo opuesto. Se ha podido comprobar, mediante experimentos con aminoácidos marcados radiactivamente, que la síntesis comienza por el extremo amino-terminal y finaliza por el extremo carboxi-terminal.
Dado que el ensamblaje de los aminoácidos es secuencial, no hay necesidad de que toda la cadena polinucleotídica del mensajero esté en contacto con el ribosoma en un momento dado, sino sólo la parte que codifica el aminoácido que se va a incorporar; es decir, el mensajero puede correr a través del ribosoma y ser leída su información de manera similar a una cinta magnetofónica que discurre por un cabezal de lectura.
Por otra parte, no parece haber inconveniente para que el mensajero discurra simultáneamente a través de varios ribosomas que, concomitantemente, irían sintetizando varias cadenas polipeptídicas. Los primeros experimentos realizados acerca de la síntesis de proteínas confirmaron la corrección de estas ideas. Incluso se pudieron obtener, por medio de la microscopía electrónica, imágenes de grupos de ribosomas, los polirribosomas, unidos por una única molécula de mRNA que estaba siendo traducida por ellos.

Crick argumentó que la capacidad del ARNm para servir como patrón debía residir en su capacidad para formar puentes de hidrógeno y que, por ello, debía existir una molécula adaptadora capaz de formar puentes de hidrógeno específicos con el ARN patrón, siendo esta molécula la encargada de llevar a los distintos aminoácidos a su posición correcta dentro de la cadena. Aún desconociendo la naturaleza de tal molécula adaptadora Crick pronosticó que debería contener nucleótidos e incluso aventuró que podría ser necesaria una serie de enzimas específicos que unirían cada aminoácido con su adaptador correspondiente. Una vez asumido que el código genético constaba de tripletes (o codones) de nucleótidos del mRNA, la hipótesis de Crick se complementó con la idea de que las moléculas adaptadoras debían presentar tripletes complementarios (anticodones) a través de los cuales interactuarían con el mRNA.

La búsqueda del adaptador en extractos de E. coli condujo al hallazgo del tRNA. Pronto se constató que existían tantas especies moleculares de tRNA como tripletes con sentido integran el código genético y que una serie de enzimas, denominadas aminoacil-tRNA sintetasas, catalizan la unión específica de cada aminoácido con su molécula de tRNA.

La secuencia de acontecimientos implicados es de una complejidad considerable y en ella participan agentes de naturaleza muy diversa, a saber, ARN mensajero, ribosomas, ARNts, aminoácidos, moléculas energéticas, enzimas y una serie de factores de naturaleza proteica que intervienen en diferentes momentos. Distinguiremos en este proceso las siguientes fases: activación de los aminoácidos, iniciación de la cadena polipeptídica, elongación y terminación.

22.1. Activación de los aminoácidos
La activación de los aminoácidos consiste en su acoplamiento con su ARNt específico mediante una reacción catalizada por la correspondiente aminoacil-tRNA sintetasa. La unión se produce entre el grupo carboxilo del aminoácido y el grupo hidroxilo 3' del nucleótido de adenina que se encuentra en el extremo 3' del ARNt. La reacción requiere energía que es aportada por una molécula de ATP con liberación de un grupo pirofosfato.

22.2. Iniciación de la cadena polipeptídica
La traducción de la secuencia de nucleótidos del ARNm a la correspondiente secuencia de aminoácidos comienza en el triplete de bases AUG, llamado codón de iniciación, que al mismo tiempo codifica el aminoácido metionina. En las células procariotas existen dos ARNt diferentes que se unen a este aminoácido, uno de ellos es el que interviene en la iniciación y en lugar de metionina transporta su derivado formil-metionina, el otro transporta metionina e interviene cuando este aminoácido se ha de incorporar en cualquier posición de la cadena polipetídica distinta de la inicial.
Por el contrario, en las células eucariotas se incorpora metionina en ambos casos. Así pues, la síntesis de cualquier cadena polipeptídica empieza siempre por la metionina o por su derivado formilado, aunque en muchos casos estos aminoácidos son eliminados de la cadena en el llamado procesamiento post-traducción.

Puesto que es posible que en un mRNA haya más de un triplete AUG cabe preguntarse acerca del mecanismo que garantiza que la lectura comience en el triplete correcto. Se ha comprobado que en las células procariotas el mRNA presenta, entre el extremo 5' y el primer triplete AUG, unas secuencias de bases que se aparean con otras complementarias de extremo 3' de una molécula de rRNA que forma parte de la subunidad pequeña del ribosoma. Tales secuencias, denominadas "secuencias Shine-Dalgarno" aparecen conservadas en diferentes especies bacterianas y en bacteriófagos y su papel parece ser el de fijar al ribosoma en una posición próxima al triplete de iniciación antes de comenzar la lectura.
En células eucariotas no se han detectado secuencias análogas y en ellas la traducción comienza simplemente en el triplete AUG más próximo al extremo 5' del mensajero.

En la fase de iniciación se suceden los siguientes acontecimientos:

El mRNA se une a la subunidad pequeña del ribosoma con la intervención del factor IF3.

El tRNA iniciador previamente unido a su aminoácido específico (metionina o su derivado formilado) junto con el factor IF2 y una molécula de GTP se colocan de manera que el anticodón UAC del tRNA se aparea con el codón de iniciación del mensajero (AUG). El conjunto formado se denomina complejo de iniciación.

La subunidad mayor del ribosoma se une al complejo de iniciación. Se produce la hidrólisis del GTP a GDP + Pi y se liberan los factores de iniciación IF2 e IF3.

En el seno de la subunidad mayor del ribosoma se distinguen dos espacios destinados a acoger moléculas de ARNt: la sede P (peptidil) y la sede A (aminoacil). El ARNt de iniciación unido a formil-metionina queda situado en la sede P. Es posible que la formilación del grupo amino de la metionina tenga la misión de facilitar la entrada del ARNt de iniciación en la sede P "simulando" un enlace peptídico inexistente, pues en las sucesivas etapas de la traducción esta sede estará siempre ocupada por un RNtA unido a un péptido y no a un aminoácido.

22.3. Elongación de la cadena polipeptídica

En esta fase se precisa la presencia de varios factores proteicos de elongación (EF) y energía aportada por la hidrólisis del GTP. Se suceden los siguientes acontecimientos:

Un aminoácido activado entra en la sede A del ribosoma de manera que el anticodón del ARNt se aparea con el correspondiente codón del mensajero. Intervienen en el proceso el GTP y dos factores de elongación.

La formil-metionina unida al ARNt de iniciación se libera de éste y forma enlace peptídico el grupo carboxilo libre con el grupo amino del aminoácido activado entrante que se encuentra en la sede A. La transferencia es catalizada por el enzima peptidil-transferasa. De este modo queda el ArnT de iniciación libre en la sede P y el ArnT del segundo aminoácido unido a un dipéptido en la sede A.

Se produce la traslocación del ribosoma, que se desplaza un triplete de bases del mensajero en dirección 5' à 3'. Así, el ARNt unido a dipéptido queda situado en la sede P, quedando libre la sede A para la entrada de un nuevo aminoácido activado mientras que el ARNt de iniciación se libera del ribosoma. En el proceso interviene otro factor de elongación y se consume GTP.

Los pasos descritos se repiten tantas veces como aminoácidos haya que incorporar a la cadena polipeptídica, con la única diferencia de que en cada nuevo ciclo lo que transfiere la peptidil-transferasa en el segundo paso es ya un verdadero péptido. El péptido transferido tendrá un aminoácido más de longitud en cada ciclo.

22.4. Terminación de la cadena polipeptídica
La terminación de la cadena polipeptídica se produce cuando el ribosoma llega a alguno de los tres codones sin sentido (UAA, UAG y UGA), que, por no corresponderse con ningún aminoácido, se interpretan como señal de "fin de síntesis". Intervienen además varios factores proteicos de terminación (RF), los cuales, al no existir ningún ARNt que reconozca el codón de terminación, ocupan su lugar en la sede A, provocando la liberación por hidrólisis de la cadena polipeptídica finalizada, la disociación de las dos subunidades del ribosoma y la liberación del ARNt que quedaba en la sede P.

A la cadena polipeptídica así sintetizada sólo le resta adquirir su conformación tridimensional nativa para ser una proteína plenamente funcional e incorporarse a su destino en la maquinaria celular.
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23. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
Existe un nivel superior de control de la actividad celular que es el de la síntesis de los propios enzimas implicados en el metabolismo y, en general, de todas las proteínas celulares. Resultaría un despilfarro, que una célula viva estuviese sintetizando continuamente todas las proteínas codificadas en su genoma con independencia de que estas fuesen necesarias o no en cada momento. La célula debe disponer de algún mecanismo que le permita reaccionar a las condiciones cambiantes del medio en que vive modificando la expresión de su información genética de la manera más adecuada.

