Libro Biología Común PPVJ 2017 - Mitchell Comte C.

Libro de Biología (Preuniversitario Popular Víctor Jara).
Contenido:
1. Niveles de organización de la materia
2. Principales elementos que constituyen la materia viva.
3. Biomoléculas orgánicas
4. Teoría celular y célula
5. Las células procariontes y eucariontes
6. La membrana plasmática
7. Respiración celular
8. Material genético y mutaciones
9. El ciclo celular
10. Cáncer y clonación
11. Meiosis
12. Gametogénesis
13. Genética mendeliana
14. Sistema endocrino
15. Hormonas y sexualidad humana
16. Parto y lactancia
17. MAC e ITS
18. Flujo de materia y energía en el ecosistema
19. Poblaciones y comunidad
ºGlosario
ºReferencias

1. PREUNIVERSITARIO POPULAR VÍCTOR JARA
ÁREA BIOLOGÍA



BIOLOGÍA COMÚN
SEGUNDA EDICIÓN


Autores:
MITCHELL COMTE C.
RAFAEL ESCOBAR M.
CLAUDIO FRÍAS J.
PAULINA GÓMEZ S.

Primera Revisión:
MITCHELL COMTE C.
CLAUDIO FRÍAS J.
PAULINA GÓMEZ S.
FELIPE VALENZUELA LL.

2. “¡Canto que mal me sales
Cuando tengo que cantar espanto!
Espanto como el que vivo
como el que muero, espanto.
De verme entre tanto y tantos
momentos del infinito
en que el silencio y el grito
son las metas de este canto”

Víctor Jara
Asesinado el 16 de septiembre de 1973

3. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

2
Bienvenida.
La Biología es una ciencia cuyo objeto de estudio es diverso y complejo, el cual se organiza en
diferentes ramas o disciplinas como la biología celular, fisiología, anatomía, ecología, entre
muchas otras. En las páginas siguientes te encontrarás con un libro elaborado por profesionales y
estudiantes de las diferentes áreas del conocimiento, como lo son la biología, química, enfermería,
medicina, entre otros. Cada vez que acudas a este texto recuerda que dentro de cada palabra u
oración lleva incluido, implícitamente, los buenos deseos de los autores para con sus lectores.
Este libro y preuniversitario en sí, nacen de la necesidad de acortar la brecha social que existe en
cuanto al ingreso a las Universidades Chilenas. Somos conscientes que son muchos los factores
que pudiesen estar en vuestra contra, pero afortunadamente hemos sido fieles testigos de
alumnos que, pese a todas las dificultades, se han superado enormemente y han logrado llegar a
la meta que se propusieron (ingresar a la carrera en la universidad que ellos deseaban).
Recuerda que el texto y tus profesores forman parte del 20% de tu éxito, el otro 80% es
completamente personal y requiere de tenacidad y perseverancia.

“El genio es resultado de 1% de inspiración y de un 99% de transpiración”. -Thomas Edison-



Agradecimientos:
A nuestros maestros y alumnos, a quienes por años les hemos dedicado nuestro tiempo y
conocimientos y de quienes seguimos aprendiendo cada día más.
Y a nuestras familias, por su apoyo, ánimo y amor incondicional.

4. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

3

Acerca de los autores

Mitchell Comte C.
Estudiante de V año de Enfermería, Universidad de Santiago de Chile.
Ayudante de Biología y Fisiología Humana, Universidad de Santiago de Chile.
Tutor de Biología (2013 - 2017), Preuniversitario Popular Víctor Jara.
Coordinador Área Biología (2015 - 2017), Preuniversitario Popular Víctor Jara.

Rafael Escobar M.
Estudiante de II año de Medicina, Universidad Diego Portales.
Ex-estudiante de Enfermería (2015), Universidad de Chile.
Tutor de Biología (2015-2017) y Química (2016-2017), Preuniversitario Popular Víctor Jara.
Coordinador Área Química (2017), Preuniversitario Popular Víctor Jara.

Claudio Frías J.
Licenciado en Ciencias mención Biología, Universidad de Chile.
Licenciado en Pedagogía en educación media, Universidad de Chile.
Tutor de Biología (2013 - 2017), Preuniversitario Popular Víctor Jara.
Coordinador Área Biología (2015 - 2017), Preuniversitario Popular Víctor Jara.

Paulina Gómez S.
Licenciada en Química Ambiental, Universidad de Chile.
Tutora de Biología (2012 - 2016), Preuniversitario Popular Víctor Jara.
Coordinadora Área Biología (2013 - 2014), Preuniversitario Popular Víctor Jara.






Preuniversitario Popular Víctor Jara,
Primera edición año 2016 ©.
Segunda edición 2017©

5. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

4
Contenido

Contenido ...................................................................................................................................... 4
Unidad 1: Organización, estructura y actividad celular .................................................................. 6
Capítulo 1: Niveles de organización de la materia ....................................................................... 6
Preguntas PSU ..................................................................................................................... 17
Me debería importar: ........................................................................................................... 17
Capítulo 2: Principales elementos que constituyen la materia viva. .......................................... 18
Preguntas PSU ...................................................................................................................... 24
Me debería importar: ........................................................................................................... 24
Capítulo 3: Biomoléculas orgánicas .......................................................................................... 26
Preguntas PSU ...................................................................................................................... 46
Me debería importar: ........................................................................................................... 46
Capítulo 4: Teoría celular y célula ............................................................................................. 48
Preguntas PSU ...................................................................................................................... 52
Capítulo 5: Las células Procariontes y Eucariontes: ................................................................... 54
Preguntas PSU ...................................................................................................................... 64
Me debería importar: ........................................................................................................... 64
Capítulo 6: La membrana plasmática ........................................................................................ 66
Me debería importar: ........................................................................................................... 75
Preguntas PSU ...................................................................................................................... 76
Capítulo 7: Respiración celular ................................................................................................. 78
Preguntas PSU ...................................................................................................................... 86
Capítulo 8: Material genético y Mutaciones ............................................................................. 88
Preguntas PSU ...................................................................................................................... 98
Me debería importar: ........................................................................................................... 99
Capítulo 9: El ciclo celular ....................................................................................................... 100
Preguntas PSU .................................................................................................................... 107
Capítulo 10: Cáncer y Clonación ............................................................................................. 108
Preguntas PSU .................................................................................................................... 121
Me debería importar: ......................................................................................................... 121

6. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

5
Capítulo 11: Meiosis ............................................................................................................... 122
Preguntas PSU .................................................................................................................... 132
Capítulo 12: Gametogénesis ................................................................................................... 134
Preguntas PSU .................................................................................................................... 141
Unidad 2: Herencia y evolución .................................................................................................. 142
Capítulo 13: Genética Mendeliana ......................................................................................... 142
Me debería importar: ......................................................................................................... 155
Preguntas PSU .................................................................................................................... 156
Unidad 3: Procesos y Funciones Vitales ...................................................................................... 158
Capítulo 14: Sistema Endocrino .............................................................................................. 158
Preguntas PSU .................................................................................................................... 184
Me debería importar: ......................................................................................................... 184
Capítulo 15: Hormonas y sexualidad humana. ........................................................................ 186
Preguntas PSU .................................................................................................................... 199
Me debería importar: ......................................................................................................... 199
Capítulo 16: Parto y lactancia ................................................................................................. 200
Preguntas PSU .................................................................................................................... 203
Capítulo 17: Métodos anticonceptivos (MAC) e Infecciones de Transmisión Sexual (ITS) ........ 204
Preguntas PSU .................................................................................................................... 212
Me debería importar: ......................................................................................................... 213
Unidad 4: Organismo y ambiente ............................................................................................... 214
Capítulo 18: Flujo de materia y energía en el Ecosistema........................................................ 214
Preguntas PSU .................................................................................................................... 233
Me Debería importar: ......................................................................................................... 234
Capítulo 19: Poblaciones y Comunidad ................................................................................... 236
Me debería importar .......................................................................................................... 244
Preguntas PSU .................................................................................................................... 245
Glosario ..................................................................................................................................... 246
Referencias ................................................................................................................................ 253
Notas/Apuntes ........................................................................................................................... 254

7. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

6
Figura 1.1. Niveles de organización

Unidad 1: Organización, estructura y actividad celular
Capítulo 1: Niveles de organización de la materia

Objetivos:
- Reconocer los distintos niveles jerárquicos
de organización biológica.
- Identificar los elementos, moléculas y
macromoléculas que constituyen la
materia viva.
- Comprender la conjugación de los
distintos componentes que conforman un
nivel de organización biológica y que lo
diferencia del resto.
Introducción
La infinidad de formas que puede tomar la
vida no es una simple coincidencia, es más bien un
sistema de organización de estructuras
microscópicas y macroscópicas que en la
búsqueda de estabilizarse con el medio dan origen
a lo que llamamos naturaleza.
Los átomos o elementos químicos son los
que ocupan el nivel jerárquico más bajo de la
materia viva, siendo los átomos de Carbono (C),
Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N) los
principales constituyentes, también conocidos como
bioelementos primarios o elementos biogénicos.

La conjunción de estos elementos da origen a moléculas como el Agua, Oxígeno molecular,
moléculas orgánicas y un sinfín de compuestos que son imprescindibles para que exista vida. Es así
como el origen de los seres vivos más remotos, como las bacterias, y tan complejos, como el ser
humano, sigue siendo un misterio. Sin embargo se ha podido dilucidar la composición y estructura
de prácticamente todo lo que nos rodea, lo que responde a una complejización de la materia viva
que para nuestra comprensión se ordena en lo que se conoce como jerarquización biológica.
En este capítulo, estudiaremos la progresión biológica desde los primeros átomos hasta la
unidad mínima de vida que es la célula. Veremos sus distintos organelos y las aglomeraciones
celulares que conforman los tejidos. También abordaremos la diversidad de seres vivos que
habitan el planeta Tierra, la interacción que surge entre ellos y con su entorno inanimado.

8. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

7
1.1. Jerarquización biológica y propiedades emergentes
Todos los seres vivos están formados por células -pequeños compartimentos rodeados de
una membrana- y llenos de una solución acuosa que se le conoce con el nombre de citosol.
También existen criaturas vivas formadas por una célula (organismos unicelulares) que son las
formas más simples de vida conocidas hasta el momento. Ejemplo de ello, son las bacterias con las
que convivimos diariamente, algunas más ‘amigables’ que otras. Se cree que todas las células que
nos constituyen y que viven hoy en distintos organismos, descienden por evolución mediante
selección natural de una célula ancestral común. La evolución implica dos procesos esenciales: la
aparición de una variación genética que es transmitida de un individuo a sus descendientes y la
selección natural, que corresponde a la información genética que ayude a su portador a sobrevivir
y multiplicarse. No podemos avanzar en los niveles jerárquicos sin comprender el principio central
de la biología que es la evolución. A ella se debe la infinidad de formas que toma la vida y su poder
de colonización en los distintos ambientes.
Figura 1.2. Distintas dimensiones por las que transitaremos en esta unidad, donde se aprecia una relación
directa entre tamaño y complejidad.
A continuación analizaremos detenidamente cada uno de los estadios de la jerarquización
Biológica, esta progresión estructural y funcional puede ayudarnos a responder una pregunta que
más de alguna vez nos hemos planteado: ¿De qué estamos hechos?





1.2. Antes que la vida….
Propiedades emergentes: Se define como propiedad emergente a aquella propiedad o
atributo que surge como resultado de la interacción de todos sus componentes y que no se
reconoce en las propiedades de sus componentes singulares. Para ejemplificar podemos
decir que un individuo no puede describir una tasa de mortalidad, dado que una tasa es el
conjunto de datos que en promedio arroja un valor que corresponde a la cantidad de sujetos
muertos en una población en un determinado lugar y tiempo. Para estos efectos una tasa de
natalidad o de mortalidad son propiedades emergentes de una población, ya que emergen
de un conjunto de individuos, y no las observamos en niveles inferiores.

9. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

8
ÁTOMOS
El nivel químico es el nivel de organización más
básico, incluye átomos y moléculas. Un átomo es la unidad
más pequeña de un elemento químico que mantiene las
propiedades características de este elemento. Las
propiedades emergentes de un átomo son aquellas que lo
describen y explican su comportamiento. Así por ejemplo el
Flúor es el elemento más electronegativo de la tabla
periódica y por otra parte el Francio es el que tiene mayor
radio atómico, siendo la electronegatividad y el radio
atómico propiedades exclusivas de este nivel de
organización de la materia.

MOLÉCULA
Los átomos se combinan químicamente
para formar moléculas. Dos átomos de
hidrógeno se combinan con un átomo de
oxígeno para formar una molécula de agua.
Aunque esté compuesta de dos tipos de átomos
que son gases, el agua es un líquido con
propiedades muy diferentes. Así, una molécula
de agua tiene propiedades no comparables con
la suma de las propiedades de sus átomos
constitutivos hidrógeno y oxígeno.
También el oxígeno atómico tiene
propiedades singulares que no se asemejan en
nada con el oxígeno molecular que es el que
respiramos. Podemos decir entonces que el
oxígeno molecular posee pro piedades
emergentes que son sinérgicas respecto a las
propiedades del oxígeno atómico, es decir, no
corresponden a la suma de las propiedades
singulares de dos átomos de oxígeno. Un
ejemplo de propiedad emergente a nivel
molecular es la presencia de enlaces.


Figura 1.3. Átomo, presente en
cada uno de los niveles de
organización biológica.
Figura 1.4. Molécula diatómica.

10. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

9
MACROMOLÉCULA O BIOMOLÉCULA
Las macromoléculas son asociaciones de moléculas, que
en conjunto forman una estructura mucho más compleja. Es
importante destacar las macromoléculas de importancia
biológica: carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.
Éstas son capaces de cumplir múltiples funciones esenciales para
la célula. Un ejemplo claro de ello es la función energética que
caracteriza a los carbohidratos, o la función de aislantes y reserva
asociada a los lípidos.
Los lípidos son las únicas biomoléculas que no forman
polímeros. Si bien son moléculas de cadenas hidrocarbonadas
bastante largas, no existe una unión entre ellas mediante enlaces
químicos, a diferencia de los carbohidratos, proteínas y ácidos
nucleicos que son producto de una polimerización (unión de
varias moléculas) de sus respectivos monómeros.

AGREGADO MOLECULAR O SUPRAMOLÉCULA
La interacción entre distintas moléculas en
diversas matrices ha configurado este nivel biológico,
claramente superior a una macromolécula, pero
inferior a un ser vivo o a una célula. Existen dos
ejemplos claros de este concepto: por un lado
tenemos a la membrana plasmática, la cual se
compone principalmente de fosfolípidos y proteínas, y
por otra parte tenemos a los ribosomas, orgánulos
formados por ARN ribosomal y proteínas.
Los virus son complejos supramoleculares que
provienen de la integración de un ácido nucleico, una
cápside proteica (envoltura) y en ocasiones envuelto
por una membrana lipídica. Pese a tener una
composición molecular muy compleja y agrupada en
estructuras definidas, un virus no posee las
propiedades emergentes que caracterizan a un ser
vivo, carece de independencia para todo tipo de
reacciones biológicas y necesita de una maquinaria
celular que no le es propia para reproducirse.


Figura 1.5. Ejemplos de estructuras supramoleculares: EL ADN (arriba), un
ribosoma (al medio) y un virus (abajo).

11. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

10

1.3. ¿Cuándo hablamos de un ser vivo?

CÉLULA
La vida se caracteriza por una serie de propiedades que emergen en el nivel de
organización celular. Llegamos a la primera forma de vida reconocible por sus
propiedades emergentes como:

- Poseer una maquinaria metabólica, que le permite realizar los procesos vitales de
desarrollo, crecimiento y reproducción.
- Poseer un centro de almacenamiento de la información genética (DNA), y control de los
procesos vitales (mecanismos de regulación de la expresión génica).
- Poseer una membrana plasmática, que delimita al citoplasma, y cuya función principal es
regular el intercambio de sustancias entre la célula y el exterior, manteniendo el medio
intracelular constante dentro de ciertos límites permisibles, (mecanismo de permeabilidad
selectiva).



Figura 1.6. Célula Eucarionte. Organización citoplasmática y organelos.

12. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

11
En efecto, llamaremos ser vivo a todo aquel que pueda realizar
por sí solo todos estos procesos bioquímicos y que además su maquinaria
biológica le conceda la capacidad de adaptarse y relacionarse con su
entorno. Pese a que seguimos avanzando en los niveles de organización
biológica, tenemos a lo menos tres aspectos en común con las bacterias y
con otros seres microscópicos con los que cohabitamos el planeta.
Organismos Unicelulares
Las bacterias fueron los primeros seres
vivos que colonizaron el planeta Tierra, siendo
capaces de adaptarse a las condiciones extremas
del clima y a los cambios que ha sufrido su hábitat
a lo largo del tiempo. Son organismos unicelulares
y clasificados como procariontes por tener su ADN
libre en el citoplasma. En cambio, las células
eucariontes contienen su ADN en una estructura
celular llamada núcleo, además de poseer
organelos especializados para cumplir distintas
funciones que suponen una evolución de la célula
desde lo más primitivo a lo más complejo.

Así como las bacterias son seres vivos unicelulares de tipo procarionte, existen muchos
organismos unicelulares eucariontes, donde una célula por sí sola es capaz de satisfacer sus
necesidades y adaptarse sin necesidad de generar aglomeraciones celulares. Esta célula puede
crecer y reproducirse generando nuevas células individuales.



Figura 1.7. Bacteria flagelada. Mide un
micrómetro de longitud.
Figura 1.8. Organismos unicelulares eucariontes. A la
izquierda está el alga unicelular Acetabularia del reino
Protista y a la derecha la Levadura representando al reino
Fungi.

13. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

12
Organismos Coloniales
Cuando las células, como seres individuales,
deciden reunirse organizadamente para adaptarse mejor
al medio, sin perder su individualidad (cada una de ellas
sigue realizando todas y cada una de sus funciones),
decimos que forman colonias. Las colonias difieren de los
organismos multicelulares auténticos en que las células
individuales preservan un alto grado de independencia.
Frecuentemente están conectadas por cordones
citoplasmáticos que unifican la colonia en grado tal que
puede ser considerada como un sólo organismo.




Organismo Pluricelular
Cuando un agregado de células implica el
término de su individualidad por el bien común
de ellas mismas, hablamos de una estructura
superior, un organismo que puede o no tener sus
tejidos especializados, pero que no puede
prescindir de la unión de sus células ya que
posee una configuración pluricelular. Desde este
momento las células se agrupan en tejidos
especializados y diferentes unos de otros para
cumplir diversas funciones.
Un organismo pluricelular consta de una
organización celular parcelada en tejidos cuya
diferenciación está determinada por la función
de dicho tejido. Esta especialización otorga
ventajas biológicas que se perpetúan en los seres
vivos, lo que vuelve a relacionar la
complejización biológica con la evolución.


Figura 1.9. Obelia forma parte de la fauna marina y constituye
un ejemplo de organización celular colonial. Consiste en un
grupo de hydras individuales que logran unirse físicamente y
obtener provecho de ello. Surge la cooperación y distribución
equitativa de los recursos a nivel celular.
Figura 1.10. Ejemplos de organismos pluricelulares o multicelulares.

14. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

13
TEJIDO
Cuando los grupos de células se especializan a
tal punto de diferenciarse en forma y función de otros
grupos celulares, hablamos de tejidos. Los tejidos que
forman un órgano tienen un mismo origen
embrionario y su composición molecular y tisular está
estrechamente asociada a la función que tiene que
cumplir en el organismo pluricelular. En su conjunto
los diversos tejidos de un organismo logran un efecto
sinérgico, dada la especificidad de cada uno de ellos y
la comunicación que logran establecer las células para
responder a un sinfín de estímulos.
Figura 1.12. Ejemplos de tejidos en el cuerpo humano.

Figura 1.11. Eritrocitos en el tejido sanguíneo.

15. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

14
ÓRGANO
En organismos más complejos, los tejidos se organizan en
estructuras funcionales denominadas órganos, como el corazón, el
estómago en animales, y raíces y hojas en plantas.

SISTEMA
Se define sistema como un conjunto de órganos y
estructuras análogas, que trabajan en conjunto, para cumplir
múltiples funciones.
Por ejemplo, el sistema cardiovascular, está formado por órganos y
estructuras como el corazón, sangre y vasos sanguíneos; mientras
que el sistema óseo está compuesto por un tipo de tejido conectivo
o conjuntivo especializado que forma los huesos.

ORGANISMO COMPLEJO


Funcionando conjuntamente y con gran precisión,
los sistemas constituyen un organismo complejo
multicelular. Es un conjunto de estructuras ya
descritas, como átomos, moléculas y millones de células que
conforman distintos sistemas de relación con el exterior, lo que hace
posible la recepción de estímulos, responder ante ellos y mantener la
homeostasis o el equilibrio necesario para el normal funcionamiento
de toda esta gran maquinaria biológica.











Lectura complementaria



La especie es un grupo de organismos con una estructura, función,
comportamiento similar y el atributo de generar descendencia
fértil. Los biólogos han identificado alrededor de 1.8 millones de
especies de organismos existentes (actualmente vivos) y estiman
que aún quedan varios millones más por descubrir.

Figura 1.13. El corazón presenta un conjunto de tejidos, organizados en
capas: el endocardio, miocardio y pericardio. Los huesos en su conjunto
conforman el sistema esquelético

16. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

15
1.4. Los seres vivos y sus interacciones
POBLACIÓN
La interacción entre dos o más organismos de la
misma especie construye un nivel jerárquico superior
donde las propiedades emergentes ya no son las
propiedades del individuo si no las de un conjunto de
organismos que al ser de la misma especie forman una
población.
Dos organismos no forman parte de una población
si no se encuentran en la misma zona geográfica y en el
mismo tiempo, es decir, es necesario que formen parte
del mismo espacio y que haya interacción, por eso se dice
que son simpátricos cuando son capaces de encontrarse
entre ellos.
Los miembros de una población contribuyen a un acervo genético común (todos los genes
presentes en la población) y por ende, comparten un ancestro común.

Figura 1.14. Bosque de Araucarias. Población de plantas de la misma especie endémicas de Chile.

17. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

16
Figura 1.18. Biósfera, componente
biológica del planeta Tierra.
Figura 1.15. Comunidad biológica o Biota.
COMUNIDAD O BIOCENOSIS
Las poblaciones de diversos tipos de
organismos que habitan en un hábitat en particular
e interactúan entre sí forman una comunidad o
biocenosis.
Una comunidad puede estar compuesta de
cientos de tipos diferentes de organismos, ya que
las poblaciones dentro de la comunidad
evolucionan, es decir, la comunidad cambia.
Dentro de una comunidad se pueden
formar nuevas categorías de seres vivos, tales
como: zoocenosis, fitocenosis y microbiocenosis.

ECOSISTEMA
Una comunidad (componente biótico) junto con su
entorno inanimado, o biotopo (componente abiótico), es un
ecosistema. Un ecosistema puede ser tan pequeño como un
pozo de agua estancada o tan amplio como un bosque siempre
verde o las dunas costeras.


BIOMA
Avanzando por los distintos niveles jerárquicos,
llegamos al Bioma, que corresponde a un conjunto de
ecosistemas de una zona biogeográfica en la que se
comparten características como el clima, la flora, fauna,
latitud y precipitaciones. Ejemplos de biomas pueden ser:
Selva tropical, Sabana, Estepa, Bosque templado, Tundra,
entre otros.



BIÓSFERA
Todos los ecosistemas de la tierra conforman la biósfera.
La biósfera incluye todas las partes de la tierra que están
habitadas por organismos vivos: la atmósfera, la
hidrósfera y la litósfera (corteza terrestre). Es el conjunto
de seres vivos que habitan el planeta Tierra y sus
interacciones.
Figura 1.17. Los biomas condicionan
la comunidad biológica del lugar.
Figura 1.16. Ecosistema, flujo de energía y materia.

18. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

17
Preguntas PSU




















Me debería importar: Mientras esperaba en una parada del Transantiago, Joselyn oyó por
casualidad este argumento: “Es paranoico e ignorante preocuparse acerca de que la industria o la
agricultura contaminan el ambiente con sus desechos químicos. Después de todo, este material
está compuesto de los mismo átomos que estuvieron presentes siempre en nuestro entorno”.
¿Cómo podrías refutar este argumento?
1. Entre los niveles de organización de los seres vivos, es
correcto afirmar que el nivel que está incorporado en los
otros cuatro es el indicado con el número

A) 1.
B) 2.
C) 3.
D) 4.
E) 5.

2. El nivel de organización denominado célula precede al
de:
A) Tejido.
B) Órgano.
C) Molécula.
D) Población.
E) Macromolécula.


3. ¿Cuál(es) de las siguientes es (son) una propiedad
emergente del nivel organelo?
I)Síntesis de proteínas.
II)Digestión celular.
III)Acción catalítica.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo I y II.
D)Sólo II y III.
E)I, II y III.

4. ¿Cuál de las siguientes entidades ecológicas
incluye a las otras cuatro?

a) Población.
b) Especie biológica.
c) Medio abiótico.
d) Comunidad biótica.
e) Ecosistema.


5. El concepto de ecosistema se refiere

A) Al número de individuos de una especie que
habita un área determinada.
B) Al número de especies que habita un área
determinada.
C) A un sistema interactivo que comprende la
comunidad y su ambiente físico.
D) A una comunidad que habita un área
determinada.
E) A la asociación de diferentes especies que
coexisten en un hábitat determinado con algún
grado de independencia.


6. ¿Cuál de las siguientes opciones es la
secuencia correcta de los niveles de
organización de la materia viviente?

A) Población- ecosistema- bioma- comunidad-
biósfera.
B) Población- comunidad- ecosistema- bioma-
biósfera.
C) Bioma- población- comunidad- ecosistema-
biósfera.
D) Ecosistema- comunidad- bioma- población-
biósfera.
E) Comunidad- población- ecosistema- bioma-
biósfera.

19. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

18
Capítulo 2: Principales elementos que constituyen la materia viva.

Objetivos:
- Reconocer los principales elementos que componen la materia viva.
- Valorar la importancia de las biomoléculas inorgánicas en el organismo.
- Analizar de manera porcentual la composición química de un ser vivo.

Introducción

De los 100 elementos químicos presentes en la
corteza terrestre solamente 22 forman parte de los seres
vivos. Los cuatro elementos más importantes en la corteza
terrestre son el oxígeno, el silicio, el aluminio y el hierro. En
contraste, los cuatro elementos más abundantes en los
organismos vivos son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el
nitrógeno, los que constituyen más del 95% de la masa de
muchas células.









Figura 2.1. Abundancia relativa de los elementos químicos encontrado en la corteza terrestre comparada
con la encontrada en los tejidos blandos de los organismos vivos. La abundancia relativa se expresa como
el porcentaje del número total de átomos presentes. Así, por ejemplo, aproximadamente cerca del 50%
de los átomos encontrados en los organismos vivos son átomos de hidrógeno.
Desafío: Mirando el gráfico de la figura 2.1, establece cuáles son los tres elementos más
abundantes de la corteza terrestre y de un ser vivo. En base a esto, explica las diferencias
entre un ser vivo y su entorno inanimado.

20. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

19
Si lo analizamos desde el punto de vista del peso del elemento presente en el organismo,
los porcentajes varían puesto que no es la abundancia sino su porcentaje del peso corporal lo que
cobra relevancia en el siguiente gráfico.












2.1. Biomoléculas inorgánicas

El Agua

En los seres vivos, el agua es la sustancia
más abundante. En los animales representa cerca
del 60% del peso, mientras que en las plantas
puede llegar incluso a un 90% de la masa total. La
importancia del agua no radica solamente en su
abundancia, sino que también en las propiedades
que presenta. Para entender las propiedades del
agua es necesario conocer algunas características
de las moléculas del agua que se muestran a
continuación.




Figura 2.2. Distribución porcentual del peso de los elementos en el organismo.
Figura 2.3. Porcentaje de agua en diferentes organismos.
Desafío: Visto desde el espacio nuestro planeta es azul, eso es porque un 70% de su superficie
terrestre es agua. No obstante apenas un 2,5% de toda el agua del mundo es agua dulce, y de
ésta, casi 80% está encerrada en capas de hielo y glaciares, y la mayor parte del resto se
encuentra bajo tierra, en suelos y rocas. Apenas 1% de toda el agua sobre la Tierra está a fácil
disposición para nuestro uso.
Considerando la información anterior ¿Consideras importante el uso mesurado de este recurso
vital (el agua)? ¿Qué harías tú para contribuir al uso racional de este recurso?

21. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

20

Tabla 2.1. Algunas propiedades del agua.








Propiedad Características
Solvente universal Puede disolver todas aquellas
moléculas que son hidrofílicas,
es decir, aquellas que
presentan carga eléctrica o que
son polares. Las moléculas que
no tienen carga o que son
apolares, como las grasas y los
aceites, no se disuelven en
agua, y en consecuencia se
denominan como hidrofóbicas.

Alto calor de
vaporización
Calor necesario para evaporar
el agua y enfriar el cuerpo de
un organismo, a través de la
transpiración.

Alto calor
específico
Energía necesaria para elevar
en 1°C la temperatura de un
gramo de agua. Capacidad de
absorber grandes cantidades
de calor antes de modificar su
temperatura.

Alta densidad Densidad del agua líquida: 1
g/cc; densidad del agua sólida:
0,9 gramos/cc. Esto permite
que el hielo flote sobre al agua
líquida, retardando el
congelamiento de lagos,
lagunas y ríos.

Alta tensión
superficial
Corresponde a la resistencia
que ofrece la superficie del
agua.

Desafío: Explica en tu cuaderno cuál es la importancia biológica que tiene cada una de las
propiedades del agua en nuestro organismo. Por ejemplo, el alto calor específico del agua
funciona como regulador térmico manteniendo la temperatura corporal a unos 36°C.

22. Área Biología
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21

2.1.2 Sales minerales y su efecto fisiológico.

Los elementos son sustancias que no se pueden dividir en sustancias más simples por
medio de reacciones químicas ordinarias. Como vimos anteriormente, sólo cuatro elementos:
oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno, son responsables de más del 96% de la masa de la
mayoría de los organismos.

Otros, tales como calcio, fósforo, potasio
y magnesio, están también presentes, pero en
cantidades más pequeñas. Algunos elementos,
como el yodo y cobre, se conocen como
oligoelementos, ya que sólo son necesarios en
cantidades del orden de los ppm (partes por
millón).













Figura 2.4. Mapa conceptual de las sales minerales
y su participación en el organismo, y la
distribución porcentual de las biomoléculas en
nuestro organismo.
Figura 2.5. Las frutas y verduras son los alimentos más ricos en sales minerales.

23. Área Biología
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Tabla 2.2. Macroelementos y sus efectos fisiológicos.
Elemento Efecto fisiológico Síntomas de deficiencia Fuente en la dieta
Sodio (Na
+
) Participa en la conducción del
impulso nervioso. Equilibrio de
agua corporal (alto potencial
osmótico). Regula la presión
sanguínea y la volemia.
Baja la presión sanguínea.
Pérdida del apetito.
Pulso rápido, calambres.
Sal de mesa y, en
general, en todos
los alimentos.
Calcio (Ca
+2
) Participa en la formación y
mantención de huesos y
dientes. Contracción
muscular. Coagulación
sanguínea. Sinapsis neuronal.
Raquitismo u
osteoporosis.
Convulsiones.
Alteraciones del
crecimiento.
Leche y sus
derivados,
vegetales verdes
oscuros.

Fósforo (P) Componente de los ácidos
nucleicos y de los fosfolípidos
de las membranas; importante
en las reacciones de
transferencia de energía;
componente estructural de los
huesos.
Alteraciones óseas,
alteración en la
contracción muscular,
descalcificación.
Pescado, carne,
leche, huevo,
cereales integrales,
frutos secos.
Potasio (K
+
) Participa en la conducción del
impulso nervioso. Regula el
ingreso de agua y nutrientes a
la célula. Mantiene la función
cardíaca y muscular.
Debilidad muscular.
Nauseas, vómitos,
diarreas.
Carne, leche, frutas
(plátano).
Azufre (S) Componente de la mayoría de
las proteínas, hormonas y
vitaminas. Participa en el
metabolismo de grasas e
hidratos de carbono.

Problemas en el
desarrollo del
crecimiento y a nivel de
síntesis de proteínas.
Carne, pescado,
huevo, leche, ajo y
cebolla.
Magnesio
(Mg
+2
)
Necesario en la sangre y en
otros tejidos animales.
Participa como cofactor
enzimático en muchas
enzimas y es componente de
la clorofila en plantas.
Dolores articulares,
problemas
osteomusculares como la
artritis; taquicardia y
dolor de cabeza.
Frutas y verduras,
frutos secos,
legumbres y
productos de soya.
Cloro (Cl
-
) El ion cloruro (Cl
−
) es el
principal ion negativo (anión)
en el líquido intersticial de
animales; importante en el
balance de agua; forma parte
del ácido clorhídrico que
participa en la digestión;
esencial para la fotosíntesis.
Pérdida del apetito. En
exceso puede producir
retención de líquido y
alteraciones
neuromusculares.
Sal de mesa, agua
clorada.

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23
Tabla 2.2. Macroelementos y sus efectos fisiológicos (continuación).
Elemento Efecto fisiológico Síntomas de deficiencia Fuente en la dieta
Hierro
(Fe
+2
)
Constituyente de la
hemoglobina y enzimas que
participan en el metabolismo
energético. Transporte de
oxígeno a través de la
hemoglobina.
Anemia y fatiga. Huevos, carnes
(hígado),
leguminosas y
vegetales como la
acelga y espinaca.
Cobalto
(Co)
Componente de la Vitamina B12
que es importante para el
metabolismo, formación de
glóbulos rojos y mantenimiento
del sistema nervioso central.
Anemia, fatiga, pérdida de
equilibrio, hormigueo y
entumecimiento de manos
y pies.
Carne (hígado),
marisco, huevo
productos lácteos.
Cobre
(Cu
+2
)
Componente de las enzimas
oxidativas responsables de la
cadena respiratoria
mitocondrial, presente en la
interunión de la elastina.
Anemia, alteraciones en la
osificación generando
osteoporosis.
Vísceras, carne,
mariscos, frutos
secos, legumbres,
frutas y verduras,
cacao y productos
de soya.
Cromo (Cr) Potencia la acción de la insulina
mejorando la tolerancia a la
glucosa y aminoácidos,
contribuye al metabolismo de
proteínas, carbohidratos y
lípidos.
Alteración de la tolerancia
de la glucosa, diabetes
mellitus, disminución de la
fertilidad y número de
espermatozoides,
neuropatía periférica,
hiperlipidemia.
Levadura de
cerveza, cereales
integrales, aceite
de maíz, pollo,
carne, leche, pan,
granos.
Flúor (F
-
) Mantención de dientes.
Fortifica los dientes y huesos.
Caries dental, potencial
riesgo de osteoporosis.
Agua potable
fluorada, cremas
dentales, mariscos,
carnes, verduras,
frutas.
Manganes
o (Mn
+2
)
Componente de enzimas
antioxidantes, ayuda a disminuir
el estrés oxidativo, ayuda al
metabolismo de carbohidratos,
lípidos y glucoproteínas, ayuda a
regular la coordinación y reflejos
neuromusculares.
Defectos del crecimiento y
desarrollo óseo, alteración
de la síntesis y
metabolismo de la insulina,
hígado graso, ataxia.
Avena, avellana,
castaña,
almendras, nuez,
maní, pan de
centeno, arroz
perejil, espinaca
fresca, lechuga.
Yodo (I
-
) Componente de las hormonas
tiroídeas, ayuda al crecimiento y
desarrollo. Ayuda a regular el
metabolismo y la agilidad
mental.
Bocio por hiperplasia de la
glándula tiroides, aborto y
anomalías congénitas,
aumento del riesgo de
mortalidad perinatal,
defecto del desarrollo
mental, sordera, apatía,
hipotiroidismo, mixedema,
deficiencias psicomotrices.
Pescados,
mariscos, algas, sal
yodada.

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Preguntas PSU

































Me debería importar: La agricultura, la industria y las poblaciones crecientes de las ciudades
compiten todas, a través de las influencias políticas, por el agua. Si usted estuviera a cargo de los
recursos hídricos en una región árida, ¿cuáles serían sus prioridades para destinar el suministro de
agua limitada para varios usos? ¿Cómo trataría usted de construir un consenso entre los grupos
con intereses diferentes?
1. De los elementos de la corteza terrestre, el más
abundante es:

A) Oxígeno.
B) Carbono.
C) Silicio.
D) Nitrógeno.
E) Hidrógeno.

2. Los bioelementos primarios forman
aproximadamente el:

A) 95% de la corteza terrestre.
B) 4,5 % de la biósfera.
C) 0,5 % de la materia viva.
D) 95% de la materia viva.
E) 50% de la materia del universo.

3. El agua es el vehículo de transporte que permite
la circulación de sustancias en el interior del
organismo. La propiedad de este compuesto que
mejor explica este concepto es:

A)Su baja densidad.
B)Gran tensión superficial.
C)Elevado calor específico.
D)Elevada capacidad disolvente.
E)Gran fuerza de cohesión molecular.

4. De los siguientes elementos el que se podría
clasificar como oligoelemento es:

I)Cloro.
II)Sodio.
III)Manganeso.

A) Solo I.
B) Solo II.
C) Solo III.
D) Solo I y II.
E) Solo I y III.

5. Al colocar un trozo de plumavit, sobre un
recipiente con agua, y al colocar otro trozo en un
recipiente con agua con sal; en el primer recipiente
la plumavit flota, pero en el segundo se hunde. La
propiedad del agua que se pierde en el segundo
recipiente es:

A)Solvente universal.
B)Alto poder de vaporización.
C)Alto calor específico.
D)Alta tensión superficial.
E)Alta densidad.

6. Sobre el Sodio (Na
+
) podríamos afirmar
correctamente que:
I)Regula la volemia.
II)Regula el equilibrio osmótico.
III)Es el principal catión del medio
extracelular.
IV)Regula la presión arterial.

A) Sólo I.
B) Sólo I y II.
C) Sólo I, II y III.
D) Sólo I, II y IV.
E) I, II, III y IV.

7. Elemento que forma parte de la estructura de la
Hemoglobina:

A) Sodio.
B) Potasio.
C) Hierro
D) Magnesio.
E) Cromo.

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Capítulo 3: Biomoléculas orgánicas

Objetivos:
- Analizar la participación que tiene cada una de las biomoléculas que componen un ser
vivo.
- Comprender su rol estructural y energético en la célula.
- Estudiar su forma molecular y polimerización que da lugar a moléculas más complejas.
Introducción
La aparición de las primeras moléculas
en la Tierra es objeto de discusión en múltiples
ramas de estudio de las ciencias. Se ha llegado a
establecer que en los tres minutos que
siguieron al Big Bang se formaron los primeros
núcleos de átomos de Hidrógeno, Helio, Litio y
Deuterio. La temperatura y la cantidad de
energía facilitaron una serie de reacciones
químicas que tardaron millones de años en
originar los elementos más pesados.
Alejándonos bastante del origen del
universo nos remontamos a la aparición de las
primeras biomoléculas. Las condiciones que reinaban en la Tierra durante los primeros mil
millones de años, la describen como un lugar inhóspito, con erupciones volcánicas, relámpagos y
lluvias torrenciales. No había oxígeno libre ni capa de ozono que absorbiera la radiación, lo que
seguramente sumado a las intensas lluvias propició la aparición de algunas moléculas orgánicas.
Muchos científicos han simulado estas condiciones en el laboratorio. Se mezclan gases como CO2,
CH4, NH3, y H2, que se encontraban en la atmósfera primitiva, se calientan, se agrega agua y se
aplican descargas eléctricas para generar un ambiente reactivo. El resultado de esta piscina
elemental fue la aparición de algunas moléculas orgánicas que constituyen los aminoácidos,
azúcares y ácidos nucleicos.
Ahora estudiaremos las principales biomoléculas orgánicas que forman parte estructural y
funcional de los seres vivos, entre ellas se encuentran los Carbohidratos, Lípidos, Proteínas y
Ácidos nucleicos.

3.1. Carbohidratos

Son compuestos orgánicos formados por C, H, O. También son llamados glúcidos, azúcares
e hidratos de carbono. Estos dos últimos nombres no son del todo apropiados, pues no todos son
dulces ni se trata de moléculas cuyos carbonos estén
hidratados. Químicamente hablando son aldehídos (R-
CHO) o cetonas hidroxiladas (R-CO-R). Las unidades
monoméricas de los carbohidratos son los
monosacáridos, éstos se unen mediante el enlace
glucosídico para formar polisacáridos, los cuales son
cadenas largas de monosacáridos.

28. Área Biología
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27
Los carbohidratos pueden clasificarse en monosacáridos (una unidad monomérica),
disacáridos (dos unidades monoméricas), oligosacáridos (10 unidades monoméricas) y
polisacáridos (más de 10 unidades monoméricas).





Principales funciones de los carbohidratos.

Es sabido por todos nosotros, que los carbohidratos nos proveen de energía para realizar
todas nuestras actividades diarias. A continuación veremos de manera más específica por qué no
podemos prescindir ni abusar de los azúcares.

a. Monosacáridos con función energética

 Glucosa: La molécula que funciona como combustible para el normal funcionamiento de
los sistemas vivos es la glucosa, razón por la cual los alimentos deben ser procesados y
degradados hasta conseguir la fuente de energía que necesita la célula. Al interior de las
células existen mitocondrias, organelos cuya principal función es la conversión de glucosa
en moléculas de alto almacenamiento energético, el ATP (Adenosín trifosfato). En el caso
de no existir mitocondrias, como es en los organismos procariontes, la glucosa es de todas
formas un excelente combustible cuya hidrólisis también proporciona energía.

 Fructosa: La fructosa es un isómero funcional de la glucosa por lo que su fórmula
molecular es la misma, pero difieren en la ordenación de sus átomos al momento de
enlazarse. La encontramos formando parte del líquido seminal por lo que es el principal
combustible para las mitocondrias de los espermatozoides.

b. Polisacáridos con función energética.

 Glicógeno: El polímero de glucosa en animales se conoce
con el nombre de glicógeno. Se almacena en el hígado y
músculos, y funciona como reserva energética. Los
encargados de transportar glucosa en la sangre son la
insulina y el glucagón, hormonas proteicas antagónicas en
su función, pues cuando el azúcar en el sangre es elevado
la insulina debe transportar glucosa al hígado para
disminuir la concentración de azúcar en la sangre
(glicemia), mientras que si la glicemia está por debajo de
Figura 3.1. Enlace glucosídico. Unión de dos monosacáridos para formar un disacárido.

29. Área Biología
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los índices normales es el glucagón el que debe transportar glucosa desde el hígado hacia
la sangre.

 Almidón: El almidón es un polisacárido de almacenamiento y está constituido por cadenas
carbonadas muy ramificadas; las flechas señalan los puntos de ramificación. Cada cadena
tiene en realidad la forma de una hélice, que se mantiene estable por enlaces de
hidrógeno entre las subunidades de glucosa. Se almacena en estructuras de las plantas
llamadas amiloplastos y está presente en grandes cantidades en la papa, maíz, arroz y
otros cereales.












Figura 3.2. Almidón, polisacárido de reserva en plantas.
















c. Polisacáridos con función estructural

 Celulosa: Polímero de glucosa que le otorga rigidez y solidez a la pared vegetal. Es un
polímero insoluble en agua y no es hidrolizado por nuestro tubo digestivo.
Figura 3.3. La celulosa es un polisacárido estructural no ramificado compuesto por aproximadamente 10.000
unidades de β-glucosa.
El Agar es un polisacárido de origen vegetal presente en las
paredes de algunas algas. Se extrae con el objetivo de utilizarlo
como medio de cultivo en microbiología, ya que disuelto en
agua caliente y enfriado toma una textura gelatinosa que es
propicia para la germinación de microorganismos.
En el año 2015 se celebró el primer Agar Art, un concurso de
pintura utilizando bacterias organizado por la American Society
for Microbiology, dando lugar a increíbles creaciones coloridas
de Salmonella, Enterococcus faecalis, Escherichia coli y muchos
más.
Curiosicosas!!

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29
 Quitina: Es un polisacárido estructural que forma
parte de la pared celular de los hongos y del
exoesqueleto de artrópodos. Algunas estructuras
quitinosas, como el caparazón de la langosta,
están aún más endurecidas por la adición de
carbonato de calcio (CaCO3), una forma
inorgánica del carbono.







Carbohidrato Clasificación Función Fuente o localización
GLICERALDEHÍDO Triosa Su versión fosforilada
(PGAL) es un importante
intermediario metabólico.
Citoplasma,
mitocondrias,
cloroplastos.
RIBOSA Pentosa ( C5H10O5) Precursor de nucleótidos y
Ácidos nucleicos (ARN).
Citoplasma y núcleo.
DESOXIRRIBOSA Pentosa ( C5H10O4) Precursor de nucleótidos y
Ácidos nucleicos (ADN)
Citoplasma y núcleo.
GLUCOSA Hexosa Fuente de e nergía,
estructural.
Almidón, glucógeno,
maltosa, lactosa,
sacarosa, celulosa y
quitina.
FRUCTOSA Hexosa Convertirse en glucosa y
fuente de energía para el
espermatozoide.
Jugo de frutas, sacarosa,
semen.
GALACTOSA Hexosa Convertirse en glucosa.
Estructural
Leche (lactosa).
MALTOSA Disacárido = glucosa
+ glucosa.
Fuente de energía. Degradación incompleta
del almidón. Semillas.
SACAROSA Disacárido = glucosa
+ fructosa.
Fuente de energía. Remolacha, caña de
azúcar.
LACTOSA Disacárido = glucosa
+ galactosa.
Fuente de energía. Leche.
ALMIDÓN Polisacárido de
glucosas.
Reserva de energía en las
plantas
Raíces, tallos, hojas de
plantas.
GLUCÓGENO Polisacárido de
glucosas.
Reserva de energía en los
animales
Hígado, músculo
esquelético.
CELULOSA Polisacárido de
glucosas.
Forma parte de la pared
celular vegetal. Otorga
rigidez a células y tejidos.
Madera.
QUITINA Polisacárido de
glucosas con
nitrógeno.
Forma parte de la pared
celular de los hongos y
exoesqueleto de
artrópodos.
Hongos.
Artrópodos.
Figura 3.4. La Quitina es el principal constituyente del sombrero de los hongos.
Tabla 3.1. Clasificación de los carbohidratos y sus funciones.

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3.2. Lípidos

Los lípidos, comúnmente conocidos como grasas, cumplen
importantes funciones biológicas ya sean estructurales, energéticas o
como materia prima de síntesis de hormonas, neurotransmisores y
otros mensajeros químicos indispensables para nuestro organismo.
Sin embargo, sabemos que en exceso pueden ocasionar graves
problemas a la salud que pueden ir desde un mal estado físico hasta
problemas cardiovasculares.
Químicamente hablando, son una familia bastante
heterogénea de compuestos orgánicos, formados principalmente por
C, H y O unidos por enlaces covalentes apolares, que tienen en
común su gran insolubilidad en agua (hidrofóbicas). Esta propiedad
permite a los lípidos ser extraídos desde los tejidos y órganos
mediante solventes orgánicos apolares (éter, benceno, bencina,
cloroformo, acetona, etc.). Además no forman polímeros y
presentan en su estructura una menor proporción de oxígeno que
los carbohidratos.

Lípidos saponificables

Son todos aquellos lípidos que en presencia de una base fuerte pueden saponificarse, es
decir, pueden formar una sal. Este proceso es ampliamente utilizado para la fabricación de
jabones.












Desafío: Indica si los carbohidratos que se mencionan a continuación son monosacáridos,
disacáridos o polisacáridos según corresponda.
Ribosa, Pectina, Maltosa, Hemicelulosa, Galactosa, Lactosa.
Figura 3.5. Reacción de saponificación.

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 Ácidos grasos

Los Ácidos grasos son moléculas que en general, no se encuentran libres en la célula, sino que
deben ser obtenidos por hidrólisis desde los lípidos saponificables, como triglicéridos y
fosfoglicérdios, en donde están almacenados.

- Aceites: Son líquidos a temperatura ambiente pues son del tipo insaturado y de cadena
corta. Su origen es principalmente vegetal.
- Grasas: Son sólidos a temperatura ambiente pues son del tipo saturado y de cadena larga.
Su origen es principalmente animal.

Presentan un grupo carboxilo polar e hidrofílico (-COOH) unido a una cadena hidrocarbonada
apolar e hidrofóbica (que puede ser saturada o insaturada). Es esta doble naturaleza la que
permite considerarlos moléculas anfipáticas. Es por ello que, al aumentar el tamaño de la cadena
apolar hidrofóbica disminuye notablemente su solubilidad en agua.
Figura 3.6. Dos moléculas de ácidos grasos, uno saturado (arriba) y otro insaturado (abajo).

Como se muestra en la figura 3.6, algunos ácidos grasos contienen dobles enlaces entre los
carbonos del hidrocarburo (insaturaciones), los que causan que la cadena se flexione e impide que
las moléculas se empaqueten fuertemente entre sí y se solidifiquen a la temperatura ambiente.
Por lo tanto, los ácidos grasos que poseen dobles enlaces se denominan insaturados a diferencia
de los que presentan enlaces simples denominados saturados, los cuales al tener un mayor punto
de fusión hace que sean sólidos a temperatura ambiente.










Ácidos grasos esenciales

Los ácidos grasos que se precisan en la dieta de los mamíferos son llamados ácidos grasos
esenciales. El ácido graso esencial más abundante en los mamíferos es el ácido linoleico que
integra del 10% al 20% de los ácidos grasos totales contenidos en triglicéridos y fosfoglicéridos.
Los ácidos grasos esenciales no pueden ser sintetizados en el organismo de los animales por lo
que deben ser ingeridos a través de fuentes vegetales donde son abundantes.

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Los ácidos grasos insaturados
predominan sobre los saturados,
especialmente en plantas y animales
superiores que viven en ambientes con
temperaturas bajas. Pueden tener una
insaturación a lo largo de la cadena
(monoinsaturado o monoenoico) o
más de una insaturación
(poliinsaturado o polienoico).
Los dobles enlaces de casi toda la clase
de ácidos grasos insaturados que se
encuentran en la naturaleza aparecen
en configuración geométrica cis y hay
muy pocos que poseen la
configuración geométrica trans.

Los ácidos grasos trans se forman en el proceso de hidrogenación que se realiza sobre las
grasas con el fin de solidificarlas para utilizarlas en diferentes alimentos. Un ejemplo de ello es la
solidificación del aceite vegetal líquido, para la fabricación de margarina. Es por esta razón que se
hace hincapié en el cuidado de ciertos alimentos que contengan alto porcentaje en grasas
saturadas y grasas trans ya que podrían afectar a la salud. En cambio los ácidos grasos
poliinsaturados como el Omega 3, Omega 6, ácido linoleico, entre otros, son saludables y los
encontramos en el jurel, aceite de oliva, palta y frutos secos.


 Acilglicéridos

También llamados glicéridos, son lípidos constituidos por
una molécula de glicerol a la cual se le puede unir una
(monoglicérido), dos (diglicéridos) o tres moléculas de
ácidos grasos (triglicéridos). Los triglicéridos son la
principal forma de almacenamiento de grasas. Ejemplos
de glicéridos estructurales son los lípidos de membrana.









Figura 3.7. Configuración trans (A) y cis (B) de los ácidos grasos.
Figura 3.8. Micelas formadas por fosfolípidos en agua.

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33






































Rutas metabólicas de los lípidos

Degradación y síntesis biológica de los ácidos grasos

El proceso de degradación convierte una molécula alifática de cadena larga, como es un ácido graso,
en un conjunto de unidades de acetilo activadas (moléculas de acetil-CoA), que pueden ser procesadas
por el ciclo del ácido cítrico (contenido que se profundizará más adelante) cuyo objetivo es producir
energía para todos los procesos celulares. La oxidación de ácidos grasos tiene lugar en la membrana
mitocondrial, de esta forma se activa el ácido graso para entrar a la mitocondria y ser degradado a
acetil-CoA.
La síntesis es el proceso inverso al anterior. El proceso empieza con unidades de dos carbonos, que se
condensan para formar un fragmento de cuatro carbonos. Al repetir varias condensaciones en etapas
consecutivas la cadena de carbonos se alarga hasta formar un ácido graso. A diferencia de la
degradación de ácidos grasos, este proceso tiene lugar en el citosol de la célula.

Hidrólisis enzimática de los triglicéridos

En los animales superiores los triglicéridos ingeridos en la dieta son, en su mayor parte, descompuestos
en las células del intestino delgado por la acción hidrolítica de la lipasa del jugo pancreático. La lipasa
pancrática hidroliza el enlace éster de los triglicéridos dando origen al glicerol y ácidos grasos. Estos
productos de la digestión se transportan en forma de micelas al epitelio intestinal donde se absorben a
través de la membrana plasmática. Una vez en la mucosa intestinal, los triglicéridos se resintetizan a
partir de ácidos grasos y glicerol y posteriormente se empaquetan en la partículas de lipoproteínas
transportadoras llamadas quilomicrones. Los quilomicrones se dirigen al sistema linfático para ser
transportados a la sangre y así ser llevadas a las células adiposas de reserva y a las células del músculo
donde una vez más se degradan los triglicéridos en ácidos grasos que serán oxidados para producir
energía.

Figura 3.9. Formación e hidrólisis de un triglicérido.
La figura 3.9, muestra la formación de un triglicérido a partir de una molécula de glicerol más tres
ácidos grasos del tipo saturado. El enlace se llama tipo éster o estérico y el proceso, esterificación o
condensación. De derecha a izquierda se indica la hidrólisis, si se realiza en un medio alcalino se
obtendrá jabón y el proceso se denomina saponificación.

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 Fosfolípidos

Familia de lípidos anfipáticos que por sus particulares propiedades físicas son adecuados para
estructurar membranas celulares. Se trata de lípidos polares que, en presencia de agua,
espontáneamente adoptan la estructura de bicapas lipídicas.
Cumplen con ese requisito los fosfoglicéridos y los esfingolípidos.
Como los fosfoglicéridos y una clase de esfingolípidos, llamados
esfingomielinas, poseen grupos fosfatos en su estructura, caben en
la categoría de fosfolípidos. Están compuestos de dos cadenas de
ácidos grasos unidas a un esqueleto de glicerol. En los fosfolípidos el
tercer carbono de la molécula de glicerol no está ocupado por un
ácido graso, sino por un grupo fosfato, al que está unido
habitualmente otro grupo polar (R).




La figura 3.10, muestra un fosfolípido de membrana
y su comportamiento con respecto al agua (liposoma). Esta
disposición de las moléculas de un fosfolípido, con sus
cabezas hidrofílicas expuestas y sus colas hidrofóbicas
agrupadas, forma la base estructural de las membranas
celulares.
Las esfingomielinas contienen fosfocolina como
grupo de cabeza polar. Se hallan presentes en las
membranas plasmáticas de las células animales, en la vaina
de mielina que recubre los axones de las neuronas y en las
membranas del tejido adiposo. La esfingomielina está
formada por fosforilcolina y ceramida, o un grupo principal
de fosfoetanolamina.

Figura 3.10. A) Se observan fosfolíp idos de membrana interactuando con moléculas de colesterol,
B) Fosfolípido de membrana (diglicérido) y C) liposoma.
Figura 3.11. Fosfolípido estructural de las neuronas.
A
B C

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35













Lípidos insaponificables.