Los primeros indicios de que las células controlan la síntesis de sus propios enzimas se tuvieron a comienzos del siglo XX cuando se comprobó que en las levaduras la presencia o ausencia de determinados azúcares en el medio de cultivo inducía la aparición o desaparición respectiva de los enzimas responsables de su metabolismo en el citoplasma celular.
se deben en gran medida al trabajo de François Jacob y Jacques Monod. Ambos científicos presentaron en 1961 un modelo, conocido como el modelo del operón, que permitía comprender dichos mecanismos reguladores. El modelo fue elaborado sobre la base del análisis de un sistema enzimático inducible, presente en la bacteria E. coli, del que forman parte los enzimas responsables de metabolizar el azúcar lactosa.

Un operón está constituido por los siguientes elementos:

Genes estructurales. Son los genes sometidos a regulación. Codifican los polipéptidos funcionales que forman parte del sistema inducible. En general, los operones bacterianos incluyen varios genes estructurales (son policistrónicos)

Promotor. Es una secuencia de DNA que es reconocida por la RNA polimerasa para iniciar la transcripción. Se encuentra adyacente a los genes estructurales, que comparten un único promotor.

Operador. Es una secuencia de DNA situada entre el promotor y los genes estructurales. Se trata de un elemento regulador que determinará si se permite o no la transcripción de los genes estructurales.

Gen regulador. Es un gen que codifica una proteína, denominada represor, con capacidad de permitir o bloquear la expresión de los genes estructurales. El gen regulador se encuentra cerca de los genes estructurales pero no necesariamente contiguo a ellos.

Represor. Proteína codificada por el gen regulador. Interactúa de manera específica con eloperador. Cuando se fija a éste bloquea la expresión de los genes estructurales impidiendo el avance de la RNA polimerasa. Cuando se disocia permite la transcripción del RNA mensajero correspondiente a los genes estructurales para su posterior traducción a polipéptidos.

Inductor/co-represor. Metabolito que interactúa con el represor provocando, mediante cambios conformacionales, su disociación o su fijación aloperador según los casos. Es la sustancia sobre la que actúa el sistema enzimático inducible o bien el producto final de la actividad de éste.

El operón lac incluye tres genes estructurales: el gen Z, que codifica: el enzima β-galactosidasa, que cataliza la hidrólisis de la lactosa a glucosa y galactosa; el gen Y, que codifica la galactósido permeasa, una proteína de membrana que facilita el acceso de la lactosa al interior celular; y el gen A, codifica la galactósido transacetilasa, enzima cuyo papel en el metabolismo de la lactosa no está del todo aclarado. El gen regulador i codifica una proteína represora que, en ausencia de lactosa, se fija de manera específica sobre el operador bloqueando la expresión de los genes estructurales. Cuando la lactosa está presente funciona como inductor, interactuando con el represor y provocando su disociación del operador y desbloqueando así la expresión.

Un modelo alternativo al del operón lac es el del operón trp, integrado por un grupo de genes estructurales (genes E, D, C, B y A) que codifican los enzimas responsables de la síntesis intracelular del aminoácido triptófano. En este caso el represor libre resulta inactivo y no puede unirse al operador, quedando desbloqueada la expresión de los genes estructurales. Cuando el triptófano está presente en el medio intracelular actúa como co-represor, provocado en el represor un cambio conformacional que le permite unirse al operador y bloquear así la expresión de dichos genes.

En general, los sistemas inducibles, como el operón lac, son propios de las rutas catabólicas mientras que los represibles, como el operón trp, son propios de las rutas anabólicas.

Los sistemas de control hasta aquí descritos comparten la característica de que su acción se basa en una proteína represora que bloquea la expresión génica. Se han descrito también en células procariotas sistemas de control basados en la acción de proteínas activadoras que se denominan sistemas de control positivo. Las proteínas activadoras, también llamadas CAP (proteína activadora por catabolito) se unen al ADN en un lugar adyacente al promotor, el sitio CAP, de manera que favorecen la fijación de la ARN polimerasa facilitando así el inicio de la transcripción.

Un caso bien conocido de control positivo por CAP afecta a varios operones relacionados con el catabolismo de azúcares distintos de la glucosa, entre ellos el operón lac. Cuando E. coli crece en un medio rico en glucosa utiliza este azúcar como fuente de energía con preferencia frente a otros azúcares aunque también estén presentes en el medio de cultivo. Para ello la célula bloquea la expresión de los genes estructurales de los operones relacionados con estos azúcares. La presencia de glucosa hace descender los niveles de AMPc haciendo que CAP no se pueda fijar al ADN, con lo que la eficacia de la transcripción disminuye en todos los operones controlados, aun en el caso de que se encuentren desbloqueados por los respectivos represores. El mecanismo descrito se conoce con el nombre de represión por catabolito. La manera en que la presencia de glucosa afecta a los niveles intracelulares de AMPc no se conoce todavía con exactitud.

De lo dicho hasta ahora se deduce que la regulación de la expresión génica puede responder a alguno de los siguientes modelos teóricos:

Tipo 1.- Sistema inducible con control negativo (ej. Operón lac)

Tipo 2.- Sistema inducible con control positivo. (ej. Operones regulados por CAP)

Tipo 3.- Sistema represible con control negativo. (ej. Operón trp)

Tipo 4.- Sistema represible con control positivo. (No hay casos conocidos)

Por otra parte, la regulación de la expresión génica e las células eucariotas y, más concretamente, en los eucariontes pluricelulares, es todavía, si cabe, más necesaria que en las células procariotas. En un organismo pluricelular todas las células poseen la misma información genética, pero esta información no se expresa por igual en todas ellas.

Los mRNA eucariotas son monocistrónicos, lo que lleva a la conclusión de que los genes estructurales en estas células no están integrados en operones como en el caso de las procariotas.

Cada gen eucariota dispone de su propio sistema regulador que no comparte con otros genes. Tales sistemas se componen de unas secuencias específicas denominadas enhancers, situadas en las proximidades del gen estructural, que pueden interactuar con varias proteínas de las llamadas factores reguladores de la transcripción. El número y tipo de los factores interactuantes, así como las secuencias enhancer implicadas determinan en cada caso la intensidad con la que se llevará a cabo la transcripción.

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25. LA MUTACIÓN A NIVEL MOLECULAR

Una de las implicaciones del reconocimiento del DNA como el material genético fue la comprensión del fenómeno de la mutación a nivel molecular. Asumido que la información genética se encontraba cifrada en forma de secuencia de nucleótidos se dedujo fácilmente que la mutación, al menos la mutación génica o puntual, consiste en una alteración de dicha secuencia de nucleótidos. Las mutaciones más simples son las que afectan a un único par de bases del DNA, que constituye la unidad mínima de mutación. En relación con el tipo de sustitución que afecta a un determinado par de bases se pueden distinguir dos tipos:

Transiciones. Cambio de una base púrica por otra del mismo tipo o de una base pirimídica por otra del mismo tipo (AT-›GC, GC-›AT, CG-›TA y TA-›CG).

Transversiones. Cambio de una base púrica por una pirimídica o viceversa (AT-›CG, AT-›TA, GC-›TA, GC-›CG, TA-›GC, TA-›AT, CG-›AT y CG-›GC).

Ambos tipos de sustitución se consolidan en el siguiente ciclo replicativo cuando la base sustituida forma parte del molde y enfrenta una base diferente de la original.

En cuanto a su efecto sobre el fenotipo se distinguen varios tipos de mutaciones, a saber:

Mutaciones con cambio de sentido. Implican la sustitución de un aminoácido por otro. Su efecto sobre el fenotipo es moderado cuando ambos aminoácidos tienen propiedades químicas similares (mutación conservativa o neutra), y más drástico cuando sus propiedades difieren en mayor grado (mutación no conservativa).

Mutaciones sin sentido. El cambio de base nitrogenada supone el cambio de un triplete que codifica un aminoácido por un triplete de fin de síntesis, lo que implica que a partir de este triplete no se insertan más aminoácidos en la cadena. El resultado, por lo general, es una proteína no funcional, por lo que este tipo de mutaciones suelen tener efectos severos sobre el fenotipo.

Mutaciones silenciosas. No todas las mutaciones tienen un efecto sobre el fenotipo. Por el hecho de existir en el código genético tripletes sinónimos, algunas mutaciones no suponen un cambio en la secuencia de aminoácidos de la proteína codificada.

Por otra parte, algunas mutaciones puntuales pueden consistir no en sustituciones, sino en inserciones o pérdidas (deleciones) de pares de bases individuales. Estas mutaciones suelen tener efectos drásticos pues suponen uncorrimiento de la pauta de lectura que, a la hora de sintetizar la proteína codificada, afecta a todos los aminoácidos que se encuentran después de la inserción o deleción.

En la Figura se recogen algunas de las mutaciones génicas relacionadas con algunas enfermedades frecuentes en nuestra especie.

Podemos considerar, desde el punto de vista de sus causas, dos tipos de mutación: la mutación espontánea, que las células sufren en condiciones naturales, sin mediar la intervención de agentes externos; y la mutación inducida por agentes físicos o químicos externos a la célula.

25.1. Mutaciones espontáneas

Las mutaciones espontáneas se producen fundamentalmente a causa de errores en la replicación del DNA, aunque también pueden obedecer a lesiones de carácter fortuito en moléculas de DNA que no se están replicando.

Los errores en la replicación pueden ocurrir mediante alguno de los dos siguientes mecanismos:

Tautomería. Las bases nitrogenadas presentan un tipo particular de isomería denominado tautomería. La forma tautomérica más estable (forma ceto) coexiste en equilibrio con pequeñas cantidades de la forma menos estable (forma enol). Las formas inestables de las bases tienen alterada su capacidad para formar puentes de hidrógeno y dan lugar a apareamientos erróneos (A*-C, T*-G, G*-T y C*-A, donde el asterisco indica las formas inestables). Cuando el desplazamiento hacia la forma inestable se produce en el instante en que la base está siendo usada como molde en la replicación se produce un apareamiento erróneo que, si no es reparado, se consolida en el siguiente ciclo replicativo dando lugar a una transversión.

Apareamiento deslizado. En secuencias muy repetitivas es relativamente probable que se produzcan un fenómeno denominado apareamiento erróneo deslizado, consistente en que alguna base se queda sin aparear formando un pequeño lazo. Si esto ocurre en la cadena en crecimiento se produce una adición de base mientras que si ocurre en la cadena molde se produce una deleción.

Por otra parte, las lesiones de carácter fortuito que puede sufrir el ADN suelen consistir en alteraciones químicas de las bases nitrogenadas que dan lugar a apareamientos erróneos los cuales se consolidan como mutaciones.

25.2. Mutaciones inducidas

Existen diferentes tipos de agentes físicos y químicos con capacidad de producir mutaciones.

Entre los agentes físicos cabe destacar las radiaciones ionizantes como los rayos X o los rayos γ, algunas radiaciones no ionizantes como lo rayos ultravioleta y las emisiones radiactivas de partículas (α, β, neutrones). En general estos agentes actúan arrancando electrones a alguno de los átomos que forman parte del ADN, que al quedar ionizado se torna mucho más reactivo ante una amplia gama de sustancias presentes en la célula. Las reacciones químicas consiguientes pueden en alteraciones o pérdidas de bases nitrogenadas o incluso en la rotura de la molécula de ADN con pérdida de una parte del cromosoma.

Los agentes químicos con capacidad mutagénica pueden ser de varios tipos:

Análogos de base. Sustancias con parecido estructural a las bases nitrogenadas que pueden sustituirlas en la replicación y dar lugar a apareamientos erróneos.

Modificadores de las bases. Sustancias que afectan a las bases nitrogenadas alterándolas químicamente y modificando su capacidad para formar puentes de hidrógeno.

Agentes intercalantes. Sustancias con estructura química planar o casi planar que se intercalan entre los pares de base durante la replicación dando lugar a adiciones o deleciones de base.

26. REPARACIÓN DE LAS MUTACIONES.

Una parte significativa de las mutaciones que se producen en el DNA son reparadas mediante diferentes mecanismos de los que disponen las células. Durante el proceso replicativo la función correctora de las ADN polimerasas (exonucleasa 3' à 5') puede detectar y eliminar nucleótidos que hayan sido insertados de manera incorrecta. Algunas de las mutaciones no detectadas durante la replicación pueden ser detectadas más tarde y reparadas por un equipo de enzimas que incluye endonucleasas, exonucleasas, ADN polimerasas y ligasas.

27. RESUMEN

Los CARACTERES HEREDITARIOS son una serie de caracteres morfológicos, fisiológicos, de comportamiento, etc., que comparten los individuos de un mismo grupo taxonómico y se transmiten de padres a hijos.

La INFORMACIÓN GENÉTICA es la información necesaria para desarrollar esos caracteres.

Un GEN es un fragmento de DNA que posee la información necesaria para desarrollar un carácter.

La RECOMBINACIÓN GENÉTICA es un mecanismo por el cual dos cromosomas homólogos intercambian entre sí fragmentos de DNA equivalentes, es decir, intercambian los mismos genes o trozos de genes, aunque pueden tener alelos diferentes.

El DOGMA CENTRAL de la Genética molecular dice que el DNA se REPLICA para dejar copias de la información, se TRANSCRIBE a RNA para que la información pueda ser utilizada y pueda salir del núcleo eucariota, y se TRADUCE a aminoácidos para que se pueda sintetizar una proteína funcional.

La información se expresa en forma de proteínas, es decir UN GEN = UNA ENZIMA.

La REPLICACIÓN del DNA consiste en hacer una copia idéntica de la doble hélice, según el modelo semiconservativo.

La TRANSCRIPCIÓN consiste en copiar genes o partes del DNA, utilizando ribonucleótidos y obteniendo copias en forma de diversos tipos de RNA.

Las MUTACIONES son alteraciones en la información genética que se pueden dar a nivel de bases nitrogenadas (génicas), de cromosomas (cromosómicas) o de número cromosómico (genómicas).

Las mutaciones son la fuente de la VARIABILIDAD GENÉTICA que da lugar a la existencia de diferentes tipos de individuos sobre los que puede actuar la SELECCIÓN NATURAL, permitiendo que dejen más descendientes los mejor adaptados a su medio.

En una población sobre la que no actúa ninguna fuerza evolutiva, las frecuencias de sus genes y genotipos se mantienen constantes generación tras generación, estando esa población en el llamado EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG.

Las fuerzas evolutivas son aquellos factores capaces de alterar las frecuencias génicas y genotípicas de una población, produciendo cambios que al final serán la base de la evolución. Esas fuerzas son la SELECCIÓN NATURAL, las MUTACIONES, la DERIVA GENÉTICA, las MIGRACIONES y la falta de PANMIXIA.

La TRADUCCIÓN es el proceso por el cual una secuencia de bases nitrogenadas, que es copia de un gen, se convierte en una secuencia equivalente de aminoácidos que da lugar a una proteína funcional.

La correspondencia entre las bases nitrogenadas de un RNA-mensajero y los aminoácidos de una proteína recibe el nombre de CÓDIGO GENÉTICO.

Los genes no se expresan continuamente, sino sólo cuando es necesario, existiendo para ello mecanismos de regulación DE LA EXPRESIÓN GÉNICA, como sucede en la diferenciación celular o con el OPERÓN.

Las TERAPIAS GÉNICAS son tratamientos de enfermedades basadas en la manipulación o sustitución de genes defectuosos o no funcionales.

Los PRODUCTOS TRANSGÉNICOS son aquellos, de origen bacteriano, vegetal o animal, obtenidos a partir de organismos (OGM, MOGM) cuya información genética ha sido manipulada para favorecer esa producción.

El PROYECTO GENOMA HUMANO intenta conocer la composición exacta de los cromosomas humanos, qué genes hay, dónde están, que efectos producen, cuál es su secuencia de bases, etc.

Hoy en día, la manipulación genética plantea más problemas éticos (BIOÉTICOS) que técnicos, ya que lo que se discute no es si podemos técnicamente hacer ciertas cosas, sino si debemos hacerlas

28. REPASO

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2º BACHILLERATO. TEMA 12. TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN

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4. CONTENIDOS ANIMADOS 5. INTRODUCCIÓN Las estimaciones de los tamaños de los genes que se deducían de los análisis realizados por los genetistas clásicos en la mosca del vinagre (Drosophila melanogáster) indicaban que éstos eran similares a los de las mayores moléculas conocidas.

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Tema 11. Genética molecular (apuntes en forma de presentación)

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Tema 11. Genética molecular (apuntes en forma de presentación)

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En esta presentación hay un resumen de lo que veremos en el tema. Os vendrá bien para completar cuestiones (por ejemplo, los experimentos de los que hablamos al principio...)

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Animación (en inglés) sobre la replicación

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Une los números con la molécula que corresponda de la replicación del ADN:

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En 1970, Francis Crick enunció el Dogma Central de la Biología Molecular que esquemáticamente puede ver en este dibujo. Debes identificar como se llama cada uno de los procesos señalados con las letras A, B, C, y D.

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Muy buen vídeo para entender la replicación

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Preguntas metabolismo con solución (de PAU todas)

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Preguntas metabolismo con solución (de PAU todas)

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Cuestiones de metabolismo de Selectividad con guión de respuestas

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Preguntas frecuentes que os pueden resolver algunas de vuestras dudas...

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Página web de la universidad Rey Juan Carlos que os vendrá bien para consultar sobre el acceso a la universidad...

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Orden ECD/42/2018, de 25 de enero, por la que se determinan las características, el diseño y el contenido de la evaluación de Bachillerato para el acceso a la Universidad, las fechas máximas de realización y de resolución de los procedimientos de revisión de las calificaciones obtenidas, para el curso 2017/2018.

Resolución de 21 de marzo de 2017, de la Secretaría de Estado de Educación, Formación Profesional y Universidades, por la que se establecen las adaptaciones de la evaluación de Bachillerato para el acceso a la Universidad a las necesidades y situación de los centros españoles situados en el exterior del territorio nacional, los programas educativos en el exterior, los programas internacionales, los alumnos procedentes de sistemas educativos extranjeros y las enseñanzas a distancia, para el curso 2016-2017.