Son todos aquellos que no pueden saponificarse, es decir, en
presencia de una base fuerte no forman sales de ácido. Esto se debe a
que su estructura química se caracteriza por la presencia de anillos
aromáticos y moléculas cíclicas, las que no son susceptibles a
hidrólisis alcalina.

 Terpenos: Son lípidos que resultan de la unión de muchas
unidades pequeñas, llamadas isoprenos. Son terpenos las
vitaminas liposolubles:
- A: Que participa de la fisiología de la visión, al formar parte
de la rodopsina, un pigmento fotosensible presente en los
bastones retinianos.
- E: Es un antioxidante intracelular que impide el deterioro
prematuro de los tejidos.
- K: Forma parte de una enzima que interviene en la
coagulación sanguínea.



 Esteroides

Son una familia de lípidos que presentan en su estructura un conjunto de cuatro anillos
fusionados llamado esterano.
Aunque los esteroides no se asemejan estructuralmente a los otros lípidos, se los agrupa con
ellos porque son insolubles en agua.


Figura 3.12. Estructura molecular de la Vitamina A.
Desafío: Indica en cada estructura el nombre que le corresponde y explica a qué se debe
esa conformación en medio acuoso.

Liposoma Bicapa lipídica
Micela

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Pertenecen a este grupo de
lípidos el colesterol, la
vitamina D, los ácidos biliares,
las hormonas de la corteza
suprarrenal (aldosterona,
cortisol y andrógenos
corticales), las hormonas
sexuales feme ninas
(progesterona y estrógeno) y
masculina (testosterona).



 Eicosanoides

Son derivados de ácidos grasos que desarrollan una variedad de acciones en los tejidos de los
vertebrados. Entre ellos se encuentran las prostaglandinas, algunas de ellas han sido identificadas
como hormonas y como mediadores locales en procesos inflamatorios y en procesos del dolor.
Las prostaglandinas tienen funciones muy diversas, ya que intervienen en la contracción del
músculo liso, la secreción gástrica, la variación de la presión sanguínea y los procesos
inflamatorios. Los fármacos como la aspirina actúan inhibiendo la síntesis de prostaglandinas, con
lo que se reduce la inflamación y se alivia el dolor subsiguiente a éste.
Relacionados con las prostaglandinas están los tromboxanos, moléculas complejas que
intervienen en la coagulación y el cierre de las heridas.
















Lipoproteínas de transporte del plasma sanguíneo.

Las lipoproteínas del plasma son complejos en los cuales lípidos y proteínas están en una
relación relativamente fija. Transportan lípidos insolubles en agua entre los distintos órganos por
medio de la sangre. Entre las lipoproteínas más conocidas se encuentran las lipoproteínas de
baja densidad LBD, o LDL por su sigla en inglés, y las de alta densidad LAD o HDL. La primera es
popularmente conocida como colesterol malo, pues los índices elevados de LBD dan indicios de
un exceso de colesterol que no será aprovechado y va a recircular en la sangre hasta ser
acumulado generando ateromas que dificultarán el paso de la sangre con nutrientes y oxígeno.
Esto puede derivar en múltiples enfermedades cardiovasculares, la más común de ellas es la
aterosclerosis.
Por su parte la lipoproteína de alta densidad o HDL es conocida como colesterol bueno, ya que
su función es extraer el colesterol de la sangre y llevarlo al hígado para ser transformado en
ácidos biliares impidiendo su acumulación en las arterias.

Figura 3.13. Algunos ejemplos de esteroides.

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37
3.3. Proteínas

Las proteínas figuran entre las moléculas orgánicas más abundantes; en la mayoría de los
seres vivos constituye hasta el 50% o más del peso seco. Solamente en las plantas, con su alto
contenido de celulosa, las proteínas representan poco menos de la mitad de su peso seco. Hay
muchas moléculas de proteínas diferentes, su diversidad funcional es abrumadora. En estructura,
sin embargo, todas siguen el mismo esquema simple: son polímeros de aminoácidos en una
secuencia lineal. Éstos últimos son moléculas constituidas por C, H, O, N y en algunos casos poseen
también átomos de azufre (S).


Aminoácidos.

Son moléculas formadas por un grupo amino (-NH2), que tiene características básicas, y un
grupo ácido carboxílico (-COOH), con propiedades ácidas. Ambos grupos unidos a un mismo
carbono.
Los aminoácidos son las unidades básicas que estructuran las proteínas, por lo tanto, son sus
monómeros (monómero: mono=uno; mero= unidad).
Los aminoácidos derivan de una secuencia genética que contiene la información necesaria para la
formación de todas las proteínas de un ser vivo. Esta secuencia se conoce con el nombre de código
genético, y a partir de éste podemos obtener los 22 aminoácidos diferentes que forman parte de
las proteínas.








Concepto de Aminoácido esencial

Un individuo necesita de un aporte constante de aminoácidos para la síntesis de sus proteínas.
En los organismos heterótrofos (aquellos que obtienen su alimento gracias a otros seres
vivos), algunos de éstos pueden ser sintetizados por el propio organismo a partir de otras
moléculas; otros, en cambio, tienen que ser incorporados en la dieta.
Los aminoácidos que deben ser incorporados se conocen como aminoácidos esenciales. En el
caso de la especie humana son diez: Arginina, Histidina, Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina,
Fenilalanina, Treonina, Triptófano, Valina.


Figura 3.14. Estructura de un aminoácido.

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38
Polipéptidos:

Los aminoácidos se unen entre sí
mediante enlaces peptídicos (figura 3.15). La
unión de dos monómeros origina un
dipéptido; la de tres un tripéptido, la de 10
monómeros dará origen a un oligopéptido.
A las polimerizaciones más grandes (10 a
100 residuos aminoacídicos), se les llama
polipéptidos.





Estructura de las proteínas.


Figura 3.16. Estructura de las proteínas.

Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos. Cada una de ellas podría adoptar en
principio, infinidad de formas, pero in vivo sólo presenta una, la más estable y la única que permite
el desarrollo de su función; por lo que si experimentalmente se modifica la forma de la proteína
ésta inmediatamente pierde su función. La estructura de una proteína es la forma de organización
de sus aminoácidos. Se han descrito cuatro tipos de estructuras para las proteínas: Primaria,
Secundaria, Terciaria y Cuaternaria.

 Estructura Primaria: Se refiere al esqueleto covalente de la cadena polipeptídica, y
establece de manera específica la secuencia de aminoácidos para cada proteína. La
estructura primaria siempre se representa en forma de “collar de perlas”, simple y lineal.

 Estructura Secundaria: Se refiere a la ordenación regular y periódica en el espacio de las
cadenas polipeptídicas a lo largo de una dirección, como la α-hélice y la lámina β-plegada.
α-hélice se forma y mantiene debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre los
aminoácidos de cada una de las vueltas o giros sucesivos de la espiral.
Figura 3.15. Formación de enlace peptídicos.

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39
 Estructura Terciaria: Corresponde a la forma global que toma por cada una de sus cadenas
polipeptídicas. Es una estructura estrechamente plegada y compactada de las proteínas
globulares.

 Estructura Cuaternaria: Muchas proteínas funcionales están compuestas de dos o más
cadenas polipeptídicas, que interactúan entre sí de manera específica para formar la
molécula biológicamente activa. La estructura cuaternaria es la estructura 3D resultante.

También podemos clasificarlas de acuerdo a su contenido molecular:














Propiedades de las proteínas.

Sus propiedades físico-químicas dependen de su composición aminoacídica y de su
conformación tridimensional. Las propiedades comunes a todas las proteínas son dos:
especificidad y desnaturalización.

- Especificidad: Cada proteína tiene una función exclusiva, por ejemplo las enzimas. Cada
individuo posee ciertas proteínas con una secuencia aminoacídica determinada. Ha
quedado demostrado que dicha secuencia contiene la información del plegamiento de la
cadena, y por ende de su conformación, como también de su actividad biológica.

- Desnaturalización: Consiste en la pérdida de la estructura o desplegamiento de la cadena
polipeptídica que conforma la proteína. Este fenómeno ocurre cuando la proteína es
sometida a condiciones extremas que se escapan de su rango de tolerancia. La
desnaturalización se puede hacer mediante diversos medios físicos como por ejemplo,
cambios de temperatura, y químicos como valores extremos de pH, etc. La consecuencia
más significativa de la desnaturalización es que las proteínas pierden su función biológica
característica. Por ejemplo, al calentar las enzimas suelen perder su capacidad catalítica.


Proteínas
Simples u holoproteínas
Son aquellas cuya hidrólisis
solo prouduce aminoácidos.
Conjugadas o heteroproteínas
Son aquellas que además de contener
aminoácidos poseen grupos
adicionales que pueden ser orgánicos
o inorgánicos (metales).

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40



































Funciones de las proteínas.
Las proteínas dirigen prácticamente la totalidad de los procesos vitales, incluso aquellos
destinados a la producción de ellas mismas. Determinan la forma y la estructura de las células. Sus
funciones se relacionan con sus múltiples propiedades, que son el resultado de la composición de
aminoácidos, de la secuencia y del modo en que la cadena se pliega en el espacio.

.
Enzimas
Las enzimas son proteínas que favorecen la velocidad de reacción, haciendo que en promedio las
reacciones químicas se lleven a cabo unas 10
12
veces más rápido que en ausencia de ellas. Nos
demoraríamos 25 años en digerir un pedazo de carne sin estos catalizadores biológicos.
De acuerdo a sus características morfológicas, las enzimas pertenecen a la categoría de proteínas
globulares, son solubles en agua y muchas de ellas contienen un grupo prostético (componente no
proteico) que condiciona su actuar.
La molécula sobre la cual actúa la enzima es el sustrato, dicha unión es conocida con el nombre de
complejo enzima-sustrato y tiene lugar en el sitio activo de la enzima. Los sustratos pueden ser
azúcares, lípidos, aminoácidos, ácidos nucleicos, etc.
Las enzimas tienen la cualidad de ser específicas, es por esto que existen alrededor de 2 millones de
enzimas diferentes y cada una de ellas cataliza una reacción distinta. Además son extremadamente
eficientes, una molécula de enzima es capaz de transformar cada segundo de 100 a 1000 moléculas
de sustrato en producto.
Por otra parte, participan en las reacciones químicas sin consumirse en ellas, disminuyendo
considerablemente la energía de activación necesaria para que reaccionen las partes involucradas, de
esta forma la enzima se restablece y es capaz de catalizar nuevamente.

Figura 3.17. Esquema de la acción catalítica de una enzima.

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41
Función Característica
Estructural Forman parte de las membranas celulares y actúan como receptores. En la
organización del citoesqueleto. Un ejemplo es el colágeno, característico de los
tejidos animales.

Enzimática Biocatalizadores de las reacciones químicas.

Hormonal Algunas son de naturaleza proteica como la insulina, el glucagón, la hormona del
crecimiento entre otras.

Defensa En la formación de las inmunoglobulinas que forman anticuerpos.

Transporte Transportadoras de gases respiratorios (hemoglobina), de lípidos en la sangre
(lipoproteínas), en la membrana plasmática actuando como “carrier”.

Contráctil La actina y la miosina, constituyen las miofibrillas responsables de la contracción
muscular.

Energética Sólo en condiciones extremas, por ejemplo cuando los carbohidratos y lípidos
han sido utilizados, además es poco eficiente. Un ejemplo es la proteína del
huevo, ovoalbúmina.

Tabla 3.2. Funciones y características de las proteínas.






















Glucoproteínas

Glucocálix: Este polímero es producido por bacterias o por células epiteliales. Consiste en una
proyección de la membrana plasmática cuyo fin es comunicar a la célula con su exterior, otorgándole
protección, inmunidad y adherencia con otras células.
Peptidoglicano: Ciertas bacterias, conocidas como Gram positivas, poseen una pared de
peptidoglucano o mureína de hasta 40 capas, la que las protege de la tracción mecánica y le otorga
resistencia frente a la osmosis (presión ejercida por el agua).

Figura 3.18. Al lado izquierdo se muestran las proyecciones de la membrana que corresponden al glicocalix y a la
derecha se observa la pared de mureína o peptidoglicano de una bacteria Gram positiva.

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42
3.4. Ácidos nucleicos

ADN
En las células es posible distinguir dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido
desoxirribonucleico o ADN y el ácido ribonucleico o ARN. Ambos comparten el mismo origen
molecular y tienen mínimas diferencias estructurales, sin embargo su función en la célula es
completamente diferente y lo interesante es que uno no existiría sin el otro, puesto que se
necesitan mutuamente para regenerarse y perpetuarse en el tiempo.

El ADN constituye el material genético de los seres vivos. En las
células procariontes (células sin núcleo), se encuentra disperso en el
citoplasma. En las células eucariontes, se encuentra al interior del
núcleo celular en forma de cromatina (ADN asociado a proteínas). La
molécula de ADN contiene la información necesaria para la síntesis de
proteínas, dicha información se organiza en segmentos de ADN
conocidos como genes.

El ADN es un polímero de dos cadenas formados por
monómeros denominados nucleótidos. En las cadenas de
ADN, cada monómero está constituido por un grupo fosfato,
un azúcar desoxirribosa y una base nitrogenada. Existen
cuatro clases de bases nitrogenadas, que se diferencian
entre sí en sus características químicas: adenina (A), guanina
(G), timina (T) y citosina (C). Adenina y guanina son bases
púricas, en cambio, timina y citosina son bases pirimídicas.



















Figura 3.19. Estructura de un nucleótido.
Nucleósidos


Son moléculas constituidas por un azúcar y una base
nitrogenada. Se encuentran al interior de las células y en el
líquido extracelular. En las células, los nucleósidos se
pueden unir a uno, dos o tres grupos fosfatos originando
un nucleótido monofosfato (AMP), difosfato (ADP) o
trifosfato (ATP), respectivamente. Este último es de gran
importancia como la principal “moneda energética” en
todas las células.

En términos simples: Nucleósido + Fosfato = Nucleótido

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43
Cada molécula de ADN está formada por dos largas cadenas de nucleótidos que se
disponen en forma helicoidal, estructura conocida como doble hélice.

Las cadenas de ADN son
complementarias, pues frente a
cada timina hay una adenina y
frente a cada guanina una citosina,
vale decir frente a cada base púrica
hay una base pirimídica, y
viceversa. Las bases nitrogenadas
se unen entre sí mediante puentes
de hidrógeno. Las adeninas se unen
a las timinas a través de dos
puentes de hidrógeno, mientras
que las citosinas se unen a las
guaninas a través de tres puentes
de hidrógeno. Por lo tanto, las
regiones de ADN ricas en C y G son
más estables que aquellas que
contienen A y T.

La complementariedad entre las bases nucleotídicas, en un segmento de ADN, determina
que el número de bases púricas sea idéntico al número de bases pirímidicas.



















Figura 3.21. El ADN está organizado
en forma de una doble hebra,
modelo que James Watson y Francis
Crick postularon en 1953 y que ha
sido aceptado y confirmado hasta
hoy. Su estructura permite explicar
tres propiedades inherentes al
material genético: expresión génica,
autorreplicación y mutación.
Figura 3.20. Estructura helicoidal del ADN.
Figura 3.21. El ADN está organizado
en forma de una doble hebra,
modelo que James Watson y
Francis Crick postularon en 1953 y
que ha sido aceptado y confirmado
hasta hoy. Su estructura permite
explicar tres propiedades
inherentes al material genético:
expresión génica, autorreplicación
y mutación.

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44
ARN

El otro tipo de material genético corresponde a ácido ribonucleico o ARN.
Estructuralmente, el ARN presenta semejanzas y diferencias respecto del ADN.
Al igual que el ADN, el ARN está formado por nucleótidos constituidos por un azúcar, un
grupo fosfato y una base nitrogenada. A diferencia del ADN, el ARN contiene azúcar ribosa en vez
de desoxirribosa, uracilo (U) en vez de la base timina, y una estructura de simple hebra en vez de
doble hebra.
Existen además numerosas otras bases nucleotídicas y azúcares
modificados propios del ARN. Los nucleósidos pseudouridina y timidina,
este último casi exclusivo del ADN, se encuentra en ciertas regiones del
ARN de transferencia. En esta misma molécula es frecuente la existencia
de una base que resulta de la modificación de la guanina, la hipoxantina.


El ARN, a diferencia del ADN, presenta un grupo hidroxilo en la posición 2´ del azúcar. Esta
característica produce una diferencia en la forma de la hélice. Por otra parte, debido a que el ARN
presenta dos grupos hidroxilos, esta molécula es mucho más inestable que el ADN, la que contiene
sólo un grupo hidroxilo, ya que es más propensa al rompimiento por
efectos de la hidrólisis. Varios tipos de ARN presentan regiones de
doble hélice, similares a las que se encuentran en el ADN. La
diferencia radica en que en estos ARN “altamente estructurados”,
esta conformación es el producto de apareamientos de bases
complementarias existente dentro de la misma cadena de ARN.
Existen varios tipos de ARN, los que cumplen importantes
funciones en las células. Durante la expresión de los genes en la
síntesis de proteínas, cada gen es leído por una “maquinaria
enzimática” que produce como resultado una molécula específica de
ARN, llamada ARN mensajero o ARNm. El ARNm luego es leído por
los ribosomas y por otro conjunto de enzimas para producir una
proteína. Existen, además, otros tipos de ARN que también
participan en la síntesis de proteínas, como el ARN ribosomal o
ARNr y el ARN de transferencia o ARNt.





El ARN de transferencia tiene un importante papel en la regulación de la expresión génica,
transportar la cadena que contiene la información necesaria para la formación de una proteína.
Otra clase de ARN, denominadas ribozimas, tienen funciones similares a las catalíticas observadas
en las enzimas.
Figura 3.22. Uracilo.
Figura 3.23. Esta molécula de ARN es usada como intermediaria de la información
genética y sirve como soporte estructural y organizacional de los ribosomas.

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45










Tipo de ARN Función
ARN mensajero
(ARNm)
Se forma a partir del ADN, y posee una
secuencia de bases nitrogenadas
complementarias al ADN. Su formación a partir
del ADN se llama transcripción.
Existen tantos tipos de ARNm como tipos de
proteínas, y su largo depende de la proteína que
se quiere formar, pudiendo incluir desde 300
hasta miles de nucleótidos.


ARN de
transferencia,
trasporte o
soluble (ARNt)
Se le encuentra principalmente en el citoplasma
y tiene por función el transporte específico de
aminoácidos hasta el lugar de la síntesis
proteica. Este ARNt se conoce como traductor
del mensaje del ARNm.
Deben existir unos 20 ARNt distintos (uno para
cada tipo de aminoácido). Los ARNt presentan
unos 80 nucleótidos, cada uno formando una
estructura parecida a una “hoja de trébol”, con
segmentos en los cuales hay apareamiento de
bases complementarias.

ARN ribosómico
o ribosomal
(ARNr)
Junto a proteínas constituye a los ribosomas.
Existen unos 4 tipos de ARNr, de distinto
tamaño Estos ARNr son filamentos altamente
plegados, sobre los cuales se asocian proteínas
específicas, formando las subunidades mayor y
menor del ribosoma. Esto tiene lugar en el
nucléolo. Las subunidades ribosomales, pasan
por los poros de la carioteca al citoplasma.

Figura 3.24. En ciertos virus el ARN corresponde al
material genético primario. Este es el caso del virus de la
inmunodeficiencia adquirida (VIH) que contiene dos
copias de ARN de hebra simple. El genoma ARN de estos
virus sirve como molde para sintetizar ADN en las células
infectadas. Este ADN sirve a su vez como fuente para la
síntesis de nuevas proteínas que darán origen a nuevos
virus.
Tabla 3.3. Cuadro resumen de Ácidos nucleicos y sus funciones.

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Preguntas PSU




































Me debería importar: En Chile desde Junio del año 2016 se ha comenzado a implementar la
Ley de etiquetado de los alimentos. En esta se estipula la necesidad de informar por medio de un
hexágono negro con la leyenda “ALTO EN”, indicando así que ese alimento está adicionado con
sodio, grasas saturadas o azúcares, y que supera los límites establecidos por el MINSAL para esos
nutrientes o calorías. Dado el debate que se centra sobre este tema. ¿Qué opinas sobre la Ley de
etiquetado?
1. La siguiente figura representa a un lípido que podría tratarse
de:


A)Un aceite y se señala su cabeza apolar.
B)Un fosfolípido y se señala su cabeza polar.
C)Un esteroide y se señala su cabeza polar.
D)Una molécula de triglicérido de membrana y se señala su
cabeza polar.
E)Un ácido graso insaturado y se señala su grupo carboxilo (-
COOH).

2. En un experimento se marcaron radiactivamente varios
aminoácidos, los que fueron administrados a un cultivo celular.
Luego de un tiempo se encontrará marca en:

I)Membrana plasmática.
II)Cromosomas.
III) Retículo Endoplasmático Rugoso.

A) Solo I.
B) Solo II.
C) Solo I y II.
D) Solo I y III.
E) I, II y III.

3. Las proteínas tienen una configuración espacial específica
para la función que desarrollan. Una alteración a esta
configuración produce:

A)Pérdida irreversible de la función proteica.
B)Pérdida siempre reversible de la función proteica.
C)Pérdida reversible de la función si el agente
desnaturalizante es intenso.
D)Disminución de la actividad biológica de la proteína.
E)Una alteración de la forma que no afecta la función
biológica.

4. Estudiando una biomolécula X, un científico comprueba
que está formada por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno y
que libera agua cuando se une con otras sustancias
similares para formar polímeros.

Considerando estos antecedentes, se puede inferir que la
biomolécula X es un

A)Nucleótido.
B)Ácido Graso.
C)Monosacárido.
D)Aminoácido.
E)Polisacárido.

5. En relación con las enzimas, es correcto señalar que:

I)Actúan como catalizadores biológicos.
II)Una misma enzima puede interferir en diferentes tipos
de reacciones químicas.
III)Disminuye la energía de activación necesaria para la
reacción química.
IV)Su funcionamiento ocurre a valores óptimos de pH y
temperatura.

A)I y III.
B)II y IV.
C)I, III y IV.
D)II, III y IV.
E)I, II, III y IV.

6. ¿Cuál o cuáles de las siguientes moléculas salen del
núcleo y participan en la síntesis de proteínas?
I)Aminoácidos.
II)ADN.
III)ARN.

A)Solo I.
B)Solo III.
C)Solo I y II.
D)Solo II y III.
E)I, II y III.

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Desafío: ¿Cuándo se habla de una Teoría o una Ley?
Figura 4.1. Diversos seres vivos
Capítulo 4: Teoría celular y célula

Objetivos:
- Comprender que la célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos,
y la portadora de la información genética de estos.
- Reconocer la gran variedad de formas de organización de la vida.
- Clasificar las células de acuerdo a la presencia o ausencia de núcleo.

Introducción

En el capítulo anterior se ha avanzado a través de la organización biológica por medio de
niveles, en los cuales se pudo identificar diversas características y propiedades emergentes según
el nivel observado. Quizás una de las propiedades emergentes más interesante que surge de este
avance corresponde a la propiedad “vida”.

¿Qué es la vida y cómo funciona? ¿Qué
significa estar vivo? Son preguntas que aún dan
lugares a acalorados debates dado las implicancias
éticas y morales que el concepto trae en sí y a la
complejidad del fenómeno que imposibilita definirlo
en una sola frase. A pesar de ello, es imposible pensar
que una mariposa, un delfín, una flor, una bacteria y
un humano no sean seres vivos y que sí lo sea una
roca. En base a ello ¿Qué características comparten
una mariposa, una flor y el humano para ser
considerados vivos? Básicamente se reconoce lo vivo,
por lo que hacen los seres vivos: respuesta al medio
ambiente, reproducción, orden, evolución, regulación,
procesamiento de la energía, etc.

4.1. El microscopio permitió el estudio de la célula, lo que originó la teoría celular:

La curiosidad siempre ha movido al ser humano a ir más allá. Desde tiempos
inmemorables la curiosidad ha sido puente de grandes descubrimientos e invenciones. Por el siglo
XVI un par de niños jugaba con un par de lentes mirando la cúpula de una iglesia en Holanda. Uno
de estos niños, Zacharias Janssen, años más tarde inventaría el microscopio.
En 1665 Robert Hooke utilizando un microscopio óptico simple, examinó un corte de corteza de
corcho y encontró que esta estaba compuesta por una masa de diminutas cámaras o celdillas, que
llamó “células”. Años más tarde Matthias Schleiden (1804-1881) un botánico alemán expone sus
ideas acerca de que todas las plantas están formadas por células y que el embrión de estas deriva
de una célula única, y que el núcleo constituye el “germen” de la célula, el que proviene de una
sustancia madre que llenaba las celdillas vistas por Hooke. En esos mismos años Theodor Schwann
(1811-1882) un naturalista alemán se dedicó a estudiar diferentes tejidos animales, en una época
en la que los instrumentos microscópicos carecían del perfeccionamiento que tienen en la
actualidad. A partir de los trabajos de Schleiden y los suyos establecieron que todos los tejidos

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Figura 4.2. A) Un Microscopio Óptico de contraste de fases útil para ver células teñidas o vivas, pero con
una resolución baja. (B) El microscopio electrónico de transmisión (MET) produce una imagen de alta
resolución que se puede ampliar considerablemente. Se ve corte muy fino del Paramecium. (C) El
microscopio electrónico de barrido (MEB) proporciona una clara visión de las características de la
superficie.
están formados por células, y que las células vegetales y animales son análogas. Rudolph Virchow
un médico alemán en 1885 estableció que las células sólo se forman de otras preexistentes, o sea
toda célula proviene de otra célula. Gracias a estos y otros trabajos, es posible concluir también
que en la célula se llevan a cabo todos los procesos metabólicos necesarios para la mantención de
esta misma. Todo lo anterior permite plantear los postulados de la teoría celular.










La célula se considera hoy, como la unidad mínima de vida, por lo que podemos decir que
en el nivel de organización “célula” aparece la propiedad emergente conocida como vida. La
tecnología, hoy en día ha permitido construir microscopios cada vez más complejos y con mejores
resoluciones, permitiendo adentrarse en el mundo celular de una forma nunca antes vista.
























Desafío: Escribe los postulados de la teoría celular (Infiere del texto y/o busca información):
1.-
2.-
3.-
A B C

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Figura 4.3. Clasificación básica de los seres vivos

4.2. Los seres vivos se ordenan en Dominios y Reinos

La célula es fundamental en
biología como el átomo lo es en química.
Todos los organismos están constituidos
por células, ya sean organismos
unicelulares o multicelulares, los cuales
están conformados por células
especializadas que no podrían vivir de
forma individual. Estos seres vivos se
presentan en una gran diversidad de
formas y organizaciones. En base a esto
se ha organizado la vida en tres
dominios, los cuales a su vez se
componen de reinos, 6 en total. Los
dominios existentes corresponden al
Bacteria, el Archea y el Eukarya. El
primero es uno de los procariontes más
diversos y ampliamente distribuidos y se
dividen en múltiples reinos. El dominio Archea son seres vivos procariontes que viven en
ambientes extremos de la Tierra. Todos los eucariontes se organizan en el dominio Eukarya, el cual
da origen a los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia.


Desafío: Hay seres vivos unicelulares (formados por una célula) y multicelulares o pluricelulares
(formados por muchas células). Si los organismos unicelulares corresponden a seres vivos de una
célula. ¿Se cumple en ellos los postulados de la teoría celular? ¿Por qué?


4.3. Las células se pueden clasificar en Procariontes y Eucarionte

Los organismos vivos se construyen a partir de células, las cuales pueden diferenciarse en
procariontes (griego pro, antes; y karyon, nuez o núcleo) y eucariontes (griego eu, verdadero; y
karyon, nuez o núcleo). Esta distinción nace a partir de la presencia o ausencia de núcleo, el cual es
una estructura que almacena el material genético hereditario de los organismos vivos. Las células
eucariontes son aquellas que presentan núcleo y se encuentran subdividida por membranas
internas que forman compartimientos llamados orgánulos celulares (mitocondria, cloroplasto,
Golgi, etc.). Las células procariontes son más simples, y por lo general, más pequeñas que las
eucariontes. El DNA (material genético) no está separado del resto de la célula en un núcleo, sino
que se encuentra disperso en el citoplasma. Además estas células carecen de compartimientos
internos, es decir, no poseen organelos membranosos. Tanto en células eucariontes como
procariontes es posible encontrar ribosomas dispersos en el citoplasma.



DNA: Es la abreviación en inglés de ADN, ácido desoxirribonucleico.

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Célula………………..
…
Célula…………….
………
Célula………………..
…
En la Figura 4.4 puedes observar un modelo de célula tanto procarionte como eucarionte.
El mayor representante de procariontes corresponde a las bacterias, y en el caso de los
eucariontes, corresponde a las células animales y vegetales. A pesar de la diferencia en la
presencia o ausencia de núcleo, todas las células comparten estructuras en común. Si se observa la
figura también se puede notar que tanto células procariontes como eucariontes comparten:
Tabla 4.1. Elementos comunes a una célula, sea esta procarionte o eucarionte


Desafío: Según tu opinión, ¿Podríamos considerar a los virus seres vivos? ¿Por qué?



























Estructura Descripción
Membrana
plasmática
Rodea la célula confiriéndole el límite con el ambiente. A través de ella la célula interactúa con
su entorno, mediante el intercambio de sustancias.
Citoplasma
Es la zona que comprende el interior de la célula. Es un medio acuoso en que ocurre la mayor
parte del metabolismo celular.
Material
genético o ADN
El ADN controla las características estructurales y funcionales de la célula.
Figura 4.4. Agrega Eucarionte o Procarionte arriba de
cada imagen según corresponda.

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Preguntas PSU













































4. Entre los elementos que no diferencian a una
célula procarionte de una eucarionte se
encuentra(n) la presencia de:

I) La membrana plasmática.
II) La membrana nuclear.
III) Las membranas citoplasmáticas internas.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo I y II.
D)I, II y III.
E)Sólo III.

5. De los siguientes componentes celulares.
¿Cuáles nos permitirían diferenciar una célula
procarionte de una eucarionte, al examinarlas en
un microscopio?
Pared celular.
Membrana nuclear.
Aparato de Golgi.
Ribosoma.

A) Sólo I y II.
B) Sólo I y III.
C) Sólo I y IV.
D) Sólo II y III.
E) Sólo II y IV.

6. La teoría celular establece que:

I)La célula es la unidad anatómica de los
seres vivos.
II)Todas las células presentan la misma
estructura intracelular.
III)Toda célula proviene de otra célula
preexistente.
IV)La célula es la unidad fisiológica de los
seres vivos.

A) Sólo I y II
B) Sólo I, II y III.
C) Sólo I, III y IV.
D) Sólo II, III y IV.
E) I, II, III y IV.

1. “Dos cultivos celulares se exponen a CO2 con el
carbono marcado radiactivamente. El cultivo 1
contiene células hepáticas y el 2 contiene algas
verdes unicelulares. Después de 30 minutos se
analizan las células de ambos cultivos para pesquisar
compuestos orgánicos marcados”. Lo anterior
corresponde a:

A)Una ley.
B)Una hipótesis.
C)Un marco teórico.
D)Un experimento.
E)Resultados de un experimento.


2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones resume de
manera más precisa el contenido de la teoría celular?

A) Toda célula procarionte o eucarionte proviene de
otra célula preexistente.
B) Solo las células son sistemas vivos que están en
estrecha relación con el medio.
C) Todos los sistemas vivos están formados por
células o por productos de su actividad.
D) La célula es la unidad estructural, funcional y
reproductora de los seres vivos.
E) La célula es la unidad organizada que gasta mucha
energía para mantenerse como tal.

3. Sobre la Teoría Celular, se puede afirmar
correctamente que:

I) Un botánico y un zoólogo son los primeros que
sentaron las bases de la teoría.
II) La disposición de las células de un organismo
determina su estructura total.
III) Toda célula debe poseer un límite que es la
pared celular.

A) Sólo I.
B) Sólo II.
C) Sólo I y II.
D) Sólo II y III.
E) I, II y III.

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Capítulo 5: Las células Procariontes y Eucariontes:

Objetivos:
- Conocer la gran variedad y funciones de bacterias, células animales y vegetales.
- Diferenciar células animales y vegetales.
- Identificar estructura y función de los orgánulos celulares eucariontes.
- Conocer la teoría endosimbiótica.

Introducción

En el capítulo anterior comprendimos la diferencia que existe entre una célula procarionte
de una eucarionte. Si bien ambas son unidades vivas con dinámicas muy similares, sus estructuras
que las conforman son muy disímiles en términos específicos. Por esta razón se hace necesario
comprender tales diferencias con mayor profundidad.

5.1. La organización de todas las células es básicamente semejante

La organización de las células y su reducido tamaño les permite mantener la homeostasis,
es decir, un medio interno en equilibrio. Las células experimentan cambios constantes en su
entorno, como las fluctuaciones en la concentración de sales, pH y temperatura; por lo tanto,
deben actuar continuamente para restablecer y mantener las condiciones internas que hacen
posible el funcionamiento de sus mecanismos bioquímicos.

Para que la célula pueda mantener la homeostasis, su contenido debe estar separado del
entorno exterior. La membrana plasmática es una estructura distintiva que rodea la superficie de
todas las células, haciendo de cada una de ellas, un compartimento cerrado, cuya composición
química es diferente de la del espacio exterior. Esta membrana funciona como una barrera
selectiva entre el contenido celular y el entorno exterior. Las células intercambian materiales con
el entorno, pueden acumular las sustancias que necesitan y almacenar energía.

Las células eucariontes, a diferencia de las procariontes, tiene estructuras internas
llamadas orgánulos, que se han especializado en realizar diferentes actividades metabólicas, como
convertir la energía en formas utilizables, sintetizar los compuestos que necesita y fabricar las
estructuras que permiten su funcionamiento y reproducción.

Independiente del papel que desempeñe la bacteria, todas presentan algunas estructuras
en común. Todas las bacterias son procariontes, por lo que comparten sus características. No
presentan organelos delimitados por membrana en su interior, el DNA no está asociado a histonas
(Desnudo), es circular y se encuentra disperso en el citoplasma, donde también se encuentran los
ribosomas (70s).
5.2. Las células eucariontes se dividen en células animales y células vegetales.
Como ya se mencionó, las células eucariontes se caracterizan por poseer una estructura
interna denominada núcleo donde almacenan el DNA construido por un sistema de membranas
internas que se ordenan para formar otros compartimientos internos denominados orgánulos.
Estas estructuras desempeñan un sin número de funciones relacionadas con el metabolismo,

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respuesta al medio, reproducción, etc. Así también, las células eucariontes poseen estructuras que
no se originan a partir de membranas y que desempeñan funciones importantes para la
supervivencia celular. Algunas de estas estructuras son los ribosomas, el citoesqueleto y
centriolos.

Ahora bien, las células eucariontes pueden subdividirse en dos grupos celulares, las células
animales y vegetales. Esta distinción se produce ya que algunos orgánulos y estructuras presentes
en las células vegetales no se encuentran presente en células animales y viceversa. A continuación
revisaremos los orgánulos y estructuras celulares eucariontes, pudiendo diferenciar a partir de
ellos células vegetales y animales.

Figura 5.1. A mano izquierda se puede identificar una representación de una célula vegetal y a mano
derecha una célula animal.

5.3. El núcleo almacena el DNA y participa en el ensamblaje de ribosomas

Normalmente, el núcleo es el orgánulo más prominente de la célula. En general es esférico
u oval y tiene un promedio de 5 μm de diámetro. Debido a su tamaño y a que con frecuencia
ocupa una posición relativamente fija cerca del centro de la célula, algunos de los primeros
investigadores supusieron, antes de que se dispusiera de evidencias experimentales, que el núcleo
servía como el centro de control de la célula.


La envoltura del núcleo, también conocida como carioteca, está formada por dos
membranas concéntricas que separan el contenido nuclear del citoplasma circundante, en otras
palabras es un orgánulo de doble membrana. Estas se separan aproximadamente por 20 a 40 nm,
que se unen a intervalos para formar los poros nucleares. Estos poros, compuestos por 30
proteínas diferentes, regulan el paso de materiales entre el nucleoplasma y el citoplasma.

La función principal del núcleo es almacenar la información genética en forma de ADN. El
material genético se asocia con proteínas para formar la cromatina, que en un estado de
compactación mayor origina los cromosomas, los cuales sólo son visibles en los procesos de
división celular. El DNA controla la síntesis de proteínas transcribiendo su información en
moléculas de ARN mensajero (ARNm). El ARN mensajero se mueve al citoplasma, donde se
fabrican las proteínas. Dentro del núcleo también se encuentra el nucléolo, el cual es una región
de DNA donde se sintetiza el ARN ribosómico y se ensamblan los ribosomas.

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5.4. Los ribosomas fabrican proteínas

Los ribosomas son orgánulos sin membrana
muy pequeños que se encuentran libres en el
citoplasma o adheridas a ciertas membranas, como las
del Retículo endoplásmico (RE). Los ribosomas se
construyen a partir de ARNr (ribosómico) y proteínas
y se sintetizan en el nucléolo. Estos orgánulos
contienen enzimas necesarias para la formación de
enlaces peptídicos que unirán aminoácidos específicos
para conformar proteínas según el RNAm leído. Para
que un ribosoma sea funcional es necesario que cada
una de las subunidades (mayor y menor) que lo
conforman se acople.

Figura 5.2. a) La MET y el dibujo interpretativo muestran cómo la envoltura nuclear compuesta de
dos membranas concéntricas, está perforada por los poros nucleares. La membrana externa de la
envoltura nuclear es continua con la membrana del RE (retículo endoplásmico). El nucléolo no está
rodeado por una membrana. (b) MET de los poros nucleares. (c) Los poros nucleares, que están
constituidos por proteínas, forman canales entre el nucleoplasma y el citoplasma.
Figura 5.3. Ribosomas libres y adheridos a
membrana

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Figura 5.4. RE liso y rugoso
Las subunidades de los ribosomas se suelen nombrar por su coeficiente de sedimentación en
unidades Svedberg. En las células eucariotas, los ribosomas del citoplasma alcanzan 80 S y en
procariotas, son 70 S.

5.5. El retículo endoplásmico (RE) es una red de membranas internas que funciona como
máquina biosintética.

En la mayoría de las células el RE es una extensión de la carioteca, por lo que el interior del
RE (luz) crea un solo compartimiento interno con las membranas de la envoltura nuclear. Esto
podría hacer pensar que el retículo es una estructura de doble membrana, sin embargo el RE es un
organelo de membrana simple.
Existen dos tipos de retículos endoplásmicos que se diferencian básicamente en una
microfotografía por la presencia o ausencia de ribosomas en sus membranas. Aquel que posee
ribosomas se denomina retículo endoplásmico rugoso o RER, mientras que aquel que no los posee
se llama retículo endoplásmico liso o REL. (Figura 5.4)

A. El retículo endoplásmico liso (REL) sintetiza lípidos.

Este organelo es de membrana única (simple) que
nace como extensión de la carioteca. En esta membrana no
es posible observar ribosomas por lo que asemeja una
contextura lisa (de ahí su nombre). Sin embargo es posible
encontrar enzimas que catalizan la síntesis de muchos
lípidos y carbohidratos. El RE liso es el sitio principal para la
síntesis de fosfolípidos y colesterol necesarios para la
formación de las membranas celulares. El RE liso sintetiza
hormonas esteroides, como las hormonas de la
reproducción, a partir del colesterol. En las células
hepáticas, el RE liso es importante para degradar
enzimáticamente el glucógeno almacenado (el hígado ayuda
a regular la concentración de glucosa en la sangre) y para la
detoxificación de algunas drogas y el alcohol. El RE liso
también almacena iones de calcio, función que cobra
importancia en las células musculares.


B. El retículo endoplásmico rugoso (RER) sintetiza proteínas.

Muchos tipos de células especializadas secretan proteínas producidas por los ribosomas
adheridos a la membrana del RER. Por ejemplo, ciertas células del páncreas secretan a la sangre la
proteína insulina, una hormona importante en la regulación de la glicemia.
A medida que la proteína es sintetizada en el ribosoma asociado, ingresa a la luz del RER.
Aquí las proteínas se ensamblan y se pueden modificar por enzimas que les añaden
carbohidratos o lípidos. Las proteínas procesadas adecuadamente se transfieren a otros
compartimentos de la célula por medio de pequeñas vesículas de transporte, que se desprenden
en forma de yemas de la membrana del RE y entonces se fusionan con la membrana del orgánulo
de destino.

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Figura 5.5. Transporte de proteínas por
parte del Golgi.
1.- Los polipéptidos sintetizados en los
ribosomas se introducen en la luz del RE.
2.- Se añaden azúcares, para formar las
glucoproteínas.
3.- Las vesículas de transporte envían las
glucoproteínas a la cara cis del complejo
Golgi.
4.- Las glucoproteínas sufren
modificaciones adicionales en el complejo
de Golgi.
5.- Las glucoproteínas se mueven hasta la
cara trans donde son empaquetadas en
vesículas de transporte.
6.- Las glucoproteínas son transportadas
hasta la membrana plasmática (u otros
orgánulos).
7.- El contenido de la vesícula de
transporte se libera fuera de la célula.

Ribosomas
RE
Glicoproteína

5.6. El aparato de Golgi procesa, clasifica y modifica las proteínas.

En muchas células, el complejo de Golgi está formado por pilas de sacos membranosos
(simples) y aplanados llamados cisternas. Cada uno de los sacos aplanados tiene un espacio
interno o luz. El complejo de Golgi contiene compartimentos independientes así como otros
interconectados. Cada saco del complejo de Golgi tiene tres áreas, que se conocen como cara cis y
cara trans (o región cis y trans), y la región media entre ambas (Figura 5.5). Normalmente, la cara
cis (la superficie de entrada) se orienta hacia el núcleo y recibe materiales de las vesículas de
transporte procedentes del RE. La cara trans (la superficie de salida), se orienta hacia la membrana
plasmática; empaqueta moléculas en vesículas y las transporta fuera del complejo de Golgi.
Las proteínas provenientes del RER a medida que avanzan a través del complejo de Golgi,
se modifican de diversas formas, principalmente sufriendo modificación o adición de azúcares,
proceso conocido como glicosilación. Por ejemplo, se puede modificar el carbohidrato que forma
parte de una glicoproteína (que se agregó primero a las proteínas en el RE rugoso). En algunos
casos, el carbohidrato puede constituir una “señal de clasificación”, algo así como un código postal
celular que etiqueta la proteína, dirigiéndola a un orgánulo específico, a la membrana plasmática o
bien al medio extracelular. (Figura 5.5)
















5.7. Los lisosomas son compartimientos para la digestión celular

Los lisosomas son pequeños sacos de enzimas digestivas que se dispersan en el citoplasma
de la mayoría de las células animales. Estos sacos participan en la hidrólisis de las sustancias
ingeridas por las células y en el reciclaje de materiales intracelulares (autofagia). Los
investigadores han identificado aproximadamente 40 enzimas digestivas diferentes en los
lisosomas. Ya que las enzimas lisosomales son activas en condiciones de preferencia ácidas, los
lisosomas mantienen un pH de aproximadamente 5 en su interior. Las enzimas hidrolíticas y la
membrana lisosómica se producen en el RE rugoso y luego son transferidas al aparato de Golgi
para continuar su procesamiento. Por lo menos, algunos lisosomas se originarían por brote desde
la cara trans del aparato de Golgi. Estos orgánulos digestivos son de membrana simple.
Membrana
plasmática

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Las potentes enzimas y el bajo pH que mantiene el lisosoma proporcionan un excelente
ejemplo de la importancia de la separación de funciones dentro de la célula en diferentes
compartimentos. Bajo la mayoría de las condiciones normales, la membrana del lisosoma limita
sus enzimas y sus acciones. Sin embargo, algunas formas de daño tisular están relacionadas con
“fugas” de los lisosomas. Un mecanismo de autodestrucción programada celular (apoptosis), es
permitir que, bajo ciertas condiciones, los lisosomas liberen sus contenidos al citosol. Los
lisosomas son posibles de identificar en todas las células animales, pero hasta el día de hoy los
científicos no los han identificado en células vegetales.

5.8. Las vacuolas son compartimientos de mantenimiento.

Las vacuolas son los orgánulos encargados de llevar a cabo la función lisosomal en las
células vegetales. Estos compartimientos no poseen una estructura interna, de ahí su nombre
(vacío). Están conformados por membrana simple, llamada tonoplasto, y suelen ocupar el mayor
porcentaje del volumen celular, hasta el 80%.
Las vacuolas (Figura 5.1) cumplen roles importantes con respecto al crecimiento y
desarrollo de las plantas. Cuando las plantas son pequeñas contienen muchas y pequeñas
vacuolas, pero a medida que crecen estas pequeñas vacuolas se fusionan y permiten el
crecimiento celular permitiendo el ingreso de agua a estas estructuras.
En su interior, estos compartimientos poseen agua, alimento, sales, pigmentos, residuos
metabólicos, compuestos inorgánicos, proteínas (semillas), por lo que son verdaderos almacenes.
Otra función es mantener la homeostasis y conferir resistencia mecánica a las células vegetales,
por medio de la presión de turgencia. Esta presión se origina dado que las vacuolas contienen una
alta cantidad de solutos disueltos, toma agua y empuja la pared celular hacia fuera.

5.9. Los peroxisomas metabolizan compuesto orgánicos pequeños.
Los peroxisomas son orgánulos de una sola membrana y contienen enzimas de oxidación.
Durante estas reacción se produce peróxido de hidrógeno (de ahí su nombre). Este compuesto es
tóxico para las células por lo que en este mismo compartimiento se encuentra la enzima catalasa
que transforma el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. También llevan a cabo funciones de
síntesis, almacenamiento y degradación de lípidos (Betaoxidación). De hecho, algunas
enfermedades neurológicas están asociadas a un mal funcionamiento de estos organelos, ya que
ellos sintetizan ciertos fosfolípidos que forman parte de las membranas nerviosas.
5.10. Las mitocondrias y los cloroplastos son compartimientos que convierten energía.
Para vivir es imprescindible obtener energía del
medio, la cual puede estar en forma química o luminosa.
Estas formas de energías deben transformarse en formas
que las células puedan aprovechar de forma apropiada.
Estas transformaciones se llevan a cabo en parte en el
citoplasma y otra parte en las mitocondrias y cloroplastos.
Las primeras se encuentran en la gran mayoría de células
eucariontes mientras que los cloroplastos sólo los podemos
encontrar en algas y ciertas células vegetales.

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Estos dos organelos poseen muchas características en común. Ambos están estructurados
por un sistema de doble membrana, poseen pequeñas cadenas de DNA en su interior así como
también ribosomas, tiene la capacidad de reproducirse por sí solos. ¿Te hizo click? Si, las
mitocondrias y cloroplastos son muy similares a las bacterias, al punto de que la comunidad
científica postula la teoría endosimbiótica o endosimbiosis seriada.


Desafío: Averigua sobre la teoría endosimbiótica o endosimbiótica seriada y explícala como si
estuvieras enseñándosela a un compañero. (Ayúdate con dibujos)


Las mitocondrias generan ATP a partir de la respiración celular
Casi todas las células eucariontes contienen mitocondrias, en la cual ocurre la respiración
aeróbica, proceso que requiere de oxígeno para transformar la energía química presente en los
alimentos en ATP. Durante este tipo de respiración se libera dióxido de carbono y agua (Ver figura
5.6). Las mitocondrias son numerosas en células con altos requerimientos energéticos, llegándose
a encontrar 1000 mitocondrias en algunos tipos celulares. Dado su gran número y la frecuencia
con que su ADN sufre mutaciones, las mitocondrias son cuna para muchas enfermedades
genéticas como la ceguera juvenil y algunas asociadas a degeneración muscular progresiva.
5.11. Los cloroplastos convierten la energía de la luz en energía química por medio de la
fotosíntesis.
Ciertas células de plantas y algas realizan la fotosíntesis, proceso que consiste en un
conjunto de reacciones durante las cuales la energía de la luz se transforma en energía química. El
proceso se lleva a cabo en el cloroplasto, orgánulo que contiene clorofila, un pigmento encargado
de captar los haces de luz y canalizarla hacia estos procesos químicos. Un alga unicelular puede
tener un solo cloroplasto grande, en cambio las células de una hoja pueden llegar a tener entre 20
y 100.
Los cloroplastos pertenecen a un grupo de orgánulos, conocidos como plastidios o
plastos, que producen y almacenan materiales alimenticios en las células vegetales y de algas.
Todos los plastidios se desarrollan a partir de proplastidios, orgánulos precursores que se
encuentran en células vegetales menos especializadas, especialmente en tejidos no desarrollados
en crecimiento. Dependiendo de las funciones específicas que finalmente tendrá una célula, sus
proplastidios se pueden desarrollar en diversos plastidios maduros especializados. Son orgánulos
extremadamente versátiles; de hecho, bajo determinadas condiciones, incluso los plastidios
maduros pueden cambiar de una forma a otra.


Los cloroplastos se producen cuando los proplastidios se estimulan por la exposición a la
luz. Los cromoplastos contienen pigmentos que dan a ciertas flores y frutos sus colores
característicos; estos colores atraen a los animales que sirven como polinizadores o como
mecanismos de dispersión de las semillas. Los leucoplastos son plastidios sin pigmento; incluyen
amiloplastos, que almacenan almidón en las células y en muchas semillas, raíces y tubérculos
(como las papas).

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La membrana mitocondrial externa es lisa y permite el paso de muchas moléculas a través de ella. Por
el contrario, la membrana mitocondrial interna tiene numerosos pliegues y regula estrictamente el tipo
de moléculas que la pueden atravesar. Los pliegues, llamados crestas, se extienden hacia dentro de la
matriz. Las crestas aumentan considerablemente el área superficial de la membrana mitocondrial
interna, proporcionando una mayor superficie para las reacciones químicas que transforman la energía
química de las moléculas alimenticias en energía de ATP. La membrana contiene las enzimas y otras
proteínas necesarias para estas reacciones. El espacio intermembrana es el compartimento que se
forma entre las membranas mitocondriales externa e interna. La matriz mitocondrial, es el
compartimento limitado por la membrana mitocondrial interna, contiene enzimas que degradan las
moléculas alimenticias y convierten su energía a otras formas de energía química.
Las dos membranas encierran el cloroplasto y lo separan del citosol. La membrana interna rodea un
espacio lleno de líquido llamado estroma, que contiene enzimas. Estas enzimas producen
carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua, utilizando la energía captada por la luz del Sol.
En el estroma, se encuentra un sistema de membranas internas que consisten en grupos de sacos
aplanados en forma de disco conectados entre sí llamados tilacoides. Estos están organizados en
pilas llamadas grana. Las membranas tilacoidales encierran los compartimentos más internos del
cloroplasto, la luz del tilacoide. La clorofila está presente en las membranas tilacoidales que internas,
están implicadas en la formación de ATP.
Figura 5.6. Mitocondria
Figura 5.7. Cloroplasto.

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Desafío: Representa la respiración celular y la fotosíntesis como reacciones químicas, indicando
reactantes, productos. Averigua si existe participación de enzimas en estos procesos, de ser
positivo. ¿Cuál es la función general que están realizando las enzimas en estas reacciones?


5.12. El citoesqueleto es un armazón interno dinámico que está implicado en diversos tipos de
movimiento celular
Las células no son estructuras rígidas, sino más bien dinámicas, constantemente muchas
de ellas cambian su forma dada las condiciones del medio. El interior tampoco es nada rígido, sino
por el contrario, el citoplasma es un lugar donde constantemente vesículas se desplazan, proteínas
se transportan, sustancias se degradan etc. ¿Cómo las células aseguran tal dinamismo? Pues a
través del citoesqueleto, el cual es una red densa de fibras de proteínas que proporcionan
resistencia mecánica, forma, capacidad de moverse, permitir tanto la división celular como el
transporte a las células.
El citoesqueleto es muy dinámico y está en continuo cambio. Su armazón está constituido
por tres tipos de filamentos de proteína: microtúbulos, microfilamentos y filamentos
intermedios. Tanto microfilamentos como microtúbulos están formados por subunidades de
proteínas globulares (en forma de perlas) que se pueden ensamblar y desensamblar rápidamente.
Los filamentos intermedios están formados por subunidades de proteínas fibrosas y son más
estables que los microtúbulos y los microfilamentos.
5.13. Centrosomas y centriolos actores en la división celular eucarionte animal.
En muchas células los microtúbulos se desarrollan a partir de un centrosoma, el cual por lo
general se encuentra cerca del núcleo y se considera un centro organizador de microtúbulos. Estos
microtúbulos funcionan como vigas resistentes a la compresión del citoesqueleto. En el
centrosoma de una célula animal hay un par de centriolos, cada uno compuesto por nueve juegos
de tripletes de microtúbulos en forma de anillo (ver Figura 5.7). Aunque los centriolos pueden
participar en el ensamblaje de los microtúbulos, no son esenciales para esta función en todos los
eucariontes, los centrosomas de la mayoría de las plantas carecen de centriolos, pero tiene
icrotúbulos bien organizados.

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Microtúbulos Microfilamentos Filamentos intermedios
Estructura Los microtúbulos se forman
en la célula por la adición de
dímeros de tubulina-α y
tubulina-β a un extremo del
cilindro hueco. Observe que
el cilindro tiene polaridad. El
extremo que se muestra en
la parte superior de la figura
es el de crecimiento rápido
(extremo más); el extremo
opuesto conocido como
extremo menos.
Un microfilamento
está compuesto por
dos cadenas
entrelazadas de
moléculas de actina,
semejantes a perlas.
Los filamentos
intermedios son fibras
flexibles de 10 nm de
diámetro. Cada
filamento intermedio
está constituido por
componentes llamados
protofilamentos,
compuestos de
subunidades proteínicas
enrolladas.
Función Mantención de la forma
celular.
Movimiento de los
cromosomas en la división
celular.
Movimiento de vesículas
intracelulares.
Mantenimiento de la
forma celular.
Contracción celular
Corriente
citoplasmática.
Motilidad celular.
División celular, anillo
de contracción.
Mantención de la forma
celular.
Formación de la lámina
nuclear.
Anclaje del núcleo y
otros organelos.






Tabla 5.2. Resumen de estructuras del citoesqueleto.






Figura 5.8. Microfotografía de centriolos en una célula animal.
Pueden observarse su disposición cilíndrica. A la derecha la
disposición 9+0 (con 9 tripletes de microtúbulos periféricos y ninguno
central.

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Preguntas PSU




















Me debería importar: Los biólogos saben bastante acerca de los componentes que forman
las paredes celulares de las plantas, pero no tienen datos suficientes para modelar los
componentes de la pared celular como un sistema. ¿Estaría usted a favor de invertir los fondos del
gobierno en la investigación y la tecnología que permitiría a los investigadores poder modelar la
pared celular? ¿Por qué si o por qué no? ¿Sería diferente su respuesta si considera que una mejor
comprensión de la pared celular podría permitir a los biólogos manipular el crecimiento de las
plantas, la maduración de la fruta y la textura de ciertos alimentos?

1. ¿Qué tipo de célula es la mejor para estudiar los
lisosomas?
A)Una célula muscular.
B)Una célula nerviosa.
C)Un fagocito.
D)Una célula de la hoja de una planta.
E)Una célula bacteriana.
2. Las células del páncreas incorporan aminoácidos
marcados con radioactividad en las proteínas. Este
“marcado” de proteínas recientemente sintetizadas
permite al investigador seguir la localización de
estas proteínas en la célula. En este caso estamos
siguiendo a una enzima que eventualmente es
secretada por las células pancreáticas. ¿Cuál de las
siguientes es la vía más probable de los movimientos
de esta proteína en la célula?
A)RE  aparato de Golgi  núcleo
B)Aparato de Golgi  RE  lisosoma
C)Núcleo  RE  Aparato de Golgi
D)RE  aparato de Golgi  vesículas que se
fusionan con la membrana plasmática
E)RE  Lisosomas  vesículas que se fusionan
con la membrana plasmática

3. Si se bloquea la acción de las enzimas del retículo
endoplasmático liso de una célula animal, a corto
plazo, disminuirá directamente la síntesis de:

A)enzimas.
B)fosfolípidos.
C)polisacáridos.
D)ácidos nucleicos.
E)proteínas de membrana.
4. Si una célula sintetiza mucho colesterol, debe
poseer un gran desarrollo de:

A)Lisosomas.
B)Ribosomas.
C)Aparato de Golgi.
D)R.E.L.
E)R.E.R.

5. Si experimentalmente se bloqueara la
polimerización y despolimerización de los
microtúbulos, es posible afirmar que dicho bloqueo
tendría serias consecuencias en el (la):

Desplazamiento de los espermatozoides en la
reproducción.
Movimiento de cromosomas en la división
celular.
Secreción de sustancias por exocitosis.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo III.
D)Sólo I y II.
E)I, II y III.

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Capítulo 6: La membrana plasmática

Objetivos:
- Evaluar que las membranas son estructuras semipermeables que ayudan a mantener la
homeostasis celular.
- Entender que las membranas tienen una estructura básica a partir de fosfolípidos y
proteínas, las cuales desempeñan infinidad de funciones.
- Describir el modelo de mosaico fluido.
- Describir que la membrana plasmática permite la generación de gradientes.
- Distinguir que a través de la membrana se llevan a cabo transporte de sustancias, los
cuales pueden darse de forma activa o pasiva.
Introducción
Para mantener su actividad y todos sus procesos, es necesario que la célula pueda
asegurar un medio ambiente interno adecuado. Cada célula está rodeada por una membrana
plasmática, que en pocas palabras, la separa del exterior definiendo de esta forma una unidad
distinta del medio. (En una hoja en blanco dibuja un círculo y ahí tienes, dos sectores, uno interior,
dentro del círculo y otro exterior, fuera del círculo). Pero las membranas no sólo definen el
“adentro y fuera” sino que también regulan el paso de sustancias de un lado a otro, manteniendo
el medio interno estable.
Las membranas tienen propiedades que les permiten llevar a cabo muchas funciones
vitales: regulan el paso de sustancias, dividen a la célula en compartimientos, dan lugar para
muchas reacciones químicas, se adhieren y comunican con otras células, y transmiten señales
entre el medio externo y el interno de la célula. La pregunta es entonces ¿Cómo logran todo esto?
6.1. Estructura de la membrana plasmática, básicamente fosfolípidos y proteínas.
La Membrana plasmática se estructura a partir de una clase de lípidos llamados
fosfolípidos y por un gran número de proteínas. Estos componentes desarrollan lo que se conoce
como el Modelo de mosaico fluido.
Como recordaras (Capítulo 3, página 34) los fosfolípidos son un tipo de lípido que contiene
dos cadenas de ácidos grasos unidos a dos de los átomos de carbono de una molécula glicerol. Las
cadenas de ácidos grasos constituyen la parte no polar, hidrofóbica (rechazo al agua) del
fosfolípidos. El tercer carbono del glicerol se encuentra unido a un grupo fosfato, cargado
negativamente, por tanto hidrofílico (Ver figura 6.1). Por tanto, debido a su estructura el
fosfolípidos es una molécula anfipática. Lo anterior es importante de comprender, ya que estos
tipos de lípidos lo principales responsables de las propiedades físicas de las membranas, ya que
algunos de ellos tiene ciertas particularidades, entre ellas formar bicapas y micelas.

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Un fosfolípido consiste en una cola hidrófoba, formada por dos ácidos grasos, y una
cabeza hidrofílica, que incluye un glicerol unido a un grupo fosfato, que a su vez está unido a un
compuesto orgánico que puede variar. Las cadenas hidrófobas de ácidos grasos no están
expuestas al agua, mientras que las cabezas hidrofílicas de fosfolípidos están en contacto con el
agua, formando una bicapa. (Figura 6.1)

Por otro lado las proteínas que conforman la membrana son de dos clases principalmente.
Las proteínas transmembrana, las cuales atraviesan completamente la membrana plasmática una
o hasta 24 veces. Por otro lado, las proteínas periféricas, las cuales no atraviesan la bicapa, sino
que se encuentran por uno de sus dos lados, interno o externo (ver figura 6.3). Independiente del
tipo de proteína, estas presentan una orientación asimétrica en toda la membrana, esto dado la
alta especificidad con que las proteínas se insertan en la bicapa.


Desafío: Coloca en la imagen, el tipo de
proteína que se está señalando:
Transmembrana o periférica.


Figura 6.1. Estructura de un fosfolípidos y una bicapa.

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Desafío: Averigua y enumera de forma general, las funciones que las proteínas desempeñan en las
membranas biológicas. Escoge una y explica.
6.2. El modelo del mosaico fluido
En 1935, al examinar la membrana plasmática de los eritrocitos de los mamíferos y
comparar su superficie con el número total de moléculas de lípidos por célula, los primeros
investigadores calcularon que la membrana no tenía más de dos moléculas de fosfolípidos de
espesor. Con el desarrollo del microscopio electrónico en la década de 1950, los biólogos celulares
pudieron ver la membrana plasmática por primera vez. Estas imágenes reafirmaban el modelo
aceptado en la época, el modelo sándwich de proteína-lípido-proteína propuesto por H. Davson y
J. Danielli (Ver figura 6.2). Sin embargo, no fue hasta 1972, donde S. Jonathan Singer y Garth
Nicolson de la Universidad de California en San Diego propusieron un modelo de la estructura de
membrana que representa una síntesis de las propiedades conocidas de las membranas
biológicas. De acuerdo con su modelo de mosaico fluido (Ver figura 6.3), una membrana celular
consiste en una bicapa fluida de moléculas de fosfolípidos en la que las proteínas están
incrustadas o asociadas de alguna forma, al igual que las fracciones de azulejos en una imagen de
mosaico. Sin embargo, este patrón de mosaico no es estático, porque las posiciones de muchas de
las proteínas están cambiando constantemente al moverse como icebergs en un mar fluido de
fosfolípidos.






















Figura 6.3. En la imagen
se observa la estructura
de una membrana
plasmática según el
modelo del mosaico
fluido.
Figura 6.2. Modelo de membrana plasmática
propuesto por H. Davson y J. Danielli. Modelo tipo
Sándwich Proteína-lípido-proteína.

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69
Figura 6.4. En la primera imagen se observa un gradiente de
concentración. En la segunda un movimiento a favor del
gradiente, y en la tercera un movimiento en contra del
gradiente.

Desafío: ¿De qué otra forma las células pueden regular la fluidez de sus membranas? (Ayuda:
Fosfolípidos)
Una membrana es permeable a una sustancia dada si permite que la sustancia pase a
través de ella y es impermeable si no lo hace. La estructura del mosaico fluido de las membranas
biológicas les permite funcionar como membranas de permeabilidad selectiva o semipermeables,
dejando que algunas, pero no todas, pasen a través de ellas. En respuesta a las diversas
condiciones ambientales o las necesidades de la célula, una membrana puede ser una barrera para
una sustancia particular en un momento y promover activamente su paso en otro momento.
Mediante la regulación del tráfico químico a través de su membrana plasmática, una célula
controla su volumen y su composición interna iónica y molecular. Esta regulación permite que la
composición molecular de la célula sea bastante
diferente a la de su entorno externo.
Estos movimientos de sustancia a nivel
individual es totalmente impredecible y no tienen
dirección, en grupo estas partículas puden tener
comportamientos que pueden ser predecibles. En un
medio cualquiera si las partículas no están distribuidas
uniformemente, entonces existiran al menos dos
regiones diferentes, una con mayor concentración de
partículas y otro de menor concentración. Esta
diferencia de sustancias en un lugar respecto de otro
establece un gradiente de concentración.

Las membranas plasmáticas son estructuras fluidas y semipermeables.

Para que la membrana funcione correctamente, sus lípidos deben presentar un estado de
fluidez óptimo. A temperaturas normales, las membranas son fluidas, pero a bajas temperaturas
son más rígidas debido al ralentizamiento de las cadenas de ácidos grasos. El estado fluido de la
membrana depende de sus componentes lipídicos.
El colesterol, un esteroide que se encuentra en las membranas de células animales, es un
verdadero amortiguador de fluidez, ya que a bajas temperaturas actúa como separador
impidiendo la solidificación. Los vegetales tienen otras moléculas similares al colesterol para
regular su fluidez.

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70
A partir de este gradiente, es que se establecen dos mecanimos de transporte de
sustancias a través de la membrana plasmatica, el pasivo y el activo. El transporte pasivo es un
tipo de transporte en donde las sutancia se movilizan a favor de un gradiente de concentración,
quiere decir, las sustancias se movilizan de una región de alta concentración a otro de baja
concentración. Este tipo de movimiento por tanto sólo utiliza la energía en forma de diferencia de
potencial y no en forma de energía metabólica (ATP). En el transporte activo, las sustancia se
movilizan desde regiones de baja concentración a otro de alta concentración, el movimiento es
contra el gradiente, por lo que se hace necesario un gasto de energía en forma de ATP.

6.3. El transporte pasivo: difusión simple y facilitada

El transporte pasivo no requiere que la célula gaste energía metabólica. Muchos iones y
moléculas pequeñas se mueven a través de las membranas por difusión. Hay dos tipos de difusión,
la difusión simple y la difusión facilitada.

En la difusión simple a través de una membrana biológica, moléculas pequeñas de soluto,
no polares (sin carga) se mueven en forma directa a través de la membrana a favor de su
gradiente de concentración. El oxígeno y el dióxido de carbono se pueden difundir con rapidez a
través de la membrana. La razón de difusión simple está directamente relacionada con la
concentración del soluto; a mayor concentración de soluto, más rápida será la difusión.


La osmosis es difusion de agua a través de la membrana.

Figura 8.6. El tubo en U está dividido en dos secciones
por una membrana semipermeable que permite que
las moléculas de solvente (agua) pasen libremente,
pero excluye las moléculas de soluto. Se coloca una
disolución de agua y soluto a un lado, y agua pura en
el otro. Debido a la diferencia en la concentración
efectiva del agua, hay un movimiento neto de
moléculas de agua desde el lado del agua pura (con
una alta concentración efectiva de agua) hacia el lado
del agua y soluto (con una concentración efectiva de
agua menor). Como resultado, el nivel del fluido
desciende en el lado del agua pura y se eleva en el
lado del agua y soluto.


Desafío: ¿Qué es la presión osmótica?

La Osmosis es un tipo especial de difusión
que implica el movimiento neto de agua (el
principal solvente en los sistemas biológicos)
a través de una membrana semipermeable
de una región de mayor concentración a una
región de menor concentración.

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71
Figura 6.6. Representación general de los dos tipos de difusión que se realizan a través de
la membrana.
Cuando una célula se coloca en un medio con la misma presión osmótica, no se produce
movimiento neto de moléculas de agua tanto hacia el interior o el exterior. La célula no se hincha
ni encoge. En estas condiciones decimos que la célula se encuentra en un medio isotónico, el
medio tiene la misma concentración que el fluido interno. Por otro lado, si el fluido externo tiene
una mayor concentración de sustancias disueltas en comparación con el interior de la célula,
hablamos de un medio hipertónico. En estas situaciones una célula experimentará una fuga de
agua, dado que el exterior tiene una menor concentración efectiva de agua. Si la célula
corresponde a una animal, se experimentará una crenación, en caso de una célula vegetal sufrira
plasmólisis. Ahora bien, si el medio posee una concentración menor de sustancia con respecto al
interior celular, estamos frente a un medio hipotónico. En estas condiciones, la concentración de
agua es menor en el interior celular, por lo que la difusión neta de agua será en la dirección
exterior-interior. Si la célula animal esta en estas condiciones, se hinchará hasta estallar, sufriendo
citólisis. Si corresponde a una célula vegetal, el agua ingresara a la célula, la vacuola aumentara de
volumen a tal punto de presionar la membrana celular contra la pared celular vegetal, esto
corresponde a lo que se conoce como presión de turgencia.











En la difusión facilitada, una proteína de transporte específica hace que la membrana sea
permeable a un soluto en particular, como un ion específico o una molécula polar. Se puede
trasladar un soluto específico desde el interior de la célula al exterior o desde el exterior al
interior, pero el movimiento neto es siempre de una región de mayor concentración de soluto a
una región de menor concentración. Las proteínas de canal y las proteínas transportadoras
realizan la difusión facilitada por diferentes mecanismos.
















Medio Extracelular Célula Vegetal Célula Animal
Hipotónico Turgencia Citólisis
Hipertónico Plasmólisis Crenación
Tabla 6.1. Resumen conceptual de los procesos que experimentan las células animales y
vegetales sometidas a distintas soluciones.

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Desafío: La imagen a continuacion, corresponde a una célula animal en diferentes medios.
Identifica el medio y explica el fenómeno que sufre la célula.



















Esta otra imagen corresponde a una célula vegetal en diferentes medios. Identifica el
medio y explica el fenómeno que sufre la célula. ¿Por qué se ven esos efectos en la imagen de la
planta? ¿De qué forma podrías asociarlo?






















A B C
A B C

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73
Vesícula celular: Pequeño saco
intracelular encerrado en una membrana
que almacena y transporta sustancias
dentro de la célula, y se forman de
manera natural como resultado de las
propiedades de los lípidos de las
membranas.
Transporte Activo: Bombas, Exocitosis y
Endocitosis.

Aunque unas pocas sustancias se mueven
en cantidades suficientes a través de las
membranas celulares por difusión, las células deben
transportar activamente muchos solutos contra un
gradiente de concentración. La razón es que las
células requieren muchas sustancias en
concentraciones mayores que su concentración
fuera de la célula.

Un sistema de transporte activo puede bombear materiales de una región de baja
concentración a una región de alta concentración. La energía almacenada en ese gradiente
además de no poder ser usada por la célula, trabaja contra ella. Por esta razón, la célula necesita
alguna otra fuente de energía para llevar a cabo el movimiento de sustancias. En muchos casos, las
células utilizan energía directamente del ATP. Sin embargo, el transporte activo también puede ser
acoplado al ATP de forma indirecta. En el transporte activo indirecto, un gradiente de
concentración proporciona la energía para el cotransporte de alguna otra sustancia, tal como un
ion, así la sustancia se “aprovecha” de este transporte y se acopla al movimiento del ion,
permitiendo el transporte de ambas sustancias.



Las bombas, la clásica bomba sodio-potasio ATPasa.

Las bombas de sodio-potasio (así como todas las otras bombas potenciadas por ATP) son
proteínas transmembrana que se distribuyen alrededor de la membrana. Al experimentar una
serie de cambios conformacionales, las bombas intercambian el sodio por el potasio a través de la
membrana plasmática. A diferencia de lo que ocurre en la difusión facilitada, por lo menos uno de
los cambios conformacionales en el ciclo de la bomba requiere energía, que proporciona el ATP. La
Figura 6.7. Cotransporte de glucosa a partir del transporte de Na+

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74
forma de la proteína bomba de sodio potasio cambia en el ciclo, cuando un grupo fosfato del ATP
primero se une a ella y posteriormente es retirado.




La Exocitosis, una forma de liberar hormonas y desechos.

En la exocitosis, una célula expulsa productos de
desecho, hormonas, neurotransmisores (en el caso de las
neuronas) y otras sustancias mediante la fusión de una
vesícula con la membrana plasmática tal como señala la
figura 6.9

En la endocitosis la célula importa materiales

En la endocitosis la célula incorpora materiales.
Estos materiales pueden ser de dos tipos: sólidos y tipo
fluido. En el primero de los casos hablamos de una
fagocitosis y en el segundo de pinocitosis. (Ver figura 6.10)


Desafío: Realiza un esquema de resumen de los transporte
que se dan a través de la membrana. Puedes usar criterios
como gasto de energía, si requiere cambios estructurales,
gradientes de concentración etc.




Figura 6.8. La bomba de
sodio-potasio es una
proteína transportadora que
requiere energía del ATP. En
cada ciclo completo de
bombeo, la energía de una
molécula de ATP se utiliza
para exportar tres iones de
sodio (Na
+
) e importar dos
iones de potasio (K
+
).
Figura 6.9. En la imagen se observa
una representación de una exocitosis
La vesícula se aproxima a la
membrana plasmática
Se fusiona con ella y
Libera su contenido fuera de la
célula

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Desafío: haz un mapa conceptual con los siguientes conceptos: célula eucarionte,
procarionte, membrana plasmática, pared celular bacteriana, pared celular vegetal, fosfolípidos,
proteínas transmembrana, colesterol, fluidez, transporte activo, difusión, osmosis, exocitosis,
pinocitosis, hipertónico, plasmólisis, crenación, presión de turgencia.




Me debería importar: La irrigación extensiva en las regiones áridas causa una acumulación
de sales en el suelo. (El agua contiene concentraciones bajas de sales pero, cuando el agua
evapora de los campos, las sales remanentes se concentran en el suelo). Basándose en lo que ha
aprendido acerca del equilibrio acuoso en las células vegetales, explique ¿Cuáles serían los efectos
de este fenómeno sobre la agricultura? Sugiere maneras de minimizar este daño. ¿Qué costes
conllevan sus soluciones?



A
Figura 6.10. En las imágenes se observan representaciones de A.- una endocitosis del tipo fagocitosis y
en B.- una Pinocitosis.
B

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Preguntas PSU















































1.El charqui es carne salada que se
deshidrata. Esta carne no se descompone en
el proceso, porque las bacterias que podrían
afectarla sufren

A)Citólisis.
B)Crenación.
C)Turgencia.
D)Hemólisis.
E)Plasmólisis.

2.¿Cuál de los siguientes factores tendería a
incrementar la fluidez de la membrana?

A)Una proporción mayor de fosfolípidos no
saturados.
B)Una proporción mayor de fosfolípidos
saturados.
C)Una temperatura más baja.
D)Un contenido elevado de proteínas dentro
de la membrana.
E)Una proporción mayor de glucolípidos
relativamente grandes en comparación con
los lípidos que tienen masas moleculares
más pequeñas.

3.Ciertos protozoos tienen en su citoplasma
una alta concentración de iones sodio, a
pesar de vivir en un medio en el que este
ion se encuentra muy diluido. Esta
acumulación intracelular de iones sodio es
posible por la existencia de:

A)difusión facilitada.
B)difusión simple.
C)transporte activo.
D)exocitosis.
E)osmosis.

4. En la figura se muestra un experimento en el cual
se ha puesto una bolsa membranosa cerrada
conteniendo una solución acuosa de proteínas, en el
interior de un vaso que contiene solo agua.


Del experimento, se puede deducir correctamente
que:

I) La membrana es semipermeable.
II)El movimiento de las moléculas es por
osmosis.
III) Las proteínas son muy grandes para
atravesar los poros de la membrana.

A) Sólo I.
B) Sólo II.
C) Sólo III.
D) Sólo I y II.
E) I, II y III.


5. ¿Cuál(es) de las siguientes no es una función de
la membrana plasmática?

I)Transporta materiales.
II)Ayuda estructuralmente en el enlace de las
células.
III)Tiene receptores que transmiten señales.
IV)Ancla la célula a la matriz extracelular.
V)Fabrica proteínas.

A)Solo I.
B)Solo II.
C)Solo V.
D)II y IV.
E)I, II, III y IV.

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6. En cotransporte (transporte activo indirecto):

A)un uniportador mueve un soluto a través
de una membrana en contra de su
gradiente de concentración.
B)el movimiento de un soluto a favor de su
gradiente de concentración proporciona la
energía para el traslado de algunos otros
solutos hasta que logre su gradiente de
concentración.
C)una proteína del canal de iones se mueve
por difusión facilitada.
D)la osmosis impulsa el movimiento de iones
en contra de su gradiente de
concentración.
E)el sodio se traslada directamente en una
dirección, y el potasio es indirectamente
transportado en la misma dirección.

7. Desde el punto de vista estructural y funcional,
la membrana plasmática se define
fundamentalmente como:

A) Proteica y permeable.
B) Lipídica y semipermeable.
C) Lipoproteica y permeable.
D) Lipoproteica y semipermeable.
E) Proteica y semipermeable.

8. ¿Cuál (es) de las siguientes acciones realizarías
para averiguar si una sustancia ingresa a la célula
por difusión simple?
I)Inhibir a toda proteína que transporte
sustancias.
II)Inhibir la fabricación de ATP.
III)Tapando los poros ubicados entre los
fosfolípidos.

A)Sólo I.
B) Sólo II.
C) Sólo III.
D) Sólo I y II.
E) I, II y III.

9. El desarrollo del conocimiento científico
biológico está marcado por diversos hitos
importantes. ¿Cuál de los siguientes hitos sentó
las bases para el desarrollo de los otros cuatro?

A) Formulación de las leyes de la herencia.
B) Descubrimiento de la vía de secreción de
las proteínas.
C) Planteamiento del modelo del mosaico
fluido.
D) Planteamiento de la teoría endosimbiótica.
E) Formulación de la teoría celular.


10. En el grafico se muestra la velocidad de
transporte de una sustancia X hacia el interior
celular. A partir del grafico es posible inferir
que la sustancia X:




A)Ingresa por transporte activo.
B)Ingresa por difusión simple debido a la
carga eléctrica que posee.
C)Es demasiado grande e ingresa por
medio de exocitosis.
D)Ingresa por difusión facilitada.
E)La sustancia X es una droga y bloquea
el gasto de ATP al interior de la célula.

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Capítulo 7: Respiración celular

Objetivos:
- Comprender el metabolismo celular como la totalidad de reacciones químicas que ocurren
en el interior de la célula.
- Conocer los elementos básicos de la respiración celular.
- Reconocer moléculas de importancia en el proceso de catabolismo de la glucosa.
- Analizar las diferencias entre respiración aerobia y anaerobia.

Introducción
El carbono es uno de los elementos determinantes de todos los procesos vitales. Este átomo
forma la estructura básica de las moléculas orgánicas que construyen y mantienen vivos a los
organismos. Como sabemos, este elemento es capaz de unirse fuertemente con otros átomos de
carbono y formar largas y complejas cadenas que constituyen los elementos básicos, ‘ladrillos’ con
los que se sostiene toda la estructura vital. Todos los animales, incluyendo al hombre
(heterótrofos), obtienen el carbono al consumir vegetales (autótrofos), éstos son los únicos
capaces de asimilarlo mediante la fotosíntesis, un proceso clave para mantener la vida en la Tierra.


7.1. Metabolismo celular.
La vida en la Tierra es sostenida por el Sol. De la energía emitida por éste, aproximadamente el
1% es retenido por los vegetales en forma de energía química, lo que a su vez permite la
sobrevivencia del resto de los organismos en el planeta. La totalidad de las transformaciones
bioquímicas que ocurren en un organismo, ya sea en el sentido de la fabricación, o bien de la
degradación, se denomina metabolismo.

El metabolismo tiene la función de obtener la
energía química del ambiente, ya sea a partir de
reacciones químicas inorgánicas o de la energía
luminosa, (por ejemplo, los autótrofos, como los
organismos fotosintéticos) o bien a partir de los
nutrientes fabricados por otros organismos, como
heterótrofos.
En ambos casos la energía liberada se utiliza en
la fabricación de las macromoléculas que rigen la
estructura y función celular: proteínas, lípidos,
carbohidratos y ácidos nucleicos.
El metabolismo es el conjunto de reacciones
químicas que se dan en un organismo vivo. Las
reacciones químicas son mediadas por enzimas y
ocurren de una manera ordenada. Puede ser una
secuencia lineal (vía metabólica) como la glucólisis
o, de una manera cíclica (ciclo metabólico), como el
ciclo de Krebs. Los compuestos químicos
intermedios constituyen los metabolitos.



Organismos Autótrofos: Son todos
aquellos organismo capaces de
elaborar su propio alimento. Esto lo
hacen mediante la transformación
de elementos inorgánicos en
compuestos orgánicos como el
almidón en las plantas.
Organismos Heterótrofos: Son
todos aquellos organismos que no
son capaces de elaborar su propio
alimento. Estos se alimentan de
sustancias orgánicas elaboradas por
organismos autótrofos o
heterótrofos.

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En el metabolismo se distinguen 2 tipos de reacciones químicas: las catabólicas y las anabólicas:

a. Reacciones catabólicas.
Son todas aquellas reacciones que originan degradación de moléculas complejas en sus
componentes más simples, con liberación de energía (exergónicas) que se utiliza posteriormente
en procesos de biosíntesis y otras actividades específicas de la célula.

A + B C + D + ENERGÍA

b. Reacciones anabólicas.
Son todas aquellas reacciones que requieren energía para sintetizar moléculas y macromoléculas
necesarias para el funcionamiento celular, que se caracteriza por la reducción de un sustrato. Las
reacciones anabólicas requieren el suministro de energía, por tanto, son endergónicas.

A + B + ENERGÍA C + D







Ambas fases están íntimamente relacionadas, ya que la energía que se produce durante el
catabolismo, así como las moléculas precursoras que se obtienen, son necesarias para el
desarrollo de las reacciones del anabolismo.
De esta forma, podemos afirmar que el catabolismo y el anabolismo forman parte de un
reciclado y renovación de los constituyentes de la célula. Las moléculas que están dentro de la
célula se degradan todo el tiempo y se reemplazan por moléculas recién sintetizadas, es decir, hay
un equilibrio entre lo que se sintetiza y lo que se degrada.

En conjunto ambas fases desempeñan las siguientes funciones:
- Obtención de energía química (ATP) a partir de la degradación de biomoléculas, como
glúcidos, lípidos y proteínas.
- Obtención de moléculas precursoras, es decir, moléculas indispensables para la
síntesis de las biomoléculas como monosacáridos, ácidos grasos y aminoácidos
- Síntesis de biomoléculas como glúcidos, lípidos y proteínas.

Figura 7.1. Anabolismo y Catabolismo. Obsérvese que en las reacciones anabólicas se
requiere energía y en las catabólicas se libera energía (en forma de ATP).

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7.2. Leyes de la termodinámica.

Los procesos celulares obedecen a las leyes físicas y químicas que explican el complejo orden que
lleva a desarrollo y sobrevivencia de los organismos vivos. La célula es un sistema abierto que está
en permanente intercambio con el medio externo.

a. Primera ley de la termodinámica.

En todo proceso ocurren transformaciones de energía, pero la energía total se mantiene
constante. De otro modo se puede decir que la energía no se crea ni se destruye, solo se
transforma. Un buen ejemplo es la oxidación de la glucosa.

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

El número de átomos de C, H y O se conserva al inicio y el final del proceso. Todo lo que ocurrió
fue que se extrajo la energía (ATP) de los enlaces que forman la molécula de glucosa.


b. Segunda ley de la termodinámica.

Esta ley establece que ninguna reacción química es 100%
eficiente, ya que en cada una se libera algo de energía como
calor. Por ejemplo, no toda la energía luminosa que llega a una
planta se transforma en energía química, pues una parte se
transforma en calor. En el caso de las biomoléculas, las cuales
están formadas por esqueletos hidrocarbonados, los enlaces
C – C y C – H son muy energéticos, pero el estado más estable
de los átomos de carbono e hidrógeno es el dióxido de
carbono y el agua respectivamente, puesto que éstos son
menos energéticos.
Figura 7.2. Rutas metabólicas más importantes.
Figura 7.3. Pérdida energía en
forma de calor.

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Algunos conceptos básicos

Oxidación Es una reacción química donde se pierden electrones o se ganan oxígenos.
Reducción Es una reacción química donde se ganan electrones o se pierden oxígenos.
Coenzimas
Son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que transportan grupos químicos entre enzimas. A
veces se denominan co-sustratos. Estas moléculas son sustratos de las enzimas y no forman parte
permanente de la estructura enzimática.
NAD
+

Nicotinamida-adenina-dinucleótido, es una coenzima que se encuentra en todas las células vivas. En
el metabolismo, el NAD participa en las reacciones redox (oxidorreducción), transportando
electrones de una reacción a otra. Esta molécula se puede encontrar en dos estados, el de oxidación
NAD
+
y el de reducción NADH.
FAD
+

Flavina-adenina-dinucleótido, es una coenzima que se encuentra en todas las células vivas. En el
metabolismo el FAD también participa en raciones redox. Esta molécula se puede encontrar en su
estado oxidado FAD
+
o en su estado reducido FADH
2.

ATP
Adenosín-trifosfato, es una molécula (nucleótido) altamente energético, es decir, es la principal
fuente de energía de las células del organismo.

Citocromos
Son proteínas integrales de membrana, ubicados específicamente en la membrana interna de la
mitocondria, y cuya función es formar la cadena trasportadora de electrones para que se lleve a cabo
la fosforilación oxidativa.













7.3. Catabolismo celular y respiración celular.
El catabolismo está representado principalmente por el conjunto de reacciones que integran la
Respiración Celular, proceso por el cual se degradan los nutrientes, principalmente la glucosa,
pero también los aminoácidos y ácidos grasos. Las reacciones que se llevan a cabo en este proceso
son de tipo oxidativas.



Figura 7.5. Producción de energía a partir de glucosa.

a. Catabolismo de la glucosa.
La respiración aeróbica es la oxidación de glucosa a CO2 y H2O. La importancia del proceso
radica en el papel central que desempeña el catabolismo. Algunas de las etapas de la oxidación de
glucosa son comunes al catabolismo de los ácidos grasos y los aminoácidos.

Glucólisis: Es la lisis o degradación de la glucosa. Se lleva a cabo en el citoplasma celular, en
ausencia de O2, es decir, en condiciones anaeróbicas. En esta etapa la molécula de glucosa de seis
Figura 7.4. Estructura de la molécula
de ATP.

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carbonos se divide en dos moléculas de tres carbonos llamadas ácido pirúvico. Como resultado de
esta división, se obtienen moléculas ricas en energía como el ATP y el poder reductor del NADH.






b. Catabolismo del piruvato.
Esta etapa es distinta según se produzca en ausencia o presencia de oxígeno.

 Ausencia de Oxígeno: También llamada condición anaeróbica corresponde a un proceso
llamado fermentación.

Fermentación: Es una estrategia catabólica para utilizar una fuente de energía en ausencia de un
aceptor externo de electrones, el oxígeno. En esta vía alternativa al ácido pirúvico producido por la
glucólisis puede ser convertido, por ejemplo, en etanol por medio de la fermentación alcohólica,
la cual ocurre en algunos tejidos vegetales y levaduras, o en ácido láctico por medio de la
fermentación láctica, la que ocurre en tejidos como el músculo esquelético y en algunos
procariontes.















Figura 7.7. Tipos de Fermentación A: Fermentación Láctica y B: Fermentación Alcohólica.


La fermentación permite regenerar el NAD
+
para que continúe realizándose la fase productora
de ATP de la glucólisis. La fermentación se considera un proceso energéticamente pobre.

A B
Figura 7.6. Glucólisis. Aquí la glucosa pierde
hidrógenos (se oxida), formando dos
moléculas de ácido pirúvico, lo que permite
reducir dos coenzimas (NADH) y además se
obtienen 2 moléculas de ATP netos.

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 Presencia de Oxígeno: También llamada condición aeróbica, en el que el oxígeno actúa
como aceptor de electrones. Este proceso ocurre dentro de un organelo muy especial, la
mitocondria.

Mitocondria

La mitocondria es el organelo encargado de generar energía dentro de la célula (Revisa la
estructura en el capítulo 5). Para generar la energía es necesario que se lleven a cabo la
Descarboxilación oxidativa, proceso que también es llamado Acetilación, en el que se degrada el
ácido pirúvico hasta acetil-CoA, proceso que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial, el Ciclo de
Krebs y el transporte de electrones.







Ciclo de Krebs

También llamado ciclo de ácido cítrico. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Es una
secuencia cíclica de reacciones, en la cual el Acetil-CoA que se obtuvo del catabolismo del piruvato
en presencia de O2, se oxida a CO2, H2O, y poder reductor formado a partir de las coenzimas NAD y
FAD, que se convierten respectivamente en NADH y FADH2, que son moléculas donadoras de
electrones a la cadena de transporte de electrones para que ésta sintetice ATP.
Ésta es una vía anfibólica, es decir, es una ruta que se utiliza tanto en procesos catabólicos
como en procesos anabólicos, puesto que los compuestos integrantes del ciclo son puntos de
partida para la biosíntesis de carbohidratos, ácidos grasos, muchos aminoácidos y otros
compuestos de importancia bioquímica. Constituyen también una vía común final para la
degradación aeróbica de los productos del catabolismo de carbohidratos, lípidos y aminoácidos.








Figura 7.9. Ciclo de Krebs. En este ciclo no sólo se termina de oxidar la glucosa, además es una vía común de
oxidación de todas las moléculas combustibles: ácidos grasos, glicerol y aminoácidos. También provee
esqueletos carbonados para la síntesis de compuestos orgánicos.

c. Transporte de electrones y síntesis de ATP.

Se lleva a cabo en la membrana mitocondrial interna, implica la oxidación liberadora de
energía. El NADH y FADH2 son moléculas reducidas que donan electrones a la cadena
trasportadora de electrones (se oxidan), cuyo último aceptor es el oxígeno.
Figura 7.8. Oxidación del Piruvato o formación del
acetil CoA, este proceso se realiza en las
mitocondrias y representan la conexión entre la
glucólisis y el ciclo de Krebs.

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El funcionamiento de la cadena de transporte de electrones se puede explicar según la
teoría quiomiosmótica de Mitchell, la cual postula que la transferencia de electrones va
acompañada de protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana. El
transporte de protones al espacio intermembrana produce un gran gradiente de cargas eléctricas
y de pH entre el espacio y la matriz, llamado potencial electroquímico. Este potencial
electroquímico proporciona la energía necesaria para que la ATP sintasa forme ATP, proceso
completo que recibe el nombre de fosforilación oxidativa.

Etapas Transportadores reducidos Número de ATP
Glucólisis 2 NADH 2 ATP
Formación de Acetil CoA 2 NADH -
Ciclo de Krebs
6 NADH
2 FADH
2
2 ATP
Fosforilación oxidativa - 34 ATP
Total: 38 ATP
Tabla 7.1. Rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa a CO2 y H2O. Se sintetizan 3
moléculas de ATP, al oxidar una molécula de NADH y 2 moléculas de ATP al oxidar una molécula de FADH2.















Figura 7.10. Eventos más importantes de la
respiración celular.
Figura 7.11. Cadena transportadora de electrones. Esta
cadena se localiza en la membrana interna de la
mitocondria y es la responsable de generar la mayor
cantidad de ATP dentro del proceso respiratorio.
Figura 7.10. Citocromo ATP sintasa.
Esta es la bomba encargada de la
síntesis de ATP en la mitocondria.
Figura 7.12. Eventos más
importantes de la
respiración celular.

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Figura 7.13. Esquema resumen del proceso de respiración celular.
¿Sabías que?, cada NADH
equivale a 3 ATP y cada
FADH2 equivale a 2 ATP.

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Preguntas PSU






















Desafío:
En tu cuaderno, elabora un mapa conceptual con los siguientes conceptos: Respiración
celular, anabolismo, catabolismo, metabolismo, fermentación, ciclo de Krebs, glucolisis,
Descarboxilación oxidativa.

1.En la glucólisis no es posible observar:
A)Producción de ATP.
B)Producción de piruvato.
C)Oxidación de la glucosa.
D)Reducción de coenzimas.
E)Producción de dióxido de carbono.

2.En la mitocondria no es posible
observar:
A)Liberación de CO2.
B)Producción de ATP.
C)Producción de agua.
D)Oxidación de glucosa.
E)Reducción y oxidación de coenzimas.

3.De no haber oxígeno, el catabolismo
puede producir:
Acetil CoA.
Lactato.
Ácido oxaloacético.
Etanol y CO2.

A)Sólo I y II.
B)Sólo II y III.
C)Sólo III y IV.
D)Sólo I y III.
E)Sólo II y IV.

4.El O2 sirve en la respiración celular
como:
A)Aceptor de electrones.
B)Dador de electrones.
C)Fuente de energía.
D)Catalizador.
E)Cofactor o coenzima.
5. En la respiración aeróbica se libera CO2,
durante la:
Glucolisis.
Ciclo de Krebs.
Oxidación del piruvato.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo II y III.
D)Sólo I y II.
E)I, II y III.
6. En la respiración celular aeróbica
humana de una célula animal se:
Libera CO2.
Reducen coenzimas.
Producen H2O metabólica.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo III.
D)Sólo II y III.
E)Sólo I, II y III.
7. El proceso de fosforilación oxidativa
ocurre en:
A)El citoplasma.
B)La membrana externa mitocondrial.
C)La membrana interna mitocondrial.
D)La matriz mitocondrial.
E)El espacio de intermembrana.

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88
Capítulo 8: Material genético y Mutaciones

Objetivos:
- Reconocer al núcleo como portador de la información genética.
- Conocer la estructura química de la molécula de ADN.
- Comprender el concepto de cariotipo y cariograma humano.
- Analizar los experimentos clásicos relacionados al ADN.
- Reconocer las distintas mutaciones genéticas y su intervención en el fenotipo.
Introducción
Como has visto en los capítulos anteriores, las células son estructuras cuya propiedad
emergente es la vida, que poseen una estructura y función extraordinariamente ordenada; nos
referimos a funciones como el transporte de sustancias, la síntesis de ATP, la síntesis de ADN, la
oxidación de la glucosa, entre muchos otros procesos. Estas funciones son analizadas por los
científicos de forma previsible y tales expectativas dejan en claro que los investigadores de antaño
creyeron que las células eran gobernadas por una serie de “Instrucciones” intracelulares y que
estas a su vez, eran transmitidas generación tras generación.
Actualmente sabemos que esas “instrucciones” provienen de un
organelo celular de gran importancia, nos referimos al núcleo, el cual posee
en su interior el material genético de la célula. Este material genético es el
ADN, molécula de estructura simple cuyas siglas significan ácido
desoxirribonucleico. El ADN es importante porque guarda dentro de su
estructura la información o “instrucciones” de todas las características de un
individuo, por ejemplo el color de ojos, la estatura, la contextura, el color de
piel, entre muchos otros.
8.1. Un poco de historia: Concepciones del ADN desde el siglo XIX hasta la actualidad.
Robert Brown, botánico escocés, describe en 1831 el núcleo de células eucariotas.
Matthias Schleiden, botánico alemán, y su compatriota Theodor Schwann, naturalista, establecen
en 1839 la teoría celular: todos los animales y plantas consisten en agregados de células, las que
constituyen la mínima unidad de vida. Proponen que todo organismo comienza con una única
célula y que las criaturas multicelulares se forman por sucesivas divisiones celulares. Es importante
destacar también que el ADN fue aislado por vez primera en 1869 por el bioquímico F. Miescher,
pocos años antes de que Darwin publicara su libro “El origen de las especies” y que Mendel
presentaras sus resultados a la sociedad científica.
Miescher se dio cuenta que la sustancia aislada era blanca, azucarada, ligeramente ácida y
contenía fosforo. Por lo tanto decide llamarla “nucleía”, por haberla encontrado en el núcleo de
las células. Este nombre luego cambia al de ácido nucleico y mucho después en ácido
desoxirribonucleico (DNA), para distinguirlo del ácido ribonucleico (RNA).

90. Área Biología
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89
Posteriormente en 1885 el bioquímico alemán Albrecht Kossel concluyó que en los ácidos
nucleicos había una azúcar, pero no pudo precisar cuál.
Análisis químicos posteriores demostraron que el cromosoma eucarionte contenía ADN y
proteínas alcalinas llamadas histonas. Pero en ese entonces no se tenía certeza de que fuera el
ADN la molécula portadora de la herencia de todos los caracteres y se creía que las proteínas
también podrían cumplir con dicha función (eran las segundas candidatas por el hecho de ser una
molécula compleja).
Finalmente, se pudo demostrar que el ADN era la molécula portadora de la información
genética y no las proteínas. Estas demostraciones comenzaron en la década del 1920 y culminaron
unos veinte años después con los experimentos de Griffith, Avery, Hershey y Chase, Meselson y
Stahl, entre otros. -Estos experimentos serán profundizados en el módulo electivo de biología-.






Desafío: Lee el siguiente texto y contesta las preguntas.
Se tienen dos especies de acetabularias,
especie de alga marina, una de ellas, tiene
un sobrero en forma de sombrilla (A), otra
tiene un sombrero rasgado con estructuras
en forma de pétalos (B). Si se elimina el
sombrero, se forma uno nuevo. Luego se
eliminó el pie (el cual lleva el núcleo) y el
sombrero de la especie (A) y se implanto un
pie de la especie (B) en la especie (A). El
sombrero que se obtiene tendrá las
características de ambas especies, si es
cortado crecerá uno nuevo con las
características de la especie (B).
Figura 8.1. De izquierda a derecha tenemos el
esquema de la molécula de ADN, ARN y
Proteína. Recuerda que el ADN es bicatenario,
es decir, posee dos hebras y el ARN es
monocatenario, sólo posee una hebra.
1.¿Cuál es el rol que cumple el núcleo en este experimento?
2.¿Por qué el primer sombrero formado después del primer trasplante es de tipo
intermedio?

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90

Luego de haber respondido este experimento ya no cabe duda que efectivamente el
ADN es el material hereditario o genético de la célula. Pero esta molécula no se encuentra sola
sino que acompañada de proteínas alcalinas llamadas histonas dando forma a lo que conocemos
como cromatina. Esta puede estar en grados variables de condensación y está separada del
citoplasma por la membrana nuclear, también llamada carioteca.
8.2. La cromatina
La cromatina es la sustancia que se encuentra en el núcleo celular y está formada por
ADN y proteínas. Las proteínas que la componen pueden ser de dos tipos: histonas y no histonas.
La cromatina al ser contenida en ese pequeño espacio, debe experimentar nuevos y sucesivos
grados de enrollamientos. Ahora cabe preguntarse ¿Quién es el responsable de dicho
enrollamiento? La respuesta está en estas proteínas llamadas histonas, las cuales forman
octámeros para que el ADN se enrolle sobre esta proteína, formando “cuentas de un collar”
llamadas nucleosomas. Los nucleosomas se organizan en grandes bucles enrollados unidos entre
sí mediante proteínas no histonas. Se definen cinco niveles de organización de la cromatina.
1. ADN dúplex o doble hélice desnuda.
2. Hebra nucleosomal.
3. Fibra de cromatina.
4. Dominios cromosómicos.
5. Cromosomas metafásicos.
La cromatina la podemos encontrar en dos fases distintas, la primera se llama
Eucromatina y la segunda Heterocromatina. Se le denominará Eucromatina a las regiones de
cromatina laxamente empaquetadas y que posee genes activos. Por el contrario la
Heterocromatina se refiere a la porción de ADN densamente empaquetada y con genes inactivos.



Figura 8.2. Niveles de organización del ADN.

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91
8.3. Los cromosomas
Cuando una célula eucarionte se va a dividir, es decir,
cuando va a generar dos células hijas a partir de ella,
la cromatina duplicada se pliega sobre sí misma varias
veces, formando unos corpúsculos visibles al
microscopio óptico, llamados cromosomas. Estos
cromosomas poseen dos estructuras idénticas
llamadas cromátidas hermanas, unidas a su vez por
otra estructura llamada centrómero.















Figura 8.3. A la izquierda imagen real de un
cromosoma visto al microscopio. A la
derecha tenemos un esquema en cuyo
interior nos muestra el enrollamiento del
ADN.
Figura 8.4. Esquema de un cromosoma y
sus partes más importantes.
Los cromosomas sólo son observables
durante la división celular, sobre todo en
metafase mitótica. A continuación se
describirán las partes que lo componen.
Figura 8.5. Esquemas de cromosomas
según la posición de sus centrómeros: (A)
Metacéntrico, (B) Submetacéntrico y (C)
Acrocéntrico.

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92

8.4. Células haploides y diploides
Las células somáticas (células que constituyen a un individuo, a excepción de las células sexuales o
germinales) tienen dos juegos de cromosomas y se les denomina diploide (2n). Los gametos o
células sexuales tienen sólo un juego cromosómico, denominándose células haploides, y se
simboliza como (n). El número normal de cromosomas en la especie humana es de 46; donde 44
cromosomas son autosomas (22 pares) y los otros 2 cromosomas son sexuales (1 par).
Todas las células de un individuo de una misma de una misma especie tienen el mismo
número de cromosomas. Cada cromosoma está ordenado en un par y cada miembro se denomina
cromosoma homólogo.

Partes constituyentes de un cromosoma
Cromátida: Corresponden a las dos mitades idénticas de un cromosoma las cuales de unen
por el centrómero de estas. La cromatina de una cromátida es la copia de la cromatina de
su hermana (es por esto que suelen ser llamadas como cromátidas hermanas). Estas
cromátidas son las que se separarán durante el proceso de mitosis para asegurar que cada
célula hija reciba su correspondiente material genético.
Centrómero: Este centrómero o constricción primaria divide al cromosoma en dos brazos
que se designan p (petit) para el brazo corto y q para el brazo largo. La posición del
centrómero permite clasificar a los cromosomas en tres tipos principales:
Metacéntricos: cuando el centrómero es más o menos central y los brazos son de
aproximadamente igual longitud.
Submetacéntricos: cuando el centrómero está alejado del centro y los brazos son
desiguales.
Acrocéntricos: cuando el centrómero está cerca de uno de los extremos y uno de
los brazos es muy corto.
Cinetocoro: Porción del centrómero del cromosoma a la cual se une las fibras del uso
mitótico.
Telómero: Son los extremos protectores de los cromosomas que consisten en secuencias
de ADN cortas, simples y no codificadoras que se repiten muchas veces.
Constricción secundaria: Zona de los cromosomas que resultan constantes en posición y
tamaño, útiles para identificar un cromosoma en particular.
Satélite: Pequeñas protuberancias de material cromosómico en las puntas de algunos
cromosomas.

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93
Figura 8.6. Par de
cromosomas homólogos.
Los cromosomas homólogos son cromosomas del
mismo tamaño, de la misma forma y con la misma disposición
de los genes. Los cromosomas homólogos forman pares de
cromosomas. En cada ser humano, al menos 22 pares de
cromosomas corresponden así a parejas de cromosomas
homólogos. El par 23, el de los cromosomas sexuales, se
compone de cromosomas homólogos en las mujeres
(cromosomas X y X) pero de dos cromosomas diferentes en los
hombres (cromosomas X e Y, siendo denominados como
cromosomas Heterólogos).



8.5. Cariotipo y cariograma
El cariotipo es el conjunto de
cromosomas diploide (2n) de
un organismo determinado y
que describe las características
de sus cromosomas. Todas las
células de una especie poseen
el mismo tipo de cariotipo, por
lo tanto podemos hablar del
cariotipo de un organismo o
una especie. El concepto de
cariotipo se usa con frecuencia
para referirse a un cariograma,
el cual es un esquema, foto o
dibujo de los cromosomas de
una célula metafásica
ordenados de acuerdo a su
morfología (metacéntricos,
submetacéntricos,
Acrocéntricos) y tamaño, que
están caracterizados.
Finalmente decir que estos
representan a todos los
individuos de una especie.

Figura 8.7. Proceso de obtención de un cariograma humano.

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Desafío: Responde verdadero o falso y justifica las falsas. (Responde en tu cuaderno)

8.6. Genotipo, fenotipo y ambiente
El genotipo corresponde a la totalidad de la información genética que un individuo
presenta en su genoma y que puede transmitir generación tras generación. Es distinto en cada
especie e influye sobre los aspectos que nos distinguen de otros individuos. Constituyen tanto los
genes alelos que se expresan como los que no se expresan.
No confundir el concepto de genotipo con el de genoma, si bien pareciera que fueran
iguales, existen diferencias notorias entre ellos. El genoma corresponde a todo el material
genético contenido en las células de un organismo. Si hablamos de un organismo eucarionte
Figura 8.8. Esquema de un cariograma humano. En definitiva el cariograma es la representación
gráfica de un cariotipo convencional. Fíjate que este cariograma dispone de pares de cromosomas
numerados del 1 al 22 (autosomas) más un par sexual (cromosomas sexuales). ¿El cariotipo
representado en este cariograma a qué sexo le pertenece?
1.____ Los cromosomas son los portadores de los genes, los que transmiten
información hereditaria de padres a hijos.
2.____ El ADN se encuentra en el núcleo siempre densamente compactado
asociado a proteínas.
3.____ Los cromosomas homólogos responden a la condición de diploidía en que
se ordena la información genética.
4.____ En el núcleo celular podemos encontrar exclusivamente ADN.

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Figura 8.9. Estos gemelos poseen el mismo
genotipo, pero sus fenotipos son muy distintos.
Esta es una prueba más de que el ambiente juega
un rol fundamental a la hora de determinar la
expresión del genotipo.
entonces debemos considerar el ADN contenido en el núcleo celular y en las mitocondrias que
este contenga (Genoma es igual a considerar el ADN nuclear más ADN mitocondrial).
Para dejar en claro esta situación te proponemos que analices el siguiente ejemplo
sencillo y burdo: Juan posee en sus células dos genes (gen x – gen z), esto correspondería a su
genoma nuclear, sin embargo su genotipo (información) dice que el “gen x” codificará para ojos
azules y el “gen z” lo hará para ojos verdes.
El fenotipo se puede definir de manera sencilla como la expresión del genotipo, teniendo
siempre en consideración la respectiva interacción con el medio ambiente. Algunos ejemplos de
fenotipo serían el color de ojos, la estatura, la forma del cabello, entre muchos otros. Sin embargo
es importante dejar en claro que no todo fenotipo es visible, como los grupos sanguíneos, la
expresión de enzimas como la amilasa salival o la presencia de hormonas como la insulina.
Como ya te pudiste dar cuenta, en la manifestación del genotipo influye el ambiente que
rodea al gen, como por ejemplo: los otros genes circundantes, el citoplasma, nutrientes y el propio
medio externo en que se desarrolla el individuo.








8.7. Mutaciones
En general se denomina mutación a cualquier cambio en la cantidad o estructura del
material hereditario de un organismo, que tiene como resultado un cambio de las características
hereditarias del mismo. Bajo este concepto de mutación se agrupan tanto los cambios hereditarios
que afectan a un solo gen, denominados mutaciones puntuales, como los que afectan al número o
estructura de los cromosomas, llamados cambios cromosómicos.
Algunas enfermedades genéticas son provocadas por anormalidades en el número o en la
estructura de los cromosomas y son tan graves que pueden detectarse en el cariograma. Las
transformaciones o mutaciones más comunes a nivel de los cromosomas y que provocan
enfermedades las cuales se describen más adelante.

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Figura 8.10. Tipos de mutaciones cromosomales estructurales.
Mutaciones cromosomales estructurales:
Son cambios que afectan la estructura normal de los cromosomas. Las alteraciones
estructurales se deben a rupturas cromosómicas que ocurren dentro de un cromosoma o entre
cromosomas no homólogos. Entre estas tenemos:
 Deleción: Son pérdidas de fragmentos cromosómicos.
 Duplicación: Consiste en la repetición de un fragmento en un cromosoma.
 Inversión: Se produce cuando en un cromosoma ocurren dos rupturas, el segmento gira
en 180º y se vuelve a incorporar al cromosoma.
 Traslocación: Son intercambios o transferencias de fragmentos cromosómicos entre
cromosomas no homólogos.
















Mutaciones Cromosomales numéricas

Son cambios que aumentan o disminuyen el número de cromosomas alterando la dotación
cromosómica normal de los individuos. Existen dos tipos: las Poliploidías y las Aneuploidías.

La Poliploidía es una alteración del número de cromosomas que afecta a juegos
completos. Los organismos que presentan más de dos juegos de cromosomas se denominan
poliploides. La poliploidía puede deberse a la unión de genomas de una misma especie, en cuyo
caso se conoce como autopoliploidía, o a la unión de genomas de especies diferentes, conocido
como alopoliploidía. Existen varios mecanismos de formación de autopoliploides pero los más
frecuentes son la fecundación de un óvulo por más de un espermatozoide y la formación de
gametos diploides por un error durante la meiosis. En los animales la autopoliploidía es rara, y
suele conllevar la muerte del individuo. En los vegetales sin embargo es relativamente frecuente y
los individuos poliploides son de mayor tamaño y más vigoroso que los normales diploides.

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97
La Aneuploidía es una anomalía
numérica que afecta a uno o varios
cromosomas, pero no a todo el
genoma. La aneuploidía se origina
por la no disyunción de una o
varias parejas de cromosomas
homólogos durante la meiosis.
Algunos de los gametos resultantes
tendrán cromosomas de más y
otros, en cambio, los tendrán de
menos. Al ser fecundados estos
gametos por otros normales
originarán cigotos con cromosomas
de más o bien con cromosomas de
menos. Los organismos
aneuploides presentan,
generalmente, anomalías
fenotípicas características y son
poco viables. Los casos más frecuentes de aneuploidía son aquellos en los que aparece un
cromosoma sin homólogo (monosomía) y los que presentan un cromosoma extra en una pareja
cromosómica (trisomía) Algunos ejemplos de aneuploidías en el hombre son:

ANEUPLOIDÍAS HUMANAS MÁS FRECUENTES
Alteración Síndrome Frecuencia Cuadro clínico
Autosomopatías

Trisomía 21 Down 1,5 / 1.000
nacidos
Retraso mental. Braquicefalia. Rasgos
faciales mongoloides. Alteraciones
diversas (oculares, cardíacas, etc.)
Trisomía 18 Edwards 1 / 6.766 Deficiencia mental profunda.
Malformaciones renales y cardíacas.
Trisomía 13 Patau 1 / 4.600 Deficiencia mental profunda.
Malformaciones cardíacas, genitales,
cerebrales y dactilares.
G
onosom
opatías

XXX (mujeres) Triple X 1 / 1.000 Retraso mental moderado. Alteraciones
neuropsíquicas.
X0 (mujeres) Turner 0,3 / 1.000 Genitales infantiles. Esterilidad. Estatura
baja.
XXY (varones) Klinefelter 1,4 / 1.000 Genitales pequeños. Falta de
espermatogénesis. Retraso mental
moderado.
XYY (varones) Duplo Y 1 / 2.000 Trastorno de conducta (agresividad).
Estatura elevada.
Figura 8.11. Tipos de poliploidía a partir de una célula
euploide (normal) 2n=8.
Tabla 8.1. Aneuploidías presentes en el ser humano.

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98









Preguntas PSU


















Figura 8.12. Cariograma de una persona con Síndrome de
Down. Observen la trisomía en el par número 21.
1. El experimento de Hammerling (1930) con
el alga unicelular Acetabularia permitió
deducir:

I)El citoplasma porta la información
para el desarrollo de la sombrilla.
II)El núcleo porta la información para el
desarrollo de la sombrilla.
III)La regeneración de la sombrilla es
característica exclusiva de una
especie de Acetabularia.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo III.
D)Sólo II y III.
E)Sólo I y III.

2. ¿Cuál término incluye a los otros cuatro?

A)DNA.
B)Histona.
C)Cromatina.
D)Nucleosoma.
E)Cromosoma.

4. ¿Qué número de heterocromosomas presenta
la especie humana?

A)2.
B)4.
C)23.
D)44.
E)46.