Orden 47/2017, de 13 de enero , de la Consejería de Educación, Juventud y Deporte, por la que se desarrollan determinados aspectos de la evaluación final de Bachillerato para el acceso a la universidad.

Orden ECD/42/2018, de 25 de enero, por la que se determinan las características, el diseño y el contenido de la evaluación de Bachillerato para el acceso a la Universidad, las fechas máximas de realización y de resolución de los procedimientos de revisión de las calificaciones obtenidas, para el curso 2017/2018.

Real Decreto-ley 5/2016, de 9 de diciembre, de medidas urgentes para la ampliación del calendario de implantación de la Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la mejora de la calidad educativa.

Real Decreto 310/2016, de 29 de julio, por el que se regulan las evaluaciones finales de Educación Secundaria Obligatoria y de Bachillerato.

Decreto 52/2015, de 21 de mayo, del Consejo de Gobierno, por el que se establece para la Comunidad de Madrid el currículo del Bachillerato.

Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato

Real Decreto 412/2014, de 6 de junio, por el que se establece la normativa básica de los procedimientos de admisión a las enseñanzas universitarias oficiales de Grado.

La Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE).

La Evaluación para el Acceso a la Universidad será aplicable exclusivamente para el alumnado que desee acceder a enseñanzas universitarias oficiales de grado y que cumplan los requisitos de estar en posesión del título de Bachiller, o que se encuentren en alguna de las situaciones contempladas en la disposición adicional tercera del Real Decreto 310/2016, de 29 de julio, tal y como indica el artículo 2 del Real Decreto-ley 5/2016, de 9 de diciembre.

Bachilleratos anteriores: Los estudiantes que hubiesen superado la prueba de acceso a la Universidad según normativas anteriores podrán acogerse a varias opciones, conservando su calificación inicial:

Las pruebas versarán sobre las materias generales del bloque de asignaturas troncales de segundo curso de Bachillerato de la modalidad elegida para la prueba y, en su caso, de la materia de Lengua Cooficial y Literatura.

Los estudiantes que quieran mejorar su nota de admisión podrán examinarse de un máximo de cuatro materias de opción del bloque de asignaturas troncales de segundo curso. Sin perjuicio de lo anterior, las universidades podrán tener en cuenta en sus procedimientos de admisión, además de la calificación obtenida en cada una de las materias de opción del bloque de asignaturas troncales elegidas por el estudiante, la de alguna o algunas de las materias generales pertenecientes al bloque de asignaturas troncales según modalidad e itinerario (Matemáticas II, Latín II, Matemáticas Aplicadas a las Ciencias Sociales II o Fundamentos del Arte II).

Asimismo, los estudiantes podrán examinarse de una lengua extranjera adicional, distinta de la que hubieran cursado como materia del bloque de asignaturas troncales, recogidas en el Currículo de Bachillerato. La calificación obtenida en dicha prueba podrá ser tenida en cuenta por las universidades en sus procedimientos de admisión.

Las pruebas se basarán en el currículo básico de las materias del bloque de asignaturas troncales de segundo curso de bachillerato, establecido en el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre. Cada prueba constará de un mínimo de 2 y de un máximo de 15 preguntas y tendrá una duración de 90 minutos. Se establecerá un descanso entre pruebas consecutivas de como mínimo de 30 minutos. No se computará como periodo de descanso el utilizado para ampliar el tiempo de realización de las pruebas de los alumnos con necesidades específicas de apoyo educativo a los que se les haya prescrito.

La evaluación de bachillerato para el acceso a la universidad tendrá una duración de un máximo de cuatro días.

Las pruebas correspondientes a las materias generales del bloque de asignaturas troncales de segundo curso serán:

MATERIAS GENERALES DEL BLOQUE DE ASIGNATURAS TRONCALES:

Historia de España

Lengua Castellana

Primera Lengua Extranjera

MATERIAS GENERALES DEL BLOQUE DE ASIGNATURAS TRONCALES SEGÚN MODALIDAD:

Matemáticas II (B. Ciencias)

Latín II (B. Humanidades)

Matemáticas Aplicadas a las Ciencias Sociales II (B.C.Sociales)

Fundamentos del Arte (B.Artes)

La puntuación máxima será de 12 puntos, siempre y cuando la materia troncal general de modalidad se pondere (0.1 o 0.2) en el grado al cuál quiero ser admitido, y esté superada.

La puntuación máxima será sobre 10 puntos si la materia troncal de modalidad es <5

La superación de la evaluación final de bachillerato para el acceso a la universidad y su calificación tendrán validez indefinida. Las calificaciones obtenidas en las pruebas para mejorar la nota de admisión tendrán validez durante los dos cursos académicos siguientes a la superación de las mismas.

Para el cálculo de la nota de admisión (siempre que haya un proceso de concurrencia competitiva), se elegirán las dos asignaturas troncales de opción (m1 y m2) cuyas calificaciones otorguen al estudiante la mejor nota una vez aplicados los parámetros de ponderación.

Los exámenes cuya nota sea menor de 5 no contarán en esta fase.
CICLOS FORMATIVOS DE GRADO SUPERIOR + Fase voluntaria
m1, m2 = Las calificaciones de un máximo de dos ejercicios superados en la fase voluntaria (troncales de opción) que proporcionen mejor nota de admisión.

a, b= parámetros de ponderación de los ejercicios en relación con el grado solicitado.
Tabla de ponderaciones de la URJC

Una vez superada la prueba, los alumnos podrán presentarse de nuevo en sucesivas convocatorias, ordinarias y extraordinarias, con la finalidad de mejorar la nota (sin límite de convocatorias). Las materias elegidas podrán ser diferentes de las que fueron examinados en convocatorias anteriores. Se tomará en consideración la calificación obtenida en la nueva convocatoria siempre que ésta sea superior a la anterior/es.

La superación de la fase obligatoria de la EvAU tendrá validez indefinida mientras que la calificación de las materias de la fase voluntaria tendrá validez durante los dos cursos académicos siguientes.

Los alumnos que deseen matricularse para subir nota lo harán en el centro donde realizaron el Bachillerato o Ciclo Formativo de Grado Superior en su día.

Los alumnos de otras comunidades autónomas que por distrito de residencia les corresponda examinarse en la URJC tendrán que presentarse en la 1ª planta del Rectorado de Móstoles (Servicio de Pruebas de Acceso) del 14 al 18 de mayo de 2018 en horario de 9.00 a 14.00 horas en la Convocatoria Ordinaria, mientras que en la Convocatoria Extraordinaria serán los días 18 al 21 de junio de 2018, en horario de 9.00 a 14.00 horas

Los exámenes son corregidos por especialistas de las distintas materias incluidas en la prueba.

Los correctores calificarán los ejercicios atendiendo a los criterios generales dados por la comisión organizadora de la prueba y a los criterios específicos de corrección y calificación establecidos en las propuestas de examen.

Revisión de la calificación:

En este proceso se verificará que todas las cuestiones han sido evaluadas y lo han sido con una correcta aplicación de los criterios generales de evaluación y específicos de corrección.

Las pruebas sobre las que se haya presentado la solicitud de revisión serán corregidas en segunda y en su caso en tercera corrección por profesores diferentes en el plazo máximo de 5 días hábiles, contados a partir de la fecha de finalización del plazo de presentación de solicitudes de revisión.

Esta resolución pone fin a la vía administrativa, y contra la misma cabe interponer recurso contencioso-administrativo ante los Juzgados de lo Contencioso-Administrativo de Madrid, en el plazo de dos meses contados desde el día siguiente al de su notificación, sin perjuicio de que el interesado pueda ejercitar, en su caso, cualquier otro que estime procedente.

El estudiante indicará en la solicitud de inscripción en la evaluación: la modalidad cursada, y su itinerario donde proceda, la Primera Lengua Extranjera, y, en su caso, las materias troncales de opción y de modalidad de las que voluntariamente se examinará entre una asignatura hasta un máximo de cuatro.

Lugar de realización de la Prueba.

Los estudiantes que hayan obtenido el título de Bachiller en un centro educativo con sede en la Comunidad de Madrid, realizarán la evaluación en la Universidad Pública designada a tal efecto por la Consejería de Educación, Juventud y Deporte, lo que será comunicado a los centros educativos por las respectivas universidades.

La Universidad Rey Juan Carlos mantiene en la convocatoria ordinaria de 2018 los dos Campus Fuenlabrada y Móstoles mientras que en la convocatoria extraordinaria de 2018 los alumnos se examinarán únicamente en el Campus de Móstoles
CAMPUS DE FUENLABRADA CAMPUS DE MÓSTOLES
Fechas de realización de la Prueba.

RESOLUCIÓN de 30 de octubre de 2017, del Director General de Universidades e Investigación, por la que se da publicidad al Acuerdo de la Comisión Coordinadora de la Evaluación de Bachillerato para Acceso a la Universidad por el que se determinan las fechas de realización de las evaluaciones correspondientes al año 2018.