5. El análisis del cariotipo de una especie permite
obtener información sobre esa especie tal como
su (s):

I)Genes característicos.
II)Anomalías cromosómicas.
III)Constitución cromosómica.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo I y II.
D)Sólo II y III.
E)I, II y III.

3. Respecto al cariograma humano, es falso decir
que:

I)Es el ordenamiento sistematizado de los
cromosomas basado en el tamaño, forma
y número.
II)En el cariotipo todos los cromosomas son
llamados “Cromosomas autosomales”.
III)En la especie humana un cariotipo
normal macho presente 23 pares de
cromosomas homólogos.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo III.
D)Sólo I y II.
E)Sólo II y III.

100. Área Biología
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Me debería importar: La nueva tecnología está permitiendo a los científicos crear terapias
eficaces de genes para tratar enfermedades graves. En el futuro la terapia génica se puede utilizar
para tratar condiciones tales como la adicción o trastornos bipolares. ¿Qué pasa si la terapia de
genes se pudiera utilizar para producir niños con capacidad atlética, capacidad artística, o alto
índice de inteligencia? ¿Tiene preocupaciones éticas sobre estas posibilidades? Si es así, ¿dónde y
cómo se marca la línea?

101. Área Biología
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100
Capítulo 9: El ciclo celular

Objetivos:
- Comprender el ciclo celular como un mecanismo de división celular
- Entender que la interfase es un periodo de preparación previo a la división
- Aprender que en la etapa S de la interfase es donde ocurre replicación del DNA
- Comprender que el resultado del ciclo celular son dos células hijas completamente
idénticas a la célula progenitora.

Introducción

¿Cómo la piel puede renovarse
completamente una vez a la semana? ¿Cómo la
lagartija liolemus chilensis puede regenerar su cola
una vez perdida? ¿Cómo puede un organismo
unicelular reproducirse? Incluso ¿Cómo nosotros
llegamos a ser individuos conformados por cerca de
37 billones de célula, cuando en un inicio sólo somos
una? Bien, las respuestas a estas preguntas podrían
ser diversas, pero en su fondo apelan al mismo
proceso, la división celular.

El proceso de división celular es una parte integral de lo que se conoce como ciclo celular,
que es la vida de una célula desde el momento en que se forma por primera vez a partir de una
célula progenitora hasta su propia división en dos células. Transmitir un material genético idéntico
a las células hijas es una función crucial de la división celular.

9.1. El ciclo celular incluye la interfase y la fase M

Una célula que se encuentra en el ciclo celular, destina la gran parte del tiempo que toma
este ciclo en la etapa conocida como interfase, mientras que el tiempo restante del ciclo, es
destinado al proceso de división celular propiamente tal, conocido como Fase M que incluye la
Mitosis y la citocinesis (Ver Figura 9.2). Si el ciclo celular tardara 12 horas, la interfase tomaría 11,5
horas mientras que la mitosis duraría 30 minutos.

La interfase consiste en un período en el cual la
célula se mantiene activa metabólicamente
sintetizando materiales necesarios (proteínas, lípidos,
enzimas, etc.) y creciendo. Este período consta de tres
fases: G1, S y G2.








Figura 9.1. Liolemus chilensis y la regeneración de su cola.
Figura 9.2. El ciclo celular es la serie de eventos
consecutivos que ocurren en la vida de una célula. El ciclo
celular incluye la interfase (G1, S y G2) y la fase M (mitosis y
citocinesis). El tiempo proporcional invertido en cada fase o
etapa varía entre las especies, tipos celulares, y condiciones
de crecimiento.

102. Área Biología
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101
De las 3 etapas de la Interfase, la más relevante corresponde a la fase S. Durante la fase de
síntesis, o fase S, el ADN se replica y las proteínas histonas son sintetizadas para que la célula
pueda hacer una copia de sus cromosomas.

G1
- Aumento del crecimiento y metabolismo
- Duplicación de organelos. Mitocondrias y/o cloroplastos se duplican
por fisión binaria, dado que tienen DNA propio.
- Fase más larga
- Enzimas que participan replicación DNA están más activas
S
- Proteínas histonas son sintetizadas
- DNA se replica
- Centriolos se duplican
G2
- Aumento síntesis de proteínas
- Más corta en comparación a las anteriores
- Condensación de DNA, formación de cromosomas



9.2. Durante la Fase S se replican los cromosomas, duplicando la cantidad de DNA

Antes de la Fase S, el DNA se encuentra en forma de fibra de cromatina larga y delgada, que de ser
representada por medio de un cromosoma, este tendría la estructura que se ve en la Figura 9.3
(a), este tipo de cromosoma se llama cromosoma simple, conformado solo por una cromátida.
Durante la Fase S, esta fibra de cromatina se replica, obteniendo una nueva fibra idéntica a la
original. Cuando la célula entra en la Fase M, es posible observar el cromosoma con dos
cromátidas unidas en el centrómero, esto se llama cromosoma doble y se dice que son cromátidas
hermanas. Se debe recordar que durante la Interfase los cromosomas no son visibles, sólo es
posible ver el material genético en forma de cromatina, tal como se muestra en la Figura 9.4. Los
cromosomas sólo son visibles en la Fase M.

















Tabla 9.1. Se mencionan los eventos más significativos de cada una de las etapas de la interfase.
Figura 9.4. Se representa
una célula en Interfase. Se
debe considerar que durante
la interfase el DNA se
encuentra condensado en
forma de cromatina.
Figura 9.3. (a) Antes
de la duplicación del
material genético en
la Fase S, el DNA se
encuentra como un
cromosoma simple.
(b) Luego de la
replicación el
cromosoma es doble,
conformado por dos
cromatinas hermanas.
(c) Al finalizar la
Mitosis cada célula
hija posee un
cromosoma simple,
igual a la célula
progenitora.

(a)


(b)


(c)

103. Área Biología
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102
Profase Prometafase Metafase Anafase Telofase
9.3. La mitosis es un proceso continuo y se divide en cinco etapas
La fase M implica dos procesos principales, mitosis y citocinesis. La mitosis, corresponde a
la división celular que produce dos núcleos con cromosomas idénticos a los del núcleo parental, e
inicia al final de la fase G2. La citocinesis, generalmente comienza antes de que la mitosis termine,
y corresponde a la división del citoplasma celular para formar dos células hijas.
Durante la mitosis, los cromosomas se duplican y se separan (en dos grupos) que se
distribuyen uniformemente en dos núcleos hijos. La mitosis es una parte importante del ciclo
celular, que consiste en las etapas sucesivas por las que atraviesa una célula.

La mitosis se puede dividir para efectos prácticos en cinco etapas:



A continuación revisaremos cada etapa en una célula animal, aunque debe considerarse
que en las células vegetales estas cinco etapas suceden de la misma manera, sólo que en estas no
es posible observar centriolos, por lo que el huso mitótico se organiza a partir de una zona densa
de microtúbulos en ambos polos:

















(a) La célula realiza
actividades vitales
normales. Los
cromosomas se
duplican.
Figura 9.5. Etapas de la mitosis.
(c) Los microtúbulos del huso
se unen a los cinetocoros de los
cromosomas. Los cromosomas
empiezan a moverse hacia el
plano medio de la célula,
también conocido como placa
metafásica o plano ecuatorial.
(b) Las largas fibras de cromatina
condensada se presentan como
cromosomas de dos cromátidas unidas por
sus centrómeros. El citoesqueleto se
desensambla y el huso mitótico se forma
entre los centríolos, que se han movido a
los polos de la célula. La envoltura o
membrana nuclear empieza a fragmentarse
y a desaparecer.

104. Área Biología
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103
(d) Los cromosomas se alinean
la placa metafásica de la célula.
Los microtúbulos del huso
conectan cada cromosoma a
ambos polos.

(e) Las cromátidas hermanas se
separan en sus centrómeros.
Cada grupo de cromosomas se
mueve hacia el polo opuesto de
la célula. Los polos del huso se
apartan.

(f) Los cromosomas se agrupan en
los polos, vuelven a su estado
relajado o de reposo, y se
empiezan a formar las envolturas
nucleares. La citocinesis produce
dos células hijas.













Durante la profase, la estructura de los cromosomas duplicados se hace visible conforme se
condensa la cromatina; cada uno está compuesto de un par de cromátidas hermanas idénticas. La
envoltura nuclear se empieza a fragmentar, y se inicia la formación del huso mitótico. Durante la
prometafase, los microtúbulos del huso se unen a los cinetocoros de los cromosomas, y éstos
empiezan a moverse hacia el plano medio de la célula. En la metafase, los cromosomas están
alineados sobre el plano medio celular, o placa metafásica; el huso mitótico está completo, y los
cinetocoros de las cromátidas hermanas están unidos mediante microtúbulos a los polos opuestos
de la célula. En anafase, las cromátidas hermanas se separan y se mueven a polos opuestos. Cada
ex cromátida ahora es un cromosoma. Durante la telofase, se forma de nuevo una envoltura
nuclear alrededor de cada conjunto de cromosomas, los nucléolos se hacen visibles, los
cromosomas se desenrollan, y el huso desaparece.

9.4. La citocinesis forma dos células hijas separadas

La citocinesis; la división del citoplasma para producir dos células hijas, es el último paso
en la fase M y por lo común se traslapa con la mitosis, iniciando en general durante la telofase. La
citocinesis de una célula animal o fúngica (levadura, por ejemplo) inicia como un anillo contráctil
de actina-miosina que está integrado y unido a la membrana plasmática. El anillo contráctil va
Figura 9.5. (Continuación). Etapas de la mitosis.

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104
encerrando a la célula en la región ecuatorial, en ángulo recto al huso (Figura 9.6). El anillo
contráctil consiste en una asociación entre filamentos de actina y miosina; se piensa que la
actividad motora de la miosina mueve los filamentos de la actina para generar la constricción,
similar a la manera en que la actina y la miosina causan la contracción muscular. El anillo se
contrae, produciendo un surco divisor que gradualmente se profundiza y a la larga separa al
citoplasma en dos células hijas, cada una con un núcleo completo. Entonces el anillo contráctil se
desintegra.

En las células vegetales, la citocinesis ocurre al formarse una placa celular, una partición
construida en la región ecuatorial del huso que crece lateralmente hacia la pared celular. La placa
celular se forma como una línea de vesículas originadas en el complejo de Golgi. Las vesículas
contienen materiales con el fin de construir tanto la pared celular primaria para cada célula hija
como una membrana, la lamela media que cumple la función de cemento a fin de mantener juntas
las paredes de la célula primaria. Las membranas vesiculares se fusionan hasta convertirse en la
membrana plasmática de cada célula hija. (Figura 9.7)




























9.5. La mitosis produce dos células genéticamente idénticas a la célula parental

La importante regularidad del proceso de división celular garantiza que cada núcleo hija
reciba exactamente el mismo número y tipos de cromosomas que tenía la célula parental o
progenitora. Así, con unas pocas excepciones, cada célula de un organismo multicelular tiene la


Figura 9.6. Citocinesis
en una célula animal. Se
observa la formación del
anillo contráctil a partir de
actina y miosina.
Figura 9.7. Formación
de la placa celular durante
la citocinesis en una célula
vegetal.

106. Área Biología
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105
Figura 9.8. Célula
diploide en estado
G1.
Figura 9.9. Variación de la cantidad de DNA (“c”) de una célula durante el ciclo celular.
misma composición genética. Si una célula recibe más o menos que el número característico de
cromosomas debido a un mal funcionamiento del proceso de división celular, la célula resultante
puede mostrar anormalidades significativas y es frecuente que no
sobreviva.

Para referirnos a la dotación cromosómica de una célula se
utilizan dos conceptos, uno de ellos corresponde al número de
cromosomas presentes, que se representa con la letra “n” y el otro a
la cantidad de moléculas de DNA representado con “c”. Para células
diploides la configuración de un núcleo a partir de estas ideas
corresponderá a 2n, 2c. Por otro lado, las células haploides serán n,
c.


Consideremos la célula de la Figura 9.8 y con la ayuda de la Figura 9.5 y 9.9 determinemos
la dotación cromosómica durante el ciclo celular. Esta célula consta de 4 cromosomas simples,
teniendo una configuración inicial 2n, 2c (Figura 9.8). Luego de pasar por la fase S, la replicación
del material genético generará un núcleo 2n, 4c (4 cromosomas dobles). Al entrar en la fase M
durante la profase, prometafase y metafase la dotación cromosómica no variara, manteniéndose
en 2n, 4c (Figura 9.5). Sin embargo, durante la anafase las cromátidas hermanas se separan
originando 8 cromosomas simples obteniéndose 4n, 4c. (Recuerda que una forma práctica de
contar cromosomas, es contar centrómeros. 1 centrómero = 1 cromosoma). Durante la telofase se
genera una célula binucleada con una configuración 2n, 2c para cada núcleo. Ya al finalizar la
citocinesis se obtienen dos células hijas con 4 cromosomas simples cada una (2n, 2c), por tanto
dos células iguales a la progenitora.


Desafío. Determina la dotación cromosómica en cada una de las etapas del ciclo celular, para una
célula diploide de 5 cromosomas y para otra célula que en estado haploide consta de 2
cromosomas.

107. Área Biología
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106
Figura 9.10. Este diagrama es una vista simplificada del sistema de control que desencadena que la
célula se mueva de G2 a la fase M.
9.6. Las Cdk y ciclinas regulan el ciclo celular en determinados puntos de control.

Cuando las condiciones son óptimas, algunas células procariotas pueden dividirse cada 20
minutos. Generalmente, los tiempos de generación de células eucariotas son mucho mayores,
aunque la frecuencia de división celular varía ampliamente entre diferentes especies y entre
distintos tejidos de la misma especie. Bajo óptimas condiciones de nutrición, temperatura y pH, la
duración del ciclo celular eucariota es constante para cualquier tipo dado de célula. Sin embargo,
bajo condiciones menos favorables el tiempo de generación puede ser mucho mayor. Ciertas
moléculas regulatorias que controlan el ciclo celular son comunes a todas las eucariotas. Entre
ellas están las proteínas cinasas o quinasas, enzimas que activan o desactivan a otras proteínas
mediante su fosforilación (agregando grupos fosfatos). Las proteínas cinasas implicadas en el
control del ciclo celular son las cinasas dependientes de ciclina (Cdk). La actividad de varias Cdk
aumenta y después decrece conforme la célula se mueve por el ciclo celular. Las Cdk están activas
sólo cuando están unidas herméticamente a las proteínas regulatorias llamadas ciclinas. (Figura
9.9)

Las moléculas regulatorias desencadenan una secuencia específica de eventos durante el
ciclo celular. Debido a que el ciclo celular consiste en cientos de eventos secuenciales que
proceden de manera ordenada, una falla en el control cuidadoso de esos eventos puede tener
consecuencias desastrosas. Los mecanismos de control en el programa genético, llamados puntos
de control del ciclo celular, bloquean temporalmente eventos clave que deben ocurrir
ordenadamente durante el ciclo celular. Los puntos de control del ciclo celular aseguran que todos
los eventos de una etapa particular sean completados antes del inicio de la siguiente etapa (Figura
9.10). Los puntos de control son desactivados después de que han hecho su labor para que así el
ciclo celular pueda continuar.

108. Área Biología
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107
















Construye un mapa conceptual con los siguientes conceptos: Cromosomas, Diploide, Haploide,
Ciclo Celular, Citocinesis, Interfase, S, Actina y miosina, Anillo contráctil, Duplicación ADN, Célula
animal, célula vegetal, Profase, telofase, Fase M, Huso Mitótico, CDK, Control ciclo celular,
fragmoplasto.
Preguntas PSU























Figura 9.11. El ciclo celular
consiste en cientos de
eventos secuenciales. Las
barras negras muestran
tres importantes puntos de
control que verifican que
los pasos previos hayan
sido completados para que
las siguientes etapas
puedan suceder. Cada
punto de control se
desactiva después de que
ha efectuado su función,
permitiendo que continúe
el ciclo celular.
En el proceso mitótico, en la metafase es
cierto que:
No hay carioteca.
Hay duplicación de cromosomas.
Los cromosomas se ubican en el
ecuador.
Los centriolos se encuentran en los
polos.

Solo I y II.
Solo III y IV.
Solo I, II y III.
Solo I, III y IV.
I, II y III y IV.

¿Qué eventos son propios de la interfase
del ciclo celular?
Duplicación de los centriolos.
Síntesis de ADN.
Organización del huso mitótico.
Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y II.
I, II y III.

En la anafase de la mitosis de una célula
se observan 24 centrómeros, por lo
tanto el número haploide de
cromosomas para esa especie es:

12.
24.



Una célula humana que ingresa al ciclo
celular, tendrá el doble de centrómeros en:




Metafase.

A una célula en etapa G2 se le aplica
una sustancia que inhibe la replicación
del ADN, al esperar unos minutos se
observa lo siguiente:
Detiene su división celular.
Prosigue al período M.
Permanece en S.
Se queda en G2 sin replicar.
Ninguna de las anteriores.

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108
Capítulo 10: Cáncer y Clonación

Objetivos:
- Conocer las causas del cáncer.
- Distinguir los distintos oncogenes y genes supresores.
- Comprender las distintas técnicas de terapia génica que existen.
- Conocer el origen y aplicación de la clonación.
- Analizar el experimento de clonación de la oveja Dolly.

Introducción
El cáncer es una enfermedad que se ha esparcido fuertemente por toda la población mundial,
sin ser una epidemia, ni una enfermedad fácil de contagiar. ¿A qué se debe su masificación y la
cantidad de muertes que trae cada año? La respuesta no es una sola. El cáncer es una enfermedad
multicausal que no discrimina organismos ni grupos celulares, altera el ciclo celular en su intimidad
creando células defectuosas y acelerando su reproducción. Existen tantos cánceres como tipos de
tejidos hay en el organismo. Por su parte, la Organización Mundial de la Salud (OMS), ha detectado
millones de sustancias cancerígenas, las cuales deben ser eliminadas de la ingesta diaria. El
tratamiento para el cáncer es efectivo hasta un cierto límite de tiempo, si la enfermedad ya ha
invadido gran parte del tejido y éste es imprescindible para el organismo, no hay forma de
combatirlo.
10.1. Regulación del ciclo celular
Como vimos en el capítulo anterior, las células de nuestro cuerpo nacen, crecen, reproducen y
mueren. A este proceso se le denomina ciclo celular, el que a su vez se subdivide en interfase y
mitosis. Este ciclo se encuentra regulado por proteínas, las cuales estimulan o inhiben la división
celular (revisar capitulo anterior). Además, existe regulación en el tiempo de generación de
nuevas células, es decir, no todas las células de nuestro cuerpo se dividen al mismo tiempo y con
la misma velocidad. Por ejemplo, tenemos células que tienen una tasa de división muy rápida
como las células madre y las CPG (células germinales primordiales), con un tiempo de generación
de 8 horas. En contraposición, tenemos células que no se dividen, como las células musculares y
las neuronas.
10.2. Puntos de control de ciclo celular.
El ciclo celular posee 3 puntos de control. Estos puntos son críticos para la célula, ya que son
los que determinan si esta continua o no avanzando a los largo del ciclo. El primero se encuentra
al finalizar la etapa G1 y se denomina (punto de restricción), el segundo punto se encuentra al
finalizar la etapa G2 y se denomina (punto de transición G2-M) y el último punto se encuentra en
la etapa M y llama (punto de transición metafase-anafase). (Ver Figura 10.1)

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109


Proteínas que controlan el ciclo celular: (CdKs) y (Ciclinas)
La progresión través del ciclo celular, está dirigido por una serie de proteínas Cinasas (CdKs)
las cuales se vuelven activas cuando se unen a otras proteínas llamadas Ciclinas. El ciclo celular de
los eucariontes está regulado por distintos tipos de CdKs que se unen a diferentes ciclinas,
formando una gran variedad de complejos CdKs-ciclinas.











Curiosicosas!
Una falla en estos puntos
de control puede generar
graves consecuencias,
como la proliferación
descontrolada de células,
las cuales pueden dar
origen a tumores los cuales
pueden ser cancerígenos.
Figura 10.2. Las proteínas Kinasas
(CdKs) se asocian con distintas
ciclinas en las diferentes etapas
del ciclo celular formando el
complejo CdK-ciclina. La activación
de este complejo dispara procesos
que conducen a la célula a través
de las distintas etapas del ciclo
celular. La degradación de las
ciclinas inactiva el complejo.
Figura 10.1. Puntos de
restricción del ciclo celular.

111. Área Biología
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110
10.3. El Cáncer
Dado el gran número de actividades que coordinan las células, no debe sorprender que
ocasionalmente se produzcan “errores”. El cáncer es un claro ejemplo de una enfermedad que se
produce como consecuencia de una función celular anormal.
Un cáncer es un tipo de crecimiento tisular anormal en donde las células se dividen de
manera relativamente autónoma e incontrolada. La masa resultante de tejido en crecimiento se
denomina tumor (neoplasia). Los tumores se pueden clasificar en dos grupos, benignos y
malignos. El tumor benigno crece en un área delimitada y localizada, y raramente es peligroso,
mientras que el tumor maligno (cáncer) es capaz de invadir otros tejidos circundantes, de entrar
en el torrente circulatorio y diseminarse hacia partes distantes del cuerpo, condición denominada
metástasis.

Característica Benigno Maligno
Diferenciación
Bien diferenciados; estructura en ocasiones
típicas del tejido de origen.
Cierta falta de diferenciación; estructura a
menudo atípica.
Velocidad de
crecimiento
Generalmente progresiva y lenta; pueden
llegar a estabilizarse y regresar.
Errática, puede ser desde lenta hasta rápida.
Invasión local
Generalmente son masas bien delimitadas que
no invaden.
Localmente invasivos, infiltrando en el
tejido circundante.
Metástasis Ausente Frecuentemente presente.



Figura 10.3. Diferencias
entre Tumor benigno
(izquierda) y Tumor maligno
(derecha).
Figura 10.4. Mutaciones celulares benignas y malignas.
Tabla 10.1. Diferencias entre tumor benigno y maligno.

112. Área Biología
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111
La proliferación celular en el cáncer posee variadas características distintivas, entre ellas
encontramos:

a) La proliferación celular es independiente de anclaje: Cuando cultivamos células normales
sobre un medio líquido, estas no crecen bien porque no poseen un medio solido donde
poder anclarse. En cambio, cuando cultivamos células cancerosas en medios líquidos,
crecen sin ningún problema, por lo tanto se dice que presentan crecimiento libre de
anclaje.
b) La proliferación celular es insensible a la densidad poblacional: Cuando se cultivan
células normales en laboratorio, se dividen hasta que la superficie de la placa del cultivo se
cubre por una capa simple de células (monocapa). Una vez que se alcanza la monocapa el
crecimiento celular se detiene. Las células cancerosas en cambio presentan insensibilidad
al proceso de inhibición del crecimiento dependiente de la densidad, por lo que no cesa su
división al llegar al estadio de monocapa.
c) ¿Las células cancerosas se vuelven inmortales? Las células normales de nuestro cuerpo
tienden a dividirse un número limitado de veces, por ejemplo los fibroblastos se dividen
entre 50 a 60 veces cuando se cultivan y luego mueren. En cambio, las células cancerosas
no presentan tal limitación y continúa dividiéndose indefinidamente comportándose como
si fueran inmortales. Ahora cabe preguntarse, ¿Cómo logran ser inmortales? La respuesta
tiene directa relación con los telómeros de los cromosomas. Recordemos que los
telómeros son estructuras ubicadas en los extremos de los cromosomas, cuya función está
relacionada con el envejecimiento celular, es decir, los telómeros son los encargados de
proteger los extremos de los cromosomas y con cada división celular estos telómeros se
van acortando hasta que finalmente la célula envejece y muere. Las células cancerosas
sintetizan una enzima llamada telomerasa, enzima que añade ADN a los telómeros para
poder evitar el acortamiento de los mismos, manteniendo relativamente constante la
longitud de los telómeros.
d) Las células cancerosas no responden a señales de muerte: Ya sabemos que las células
cancerosas tienen la capacidad de alargar sus telómeros, pero en realidad esto no causa su
división celular. Los controles del ciclo celular no funcionan apropiadamente en las células
cancerosas. Además estas células muestran daños en el ADN o en los cromosomas (una
célula normal con daño en el ADN normalmente moriría) y no mueren por mecanismos de
apoptosis (muerte celular programada).

Curiosicosas!
En 1953 se obtuvieron células de cáncer de cuello
uterino, las cuales fueron cultivadas, proliferando hasta
el día de hoy (dividiéndose más de 18.000 veces).

113. Área Biología
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112


Angiogénesis:
La angiogénesis es la formación de nuevos vasos sanguíneos, este proceso ocurre de forma
natural en el cuerpo humano, pero las células cancerosas abusan de este mecanismo para poder
captar la mayor de cantidad de nutrientes y oxigeno posible.
Las células cancerosas necesitan de este mecanismo para poder sobrevivir y crecer, de lo
contrario el tumor detiene su crecimiento. ¿Cómo lo hacen? Estas células liberan al LEC (Líquido
extracelular) factores
angiogénicos (proteínas)
que estimulan a las células
endoteliales a proliferar.
Estas moléculas son: VEGF
(factor de crecimiento
endotelial vascular) y FGF
(factor de crecimiento de
fibroblastos).

Metástasis
La metástasis ocurre cuando la célula cancerosa se desprende del tumor inicial y migra a través de
un vaso sanguíneo hasta llegar a un punto distante al que se encontraba, generando así un tumor
secundario. Una vez que se ha disparado el proceso de angiogénesis en el emplazamiento inicial
Figura 10.6. Proceso de angiogénesis
Figura 10.5. Características de una célula cancerosa tipo.

114. Área Biología
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113
del tumor, el escenario está preparado para que la célula cancerosa se disemine por todo el
cuerpo. Las etapas de la metástasis se resumen en el siguiente dibujo:


10.4. ¿Qué causa el cáncer?
La gente a menudo ve el cáncer como una enfermedad misteriosa que golpea
aleatoriamente y sin causa conocida, pero la conclusión ineludible que surge a partir de los
estudios demuestra que son causados principalmente por agentes ambientales y factores ligados
al estilo de vida, la mayoría de los cuales provoca mutaciones en el ADN. El cáncer es una
patología multifactorial y presenta distintas frecuencias alrededor del mundo, por ejemplo, en
Japón es común el cáncer de estómago, en Estados Unidos es común el cáncer de mama y en
África el cáncer de hígado. Esto se debe porque las condiciones ambientales y el estilo de vida
juegan un rol importante en la aparición de un cáncer.

Figura 10.7. Proceso de metástasis.
Figura 10.8. Algunos factores
de riesgo del cáncer:
Envejecimiento, tabaco,
radiación UV, radiación
ionizante, ciertos productos
químicos, algunos virus y
bacterias, ciertas hormonas,
antecedentes familiares,
alcohol, dieta, sedentarismo
y obesidad.

115. Área Biología
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114









Sustancias o grupos
de sustancias
Localización del cáncer humano Uso o aparición típica
Arsénico
Pulmón, piel, otros. Subproducto de la fusión de metales; componentes
de aleaciones, medicamentos, herbicidas,
fungicidas, etc.
Asbestos Pulmón, gastrointestinal. Usados anteriormente en múltiples aplicaciones.
Benceno
Leucemia, linfoma de Hodgking. Principal componente de aceites ligeros;
aplicaciones de imprenta, caucho, pintura,
limpieza, adhesivos y detergentes.
Berilio Pulmón Combustible de misiles y vehículos espaciales.
Cadmio Próstata Soldaduras, pilas, aleaciones varias.
Cromo
Pulmón Aleaciones metálicas, pinturas, pigmentos y
conservantes.
Níquel
Nariz, pulmón Placas de níquel; componente de aleaciones
ferrosas, cerámica y pilas.

10.5. Oncogenes y Genes supresores de tumores
Figura 10.10. El cigarrillo contiene
múltiples compuestos químicos y
muchos de ellos son carcinógenos (que
provocan cáncer).
Tabla 10.2. Principales canceres ocupacionales.
Figura 10.9. Pasos
básicos para la
realización del
autoexamen de
mamas. Uno de
los cánceres más
comunes en chile
es el cáncer de
mama y detectarlo
a tiempo está al
alcance de tu
mano.

116. Área Biología
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115
Existen varias pruebas que apuntan a que la transformación de las células de un estado
benigno a un estado canceroso tiene un origen genético. En primer lugar, muchos agentes
mutagénicos como los químicos y las radiaciones causan cáncer, lo que indica que producen la
enfermedad induciendo a mutaciones (cambios) en los genes. En segundo lugar, se han
identificado mutaciones que se asocian frecuentemente con un tipo particular de cáncer.
Existen dos tipos generales de mutaciones asociadas a los tumores: las mutaciones en los
oncogenes y las mutaciones en los genes supresores de tumores. Las mutaciones en los
oncogenes actúan en las células tumorales como genes con un fenotipo dominante, esto sugiere,
en primer lugar, que las proteínas codificadas por el oncogén están permanentemente activas en
las células tumorales, y segundo, que la mutación sólo necesita uno de los dos alelos para
contribuir a la formación de un tumor. Estos genes en su estado normal, antes de mutar, se
denominan protooncogenes.
Las mutaciones en los
genes supresores de tumores
que inducen la formación de
tumores, son mutaciones
recesivas, lo que quiere decir
que forman proteínas inactivas.
Para que se desarrolle el
cáncer, la mutación debe estar
presente en ambos alelos del
gen.
Los oncogenes
codifican formas mutadas de
proteínas celulares normales
que dan lugar a una mutación
dominante, normalmente
inapropiada. Por otro lado, los
genes supresores de tumores
codifican proteínas cuya
pérdida de actividad puede
contribuir a un estado
canceroso, y como tal, son
mutaciones recesivas.


Oncogenes
Figura 10.10. Equilibrio entre protooncogenes y genes supresores
de tumores.

117. Área Biología
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116
Los oncogenes son genes cuya presencia puede desencadenar el desarrollo del cáncer.
Estos oncogenes codifican proteínas que estimulan la proliferación celular excesiva y/o
promueven la supervivencia celular. El primer oncogén humano que se descubrió fue el gen RAS
mutante que codifica una forma anormal de la proteína que lleva su mismo nombre (Ras). Por
ejemplo, un solo cambio de base en el aminoácido número 12 de la proteína Ras, convierte una
glicina en una valina y genera una oncoproteína que se ha encontrado asociada al cáncer de vejiga
en los humanos. Como consecuencia de la formación de la oncoproteína Ras, esta transmite de
forma continua una señal que promueve la proliferación celular.
Es importante recalcar que normalmente se requieren de mutaciones múltiples para
convertir una célula normal en una célula cancerosa, ya que un único oncogén no es suficiente
para desencadenar la enfermedad.
Protooncogenes: A pesar que el nombre de protooncogén suena tan dañino, estos no son
genes malos que están simplemente esperando una oportunidad para producir cáncer. Más bien,
son genes celulares normales que realizan contribuciones esenciales a la regulación del
crecimiento celular normal y la supervivencia de células no cancerosas. Este término simplemente
se heredó de la idea que cuando el protooncogén muta (sea por la causa que sea), entonces la
forma mutante de este gen (oncogén) puede causar cáncer.

Genes supresores de tumores
Los genes supresores de tumores son aquellos cuya inactivación puede conducir al
desarrollo del cáncer, al contrario de los oncogenes, en que su activación induce al cáncer. La
función del gen supresor de tumor es justamente, inhibir la proliferación celular excesiva. Es
importante destacar que para que el cáncer aparezca es necesario tener mutado ambos genes
supresores (el del padre y el de la madre), ya que son mutaciones de tipo recesivas.
El primer gen supresor que se detectó fue el gen RB, el cual genera un tipo de cáncer
denominado retinoblastoma (cáncer de retina). La alteración de ambas copias del gen RB elimina
el mecanismo de restricción y abre la puerta a la proliferación descontrolada de células. El gen RB
es el responsable de otros tipos de canceres como el de pulmón, mama y vejiga.
Posteriormente al descubrimiento del gen RB, se identificaron una docena de genes
supresores, el más importante es el gen p53. Este gen es denominado también como “guardián
del genoma” y su función de detener el ciclo celular e inducir la apoptosis en una célula mutada.

118. Área Biología
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117
El guardián del Genoma

Las mutaciones en la proteína p53 aparecen asociadas a muchos tipos de tumores. En realidad, se ha
estimado que un 50% de los tumores humanos presentan una mutación en el gen que da origen a esta
proteína. La proteína p53 activa, es un regulador que se activa en respuesta a la presencia de daños en el
ADN. La función de ésta es, por un lado, impedir la continuidad del ciclo celular hasta que hayan sido
reparados los daños en el ADN y, por otro lado, en determinadas circunstancias, induce a la apoptosis.

Ahora está claro que las mutaciones capaces de producir un aumento en la tasa de mutación juegan un
papel clave en la progresión de los tumores en los humanos. Las mutaciones en los genes supresores de
tumores interfieren en la reparación del ADN y promueven el desarrollo de tumores de forma indirecta
incrementando la tasa de mutaciones, que elevan la probabilidad de que surjan mutaciones en oncogenes
o en genes supresores de tumores, que alterarían la regulación normal del ciclo celular y de la muerte
celular programada (apoptosis). Se han identificado un gran número de estas mutaciones de genes
supresores de tumores, entre las cuales se incluyen algunas asociaciones a cánceres hereditarios en tejidos
especiales, como las mutaciones BRCA1 y BRCA2 con el cáncer de mama.




10.6. Clonación
Entendemos por clonación al procedimiento por el cual se obtienen genes, células u
organismos genéticamente iguales al organismo progenitor, originado de forma natural (mitosis) o
artificial (biotecnología). Para comprender lo que acabamos de definir tenemos el ejemplo de
segmentos de ADN que se insertan dentro una bacteria para que esta los pueda replicar y así
generar muchas copias de ese ADN foráneo.
Un poco de historia
Para poder hablar de clonación debemos retroceder hasta 1953 cuando los investigadores
J. Watson y F. Crick descubrieron la estructura tridimensional de la molécula de ADN.
Posteriormente gracias a los conocimientos de cómo se transmite y expresa dicha información
genética se pudo llegar hasta lo que hoy en día conocemos como clonación.
Recordemos que cada organismo, ya sea unicelular o pluricelular, posee en su región
nuclear una molécula fundamental, el ADN. Esta ácido desoxirribonucleico contiene toda la
información necesaria sobre cómo es y cómo se desarrollará todo el organismo del que forma
parte. La clonación en el mundo de las plantas ya era conocida en el siglo pasado, pero la novedad
radica en utilizar este procedimiento un grupo más próximo a los humanos “El reino animal”.
Todas las células de un individuo se han generado por división (mitosis y citocinesis) de una única
célula. Entonces, podemos decir que un organismo pluricelular es un clon del cigoto.
Curiosicosas!
Los carcinógenos presentes en el humo del tabaco causan varias clases de mutaciones en el
gen p53 en los canceres de pulmón, y la luz del sol provoca mutaciones en el gen p53 en los
canceres del piel.

119. Área Biología
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118
La protagonista: Oveja Dolly
La Oveja Dolly ha sido el primer mamífero en ser clonado, es decir, se generó a partir de
una célula somática, sin que el proceso de fecundación se llevara a cabo. Debemos dejar en claro
que este no fue un procedimiento sencillo porque para llegar a clonar a Dolly se utilizaron 277
embriones, y una cuarta parte de las ovejas creadas murieron antes de nacer.
El 27 de febrero de 1997 se publica un informe sobre la primera clonación de un mamífero
–La oveja Dolly- a partir del núcleo de una célula adulta de otro individuo.
Las células de un determinado tejido cuando se mantienen vivas fuera del cuerpo -en
cultivo-, no dan espontáneamente embriones, sino más células diferenciadas como ellas
(producen más células mamarias), es decir, no “recuerdan” cómo se lleva a cabo el programa
embrionario. Para lograr que una de esas células “recuperase la memoria” y diera lugar a un nuevo
ser, se recurrió a una técnica denominada transferencia nuclear: se tomó el núcleo de esa célula,
que es la parte que contiene el ADN y por tanto la información, y se fusionó con el citoplasma de
un óvulo procedente de otra oveja, al que previamente se había eliminado el núcleo. Se utilizó un
óvulo porque es una célula equipada para el desarrollo embrionario, y su citoplasma (el contenido
que rodea al núcleo) vendría a ser de algún modo el entorno adecuado para que el núcleo de la
célula adulta se reprogramara. Y, en efecto, así fue: esa célula se transformó en un embrión y
comenzó el complejo programa embrionario, de manera idéntica al que se obtiene por la fusión de
un óvulo y un espermatozoide. Tras unos días de crecimiento in vitro el embrión se implantó en
una madre de alquiler y 148 días después nació Dolly, una oveja genéticamente idéntica de aquella
desde la cual se obtuvo las células de la ubre.




Figura 10.11. Experimento de clonación de la Oveja Dolly. Primero se extraen óvulos a la oveja “A”
para posteriormente extraerles su núcleo celular, paralelamente se les extraen células de la ubre
(somáticas) a la oveja “B”. Luego se fusionan las células de las ovejas “A” y “B” (óvulo y célula
somática, respectivamente). Finalmente se implanta el futuro embrión en una oveja alquiler para
la gestación y posterior parto.

120. Área Biología
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119
10.7. Uso de Terapia Génica (TG) y salud.
Existen, en teoría, dos tipos de TG: la Terapia Génica de Células Somáticas y la Terapia
Génica de Células Germinales, aunque sólo la primera está siendo desarrollada actualmente.
La TG somática busca introducir los genes a las células somáticas (esto es, todas las células
del organismo que no son gametos o sus precursores), y así eliminar las consecuencias clínicas de
una enfermedad genética heredada o adquirida. Las generaciones futuras no son afectadas
porque el gen insertado no pasa a ellas. La TG germinal sólo existe como posibilidad, pues no se
cuenta con la tecnología necesaria para llevarla a cabo. Además ha sido proscrita por la comunidad
científica y por organismos internacionales por sus implicaciones éticas, las cuales discutiremos
más adelante. La TG germinal trataría las células del embrión temprano, los óvulos, los
espermatozoides o sus precursores. Cualquier gen introducido en estas células estaría presente no
sólo en el individuo, sino que sería transmitido a su descendencia.


¿En qué consiste la clonación humana con fines terapéuticos?
Consiste en combinar la técnica de clonación con la de obtención de células madre
embrionarias, para curar a individuos que tuviesen una enfermedad que pudiera resolverse
mediante trasplante celular. Esto se haría obteniendo células diferenciadas de la persona que se
desea curar a base de las técnicas utilizadas en Dolly, generando un embrión; el que
posteriormente se destruiría al cabo de 6 días para obtener células madres a partir de él, haciendo
que esas células se especialicen hacia el tipo celular específico para curar a dicha persona, las que
posteriormente se implantarían en el tejido dañado.
Figura 10.12. Células madre embrionarias humanas

121. Área Biología
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120
Al proceder de un embrión idéntico a la
persona de partida, las células no
provocarían rechazo al ser implantadas y
además la posibilidad de mantener
congelados los cultivos celulares
proporcionaría una fuente casi ilimitada de
tejidos. Hay que indicar que desde el punto
de vista técnico este proceso es aún una
mera posibilidad y haría falta mucha
investigación para ponerlo en marcha: no
se han conseguido todavía tipos celulares
bien definidos a partir de células madre
embrionarias y hay pocas evidencias de
que puedan curar enfermedades.




Otras posibilidades serían la modificación
genética de células madre procedentes de
la misma persona para que no provocaran
rechazo, o la existencia de bancos de
células a los que se pudiera acudir para
buscar células compatibles con la persona
que las va a recibir. En definitiva, hay
muchas vías terapéuticas que van
haciéndose posibles por el desarrollo de la
ciencia y que no vulneran el respeto
debido a la vida humana en todas las fases
de su desarrollo. Es deber de todos
defender la vida humana y fomentar que
se canalicen los esfuerzos de la
investigación hacia lo que son verdaderos
avances.



Figura 10.13. Propuesta de clonación
humana con fines terapéuticos.
Figura 10.14. Producción de tejidos corporales
a partir de células madres del paciente.

122. Área Biología
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121
Preguntas PSU





























Me debería importar: Cada año se gastan cientos de millones de pesos en la búsqueda de un
tratamiento efectivo para el cáncer; se invierte mucho menos dinero para prevenir el cáncer. ¿Por
qué piensa que esto es así? ¿Qué tipos de cambios en el estilo de vida podríamos establecer para
ayudar a prevenir el cáncer? ¿Qué tipos de programas de prevención podrían iniciarse o reforzarse
para propiciar estos cambios? ¿Qué factores podrían impedir estos cambios y programas?


1.Un tumor maligno (canceroso) se caracteriza
por:
Tener células indiferenciadas o de fenotipos
alterados.
Tener células en zonas bien delimitadas y
encapsuladas.
Ser capaz de invadir otros tejidos u órganos,
mediante metástasis.
A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo III.
D)Sólo I y III.
E)I, II y III.

2.¿Cuál de las siguientes afirmaciones respecto
de los genes supresores es falsa?

A)Genes supresores como el p53 induce a la
apoptosis de células alteradas.
B)Cuando experimentan ganancia de función
generan cáncer.
C)Cuando experimentan perdida de función
generan cáncer.
D)Es necesario mutar ambos genes alelos (padre
y madre) para provocar cáncer.
E)Son los genes que regulan el ciclo celular
evitando así, la proliferación descontrolada de
células.
3.Se extrae el núcleo de una especie
unicelular A y se implanta en un unicelular
de la especie B, al que previamente se le
ha destruido el núcleo. El resultado más
probable de este experimento es que:
A)Mueran las dos células.
B)Sobrevive solo la especie A.
C)B adquiere las características de A.
D)A adquiere las características de B.
E)B mantiene sus características.

4.El desarrollo experimental que originó a la
oveja Dolly consistió en obtener núcleos
de células de glándulas mamarias de una
oveja (A), trasplantados a óvulos,
desprovistos de su pronúcleo, de una
oveja (B) e implantarlos en el útero de
otra oveja (C). Se dice que la oveja nacida
por este procedimiento es un clon pues
esta:

A)Es genotípicamente idéntica a la oveja (A).
B)Es genotípicamente idéntica a la oveja (B).
C)Es genotípicamente idéntica a la oveja (C).
D)Tiene una glándula mamaria idéntica a la
oveja (A).
E)Posee óvulos idénticos a la oveja (B).

123. Área Biología
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122
Capítulo 11: Meiosis

Objetivos:
- Comprender las diferentes fases de la meiosis.
- Conocer la importancia biológica de la meiosis.
- Entender los mecanismos que generan variabilidad genética y su importancia.
- Saber las semejanzas y diferencias entre la mitosis y la meiosis.
Introducción
Como viste en el capítulo 9 (Ciclo Celular), las células pasan por un periodo cíclico que
culmina en la división de una célula “madre” para formar 2 células “hijas”, idénticas a la célula
progenitora. Este proceso es llamado mitosis y es necesario para cumplir una diversidad de
funciones en los organismos tales como: crecimiento, reparación de tejidos, reproducción
asexual, etc.
Hay que tener en consideración que las células que son generadas por mitosis, mantienen
siempre la misma cantidad de material genético que sus antecesoras, lo que significa que tienen la
totalidad de los cromosomas de su especie, el cual es 2n (contiene los 2 grupos de cromosomas
homólogos). En el caso de la especie humana estas células tendrían 2 grupos de 23 cromosomas,
siendo 46 en total.
Si la mitosis fuera el único tipo de división celular en los organismos, sería un misterio
explicar la ocurrencia de ciertos procesos biológicos de gran importancia en las diversas especies.
Como por ejemplo, por qué los seres humanos somos todos diferentes, siendo que la mitosis
genera células idénticas y por ende deberíamos ser todos iguales sin ninguna distinción (ignorando
las mutaciones). Otro misterio sin resolver sería el hecho de que si todos estos organismos iguales
se reprodujeran sexualmente, como en el caso de los humanos, las células germinales
(espermatozoide y ovocito II) serían diploides (2n) ya que fueron producidas por mitosis, y al
unirse en la fecundación, generarían organismos 4n (poliploides), y así la cantidad de cromosomas
de la especie iría en aumento, lo que constituiría una aberración genética.
Es por ello que para generar individuos de la misma especie que sean diferentes y al
mismo tiempo, mantener constante el número de cromosomas en la especie, existe un tipo
especial de división celular denominado meiosis, que es el tema a tratar en este capítulo.

Figura 11.1. Ejemplificación de lo que sucedería una fecundación entre dos células diploides en el caso de la
especie humana.

124. Área Biología
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123
11.1. Reproducción sexual
A pesar de que hay una gigantesca diversidad de organismos en el planeta, entre todos
compartimos una serie de características, las que son propias de cualquier ser vivo. Una de las
cualidades más importantes y destacables es la de la reproducción, es decir, que todos los seres
vivos somos capaces de dejar una progenie o descendencia, provocando la continuidad de la
especie en el tiempo.
Los organismos tienen dos formas de reproducirse: la asexual y la sexual. La reproducción
asexual consiste básicamente en sucesivas divisiones de los organismos (mitosis o procesos
similares), para generar una progenie idéntica a la anterior en términos genéticos. Este tipo de
reproducción es utilizado por los organismos unicelulares tanto procariontes como eucariontes, y
múltiples organismos pluricelulares pertenecientes al reino protista, fungi, vegetal e incluso animal
(más detalles en el capítulo de hormonas y sexualidad). Mientras que la reproducción sexual es
más compleja ya que responde a las necesidades evolutivas de los organismos.
La reproducción sexual consiste en la interacción de dos organismos de distinto sexo (o un
organismo hermafrodita) para formar descendientes. Esta reproducción se concreta con la
fecundación, proceso en el cual, las dos células generadas por ambos progenitores para producir
un nuevo organismo, interactúan y se fusionan, formando una única célula llamada cigoto, que
representa el inicio de la vida del nuevo ser vivo.
Entre las distintas características de la reproducción sexual, se pueden mencionar:
1) Es mucho más compleja que la reproducción asexual, ya que requiere una maquinaria
metabólica mucho mayor para efectuar procesos bioquímicos de gran complejidad.
2) Es considerablemente más lenta que la asexual.
3) Produce descendientes que no son idénticos a los progenitores (no genera clones).
4) Necesita la participación de células especializadas que son sintetizadas por ambos
progenitores, las que cumplen la tarea de unirse y permitir la fecundación. Esta células
reciben el nombre de células germinales o gametos










Figura 11.2. Un ejemplo de
reproducción asexual (fisión
binaria).
Figura 11.3. Ejemplo de
reproducción sexual en la especie
humana

125. Área Biología
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124
11.2. Gametos
Se podría decir que son unas de las células más importantes de las especies que se
reproducen sexualmente, ya que son las que participan en la fecundación ejecutando este proceso
y por consecuencia “crean” el nuevo ser vivo. Son producidas por sus progenitores (una por el
organismo “materno” y la otra por el organismo “paterno”) y en el caso de la especie humana, los
gametos son el espermatozoide y el ovocito II (también llamado ovocito u ovulo).
Estas células poseen cualidades únicas que las distinguen del resto de todas las demás
células del organismo, ya que son células haploides, es decir, solamente tienen un juego de
cromosomas (n), a diferencia del resto de las células (somáticas) que poseen dos juegos de
cromosomas (2n). Lo que significa que los gametos humanos tienen 23 cromosomas cada uno.
La importancia de esta característica radica en que cuando los dos gametos se fecundan,
los dos juegos de cromosomas de ambas células se unan y formen nuevamente un organismo
diploide (n + n= 2n  23 + 23 = 46 cromosomas), solucionando el problema planteado al inicio del
capítulo que cuestionaba como se mantenía el número de cromosomas de la especie en la
fecundación. Pero además, como se mencionó anteriormente, se deduce que es imposible que los
gametos hayan sido producidos por mitosis, ya que este proceso produce células idénticas
genéticamente, o sea, células diploides siendo que los gametos son haploides. Por la tanto, debe
haber un proceso que permita convertir células diploides en células haploides, y ese
procedimiento es la meiosis.

Figura 11.4. Ejemplificación del accionar de la meiosis.



11.3. Meiosis
La meiosis es un tipo de división celular que ocurre exclusivamente en órganos
especializados de los organismos que se reproducen sexualmente llamados gónadas (testículos y
ovarios en la especie humana), cuya principal función es la de producir los gametos mediante un
complejo proceso llamado gametogénesis, en el cual la meiosis cumple un rol fundamental.
A diferencia de la mitosis que tiene sólo una división celular, la meiosis tiene dos divisiones
sucesivas, siendo dos etapas o fases denominadas Meiosis I y Meiosis II las que constituyen este
proceso.
11.3.1 Meiosis I
La meiosis I o también llamada etapa reduccional es el la primera división nuclear y
celular. En muchos factores es distinta a la mitosis, a pesar de tener elementos en común. Es
importante destacar que antes de empezar la meiosis I, las células tienen interfase, es decir, pasan
por G1, S y G2, teniendo una célula diploide y con su material genético duplicado (2n, 4c), que va a
empezar a dividirse.

126. Área Biología
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125
A) Profase I: Es la primera fase de toda la meiosis, y existe un consenso que determina que es
la más compleja de esta, debido a que aquí ocurren los sucesos característicos de la
meiosis. Para poder comprender con mayor profundidad esta fase, se encuentra
subdividida en 5 “sub-fases”.

1. Leptoteno: En este estado, la cromatina se
comienza a condensar parcialmente, formándose
unos largos y delgados cromosomas (muchos más
delgados que los de la mitosis) que tienen
estructuras esféricas llamadas cromómeros. Los
cromosomas quedan unidos por sus extremos a la
envoltura nuclear.


2. Zigoteno: Acá cada cromosoma se une con su homólogo en un proceso sumamente
específico llamado sinapsis. Acá se unen dos cromátidas (una por cromosoma) gracias a
una estructura proteica que se cierra entre ambas cromátidas, como una cremallera. Esta
estructura que permite la unión, se conoce como complejo sinaptonémico. Finalizada la
sinapsis se pueden observar los pares de cromosomas unidos, llamados bivalentes o
tétradas, ya que cada tétrada consta de cuatro cromátidas. Es importante mencionar que
sólo una cromátida de cada cromosoma se une entre sí formando la tétrada, mientras que
las otras dos se quedan separadas.


Figura 11.6. Zigoteno Figura 11.7. Tétrada formada.

3. Paquiteno: Los cromosomas homólogos constituyen las tétradas (las que son 23 en los
humanos), que se unen debido a la interacción de las cromátidas no hermanas, las cuales
se mantienen unidas gracias al complejo sinaptonémico. En esta fase, los segmentos de
ambas cromátidas unidas, interactúan y se intercambian material genético de forma
azarosa y de número variable. Este evento se llama crossing-over o entrecruzamiento y es
uno de los 3 puntos que genera variabilidad genética en los organismos.
Figura 11.5. Leptoteno

127. Área Biología
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126

Figura 11.8. Paquiteno Figura 11.9. Esquema del entrecruzamiento (crossing-over)
4. Diploteno: Inicia el desarme del complejo sinaptonémico y se separa el cromosoma de su
homólogo en cada tétrada. Solamente quedan unidos en las zonas donde se efectuó el
crossing-over, que reciben el nombre de quiasmas.




5. Diacinesis: Es la última etapa de la profase I. La
cromatina se encuentra más condensada en esta fase por lo
que los cromosomas alcanzan su mayor grosor y también se
separan de la carioteca. Los cromosomas homólogos se
encuentran separados, excepto en los quiasmas que permiten
que las tétradas continúen existiendo, mientras que las
cromátidas hermanas se encuentran unidas por los
cinetocoros. Al finalizar la diacinesis, la membrana celular se
fragmenta, desaparece el nucléolo y cesa la síntesis de ARN.
Figura 11.11. Diacinesis
B) Metafase I: En la metafase I es cuando los cromosomas alcanzan su mayor grado de
condensación. Aquí es cuando los bivalentes son movilizados hacia el plano ecuatorial de
la célula por el huso meiótico, disponiendo todas las tétradas en este espacio. Cabe
recordar que a diferencia de la mitosis, en donde los 46 cromosomas de la especie
humana se disponían a lo largo del plano ecuatorial, acá solamente 23 tétradas se
disponen a lo largo del mismo, ya que cada tétrada contiene 2 cromosomas. Los dos
cromosomas de cada bivalente son orientados hacia polos opuestos.
En esta fase, ocurre el segundo proceso biológico que permite la variabilidad
genética; la permutación cromosómica. Dicho evento consiste en que los cromosomas
de cada tétrada se pueden posicionar de forma azarosa con respecto a los polos
celulares a lo largo del plano ecuatorial, siendo imposible predecir cuantos
cromosomas maternos y/o cromosomas paternos se irán a un determinado polo.
Figura 11.10. Diploteno

128. Área Biología
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127
C) Anafase I: Aquí es cuando ocurre la separación de las tétradas. Estas se encuentran
dispuestas en el plano ecuatorial, sujetas al huso meiótico, cuando este se empieza a
acortar y por ende “tira” a los bivalentes por ambos lados provocando la ruptura de los
quiasmas, y llevando a los cromosomas homólogos a polos opuestos. En el caso de la
especie humana en cada polo habría 23 cromosomas homólogos dobles.
D) Telofase I: La célula comienza a modificar su forma y se sintetizan 2 cariotecas para
originar 2 nuevos núcleos. Los cromosomas dobles de cada polo son encerrados en cada
núcleo, se generan nuevos nucléolos, el huso meiótico se desmonta y los cromosomas se
desenrollan dentro del núcleo. Además, inicia la citocinesis la que conformará 2 células
haploides con su material genético duplicado (cromosomas dobles) o sea, n-2c.


Consideraciones de la meiosis I
Una vez finalizada la etapa, el resultado que esta genera son dos células n, 2c. De ahí se
explica por qué este proceso recibe el nombre de etapa reduccional, ya que lo que hace es reducir
la cantidad de cromosomas (de diploide a haploide) y la cantidad de ADN (de 4c a 2c).
También se debe tener en cuenta que estas células antes de iniciar la meiosis II, pueden
pasar por una etapa intermedia llamada intercinesis. Sin embargo, esta etapa no es fundamental,
ya que muchas veces las células pasan directamente de telofase I a profase II. Esta etapa no es una
interfase ya que no ocurre la replicación del ADN.



11.3.2 Meiosis II
Cada una de las dos células generadas por la meiosis I entra a la meiosis II, también
conocida como la fase ecuacional. En términos generales, la meiosis II es casi idéntica a la mitosis,
ya que acá no ocurren procesos para favorecer la variabilidad, que sí ocurrieron en la meiosis I.
A) Profase II: La cromatina inicia su condensación mientras que la carioteca comienza a
desintegrarse. El nucléolo desaparece y se ensambla el huso meiótico.
B) Metafase II: Se forma la placa metafásica gracias a la acción del huso que está ensamblado
a los cinetocoros de los cromosomas. En esta ocasión todos los cromosomas se disponen a
lo largo del plano ecuatorial ya que no hay presencia de tétradas como en la meiosis I.
Figura 11.12. Meiosis I o etapa reduccional

129. Área Biología
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128
C) Anafase II: El huso meiótico se acorta y provoca la división de los centrómeros de cada
cromosoma, llevando a la cromátidas hermanas a polos opuestos. Esto provoca que sólo
haya cromosomas simples en la célula.
D) Telofase II: Una vez divididos los cromosomas, quedaría la misma cantidad de
cromosomas simples en cada polo. Se vuelven a formar las cariotecas en ambos polos para
constituir los dos nuevos núcleos. En esta etapa quedan conformadas las dos células,
ambas haploides y con cromosomas simples (n, c). Luego iniciaría la citocinesis, la que
divide el citoplasma y genera definitivamente ambas células.

Consideraciones de la meiosis II
Esta etapa inicia con una célula haploide con cromosomas dobles (n, 2c) y al finalizar,
iguala ambas características, entregando una célula haploide con cromosomas simples (n, c) por lo
que recibe el nombre de “ecuacional”.
Hay que tener en cuenta que, si bien, por cada célula que entra a meiosis II se generan 2
células nuevas, son 2 células generadas por meiosis I que entran a la segunda. Por lo tanto, la
meiosis II genera 4 células por cada célula que entra a la meiosis.
Por último, cuando finaliza la meiosis, las nuevas células no se dividen, si no que
dependiendo de la gónada en la que hayan sido producidas, seguirán una serie de procesos
bioquímicos que las transformará en gametos femeninos o masculinos funcionales para la
fecundación. Este proceso en general, se llama gametogénesis será abordado en el siguiente
capítulo.


Figura 11.13. Meiosis II o etapa ecuacional

11.4. Importancia biológica de la meiosis
Así como la mitosis cumple una serie de funciones en la vida de los organismos, la meiosis
cumple tareas, las cuales la mitosis estaría imposibilitada de cumplir en los organismos de
reproducción sexual, que principalmente son 3.

130. Área Biología
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129
11.4.1 Mantienen constante el número de cromosomas en las especie.
La meiosis genera células haploides a partir de diploides. La utilidad de esto, es que al
momento de la fecundación, ambos gametos haploides de unirán y formarán nuevamente la
primera célula de un organismo diploide. Si la meiosis no existiera y los gametos fueran ambos
diploides, al mezclarse formarían un organismo 4n, y si esa generación de organismos se
reproduce nuevamente, se mezclarían dos gametos 4n formando organismos 8n, y así nunca
pararía de crecer la cantidad de cromosomas, lo que sería algo impensado en términos genéticos.
11.4.2 Son las principales fuentes de variabilidad genética
Como se mencionó al iniciar el capítulo, si la mitosis fuera nuestro mecanismo de
reproducción, todos los organismos de la misma especie seríamos idénticos (clones), sin embargo
eso en muchas especies no pasa, ya que cada organismo es distinto del otro genéticamente
hablando. Se sabe que las mutaciones ayudan a diferenciar organismos, pero también hay
procesos orquestados por el organismo los cuales tienen como función diferenciar los genomas de
los individuos. Estos procesos son 3 los cuales son:
A) Crossing-Over: También llamado entrecruzamiento, es un complejo proceso que ocurre
en la profase I, específicamente en la etapa del paquiteno. Consiste en el intercambio de
segmentos de ADN (genes) entre ambas cromátidas unidas en las tétradas. Este intercambio es
azaroso y ocurre en un número variable, por lo que es impredecible, lo que provoca que generará
cromosomas que van a diferir de sus respectivos homólogos, generando la primera instancia de
variabilidad genética.
B) Permutación cromosómica: Ocurre en la metafase I, y es la segunda instancia
generadora de variabilidad genética, ya que recibe a las células que pasaron por la profase I y por
lo tanto por el crossing-over. Al ubicarse las tétradas en la placa ecuatorial de la célula, estas se
pueden disponer de la orientación de sus cromosomas hacia los polos de forma azarosa,
generando diversas posibilidades de distribución cromosómica. Las posibilidades de obtener
distintas distribuciones se calculan con la formula

, siendo n la cantidad de pares de
cromosomas. Por ejemplo, en el caso de los seres humanos que tenemos 2n= 46 cromosomas,
poseemos 23 pares de cromosomas. La totalidad de distribuciones que podrían hacerse sería

=
8.388.608 distribuciones distintas.
La meiosis con sus mecanismos de crossing-over y permutación cromosómica posibilita
que sea estadísticamente imposible que 2 gametos sean exactamente iguales genéticamente.

Figura 11.14. Permutación cromosómica.

131. Área Biología
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130
C) Fecundación: Si bien no ocurre en la meiosis, es el último mecanismo que permite la
variabilidad, y se encuentra íntimamente relacionado con la división. Es el acto en que los 2
gametos (masculino y femenino) se encuentran para crear al nuevo organismo. Esto aumenta la
variabilidad, ya que los espermatozoides que buscan fecundar en el ovocito II, son millones y todos
distintos entre sí, junto con el ovocito que fue generado mediante meiosis que pasó por crossing-
over y permutación cromosómica, permitiendo crear un organismo único e irrepetible.
11.4.3 Determinan el sexo del organismo
Muchas especies se encuentran dividas por el sexo al cual pertenecen genéticamente. Los
responsables de esto son la meiosis y la fecundación, debido a que la primera divide a los
cromosomas, incluyendo los cromosomas sexuales los cuales son los responsables de determinar
el sexo del organismo, y la segunda une ambos gametos, juntando los cromosomas sexuales,
determinando el sexo del organismo. Además la meiosis tiene una participación mayor, porque si
accidentalmente falla en la división o disyunción de los heterocromosomas y si estos gametos se
fecundan, generará organismos que no pertenecerán a la clasificación de machos o hembras
genéticamente hablando. (Más detalles en el siguiente capítulo).
11.5. Diferencias entre meiosis y mitosis
Ambos tipos de divisiones tienen diversas cosas en común y diversas diferencias. Lo que
tienen en común es que se encargan de dividir nuclearmente a las células, utilizan estructuras
similares, presentan una maquinaria medianamente similar, etc.
Las diferencias que tienen se encuentran enlistadas en el siguiente recuadro:
Ciclo celular Mitosis Meiosis
Tiene lugar en Todas las células del
organismo.
Células productoras de
gametos, ubicadas en las
gónadas.
Tipo de reproducción Reproducción asexual Reproducción sexual
Variabilidad genética Células idénticas entre sí e
idénticas a su progenitora.
Células diferentes entre sí y
diferentes a su progenitora.
N° de células producidas por
una célula madre
2 4
N° de divisiones nucleares 1 2
Información genética de la
célula madre
2n, 2c (antes de S). 2n, 2c (antes de S).
Información genética de la
célula hija
2n, 2c. n, c.
En anafase se separan Las cromátidas hermanas. En la 1era división los
cromosomas homólogos y en
la 2da las cromátidas
hermanas.
Función Reproducción asexual,
crecimiento, regeneración y
reemplazo celular, continuidad
genética.
Reproducción sexual,
mantener la cantidad de
cromosomas de la especie,
generar variabilidad.
Tabla 11.1. Diferencias entre mitosis y meiosis

132. Área Biología
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131

Desafío:
1. Tengo una célula somática cuya información genética es 2n = 20, y va a iniciar la meiosis.
Con los conocimientos que adquiriste en esta unidad y tus conocimientos previos,
completa el siguiente cuadro. Puedes ayudarte con dibujos si lo necesitas.
Fases de la meiosis Cantidad de ADN N° de cromosomas N° de cromátidas
Diploide o
haploide
G1
S
G2
Profase I
Metafase I
Anafase I
Telofase I
Células resultantes
Profase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II
Células resultantes


2. ¿Cuál es la probabilidad de que dos espermatozoides tengan la misma información
genética? Justifica tu respuesta

133. Área Biología
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132
Preguntas PSU






























El entrecruzamiento de cromosomas
homólogos (crossing-over) es un fenómeno que
se produce en:

La profase mitótica.
La profase de la segunda división meiótica.
La metafase de la primera
división meiótica.
La profase de la primera división meiótica.
Ninguna de las anteriores.

¿Qué efecto biológico puede provocar el
entrecruzamiento meiótico?

Aumento del número cromosómico de la
especie.
Perpetuación de la información genética de
la especie.
Aumento de la variabilidad genética.
Independencia de los caracteres
genéticos paternos y maternos.
Ninguna de las anteriores.

De las siguientes opciones, ¿Cuál de ellas
describe una función fundamental de la
meiosis?

A)Ocurrir exclusivamente en órganos
reproductores (gónadas).
B)Producir células diploides a partir de
células haploides.
C)Presentarse en vertebrados.
D)Mantener el número cromosómico de una
especie.
E)Tener una larga profase I.


Si una célula en meiosis presenta 45
tétradas o bivalentes en profase I, tendrá
90 cromosomas simples en:
Anafase II.
Metafase I.
Anafase I.
Profase II.
Telofase I.

Un investigador estudia una
célula humana en división celular y
comunica las siguientes
observaciones:

No presenta carioteca.
Posee la mitad de los cromosomas de la
especie.
Los cromosomas tienen dos cromátidas.

Con esta información es posible deducir
que la célula está en

Metafase mitótica.
Anafase I meiótica.
Profase I meiótica.
Anafase mitótica.
Metafase II meiótica.

Si comparamos la mitosis y meiosis en un
organismo que tiene seis cromosomas
(2n=6), la alternativa incorrecta es:

El juego de cromosomas originales es de
seis cromosomas para la mitosis.
El juego de cromosomas originales es de
tres pares homólogos para la meiosis.
El juego de cromosomas resultante es
de tres pares homólogos para la
mitosis.
El juego de cromosomas resultante es
de tres cromosomas para la meiosis.
El juego de cromosoma resultante en la
mitosis es idéntico a la meiosis.

134. Área Biología
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133

135. Área Biología
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Capítulo 12: Gametogénesis

Objetivos:
- Entender la importancia biológica de la gametogénesis.
- Comprender las distintas etapas de la espermatogénesis y la ovogénesis.
- Identificar las semejanzas y diferencias de ambos procesos.
- Reflexionar acerca de los errores que se generan en este proceso.

Introducción

Las únicas células haploides, en muchos organismos, son los gametos. Estas células son
generadas por meiosis y su función es combinarse en la fecundación, para así generar nuevos
organismos (descendencia). En base a eso se concluye que los gametos son células
tremendamente importantes ya que son las que tienen la propiedad emergente de constituir a un
nuevo organismo (generan vida), garantizando la continuidad de su especie.
Debido a la exclusiva e importante función que los gametos han de cumplir, su fisiología y
estructura deben ser diferentes al resto de las células, para que puedan lograr su funcionalidad.
Por ello el proceso mediante el cual se crean los gametos es maravillosamente complejo, y
requiere de una serie de etapas que varían en la hembra y en el macho. Hay que destacar que si
bien, la meiosis es parte importante de este procedimiento ya que efectúa que los gametos sean
haploides, no es la única fase que ocurre.
Es por esto que este capítulo se verá a fondo, el proceso completo de la conformación de los
gametos que es la gametogénesis.

12.1. Gametogénesis

Es el proceso en el que se forman los gametos. Ocurre en las gónadas o glándulas sexuales de
los organismos (testículos y ovarios en el caso humano) y en términos generales, actúan
transformando células diploides (somáticas) en gametos propiamente tales (haploides y
diferenciados).
Este proceso ocurre cuando los organismos han alcanzado la madurez sexual, es decir, que ya
son capaces de aparearse y generar descendencia. Esta etapa tan compleja desde el punto de vista
biológico y clínico es la pubertad, y lo que ocurre en esta edad en términos fisiológicos es que se
produce una gran cantidad de hormonas gonadotróficas (LH y FSH), y generan una diversidad de
cambios relacionados con la sexualidad de los organismos, entre ellos la producción de gametos,
(esto se verá en detalle en los capítulos de Sistema endocrino y Hormonas y sexualidad humana).
La acción de las gonadotrofinas permite la realización de la gametogénesis en los organismos,
sin embargo, estos procesos son muy distintos en el macho y en la hembra, por lo que sus
gametos son muy diferentes. En los machos el proceso se llama espermatogénesis y en las
hembras ovogénesis, los cuales se verán a continuación.

12.2 Espermatogénesis

Es la gametogénesis que ocurre en los machos. Ocurre en los testículos y genera
espermatozoides. Este proceso es continuo ya que, desde la primera espermatogénesis el macho
no cesa de producir gametos hasta su deceso o a muy avanzada edad (excepto por diversas
enfermedades).

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A) Etapa de multiplicación

Es la primera fase de la gametogénesis, y en los machos ocurre a temprana edad (etapa
embrionaria) sin embargo se detiene para reanudar en la pubertad. En esta etapa, hay una gran
cantidad de células somáticas las cuales son llamadas células germinales primordiales (CGP)
alojadas en el interior de los testículos las cuales se están dividiendo por mitosis en forma
continua. Las células que generan en sus divisiones, son las que entrarán a meiosis y se llaman
espermatogonios, y que son células somáticas (2n, 2c).

B) Etapa de crecimiento

Esta etapa ocurre en la pubertad. Lo que
ocurre acá es que debido a la poca reserva energética
que tienen los espermatogonios estas células
comienzan a adquirirla, para utilizarla en el
metabolismo que requerirán las siguientes fases de la
gametogénesis. Además aumenta el volumen
citoplasmático de la célula para garantizar efectivas
divisiones celulares que se realizarán posteriormente.
En este contexto, la célula se encuentra en la interfase
de la meiosis, específicamente ya pasó la etapa S por
lo que su material genético ya se encuentra duplicado.
Las células que ya tienen todos estos cambios, pasan a
llamarse espermatocitos I, y son células somáticas
pero con el material genético duplicado (2n, 4c).

C) Etapa de maduración

Los espermatocitos I entran a la meiosis I.
Pasan por los procesos de crossing-over y
permutación cromosómica lo que genera variabilidad
genética. Al finalizar la meiosis I, se generan 2 células
nuevas haploides con su material genético duplicado
(n, 2c) las cuales son nombradas espermatocitos II.
Los espermatocitos II pasan por la segunda
meiosis, resultando 4 células haploides con
cromosomas de una sola cromátida (n, c). Las células
que resultan de la meiosis II reciben el nombre de
espermátidas.
En definitiva, el proceso de espermatogénesis,
consiste en tomar una célula madre llamada
espermatogonio, la que después de varias etapas
formará 4 células haploides llamadas espermátidas.
Sin embargo, el proceso no termina acá, ya que estas
células han de transformarse en espermatozoides.


Figura 12.1. Espermatogénesis

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136

D) Espermiohistogénesis

Este proceso se encuentra en la etapa de maduración. En el no ocurren divisiones, ya que
las células poseen la configuración de un gameto (n, c), pero aún falta que estas espermátidas se
“transformen” es espermatozoides, que es lo que sucede en esta fase.
Las espermátidas comienzan a modificar su composición geométrica; alargándose poco a
poco mediante la acción del citoesqueleto. Mientras eso ocurre, el aparato de Golgi comienza a
secretar una serie de vesículas que llevan en su interior una serie de enzimas hidrolíticas (rompen
enlaces) las cuales comienzan a alojarse en un extremo de la célula que luego será la cabeza del
espermatozoide, formando una estructura llamada acrosoma. Mientras que en el otro extremo, la
prolongación de la célula forma un apéndice llamado flagelo, el cual es formado por 9+2 pares de
microtúbulos. Este flagelo cumple la función de permitir que el espermatozoide se movilice a
través de todos los conductos por los que debe pasar. En el cuello del espermatozoide se
encuentran gran parte de las
mitocondrias, las cuales generarán la
energía requerida para que la célula
se pueda movilizar. Finalmente, las
vesículas acumuladas en la cabeza del
espermatozoide generan una zona
llamada acrosoma, la cual tiene por
función liberar su contenido
enzimático cuando el espermatozoide
toma contacto con el ovocito II, el
cual hidrolizará un sector del gameto
femenino para facilitar la entrada del espermatozoide
logrando la fecundación.


Consideraciones de la espermatogénesis

Al haber visto como ocurre el proceso de formación de los gametos masculinos, es importante
tener en consideración algunas cosas del mismo:

- Este proceso ocurre a partir de la pubertad en el macho. Si bien las células germinales
primordiales se dividen en la etapa embrionaria, recién en la pubertad estas células
entrarán a meiosis para conformar a los espermatozoides
- La espermatogénesis es continua, es decir, desde la pubertad nunca dejan de
producirse espermatozoides, a menos de que exista alguna condición que impida
esto.
- El tiempo que transcurre desde el crecimiento del espermatogonio hasta la creación
final de los espermatozoides, demora entre 6 a 9 semanas, dependiendo de la
especie.
- Como se mencionó, cada día se están produciendo espermatozoides. La cantidad de
gametos masculinos producidos en un día, supera los 100 millones (este es un
promedio entre diversas especies).


Figura 12.2. Espermiohistogénesis

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12.3. Ovogénesis u Oogénesis

Es la producción de gametos femeninos llamados óvulos. Se realiza en las gónadas
femeninas: los ovarios. A diferencia de la espermatogénesis, es un proceso cíclico. Es decir, la
producción de los gametos femeninos ocurre en un determinado período de tiempo, formando así
un ciclo de producción. Además, la ovogénesis produce un solo gameto por cada ciclo, mientras
que en la espermatogénesis se formaban 4 gametos por cada espermatogonia. Otra radical
diferencia entre ambos procesos, es que la ovogénesis no dura hasta la muerte de la hembra, sino
que deja de realizarse en un momento determinado de la vida de esta, momento que es conocido
como la menopausia. Cabe destacar que la ovogénesis no deja de realizarse porque se acaban los
ovocitos, sino porque la secreción de las gonadotrofinas disminuye notoriamente en esa época de
la vida de la mujer.

A) Etapa de proliferación
Esta etapa ocurre exclusivamente en la etapa
embrionaria. Lo que ocurre acá, es que las células
germinales primordiales (CPG) ubicadas en la capa
epitelial de los ovarios están continuamente
dividiéndose por mitosis, generando una gran cantidad
de células precursoras de gametos femeninos llamadas
ovogonios, los cuales tienen una dotación 2n, 2c.

B) Etapa de crecimiento

A diferencia del proceso que ocurre en los
machos, esta ocurre en la etapa embrionaria, al igual
que la anterior. Los ovogonios en esta etapa aumentan
su volumen citoplasmático debido a que van generando
mayores reservas de nutrientes para los futuros
procesos que vienen a continuación. También los gonios
ingresarán a la interfase de la meiosis, pasando por la
etapa S donde se duplicará su material genético. Al
finalizar la etapa de maduración con todos los procesos
descritos, la célula será diploide con su material
genético duplicado (2n, 4c) llamándose ovocito I.

C) Etapa de maduración

Las dos etapas anteriores presentan muchas
similitudes con la espermatogénesis, exceptuando el
tiempo en el que transcurren (en el macho es en la
pubertad, mientras que en la hembra es el período
embrionario). Sin embargo, es en esta etapa en donde
se acentúan las diferencias entre ambas gametogénesis.
Esta fase continúa en la etapa embrionaria. Los
ovocitos I ingresan a la meiosis I pero se quedan
detenidos en plena profase I (exactamente en
diploteno). El tiempo de duración en el que los ovocitos I
Figura 12.3. Ovogénesis

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se encuentran detenidos varía dependiendo de la especie, (pueden ser 10 hasta 55 o 60 años).
Como sea, la meiosis I continúa su proceso cuando se secretan grandes cantidades de
gonadotrofinas en el organismo (la pubertad). Cuando ello ocurre, el ovocito I finaliza la meiosis I,
generando dos células haploides con cromosomas dobles (n, 2c). Sin embargo estas células no son
iguales, ya que una de ellas será el enorme ovocito II que entrará a meiosis II, y la otra es una
célula muy pequeña llamada polocito I cuya función es simplemente permitir la reducción
cromosómica. La razón por la cual es tan pequeño, es porque el ovocito II debe perder muy poco
volumen celular, ya que será la célula que alojará al espermatozoide por lo que debe ser lo
suficientemente grande para contener al organismo que se creará. Los polocitos rara vez se
dividen, debido a que previamente son fagocitados.

El ovocito II iniciará su segunda meiosis deteniéndose nuevamente. Esta vez lo hará en
metafase II. En esta detención ocurre un fenómeno muy conocido por las mujeres, ya que es en
esta etapa cuando el ovocito II será expulsado del ovario en un proceso llamado ovulación (para
más detalles ver el capítulo de Hormonas y sexualidad). Cuando es expulsado, el ovocito II tiene
dos posibles destinos: ser fecundado por un espermatozoide o ser fagocitado por un glóbulo
blanco poco tiempo después. Si el ovocito II es fecundado, la meiosis II continúa y finaliza,
generando un polocito II y el gameto femenino llamado óvulo, concluyendo con la ovogénesis,
pero iniciando un proceso mucho más complejo que es la creación del nuevo organismo.


Consideraciones de la ovogénesis

El proceso de producción de gametos femeninos debe ser analizado con detenimiento, ya que
ocurre junto a muchos procesos importantes para la vida.

-La ovogénesis es mucho más larga que la espermatogénesis. Anteriormente se
mencionó que la última dura unas cuentas semanas, mientras que la otra dura
muchos años, y en muy pocas ocasiones (cuando hay fecundación) finaliza
completamente.
-Por cada ovogénesis se genera una sola célula (ovocito II), mediante un lapso de
tiempo determinado (en el caso de la especie humana, se genera un ovocito II cada 30
días aproximadamente) siendo un proceso cíclico.
-Las hembras nacen con una cantidad determinada de ovogonios (400.000 aprox.) que
serán los que a lo largo de su vida se convertirán en ovocitos II uno por uno, a
diferencia del macho que está siempre produciendo nuevos espermatogonios.
- La ovogénesis ocurre dentro de un conjunto de procesos que son vitales en la vida de
la hembra y de futuros de organismos. Ya que está íntimamente ligada al ciclo ovárico
(menstruación y ovulación), a la fecundación y futura creación del nuevo organismo
(embriogénesis).
-Si bien se dice que el producto final de la ovogénesis es el óvulo, realmente esta célula
no existe más que por unos instantes. Esto se debe a que, cuando el espermatozoide
ingresa al ovocito II ambos pro-núcleos se juntan y forman la primera célula del
organismo nuevo; el cigoto. Por lo tanto, el óvulo propiamente tal existiría en ese
pequeñísimo lapso de tiempo en el cual el espermatozoide entra al óvulo y está a
punto de unirse con su pro-núcleo, lo que le permite terminar su meiosis II.

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12.4. Fallas en el proceso de gametogénesis

A pesar de que la gametogénesis es un proceso muy complejo y por lo tanto es muy
regulado para evitar errores, hay que entender que ningún proceso biológico está exento de fallas.
En este caso, la causa más común de aneuploidías en los organismos se encuentra en la
gametogénesis, específicamente en la meiosis.
En el capítulo de material genético, se explicó que existen casos en que la cantidad de
cromosomas de algunos organismos es mayor o menor a la que tiene la especie. Un ejemplo
característico son las personas que padecen síndrome de Down, ya que ellos poseen 47
cromosomas en vez del número de cromosomas de la especie humana que son 46. Este tipo de
patologías ocurren debido a que no hubo una correcta meiosis.
Básicamente, lo que ocurre en estos casos es que no hubo una correcta división de
cromosomas homólogos en anafase I y/o una correcta división de las cromátidas hermanas en
anafase II. La no disyunción o no separación del material genético en partes iguales, generará
cariotipos 2n+1 (trisomía) o 2n-1 (monosomía) (sobrará o faltará un cromosoma), los cuales son
las aneuploidías. Si los gametos que poseen esta problemática logran fecundar, se generará un
organismo con una deficiente cantidad de cromosomas, lo que producirá que este organismo
desarrolle una patología determinada, que dependerá de cuál es el cromosoma que le sobre o le
falte (para ver las diversas patologías, ver el capítulo de Material genético).
Figura 12.4. Comparación entre ambos gametos

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Desafío
1. Completa el siguiente cuadro con la dotación cromosómica y material genético de cada
célula que pasa por el proceso de gametogénesis.

Células
resultantes
Gonios Citos I Citos II Gametos Polocito I Polocito II
Cromosomas 2n
ADN 4c

2. Establece las diferencias y semejanzas entre la espermatogénesis y la ovogénesis.

Espermatogénesis Ovogénesis
Semejanzas





Diferencias









Figura 12.5. No disyunción de cromosomas en la meiosis (en la izquierda está la no disyunción de
cromosomas homólogos en la anafase I, y en la derecha, la no disyunción de las cromátidas hermanas en
la anafase II)

142. Área Biología
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141
Preguntas PSU









































Las siguientes células contienen
número diploide de cromosomas:

Espermatogonios.
Ovogonias.
Espermatocito l.
Ovocito l.

Solo l y ll.
Solo lll y lV.
Solo l, ll y lll.
l, ll, lll y lV.
Ninguna de las anteriores.

Al término de la segunda división meiótica
en la gametogénesis, tanto femenina como
masculina, es correcto afirmar que:

Se forma un solo gameto en la
gametogénesis femenina.
No se forman gametos en la
gametogénesis masculina.
Se forma el primer cuerpo polar.

Sólo I.
Sólo II.
Sólo I y II.
Sólo II y III.
I, II y III.

La gametogénesis femenina a diferencia
de la masculina:

En la primera meiosis origina células 2c.
Se obtienen gonios por proliferación.
Los citos I son diploides.
En la primera meiosis origina dos
células.
En la segunda meiosis no culmina en la
gónada.


A una joven con ciclos menstruales irregulares
se le diagnosticó ovario Poliquístico, por lo tanto
es probable que en estos ovarios
se observen:

Ovogonios.
Ovocitos I.
Óvulos.

Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y II.
Sólo II y III.

¿Cuál de las siguientes aseveraciones
representa el papel principal de los polocitos
o corpúsculos polares?

Arrastran material genético
permitiendo al óvulo asegurar su
haploidía.
Mantienen reservas energéticas para el
embrión.
Activan el término de la segunda
división meiótica del ovocito ll.
Activan la reacción de la zona pelúcida
evitando la poliespermia.
Ninguna aseveración es correcta.

Cuando se produce la fecundación entre
individuos de una especie cuya dotación
cromosómica es 2n = 8, el cigoto resultante es:

A)4n = 4.
B)2n = 8.
C)2n = 16.
D)4n = 16.
E)2n = 4.

143. Área Biología
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Unidad 2: Herencia y evolución
Capítulo 13: Genética Mendeliana

Objetivos:
- Comprender los aportes fundamentales de Mendel al estudio de la genética.
- Reconocer la importancia del pensamiento científico en la elaboración de propuestas
teóricas.
- Distinguir los principales mecanismos de la herencia mendeliana y post-mendeliana.
- Aplicar las leyes de la herencia en el estudio de genealogías y la genética ligada al sexo.

Introducción

Muchos científicos antes de Mendel habían tratado de dilucidar cómo se heredan las
características biológicas. Habían cruzado plantas o animales y observado detenidamente las
semejanzas entre la progenie y sus progenitores. Los resultados fueron confusos, la progenie era
semejante a un progenitor en algunos rasgos, al otro progenitor en otros y claramente no se
asemejaba a ninguno en otros rasgos. No fue posible descubrir regularidades precisas.

Gregorio Mendel fue un monje austríaco del siglo XIX (1822-1884) fundamental en los
conocimientos de genética que tenemos hoy en día. Él se intentó explicar el proceso biológico
mediante el cual la descendencia poseía características similares a sus progenitores. A pesar de no
haber sido el primero en intentarlo, Mendel pasó a la historia por la elección adecuada de su
material de estudio y por su método de razonamiento.

El material de estudio fue una planta de arvejas llamada Pisum sativum, que era fácil de
mantener y reproducir y que además poseía 7 rasgos externos fáciles de identificar y analizar,
donde cada rasgo poseía dos variaciones.















13.1. Leyes de Mendel

Conviene aclarar que Mendel, por ser pionero, carecía de los conocimientos actuales sobre la
presencia de pares de alelos en los seres vivos y sobre el mecanismo de transmisión de los
Figura 13.1. muestra los 7
rasgos de la Pisumsativum
con sus variaciones
binarias.

144. Área Biología
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143
cromosomas, por lo que esta exposición está basada en la interpretación posterior de los trabajos
de Mendel.

13.2. Dominancia y recesividad

Mendel se percató que en el caso de la Pisum sativum, una variación del rasgo dominaba
sobre la otra variación. O sea, que si cruzaba una planta con semillas amarillas puras con una de
semillas verdes pura, el 100% de la descendencia (Generación F1) era amarilla. Entonces, al rasgo
que se manifestaba en la descendencia –amarillo- lo llamó rasgo dominante y al que “desaparecía”
–verde- lo llamó rasgo recesivo. Pero luego, se le ocurrió cruzar dos plantas de la descendencia F1
–ambas amarillas- y se percató que en la Generación F2, volvían a aparecer plantas con semillas
verdes. ¿Qué pasó?















Desafío: ¿Cómo pudo determinar Mendel que contaba con semillas amarillas/verdes puras?















13.3. Primera ley de Mendel

La explicación a lo siguiente se realizará mediante conocimientos más modernos a Mendel, o
sea, que se explicará mediante conceptos posteriores a los experimentos de él, específicamente
con conceptos tales como el de gametos y alelos, cuestiones que vienen a confirmar la
Figura 13.2. Cruzamiento con padres puros
Amarillo
Amarillo
Verde
Verde
Figura 13.3. Mecanismo de cruzamiento utilizado por Mendel

145. Área Biología
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144
interpretación del monje sobre el mecanismo de la herencia. La interpretación científica de lo que
sucedió, entonces, es la siguiente:

El polen de la planta progenitora aporta a la
descendencia un alelo para el color de la semilla,
y el óvulo de la otra planta progenitora aporta el
otro alelo para el color de la semilla; de los dos
alelos, solamente se manifiesta aquel que es
dominante (A), mientras que el recesivo (a)
permanece oculto. Los dos alelos distintos para el
color de la semilla presentes en los individuos de
la primera generación filial (F1), no se han
mezclado ni han desaparecido, simplemente
ocurría que se manifestaba sólo uno de los dos.
Cuando el individuo de fenotipo amarillo
(genotipo Aa) formaba los gametos, se separaban
sus alelos mediante el proceso de meiosis, de tal
forma que en cada gameto sólo está presente
uno de los alelos y así se pueden explicar los
resultados obtenidos.



Enunciado de la 1 ley:
“Los factores para cada carácter (alelos) segregan o se separan (Anafase I) en iguales proporciones
al momento de la formación de los gametos y terminan por lo tanto, en distintos gametos”.


Dos corolarios importantísimos se derivan de esta ley:

1) La herencia es particulada, vale decir, los genes no se mezclan al pasar de una generación
a la que sigue.
2) Los gametos son siempre puros, no existen gametos híbridos.

Cuando repasamos cuidadosamente el experimento de Mendel podemos fijar nuestra
atención en dos aspectos distintos presentes en los descendientes de cada generación. Fácilmente
podemos determinar la característica externa (Fenotipo) que presenta cada individuo en cada
generación pero, ¿podríamos decir lo mismo a la hora de determinar sus características genéticas
(Genotipo)?

En el caso de los genes que manifiestan herencia dominante, no existe ninguna diferencia
aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los homocigóticos (AA), pues ambos
individuos presentan un fenotipo amarillo. Para esos casos, tenemos lo que se llama cruzamiento
de prueba.




Figura 13.4. Cruce de dos semillas F1

146. Área Biología
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Tablero de Punett: Es un método simple para predecir las proporciones genotípicas y fenotípicas
de la progenie en un cruzamiento genético. Este método permite facilitar la comprensión del
fenómeno de segregación de los alelos.



13.4. Cruzamiento de Prueba.

Método que sirve para diferenciar el individuo homocigoto del heterocigótico y consiste en
cruzar el fenotipo dominante (proveniente, por ejemplo, de un individuo de la F1) con la variedad
homocigota recesiva (aa). Pueden ocurrir dos situaciones:










A mano izquierda observamos el caso 1, en donde la semilla fenotípicamente amarilla es
genotípicamente homocigota. En dicha situación, un cruce con una planta homocigota recesiva
tendrá como descendencia un 100% de plantas con semillas amarillas. A mano derecha, por el
contrario, aunque la semilla sea amarilla fenotípicamente hablando, si hablamos de genotipo, ésta
es heterocigota, por lo que un cruce con una planta homocigota recesiva dará como resultado una
herencia mitad amarilla, mitad verde.
Figura 13.5 Cruzamiento
Figura 13.5: Cruzamiento de prueba

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Entendiendo más a Mendel…

Gregorio Mendel publicó los resultados de sus estudios genéticos con la arveja en 1866 y de este
modo estableció los fundamentos de la genética moderna. En su trabajo, Mendel propuso algunos
principios genéticos básicos. Uno de ellos se conoce como el Principio de Segregación. Él encontró
que de cualquier progenitor solo una forma alélica de un gen es transmitida a la descendencia a
través de los gametos. Por ejemplo, una planta que tiene un factor (gen) para la semilla lisa y
también uno para la semilla rugosa deberá transmitir a su descendencia sólo uno de los dos alelos
a través de un gameto. Mendel no sabía nada de cromosomas o de la meiosis ya que esto no había
sido aún descubierto. Actualmente, se sabe que la base física de este principio está en la primera
anafase meiótica donde los cromosomas homólogos se segregan o separan uno del otro. Si el gen
para la semilla lisa está en un cromosoma y su forma alélica para la semilla rugosa está en su
homólogo, resulta claro que los dos alelos no pueden encontrarse normalmente en el mismo
gameto.


13.5. Segunda ley de Mendel o dihibridismo.

Luego de que las observaciones de Mendel funcionaran con un rasgo en estudio a la vez, el
monje decidió probar lo mismo observando 2 rasgos distintos a la vez. Por ejemplo, observar la
distribución de caracteres del color de la semilla y la rugosidad (lisa o rugosa) de la semilla.

Tras múltiples cruzamientos, llegó a la siguiente ley de dihibridismo, también conocida como
la de distribución independiente, que señala que: “Los factores determinantes de rasgos distintos
se combinan independiente unos con otros.”

O sea, que la distribución de los colores de las semillas se realiza de manera independiente
de la distribución de la rugosidad de la semilla o del tipo de tallo o de la forma de la flor, etc. No
existe una dependencia entre el color y el tipo de semilla, por esa razón es que podemos
encontrar semillas amarillas lisas y amarillas rugosas, ya que dichos rasgos se distribuyen de
manera independiente.

Los resultados de los experimentos de la segunda ley refuerzan el concepto de que los
genes son independientes entre sí, que no se mezclan ni desaparecen generación tras generación.
Para esta interpretación fue muy importante la elección de los caracteres, pues estos resultados
no se cumplen siempre, sino solamente en el caso de que los dos caracteres a estudiar estén
regulados por genes que se encuentran en distintos cromosomas.


Figura 13.6. Cruzamiento de dos padres
homocigoto para ambas características

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En la figura 13.6, observamos el cruce de progenitores puros con 2 características
simultáneas: color y rugosidad. El primero es homocigoto dominante para color amarillo y liso y el
segundo es homocigoto recesivo verde y rugoso. La descendencia F1 serán todos heterocigotos
para el color y la rugosidad.
Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumpliéndose así
la primera ley para cada uno de los caracteres considerados, y revelándonos también que los
alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa. Las
plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihíbridas (AaBb).



Luego, las plantas de la F1 se cruzan entre sí,
teniendo en cuenta los gametos que formarán
cada una de las plantas. Se puede apreciar que
los alelos de los distintos genes se transmiten
con independencia unos de otros, ya que en la
segunda generación filial F2 aparecen guisantes
amarillos y rugosos y otros que son verdes y
lisos, combinaciones no encontradas ni en la
generación parental (P), ni en la filial primera
(F1). Los resultados obtenidos para cada uno
de los caracteres considerados por separado,
responden a la segunda ley.






13.6. Cruzamiento de prueba dihíbrida.



Al hacer un cruzamiento de prueba a un dihíbrido (de la F1) se
obtiene una descendencia representada por 4 fenotipos
distintos que siguen una proporción fenotípica de 25% cada
uno.








Figura 13.7. F1 para un cruzamiento dihíbrido

149. Área Biología
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Los genes que están en cromosomas homólogos diferentes se
distribuyen de manera independiente, por lo que los
resultados de los cruzamientos de prueba de dihíbridos dan
una proporción de 1:1:1:1





En cambio, cuando los genes están ligados no se distribuyen de
manera independiente, sino que tienden a permanecer juntos
en las mismas combinaciones en las que se encontraban en los
progenitores, de esta manera los resultados de cruzamientos de
prueba de individuos dihíbridos con genes ligados da por
resultado una proporción de 1:1.



13.7. Casos que escapan a las leyes de Mendel

De todas maneras, como ya habíamos adelantado, la 2da ley no es tan universal como la ley
de la segregación, porque se aplica a los genes que se ubican en cromosomas distintos (no
homólogos), pero no necesariamente a los que se ubican en el mismo cromosoma (ligados). Sin
embargo, es correcto decir que los cromosomas se distribuyen en forma independiente durante la
formación de los gametos (permutación cromosómica), de la misma manera que lo hacen dos
genes cualquiera en pares de cromosomas no homólogos.

El Principio de la distribución independiente de Mendel, establece que la segregación de un
par de factores ocurre independientemente de la de cualquier otro par. Por ejemplo, en un par de
cromosomas homólogos están los alelos para el color de la semilla: amarilla y verde y en el otro
par de homólogos están los alelos para la forma de la misma: lisa y rugosa.













Figura 13.8. Ubicación (locus) de dos genes dentro de un cromosoma

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La segregación de los alelos para el color de la semilla ocurre independientemente de la
segregación de los alelos para la forma, porque cada par de homólogos se comporta como una
unidad independiente durante la meiosis. Además debido a que la orientación de los bivalentes en
la primera placa metafásica es completamente al azar, cuatro combinaciones de factores pueden
encontrarse en los productos meióticos:

En la actualidad se sabe que esto es cierto sólo para los loci localizados en cromosomas
homólogos distintos.


Genes Ligados

Cuando dos o más genes se encuentran en el mismo cromosoma, se dice
que están ligados, pueden estarlo en los autosomas o en los sexuales. Los
genes que están en el mismo cromosoma tienden a permanecer juntos
durante la formación de gametos, por lo tanto, los resultados de los
cruzamientos de prueba de individuos dihíbridos producen resultados
diferentes.



13.8. Herencia Post-Mendeliana

Las Leyes de Mendel parecen ser válidas a lo largo del espectro completo de organismos
eucariotas. Estas leyes forman una base para predecir el resultado de cruzamientos simples. Sin
embargo, sólo es una base; el mundo real de los genes y los cromosomas es más complejo que lo
que sugieren las Leyes de Mendel, y las extensiones y excepciones son abundantes. Estas no
invalidan las leyes de Mendel, sin embargo, demuestran que existen otras situaciones que pueden
explicarse mediante la distribución y la segregación independiente de las parejas génicas,
situaciones que deben ser acomodadas en el entramado del análisis genético.

En los guisantes estudiados por Mendel, las diferencias en los fenotipos eran determinantes:
presencia o ausencia, color verde o amarillo, tallo alto o bajo, etc. Sin embargo, también se
apreciaban diferencias cuantitativas, las mismas plantas de Mendel no eran uniformemente bajas
o uniformemente altas, existía una graduación. Otra excepción a Mendel es que no todos los
caracteres están determinados por un par de alelos, existen caracteres determinados por más de

151. Área Biología
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150
dos alelos y también existen interacciones entre los distintos genes de una especie, no todos los
caracteres segregan siempre en forma independiente, muchos se hallan “ligados”.


13.9. Dominancia Incompleta:

En las plantas de Don Diego de la noche (Mirabilis
jalapa), al cruzar una variedad roja homocigótica (RR) con
una blanca homocigótica (BB), se produce una generación
filial F1 de plantas heterocigóticas (RB), de flores rosadas,
un fenotipo intermedio al de ambos homocigotos. Al cruzar
entre sí plantas de la generación F1, las características rojo
y blanco aparecen de nuevo en la progenie (F2), lo cual
muestra que los alelos se mantienen como unidades
discretas inalteradas. En general, en la dominancia
incompleta el fenotipo de heterocigoto es intermedio, cae
dentro del espectro, entre los fenotipos de los dos
homocigotos (fenotipos parentales).



13.9.1 Codominancia

En esta interacción entre alelos homocigotos, el fenotipo del heterocigoto no es
intermedio, sino que expresa simultáneamente ambos fenotipos. En bovinos y equinos es común
ver individuos de pelaje roano. Un potrillo roano es descendiente de una hembra blanca y un
macho alazán (rojizo) ambos puros homocigotos. El potrillo roano tiene un pelaje rojizo claro con
manchas de pelo blanco. Aquí los genes del alazán y el blanco se han expresado de manera
independiente en el heterocigoto roano. Otro caso de codominancia que se considera clásico es el
del grupo sanguíneo AB. En general, en la codominancia, el fenotipo del heterocigoto incluye los
fenotipos de ambos homocigotos.







En dominancia incompleta y en codominancia
las proporciones genotípicas y fenotípicas en
F2 son iguales: 1:2: 1

152. Área Biología
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151
13.9.2. Relaciones Alélicas: Alelos múltiples y codominantes.

En los ejemplos vistos hasta ahora nos encontramos que para cada característica existen
sólo dos posibles alelos, sin embargo para muchas características de los seres vivos nos
encontramos con más de dos genes alelos determinando un carácter. Aunque en una célula
diploide sólo pueden existir dos alelos, el número total de posibles formas alélicas pares diferentes
es, a menudo, bastante grande. Esta situación se conoce como alelismo múltiple.

Un ejemplo característico de alelismo múltiple es la
serie de alelos que controlan los grupos sanguíneos ABO. Hay
cuatro grupos sanguíneos (o fenotipos) en el sistema ABO. La
serie alélica incluye tres alelos: A, B y O aunque, por
supuesto, cada persona lleva sólo dos de estos alelos. Los
alelos A y B son dominantes sobre O pero son codominantes
entre sí.





Fenotipo
(Grupo sanguíneo)
Genotipo
Antígeno
(aglutinógeno en la célula)
Anticuerpos
(aglutininas en el plasma)
1 o AB AB A y B (receptor universal) No tiene
2 o A AA o A0 A Anti – B
3 o B BB o B0 B Anti – A
4 o 0 00 No tiene (donador universal) Anti – A y Anti – B
Tabla 13.1. Relación entre grupo sanguíneo, antígenos celulares, anticuerpos del plasma y
genotipo del sistema ABO

13.10. Genética Ligada al Sexo

La diferenciación sexual es la expresión fenotípica de un conjunto de factores genéticos que
determinan que el individuo sea capaz de producir uno u otro tipo de células sexuales (gametos).
Los individuos macho o de sexo masculino, son los productores de espermatozoides, los individuos
hembra o de sexo femenino, son los productores de óvulos y los individuos hermafroditas son
capaces de producir ambos gametos a la vez.

Los mecanismos de determinación genética del sexo, se suponen, serían el resultado de la
participación de muchos genes que interactúan entre sí y con el ambiente.

13.10.1. Herencia ligada al sexo

En la especie humana los cromosomas X e Y presentan diferencias morfológicas, el Y es
más pequeño que el X, y tienen distinto contenido génico. Están compuestos por un segmento
homólogo donde se localizan genes que regulan los mismos caracteres y otro segmento
diferencial, que porta en un caso los genes exclusivos del X (caracteres ginándricos), y en el otro
caso los del cromosoma Y (caracteres holándricos). Los caracteres cuyos genes se localizan en el
segmento diferencial del cromosoma X o del cromosoma Y, se denominan ligados al sexo.
Figura 13.9. Determinación grupos sanguíneos como ejemplo de
alelismo múltiple.

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152
A) Herencia Ligada al Cromosoma X Recesivo

Por encontrarse los genes en el segmento diferencial del cromosoma X la herencia de las
enfermedades como el daltonismo, la hemofilia y un tipo de distrofia muscular se dan en
proporción distinta en hombres y mujeres. El hombre por tener una X, sólo puede portar un gen
del par de alelos, fenómeno conocido como hemicigocis.

Figura 13.10. Herencia ligada al Cromosoma X Recesivo.

* Por lo general el gen sano no se coloca, quedando para hombres y mujeres normales XY Y XX
respectivamente.

B) Herencia Ligada al Cromosoma X Dominante

En este caso, a diferencia de las enfermedades ligadas a X recesiva, la mujer no tiene
calidad de portadora. Ejemplos de enfermedades ligadas a X dominante son: el raquitismo
hipofosfatémico que lleva a formar estructuras óseas anormales y frágiles, y la incontinencia
pigmentaria, que afecta a la piel, pelo, dientes y sistema nervioso central.

Figura 13.11. Herencia ligada al Cromosoma X Dominante.

* Por lo general, toda enfermedad dominante tanto ligada a X, como autosómica se presenta en
forma heterocigota.

C) Herencia Ligada al Cromosoma Y
Sus genes se localizan en el segmento diferencial del cromosoma Y, y se denominan
holándricos y se heredan sólo de padres a hijos varones, por ejemplo la hipertricosis que consiste
en el crecimiento de pelos en el pabellón auricular.

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153
13.11. Genealogías

El hombre, sin haber tenido conocimiento alguno de genética, siempre se ha preocupado de
su herencia, pues en todos los tiempos ha podido observar la transmisión de rasgos físicos y
mentales. Tú mismo has heredado genes que determinaron tus rasgos individuales: tipo de sangre,
de pelo, color de la piel, color de ojos, etc.

Para estudiar la distribución familiar de ciertas características, se realiza un análisis
genealógico, el cual se basa en la construcción de genealogías o árboles genealógicos (pedigrí).

Una genealogía es un gráfico que expresa las relaciones de parentesco de un individuo que
presenta el fenotipo de interés, con los miembros de su familia. En las figuras siguientes se
representan los símbolos convencionales, para presentar este tipo de información.






13.11. Tipos de herencia y árboles genealógicos.



A). Herencia autosómica
dominante.








Figura13.12.
Representación de una
Genealogía.

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B) Herencia autosómica recesiva.

















C) Herencia dominante ligada al
cromosoma X.














D) Herencia recesiva ligada al
cromosoma X.

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155

D) Herencia ligada al cromosoma Y
(holándrica).


















E) Herencia extracromosomal o
mitocondrial.













Me debería importar: Los frutos de las especies de tomates silvestres son diminutos en
comparación con los tomates gigantes “Beefsteak” actualmente disponibles. Esta diferencia en el
tamaño de los frutos se debe casi por completo al mayor número de células de los frutos
cultivados. Los biólogos moleculares que trabajan con vegetales han descubierto recientemente
genes que son responsables de controlar la división celular en los tomates. ¿Por qué este
descubrimiento podría ser importante para los productores de otras clases de frutas y vegetales?
¿Para el estudio del desarrollo humano y de las enfermedades del hombre? ¿Para nuestra
comprensión básica de la biología?

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156
Preguntas PSU















































1.Juan tiene un gato negro llamado Sam. Cuando
Juan cruza a Sam con una gata blanca, obtiene
una camada de ½ de gatitos blancos y ½ de
gatitos negros, al cruzar estos gatitos negros
entre ellos, originan ¾ de gatitos negros y ¼ de
gatitos blancos. Estos resultados permiten
correctamente:

Constatar que el gato Sam es híbrido.
Que los gatos blancos son homocigotos.
Aseveran que el color negro es dominante.

Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y II.
I, II y III.

2.En los seres humanos, la alcaptonuria es una
alteración metabólica en la cual las personas
afectadas producen orina negra y presentan
problemas neurológicos. La alcaptonuria
está determinada por el alelo (a) que es
recesivo respecto al alelo para el
metabolismo normal (A). Sally tienen un
metabolismo normal, pero su hermano
tiene alcaptonuria. El padre de Sally tiene
alcaptonuria y su madre tiene un
metabolismo normal. Respecto a los
genotipos de la familia es correcto señalar
que:

Sally posee el alelo recesivo.
La madre de Sally es heterocigota.
El padre y el hermano de Sally son
homocigotos dominantes.

Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y II.
I, II y III.

3.Si en cruzamiento se obtienen los siguientes
resultados:

1 planta alta de hojas largas.
1 planta alta de hojas recortadas.
1 planta enana de hojas largas.
1 planta enana de hojas recortadas.

El genotipo más probable de sus padres será:

AaBb x aabb.
AAbb x AABB.
AABB x aaBB.
AaBb x AaBb.
AABB x AaBb.

4.El siguiente árbol genealógico presenta una
enfermedad cuyo tipo de herencia más
probable es:











Ligada a Y.
Ligada a X recesiva.
Autosómica recesiva.
Ligada a X dominante.
Autosómica dominante.

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157

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158
Unidad 3: Procesos y Funciones Vitales
Capítulo 14: Sistema Endocrino

Objetivos:
- Conocer los elementos básicos del control hormonal y sus acciones reguladoras sobre los
procesos fisiológicos del hombre.
- Comparar las principales diferencias entre sistema endocrino y nervioso.
- Comprender la fisiología y fisiopatología del sistema endocrino.
- Reconocer algunas enfermedades del sistema endocrino.
- Conocer los mecanismos de acción de glándulas endocrinas y sus respectivas hormonas.
- Identificar los mecanismos de retroalimentación de las hormonas reguladas por el eje
hipotálamo-hipófisis.

Introducción
Las funciones corporales del ser humano son gobernadas principalmente por dos sistemas,
el Sistema Endocrino y el Sistema Nervioso. Ambos sistemas trabajan en forma coordinada para
poder mantener un equilibrio entre el organismo y su ambiente, es decir, ambos trabajan para
mantener la Homeostasis corporal. La homeostasis se define como la mantención de un medio
interno estable, frente a un medio externo variable. En los seres humanos, esta regulación implica
conservar dentro de valores fisiológicos normales parámetros tales como el pH sanguíneo, la
temperatura corporal, la glicemia, la natremia, la volemia, la presión arterial, entre muchas otras.
De esta forma, la homeostasis asegura que las células que conforman nuestro organismo puedan
vivir y realizar sus funciones vitales. En esta ocasión revisaremos algunos de los mecanismos
reguladores del sistema endocrino con los cuales nuestro organismo tiende a alcanzar el equilibrio
interno.
Desafío:
Analiza la siguiente imagen y
mencione 3 diferencias y
semejanzas entre sistema
endocrino y sistema nervioso.


Sistema Endocrino
Este sistema se encarga de regular el metabolismo corporal mediante mensajeros químicos
llamados hormonas. Dentro de las funciones que este sistema cumple podemos mencionar:
regulación de la concentración de iones en sangre (sodio, potasio, calcio, entre otros), regulación

160. Área Biología
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159
de la glicemia (cantidad de glucosa en sangre), regulación de los procesos de reproducción, el
crecimiento y desarrollo, entre otros.
14.1. Hormonas
Las hormonas son mensajeros químicos de distinta naturaleza encargados de llevar mensajes e
instrucciones a las células. Estos mensajeros poseen un efecto lento y duradero si lo comparamos
con la acción del sistema nervioso, el cual es más rápido y breve. Aunque las hormonas tienen en
común la función de coordinar y controlar el normal funcionamiento de la actividad celular, se
diferencian en su naturaleza química.

Atendiendo a este criterio, se reconocen hormonas de tipo:
A) Proteicas y peptídicas: La mayoría de las hormonas de nuestro organismo son proteínas o
polipéptidos. El tamaño de estos mensajeros varía desde los 3 a los 200 aminoácidos.
Algunos ejemplos serían: LH, FSH, Insulina,
glucagón, entre otros.
B) Esteroidal: Estas hormonas se sintetizan a partir del
colesterol y son liposolubles. Algunos ejemplos
serían: estrógenos, progesterona, testosterona,
cortisol, entre otros.
C) Derivados de aminoácidos: También denominados
como hormonas derivadas aminoácidos
modificados. Este tipo de hormonas son sintetizadas
principalmente en dos glándulas, la glándula tiroides
y suprarrenal. Algunos ejemplos serían: T3, T4,
adrenalina y noradrenalina.
Las hormonas son sintetizadas y liberadas por un grupo de
células con actividad secretora, que en conjunto se
denominan glándula. Una vez liberadas al intersticio
(también llamado espacio tisular) o directamente al torrente
sanguíneo, estas comienzan a viajar por todo el cuerpo
humano hasta que finalmente se encuentran con su célula
blanco la cual es capaz de responder a la acción hormonal. Esta célula blanco se caracteriza por
poseer en su membrana plasmática receptores específicos que captan la señal hormonal.





Figura 14.1. Esquema de la Insulina
humana, hormona peptídica de 51
aminoácidos, que regula el
metabolismo de los carbohidratos
(glucosa).
Figura 14.2. La Interacción entre hormona-receptor es
muy específica, es decir, el receptor sólo captara la
señal de un mensajero especifico según corresponda.
En el dibujo, ambas células (derecha) poseen
receptores de membrana, pero sólo una es capaz de
recibir o captar a la hormona. A esta célula se le
denomina célula blanco.
Célula blanco
Célula cualquiera
(no receptora)
Hormona
Célula secretora

161. Área Biología
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160




14.2. Mecanismos moleculares de acción hormonal
La acción hormonal comienza cuando esta se une a su receptor específico en la célula blanco. Las
células que no poseen receptores para las hormonas no responden. Los receptores se pueden
localizar en la membrana plasmática, en el citoplasma o en el núcleo celular. Cuando la hormona
se encuentra con su receptor, se desencadena una cascada de reacciones intracelulares.
Los receptores hormonales son proteínas de gran tamaño y cada célula posee habitualmente
entre 2.000 y 100.000 receptores. Además, cada receptor suele ser muy específico para una única
hormona.
A) Mecanismo de acción de las hormonas proteicas: Estas hormonas se unen a los
receptores ubicados en la membrana celular, lo que determina que las hormonas
proteicas no pueden ingresar al interior de la célula. Sus efectos fisiológicos se producen
mediante la acción de una molécula intracelular que actúa como segundo mensajero, el
cual suele ser un intermediario entre el primer mensajero (la hormona) y la acción final de
esta. Existe una amplia variedad de segundos mensajeros, pero el más común es el AMP
cíclico (AMPc).
B) Mecanismo de acción de las hormonas esteroidales: Estas hormonas sí pueden atravesar
la membrana plasmática por su naturaleza lipídica y bajo peso molecular. Una vez en el
citoplasma se une a su receptor específico.
Diversas hormonas, especialmente las esteroidales y tiroídeas, se unen a los receptores
ubicados en el interior celular y no en su membrana. A continuación el complejo hormona-
receptor activado, se une a un segmento especifico del ADN en el núcleo celular iniciando
la transcripción (formación de ARNm a partir de ADN) y luego la traducción (formación de
proteínas a partir de la lectura del ARNm al pasar por un Ribosoma).







Órganos endocrinos: Existen órganos en el cuerpo humano capaces de sintetizar y liberar
hormonas, estos órganos son: riñón, que produce eritropoyetina; corazón, que produce
atriopeptina; estómago, que produce gastrina; hígado, que produce angiotensinógeno y el
intestino que libera secretina.
Figura 14.3. Mecanismo de acción
de hormonas proteicas. Estas
hormonas no pueden atravesar la
membrana plasmática por lo que
necesitan de la ayuda de un
segundo mensajero como el AMPc.