Calendario convocatoria ORDINARIA 2018

Exámenes

5, 6,7 de junio. Coincidencias/incidencias 8 de junio

Publicación provisional de calificaciones

Pendiente de publicación

Solicitud de Revisión

Pendiente de publicación

Publicación notas definitivas con CVS (alumnos que no solicitan revisión)

Pendiente de publicación

Publicación notas definitivas tras la Revisión

Pendiente de publicación

PREINSCRIPCIÓN: EXCLUSIVAMENTE POR INTERNET
Consultar en la web

Calendario convocatoria EXTRAORDINARIA 2018

Exámenes

3, 4 y 5 de julio. Coincidencias/incidencias 6 de julio

Publicación provisional de calificaciones

Pendiente de publicación

Solicitud de Revisión

Pendiente de publicación

Publicación notas definitivas con CVS (alumnos que no solicitan revisión)

Pendiente de publicación

Publicación notas definitivas tras la Revisión

Pendiente de publicación

PREINSCRIPCIÓN: EXCLUSIVAMENTE POR INTERNET
Consultar en la web

EVALUACIÓN PARA EL ACCESO A LA UNIVERSIDAD 2018

HORARIO

10.00-11.30

- Lengua Castellana y Literatura II

INCIDENCIAS Y CONINCIDENCIAS

11.30-12.30

DESCANSO

DESCANSO

DESCANSO

DESCANSO

12.30-14.00

INCIDENCIAS Y CONINCIDENCIAS

14.00-16.00

DESCANSO

DESCANSO

DESCANSO

DESCANSO

16.00-17.30

- Primera lengua extranjera

INCIDENCIAS Y CONINCIDENCIAS

PUNTUALIDAD ABSOLUTA

El alumno que llegue tarde al examen o que no se presente será calificado con un cero en el ejercicio al cual no asista. El llamamiento al examen se hará con media hora de antelación en el examen de primera hora de la mañana.

PEGATINAS IDENTIFICATIVAS

Al entrar en el primer examen se le entregarán las etiquetas de códigos de barras, identificativas de sus datos personales. Estás pegatinas se deberán conservar para todos los exámenes.

ESPACIO RESERVADO A ETIQUETAS

Cada examen que realice el alumno contará con un espacio reservado en el primer y último folio para pegar dichas etiquetas. Se pondrá extremo cuidado en esta operación para no rasgarlas ni colocarlas fuera del espacio mencionado, si hubiera cualquier tipo de problema con la etiqueta al pegarla, comuníquelo inmediatamente al tribunal, para que le den otro cuadernillo. Aunque se entregue el examen en blanco se pegarán las etiquetas

REVISIÓN DE EXÁMENES

REVISIÓN

En este proceso se verificará que todas las cuestiones han sido evaluadas y lo han sido con una correcta aplicación de los criterios generales de evaluación y específicos de corrección.

Las pruebas sobre las que se haya presentado la solicitud de revisión serán corregidas en segunda y en su caso en tercera corrección por profesores diferentes en el plazo máximo de 5 días hábiles, contados a partir de la fecha de finalización del plazo de presentación de solicitudes de revisión.

Por inscripción en la prueba ( Ordinaria Troncal General): 81,60 €

Por inscripción de cada Troncal de la Opción de la que se matricule el alumno : 10,20 €

Por inscripción únicamente de las Troncales de la Opción: 40,80 €

Por cada materia de la que se matricule de las troncales de la Opción : 10,20 €

- Familia Numerosa Categoría General: abonarán el 50% del importe ordinario: 40,80 €

- Familia Numerosa Categoría Especial y de Honor, y Víctimas del Terrorismo: estarán exentos del abono de tasas.

- Estudiantes con discapacidad con grado mayor o igual al 33% exentos del abono de las tasas. Deberán aportar la fotocopia y original o fotocopia compulsada del certificado de reconocimiento del grado de discapacidad.

* En caso de ser Familia Numerosa, se aportará la fotocopia compulsada del Título de Familia Numerosa actualizado o, en su defecto, el original acompañado de fotocopia del mismo.

* En caso de ser Víctima del terrorismo, se aportará la fotocopia compulsada de la certificación expedida a tal efecto por el Ministerio de Interior o, en su defecto, el original acompañado de fotocopia del mismo.

Es la Evaluación para el Acceso a la Universidad, que se tendrá en cuenta para el acceso a la universidad y versará exclusivamente sobre las materias generales cursadas del bloque de las asignaturas troncales de segundo curso.

Materias troncales generales, que son comunes de 2º de Bachillerato

Historia de España

Lengua Castellana

Primera Lengua Extranjera

Materia troncal general de la modalidad de Bachillerato cursada por el alumno

Matemáticas II (B. Ciencias)

Latín II (B. Humanidades)

Matemáticas Aplicadas a las Ciencias Sociales II (B.C.Sociales)

Fundamentos del Arte (B.Artes)

Cada ejercicio constará de un mínimo de dos y un máximo de quince preguntas, y tendrá dos opciones (A y B). Su duración será de noventa minutos, con un descanso de sesenta minutos entre la finalización de uno y otro. Cada ejercicio se puntuará de 0 a 10, con múltiplos de 0.25

La Calificación de Acceso a la Universidad (CAU) se obtendrá sumando el 40% de la calificación global del Bloque Obligatorio obtenida en la EvAU, siempre que sea mayor o igual a 4, más el 60% de la Calificación Final del Bachillerato (CFB).

La nota de Admisión es la calificación que utilizan las universidades para adjudicar todas las plazas, y en particular en aquellos Grados en los que el número de solicitudes supere al de plazas ofertadas (concurrencia competitiva).

Para elevar esta nota de admisión el estudiante se examinará de forma voluntaria de aquellas materias troncales de opción y de modalidad (cursada y no cursada), de un mínimo de 1 y un máximo de cuatro.

En las situaciones de discapacidad deberá seguirse la Resolución de 10 de marzo de 2010, de la Dirección Gral. Educación Secundaria y enseñanzas Profesionales.

En el caso de Dislexia y otras necesidades educativas especiales se concederá un tiempo máximo adicional de 20 minutos.

El plazo máximo de entrega de informes de discapacidad por parte de los centros a la URJC es el 30 de abril del 2018.

Si, el alumno podrá solicitar revisión vía web en los plazos establecidos al efecto.

En este proceso se verificará que todas las cuestiones han sido evaluadas y lo han sido con una correcta aplicación de los criterios generales de evaluación y específicos de corrección.

Las pruebas sobre las que se haya presentado la solicitud de revisión serán corregidas en segunda y en su caso en tercera corrección por profesores diferentes en el plazo máximo de 5 días hábiles, contados a partir de la fecha de finalización del plazo de presentación de solicitudes de revisión.

Una vez finalizado este procedimiento (revisión) la Resolución pondrá fin a la vía administrativa.

La Calificación de Acceso a la Universidad para estos alumnos es la nota media del ciclo formativo. Además, los estudiantes que estén en posesión de estos títulos podrán presentarse a la fase voluntaria para mejorar la Nota de Admisión.

m1, m2 = Las calificaciones de un máximo de dos ejercicios superados en la fase voluntaria (troncales de opción) que proporcionen mejor nota de admisión.

a, b= parámetros de ponderación de los ejercicios en relación con el grado solicitado.

Deberán formalizar la matrícula en el centro donde obtuvieron el Título de Técnico Superior en Formación Profesional. En caso de que dicho centro ya no existiera, deberán dirigirse a la Sección de Acceso de la Universidad a la que pertenezca para formalizar su matrícula.

Deben solicitar traslado de expediente:
Todos los alumnos que hayan superado la Prueba de Acceso a la Universidad en la Universidad Rey Juan Carlos y sean admitidos en cualquier Universidad privada y en Universidades Públicas de fuera de la Comunidad de Madrid, incluida la UNED.

Los alumnos que hayan comenzado estudios en la Universidad Rey Juan Carlos deben solicitar el traslado de expediente en la Secretaría de Alumnos de su Campus.

No deben solicitar traslado de expediente

Aquellos alumnos que hayan superado la Prueba de Acceso a la Universidad en la Universidad Rey Juan Carlos en cualquier convocatoria y hayan sido admitidos en algunas de las Universidades Públicas de la Comunidad de Madrid ( Alcalá Autónoma, Carlos III , Complutense, Politécnica y Rey Juan Carlos )
Documentación a presentar: Modelo de solicitud
Carta de admisión de la Universidad de destino (original)

Carnet de familia numerosa (si es el caso), en vigor.