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161













Figura 14.4. Mecanismo de acción
de hormonas esteroidales. Estas
hormonas gracias a su naturaleza
lipídica atraviesan fácilmente las
membranas celulares de la célula
diana (célula blanco). Una vez
dentro son capaces de regular la
expresión de algunos genes.
+
Figura 14.5. Cuando el hipotálamo detecta bajos niveles de
hormonas tiroideas, secreta una hormona llamada hormona
liberadora de Tirotropina (TRH) para que actúe sobre la
adenohipófisis. En la adenohipófisis se libera en respuesta la
Tirotropina (TSH), que ingresa a la sangre. La TSH estimula a la
glándula tiroides a secretar las hormonas tiroídeas. Cuando los
niveles de hormonas tiroídeas son altos, dos mecanismos de
retroalimentación negativa operan. En el primero, las hormonas de
la tiroides actúan sobre el hipotálamo para inhibir la liberación de la
TRH. En el segundo mecanismo las hormonas tiroídeas actúan sobre
la hipófisis anterior para inhibir la liberación de la TSH. El resultado
es que los niveles de Las hormonas tiroídeas disminuyen en sangre.
Algunos conceptos importantes
Hormona trófica: Son aquellas que actúan estimulando a otra glándula. Por ejemplo, la
Tirotropina o TSH (Hormona Estimulante de la Tiroides) estimula a la glándula tiroides para que
esta secrete otras hormonas como la T3 y T4 (tiroxina).
Hormona no trófica: Son aquellas que actúan directamente sobre la célula blanco. Por ejemplo
la prolactina (PRL) estimula directamente a la glándula mamaria para la producción de leche.
Retroalimentación: También conocido como feed-back, es un proceso de regulación hormonal
el cual puede ser negativo o positivo.
Retroalimentación negativa: Es cuando el último paso de una serie de eventos inhibe al paso
inicial Ej. Cuando la T3 y T4 se encuentran en altas concentraciones en sangre, comienzan a
inhibir la producción de TSH a nivel hipofisiario.
Retroalimentación positiva: Es cuando el último paso de una serie de eventos estimula al paso
inicial. Ej. Cuando el alza de estrógenos provoca un aumento de la LH (en vez de inhibirla) justo
antes de la ovulación.

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162
14.4. Glándulas
Las glándulas son nada más que un conjunto de células con
actividad secretora. Estas glándulas endocrinas vierten sus
secreciones hormonales al líquido extracelular (intersticial) o
directamente en la sangre, sin utilizar conductos o cavidades.
Estas glándulas poseen células que sintetizan y liberan
hormonas, en un proceso conocido como secreción hormonal.
Estas células se agrupan en racimos o también en folículos y se
encuentran en estrecha relación con una rica red de vasos
sanguíneos (capilares).
Sin embargo, no todas las secreciones hormonales son de
tipo endocrinas. Hay otros casos donde las hormonas son
liberadas y luego captadas por células próximas o células vecinas
(secreción Paracrina).

Tipos de comunicación celular
En organismos pluricelulares como nosotros
los humanos, el modo de comunicación
celular más habitual es por medio de
hormonas. Esto permite controlar y coordinar
respuestas orgánicas tanto a nivel local como
sistémicas. Algunos tipos de comunicación
celular son:

A) Comunicación autocrina: Es cuando la célula sintetiza y libera una sustancia para luego ser
captada por ella misma.
B) Comunicación paracrina: En este caso la célula sintetiza y libera una sustancia al medio
intersticial para luego ser captado por células vecinas a esta
C) Comunicación de contacto: También llamada comunicación Yuxtacrina, Es la forma de
comunicación es la más íntima y la más cercana de todas. No requiere liberación de la
molécula secretada. Las células se comunican mediante moléculas señalizadoras alojadas
en la membrana plasmática, esta molécula se une al receptor de la célula diana (célula
blanco) provocando respuestas intracelulares ulteriores.
D) Comunicación neuronal: Corresponde a la comunicación mediante sinapsis neuronal, ya
sea sinapsis química y sinapsis eléctrica.
Figura 14.6. Esquema que
representa una secreción
hormonal de tipo endocrina.
Figura 14.7. Comunicación celular.

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14.5. Glándulas Endocrinas y Glándulas Exocrinas
De forma simple podemos decir que en ambos casos se producen y liberan sustancias
químicas que pueden afectar el funcionamiento celular. Una característica importante de las
glándulas exocrinas es que tienen un conducto que permite la conducción de la secreción, lo que
no ocurre con las de tipo endocrina. También podemos decir que las secreciones exocrinas son
liberadas a superficies o cavidades del cuerpo humano, por lo que no necesitan estar asociada una
red capilar.
Algunos ejemplos de glándulas exocrinas tenemos: Glándulas sudoríparas, glándulas
sebáceas, glándulas salivales, glándula lagrimal, glándula mamaria, entre otros. Por otra parte
tenemos a órganos que son capaces de comportarse como glándulas endocrinas y exocrinas a la
vez (Anficrinos) como por ejemplo el Páncreas, el hígado, testículos y otros más.
Las principales glándulas de tipo endocrinas son el hipotálamo, hipófisis (pituitaria),
tiroides, paratiroides, suprarrenales y gónadas (testículos y ovarios).
Figura 14.8. Tipos de comunicación celular: A) Comunicación Autocrina; B) Comunicación Paracrina;
C) Comunicación por Contacto o Yuxtacrina; D) Comunicación Neuronal o por Sinapsis.
A B
C
D

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164


14.6. Eje Hipotálamo-Hipófisis-Glándula periférica
El hipotálamo y la hipófisis son dos estructuras ubicadas en la base del cerebro,
encargadas de producir hormonas que regulan la acción de muchas glándulas periféricas. Esta
producción hormonal está controlada por el eje hipotálamo-hipófisis, sistema que además consta
de una red neuronal y vascular que comunica ambas estructuras. Generalmente el hipotálamo
regula la acción hipofisiaria, luego la hipófisis regula la acción de la glándula periférica y esta
última ejerce su efecto liberando su respectiva hormona.
Hipotálamo
Como dijimos anteriormente el hipotálamo se ubica en la base del cerebro y posee un
componente nervioso y endocrino a la vez. Su función nerviosa se relaciona con la regulación en la
ingesta de agua y alimentos, temperatura corporal, comportamiento emocional, entre otros. Por
lo tanto el hipotálamo es una central que recoge información del bienestar interno del organismo.
Por otro lado la función endocrina del hipotálamo se relaciona con la regulación de la hipófisis.
¿Cómo el hipotálamo regula a la hipófisis?
Casi toda la secreción de la hipófisis está controlada por señales hormonales o nerviosas
procedentes del hipotálamo. La secreción de la neurohipófisis está controlada por señales
nerviosas de origen hipotalámicas. En cambio la secreción de la adenohipófisis está controlada
por un grupo de hormonas denominadas factores liberadores o inhibidores (según su función).
Estos factores liberadores e inhibidores pasan del hipotálamo a la hipófisis a través de pequeños
vasos sanguíneos denominados vasos porta hipotalámicos-hipofisiarios.


Figura 14.9. Glándulas exocrinas (izquierda) y endocrina (derecha).

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165
La siguiente tabla muestra las hormonas secretadas por el hipotálamo y sus funciones:
Hormona (factor hipotalámico) Función
TRH (Hormona liberadora de Tirotropina). Estimula la liberación de la hormona TSH (Hormona
estimulante de la tiroides).
GnRH (Hormona liberadora de Gonadotropinas). Estimula la liberación de Gonadotropinas LH y FSH (Hormona
Luteinizante y Hormona Folículo Estimulante).
CRH (Hormona liberadora de corticotropina). Estimula la liberación de corticotropina ACTH
(Adrenocorticotropina).
GHRH (Hormona liberadora de la hormona del
crecimiento).
Estimula la liberación de la Hormona del Crecimiento (GH) y
de la hormona inhibidora de la GH (GHIH).
PRH (Hormona liberadora de Prolactina). Estimula la liberación de la Prolactina (PRL).
PIH (Hormona inhibidora de la Prolactina)
O Dopamina,
Inhibe la liberación de la Prolactina (PRL).
GHIH (Hormona inhibidora de la hormona del
crecimiento) o Somatostatina.
Inhibe la liberación de la hormona del crecimiento (GH).

Hipófisis
La glándula hipófisis, también denominada pituitaria, es una pequeña estructura ubicada
en la base del cerebro debajo del hipotálamo con el cual se comunica a través del tallo hipofisiario.
La hipófisis descansa sobre el piso del cráneo en una cavidad ósea llamada silla turca. Esta
glándula posee tres lóbulos bien definidos, el lóbulo anterior o adenohipófisis, el lóbulo medio y
el lóbulo posterior o neurohipófisis.

Tabla 14.1. Factores hipotalámicos y su función en la hipófisis.
Figura 14.10. Glándula
hipófisis. Aquí se pueden
observar sus lóbulos
anterior, medio y posterior.
El lóbulo anterior sintetiza
hormonas como: LH, FSH,
ACTH, TSH, GH, PRL. El
lóbulo medio sintetiza la
hormona estimulante de
melanocitos MSH. Por
último el lóbulo posterior
almacena y libera hormonas
como; ADH y Oxitocina.

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166






a. Lóbulo anterior de la hipófisis o adenohipófisis
La adenohipófisis secreta seis hormonas peptídicas de importancia que intervienen en el control
de las funciones metabólicas de todo el organismo. Recordemos que este lóbulo de la hipófisis el
controlado por el hipotálamo mediante factores liberadores e inhibidores. Por último es
importante destacar que posee cinco tipos distintos de células en su interior, cada una de las
cuales le dará lugar a la síntesis de estas seis hormonas mencionadas anteriormente. Estas células
son:
1. Células Somatotrofas: Secretan hormona del crecimiento (GH).
2. Células Corticotrofas: Adrenocorticotrofina (ACTH).
3. Células Tirotrofas: Tirotrofina (TSH).
4. Células Gonadotrofas: Gonadotrofinas (LH y FSH).
5. Células Mamotrofas: Prolactina (PRL).
Hipófisis Hormona Función
Hipófisis anterior o
Adenohipófisis
GH o somatotrofina
(hormona del
crecimiento).
Estimula la síntesis de proteínas y por ende
favorece el crecimiento de huesos y cartílagos.
PRL (prolactina) Estimula la producción de leche en la glándula
mamaria. Durante el periodo de lactancia inhibe
a las gonadotrofinas.
TSH (Hormona
estimulante de la
tiroides).
Estimula a la glándula tiroides para que secrete
hormonas como la T3 y T4 (Tiroxina).
ACTH (Hormon a
Adrenocorticotrofina).
Estimula a la corteza suprarrenal para que
secrete glucocorticoides y andrógenos.
LH (Hormona
Luteinizante).
Hombres: Regula la secreción de testosterona en
las células de Leydig.
Mujer: Controla la maduración del folículo, la
ovulación, la iniciación del cuerpo lúteo y la
secreción de progesterona.
FSH (Hormona
folículo estimulante).
Hombres: Estimula la producción de
espermatozoides en los túbulos seminíferos.
Mujeres: Estimula la producción del folículo
ovárico y de estrógenos.

Figura 14.11. Ubicación del hipotálamo y la hipófisis.
Tabla 14.2. Hormonas liberadas por la hipófisis anterior (adenohipófisis) y sus funciones principales.

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167
Figura 14.12. Esquema simple de la
regulación de la liberación e
inhibición de la hormona del
crecimiento.
b. Lóbulo posterior de la hipófisis o neurohipófisis
La neurohipófisis almacena y libera dos hormonas peptídicas importantes, la ADH
(antidiurética) y la Oxitocina. Es importante recordar que es el hipotálamo quien sintetiza estas
hormonas que luego son almacenadas en la hipófisis posterior. Estas hormonas viajan a través de
axones de neuronas hipotalámicas hasta el lóbulo posterior donde luego serán liberadas.
Hipófisis Hormona Función
Hipófisis posterior o
Neurohipófisis
Oxitocina Estimula las contracciones uterinas durante el parto y la
eyección de leche durante la lactancia materna.
ADH (vasopresina o
Antidiurética).
Estimula la reabsorción de agua y sodio, es muy
importante en la homeostasis hidrosalina.
Además aumenta la presión arterial.


c. Lóbulo medio de la hipófisis
Este lóbulo produce una hormona denominada MSH (hormona estimulante de melanocitos).
En los humanos esta función se ve disminuida porque este lóbulo generalmente se encuentra
atrofiado. La MSH estimula a un tipo de células de la epidermis llamadas melanocitos para que
liberen un pigmento llamado melanina. El albinismo es una patología genética donde la
producción de melanina es deficiente.
Hipófisis Hormona Función
Hipófisis media
MSH (Hormona estimulante de
melanocitos).
Estimula la síntesis de melanina por parte de los
melanocitos. (La melanina es un pigmento que
determina el color de nuestra piel).


Fisiopatología del sistema endocrino
14.7. Hormona del crecimiento “GH”
La hormona del crecimiento también conocida como
Somatotrofina, es una proteína de 191 aminoácidos. Esta
hormona se secreta en la adenohipófisis específicamente
en las células Somatotrofas de la misma. La liberación e
inhibición de esta hormona es regulada por el hipotálamo
el cual libera GHRH (hormona liberadora de la hormona
del crecimiento) y GHIH (hormona inhibidora de la
hormona del crecimiento).

Tabla 14.3. Hormonas liberadas por la hipófisis posterior (Neurohipófisis) y sus funciones principales.

Tabla 14.4. Hormonas liberadas por la hipófisis media y sus funciones
principales.

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168
¿Qué hace esta hormona?
- Induce el crecimiento de diversos tejidos
corporales (ej. Músculos, huesos y cartílagos).
- Aumenta la síntesis proteica en casi todas las
células del organismo.
- Utiliza las grasas como fuente primaria de energía.
- Disminuye la cantidad de glucosa utilizada por el
organismo (resistencia a la insulina).
- Favorece el aumento del tamaño celular.
- Favorece la mitosis celular.
- Favorece la diferenciación de células óseas y
musculares.
- Favorece la conversión de los condrocitos a células
osteogénicas (para la creación de nuevo tejido
óseo).

La hormona del crecimiento ejerce gran parte de su efecto a través de sustancias intermedias
denominadas somatomedinas, llamadas también factor de crecimiento insulinoide (IGF). La
hormona del crecimiento es liberada por la hipófisis, luego pasa al hígado donde es convertida a
IGF o (somatomedina). Es finalmente la somatomedina la encargada de cumplir con las funciones
de crecimiento y desarrollo corporal.
Existen muchos tipos de somatomedinas pero la más conocida es la somatomedina C o (IGF-I).
Regulación de la Hormona del crecimiento
Estimulación de la GH Inhibición de la GH
Inanición, especialmente de proteínas Obesidad
Hipoglicemia Hiperglicemia
Ejercicio, excitación Aumento de ácidos grasos en sangre
Sueño profundo (fases II y IV) Envejecimiento
Traumatismos Hormona del crecimiento (exógena)
Hormona liberadora de GH Somatomedinas (IGF-I)

Patologías en la secreción de GH
La glándula hipófisis se puede alterar por diferentes causas, pero la más común es cuando
estamos en presencia de un tumor hipofisiario, de las células Somatotrofas en este caso -células
que secretan GH- lo cual puede provocar una hipersecreción o una hiposecreción de esta
hormona.
Algunas patologías provocadas por alteración en la producción y liberación de esta
hormona son: el enanismo hipofisiario, la acromegalia y el gigantismo.
Tabla 14.5. Factores que estimulan o inhiben la secreción de la hormona del
crecimiento.
Figura 14.13. Transformación de la
GH en IGF-I.

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169
- Enanismo hipofisiario: Patología provocada por un déficit de la hormona del crecimiento
durante la infancia y adolescencia. En general todas las partes del organismo se
desarrollan en forma proporcionada, pero la velocidad de desarrollo disminuye
enormemente. Esta enfermedad hace que hombres de 20 años luzcan como niños de 7 o
10 años. El tratamiento de esta enfermedad consiste en la administración de la hormona
del crecimiento al niño desde el nacimiento. Esta hormona se obtiene gracias a las
técnicas de ADN recombinante.

- Gigantismo hipofisiario: Patología provocada por un aumento en la secreción de la
hormona del crecimiento durante la niñez (antes que termine el crecimiento óseo). En
esta enfermedad la persona crece teniendo un promedio de estatura superior al resto de
la gente (llegando hasta los 2.5 metros en algunos casos). Esto generalmente es provocado
por un tumor hipofisiario que produce hipersecreción de GH. El tratamiento consiste en
extirpar el tumor o administrar análogos de la Somatostatina.

- Acromegalia: Patología provocada por un aumento en la secreción de la hormona del
crecimiento durante la adultez (después de que termina el crecimiento óseo). Aquí no
aumenta el largo de los huesos sino que se ensanchan. Aumentan el tamaño de los huesos
de manos, pies, cráneo, nariz, maxilar, entre otros. Además estas personas sufren de un
aumento en el tamaño de órganos como el hígado, riñón y lengua. El tratamiento por lo
general es extraer el tumor causante de esta enfermedad mediante cirugía o radioterapia.

14.8. Glándula tiroides
Esta glándula se localiza en el cuello, debajo de la
laringe y delante de la tráquea, además presenta
dos lóbulos (derecho e izquierdo) unidos por un
istmo. Sintetiza y libera tres hormonas de
importancia, la tiroxina (T4), triyodotironina (T3)
y la calcitonina. La T3 y T4, se sintetizan a partir
del aminoácido tirosina y yodo. En casi todos los
tejidos la T4 se transforma en T3, su forma más
activa (la T3 es cuatro veces más potente que la
T4).
Las hormonas tiroideas inducen un
notable aumento en el metabolismo del
organismo, son necesarias también para un
crecimiento y desarrollo normales.

Figura 14.14. Ubicación in situ de la glándula tiroides.

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Figura 14.15. Folículos tiroideos

La tiroides posee en su estructura múltiples
folículos rodeados, naturalmente, por células
foliculares. En su interior encontramos una
sustancia denominada coloide, donde el principal
elemento encontrado en esa zona es una proteína
denominada tiroglobulina.
La tiroglobulina posteriormente sufre un proceso
de yodación (adición de átomos de yodo). Esta
proteína contiene múltiples aminoácidos de
tirosina a los cuales se les incorporan átomos de
iodo (tres átomos de iodo para la T3 y cuatro
átomos de iodo para la T4).


¿Qué hacen las hormonas tiroideas en el organismo?
- Aumentan el metabolismo basal
- Incrementan el número y actividad de mitocondrias en las células.
- Aumentan el transporte activo de iones a través de la membrana celular.
- Aumenta el crecimiento y desarrollo de músculos y huesos (al igual que la GH).
- Incrementa el desarrollo cerebral (intelecto).
- Incrementa el metabolismo de carbohidratos y lípidos.
- Aumenta la respiración y la motilidad digestiva.









Figura 14.16. Esquema de las
hormonas triyodotironina T3 (nombre
recibido por contener en su
estructura tres átomos de yodo) y la
T4 tiroxina (nombre recibido por
contener en su estructura cuatro
átomos de yodo).

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Regulación de las hormonas tiroídeas
El hipotálamo libera TRH (hormona liberadora de
Tirotropina) la cual estimula a la adenohipófisis a liberar
TSH (hormona estimulante de la tiroides), esta a su vez
estimula a la glándula tiroides para secrete hormonas
tiroídeas metabólicas, T3 y T4.



Patologías de la glándula tiroides
- Hipotiroidismo congénito o cretinismo: Patología provocada por una hiposecreción de las
hormonas tiroídeas durante el desarrollo fetal o la infancia. La enfermedad se caracteriza
básicamente por la falta de crecimiento y retraso mental. La gravedad de esta condición
va a depender de la cantidad de hormona y de yodo recibido durante la infancia. El
tratamiento consiste en la administración de yodo u hormonas tiroídeas en el menor, con
tal de mitigar los efectos de su carencia.

- Mixedema o hipotiroidismo en adulto: Patología provocada por una hiposecreción de las
hormonas tiroídeas durante la adultez. El mixedema posee los síntomas típicos del
hipotiroidismo como: ralentización de la actividad física y mental, apatía, irritabilidad,
sobrepeso, frío, entre otros síntomas. El tratamiento consiste en administrar
medicamentos que emulen la acción de las hormonas tiroídeas (Ej. Levotiroxina o Eutirox).

- Hipertiroidismo: Ocurre cuando tenemos un aumento en la producción de hormonas
tiroídeas debido a una hipersecreción glandular. Algunos síntomas que se presentan son:
excitación, nerviosismo, sudoración, baja de peso, aumento del apetito, entre otros.
Existen distintas causas entre ellas mencionamos: Bocio toxico, tirotoxicosis y enfermedad
de graves. Nota: casi todas las personas que sufren de hipertiroidismo sufren cierto grado
de prominencia en los globos oculares, a esta condición se le denomina exoftalmia.

- Bocio: Corresponde al aumento de tamaño que sufre la glándula tiroides y se puede
observar como un abultamiento en el cuello de personas que la padecen. Puede deberse a
un exceso o escasez de yodo, es decir, se puede presentar en personas con híper o
hipotiroidismo. El yodo es un mineral esencial en la síntesis de hormonas tiroídeas. Si la
dieta de yodo es pobre, entonces la tiroides aumenta su tamaño para compensar su
incapacidad de satisfacer las demandas corporales de hormonas tiroídeas.
Figura 14.17. Regulación de las hormonas tiroídeas, mediante
feedback negativo.

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14.9. Glándula Paratiroides
Las glándulas paratiroides generalmente
son cuatro pequeñas glándulas ubicadas en la
parte posterior de la glándula tiroides. Estas
glándulas secretan la hormona paratiroidea
(PTH), la cual ayuda a regular los niveles
sanguíneos de calcio. Esta hormona es
hipercalcemiante, es decir, aumenta los niveles de
calcio en sangre, estimulando la liberación de
calcio desde los huesos.
¿Qué hace la paratohormona en el organismo?
- Aumenta la reabsorción renal de calcio.
- Aumenta la conversión de vitamina D a su forma activa en los riñones.
- Aumenta los niveles de calcio en sangre y disminuye los de fosfato.
- Aumenta la absorción digestiva de calcio.
La calcitonina es la hormona secretada por la glándula tiroides y trabaja antagónicamente
respecto a la PTH, es decir, se encarga de disminuir los niveles de calcio en sangre, estimulando la
captación de calcio desde la sangre al hueso.

Patologías de la glándula paratiroides
- Hiperparatiroidismo: Corresponde a una hiperfunción de la glándula paratiroides, en
donde se libera una cantidad excesiva de PTH. Esta enfermedad tiene dos presentaciones,
una asintomática y la otra sintomática. Dentro de la sintomática tenemos síntomas como:
dolor óseo, fractura ósea, cálculos renales, estreñimiento, nauseas, úlceras, astenia,
patologías cardíacas, entre otros.
- Hipoparatiroidismo: Corresponde a una hipofunción de la glándula paratiroides, en donde
se libera una cantidad reducida de PTH. Se caracteriza por una baja concentración de
Figura 14.18. Glándulas paratiroideas.
Figura 14.19. La calcitonina y la
paratohormona son dos hormonas
cuya acción es de tipo antagónica
y que en conjunto se encargan de
regular la homeostasis del calcio.

174. Área Biología
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173
calcio en sangre y cuando los niveles descienden demasiado, el cuerpo comienza a sufrir
espasmos tetánicos, condición conocida como Tetania.

14.10. Glándulas Suprarrenales
Son dos pequeñas glándulas situadas en los polos
superiores de los riñones (derecho e izquierdo) cada
glándula posee una zona central denominada médula y una
zona periférica denominada corteza. La médula suprarrenal
se relaciona directamente con el sistema nervioso simpático
y es la encargada de liberar hormonas como la adrenalina y
noradrenalina. La corteza secreta hormonas llamadas
corticoesterorides, estos se subdividen en:
mineralocorticoides, glucocorticoides y andrógenos.


Médula suprarrenal
Zona neuroendocrina de la glándula suprarrenal, se encuentra conectada con el sistema
nervioso simpático. Secreta dos hormonas, la adrenalina y noradrenalina, en su mayoría
adrenalina. Normalmente la médula suprarrenal libera pequeñas cantidades de adrenalina y
noradrenalina, pero cuando presenciamos eventos de estrés, el sistema nervioso envía la señal a
la médula mediante un nervio simpático. Este nervio libera en la médula acetilcolina la cual
provoca la liberación de estas catecolaminas: Adrenalina y noradrenalina.
Durante una situación de alarma estas catecolaminas poseen un efecto similar al del
sistema nervioso simpático: vasoconstricción en piel y riñones, dilatación de vasos sanguíneos en
músculos y encéfalo, aumento del gasto cardiaco, hiperglicemia, midriasis, entre otros.
Corteza suprarrenal
Los corticoesterorides mencionados anteriormente son hormonas esteroidales
sintetizadas a partir del colesterol. Son 3 los grupos de hormonas que ejercen una acción
importante a nivel general: Glucocorticoides, mineralocorticoides y andrógenos (hormonas
sexuales). Estos andrógenos producidos en la corteza se sintetizan en ambos sexos. En
determinados tejidos, los precursores de andrógenos son convertidos en testosterona y
estrógenos.
La corteza suprarrenal se subdivide a su vez en: Zona glomerular (secreta aldosterona),
zona fasciculada y zona reticular (ambas secretan cortisol y andrógenos).
Figura 14.20. Glándulas suprarrenales.

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De los glucocorticoides, el más importante es el cortisol (responsable del 95% de la actividad
de todos los glucocorticoides existentes). El cortisol lleva ese nombre debido a la acción
importante que ejerce sobre los carbohidratos, pero también es importante recalcar que regula el
metabolismo de proteínas y lípidos. Dentro de sus funciones se destaca:
- Estimula la gluconeogénesis.
- Aumenta la glicemia (hiperglicemia).
- Aumento de la proteólisis y disminuye la síntesis proteica.
- Aumenta la lipólisis (quema la grasa).
- En concentraciones altas actúa como antinflamatorio.
- En exceso actúa como inmunosupresor.
La ACTH (hormona adrenocorticotrofa) estimula la secreción de cortisol, a diferencia de la
secreción de aldosterona controlada por los cambios en los niveles de potasio y angiotensina en
sangre. Una vez que el cortisol ha cumplido con su función, este mismo inhibe al hipotálamo y
luego a la hipófisis mediante feedback negativo.
Los mineralocorticoides llevan ese nombre porque participan en la homeostasis de los
minerales (sodio y potasio). El mineralocorticoide más importante de la corteza suprarrenal es la
aldosterona. Esta hormona actúa sobre los túbulos colectores de las nefronas del riñón para
aumentar la reabsorción del Na
+
y al mismo tiempo aumentando la excreción de K
+
y H
+
por la
orina. La excreción de H
+
en el organismo evita la acidosis (condición en que el pH sanguino es
inferior a 7.35). La aldosterona actúa también en conjunto al sistema renina-angiotensina-
aldosterona (RAA).
Sistema Renina Angiotensina Aldosterona.
El Sistema RAA se puede activar por diversos factores como por ejemplo: cuando hay una
disminución en al volemia o disminución de la presión arterial. Las células yuxtaglomerulares del
nefrón son capaces de censar los bajos niveles de presión arterial y en respuesta a ello liberan una
Figura 14.21. Subdivisiones de la corteza adrenal.

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enzima llamada renina. La renina transforma el angiotensinógeno (formado en el hígado) en
angiotensina-I. Cuando la sangre fluye a través de los pulmones la enzima convertidora de
angiotensina (ECA) transforma la angiotensina-I en angiotensina-II (su forma más activa). La
angiotensina-II es una hormona que provoca vasoconstricción, estimula el centro de la sed y
estimula la secreción se aldosterona. En los riñones la aldosterona aumenta la reabsorción de
sodio, que se acompaña con la reabsorción de agua. Esto da lugar a un aumento del LEC (líquido
extra celular) y a la recuperación de los valores normales de presión arterial.
Un segundo mecanismo de control de la secreción de aldosterona es un aumento en la
concentración de potasio en sangre.


Patologías de la glándula adrenal
 Enfermedad de Addison: Enfermedad provocada por una disminución en los niveles de
hormonas corticales (Cortisol y Aldosterona) de la glándula suprarrenal. Esta patología
tiene múltiples orígenes, como: atrofia primaria de la glándula adrenal, autoinmunidad
dirigida a la glándula, destrucción por tuberculosis renal o un tumor maligno. Ahora
mostraremos las consecuencias que nos traería una depleción de cortisol y aldosterona.
Depleción de cortisol
- No se puede mantener un nivel normal de la glicemia entre las comidas.
- Pobre metabolismo de los carbohidratos, lípidos y proteínas.
- Pigmentación melánica.
- Depleción de aldosterona
- Reducción de la absorción de sodio.
- Pérdida masiva de agua y minerales (sodio y cloruro) por orina.
- Disminuye el LEC.
Figura 14.22. Sistema renina-angiotensina-aldosterona (RAA)

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- Aparece Hiponatremia (baja concentración de sodio en sangre).
- Aparece hiperpotasemia (alta concentración de potasio en sangre).
- Se produce policitemia y el gasto cardiaco disminuye.

 Enfermedad de Cushing: Enfermedad provocada por una hipersecreción de la corteza
suprarrenal, que induce a una serie de efectos hormonales conocidas como síndrome de
Cushing. La causa más común de este síndrome es el aumento en la concentración de
ACTH y Cortisol. El síndrome de Cushing puede ser provocado exógenamente mediante la
administración de medicamentos corticoides por periodos prolongados. Un rasgo
característico del síndrome es la acumulación de grasa en la parte superior del cuerpo y en
regiones torácica y superior del abdomen. La secreción de excesiva de esteroides también
induce a un edema facial y casi el 80% de los enfermos sufre hipertensión arterial.


14.10.5. Páncreas endocrino
El páncreas es un órgano Anficrino, es
decir, posee actividad endocrina y exocrina al
mismo tiempo. La porción exocrina del páncreas
la ejercen un grupo de células llamadas acinos
pancreáticos, cuya función es secretar enzimas
digestivas hacia el duodeno. La porción
endocrina del páncreas la ejercen otro grupo de
células las cuales conforman a los denominados
islotes de Langerhans. El páncreas posee entre 1
a 2 millones de islotes de Langerhans. Cada islote
posee 4 tipos distintos de células y estas son:
células alfa, células beta, células delta y células
PP.

Células alfa, beta, delta y PP
- Células alfa: Estas corresponden al 25% de las células del islote y son las encargadas de
secretar glucagón.
- Células beta: Estas corresponden al 60% de las células del islote y son las encargadas de
secretar insulina.
- Células delta: Estas corresponden al 10% de las células del islote y son las encargadas de
secretar somatostatina.
- Células PP: Estas corresponden al 5% de las células del islote y son las encargadas de
secretar polipéptido pancreático.

Figura 14.23. Páncreas.

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Hormonas pancreáticas y sus efectos
Insulina: Esta es una hormona peptídica de 51 aminoácidos, con un peso de 5.808 Dalton. Es
sintetizada en las células beta del páncreas y posee una vida media de 6 minutos, desapareciendo
completamente entre los 10 a 15 min. Esta es una hormona anabólica y su función principal es
estimular la incorporación de glucosa al interior de las células, es decir, tiene un efecto
hipoglicemiante. La insulina además, posee efectos reguladores en el metabolismo de las grasas y
las proteínas. Estos efectos y más se resumen a continuación:
- Estimula la entrada de glucosa a la célula (esto lo hace mediante la estimulación de los
receptores de insulina ubicados en la membrana de las células del organismo. Esta
estimulación genera una señal la cual envía vesículas que en cuyo interior portan los
transportadores de glucosa, los cuales se van a ubicar en la membrana plasmática
para luego ingresar la glucosa plasmática al interior de la célula.
- Estimula el almacenamiento de glucógeno en el hígado.
- Inhibe la gluconeogénesis hepática.
- Convierte el exceso de glucosa (carbohidrato) en ácidos grasos (lípidos).
- Inhibe la Lipólisis y estimula la Lipogénesis.
- Facilita la síntesis y el depósito de proteínas (al igual que la GH).
Factores y estados que aumentan o reducen la secreción de insulina.
Aumento de la secreción de insulina Disminución de la secreción de insulina
Aumento de la glicemia Disminución de la glicemia
Aumento de los ácidos grasos en sangre Ayuno
Aumento de los aminoácidos en sangre Somatostatina
Hormonas gastrointestinales (gastrina, CCK) Catecolaminas
Glucagón, GH, cortisol
Estimulación parasimpática
Obesidad

Figura 14.24. Islote de Langerhans. Este grupo
de células son las encargadas de liberar
hormonas pancreáticas al torrente sanguíneo.
Tabla 14.6. Estimulantes o inhibidores de la secreción insulínica.

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Glucagón: Es una hormona peptídica de 29 aminoácidos, con un peso molecular de 3.485
Dalton. Es sintetizada por las células alfa del páncreas y posee una vida media de 5 a 10 minutos.
Esta hormona es antagónica a la acción de la insulina y su función principal es estimular la
glucogenólisis en el hígado para aumentar los niveles de azúcar en sangre, es decir, es una
hormona hiperglicemiante. El glucagón, además de llevar a cabo la glucogenólisis, aumenta la
gluconeogénesis en el hígado. Dentro de los factores que estimulan la síntesis de glucagón
encontramos: la hiperglicemia, el ejercicio, el aumento de aminoácidos en sangre, entre otros.
Somatostatina: Es una pequeña hormona de 14 aminoácidos, con una semivida de tan solo 3
minutos. Dentro de los factores que estimulan la secreción de esta hormona encontramos:
aumento de la glicemia, incremento de aminoácidos, elevación de los ácidos grasos y aumento en
la concentración de algunas hormonas intestinales. La función principal de la somatostatina es de
tipo inhibitoria, dentro de estas labores encontramos:
- Reduce la secreción de insulina y glucagón.
- Reduce la motilidad intestinal.
- Disminuye la secreción y la absorción en el tubo digestivo.

14.11. Fisiopatología de la Diabetes mellitus.
Diabetes mellitus es una palabra compuesta, y significa (a través de la miel). Esta patología se
caracteriza porque la persona padece de hiperglicemia crónica. Esta hiperglicemia en la diabetes
se debe principalmente a tres motivos: falla en la secreción de insulina, falla en el receptor de
insulina o ambas. La hiperglicemia sostenida y las alteraciones metabólicas pueden traer
consecuencias graves a mediano y largo plazo como por ejemplo, retinopatías, neuropatías,
nefropatías, entre otros. El cuadro clínico de la diabetes se caracteriza por tres síntomas clásicos,
1) poliuria, 2) polidipsia y 3) polifagia.
El aumento de la glicemia provoca una pérdida de glucosa por la orina, todo esto originado
porque los receptores tubulares del nefrón se ven saturados de glucosa y ya no pueden devolverla
a la sangre. Esto genera grandes pérdidas de glucosa en orina, condición denominada glucosuria.
La hiperglicemia también provoca deshidratación, lo cual me generará mucha sed, condición
conocida como polifagia y diuresis osmótica donde se perderán líquidos de forma excesiva en
orina.
¿Cómo se diagnostica la diabetes?
Para responder esta pregunta lo primero que tienes que manejar son los valores normales de
glicemia en ayuno, los cuales están entre los 70 y 120 mg/dL. El diagnóstico de diabetes tipo 2 se
realiza en cualquiera de las siguientes situaciones:

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 Síntomas clásicos de diabetes (polidipsia, poliuria, polifagia y baja de peso) y una glicemia
en cualquier momento del día mayor o igual a 200 mg/dL, sin relación con el tiempo
transcurrido desde la última comida.
 Glicemia en ayunas mayor o igual a 126 mg/dL. Debe confirmarse con una segunda
glicemia ≥126 mg/dL, en un día diferente. (Ayuno se define como un período sin ingesta
calórica de por lo menos ocho horas).
 Glicemia mayor o igual a 200 mg/dL dos horas después de una carga de 75 g de glucosa
durante una PTGO (Prueba de Tolerancia a la Glucosa Oral).
Nota: En aquellos casos en que el médico sospeche una diabetes de etiología autoinmune
(diabetes tipo 1 lenta o LADA), debe referirlo al especialista para el diagnóstico diferencial. El
especialista decidirá si el caso amerita estudio de auto anticuerpos relacionados con diabetes tipo
1 (anti islote (ICA), anti GAD, anti-insulina).
 Diagnóstico de pre-diabetes
La importancia del estado de pre-diabetes radica en que es un factor de alto riesgo de
diabetes tipo 2, de enfermedad coronaria, y de mayor mortalidad cardiovascular. La conversión de
la prediabetes a diabetes tipo 2 es de alrededor de 10% anual.
Se considera pre-diabetes a la glicemia alterada en ayunas o a la intolerancia a la glucosa.
 Glicemia alterada en ayunas (GAA)
- Glicemia en ayunas ≥100mg/dL y <126mg/dL, en 2 días diferentes.
 Intolerancia a la glucosa (IGO)
- Glicemia en ayunas ≥100 mg/dL y glicemia a las 2 horas post carga entre 140-199 mg/dL.
Ahora vamos a revisar las principales diferencias que existen entre la diabetes mellitus tipo
1 y 2 (DM-I y DM-II).
Tipos de Diabetes (Diabetes mellitus tipo I y II)
 Diabetes mellitus tipo 1: Este tipo de diabetes es de carácter autoinmunitario, es decir, el
propio organismo fabrica anticuerpos, los cuales atacan y destruyen a las células beta del
páncreas (las que sintetizan insulina). Esta diabetes comienza con frecuencia en la
infancia, se manifiesta preferentemente en la pubertad y avanza con la edad.
Antiguamente se le consideraba como “diabetes juvenil”, pero hoy sabemos que ese
término ha quedado obsoleto porque la DM-I puede atacar a cualquier edad.
Predisposición genética.
Existe una fuerte predisposición genética a padecer esta enfermedad. Estudios recientes
del genoma completo han identificado múltiples locus (lugares cromosómicos) que predisponen a
padecer esta enfermedad, sobretodo el cromosoma 21, el cual se lleva el 50% de las predicciones
genéticas de DM-I.

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Tratamiento
La mayor parte de los pacientes con DM-I requieren de tratamiento insulina (inyectable)
para poder sobrevivir ya que no son capaces de generar esa vital hormona de forma autónoma.
 Diabetes mellitus tipo 2: Es el tipo de diabetes más común en el mundo entero,
corresponde al 80 – 90% de los casos totales de diabetes. Es una enfermedad
multifactorial donde están involucrados el sedentarismo, obesidad, hábitos dietéticos y
factores genéticos. También se le denomina a esta enfermedad como “diabetes insulino-
resistente”, donde los receptores de insulina ubicados en músculo, tejido adiposo e hígado
no responden a la acción de la insulina, es decir, se genera resistencia.
Predisposición genética
Aquí también están implicados los genes en la predisposición, con una concordancia del 30 al 60%.
Además, el riesgo de padecer DM-II de un descendiente que padecía la enfermedad es más del
doble. En este tipo de diabetes el cromosoma involucrado es el 10.
Tratamiento
Es recomendable tratar este tipo de diabetes con dieta y ejercicios, sumados al tratamiento
farmacológico (sulfonilureas o metformina). En casos de DM-II avanzadas, se procede a utilizar las
inyecciones de insulina.
Otros tipos de diabetes…
 Diabetes gestacional (DG): Se refiere a cualquier grado de intolerancia a la glucosa que se
manifiesta o se detecta durante el embarazo.
•Glicemia en ayunas entre 100 y 125 mg/dL en 2 días diferentes y/o
•Glicemia a las 2 horas post carga mayor o igual a 140 mg/dL en el 2do o 3er trimestre del
embarazo
Corresponde a una categoría clínica definida en la clasificación de la diabetes.

 Diabetes insípida (DI): La enfermedad se presenta cuando el cuerpo tiene muy poca
cantidad de una hormona llamada vasopresina (ADH). Esta hormona limita la cantidad de
orina que el cuerpo produce. Normalmente, el hipotálamo en el cerebro la produce y la
hipófisis la almacena. Sin vasopresina, los riñones no funcionan adecuadamente para
conservar la suficiente agua en el cuerpo y el resultado es una pérdida rápida en forma de
orina diluida. Una persona con diabetes insípida necesita beber grandes cantidades de
agua, impulsada por una sed extrema, para compensar la pérdida excesiva de ésta.
Los niveles reducidos de vasopresina asociados con diabetes insípida central pueden ser
causados por un daño en el hipotálamo o la hipófisis. Este daño puede estar relacionado con
cirugía, infección, inflamación, tumor o traumatismo craneal.

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Algunas veces, la causa sigue siendo desconocida. En muy raras ocasiones, la diabetes
insípida puede ser provocada por un defecto genético.


Tabla resumen de Hormonas Endocrinas
Glándula de
origen
Hormona
Clasificación
química
Principales acciones
Hipotálamo
Hormona liberadora de
tirotropina (TRH)
Péptido
Estimula la secreción de TSH y prolactina.
Hormona liberadora de
corticotropina (CRH)
Péptido
Estimula la secreción de ACTH.
Hormona liberadora de
Gonadotropinas (GnRH)
Péptido
Estimula la secreción de FSH y LH.
Somatostatina u hormona
inhibidora de la liberación
de somatotropina (SRIF)
Péptido
Inhibe la secreción de hormona de
crecimiento.
Dopamina o factor
inhibidor de prolactina
(PIF)
Amina
Inhibe la secreción de prolactina.
Hormona liberadora de
hormona de crecimiento
(GHRH)
Péptido
Estimula la secreción de hormona de
crecimiento.
Lóbulo
anterior de la
Hipófisis o
adenohipófisi
s
Hormona estimuladora de
tiroides (TSH)
Péptido
Estimula la síntesis y secreción de
hormonas tiroideas.
Hormona estimuladora del
folículo (FSH)

Péptido
Maduración de espermatozoides en las
células de Sertoli de los testículos.
Desarrollo folicular y síntesis de
estrógenos en ovarios.
Hormona luteinizante (LH) Péptido Estimula la síntesis de testosterona en las
Figura 14.25. Respuesta normal (izquierda) y anormal (derecha) de la ADH.

183. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

182
células de Leydig de los testículos.
Estimula la ovulación, formación del
cuerpo lúteo, síntesis de estrógenos y
progesterona en ovarios.
Hormona de crecimiento
(GH) o somatotropina
(STH)
Péptido
Estimula la síntesis de proteínas, el
crecimiento de huesos y extremidades y
cráneo aumentando el volumen celular y
mitosis; crecimiento total.
Prolactina o luteotrópica o
lactógena (LTH)
Péptido
Estimula la producción y secreción de
leche de las mamas.
Hormona
adrenocorticotrópica
(ACTH)
Péptido
Estimula la síntesis de hormonas
corticosuprarrenales (cortisol, andrógenos
y aldosterona).
Lóbulo
intermedio
Hormona estimuladora de
melanocitos (MSH)
Péptido
Estimula la síntesis de melanina.
Lóbulo
posterior de
la Hipófisis o
Neurohipófisi
s
Oxitocina Péptido
Estimula la secreción de leche de las
mamas y las contracciones uterinas.
Vasopresina u hormona
antidiurética (ADH)
Péptido
Estimula la resorción de agua en las
células principales de los conductos
colectores y constricción de arteriolas.

Tiroides
Triyodotironina (T3) y L –
tiroxina (T4)
Amina
Crecimiento de esqueleto; consumo de
oxigeno; producción de calor;
aprovechamiento de proteínas, grasa y
carbohidratos; maduración perinatal des
sistema nervioso central.
Calcitonina Péptido Disminuye la [Ca
2+
] del suero.
Paratiroides
Hormona paratiroídea
(PTH)
Péptido
Incrementa la [Ca
2+
] del suero.
Corteza
suprarrenal
Cortisol (glucocorticoides) Esteroide
Gluconeogénesis (ruptura de proteínas
para síntesis de glucógen o);
antiinflamatoria; inmunosupresión;
capacidad de reacción vascular a
catecolaminas.

Aldosterona
(mineralocorticoides)
Esteroide
Incremento de la resorción renal de Na
+
,
secreción de K
+
y secreción de H
+
.
Dehidroespiandrosterona
(DHEA) y androstenediona
(andrógenos
suprarrenales)
Esteroide
Véase acciones de testosterona de los
testículos.
Testículos
Testosterona

Esteroide
Espermatogénesis; características
sexuales masculinas secundarias.
Ovarios
Estradiol (estrógenos) Esteroide
Crecimiento y desarrollo del sistema
reproductivo femenino; fase folicular del
ciclo menstrual; desarrollo de las mamas;
mantenimiento del embarazo; secreción
de prolactina.
Progesterona Esteroide
Fase lútea del ciclo menstrual;
mantenimiento del embarazo.

184. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

183
Cuerpo
amarillo
Estradiol y progesterona Esteroide
Véase las acciones del estradiol de los
ovarios (véase más adelante).
Placenta
Gonadotropina coriónica
humana (HCG)
Péptido
Estimula la síntesis de estrógenos y
progesterona en el cuerpo amarillo (lúteo)
durante el inicio del embarazo.
Lactógeno placentario
humano (HPL) o
somatomamotropina
coriónica humana
Péptido
Acciones similares a la hormona del
crecimiento y prolactina durante el
embarazo.
Estradiol Esteroide
Véase acciones del estradiol de los ovarios
(véase más adelante).
Progesterona Esteroide
Véase acciones de progesterona de los
ovarios (véase más adelante).
Páncreas
Insulina (células β) Péptido
Disminución de la [glucosa] en sangre.
Glucagón (células α) Péptido Aumento de la [glucosa] en sangre.
Riñón
Renina Péptido
Canaliza la conversión de
angiotensinógeno en angiotensina I, que
contrae los vasos sanguíneos,
aumentando la presión sanguínea.
Eritropoyetina Estimula la formación de hematíes.
Médula
suprarrenal
Adrenalina y noradrenalina
o epinefrina
Amina
Refuerza y amplifica la actividad del
sistema nervioso autónomo en su rama
simpática
Aumenta la velocidad y fuerza de
contracción cardíaca.
Estómago Gastrina Péptido
Estimula la secreción del jugo gástrico rico
en ácido clorhídrico (HCl).
Intestino
delgado
Secretina Péptido
Estimula la secreción de jugo pancreático
rico en bicarbonato.
Estimula la secreción de la bilis (poco
efecto).
Aumenta contractibilidad del píloro
(inhibición del vaciamiento gástrico).
Colecistoquinina o
pancreozimina (CCK)
Péptido
Estimula la secreción de la vesícula biliar.
Aumento de la acción de la secretina.
Inhibición del vaciamiento gástrico.
Aumenta secreción de jugo pancreático
con enzimas.
Pineal o
epífisis
Melatonina Péptido
Regulación de los ciclos sexuales, por la
luz.
Inhibe la función ovárica.
Mantiene el equilibrio de las otras
hormonas.
Aumenta su concentración en la
obscuridad.

Tabla 14.7. Resumen de las hormonas más importantes.

185. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

184
Preguntas PSU





















Me debería importar: Algunos atletas profesionales y amateur toman esteroides anabólicos
para aumentar la masa muscular o la fuerza. Los riesgos de salud de esta práctica están
extensamente documentados. Aparte de las consideraciones de salud, ¿qué piensa usted respecto
del uso de compuestos químicos para aumentar el rendimiento atlético? ¿Piensa usted que un
atleta que toma esteroides anabólicos está engañando, o el uso de estos compuestos químicos es
solo parte de la preparación requerida para alcanzar éxito en una competencia deportiva? Explica
tu respuesta.
1.Seleccione las alternativa(s) que
es(son) correcta(s) respecto al
concepto de hormona:

I)Molécula orgánica, secretada en
cantidades pequeñas en el organismo.
II)Actúa en forma muy rápida.
III)Viaja por sangre y se une a la célula
diana cualquiera.

A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo III.
D)Sólo I y II.
E)Sólo I y III.

2.¿Qué glándula es anficrina?
A)Hipotálamo.
B)Hipófisis.
C)Paratiroides.
D)Corazón.
E)Páncreas.

3.Ante una hipoglicemia actuara la
hormona:
A)Insulina.
B)Glucagón.
C)Somatostatina.
D)PTH.
E)PRL.

4.¿Cuál de estas hormonas es
antagónica a la PTH?
A)ACTH.
B)GH.
C)Calcitonina.
D)MSH.
E)Aldosterona.

5. Un examen de laboratorio entrega los
siguientes resultados para una persona adulta:












De acuerdo a lo anterior, esta persona también
debería presentar un déficit en la concentración
sanguínea de:
A) Cortisol.
B) Insulina.
C) Glucagón.
D) Adrenalina.
E) Tiroxina.

6. ¿Cuál de las siguientes asociaciones hormona-
órgano productor es INCORRECTA?
I)Vasopresina – Suprarrenales.
II)Estrógeno – Adenohipófisis.
III)Glucagón – Hígado.
IV)Insulina – Páncreas.

A)Sólo I.
B)Sólo I y II.
C)Sólo I, II y III.
D)Sólo I, III y IV.
E)I, II, III y IV.
1. Glicemia superior a 200 mg/dL.
2. Plasma con exceso de aminoácidos.
3. Orina con altos niveles de productos
nitrogenados.
4. Aumento de la diuresis y deshidratación.
5. Aumento de la producción de cuerpos
cetónicos.
6. Pérdida de masa corporal.

186. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

185

187. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

186
Capítulo 15: Hormonas y sexualidad humana.

Objetivos:
- Conocer las diferencias entre la reproducción asexual y sexual.
- Entender y relacionar el concepto de sexualidad.
- Conocer los aparatos reproductores masculinos y femeninos.
- Comprender los procesos hormonales que rigen los caracteres sexuales primarios y
secundarios.
- Conocer el ciclo ovárico y el ciclo menstrual.

Introducción
A lo largo de los capítulos anteriores, se ha apreciado que los seres vivos tienen diversas
propiedades emergentes. En los capítulos de mitosis, meiosis y gametogénesis se hizo énfasis una
de las propiedades más destacables de los seres vivos: la reproducción.
Este capítulo abarcará en mayor profundidad la reproducción en los distintos seres vivos,
estableciendo la comparación en la reproducción asexual y en la reproducción sexual, poniendo
mayor énfasis en esta última y específicamente en el caso de la especie humana. Así como
también se verá el concepto de sexualidad y los distintos procesos biológicos que ocurren en
nuestra especie para garantizar la creación de nuestra descendencia.

15.1. Reproducción
La reproducción es una de las propiedades emergentes más importantes de los seres
vivos, ya que permite la generación de descendientes de los distintos organismos que pueblan
nuestro planeta. Esto permite, en simples palabras, la perpetuación de las especies a lo largo del
tiempo. En términos bioquímicos, la reproducción consiste en traspasar el material genético (ADN)
de un(os) organismo(s) progenitor/es a uno o más descendientes.
En cada especie el proceso de reproducción es distinto. Sin embargo, todos los distintos
tipos de reproducción que existen se han podido juntar en dos grupos muy grandes, la
reproducción asexual y la reproducción sexual.

Reproducción asexual

Este tipo de reproducción ocurre en todos los organismos unicelulares y en una gran
variedad de pluricelulares. Los descendientes son generados por un sólo progenitor, y poseen el
mismo material genético que su antecesor, es decir, genera clones ya que no hay mecanismos de
variabilidad genética. Esta reproducción está compuesta por diversos tipos que ocurren en
diversas especies, los cuales son:

a) Fisión binaria o bipartición: Es un tipo de reproducción asexual que ocurre en organismos
unicelulares, ya sean procariontes o eucariontes. En la bipartición, el organismo progenitor duplica
su material genético para luego generar dos células en donde se repartirá el material genético,
generando dos células genéticamente idénticas a su progenitora.
b) Gemación o yemación: El organismo progenitor duplica su material genético y genera una
pequeña parte de su cuerpo llamada brote o yema, la cual lleva el ADN recién sintetizado. La yema
puede ser expulsada del organismo, o puede quedarse en él. En cualquier caso, generará un nuevo
organismo. Las levaduras, hidras y corales se reproducen por gemación.

188. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

187
c) Fragmentación: En este caso el individuo se divide en dos o más fragmentos, donde queda uno
de ellos desarrollará un individuo nuevo. La fragmentación es empleada por las estrellas de mar,
gusanos, entre otros.
d) Esporulación: Se producen sucesivas divisiones nucleares, las cuales son envueltas en porciones
del citoplasma. Al producirse la lisis celular, cada uno de estos núcleos envueltos, que son
llamados esporas, son esparcidos por el ambiente para que se desarrollen, formando nuevos
organismos. Este método es utilizado principalmente por los hongos.
e) Apomixis: Es la reproducción asexual que ocurre en las plantas. Básicamente producen semillas
sin fecundación, es decir, las semillas son genotípicamente iguales a las plantas progenitoras.
f) Partenogénesis: Es un tipo muy especial de reproducción asexual, ya que ocurre en organismos
que se reproducen sexualmente. En este caso, las hembras producen su gameto femenino, pero
se estimulan de tal manera que no necesitan la fecundación para originar al nuevo organismo. El
descendiente será un clon de la hembra progenitora. Se presenta en insectos, anfibios, reptiles y
algunas aves. En la especie humana no ha habido casos documentados.










Figura 15.1. Bipartición
Figura 15.2. Gemación
Figura 15.4. Fragmentación
Figura 15.3. Esporulación

189. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

188
Beneficios y riesgos de la reproducción asexual

Este tipo de reproducción permite una producción de descendientes de forma rápida y
eficiente. Además es ventajosa para organismos inmóviles, ya que no deben encontrar a otro
progenitor para generar descendencia. También permite la perpetuación del genotipo de la
especie, ya que esta reproducción a gran velocidad, permite diseminar organismos en una gran
área, permitiendo que puedan explotar a mayor escala los recursos disponibles.
Sin embargo, uno de los riesgos más notables de esta reproducción, es que no existe
ningún mecanismo que genere variabilidad genética. Lo que produce que todos los organismos de
la misma especie tengan el mismo genotipo, es decir, las mismas capacidades de sobrevivencia. Si
las condiciones ambientales cambian radicalmente, esto puede desencadenar la completa
extinción de la especie en cuestión.









Reproducción sexual

Esta reproducción es efectuada por plantas, insectos, peces, anfibios, reptiles, aves y
mamíferos. Consiste en la generación de descendencia mediante la fecundación, que es la unión
de gametos. Ambas células son haploides y cuando se fusionan, forman la primera célula del
nuevo organismo que reestablece la diploidía. Los gametos son aportados por dos organismos;
uno materno y el otro paterno, excepto en los organismos hermafroditas y el caso de la
partenogénesis.
A diferencia de la reproducción asexual, en este proceso hay mecanismos que generan
variabilidad genética (crossing-over, permutación cromosómica y fecundación) lo que permite que
los descendientes sean genotípicamente diferentes a sus progenitores, siendo una ventaja nivel
evolutivo.
El proceso de fecundación es muy importante para concretar con éxito la reproducción
sexual, ya que ahí se genera el cigoto, que es la primera célula del nuevo organismo. Este
procedimiento de unión de los gametos puede realizarse de dos formas:

 Fecundación externa: La unión de los gametos ocurre en el exterior del cuerpo materno.
Es común en peces y anfibios.
 Fecundación interna: Por lo general el macho deposita los espermatozoides dentro del
cuerpo de la hembra, por lo que la fecundación ocurre dentro de ella. Este tipo de
fecundación es más utilizado ya que otorga protección al organismo ya formado, de las
condiciones ambientales. Para que se produzca esta fecundación, debe ocurrir el acto
sexual o cópula, que consiste en el encuentro entre los órganos sexuales masculino y
femenino, conocidos como órganos copuladores.



Desafío: Una colonia de bacterias fue generada por el mismo progenitor. Sin
embargo al tiempo después, muchas difieren en la composición de su pared celular
y su membrana plasmática. Entonces ¿estas bacterias son realmente clones?
Justifica tu respuesta

190. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

189

Tabla 15.1. Comparación entre ambos tipos de reproducción


15.2. Sexualidad humana

El proceso de reproducción sexual en los seres
humanos no se limita exclusivamente a la cópula y
posterior liberación de gametos para la fecundación. Si no
que es transversal a una gran variedad de procesos y
fenómenos. El conjunto de todos estos procesos en los
cuales la reproducción sexual no es más que una parte, se
denomina sexualidad.
La sexualidad incluye dimensiones biológicas (el sexo de las personas, sus cuerpos y sus
funciones, el acto sexual, el embarazo, el parto, el control de la natalidad, etc.) y sociales (el
género de las personas, su orientación sexual, la apreciación que tienen de sí mismas, el amor, las
relaciones que establecen con otros individuos, etc.).
Como se mencionó, la sexualidad en términos biológicos incluye el sexo de cada persona. Es
decir si es hombre o mujer. Esta clasificación se debe a los heterocromosomas o cromosomas
sexuales que tenga el organismo (XX si es mujer, XY si es hombre) y se pueden diferenciar por
medio de características específicas entre individuos de ambos sexos. Estas, se llaman caracteres
sexuales primarios y secundarios.


Caracteres sexuales primarios

Corresponde a la presencia de los órganos sexuales: ovarios y testículos. Estos son los
encargados de producir sus respectivos gametos. Estos caracteres surgen en la etapa de gestación,
por lo que permiten establecer la condición sexual del nuevo organismo.
Si bien los órganos sexuales aparecen en los primeros meses de la gestación del ser
humano, no es hasta en la pubertad cuando estos órganos se desarrollan completamente y
comienzan a producir sus gametos, es decir, son fértiles mediante la acción de diversas hormonas.
Para que se produzca la fecundación, los órganos sexuales deben estar inmersos en un
complejo sistema, denominado sistema reproductor masculino y femenino. Estos sistemas
permiten la correcta producción de los gametos y su posterior movilización. Todo esto se
encuentra regulado por la acción de las gonadotrofinas y las hormonas sexuales.




Reproducción asexual Reproducción sexual
Un progenitor Dos progenitores
(o un progenitor hermafrodita)
No hay variabilidad genética Sí hay variabilidad genética
Organismos clones Organismos distintos
No hay fecundación Hay fecundación
Sin gametos Con gametos

191. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

190
Sistema reproductor masculino


























Estructura Función

Testículo
Corresponde a la gónada masculina. Se encuentran de a pares. Su
función es la de producir espermatozoides (gametos) y
testosterona (hormona sexual).

Epidídimo
Sistema de pequeños conductos que se encuentra sobre los
testículos. Se encarga del almacenamiento y la maduración de los
espermatozoides recién creados.

Conducto deferente
Es un conducto que posee cada testículo, por el cual se movilizan
los espermatozoides desde las gónadas hasta la cavidad
abdominal.

Vesícula seminal
Es una glándula que posee cada conducto deferente. Secretan la
mayor parte del líquido seminal, el cual permite la movilización de
los espermatozoides y es rico en fructosa.
Glándula que secreta el líquido prostático. Este permite la
Figura15.6. Testículo
Figura 15.5.
Sistema
reproductor
masculino

192. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

191
Próstata nutrición y la movilización de los espermios. También alcaliniza el
líquido seminal.

Glándula Bulbouretral
Llamada glándula de Cowper, secreta moléculas lipídicas que
ayudan a la formación de semen y permiten la neutralización del
ambiente ácido de la vagina. Forma el moco lubricante.

Uretra
Es un largo conducto que mide entre 15 y 20 cm en adultos. Nace
en la vejiga y finaliza en el meato urinario del pene. Permite el
transporte y expulsión de orina y semen

Pene
Órgano copulador masculino. Además expulsa el semen por el
meato urinario. Es cilíndrico y presenta un tejido cavernoso y
esponjoso
Glande Es la prominencia superior del pene. Es muy sensible, lo que
permite la estimulación sexual.
Prepucio Es la piel que reviste el glande del pene. Muchas personas se
extraen el prepucio por diversos motivos (circuncisión)
Escroto Piel que aloja y recubre los testículos.
Tabla 15.2. Estructuras del sistema reproductor masculino y sus funciones.

La función del sistema reproductor masculino es producir espermatozoides junto con el semen
el cual permite que los gametos recorran el gran trayecto desde los testículos hasta el pene, y que
luego continúen en la vagina de la mujer.
El semen corresponde a la combinación de las secreciones glandulares (vesículas seminales,
próstata y glándulas de Cowper) junto con los espermatozoides. En cada eyaculación se expulsan 3
a 5 mL de semen, del cual más del 90% corresponde a estas secreciones, mientras que el resto
está constituido por 200 a 500 millones de espermatozoides. Si un hombre eyacula menos de 20
millones de espermatozoides se considera estéril. El pH normal del semen oscila entre 7,2 y 7,7.
Ya se mencionó que la función principal de este aparato es la de producir gametos masculinos,
por medio de un proceso llamado espermatogénesis (para más información ver el capítulo de
gametogénesis). Para que la producción de espermatozoides se lleve a cabo a lo largo de la vida
del hombre, es necesaria la acción de diversas hormonas.

15.3. Acción hormonal en el sistema reproductor masculino

La pubertad es la época en dónde ocurren una serie de cambios relacionados con la
sexualidad de los hombres y las mujeres. Para empezar, ya producen sus gametos por lo que son
capaces de generar descendencia, y además comienzan a generar una serie de cambios que los va
caracterizando aún más hacia un determinado sexo. Esto se debe a que en esta edad se secretan
en gran cantidad las llamadas gonadotrofinas, que son hormonas que gatillan todos estos
cambios.
En el capítulo de sistema endocrino, se explicó que el hipotálamo secreta una hormona
llamada hormona liberadora de gonadotrofinas (GnRH) hacia la sangre. Esta hormona llega hasta
la adenohipófisis para estimular la producción de gonadotrofinas: la hormona folículo estimulante
(FSH) y la hormona luteinizante (LH), que también es llamada hormona estimulante de las células
intersticiales, las cuales son responsables de los cambio mencionados en el párrafo anterior. Por lo
que en la pubertad se libera una gran cantidad de GnRH, la cual estimulará a su vez una gran
producción de FSH y LH.
Ambas gonadotrofinas llegarán a los testículos y permitirán el desarrollo se diferentes
procesos. La FSH estimulará unas células testiculares llamadas células de Sertoli, las cuales

193. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

192
brindan soporte nutricional y estructural a las células que participan en la espermatogénesis. Al
ser estimulada por la FSH, las células sintetizarán la proteína ligadora de andrógenos (ABP), que
transportará la testosterona hasta los túbulos seminíferos estimulando la espermatogénesis. En
resumidas cuentas la FSH estimula la síntesis de espermatozoides. En el caso de que se hayan
producido muchos espermatozoides, las células de Sertoli liberan una hormona llamada inhibina,
que viajará por la sangre hasta la adenohipófisis para inhibir la producción de FSH y así disminuir
las gametogénesis en exceso (retroalimentación negativa).

Por otro lado, la LH estimulara a células intersticiales de los testículos, las llamadas células
de Leydig, con el fin de que produzcan y liberen la testosterona. Esta es la hormona sexual
masculina, ya que no sólo permite la espermatogénesis, sino que también estimula el desarrollo
de los testículos y del aparato reproductor masculino en general en la etapa fetal. Además permite
la aparición y mantención de las características físicas de los hombres. Desarrolla con normalidad
la actividad sexual, potencia sexual y fertilidad en los hombres. También permite la síntesis de
muchas proteínas (anabolismo) que permiten el aumento de la masa muscular y la estimulación
de la hematopoyesis (proceso en el cual se sinterizan los glóbulos rojos).
Una concentración elevada de testosterona en el organismo, disminuye, mediante los
mecanismos de la retroalimentación negativa, la producción de GnRH y por lo tanto, la síntesis de
FSH y LH.





Figura 15.7. Eje hipotálamo – adenohipófisis – testículos.

194. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

193









Sistema reproductor femenino








Figura 15.8. Sistema reproductor femenino externo

Figura 15.9. Sistema reproductor femenino externo e interno

Estructura Función




Vulva
Es el conjunto de los órganos genitales externos de la mujer, los cuales
son:
-Labios mayores: pliegues de piel que protegen estructuras internas.
-Labios menores: pliegues de piel menores, que contienen glándulas
sebáceas.
-Clítoris: Masa cilíndrica de tejido nervioso que es eréctil. Permite la
estimulación sexual.
-Himen: Es un repliegue membranoso que reduce el orificio externo de
la vagina. Es desgarrado en la primera relación sexual de la mujer.
-Meato urinario: Extremo final de la uretra por donde sale la orina.
Es el órgano de cópula femenino. Es un conducto que comunica el
Curiosicosas! Los hombres producen una cantidad pequeña de estrógenos (hormona sexual
femenina), en las células de Sertoli. Esta hormona es producida a partir de la testosterona y
se presume que es de gran importancia para la espermatogénesis. Los varones sintetizan la
quinta parte del estrógeno que posee la mujer mientras no está embarazada.

195. Área Biología
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194
Vagina útero con el exterior. Recibe los espermatozoides en el acto sexual y es
dónde sale el bebé en el parto natural. También es la vía de evacuación
del fluido menstrual.

Útero
Órgano muscular en donde se produce la gestación y desarrollo del
embrión y el feto. Su pared más interna se llama endometrio y posee
vasos sanguíneos y capas de mucosa.

Trompas de Falopio
También conocidas como oviductos, son dos conductos por el cual el
ovocito II es expulsado en la ovulación, con el objetivo de encontrar un
espermatozoide. En los oviductos ocurre la fecundación, así como los
primeros días de la formación del embrión hasta que llega al útero.

Ovarios
Son las gónadas femeninas. Se encuentran al final de los oviductos. Su
función es la de producir gametos inconclusos (ovocitos II) y producir
las hormonas sexuales femeninas.
Glándulas mamarias Son glándulas sudoríparas modificadas que producen leche.
Tabla 15.2. Estructuras del sistema reproductor femenino y sus funciones.

El rol del sistema reproductor femenino es el de producir los gametos femeninos, y
además tiene por función de alojar durante todo el proceso al nuevo organismo que se gestará en
caso de fecundación.
Como se vio en el capítulo de gametogénesis, la ovogénesis tiene la particularidad de que
se sintetiza un sólo gameto femenino en una cantidad determinada de tiempo, que en la especie
humana son 28 días aproximadamente, siendo un proceso cíclico. Este ciclo es conocido como
ciclo ovárico (lo que sucede en el ovario) y ciclo menstrual (lo que sucede en el útero). A
continuación se verán ambos procesos, y la acción hormonal que permite que sucedan
normalmente.

15.4. Ciclo ovárico

Corresponde al conjunto de procesos que ocurren aproximadamente cada 28 días en el
ovario. Por convención, se ha determinado que el inicio del ciclo corresponde al primer día de la
menstruación y finaliza en el día previo a la siguiente menstruación.
El ciclo sería imposible de realizarse sin la acción de las gonadotrofinas (FSH y LH) que
regulan con precisión este proceso. Es por ello que la pubertad es la época en que la mujer
comienza a tener estos ciclos, debido al aumento considerable de la secreción de gonadotrofinas.
El evento más importante de este ciclo ocurre aproximadamente en la mitad de este período (día
14) y corresponde a la ovulación, o sea, cuando el ovocito II es expulsado del ovario en dirección al
oviducto correspondiente. En este momento del ciclo es cuando la mujer es más fértil.
Tomando como base la ovulación, el ciclo ovárico se divide en dos etapas: la preovulatoria y la
postovulatoria.

1) Etapa preovulatoria: También conocida como etapa estrogénica, folicular o proliferativa,
corresponde a la primera parte del ciclo. Abarca desde el primer día de la menstruación
hasta la ovulación. Es de duración irregular (oscila entre 12 y 14 días). Para que se dé esta
fase, el hipotálamo secreta GnRH, la cual estimulará la adenohipófisis para secretar FSH y
LH. A pesar de que ambas actúan en esta etapa, hay una clara predominancia de la FSH
(por eso también se llama etapa folicular). La FSH estimula unas estructuras microscópicas
llamadas folículos primordiales, que corresponden a los ovocitos I detenidos en profase I.
Varios de estos folículos se desarrollarán pero luego se detendrán, permitiendo que sólo

196. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

195
un folículo se desarrolle completamente para transformarse en un gameto funcional.
También la FSH estimula la producción de estrógenos y progesterona (hormonas sexuales
femeninas) pero principalmente estrógenos. Esta hormona desarrolla el sistema
reproductor femenino, y otorga las características típicas de las mujeres. Además
estimulan la proliferación y el desarrollo endometrial, en caso de que ocurra un embarazo.
A medida que el folículo se desarrolla, la concentración de estrógenos aumenta, lo que
permite el aumento de secreción de FSH y principalmente de LH. Al llegar al día de la
ovulación, ocurre un peak de gonadotrofinas, en donde la concentración de ambas (LH
particularmente) permiten la expulsión del ovocito II del ovario, concretando la ovulación.
Cabe destacar que la LH permite la finalización de la primera división meiótica.

2) Etapa postovulatoria: También llamada etapa progestacional, lútea o secretoria,
corresponde a la segunda parte del ciclo. En condiciones normales, tiene una duración de
regular de 14 días. En esta fase, la producción de FSH disminuye (por acción de la inhibina)
y por tanto la producción de estrógeno también. Mientras que aumenta la producción de
LH. Esta hormona actúa sobre los folículos rotos que quedaron en el ovario luego de
ovulación, convirtiéndolos en el cuerpo lúteo o cuerpo amarillo. Este cuerpo es estimulado
por la LH para que secrete estrógenos y principalmente progesterona. Esta hormona
aumenta el grosor del endometrio, continuando el trabajo iniciado por los estrógenos, y lo
constituye de vasos sanguíneos para nutrir el tejido. La progesterona también hace
engrosar los oviductos y ayuda a desarrollar las glándulas mamarias. En los últimos días
del ciclo, disminuye la cantidad de estrógenos y progesterona, por lo que se desintegra el
cuerpo lúteo y los niveles de LH también disminuyen, provocando que el ciclo concluya y
preparando las condiciones para el siguiente.

15.5. Ciclo uterino:

Este ciclo comprende los mismos días que el ciclo ovárico, pero se refiere a la seguidilla de
eventos que ocurren en el útero.
Como se sabe, el útero es un órgano de gran importancia, ya que en él ocurrirá casi todo el
desarrollo del nuevo organismo. Para poder realizar este proceso con normalidad, el útero deberá
estar “preparado” anatómica y fisiológicamente para recibir el embrión y contenerlo hasta el
parto. Este proceso de preparación, es lo que se denomina ciclo menstrual.
Este ciclo se divide en tres etapas:

a) Etapa menstrual: Ocurre en los primeros 5 días del ciclo, teniendo como proceso central la
menstruación. Esto sucede porque en el ciclo anterior no hubo embarazo. Cuando no hay
embarazo, las concentraciones de estrógenos y progesterona disminuyen notoriamente
en los últimos días del ciclo antiguo, provocando que hayan pocas hormonas iniciando el
nuevo ciclo. Este déficit de hormonas desencadena que el tejido endometrial se desgarre
del útero y sea expulsado a través de la vagina, junto con sangre semi coagulada y moco
cervical (flujo menstrual).
b) Etapa proliferativa: Ocurre a lo largo de la etapa pre ovulatoria. En esta etapa predomina
la acción de los estrógenos. Esta hormona permite que ocurra una gran cantidad de
proliferaciones celulares que producen un nuevo endometrio. Finalizando esta etapa, el
endometrio tiene su máximo grosor.
c) Etapa secretora: Ocurre en la etapa post ovulatoria. Como se sabe, en ella predomina la
progesterona. Dicha hormona se encarga de irrigar al endometrio con vasos sanguíneos, y

197. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

196
estimula a las células endometriales para que secreten una importante cantidad de
líquidos nutritivos (leche uterina). Esto se hace con el fin que cuando el embrión se
implante en el útero, tenga un ambiente rodeado de nutrientes. Si no hay embarazo, el
ciclo se reinicia.




























¿Qué ocurre en el embarazo?

En el caso de que haya fecundación, el ciclo ovárico y uterino se interrumpe. En la etapa
temprana del embarazo, la placenta sintetiza, de forma constante, una hormona llamada
gonadotrofina coriónica humana (HCG). Esta hormona actúa como la LH, manteniendo el cuerpo
lúteo para que siga sintetizando progesterona y estrógenos, con el fin de mantener el endometrio
en su lugar. Si en pleno embarazo, la progesterona disminuye, provocando el desgarre del
endometrio ocurrirá un aborto espontáneo.
La HCG es una hormona que se produce solamente en el caso de que la mujer esté
embarazada. Es por ello que los test de embarazo funcionan en base a la detección de esta
hormona en la orina. Luego del tercer mes de embarazo, la HCG deja producirse, ya que la
placenta secreta niveles constantes de progesterona y estrógenos hasta el fin del embarazo.
Curiosicosas! Debido a que
el endometrio es uno de los
tejidos que más mitosis
produce en los organismos,
hay una altísima
probabilidad de que las
mujeres puedan desarrollar
distintos tipos de cánceres
en el útero.

Figura 15.10. Gráficos que
ejemplifican lo que ocurre a lo largo
del ciclo ovárico y menstrual.

198. Área Biología
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197

15.6. Menopausia

A diferencia del hombre, el cual produce espermatozoides hasta avanzada edad, las
mujeres solo producen gametos hasta los 40 – 50 años aproximadamente. Este proceso se conoce
como la menopausia.
Se cree que se produce porque ya no quedan más ovocitos en los ovarios, impidiendo que
continúe la gametogénesis, lo cual es falso. Lo que en verdad ocurre, es que los ovarios se alteran
fisiológicamente, luego de estar décadas ejerciendo los ciclos femeninos. Estos cambios se
resumen en que los receptores ováricos pierden sensibilidad, impidiendo que la FSH y LH actúen
en las gónadas femeninas. Además la cantidad de estrógenos y progesterona disminuye
notoriamente.
Cuando se da inicio a este proceso de envejecimiento reproductivo, al principio las
mujeres siguen teniendo sus ciclos, pero sin ovulación. Finalmente los ciclos desparecen durante el
resto de la vida de la mujer.
La menopausia produce una serie de síntomas distintos en las mujeres, algunos pueden ser
serios. Esto pasa porque la cantidad de estrógenos disminuye notablemente en unos pocos meses.
Algunos de esos síntomas son:

- Episodios llamados sofocos, en donde la temperatura corporal aumenta.
- Sensaciones psicológicas de ahogo.
- Irritabilidad y cambios de humor.
- Fatiga.
- Ansiedad.
- Osteoporosis (disminución del calcio en los huesos).

Caracteres sexuales secundarios

Como ya se vio extensamente, los caracteres sexuales primarios están relacionados con la
presencia de genitales, y permiten diferencia a un hombre de una mujer en el momento del
nacimiento, e incluso antes. Mientras que los caracteres sexuales secundarios son todas las demás
características que nos diferencian entre ambos sexos.

Estas características no
aparecen sino hasta la pubertad de
los individuos. En cuya etapa
ocurren una serie de cambios físicos
y psicológicos muy potentes en los
organismos.
Biológicamente hablando,
es en la pubertad cuando se
comienzan a producir en grandes
cantidades las gonadotrofinas (LH y
FSH) gatillando todos los cambios
posibles.



Figura 15.11. Caracteres sexuales secundarios en la
mujer y el hombre.

199. Área Biología
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198

Hombres Mujeres
Inicia en promedio, entre los 9 y 14 años. Y se
caracteriza por una gran producción de
testosterona, la cual permite el crecimiento de
los genitales así como su engrosamiento.
Además aparece el vello púbico (pubarquia)
como también el vello en las axilas, cara y
tórax. Luego las cuerdas vocales se engrosan,
provocando el cambio de voz. Además se
estimula el desarrollo cartilaginoso de
distintas áreas (la manzana de adán por
ejemplo).
Otra característica, es que se estimula la
producción de las glándulas sebáceas ubicadas
a lo largo de la piel, las cuales producen sebo,
lo que a larga induce a la aparición del acné.
La testosterona también induce a la formación
de proteínas (anabolismo) lo que se traduce
en un gran desarrollo muscular, ensanchando
los hombros, y disminuyendo el tejido
adiposo. Así como también se estimula un
crecimiento acelerado de los huesos y
músculos (estirón).
Este cambio hormonal también produce
cambios psicológicos en el ámbito de las
emociones y el apetito sexual.

Inicia en promedio entre los 8 y los 13 años. Y
se caracteriza por una gran producción de
estrógenos y progesterona. Los primeros
permiten el crecimiento del útero y los ovarios,
así como la aparición de vello púbico y el
desarrollo de los labios vaginales. Mientras que
la segunda estimula el desarrollo del botón
mamario (telarquia). Tiempo después aparece
la menarquia (primera regla).
Los estrógenos, estimulan la producción de
depósitos de grasa a lo largo del cuerpo de la
mujer, especialmente en las mamas, glúteos y
caderas. Además estimula el crecimiento y la
distribución del cabello. También estimulan el
fortalecimiento de los huesos, así como su
crecimiento rápidamente (estirón).
También permiten que la mujer tenga una piel
suave y tersa, mucho más que la del hombre.
Estos cambios hormonales, también producen
cambios psicológicos en el ámbito de las
emociones, la afectividad, y en el apetito
sexual.
Anomalías relacionadas con los caracteres sexuales

Hombres Mujeres
Fimosis: Es una estrechez de la abertura del
prepucio, la cual impide descubrir el glande.
Varicocele: Es una falla en la parte vascular de
los testículos del hombre, la que produce que
sus venas se dilaten y el flujo de sangre sea
más lento.
Ginecomastia: Desarrollo anormal de tejido
mamario, producido por diversos factores.
Disfunción eréctil: Incapacidad de generar
erecciones. Es un problema vascular.
Anovulación: Ausencia de ovulación
Amenorrea: Ausencia de menstruación
Metrorragia: Excesivo sangrado en la
menstruación
Dismenorrea: Menstruación muy dolorosa
Ovario poliquístico: Es una patología que
ocurre por la alteración de la producción de
hormonas sexuales. Produce cambios en el
ciclo menstrual e impide que se desarrollen
correctamente los folículos, provocando
quistes. Dificulta el embarazo.



Tabla 15.3. Desarrollo de los caracteres secundarios en hombres y mujeres.

200. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

199
Preguntas PSU











































Me debería importar: En un matinal de la televisión chilena, un personaje mencionó una vez
“¿Quién ama a una sola persona, eso es absurdo”. La frase anterior se entiendo bajo el concepto
de Poliamor. Este explica que una persona puede amar y mantener una relación con más de una
persona a la vez. Al respecto, ¿Es posible realmente practicar el Poliamor?
Son sustancias químicas secretadas por las
gónadas masculinas y femeninas:

Hormonas sexuales.
Líquido seminal y líquido prostático.
Estrógeno y Testosterona.

Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y III.
Sólo II y III.

¿Cuál de las alternativas corresponde a
caracteres sexuales secundarios?

Crecimiento de vello púbico.
Desarrollo de las glándulas mamarias
en lasmujeres.
Aumento de la masa muscular.
Cambios en la voz.
Todas las anteriores.

La menopausia se define como:

Un proceso de madurez sexual.
La primera ovulación.
La última ovulación.
La primera menstruación.
La última menstruación.

¿Qué eventos ocurren durante la
etapa pre- ovulatoria?
I)Crecimiento del folículo.
II)Crecimiento del cuerpo lúteo.
III)Producción de estrógenos.

Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y III.
Sólo II y III.

Si extraemos el hipotálamo de un
individuo se puede esperar:

Desaparición de
hormonas liberadoras de
gonadotrofinas (GnRH).
El desarrollo normal de las mamas
en las niñas.
La producción normal de estrógenos, progesterona y testosterona.

Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y III.
Sólo II y III.

En la pubertad del hombre, la hormona
luteinizante (LH) influye directamente en:

El crecimiento de vellos y barba.
La inhibición de la producción de
espermios.
El aumento del deseo sexual.
La producción de la hormona
testosterona.
La activación del epidídimo.

¿Cuál de los siguientes pares de hormonas
adenohipofisiarias participan en la regulación
del ciclo ovárico en la mujer?

FSH – Estrógenos.
FSH – LH.
FSH – Prolactina.
LH – Progesterona.
LH – Oxitocina.

201. Área Biología
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200
Capítulo 16: Parto y lactancia

Objetivos:
- Conocer las distintas etapas del parto humano.
- Identificar las hormonas que actúan en el parto.
- Reconocer la importancia de la lactancia materna, y las hormonas que actúan en ella.

Introducción

El objetivo biológico de las relaciones sexuales es generar nuevos organismos para así
mantener la especie. Como ya se vio unos capítulos atrás, las relaciones sexuales favorecen la
variabilidad en los descendientes, lo cual es favorable en términos evolutivos.
En los mamíferos, cuando la relación sexual es exitosa por medio de la fecundación, el embrión se
resguarda en el interior del útero mientras se va desarrollando. En el momento en que el feto se
encuentra listo para salir al exterior, se genera un proceso de expulsión del feto y de todas las
estructuras que se formaron en el embarazo. Dicho proceso es el parto.

Luego del parto, los organismos son alimentados exclusivamente por la leche materna, el
cual es un alimento muy completo para los nuevos organismos.

En este capítulo se explicarán los procesos de parto y de la lactancia materna.

16.1. Parto

El parto es el proceso que se da cuando el feto, la placenta y las membranas fetales
(corion, amnios, saco vitelino y alantoides) son expulsados del cuerpo de la mujer.
Este proceso ocurre naturalmente cuando el feto ya se encuentra desarrollado de tal manera que
pueda sobrevivir autónomamente en el exterior, pero al mismo tiempo no se encuentra tan
grande como para impedir su salida.
Actualmente se desconoce el mecanismo exacto de como el cuerpo de la mujer “se
entera” del momento propicio para iniciar el trabajo de parto. Sólo se sabe que esto es producto
de un “acuerdo” entre el feto y la madre. Dicho acuerdo es del tipo bioquímico, hormonal y
mecánico.
Lo que también se sabe, es que el trabajo de parto de parto se gracias a la actividad
hormonal. Cuando se produce el trabajo de parte, las hormonas que se liberan son:

 Estrógenos: Poco antes de iniciar el trabajo de parte, los ovarios producen grandes
cantidades de estrógenos. Estas hormonas comienzan a contraer el útero, y sensibilizan
sus receptores para que puedan recibir otras hormonas, tales como la oxitocina.
 Oxitocina: Es producida por la neurohipófisis. Se encarga de estimular las contracciones en
el útero, para la expulsión del feto. A medida que pasa el tiempo, esta hormona se
produce en mayores cantidades, razón por la cual que cada vez las contracciones son más
largas y fuertes.
 Adrenalina: Son hormonas producidas por las glándulas suprarrenales. Son las
responsables de que la mujer se encuentre en estado de alerta frente a cualquier peligro
posible para ella o su cría.

202. Área Biología
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201
 Endorfinas: Son sustancias peptídicas que son secretadas por el hipotálamo. Son
conocidas como el más potente de los anestésicos (aún más que la morfina). Se secreta en
grandes cantidades para disminuir notablemente el dolor del parto.

16.2. Etapas del parto

El proceso del parto es bastante largo, por lo que ocurren muchas cosas en este. Para poder
entenderlo con mayor precisión, se dividió en 3 etapas distintas, las cuales son:

1. Dilatación: El principal suceso es la dilatación progresiva del cérvix (cuello uterino).
Mientras ocurre la dilatación, se comienzan a dar las contracciones uterinas, las cuales
ocurren por menos de 10 minutos y son dolorosas. A causa de estas, se da la dilatación de
10 cm aproximadamente. Una vez que alcanza este diámetro, se pasa a la siguiente etapa.

Figura 16.1. Dilatación

2. Expulsión: Luego de que el cérvix
está completamente dilatado, se
produce el descenso del bebé por el
útero hasta la vagina. Este descenso
se facilita gracias a las contracciones
y a que la mujer empieza a pujar. Si
el bebe se encuentra posicionado
(“encajado”) la expulsión se da sin
mayores problemas. Esta etapa
puede durar desde algunos minutos
hasta 1 hora.
Figura 16.2. Expulsión

3. Alumbramiento: Después del nacimiento y
de asegurarse de que el neonato está en buenas
condiciones, se inicia la última etapa del parto. En
esta fase se expulsa la placenta, el cordón umbilical
y las distintas membranas. Una vez que todas esas
estructuras son retiradas, se da por finalizado el
parto.

Figura 16.3. Alumbramiento

203. Área Biología
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202
Figura 16.4. Cesárea

16.3. Cesárea

En los puntos anteriores, se han visto
las distintas características del parto natural.
Sin embargo, en los tiempos actuales, un
nuevo método de extracción del feto se ha
hecho cada vez más popular a lo largo de todo
el mundo: la cesárea.
Este método es un procedimiento
quirúrgico mayor, en el cual se hace una
incisión en el abdomen y luego en el útero de
la madre, para poder extraer al bebé por estas
incisiones.
La cesárea se creó para ser usada en caso de
que el embarazo traiga muchas
complicaciones, que ponen en riesgo a la
madre, al feto o ambos, durante el parto normal.
Por lo que simplemente, se extrae al feto,
evitando que ocurra el parto con sus respectivas etapas.
Este procedimiento está siendo cada vez más usado en todo el mundo por las mujeres
embarazadas, aunque no tengan ninguna complicación en el embarazo. Los motivos de su uso son:
mayor comodidad, menos dolor y menos esfuerzo al momento de expulsar al bebé.
Actualmente, ginecólogos y matronas de todo el mundo intentan frenar el uso
indiscriminado de las cesáreas, debido a que, como es una operación y no un proceso natural, es
mucho más riesgoso que el parto. Las probabilidades de morir en la mesa de operaciones son más
altas en la cesárea que en el parto normal, por lo que desean impedir su uso, a menos de que sea
estrictamente necesario.

16.4. Lactancia materna

La lactancia es una cualidad muy importante que tienen los mamíferos (generalmente las
madres) en la cual son capaces de producir leche, con el fin de alimentar a las crías que nacieron
recientemente.
En el caso de la especie humana, el proceso de la lactancia se da gracias a la acción
hormonal. Una vez que la mujer queda embarazada, las altas concentraciones de estrógeno y
progesterona, permiten el crecimiento y desarrollo de las mamas. Además, la adenohipófisis
produce prolactina, hormona que estimula la producción de leche en las mamas. Sin embargo, los
estrógenos y la progesterona impiden que la leche sea expulsada durante el embarazo.
Una vez que el bebé ha nacido, la concentración de hormonas sexuales disminuye
notoriamente, mientras que la de oxitocina se mantiene. Esta hormona además de estimular las
contracciones, permite la eyección de leche.
Cuando el bebé comienza a succionar el pezón de la mujer, este sirve como estímulo para
producir prolactina y oxitocina, y así proveerle de leche.
En los primeros días, se produce calostro, un líquido similar a la leche, aunque no es tan
nutritivo ya que tiene menos grasa. Luego del cuarto día, pasa a producirse la leche materna.

204. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

203
a. Beneficios de la leche materna: La leche otorgada por la madre, es considerada el
alimento más completo que ha conocido la naturaleza, debido a sus diversos beneficios que
otorga a los organismos que se alimentan de ella. Algunos de ellos son:
 Es un alimento que tiene una gran concentración de diversos componentes (agua,
proteínas, lípidos, carbohidratos) permitiendo un nutrición completa para el neonato. Si la
madre se encuentra bien alimentada y sin ningún déficit nutricional, basta con que el
infante se alimente exclusivamente de leche.
 Además de los nutrientes, la leche trae los anticuerpos de la madre. Estos anticuerpos son
adquiridos por el bebé, y constituyen la primera defensa específica en la vida de ese
organismo.
 Debido a que no sido manipulada previamente, es más higiénica y limpia que otros
alimentos sintéticos.
 Mejora el desarrollo neurológico e intelectual del infante.
 Estimula la recuperación del útero luego del parto. Ya que la succión libera oxitocina, la
cual contrae el útero, permitiendo que este vuelva a su tamaño original.
 Permite desarrollar una fuerte conexión afectiva entre la madre y su hijo. Se dice que esta
relación es la piedra angular de la naturaleza de los mamíferos.
Preguntas PSU




























¿Cuál es la hormona que determina el inicio de
las contracciones en el parto?
Oxitocina.
Relaxina.
Estradiol.
Progesterona.
Estrógenos.

El traspaso de los anticuerpos de madre a hijo
a través de la leche es importante porque:

Permanecen para toda la vida.
Son la parte más abundante e importante
de la leche materna.
Los anticuerpos son transformados en
energía rápidamente.
Estos elementos forman la primera
barrera inmunológica del neonato.
Estos elementos son los precursores de la
formación de los propios anticuerpos para
el neonato.

¿Durante qué etapa del parto el bebé es dado
a luz?
Alumbramiento.
Dilatación.
Nacimiento.
Contracción.
Relajación.

¿Cuál es la hormona producida por la
hipófisis y que estimula a los alvéolos
mamarios para que produzcan la leche
materna?
Oxitocina.
Relaxina.
Prolactina
Progesterona.
Estrógenos.

El orden correcto para las etapas del parto
serían

Alumbramiento, nacimiento y dilatación.
Dilatación, alumbramiento y nacimiento.
Dilatación, nacimiento y alumbramiento.
Nacimiento, dilatación y alumbramiento.
Alumbramiento, dilatación y nacimiento.

¿Cuál de las siguientes hormonas
reduce su participación hacia el final del
embarazo, permitiendo el inicio del
trabajo de parto?

HGC.
ACTH.
Oxitocina.
Estrógenos.
Progesterona.

205. Área Biología
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204
Capítulo 17: Métodos anticonceptivos (MAC) e Infecciones de Transmisión
Sexual (ITS)

Objetivos:
- Conocer los distintos métodos anticonceptivos y su forma de acción.
- Identificar las ventajas y desventajas de los distintos métodos.
- Reconocer las distintas ITS junto con sus características y formas de contagio.
- Entender las conductas de prevención y de riesgo asociadas a las ITS.

Introducción

En los seres humanos las relaciones sexuales son un acontecimiento de gran importancia,
ya que no se emplean exclusivamente para fines reproductivos, como en la mayoría de las
especies. Sino que también representan todo un conjunto de características que confluyen en el
proceso de madurez sexual tanto en hombres como mujeres.
Históricamente ha existido un debate respecto de si las relaciones sexuales debieran
utilizarse sólo para la reproducción, o si debiesen permitirse también para la búsqueda del placer y
la satisfacción corporal.
Mientras más se ha avanzado en el tiempo, la creencia de que las relaciones sexuales
debiesen abarcarse para todo tipo de necesidades y gustos, provocando que muchas personas
quieren disfrutarlas pero sin dejar descendencia. Esta disyuntiva ha puesto a trabajar a las ciencias
biomédicas en la búsqueda de distintos mecanismos, para evitar el embarazo en las relaciones
sexuales, lo que permitió la creación de los anticonceptivos.
Sin embargo, a pesar de que los conocimientos para producir mecanismos que evitaran el
embarazo aumentaban progresivamente, surgieron otros problemas relacionados con la creciente
frecuencia de relaciones sexuales en las personas, siendo el principal de ellos el increíble aumento
de contagio de enfermedades que se transmiten en el coito, las cuales fueron llamadas ITS
(infecciones de transmisión sexual).
En este capítulo, se abarcarán los mecanismos anticonceptivos y las ITS más comunes en el
mundo con sus respectivos síntomas y tratamientos.

17.1. Métodos Anticonceptivos

Los anticonceptivos son toda una gama de mecanismos utilizados para evitar el encuentro
del espermatozoide con el ovocito II (fecundación) impidiendo un posible embarazo por parte de
la mujer.
Son innumerables todos los métodos que han sido creados por el hombre en toda su
historia, siendo la mayoría supersticiones sin ninguna validez científica que permita reconocer su
eficacia.

Tipos de métodos anticonceptivos

Los distintos tipos de métodos, serán clasificados de acuerdo con sus mecanismos de
acción (naturales, químicos, mecánicos, etc.)

206. Área Biología
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205
Figura 17.2. Temperatura basal a lo largo del ciclo.


1. Métodos Anticonceptivos Naturales

Este tipo de métodos, son los que no requieren de nada sintético para actuar. Sino que se
sustentan de mecanismos naturales del cuerpo humano para evitar la concepción. Algunos de
ellos son:
 Método del ritmo: Este método
consiste en que las mujeres deben registrar
periódicamente sus ciclos, con el fin de identificar
el inicio y el fin del ciclo, así como los días en que
la mujer es fértil, los que comúnmente son los 3
días previos a la ovulación junto con los 3 días
siguientes (día 11 al 17). La ovulación en general
se da 14 días antes del inicio del siguiente
período.
La mujer deberá abstenerse de tener relaciones
sexuales en sus días fértiles. Se recomienda que
sólo las mujeres con periodos regulares apliquen
este método. Sin embargo, está demostrado que
los espermatozoides pueden sobrevivir más
tiempo alojados en las trompas de Falopio,
pudiendo ocurrir de igual forma un embarazo.
Esto ha provocado que muchos ginecólogos descarten que este método sea
recomendable.




 Método de la temperatura
basal: Lo que se busca acá, es
reconocer el día de la
ovulación de la mujer, para
que se abstenga de tener
relaciones sexuales en esos
días, mediante la observación
de su temperatura corporal.
Para lograr esto, la mujer
deberá medir diariamente su
temperatura corporal cada
mañana a la misma hora, antes
de levantarse de la cama. El termómetro debe ser colocado en la boca, en la vagina, o en
el ano. A lo largo del ciclo, la temperatura de una mujer sana se mantiene muy constante,
excepto el día de la ovulación. Ese día, la temperatura corporal disminuye notablemente
previo a la expulsión del ovulo. Luego de ello, la temperatura aumenta 0,5°C durante toda
la fase post ovulatoria, debido a la acción de la progesterona. Cuando aumenta la
temperatura, quiere decir que ya se efectuó la ovulación.

Figura 17.1. Calendarización del método
del ritmo.

207. Área Biología
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206
 Método de Billings: El método se basa en identificar los días
fértiles de la mujer, en base al periódico análisis del moco cervical
producido por el útero.
En los días infértiles, el moco cervical se aglutina en el cuello
uterino, formando una especie de tapón que impide el paso de
los espermatozoides. Por lo que el moco será escaso y muy poco
viscoso. En cambio, en los días fértiles, el moco cervical será más
viscoso, debido a la acción hormonal que deshace este tapón.
Por lo que el fluido será mucho más abundante y pegajoso al
tacto. Además será de color más claro.

 Método de la lactancia: En este método, se utiliza el proceso de lactancia materna como
método que impide el embarazo. Este se debe a que existe evidencia que comprueba que
la lactancia, interrumpe los ciclos hormonales que producen la ovulación. Los especialistas
recomiendan emplear este método sólo si se cumplen las siguientes condiciones:
-El bebé sólo se alimenta de leche materna y lo hace con una frecuencia de más de 4 veces
al día.
-El bebé tiene menos de 6 meses.
-La mujer no ha reiniciado sus ciclos femeninos.
Este método ha tenido resultados positivos, sin embargo, sólo 1 de cada 100 mujeres lo
emplea correcta y rigurosamente, según las estadísticas.

 Coitus Interruptus: Es uno de los métodos más utilizados en el mundo, por la mayoría de
las parejas de relaciones sexuales. Consiste en que el hombre debe retirar el pene de la
vagina, justo antes de eyacular, para evitar que los espermatozoides se depositen dentro
de la mujer. Se ha demostrado que este método es completamente inútil, ya que el líquido
pre-seminal que produce el hombre cuando está excitado contiene considerables
cantidades de espermatozoides.

En general, actualmente se está debatiendo acerca de la verdadera eficacia de los
métodos anticonceptivos naturales, debido a que muchos científicos, argumentan que el
cuerpo humano está diseñado evolutivamente para permitir el embarazo aún en las
circunstancias más adversas. Por lo que si no se utilizan otro tipo métodos “no naturales” es
muy probable de que ocurra un embarazo.

2. Métodos Anticonceptivos de Barrera

Al contrario de los anticonceptivos naturales, este grupo consta de la utilización de distintos
aparatos sintéticos que forman una barrera mecánica, la cual impide que los espermatozoides
ingresen al útero. Los más destacables son:

 Diafragma: El diafragma es una pieza de goma con forma de disco, que se debe colocar en
el cuello del útero antes de la relación sexual. El objetivo de este, es ser una barrera literal
que impide la entrada de los espermatozoides al útero, reduciendo enormemente las
posibilidades de embarazo. Generalmente el diafragma contiene sustancias químicas que
funcionan como espermicidas. Apenas termina la relación sexual, la mujer debe quitarse
Figura 17.3.
Aplicación del método
de Billings.

208. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

207
esta pieza, con sumo cuidado. La principal falencia de este método, es que sin el
tratamiento correcto, aumenta notablemente las probabilidades de embarazo.


Figura 17.4. Uso del diafragma.


 Condón: El condón es probablemente el método más conocido a globalmente.
Básicamente es una funda de material impermeable que rodea completamente el órgano
genital, impidiendo que los espermatozoides logren traspasar el material. Si bien el uso
del condón se le relega al hombre, también existen condones femeninos que se están
masificando cada vez más. En el caso del masculino, la funda, generalmente de látex,
rodea completamente el pene, mientras que en el femenino, la funda de poliuretano se
inserta en la vagina. Las dos versiones impiden el paso de los espermatozoides y contienen
sustancias espermicidas. Cabe destacar que el condón es el único anticonceptivo que
provee protección contra las infecciones de transmisión sexual.


Figura 17.5. Modo de empleo del condón femenino.


3. Métodos anticonceptivos hormonales

Estos métodos son de uso exclusivo de la mujer, y como su nombre lo dice, provocan la
alteración hormonal de las mujeres, con el objetivo de impedir el embarazo. Algunos de estos
métodos son:

209. Área Biología
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208


 Píldoras anticonceptivas: Es el método hormonal (y femenino) más popular. Su uso consta
de tomar una pastilla diaria, por cada día del ciclo, por lo que requiere rigurosidad. Estas
píldoras contienen una baja cantidad de estrógenos y progesterona sintéticos. Como ya
viste en el capítulo anterior, las gonadotrofinas (FSH y LH) se regulan con las hormonas
sexuales (estrógenos y progesterona) mediante retroalimentación negativa. Es decir, si
unos aumentan mucho, las otras disminuyen su producción. Por lo que este consumo
diario de pastillas, aumentará la concentración de hormonas sexuales, lo que provocará el
descenso de la producción de FSH y LH y en consecuencia los folículos no se desarrollarán
en ovocitos II, impidiendo la ovulación. Por lo que da igual si el espermatozoide ingresa al
útero, ya que no habrá ovocito II que lo esté esperando. Es por eso que a este método se
le llama anovulatorio.
 Parche anticonceptivo: Es un parche que se pega en alguna zona de la piel y que libera
constantemente hormonas sexuales sintéticas. Actúa de la misma forma que las píldoras
anticonceptivas. La única diferencia es su método de aplicación y su duración. El parche
libera las hormonas durante 3 semanas. Luego se debe cambiar.
 Anticonceptivos inyectables: Consiste en la aplicación de las hormonas sintéticas
mediante una inyección. Es el mismo método de acción que las anteriores, variando
nuevamente en su duración, que en este caso se
prolonga por meses.
 Implante anticonceptivo (Implanon y Nexplanon): Es
una varilla del tamaño de un fósforo que se inserta
debajo de la piel (generalmente en el antebrazo). Al
igual que todos los demás libera hormonas sintéticas
que impiden la ovulación. Su duración puede llegar a
los 3 años. Luego de ese tiempo, se debe cambiar.




4. Métodos anticonceptivos químicos

1. Dispositivo intrauterino (DIU) o T de cobre: Este
dispositivo puede ser de cobre o de plástico. Se
introduce dentro del útero mediante un
procedimiento médico. Este dispositivo, modifica
el ambiente del útero de tal forma que impide el
embarazo, impidiendo la implantación del
embrión o intoxicando a los espermatozoides. La
forma de acción exacta es desconocida. El DIU
proporciona protección anticonceptiva durante
un período de 10 años aproximadamente, luego
se debe cambiar. Uno de los principales riesgos
de este método, es que puede dañar
internamente el útero.
Figura 17.7. Tipos de DIU
Figura 17.6. Implante anticonceptivo

210. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

209
5. Métodos anticonceptivos quirúrgicos


Esta clase de anticonceptivos requiere una operación
ambulatoria para efectuarse. Popularmente son conocidas
como la esterilización. Pueden evitar la forma parcial o
permanente de la fecundación.
2. Ligadura de trompas: En esta intervención
quirúrgica, se cortan los oviductos con pequeñas
incisiones y se ligan inmediatamente. De esta
manera, los espermatozoides están
imposibilitados para llegar donde el ovocito,
impidiendo la fecundación.



3. Vasectomía: En esta intervención quirúrgica, se
seccionan los conductos deferentes
correspondientes a cada testículo y se
cauterizan. Lo que provocará que el semen
eyaculado no tendrá espermatozoides.


6. Abortivos

Como ya se ha visto a lo largo de este capítulo, los anticonceptivos constan de una gran
gama de elementos que tienen una función única: la de impedir la fecundación. Sin embargo, en
los últimos años, una nueva gama de productos se están usando con mayor frecuencia; las
sustancias abortivas.
Los abortivos son sustancias que provocan la interrupción del embarazo. Es decir, se
utilizan luego de la fecundación y eliminan el embrión o el feto.
Existe una gran diversidad de abortivos, que comprenden desde métodos naturales hasta
procedimientos quirúrgicos. La sustancia abortiva más común en la actualidad es la famosa pastilla
del día después.

4. Pastilla del día después: Conocida como Tace o Postinor, es una pastilla similar a las
anticonceptivas ya que contiene progesterona sintética. La diferencia es que esta
pastilla contiene casi 100 veces más progesterona que las anticonceptivas.
Es recomendable que esta pastilla se deba ingerir dentro de las 24 horas que suceden
a la relación sexual, ya que es más efectiva en ese lapso de tiempo.
Esta pastilla tiene 3 formas de actuar. La primera es postergando la ovulación,
evitando la fecundación. La segunda es modificando la composición del moco cervical.
Específicamente, impide que el moco cervical se diluya, manteniendo este tapón
natural que restringe la entrada de los espermatozoides. Estas dos formas evitan el
embarazo, por lo que son anticonceptivas. Sin embargo, la otra forma de actuar ocurre
cuando la fecundación ya se ha dado. En este caso impide que el embrión se implante
en el útero, resultando en la muerte del embrión y su posterior expulsión, siendo esta
forma la abortiva.
Figura 17.8. Ligadura de trompas.
Figura 17.9. Vasectomía.

211. Área Biología
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210
17.2. Infecciones de transmisión sexual

Son diversas infecciones producidas por microorganismos tales como bacterias, virus,
hongos y parásitos, que se transmiten mediante las relaciones sexuales (orales, vaginales o
anales). Aunque no solo se transmiten mediante el sexo, sino que también pueden ingresar al
organismo a través de jeringas contaminadas, o de contacto directo con sangre infectada. Además
se transmiten de madre a hijo en el embarazo, parto o lactancia.









Infecciones de transmisión sexual más comunes

1. Candidiasis vaginal: Es una infección provocada por el hongo cándida albicans. Esta
infección produce síntomas menores tales como el enrojecimiento, picazón e irritación
de la vagina. Es una infección muy común y no necesariamente se contagia mediante
relaciones sexuales. Estadísticamente todas las mujeres padecerán esta infección
alguna vez en su vida. Si no se trata, puede dejar infértil a la mujer. La candidiasis
también puede infectar a los hombres, aunque es muy inusual.
2. Clamidia: Infección producida por una bacteria del mismo nombre. Se da en hombres
y mujeres, con preferencia en estas últimas. Suele ser asintomática, aunque cuando
aparecen los síntomas, los más característicos son el dolor al orinar y la secreción
anormal por parte de los órganos genitales. Suele producir infecciones urinarias, y si
no se tratan pueden provocar infertilidad o serios problemas en el embarazo.
3. Hepatitis B: Es producida por el virus de la hepatitis B (VHB) el cual se contagia
mediante relaciones sexuales, a través del pinchazo de una aguja o un objeto corto
punzante que esté contaminado, o si hay contacto directo con sangre contaminada.
Este virus provoca una inflamación al hígado que puede desencadenar una cirrosis, o
una destrucción del tejido hepático e incluso un cáncer de hígado. Para esa infección
no hay cura alguna, pero sí hay vacunas que previenen su contagio.
4. Infección por Virus del Papiloma Humano: El VPH es un virus que posee cientos de
versiones distintas, siendo la mayoría inofensivas para el organismo humano. Sin
embargo, aproximadamente unas 30 cepas, producen verrugas en los órganos
genitales que pueden evolucionar a diversos tipos de cáncer (cuello del útero, vagina,
vulva, pene o ano). Estas versiones del VPH se transmiten en las relaciones sexuales, y
ni siquiera el uso correcto del condón eliminan la posibilidad de contagio.
Actualmente se han desarrollado una amplia variedad de vacunas que previenen el
contagio de este virus.
5. Herpes genital: Es producido por el virus del herpes simple tipo 2. Esta infección se
transmite mediante las relaciones sexuales, y su principal síntoma son la aparición de
pequeñas ampollas llenas de líquido y muy dolorosas al tacto, en los órganos genitales,
el ano o la boca. El herpes no tiene ningún tipo de cura efectiva, pero sí tiene
tratamientos que disminuyen las ampollas y alivian el dolor provocado por ellas.
Curiosicosas! ¿ETS o ITS?
Muchas personas tienen una confusión respecto a si se les llama Enfermedades o Infecciones.
Recientemente, la OMS decretó que el nombre correcto es Infecciones de Transmisión Sexual,
ya que las enfermedades se caracterizan por tener síntomas inmediatos. Sin embargo, muchas
de las patologías de transmisión sexual, pueden pasar por años sin expresar ningún síntoma,
por lo que no encajan con la definición de enfermedad, pero sí con la de Infección.

212. Área Biología
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211
6. Gonorrea: Esta infección es transmitida por la bacteria Neisseria gonorrhoeae y es
una de las ITS más comunes del mundo. Sus síntomas comunes son dolor al orinar,
inflamación de los órganos genitales, y secreciones de diversos colores que salen por
el pene o la vagina. La gonorrea es una enfermedad curable, pero si no se trata, puede
producir infertilidad tanto en hombres como mujeres, problemas en el embarazo, y es
muy probable que una mujer contagie a su hijo en el momento del parto.
7. Sífilis: Es provocada por la bacteria Treponema pallidum. Esta infección presenta
diferentes etapas mientras pasa el tiempo. La fase primaria se caracteriza por la
aparición de una única llaga (chancro) pequeña e indolora, similar a un pelo
encarnado. Suele pasar desapercibida hasta que comienzan aparecer más lesiones. En
la fase secundaria, generalmente la llaga inicial está desapareciendo, pero aparecen
muchas otras en distintas zonas del cuerpo como la espalda y la boca. Si no se trata la
infección, se pasa a la fase latente la cual es la más grave. En esta fase todos los
síntomas anteriores desaparecen, y se abre un período asintomático que puede durar
décadas. Luego de ese período, pueden aparecer síntomas tales como problemas de
coordinación muscular, parálisis, sordera, ceguera e incluso demencia, para luego
acabar con la muerte. En este punto la infección ha llegado al sistema nervioso y ya es
imposible tratarla. Es por ello que es vital tratar la sífilis en su primera fase, pues en
ese período es completamente curable.
8. Síndrome de Inmunodeficiencia adquirida: El SIDA es producido por el virus de
inmunodeficiencia humana (VIH) el cual es transmitido en las relaciones sexuales de
cualquier tipo, en las transfusiones con sangre contaminada o de madre a hijo en el
embarazo. El virus ataca a unos linfocitos en particular (helper) los cuales se encargan
de reconocer los distintos patógenos que atacan al cuerpo. En los primeros meses de
contagio, el SIDA es asintomático. Después de esa ventana sin síntomas, lo que ocurre
es que el virus ya dejó al organismo con un sistema inmune incapaz de defenderse de
cualquier patógeno, por lo que un simple resfriado pude matar a una persona con el
síndrome. Las personas que tienen una vida sexual muy activa con distintas personas
deben chequearse regularmente para ver si están contagiados del VIH. El SIDA no
tiene cura, pero actualmente hay muchas terapias que ayudan a la persona a vivir una
vida normal, por lo tanto ya no es una sentencia de muerte.

17.3. Prevención contra las ITS

Como ya habrás visto, hay una gran variedad de infecciones de transmisión sexual que pueden
atacar el organismo de muchas maneras. Lo importante al saber toda esta información, es que las
personas sepan cuáles son las formas de evitar las conductas de riesgo, y por lo tanto de evitar
contagiarse con una de estas infecciones, ya que si no lo hace, lo pueden pagar incluso con la vida.

 Mantener una pareja estable. Se recomienda a todas las personas que tengan relaciones
sexuales con una pareja en la cual confíen, y que conozcan.
 Estar protegido correctamente. En el caso de que se tengan relaciones sexuales con
diversas personas, o con una persona desconocida, se debe usar obligatoriamente el
condón tanto como el masculino o el femenino (ahora las mujeres no tendrán excusa)
usado de forma correcta. Cabe destacar que el sexo oral también se debe realizar con esta
protección. Recuerden que dejar embarazada a la mujer no es la única preocupación.
 Evitar el uso de objetos corto punzantes no inoculados. Esto implica no utilizar jeringas ni
ningún otro objeto hospitalario que puede tener contacto con tu sangre, si no es

213. Área Biología
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212
completamente nuevo. Estos objetos, por ley, sólo deben usarse en una sola persona, y
luego deben desecharse.

Recuérdenlo; sean felices y disfruten, pero de forma responsable. De lo
contrario, pueden hasta perder la vida.

Preguntas PSU






















¿Cuál de las siguientes afirmaciones es
correcta con respecto a las enfermedades de
transmisión sexual?
El uso de pastillas anticonceptivas
protege del contagio.
El sexo oral no tiene riesgo de contagio.
Todas las enfermedades de transmisión
sexual tienen cura.
Una persona infectada puede contagiar a
la pareja solamente si presenta molestias
genitales.
Una mujer contagiada sin un tratamiento
adecuado puede quedar estéril.

¿Cuál de los siguientes métodos
anticonceptivos produce alteraciones en el
ciclo menstrual de la mujer?

Dispositivos intrauterinos.
Método del ritmo.
Ligaduras de trompas.
Anticonceptivos orales.
Diafragma.

El ligamiento de trompas es un método
utilizado para esterilizar a las mujeres en
etapa reproductiva. ¿Qué opción menciona su
mecanismo de acción?

Evita la implantación.
Impide la fecundación.
Impide la maduración del folículo.
Altera la regularidad del ciclo menstrual.
Provoca abortos espontáneos.
Los métodos anticonceptivos
pueden ser total o parcialmente
reversibles. En este último caso, la
recuperación de la fertilidad no puede
asegurarse. ¿Cuál de los métodos que
se mencionan a continuación
corresponde a uno parcialmente
reversible?

Dispositivo intrauterino.
Ligadura de trompas.
Píldora del día después.
Coito interrumpido.
Jalea espermicida.