Lugar de entrega: En el Registro General o en cualquiera de los registros auxiliares

Horario: De 9.00 a 14.00 h de lunes a viernes y de 15:30 a 17:30 lunes a jueves.*
*Excepto en aquellas fechas en las que el Campus permanezca cerrado, por razones organizativas y de reducción de la actividad universitaria, durante las vacaciones de Navidad, Semana Santa y verano. Asimismo, se aplicará horario reducido, de 9:00 a 14:00 horas, durante la semana de San Isidro y los meses de junio, julio y agosto.
Entregada la solicitud, se enviará a su correo electrónico un PDF del recibo de abono de tasas. Una vez abonado, deberá enviar ese justificante de pago escaneado a la cuenta de acceso: acceso@urjc.es o bien entregarlo en el departamento de Registro dirigido al Servicio de Pruebas de Acceso.

Tasas: (Decreto 80/2014, de 17 de julio, del Consejo de Gobierno de la Comunidad de Madrid):

Ordinaria: 27,54 €

Familia Numerosa General (50%): 13,77 €

Familia Numerosa Especial: Exentos de pago

Todos aquellos alumnos que hayan realizado las Pruebas de Acceso a la Universidad en la Universidad Rey Juan Carlos podrán solicitar, mediante impreso normalizado, la expedición de un certificado que acredite la realización de las mismas.
Documentación a presentar: Modelo de solicitud
Carnet de familia numerosa (si es el caso), en vigor.

Lugar de entrega: En el Registro General o en cualquiera de los registros auxiliares: Registro

Horario: De 9.00 a 14.00 h de lunes a viernes y de 15:30 a 17:30 lunes a jueves.*
*Excepto en aquellas fechas en las que el Campus permanezca cerrado, por razones organizativas y de reducción de la actividad universitaria, durante las vacaciones de Navidad, Semana Santa y verano. Asimismo, se aplicará horario reducido, de 9:00 a 14:00 horas, durante la semana de San Isidro y los meses de junio, julio y agosto.
Entregada la solicitud, se enviará a su correo electrónico un PDF del recibo de abono de tasas. Una vez abonado, deberá enviar ese justificante de pago escaneado a la cuenta de acceso: acceso@urjc.es o bien entregarlo en el departamento de Registro dirigido al Servicio de Pruebas de Acceso. Cuando esté expedido el certificado, nuestro Servicio se pondrá en contacto con el interesado.

Tasas: (Decreto 80/2014, de 17 de julio, del Consejo de Gobierno de la Comunidad de Madrid):

Ordinaria: 27,54 €

Familia Numerosa General (50%): 13,77 €

Familia Numerosa Especial: Exentos de pago

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Estudiantes de bachillerato y formación profesional (LOMCE) - Universidad Rey Juan Carlos

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Orden ECD/42/2018, de 25 de enero, por la que se determinan las características, el diseño y el contenido de la evaluación de Bachillerato para el acceso a la Universidad, las fechas máximas de realización y de resolución de los procedimientos de revisión de las calificaciones obtenidas, para el curso 2017/2018.

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Tema 11. Presentación procesos genética molecular

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Tema 11. Presentación procesos genética molecular

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Recordad que la teoría es muy sencilla en esta presentación, ayudaros de los dibujos pero completarlo con los apuntes

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Fichas de problemas entregadas en clase

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Presentación de clase sobre las mutaciones

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Examen 19.3.18 (Recuperación 2 ev)Resuelto.pdf

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Con solución

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PÁGINA WEB CON TODOS LOS TEMAS PARA REPASAR

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PÁGINA WEB CON TODOS LOS TEMAS PARA REPASAR

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Son preguntas muy sencillas, pero os vendrán muy bien como repaso

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Ejercicios de autoevaluación y repaso de Biología de 2º de Bachillerato.

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Página web del Colegio Nuestra Señora de la Sabiduría, Ejercicios de autoevaluación y repaso de Biología de 2º de Bachillerato, CTMA,

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Preguntas metabolismo con solución (de PAU todas)

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Preguntas metabolismo con solución (de PAU todas)

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Cuestiones de metabolismo de Selectividad con guión de respuestas

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Tema 7. Cantidad de cromosomas de una célula

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Tema 7. Cantidad de cromosomas de una célula

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Buena tabla para las preguntas de cuántos cromosomas, cuántas cromátidas...

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Presentación de clase ACTUALIZADA CON TODA LA TEORÍA

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reacciones biosintéticas (fase oscura o ciclo de Calvin)

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esquema animado de las reacciones luminosas de la fotosíntesis

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Preguntas RESUELTAS sobre los dos temas del metabolismo. Vienen muy bien para repasar de forma general, simplemente leyéndolas...

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Tema 9. Vuestras amigas las cianobacterias

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Tema 9. Vuestras amigas las cianobacterias

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Un fichero para el autoaprendizaje de la microbiologia

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Siempre viene bien ampliar conocimientos...

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Estromatolitos, cianobacterias, producción del oxígeno en la atmósfera primitiva y la formación del

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Solución a las preguntas que os di en clase...

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Tema 8. Catabolismo de lípidos y proteínas

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Tema 8. Catabolismo de lípidos y proteínas

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Tema 8. La glucolisis. UN POCO DE HUMOR =)

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Tema 8. La glucolisis. UN POCO DE HUMOR =)

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Glucose Glucose - Song by Science Groove.

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http://www.youtube.com/user/rodiel89 linked this awesome website on twitter. There is a bunch of science songs on there. This one is from the album "Muscles and Magnets". It's about glycolysis to the tune of "Sugar Sugar" by The Archies. I couldn't find the song on youtube and it's too awesome not to upload.

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Tema 8. Apuntes-resúmen del catabolismo de glúcidos

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Tema 8. Apuntes-resúmen del catabolismo de glúcidos

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Buen documento teórico para entender bien la respiración

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Las agujetas, esa gran molestia para los amantes y practicantes del deporte (aunque algunos más que otros). Se sabe que suelen aparecer entre 24-48 horas después de la realización de actividad física intensa, especialmente si se está en baja forma.

Hasta ahora se creía que las agujetas eran causadas por la acumulación de ácido láctico en los músculos. Éste, formaba cristales los cuales eran los causantes del dolor. En la realización de ejercicio físico los músculos necesitan un aporte extra de energía en muy poco tiempo, por este motivo el piruvato, producto de la glucólisis (oxidación de la glucosa) rápidamente se oxida a ácido láctico para obtener energía inmediatamente en forma de ATP (proceso conocido como fermentación láctica).

De esta forma se acumulaba este ácido láctico en los músculos y al cristalizar se producían las agujetas. Pero, teóricamente, en las condiciones fisiológicas en los músculos es imposible que el ácido láctico cristalice, por lo que no puede ser el causante. Además el lactato pasa a la sangre, y en el hígado se "recicla" obteniendo así glucosa, por lo que tampoco se acumula en los músculos en cantidades excesivas.

Entonces, ¿qué es lo que causa las agujetas? Bien, según recientes estudios las agujetas son en realidad pequeñas micro roturas de las fibras musculares, por esto producen dolor. Son tan pequeñas que a no ser que llevemos un músculo hasta el extremo este sigue funcionando, pero a su vez, al producirse estas micro roturas, cuando se reparan se añaden más fibras y células por lo que esto provoca un aumento en la masa muscular.

Por esto podemos decir que sin agujetas no ganamos masa muscular.

La mejor forma de prevenirlas es hacer una progresión, yendo de menos a más. Empezar con ejercicios suaves para preparar las fibras musculares y una vez se esté en forma podemos abordar los ejercicios más exigentes. Desde el rechazo de la teoría de que las agujetas son causadas por el lactato, sabemos que el remedio casero de beber agua con azúcar para las agujetas no tiene efectos fisiológicos apreciables, aunque mucha gente lo sigue creyendo. Un buen tratamiento es un masaje muscular y aplicación de frío.

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Las agujetas, esa gran molestia para los amantes y practicantes del deporte (aunque algunos más que otros). Se sabe que suelen aparecer entre 24-48 horas después de la realización de actividad física intensa, especialmente si se está en baja forma. Hasta ahora se creía que las agujetas eran causadas por la acumulación de ácido láctico en los músculos.

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Tema 8. Autoevaluación sobre el metabolismo de los glúcidos

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Tema 8. Autoevaluación sobre el metabolismo de los glúcidos

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(Esperar al final del tema)

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Ejercicios de Autoevaluación. Biología de 2º de Bachillerato. Autor: Eduardo Gómez

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Vídeo general sobre el catabolismo (es bastante teórico, pero ayuda a aclarar ideas)

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En este vídeo hacemos una visión global de los procesos metabólicos que ocurren en la célula

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Muy bien explicado el metabolismo en esta página web

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Teoría de clase sobre los procesos energéticos más importantes del metabolismo y esquema general

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En esta página conceptos básicos como enzimas, ATP... están bastante bien explicados

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Energía y enzimas | Biología | Ciencia | Khan Academy

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Tú, como otros sistemas vivos, eres un increíble transformador de energía. Mientras mueves los ojos para leer estas palabras, tu cuerpo está muy ocupado convirtiendo la energía química de tu almuerzo en energía cinética y energía térmica (calor).

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Buena página para estudiar conceptos y ampliar sobre el metabolismo

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En términos bioquímicos, representa la capacidad de cambio, ya que la vida depende de de que la energía pueda ser transformada de una forma a otra, cuyo estudio es la base de la termodinámica.

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Tema 8. Reacciones energéticas del metabolismo

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Tema 8. Reacciones energéticas del metabolismo

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Solución al examen parcial de esta segunda evaluación

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Segunda tanda de preguntas, sobre mitosis y meiosis

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Tema 7. Comparación entre mitosis y meiosis

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Tema 7. Comparación entre mitosis y meiosis

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Fotocopia de clase sobre la comparación entre mitosis y meiosis

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Tema 7. Los telómeros y el envejecimiento

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Tema 7. Los telómeros y el envejecimiento

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Así es una meiosis real, con algo de imaginación, se entiende... ;)

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A summary of the second type of cell division: Meiosis, or the way sex cells (sperm and eggs) are produced

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Así es una mitosis real

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¿Cuántas células tenemos en nuestro cuerpo? ¿Cuál es su tasa de regeneración? Estas y otras preguntas las podréis resolver leyendo este artículo...

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Se cuentan por billones...

Pero, vayamos poco a poco...

La células

Todos los seres vivos estamos formados por células, que son las unidades biológicas de nuestro organismo, ya que pueden desempeñar todas las funciones vitales propias de un ser vivo.
Esto es lo que afirmaron los científicos Matthias J. Schleiden, Theodor Schwann y Rudolph Virchow, en el siglo XIX, dando forma a la " teoría celular", una de las más trascendentes teorías de la historia de la Biología.

Un individuo es un conjunto de tejidos que se organizan formando sistemas y órganos, que a su vez se asocian constituyendo los aparatos. Cada tejido está formado por un conjunto de células, normalmente de varios tipos, que desempeñan una determinada función. Y todos los tejidos del cuerpo funcionan de forma perfectamente organizada, haciendo que el organismo humano sea una máquina biológica de increíble complejidad y precisión.
Algunos de los principales tejidos del cuerpo humano son: nervioso, muscular, óseo, epitelial, conjuntivo, etc. Dentro de cada tipo hay diversas variedades y en cada una, varios tipos diferentes de células, por lo que se estima que en total existen al menos 200 tipos de células diferentes, cada una de las cuales se especializa en una función concreta. Ejemplo: los glóbulos rojos se encargan de transportar el oxígeno por todo el organismo, los distintos tipos de neuronas están especializados en la transmisión del impulso nervioso, etc.
Las células son pequeñas bolsitas en las que se distinguen la membrana que las envuelve (membrana plasmática), una gelatina que ocupa casi todo su interior (citoplasma) y en la cual se encuentran una serie de minúsculos organitos que desempeñan distintas funciones vitales para la célula (orgánulos celulares, como mitocondrias, ribosomas, retículo endoplasmático, etc.), y otra pequeña bolsita con un contenido oscuro (el núcleo), donde se concentra el material genético (ADN que forma los cromosomas).

Formas y tamaños

Los distintos tipos de células tienen formas de lo más variado. Así, en nuestro organismo podemos encontrar células más o menos esféricas, otras muy alargadas y estrechas, las de aspecto muy irregular, o las que tienen forma de prisma o cubo, entre otras.

Estas formas no son caprichosas, sino que representan un modo de lograr una mayor eficiencia en su función. De esta manera, las neuronas presentan prolongaciones muy largas y ramificadas, para así entrar en contacto con otras muchas neuronas, mientras que los glóbulos rojos tienen forma de esfera aplanada, sin núcleo ni orgánulos, para así transportar la mayor cantidad posible de oxígeno y poder circular por el interior de vasos sanguíneos que llegan a ser incluso más estrechos que ellos mismos.

El tamaño también varía notablemente de unos tipos de células a otros.
Las más pequeñas suelen tener longitudes de unas pocas micras (una micra es una milésima de mm) y las de tamaño grande pueden llegar hasta 70 u 8o micras.
En conjunto, se puede decir que el tamaño medio de una célula humana es de unas 10-15 micras.

La célula más grande es el óvulo, que puede alcanzar casi medio milímetro de diámetro, aunque si consideramos la longitud de las prolongaciones de las neuronas, encontramos algunas que pueden llegar hasta 1 m.

Contando células

A la hora de hacer un recuento del número total de células que puede contener un ser humano en su cuerpo, las cosas se complican, pues resulta muy difícil hacer cálculos fiables, ya que como hemos visto, los tamaños y formas son muy variables, además de que en unos tejidos se encuentran muy compactadas, mientras que en otros hay una mayor separación entre ellas. Es decir, la densidad de células es muy distinta de unos tejidos a otros.

A pesar de ello, los cálculos más exhaustivos que se han hecho para intentar establecer una cantidad de células aproximada en el cuerpo se basan en comparar el volumen medio de un ser humano (tomando una persona de dimensiones intermedias) con el de las células humanas.
Teniendo en cuenta que hablamos de valores medios aproximados y que se simplifica al máximo, podremos considerar que si la densidad del cuerpo humano es ligeramente inferior a la del agua (aproximadamente 0,98 g/cm3), el volumen de un individuo de unos 70 kg será de unos 68500 cm3.
Si las células tienen unas 12 micras de longitud y en su mayor parte no suelen ser cúbicas, sino ligeramente alargadas y aplastadas, podemos determinar que el volumen medio de una célula debe estar alrededor de las 840 micras cúbicas (si consideramos una longitud de 12 micras, ancho de 10 y grueso de 7). Si pasamos las micras cúbicas a cm3, tendremos un volumen celular de 0,00000000084 cm3.
Dividiendo, obtenemos una cifra de unos 80 billones de células.
Sin olvidar que estos cálculos son sumamente imprecisos y, por tanto, están sometidos a un importante margen de error, podríamos ser menos exactos y afirmar que el cuerpo humano está compuesto por una cantidad de entre 50 y 100 billones de células.

Renovación constante

Al leer las cifras anteriores se puede caer en el error de pensar que esta enorme población de células por la que estamos formados es más o menos fija, aunque lógicamente algunas mueren y son sustituidas por otras nuevas.

Pues nada más lejos de la realidad. Esta multitud está en continuo cambio, ya que su vida media es muy corta en relación a la vida de todo el organismo.
Por esto, una población formada tal cantidad de individuos es tremendamente dinámica, de modo que continuamente están muriendo cantidades enormes de células y, en consecuencia, se están formando otras nuevas en la misma proporción.
Se estima que la renovación de células en el cuerpo humano se está produciendo a un ritmo de más de un millón por minuto, por lo que en un solo día mueren del orden del 2000 millones de ellas, lo que significa que se forma una cantidad muy similar.

Esto significa, haciendo cálculos aproximados de nuevo, que cada 10 años se renuevan todas las células de nuestro cuerpo (teniendo en cuenta que algunas de ellas, como las neuronas, permanecen toda la vida sin renovarse).

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¿Cuántas células hay en un cuerpo humano?

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Se cuentan por billones... Pero, vayamos poco a poco... La células Todos los seres vivos estamos formados por células, que son las unidades biológicas de nuestro organismo, ya que pueden desempeñar todas las funciones vitales propias de un ser vivo. Esto es lo que afirmaron los científicos Matthias J.

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Tema 7. Empaquetamiento del ADN en cromatina

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Tema 7. Empaquetamiento del ADN en cromatina

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Empaquetamiento del ADN en cromatina, nucleosomas. Anotaciones en castellano

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Tema 7. De cromatina a cromosoma, el proceso de enrrollamiento

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Tema 7. De cromatina a cromosoma, el proceso de enrrollamiento

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De cromatina a cromosoma, el proceso de enrollamiento.

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Vídeo que explica la formación de los empaquetamientos del DNA. Español La cromatina es un agregado de DNA y proteínas de pequeño tamaño denominadas histonas. Durante las etapas del ciclo celular, la cromatina presenta diferentes niveles de compactación. El primer nivel consiste en la asociación de DNA con un agregado proteico, de las que resultan los nucleosomas.

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Tema 7. Número de cromosomas por organismo

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Tema 7. Número de cromosomas por organismo

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Por si os interesa, para ver cómo varía el número de cromosomas en los organismos

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Anexo:El número de cromosomas por organismo - Wikipedia, la enciclopedia libre

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El número de cromosomas por organismo resume ploidía, o sea el número de cromosoma en varios animales, plantas, protistas y otros organismos, dado como el número diploide r ("2n"), sino cuando se nota por el contrario. Este número y la apariencia del cromosoma se llama su cariotipo,​​​ y se lo descubre usando un microscopio.

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Muy buena página para repasar los orgánulos celulares

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Preguntas para que vayáis repasando el Tema 7... Son sobre la división celular y la mitosis.

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Solución al examen del 23-1-17

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Presentación de clase sobre los tres primeros apartados del tema

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¡¡¡ESTA SEMANA ES DURA CHICOS, PERO TODO ESFUERZO TIENE SU RECOMPENSA!!!

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Página donde encontraréis información ampliada sobre las bombas de transporte activo

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Las bombas pertenecen al transporte activo primario en el que la energía procede directamente de la escisión del trifosfato de adenosina (ATP) o de algún otro compuesto de fosfato de alta energía. Acoplan el transporte de solutos contra gradiente generando energía libre hidrolizando ATP en ADP y fosfato libre, tienen uno o más sitios para fijar el ATP en la cara citosólica de la membrana. Son muy estudiados por la farmacología ya que hay medicamentos que pueden actuar sobre estas bombas inhibiéndolas o aumentando su actividad. Se pueden distinguir cuatro tipos de bombas:

2.Tipo V (vesiculares)

3.Tipo F (mitocondriales)

4.ATPasas de la superfamilia ABC

Dentro de las bombas tipo P encontramos entre otras la bomba sodio-potasio ATPasa y la bomba hidrógeno-potasio dependiente como las más estudiadas.

Son un tipo de proteínas transportadoras que tienen capacidad de escindir estos compuestos ricoenergéticos para transportar sustancias en contra de gradiente de concentración o eléctrico pudiendo transportar una, dos o más sustancias a la vez en uno o dos sentidos a la vez como es la bomba de sodio-potasio que transporta 5 iones, 3 iones sodio y 2 iones potasio en direcciones opuestas con el gasto de una molécula de ATP. Ésta, la bomba sodio-potasio es la más estudiada y la más importante que hay.

Hay multitud de sustancias que se transportan mediante el transporte activo primario como son el sodio, el calcio, el potasio, el hidrógeno, el cloruro y otros iones pero como se ha dicho anteriormente, el mecanismo de transporte activo que se ha estudiado más y con mayor detalle es la bomba sodio-potasio, una bomba de tipo P, que transporta iones sodio hacia el exterior de la membrana celular de todas las células al mismo tiempo que transporta iones potasio hacia el interior de la membrana celular.

Esta bomba se encarga de mantener las diferencias de concentración de sodio y de potasio a través de la membrana celular, así como de establecer un voltaje eléctrico negativo en el interior de las células ya que bombea 3 iones sodio hacia el exterior y tan sólo 2 iones potasio hacia el interior por lo que saca una carga positiva neta de la célula cada vez que actúa produciendo una negatividad en el interior de la célula. Es de suma importancia en las células del sistema nervioso y células musculares (corazón) para poder transmitir impulsos o señales nerviosas y musculares respectivamente.

Otro mecanismo importante de transporte activo primario es la bomba de calcio, una bomba de tipo P, aunque no tan estudiada como la bomba de sodio-potasio o las de protones y de potasio, son también de suma importancia.

Los iones calcio normalmente se mantienen a una concentración muy baja en el citosol intracelular de prácticamente todas las células del cuerpo, a una concentración aproximadamente 10.000 veces menor que en el líquido extracelular. Esto se consigue principalmente mediante dos bombas de calcio que funcionan mediante transporte activo primario.

Una está en la membrana celular y bombea calcio hacia el exterior de la célula. La otra bombea iones calcio hacia uno o más de los orgánulos vesiculares intracelulares de la célula, como el retículo sarcoplásmico en las células musculares y las mitocondrias en todas las células del organismo. En todos estos casos, la proteína transportadora penetra en la membrana y actúa como una enzima ATPasa. Esta proteína tiene un punto de unión muy específico para el calcio.

Esta bomba es muy importante en la contracción muscular por lo que su presencia en las células musculares es de vital importancia ya que se necesita que el calcio se encuentre dentro del retículo sarcoplásmico y no en el citosol para que se produzca una buena contracción muscular (única y fuerte), dado que si el calcio se encontrase en suficiente cantidad en el citosol el músculo no podría relajarse o habría una semicontracción contínua. Es importante su aparición tanto en la membrana del retículo sarcoplásmico como en la membrana celular, la primera para conseguir una contracción muscular eficiente como se ha dicho anteriormente y la segunda para que haya calcio dentro de la célula ya que si esta no existiera, no entraría suficiente calcio en la célula para luego ingresar en el retículo sarcoplasmático y tampoco obtendríamos una correcta contracción muscular, el músculo estaría siempre relajado.

La bomba de iones hidrógeno es una bomba también muy importante en el cuerpo. Hay dos localizaciones del cuerpo en los que esta bomba ejerce su función principal:

1.Glándulas gástricas del estómago.

2.Porción distal de los túbulos distales y en los conductos colectores corticales de los riñones.

En las glándulas gástricas, las células parietales que están en las capas profundas tienen el mecanismo activo primario más potente de transporte de iones hidrógeno de todo el cuerpo. Esta es la base para secretar ácido clorhídrico en las secreciones digestivas del estómago. En el extremo secretor de las células parietales de las gándulas gástricas la concentración del ion hidrógeno aumenta hasta un millón de veces y después se libera hacia el estómago junto con iones cloruro para formar ácido clorhídrico.

En los túbulos renales hay células intercaladas especiales en la porción distal de los túbulos distales y en los conductos colectores, que también transportan iones hidrógeno mediante transporte activo primario. En este caso se secretan grandes cantidades de iones hidrógeno desde la sangre hacia la orina con el objetivo de eliminar de los líquidos corporales el exceso de iones hidrógeno. Los iones hidrógeno se pueden secretar hacia la orina contra un gradiente de concentración de aproximadamente 900 veces.

La actuación sobre esta bomba de protones es importante en el tratamiento de úlceras, del reflujo gastroesofágico y otras patologías asociadas a una hipersecreción de jugo gástrico del sistema digestivo. La acción farmacológica más común en estos casos es la inhibición de ésta bomba haciendo que se secrete menor cantidad de jugo gástrico.

El omeprazol, lansoprazol, pantoprazol, rabeprazol y esomeprazol son bases débiles que se unen de forma irreversible a unas proteínas que tiene la bomba, las cisteínas impidiendo de este modo que actúe.

Las bombas ATPasas de tipo V (vesiculares) se encuentran en la membrana de las vesículas sinápticas, del complejo de Golgi, los lisosomas, los gránulos densos de plaquetas y de gránulos cromafines. Se encargan de acidificar el medio interno de estas organelas intracelulares con las consiguientes funciones en dependencia de la organela sobre la que actúan y el tipo de célula a la que pertenece esa organela. Son proteínas sumamente complejas compuestas por varias subunidades, pero en general se compone de dos partes, una parte integral que se encuentra en la membrana lipídica y otra parte periférica que se encuentra anclada a la anterior y contiene los sitios de unión del ATP para que se escinda en ADP y fosfato libre. Estos sitios de unión del ATP están compuestos por 3 subunidades, cada una tiene capacidad catalítica y rotan alternando la hidrólisis del ATP.

Las bombas ATPasas de tipo F (mitocondriales) se encuentran únicamente en mitocondrias y en cloroplastos, este ultimo tan sólo en células vegetales. Su estructura es al igual que la de tipo V, compleja, con una parte integral y otra periférica o Fo y F1 respectivamente en la que la parte F1 tiene la capacidad catalítica del ATP con 3 subunidades con capacidad de hidrólisis del ATP que van rotando como en las anteriores. Generalmente son transportadores de protones.

Por último, las bombas pertenecientes a la superfamilia ABC transportan iones principalmente aunque también pueden transportar otras moléculas, son como todos los transportadores muy específicas al sustrato que transportan y están involucradas en procesos muy variados y de gran importancia como son la captación de nutrientes en el intestino delgado, la transducción de señales, la secreción de proteínas y la presentación de antígenos (presencia en células del sistema inmunitario).

Dentro de esta superfamilia, una bomba ATPasa que se ha estudiado en gran medida como la Glucoproteína G o P-gp la cual se encuentra en las membranas apicales de las células epiteliales hepáticas, renales e intestinales, también está presente en la barrera hematoencefálica, placentaria y testicular.

Guyton, A. Hall, J., 2006. Textbook of Medical Physiology. 11. ELSEVIER. Barcelona, España. 49, 54, 55.

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Las bombas pertenecen al transporte activo primario en el que la energía procede directamente de la escisión del trifosfato de adenosina (ATP) o de algún otro compuesto de fosfato de alta energía. Acoplan el transporte de solutos contra gradiente generando energía libre hidrolizando ATP en ADP y fosfato libre, tienen uno o más sitios para fijar el ATP en la cara citosólica de la membrana.

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Para ampliar los contenidos de este tema, podéis visitar esta página que explica cómo se llevan a cabo diferentes tinciones, entre ellas la tinción gram

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Presentación de clase sobre el último apartado del tema 5

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Tema 3. Relación entre el metabolismo y las enzimas

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Buena página para entender un poco mejor cómo actúan las enzimas y su relación con el metabolismo

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Algunas enzimas están formadas por completo de proteínas. Sin embargo, la mayor parte de las enzimas contienen una proteína que se llama apoenzima, que es inactiva sin un componente no proteíco llamado cofactor. Juntos, la apoenzima y el cofactor forman la holoenzima activada o enzima completa. El cofactor puede ser un ión metálico.

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Por si queréis saber un poco más sobre las coenzimas

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Fotocopias sobre las vitaminas que os he dado en clase