¿Cuál de los siguientes métodos de
control de la fertilidad es análogo a la
vasectomía?
Píldoras anticonceptivas.
Ligaduras de trompas.
Dispositivos intrauterinos.
Condón.
Gel espermicida.

¿Cuál de los siguientes métodos
anticonceptivos requiere de un
mayor autoconocimiento de la mujer
de sus signos y síntomas durante el
ciclo menstrual?

Interrupción del coito.
Método Billings.
Uso de barreras mecánicas
Implantes hormonales.
Uso de barreras químicas.

214. Área Biología
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213

Me debería importar:

1. Un grupo de científicos logro crear un anticonceptivo hormonal inyectabe masculino. En
una prueba de este nuevo anticonceptivo en 320 hombres pudieron concluir que, luego de
un año de experimento, era 96% efectiva en prevenir embarazos no deseados en su
pareja. De hecho la Organización Mundial de la Salud declaró que “el estudio descubrió
que es posible tener un anticonceptivo hormonal para hombres que reduzca los
embarazos no planeados en la pareja del hombre que la use”. Sin embargo, debido a los
efectos secundarios, los investigadores decidieron detener el estudio. 20 hombres de los
320 de la investigación presentaron depresión, cambios anímicos, aparición de acné y
dolor muscular, síntomas similares a los que presenta la pastilla anticonceptiva en las
mujeres. ¿Si tu hubieras sido parte del equipo de científicos, hubieras suspendido el
estudio también? ¿Por qué?

2. La incidencia de abortos ha declinado más en países donde el aborto es legal (y seguro)
que en países donde es ilegal (e inseguro). ¿Puede sugerir una explicación?

215. Área Biología
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214
Unidad 4: Organismo y ambiente
Capítulo 18: Flujo de materia y energía en el Ecosistema

Objetivos:
- Caracterizar la fotosíntesis y sus etapas.
- Comprender la importancia de la fotosíntesis para los seres vivos y los ecosistemas.
- Reconocer los niveles tróficos, y las relaciones que se establecen entre ellos.
- Comprender las relaciones de biomasa en las cadenas alimentarias.
- Estudiar los ciclos biogeoquímicos y su importancia en el flujo de energía y materia en un
ecosistema.

Introducción

La complejidad molecular
y la ordenación estructural de los
organismos vivos, en
contraposición al azar que reina
en la materia inerte, tienen unas
implicaciones profundas para la
coordinación de los sistemas vivos
con su entorno. La segunda ley de
la termodinámica, rama de la
física que trata de la energía y sus
transformaciones, establece que
los procesos físicos y químicos
tienden a aumentar el desorden o
el caos en el mundo; es decir, su
entropía.

Las células vivas pueden
dividirse en dos grandes clases
según el tipo de energía que obtienen de su entorno. Las células fotosintéticas utilizan la luz solar
como principal fuente de energía; la energía radiante es absorbida por el pigmento clorofila y
transformada en energía química. Las células heterotróficas aprovechan la energía de las
moléculas orgánicas muy reducidas ricas en energía, como la glucosa y que obtienen de su
entorno. La mayor parte de las células del reino animal son heterotróficas; en ellas la glucosa es
oxidada a anhídrido carbónico y agua, proceso en que se conserva algo de a energía libre de la
molécula de glucosa, la cual se emplea posteriormente para realizar diversos tipos de trabajo
celular. En contraposición la fotosíntesis es un proceso que, aprovechando el anhídrido carbónico
y el agua, sintetiza glucosa y además libera oxígeno al medio ambiente, un conglomerado de
reacciones químicas imprescindibles tanto para vegetales como para animales.

216. Área Biología
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215
18.1. Fotosíntesis, un proceso vital.

Todos los seres vivos incorporan continuamente sustancias químicas del medio para
desarrollar sus diferentes procesos vitales. En el caso de las plantas, algas y bacterias
(cianobacterias) el proceso fundamental de nutrición es la fotosíntesis.

La fotosíntesis permite transformar la energía
lumínica en energía química. A partir de las moléculas
de agua y dióxido de carbono (anhídrido carbónico) y
gracias a la energía lumínica se produce la formación de
glucosa.

El organelo celular, en el caso de algas y
plantas, en donde ocurre la fotosíntesis se denomina
cloroplasto. En el interior de los cloroplastos hay un
pigmento (sustancias que captan luz) fundamental para
que la fotosíntesis ocurra, llamado clorofila. Otros
pigmentos fotosintéticos importantes son los
carotenoides (tonalidades anaranjadas) y las xantófilas
(color amarillo).

Los cloroplastos se componen de una doble
membrana, en cuyo interior, o estroma, se encuentran
discos membranosos llamados tilacoides, que al
agruparse forman un estructura llamada grana. Junto
con la mitocondria son los únicos organelos que
contienen ADN libre en su interior.





Si observas a la izquierda en la figura
18.2, tanto la clorofila “a” como la
clorofila “b” absorben luz en
longitudes de onda desde el azul
(400 a 500 nm), saltándose el verde,
y luego en el amarillo y el rojo (600 a
700 nm). Esto explica por qué los
vegetales más verdes son los que
contienen más clorofila, puesto que
reflejan justamente el color que no
absorben.





Figura 18.1. Cloroplasto y la estructura de una grana.
Figura 18.2. Espectro de absorción de luz de los
pigmentos que poseen los cloroplastos.

217. Área Biología
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216
18.2. Fases de la fotosíntesis

La fotosíntesis posee dos fases, donde la primera proporciona
la energía en forma de ATP para que se realice la segunda. La fase
clara, como su nombre lo indica, no puede funcionar en ausencia de
luz, en tanto la fase oscura es independiente de la luz, por lo que
puede ocurrir de día o de noche.

a) Fase clara, luminosa, primaria o dependiente de la luz

Al interior de los
cloroplastos, los pigmentos
fotosintéticos se organizan
formando fotosistemas, que son unidades que captan energía
lumínica y se encuentran en la membrana de los tilacoides.
Los fotosistemas poseen una parte denominada
antena, que es un conjunto de pigmentos que absorben gran
parte de energía lumínica, la modifican y la conducen a otra
región del fotosistema denominada centro de reacción, donde
se encuentra una molécula de clorofila que desencadena el
proceso fotosintético.










NADPH: Molécula con alta capacidad de aceptar y ceder electrones, proviene de la
vitamina B3.

ATP (Adenosín trifosfato): Molécula fundamental en los procesos energéticos. Es un
nucleótido caracterizado por poseer enlaces con alto valor energético.

Figura 18.3. Fase luminosa de la fotosíntesis.

218. Área Biología
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217
Observando la imagen 18.3. Podemos notar que los fotones (partículas portadoras de
energía electromagnética) estimulan el fotosistema II, ubicado dentro de la membrana tilacoidal.
Los fotones primero estimulan los pigmentos ubicados en la antena del fotosistema II y luego son
conducidos al centro de reacción, que contiene una molécula de clorofila. Se produce la liberación
de un electrón, que es transferido a otra molécula, y a otra, generándose así una cadena
transportadora de electrones.

Simultáneamente, debido a la excitación de la clorofila se produce la fotólisis de dos
moléculas de agua. Estas son degradadas dando origen a una molécula de oxígeno (O2), que
posteriormente es liberado al ambiente.

La cadena transportadora de electrones llega hasta el fotosistema I, estimulando a la
clorofila, generándose otra cadena transportadora de electrones, que finalmente produce una
coenzima llamada NADPH. La energía contenida en los iones hidrógeno se usa para formar ATP. El
ATP, junto con el NADPH, posteriormente serán utilizados para la síntesis de glucosa.

b) Fase oscura, secundaria, independiente de la luz o ciclo de Calvin.























En esta etapa la energía lumínica no es necesaria. Las moléculas de ATP y NADPH
fabricadas en la fase lumínica son utilizadas en diferentes reacciones químicas que conducen a la
formación de glucosa a partir de CO2, gracias a la enzima ribulosa bifosfato (rubisco, en forma
abreviada), encargada de la captación de CO2.

El proceso de formación de glucosa a partir de dióxido de carbono se denomina Ciclo de
Calvin y ocurre en el estroma de los cloroplastos.

Figura 18.4. Fases de la fotosíntesis.

219. Área Biología
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218


Figura 18.5. La fase lumínica se lleva a cabo en la membrana de los tilacoides en tanto la fase
oscura o ciclo de Calvin ocurre en el estroma del cloroplasto.

18.3. Balance de la fotosíntesis.

En el proceso de fotosíntesis se transforman sustancias simples, como el CO2 y el H2O en
sustancias de mayor complejidad como la glucosa, por eso es un proceso anabólico (a partir de
moléculas simples se forman moléculas complejas) y endergónico (que requiere de energía).

Ocurre la fotólisis del H2O, formándose O2, el que es liberado posteriormente al ambiente.
Se producen además, cuatro iones hidrógeno los que son utilizados para formar ATP.

Una vez sintetizada la glucosa, numerosas moléculas se pueden unir en forma de
polímeros de almidón o de celulosa. El almidón es un polímero de alto valor energético, y que se
almacena en los tejidos de reserva. La celulosa es un polímero estructural que constituye parte de
las paredes celulares de las plantas.

La ecuación química que resume el proceso de fotosíntesis es:

Figura 18.6. Balance de la fotosíntesis.

220. Área Biología
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18.4. Factores extrínsecos que influyen en la fotosíntesis.

La síntesis de glucosa, producto de la fotosíntesis, permite que la planta acumule biomasa
(energía radiante del sol transformada en energía química, parte de esta energía queda
almacenada en forma de materia orgánica) y sintetice otras moléculas fundamentales para sus
procesos metabólicos.

Hay algunos factores que influyen en la efectividad de la fotosíntesis, es decir, que afectan
positiva o negativamente la producción de glucosa de una planta. A continuación se describen
estos factores.

Intensidad lumínica: La tasa fotosintética aumenta progresivamente a medida que aumenta la
intensidad lumínica, hasta un valor máximo, que suele ser alrededor de los 600 watts, una vez
alcanzado este valor la tasa fotosintética se mantiene.
















Figura 18.7. Tasa fotosintética afectada por la luz y temperatura.

Temperatura: A medida que aumenta la temperatura, las plantas aumentan su tasa fotosintética.
Existe una temperatura límite a la cual la tasa fotosintética empieza a decrecer progresivamente.
Con la temperatura aumenta la actividad enzimática lo que se traduce en una mayor producción
de glucosa. Un proceso fotosintético es eficiente entre los 10°C y los 35° C.

Disponibilidad de Agua y CO2: Para que el proceso de fotosíntesis se realice exitosamente la
planta debe absorber continuamente H2O a través de sus raíces, así sus estomas se mantienen
abiertos posibilitando un mayor ingreso de CO2 a la planta. Cuando disminuye el agua, los estomas
se cierran y disminuye la tasa fotosintética.

221. Área Biología
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Por otra parte, la tasa fotosintética aumenta a medida que se incrementa la concentración de CO2,
pero siempre hay un límite que puede inhibir la fotosíntesis.


Figura 18.8. Gráfico de la tasa fotosintética en función de la concentración de CO2.


18.5. Tipos de nutrición de los seres vivos.
Los seres vivos utilizan distintas materias primas para ser convertidas en nutrientes, de
esta forma se puede aprovechar la energía química contenida en los alimentos o bien la energía
lumínica que proporciona el sol como es el caso de las plantas.

Organismos Autótrofos: Estos organismos utilizan pequeñas moléculas inorgánicas (como el CO2)
como fuente de carbono para sintetizar compuestos orgánicos: glúcidos, proteínas, lípidos y ácidos
nucleicos. Los organismos fotosintéticos utilizan como fuente de energía la luz, y los que utilizan la
energía obtenida de la oxidación de moléculas inorgánicas, se conocen como quimiosintéticos.

Organismos Heterótrofos: Estos organismos utilizan como fuente de carbono y de energía los
nutrientes que obtienen al alimentarse de otros seres vivos, o de sus restos y desechos. Pueden
ser herbívoros, carnívoros o descomponedores.

Dentro de esta clasificación encontramos tres tipos de organismos:
- Saprófitos (detritívoros): Se alimentan de restos de animales o vegetales muertos o en
descomposición.

- Parásitos: A través de un hospedero obtienen sus nutrientes al cual perjudican, pero no lo
matan.

- Simbióticos: Retroalimentación entre seres vivos, aporte mutuo de nutrientes y recursos.

222. Área Biología
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Figura 18.9. Tipos de organismo según su nutrición.
Figura 18.10. Materias primas y fuentes de energía necesarias para los
procesos biológicos de los seres vivos.

223. Área Biología
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Desafío: Completa el siguiente mapa conceptual con las palabras: fotosintético, quimiosintético,
heterótrofo y autótrofo donde corresponda.



¿Qué ocurre con el traspaso de energía entre los seres vivos?

La energía lumínica es captada por los productores, los que, mediante la fotosíntesis,
producen nutrientes que almacenan parte de esa energía en sus enlaces químicos. La energía
química de los nutrientes es empleada por los organismos productores para realizar sus procesos
vitales. Al alimentarse de un productor, los consumidores primarios obtienen energía química
contenida en las moléculas que forman las estructuras del organismo autótrofo.

Los consumidores secundarios obtienen la energía de las moléculas que componen a los
consumidores primarios. Parte de la energía de los nutrientes contenidos en los consumidores
primarios es empleada por los consumidores secundarios para realizar sus funciones vitales.
Los descomponedores obtienen la energía que necesitan para sobrevivir de los restos de los
productores y consumidores, o de sus desechos.

La transferencia de materia y energía entre los seres vivos ocurre principalmente a través
de las relaciones alimentarias que se establecen entre ellos, lo que determina que la mayoría
estén constituidos por las mismas moléculas. Las biomoléculas como el agua, las sales minerales,
los glúcidos, los lípidos y las proteínas se transfieren entre los organismos a través de la
alimentación, lo que conlleva también una transferencia de energía.

Según la forma en que los seres vivos obtienen materia y energía que requieren para
satisfacer sus necesidades vitales, se clasifican en: productores, consumidores y
descomponedores.

Nutrición
Materiales
Los organismos obtienen las sustancias
que necesitan usando como fuente de
materiales compuestos inorgánicos como
CO
2, H
2O y sales minerales.
Los organismos obtienen los nutrientes
que necesitan a partir de compuestos
orgánicos que provienen de otros seres
vivos. Ejemplo de ello, son los animales.
Energía
Obtienen la energía que necesitan para
desarrollar sus funciones vitales de la
energía lumíninca proveniente del sol.
Obtienen la energía que necesitan a partir
de procesos químicos.

224. Área Biología
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223
Productores: Son organismos capaces de sintetizar sus nutrientes a partir de sustancias simples e
inorgánicas, utilizando energía por lo que también se les conoce como organismos autótrofos.
Ejemplo de productores son los organismos fotosintéticos, como las plantas y las algas, que usan
energía lumínica para sintetizar nutrientes; y organismos quimiosintéticos, como algunas bacterias
y organismos que viven en las profundidades marinas, que utilizan energía química.

Consumidores: Son organismos heterótrofos, es decir, que se alimentan de otros seres vivos, o de
partes de ellos, para obtener la materia y energía que necesitan. Según el tipo de ser vivo del que
se alimentan, los consumidores pueden ser primarios, si se alimentan de organismos productores,
secundarios, si se alimentan de los consumidores primarios o terciarios, si se alimentan de los
secundarios.

Descomponedores: Son seres heterótrofos que obtienen su materia y energía mediante la
degradación de la materia orgánica de organismos productores o consumidores muertos. En
general corresponden a bacterias y protistas, junto con los organismos del reino Fungi.

Los productores, consumidores y descomponedores corresponden a los tres grandes
niveles tróficos del ecosistema.








18.6. Cadenas y tramas alimentarias.

En un ecosistema pueden manifestarse distintas relaciones alimentarias entre las especies
lo que determina la transferencia de materia y energía de los organismos productores hacia los
consumidores. Los descomponedores, por su parte, obtienen materia y energía de los productores
y los consumidores.

Las relaciones alimentarias, o tróficas, pueden representarse a través de una cadena
alimentaria o trófica, que es un diagrama de flujo lineal, que se inicia con un organismo autótrofo
y finaliza con un organismo heterótrofo, que se alimenta de otros seres vivos, pero que no es
consumido por otro organismo.

Ecosistema: Comprende todas las comunidades que viven en un ambiente determinado, e
incluyen interacciones que se establecen entre los seres vivos que las componen, además de
las que se producen entre los organismos y los factores del ambiente (componentes
abióticos).

225. Área Biología
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224
Si bien las cadenas alimentarias
nos permiten comprender cómo se
produce el flujo de materia y energía en
un ecosistema, esta situación está
simplificada, ya que en la naturaleza los
consumidores suelen alimentarse de
organismos de más de una especie.

Debido a lo anterior, para
presentar la estructura trófica de un
ecosistema se utilizan las tramas
alimentarias o tróficas, las que están
conformadas por muchas cadenas
alimentarias interconectadas entre sí.

Tanto en las cadenas como
tramas el sentido del flujo de la energía
y materia que se produce entre las
especies se representa a través de
flechas.


Para entender cómo funcionan estas relaciones en los ecosistemas, es fundamental contar
con otros datos que puedan ser cuantificados, como la cantidad de energía asociada a diferentes
especies.

Desafío: Observa el esquema
que representa una red trófica de
un ecosistema lacustre del
altiplano de Chile. Luego
responde las pregu ntas
planteadas.






1. Identifica las especies pertenecientes a los niveles productor, consumidor primario y
consumidor secundario.

2. ¿Qué podría pasar en el ecosistema si, bruscamente, disminuyen las poblaciones de
insectos? Explica.



Figura 18.11. Representación de una trama
alimentaria o trófica.

226. Área Biología
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225
¿Cómo se transfiere la energía entre los seres vivos?

Del total de la energía lumínica proveniente del sol, que está disponible para los seres
fotosintéticos, estos sólo aprovechan el 2% para la formación de los productos resultantes de la
fotosíntesis. De las moléculas sintetizadas por los autótrofos, los heterótrofos obtienen la energía
que necesitan para llevar a cabo sus funciones vitales. Por ende la eficiencia de los autótrofos
determina la cantidad de energía disponible para los demás seres vivos del ecosistema. Entre los
seres vivos de un ecosistema, la energía fluye en un sólo sentido, desde los organismos
autótrofos, o productores, es transferida hacia los consumidores mediante las relaciones
alimentarias.
En cada transferencia, se producen grandes pérdidas de energía en forma de calor, el cual
es emitido al ambiente. La cantidad de energía disponible para el organismo heterótrofo del
último nivel de la cadena de transferencia, es menor en comparación a la cantidad de energía de la
que disponen los organismos que se ubican en niveles anteriores.



























Este comportamiento de la energía obedece a las leyes de la termodinámica. La primera es
la ley de la conservación de la energía, según la cual la energía no se cree ni se destruye, solo se
transforma. Se infiere que a partir de esta ley la energía puede transformarse de una forma a otra.
Por ejemplo, la energía lumínica puede transformarse en energía química y calor, pero nunca
disminuirá o aumentará la cantidad de energía. La segunda ley, es la ley de la entropía, que
postula que parte de ella se degrada a una forma no aprovechable, como el calor.
Figura 18.12. Flujo de energía en una cadena trófica.
Cuando consideramos a un productor cualquiera y su energía total producida por el proceso de
fotosíntesis, hablamos de la Producción Primaria Bruta (PPB). Ahora bien, toda esta energía no
es la que se encuentra disponible para los consumidores dado que el productor utilizará parte
de esa energía en sus propios procesos (crecimiento, mantenimiento, metabólicos, pérdida de
calor, etc), a esto lo denominaremos Respiración. Cuando descontamos la respiración a la PPB
obtenemos la energía disponible para el sistema. Esta energía se denomina Producción
Primaría Neta (PPN). En pocas palabras:
PPN = PPB - RESPIRACIÖN

227. Área Biología
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226
Figura 18-13: Pirámide de energía.
Los seres vivos requieren un suministro permanente de energía para mantener su
estructura y organización. La energía química almacenada en algunas moléculas biológicas es
empleada por las células para su metabolismo, es decir, en el conjunto de reacciones químicas que
ocurren en su interior. Gracias al metabolismo las células sintetizan los componentes que
formaran parte de su estructura y que son necesarios para su funcionamiento.







¿Cómo se representa la transferencia de energía en el ecosistema?

Cuando construyes una cadena o trama trófica, puedes reconocer en ella los niveles de los
organismos productores y de los distintos consumidores. Estos mismos niveles pueden ser
representados en las pirámides ecológicas, que son
representaciones graficas que muestran la energía,
la biomasa, o el número de organismos existentes
en cada nivel trófico.

a. Pirámides de energía. Cuando los organismos
emplean energía, tanto en sus funciones vitales
como en sus actividades, disipan al ambiente parte
importante de esta como calor. Además, una
porción importante de energía queda retenida en
moléculas que no son aprovechables por el
siguiente nivel trófico.

b. Pirámides de Biomasa. La decreciente cantidad
de energía disponible en cada nivel trófico tiene
consecuencias en la cantidad de biomasa presente
en cada uno de ellos. Por eso, la cantidad de
materia presente en cada nivel trófico tiene, en la
mayoría de los casos, el mismo padrón que la
cantidad de energía. Una excepción puede darse en
los ecosistemas acuáticos, cuando el fitoplancton
tiene altas tasas de productividad y de renovación, lo que provoca que la biomasa del nivel
siguiente, el zooplancton, sea mayor, ya que cuenta con una mayor cantidad de recursos. En este
caso la pirámide se grafica invertida.








Biomasa. Es una estimación de la cantidad de materia
orgánica presente en un nivel trófico o un ecosistema.
Suele expresarse en términos de gramos o kilogramos de
materia orgánica por unidad de área, por ejemplo g/m
2
.
La regla del 10%: En general se estima que solo un 10% de la energía, aproximadamente, se
transfiere de un nivel trófico al siguiente, lo que se conoce como la regla del 10%. Si en un
nivel de los productores hay 50.000 Kcal/m
2
, los consumidores primarios dispondrán de 5000
Kcal/m
2
. Los secundarios de 500 Kcal/m
2
, y así sucesivamente.

228. Área Biología
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227











c. Pirámides de número. Las pirámides de número muestran la cantidad relativa de organismos
individuales, presentes en cada nivel trófico. En algunos casos las pirámides de número no son
iguales a las de energía y biomasa. En los bosques, por ejemplo, la cantidad de productores es
inferior a la de consumidores primarios. Esto se debe a que es posible considerar a un solo árbol
como un ecosistema, el cual sirve de hábitat y alimento muchos otros organismos, como aves,
insectos, reptiles, etc.












Figura 18.14. Pirámides de biomasa
Figura 18.15. Pirámides numéricas para: a) un ecosistema de pradera gamonosa en la que el
número de productores primarios (gramíneas) es grande y b) un bosque templado en el que
un solo productor primario, un árbol, puede soportar a un número grande de herbívoros.

229. Área Biología
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228

















































Bioacumulación o amplificación biológica.

En los ciclos Biogeoquímicos también pueden ser captadas sustancias extrañas que, pasando de
un organismo a otro, alcanzan concentraciones elevadas cuando se aproximan a la cima de la
cadena alimentaria. Actividades humanas, como el empleo de pesticidas, la minería y la
eliminación de aguas servidas en el océano u otros cursos de agua, pueden introducir al ambiente
sustancias tóxicas que se transmiten a través de las redes tróficas de los ecosistemas. Como
consecuencia, se produce el efecto de amplificación biológica o bioacumulación, que consiste en
el aumento de la concentración de los tóxicos no degradables en los tejidos de los organismos,
a medida que éstos se alejan del nivel de los productores.

La acumulación se produce porque estas sustancias son difíciles o imposibles de eliminar una vez
que han sido incorporadas en el organismo, y sus efectos son variados, pero siempre negativos.
Esto es principalmente peligroso para los consumidores terciarios y cuaternarios, como los
carnívoros y el ser humano, ya que cada vez que se alimentan van incorporando sustancias
tóxicas en su cuerpo.

El DDT es un pesticida que se empleó masivamente entre los años 50 y 60, cuando apareció como
la solución para eliminar al mosquito de la malaria y para eliminar las plagas de insectos de las
cosechas. El DDT acumulado en los animales tiene un efecto neurotóxico y provoca infertilidad.
En las aves disminuye la absorción de calcio, provocando que sus huesos se vuelvan quebradizos y
se rompan antes de que el polluelo eclosione.

230. Área Biología
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229
Desafío: Observa la pirámide de número que se
representa a continuación, y responde las preguntas
que se plantean en tu cuaderno de acuerdo a lo
aprendido
1. ¿Qué nivel trófico presenta más organismos?
¿Cuál presenta menos?
2 ¿Qué importancia tienen los flujos de materia y
energía entre los niveles tróficos?
3. ¿Qué consecuencias tiene la bioacumulación de
sustancias como el DDT en los niveles tróficos?
4. ¿Qué papel tiene el ser humano en la
conservación de los ecosistemas?


18.7. Ciclos Biogeoquímicos

Los principales elementos químicos que constituyen la estructura de los seres vivos son:
carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno. A ellos se suman el fósforo, el hierro, el azufre, el calcio,
el potasio y el cobre. El sol es el principal “motor” que permite el desplazamiento de la materia en
la mayoría de los ecosistemas, ya que gracias a su energía es posible que los elementos químicos
pasen desde los componentes abióticos del ambiente hasta los componentes bióticos, y de éstos
nuevamente a los componentes abióticos. Se distinguen dos mecanismos a través de los cuales los
elementos pasan desde los componentes bióticos a los abióticos. La primera de ellas es la
excreción que realizan los animales, proceso que permite la incorporación de los elementos en
sustancias inorgánicas. La segunda corresponde a la actividad de los organismos detritívoros,
como descomponedores, que transforman la materia orgánica en inorgánica, pudiendo esta
última ser reutilizada por los productores.

En el ecosistema la materia fluye de manera cíclica y no en forma lineal como lo hace la
energía. Los ciclos Biogeoquímicos del fósforo, agua, el carbono, el oxígeno y el nitrógeno,
muestran el camino que sigue la materia en un ecosistema.







Ciclo del fósforo

El fósforo es esencial para todos los sistemas vivos como componente de las moléculas
portadoras de energía –tales como el ATP y también de los nucleótidos (DNA y RNA) –. Al igual
que otros minerales, es liberado de los tejidos muertos por las actividades de los
descomponedores, absorbido del suelo y del agua por las plantas y las algas, y circulado a través
del ecosistema. En la naturaleza, el fósforo se encuentra principalmente en el suelo, en rocas
minerales y sedimentos oceánicos, como fosfato inorgánico.

Detritívoros. Son organismos que digieren internamente detritos, que son residuos sólidos de
materia orgánica muerta como los restos de animales y vegetales o sus desechos. Ejemplos:
chanchitos de tierra, lombrices, almejas, jaibas, gusanos marinos, bacterias, protistas y
hongos.

231. Área Biología
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230
Figura 18.16. Ciclo Biogeoquímico del Fósforo.

Ciclo del carbono y del oxígeno.

Los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, son moléculas orgánicas que tienen el
carbono como elemento estructural básico. Por este motivo, su incorporación al mundo viviente
es tan importante. Al igual que el carbono, el oxígeno forma parte de las moléculas orgánicas, y es
clave en el proceso de respiración celular.

- Combustión. Este proceso generado en la actividad volcánica; los incendios forestales; y el
uso del carbón, el petróleo y el gas natural; libera carbono a la atmósfera.
- Fotosíntesis. Los organismos fotosintéticos incorporan el CO2 atmosférico, o el que esta
disuelto en el agua, y lo utilizan para producir materia orgánica. Esta materia orgánica es
“transportada” en el ecosistema, mediante las relaciones alimentarias. Durante la fase
luminosa de la fotosíntesis la molécula de agua es descompuesta, los átomos de
hidrógeno son empleados para construir moléculas que almacenan energía, mientras que
el oxígeno es liberado al ambiente.
- Respiración. Parte de la materia orgánica fabricada por los productores y que transita
entre los organismos del ecosistema, es utilizado en el proceso de respiración celular,
producto del cual se obtienen formas de energía útiles para las células, y se libera CO2 al
ambiente. Para llevar a cabo la respiración celular, los organismos aeróbicos utilizan O2,
que al final del proceso queda contenido en la molécula de agua, compuesto que es
empleado por los organismos o expulsado al ambiente.

232. Área Biología
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231
Figura 18.18. Ciclo de fijación nitrógeno

- Descomposición de materia
orgánica. Al morir los
organismos, los
descomponedores utilizan el
carbono presente en sus
moléculas orgánicas para realizar
la respiración celular, y la
devolución al ambiente como
CO2.
- Combustibles fósiles. Estos
compuestos, como el carbón y el
petróleo, se formaron hace
millones de años a partir de
restos organismos. Al utilizarlos,
se pone en circulación el
carbono que llevaba millones
de años retenido en ellos.


Ciclo del nitrógeno.

El nitrógeno es un elemento esencial para la formación de proteínas y del material
genético de los seres vivos. Pese a su abundancia en la atmósfera (78%), solo algunos organismos
pueden obtenerlo directamente de ella, como nitrógeno presente en el suelo gaseoso (N2), pero la
mayoría lo hace del nitrógeno presente en el suelo. Para que esto último ocurra, el nitrógeno se
combina con otros elementos, y así los organismos fotosintéticos pueden incorporarlo, en un
proceso llamado asimilación, como amoniaco (NH3) y, principalmente, como nitrato (NO3
-
). En las
transformaciones requeridas para la formación de NH3 y NO3
-
participan distintos tipos de
bacterias.

- Fijación del nitrógeno. En este proceso
participan bacterias aeróbicas y anaeróbicas
fijadoras de nitrógeno. Estas bacterias tienen
una enzima, llamada nitrogenasa, que en
condiciones anaeróbicas transforma el
nitrógeno gaseosos (N2) en amonio (NH3). Son
ejemplos de bacterias fijadoras, las
cianobacterias, que fijan el nitrógeno en
ambientes acuáticos, y las del genero
Rhizobium, que viven en simbiosis con las
leguminosas, formando agrupaciones en sus
raíces.
- Amonificación. En este proceso intervienen las bacterias amonificantes o
descomponedores, que trasforman los compuestos nitrogenados, presentes en los restos
o en los desechos de organismos vivos, como la urea y el ácido úrico en amoniaco (NH3).

Figura 18.17. Ciclo Biogeoquímico del Carbono.

233. Área Biología
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232
Figura 18.19. Ciclo Biogeoquímico del Nitrógeno
- Nitrificación. En este proceso
participan las bacterias nitrificantes,
que habitan en el suelo y
transforman el amoniaco (NH3) en
nitrato (NO3
-
). Las bacterias llamadas
nitrosantes, como los Nitrosomonas
y Nitrococcus, transforman el NH3
en nitrato (NO2
-
), y luego la bacteria
Nitrobacter transforma el NO2
-
en
NO3
-
. Este último compuesto puede
ser absorbido por las raíces de las
plantas.
- Desnitrificación. En este procesos
intervienen las bacterias
desnitrificantes, como Psedomonas y
Bacillus, que habitan en el suelo y
transforman el nitrato (NO3
-
) en nitrógeno gaseoso (N2), devolviéndolo a la atmósfera.

.

Ciclo del agua.

La mayor parte de la masa corporal de cualquier ser vivo corresponde a agua, compuesto
fundamental para la ocurrencia de todas las reacciones que permiten la vida.

- Condensación. El vapor de agua que asciende a la atmosfera se enfría y forma las nubes.
- Precipitación. Al saturarse de agua las nubes esta cae a la tierra en forma de lluvia, nieve o
graniza.
- Escorrentía. El agua proveniente de la lluvia o de los desechos, que queda sobre la
superficie terrestre,
circula libremente
hasta llegar a los ríos,
lagos o al mar.
- Percolación. Parte
del agua que cae a la
tierra se filtra a
través del suelo,
formando reservas
de agua subterránea.
- Procesos biológicos.
Los seres vivos
devuelven al
ambiente parte del
agua que ingieren
para realizar sus
funciones vitales. Las plantas lo hacen mediante la transpiración; los animales a través del
sudor, la orina y el vapor de agua liberado al espirar.
Figura 18.20. Ciclo Hidrológico.

234. Área Biología
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233
- Evaporación. El agua de la superficie de lagos, ríos y mares se evapora, producto de la
energía calórica.
Preguntas PSU


































1. El nitrógeno es absorbido por las raíces de las
plantas principalmente en forma de:

A)Nitrato.
B)Nitrito.
C)Nitrógeno orgánico.
D)Amoniaco.
E)Nitrógeno inorgánico.

2. Las siguientes reacciones exergónicas:

2H2S + O2  2H2O + 2S
4FeCO3 + 6H2O + O2  4Fe (OH)3 + 4CO2
2HNO2 + O2  2HNO3

Son características de los organismos:

A) Heterótrofos.
B) Fotosintetizadores.
C) Quimiosintetizadores.
D) Descomponedores.
E) Oxidantes.
3. ¿Qué consecuencia(s) directa(s) tendría en
una planta, la inhibición de la etapa oscura de la
fotosíntesis?

I) No existiría rompimiento de la molécula de
agua.
II) No se observaría oxígeno como producto final.
III) No ocurriría etapa clara de fotosíntesis.
IV) Se detendría la formación de glucosa.

A) Solo I.
B) Solo IV.
C) Solo II y III.
D) Solo I y IV.
E) I, II, III, IV.

4. La siguiente figura muestra el flujo de energía en una
trama alimentaria:


La clasificación correcta del tipo de alimentación de las aves
es:

A) Herbívora.
B) Saprófita.
C) Carroñera.
D) Omnívora.
E) Carnívora.

5. Considere el siguiente gráfico de resultados
experimentales, obtenidos con células vegetales:


Los datos de este gráfico, indican que

A) el ATP se produce en los vegetales sólo cuando hay luz.
B) la mayor parte del ATP en vegetales se produce por
fotosíntesis.
C) la clorofila es esencial para la fotosíntesis.
D) el agua en la fuente del O2 producido por la fotosíntesis.
E) en la oscuridad se detienen los procesos de biosíntesis.

235. Área Biología
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234

Me Debería importar: El petróleo es el oro negro, toda la actual sociedad gira en torno a
este combustible que no solo nos permite movilizarnos y cargar nuestro aparatos eléctricos, sino
que también ha sido sindicado como uno de los mayores culpables del calentamiento global dado
sus altas liberaciones de Carbono a la atmosfera. ¿Por qué crees que a pesar de ser sindicado
como el culpable de las altas emisiones de carbono, no se esté destinando grandes recursos
económicos en buscar otras soluciones al petróleo? ¿Cómo altera el uso de combustibles fósiles al
ciclo del carbono? Si tuvieras la tarea de desarrollar una política para que Chile enfrente el cambio
climático mundial durante los próximos 50 años, ¿qué propondría?

236. Área Biología
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235

237. Área Biología
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236
Capítulo 19: Poblaciones y Comunidad

Objetivos:
- Comprender a una población desde sus características propias tales como la densidad,
dispersión, crecimiento, estilo de vida, nicho y hábitat.
- Analizar como los factores tanto denso dependientes y denso independiente afectan a
las poblaciones.
- Entender las relaciones que pueden darse entre diferentes poblaciones dentro de una
comunidad.
- Describir el proceso sucesión ecológica.

Introducción

Vivimos en el planeta tierra, somos parte de él, así como lo son el perro, el león, el búho,
el salmón, una bacteria, un hongo; todos somos parte de este planeta llamado tierra y tantas
veces lo olvidamos. La mayoría de nosotros considera individuo a un amigo, un árbol, una
margarita en un campo, una ardilla en el parque, o un gorrión que tiene su nido en el patio. En
pocas ocasiones consideramos a cada uno como parte de una unidad mayor: de una población.

19.1. La población es un grupo de individuos de la misma especie

El término población tiene muchos significados y usos diferentes, para los biólogos y
ecólogos tiene una definición concreta. Una población es un grupo de individuos de la misma
especie que habitan en una determinada zona. Esta definición tiene dos rasgos muy importantes.
Primero, al requerir que los individuos sean de la misma especie, la definición sugiere el potencial
(en organismos de reproducción sexual) de reproducción de los miembros de la población. Como
tal, la población es una unidad genética. Define su pool genético, el foco de evolución. En segundo
lugar, la población es un concepto espacial, que requiere un límite espacial definido; por ejemplo,
la población reproductiva de la paloma que vive en la plaza de armas.


Al observar una población uno puede percatarse de ciertos rasgos distintivos, algunos de ellos son:

1.- Densidad de población es el número de individuos de una especie por unidad de área o
volumen en un momento dado.

2.- Distribución espacial: Los individuos en una población a menudo exhiben patrones
característicos de distribución, o espaciamiento. Los individuos pueden ser separados en una
distribución aleatoria, agrupada o uniforme.

a.- La distribución aleatoria ocurre cuando los individuos en una población son
separados a lo largo de un área de manera que no están relacionados con la
presencia de otros De los tres tipos principales de espaciamiento, la aleatoria es la
menos común y difícil de observar en la naturaleza, lo que ha llevado a algunos
ecólogos a cuestionar su existencia.

238. Área Biología
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237
b.- Quizá el espaciamiento más común es la
distribución agrupada, también conocida como
distribución agregada o agregación, que ocurre
cuando los individuos están concentrados en partes
específicas del hábitat. El espaciamiento agrupado a
menudo resulta de la agregación de recursos en el
ambiente. También ocurre entre animales debido a la
presencia de grupos familiares y parejas, y entre
plantas debido a la dispersión limitada de semillas o a
la reproducción asexual.

c.- La distribución uniforme ocurre cuando los
individuos están distanciados de manera más regular
de lo que podría esperarse en una ocupación aleatoria
de cierto hábitat. Una colonia de anidación de aves
marinas, donde las aves hacen sus nidos en un
ambiente relativamente homogéneo y los colocan a
una distancia más o menos igual uno de otro, es un
ejemplo de distribución uniforme.



3.- Dinámicas de crecimiento: El crecimiento de una población, sea de girasoles, elefantes o
humanos, cambia con el tiempo. A escala mundial, este cambio termina por ser provocado por dos
factores, expresados sobre una base per cápita (es decir, por individuo): la natalidad, la tasa de
nacimientos promedio per cápita, y la mortalidad, la tasa de muertes promedio per cápita.

Además de las tasas de nacimiento y mortalidad, cuando se analizan cambios en
poblaciones a escala local es necesario considerar la dispersión, que es el movimiento de
individuos entre poblaciones. Hay dos tipos de dispersión: inmigración y emigración. La
inmigración ocurre cuando a una población entran individuos, incrementando así su tamaño. La
emigración ocurre cuando de una población salen individuos, disminuyendo así su tamaño. La tasa
de crecimiento de una población local debe tomar en cuenta la tasa de natalidad (b), la tasa de
mortalidad (d), la tasa de inmigración (i) y la tasa de emigración (e).

Las poblaciones pueden alcanzar sus potenciales bióticos si las condiciones ambientales son
óptimas, esto quiere decir que cualquier población puede llegar al máximo nivel de reproducción
si la resistencia ambiental (condiciones que impone el ambiente para inhibir o regular el
crecimiento de una población) es mínima o nula.

El modelo de crecimiento poblacional típico de poblaciones con alto potencial biótico y
donde no hay factores ambientales limitantes, es exponencial (su gráfica resulta en una curva de
crecimiento en “J”), que se caracteriza por un rápido aumento del número de individuos. Son
ejemplos de este tipo: el crecimiento de microorganismos en el laboratorio, con constante
renovación del medio de cultivo, insectos, roedores (plagas).

239. Área Biología
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238
Figura 19.1. Representación visual de las
dinámicas de crecimiento.









En la naturaleza, muchas
poblaciones presentan un crecimiento
exponencial sólo en la primera parte de su
fase de crecimiento, ya que el ambiente
limita sus capacidades de expresión. Este
conjunto de factores ambientales que
limitan el crecimiento poblacional se
denomina resistencia ambiental (por
ejemplo: escasez de alimento, de
espacio, de oxígeno, luz, etc.). Esta
resistencia determina la capacidad de
carga (K), que corresponde al número
total de individuos que es capaz de
soportar el ambiente. La curva que
describe este tipo de crecimiento se
conoce como crecimiento logístico o
sigmoideo (S).



En el crecimiento logístico, hay una fase inicial en la que el crecimiento de la población
es relativamente lento (1), seguido de una fase de aceleración rápida (crecimiento
logarítmico) (2). Luego, a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga del
ambiente, la tasa de crecimiento se hace más lenta (3 y 4) y finalmente se estabiliza (5),
aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga.


A B

Desafío: Elabora una ecuación sencilla que
permita determinar el crecimiento de una
población cualquiera a partir de los
factores que influyen sobre el tamaño de
una población. (Ayuda: Dinámicas de
crecimiento)
Figura 19.2. Gráficos donde se representa los dos estilos de crecimiento
poblacional. A) Exponencial y B) Logístico

240. Área Biología
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239
19.2. Los factores dependientes e independientes de la densidad afectan el tamaño de la
población.

Independiente del tipo de crecimiento que se experimente, es importante considerar que
ciertos mecanismos naturales influyen en el tamaño de la población. Los factores que afectan el
tamaño de la población caben en dos categorías: factores dependientes de la densidad y factores
independientes de la densidad. Estos dos conjuntos de factores varían en importancia de una
especie a otra y, en la mayoría de los casos, es probable que interactúen de manera simultánea
para determinar el tamaño de una población.
Los factores dependientes de la densidad regulan el crecimiento de la población al afectar
a una gran proporción de la población a medida que la densidad de población crece. La
depredación, las enfermedades y la competencia son ejemplos de estos factores. Por ejemplo, los
depredadores pueden encontrar con mayor facilidad una presa cuando la densidad de la población
es mayor. Por otro lado, la probabilidad de contagio de alguna enfermedad infecciosa es mayor en
una población cuando los miembros de esta son más abundantes. Los efectos de los factores
dependientes de la densidad son difíciles de evaluar en la naturaleza
Los factores independientes de la densidad limitan el crecimiento de la población pero
no son influidos por cambios en la densidad de población. Los huracanes y las tormentas de nieve
son ejemplos de estos factores, pues en general suelen asociarse a elementos abióticos, como el
clima.

Desafío: Explica de que forma el siguiente enunciado se cumple: “Los factores dependientes de la
densidad pueden explicar las razones por las que ciertas poblaciones fluctúan cíclicamente con el
tiempo”


19.3. Las poblaciones de diferentes especies llevan a cabo estrategias de vida distintas unas de
otras.

Las Estrategias de vida Corresponden al conjunto de las características que influirán
principalmente en la supervivencia y en la reproducción de un tipo de organismo y que a la larga
determinará su “forma de adaptarse” al ambiente. Cada población, de acuerdo a su ambiente y
dinámicas propias ha desarrollado una estrategia de vida. Los científicos han agrupado estas
estrategias en dos tipos, las estrategias r y las K. Aunque hay que considerar que Las dos
estrategias simplifican exageradamente la mayoría de las historias de vida, muchas especies
combinan rasgos seleccionados, así como rasgos que no pueden ser clasificados como ninguno de
los dos.

- Estrategia r: En ambientes que presentan condiciones muy variables o irregulares,
generalmente operan factores independientes de la densidad de la población, que
regulan el tamaño de esta. Bajo tales condiciones ambientales, las poblaciones
frecuentemente son poco densas y, en consecuencia, la competencia no es tan
intensa. Por esto, las poblaciones presentan estrategias de reproducción que consiste,
a menudo, en producir muchos descendientes en poco tiempo, ya que como existe
poca competencia, los individuos de la progenie pueden sobrevivir incluso si son muy
pequeños y, por lo tanto, son “menos costosos de producir”, bajo un punto de vista
energético. Esta estrategia se he denominado estrategia r debido a que los organismos
que la presentan tienen una elevada tasa de crecimiento poblacional (r).

241. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

240

- Estrategia K: En los ambientes más regulares o estables, generalmente las densidades
de la población fluctúa menos, con lo que se ven favorecidos los organismos que son
más capaces de enfrentar la fuerte competencia intraespecífica, que se genera por las
altas densidades. Bajo estas condiciones, muchas especies presentan la estrategia K,
que consiste en dedicar más energía a la competencia y a producir descendientes con
mejores capacidades competitivas, lo que requiere que sean de mayor tamaño y, por
lo tanto, energéticamente más “costosos”. Esto determina una menor cantidad de
descendientes. Las especies que manifiestan este tipo de estrategias tienen pocas
crías, pero invierten mucha energía en su desarrollo, antes del nacimiento, y en su
protección, una vez que han nacido.

Características Estrategia r Estrategia K
Descendencia Mucha Poca
Inversión en el cuidado de las crías Baja Alta
Longevidad Corta Larga
Reproducción Temprana Tardía
Tamaño corporal Pequeño Grande
Tamaño poblacional Variable Estable
Competencia intraespecífica Débil Intensa.


19.4. Una comunidad es un conjunto de poblaciones que interactúan entre sí

Una comunidad consta de poblaciones que viven en el mismo sitio al mismo tiempo. Los
ecólogos de comunidades se centran en cuestiones concernientes al número de especies, la
abundancia relativa de cada una, la interacción entre ellas y la resistencia de la comunidad a las
perturbaciones ambientales.

Las comunidades exhiben características propias que no ocurren en las poblaciones. Estas
propiedades, conocidas en conjunto como estructura comunitaria y funcionamiento comunitario,
incluyen el número y los tipos de especies presentes, la abundancia relativa de cada una, la
interacción entre especies diferentes, la resistencia de la comunidad a las perturbaciones, el flujo
de energía y nutrientes por toda la comunidad, y la productividad.

Las comunidades son bastante difíciles de estudiar porque un gran número de individuos
de muchas especies diferentes interactúan entre si y son interdependientes de varias maneras. Las
Se cree que cada especie tiene su propio papel ecológico dentro de la estructura y funcionamiento
de una comunidad; dicho papel se denomina nicho ecológico. Un nicho ecológico considera todos
los aspectos bióticos y abióticos de la existencia de la especie; es decir, todos los factores físicos,
químicos y biológicos que las especies requieren para sobrevivir, permanecer sanas y
reproducirse. El nicho incluye el ambiente local en que vive una especie: su hábitat.

El nicho ecológico de una especie es mucho más amplio desde un punto de vista
hipotético que real. Una especie suele ser capaz de usar muchos más de los recursos de su
ambiente o de vivir en una variedad de hábitats más amplia de los que realmente habita. El nicho
ecológico potencial de una especie es su nicho fundamental, pero varios factores, como la
competencia con otras especies, pueden excluirla de parte de su nicho fundamental. Así, el estilo
Tabla 19.1. Estrategia r v/s K

242. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

241
Figura 19.4. Consecuencia de la competencia
es la repartición de los recursos. Las aves
realizan el forrajeo en lugares específicos del
árbol.
de vida que una especie persigue realmente y los recursos que verdaderamente usa constituyen
su nicho realizado.










La competencia puede ser intraespecífica o
interespecífica

La competencia ocurre cuando dos o más
individuos intentan usar el mismo recurso
esencial, como comida, agua, abrigo, espacio vital
o luz solar. Debido a que el suministro de recursos
a menudo está limitado en el ambiente, su uso
por un individuo disminuye la cantidad disponible
para otros. Por ejemplo, si un árbol en un bosque
denso crece más alto que los arboles
circundantes, absorbe más de la luz solar
entrante. En consecuencia, hay menos luz solar
disponible para los arboles próximos que crecen
a la sombra del árbol más alto. La competencia
ocurre entre los individuos de una población
(competencia intraespecífica) o entre especies
diferentes (competencia interespecífica).

Una consecuencia de la competencia es la
repartición de los recursos. En otros casos puede
llegar a la desaparición de uno de las especies.



Figura 19.3. En ausencia de interacciones con otras especies, un organismo ocupa su nicho
fundamental. En presencia de competencia interespecífica, el nicho fundamental se limita a un nicho
efectivo, que son las condiciones bajo las cuales un organismo realmente existe. Cuando dos
organismos diferentes usan una parte del mismo recurso, como el alimento, sus nichos se solapan.
Una especie comprime o cambia su nicho cuando la competencia le obliga a restringir su tipo de
alimento o hábitat.

243. Área Biología
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242
La depredación es el consumo de una especie, la presa, por otra, el depredador. La depredación
incluye animales que comen otros animales, así como animales que comen plantas (herbivoría). La
depredación ha resultado en una “carrera por las armas” evolucionista, con la evolución de
estrategias depredatorias (formas más eficaces para atrapar presas) y estrategias de presa
(mejores formas de escapar del depredador). Estas adaptaciones, a su vez, ejercen una intensa
fuerza selectiva sobre el depredador. Este tipo de evolución interdependiente de dos especies
interactuantes se conoce como coevolución


Desafío: a partir del gráfico que
muestra la relación Depredador-Presa,
explica dicha relación (desfase en las
curvas) a través del tiempo y señala si
consideras que si se muestra a un buen
o mal depredador.



19.5. La simbiosis implica una asociación estrecha entre especies

La simbiosis es cualquier relación o asociación estrecha entre miembros de dos o más
especies. En términos generales, la simbiosis implica una especie que vive sobre o dentro de otra
especie. Los compañeros de una relación simbiótica, denominados simbiontes, pueden
beneficiarse, no ser afectados o sufrir daño por la relación

El mutualismo es una relación simbiótica en la que ambos
participantes se benefician. El mutualismo es obligado (esencial para la
supervivencia de ambas especies) o facultativo (cada participante puede
vivir por sí solo en ciertas condiciones). Por ejemplo, la asociación entre las
bacterias fijadoras de nitrógeno del género Rhizobium y las legumbres
(plantas como chicharos, frijoles y trébol)



El comensalismo es un tipo de simbiosis en el que una
especie se beneficia y la otra no es dañada ni ayudada. Un ejemplo
es la relación entre un árbol huésped y sus epifitas, que son plantas
más pequeñas, como orquídeas, helechos y musgos sujetos a las
ramas del huésped La epifita se ancla al árbol pero no obtiene
nutrientes o agua directamente de este. Vivir en el árbol le permite
obtener luz adecuada, agua (como gotas de lluvia que escurren por
las ramas) y minerales necesarios (deslavados de las hojas del árbol
por la lluvia). Así, la epifita se beneficia de la asociación, mientras el
árbol permanece sin cambio aparente. Sin embargo, las epifitas
dañan a su huésped si están presentes en un número
suficientemente grande para bloquear la luz solar hacia las hojas del
huésped; en este caso, la relación ya no es comensalismo.

244. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

243
Figura 19.5. Especie clave v/s especie
dominante.
El parasitismo es una relación simbiótica en la que un miembro, el parásito, se beneficia,
mientras el otro, el huésped, es afectado de manera adversa. El parasito obtiene alimento de su
huésped. Un parasito rara vez mata directamente al huésped, aunque puede debilitarlo,
haciéndolo más vulnerable a los depredadores, competidores y estresantes abióticos. Cuando un
parásito provoca una enfermedad y algunas veces la muerte del huésped, se denomina patógeno.

El amensalismo es una interacción en la cual un animal es perjudicado y el otro no se ve
afectado. Ejemplo son los arbustos y las plantas herbáceas a menudo son dañados por las ramas
que caen de los árboles altos.

19.6. La estructura de una comunidad se ve controlada fuertemente por especies claves y
dominantes

Ciertas especies, denominadas especies clave, son cruciales en la determinación de la
naturaleza de toda la comunidad; es decir, su composición de especies y el funcionamiento del
ecosistema. Las especies clave no suelen ser las más abundantes en la comunidad. Aunque están
presentes en cantidades relativamente pequeñas, los individuos de una especie clave influyen de
manera profunda en toda la comunidad porque a menudo afectan la cantidad de comida y agua
disponible, o algún otro recurso. Así, el impacto de las especies clave es bastante
desproporcionado con respecto a su abundancia. La identificación y protección de las especies
clave son dos metas cruciales de la biología de conservación. Si una especie clave desaparece de
una comunidad, muchas otras especies en dicha comunidad podrían volverse más comunes a
raras, e inclusive desaparecer.

En contraste con las especies clave, que tienen un mayor impacto sin importar la proporción
de su abundancia, las especies dominantes afectan bastante a la comunidad porque son muy
comunes. Los árboles, la especie dominante de los bosques, modifican el ambiente local. Los
arboles proporcionan sombra, lo cual cambia la disponibilidad de luz y humedad en el piso del
bosque. Los arboles proporcionan numerosos hábitats y microhábitats (como un hueco en el
tronco de un árbol) para otras especies. Los bosques de árboles también proporcionan comida
para muchos organismos, por lo que
desempeñan un papel importante.

En pocas palabras las especies
dominantes y las especies clave tienen
amplios efectos comunitarios sobre el flujo
de energía y la estructura de la comunidad:
las especies dominantes debido a su gran
biomasa o abundancia y las especies clave a
pesar de su biomasa o abundancia
relativamente pequeña.

245. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

244
Figura 19.6. Representación de una sucesión. Las
sucesiones primarias y secundarias pueden llegar a
tomas cientos de años. La sucesión puede darse en
sentido inverso y se denominan regresión.
19.7. La comunidad se construye a partir del proceso llamado sucesión
Una comunidad no cobra existencia en plena florescencia, sino que se desarrolla gradualmente a
través de una serie de etapas, cada una dominada por diferentes organismos. El proceso de
desarrollo de la comunidad a lo largo del tiempo, lo cual implica que las especies en una etapa
sean sustituidas por especies diferentes, se denomina sucesión.

Existen dos tipos de sucesión según el tipo de suelo o sustrato a partir del cual se inicia:

 Sucesión Primaria: Este tipo de sucesión parte de una situación en la que no hay
suelo, tal como ocurre en los terrenos erosionados, dunas de arena, rocas desnudas,
lava volcánica, y después del desplazamiento de un glaciar.
 Sucesión Secundaria: Ocurre en forma relativamente rápida porque se inicia sobre un
suelo desarrollado maduro, donde existió previamente una comunidad como campos
abandonados, bosque talado y áreas después del fuego.

El primer estado de la sucesión, que contiene a los primeros colonizadores se llama etapa
pionera. Los subsecuentes estados se llaman etapas seriales. Pueden ser comunidades más o
menos distinguibles con sus propias estructuras, características y composición de especies.
Cada estadio puede durar breves períodos o persistir durante años, por ejemplo sólo después
de muchos años los arbustos consiguen profundizar el suelo y lo dejan apto para soportar el
crecimiento de los árboles. Eventualmente la comunidad alcanza un equilibrio con el ambiente en
el cual las plantas y los animales forman una comunidad autosustentable, denominada comunidad
clímax.
















Me debería importar: En las tiendas de animales del país se pueden comprar una variedad
de peces, aves, reptiles y mamíferos no autóctonos. Describe algunas de las situaciones en las
cuales este comercio de mascotas podría poner en peligro a las plantas y los animales nativos.
¿Debe el gobierno regular el comercio de mascotas? ¿Cómo compensaría este tipo de
regulaciones con los derechos de las personas?

246. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

245
Preguntas PSU













































1.¿Cuál de las siguientes alternativas es correcta?

Una comunidad es un conjunto de individuos de
la misma especie.
Los depredadores representan un factor
dependiente de la densidad poblacional.
Las bacterias presentan un crecimiento tipo S.
Las poblaciones siempre se distribuyen al azar en
el ambiente.
El clima es un factor dependiente de la densidad.

2. La tabla siguiente muestra a cuatro especies de
depredadores silvestres de Chile y tres de sus
características más importantes. De acuerdo a esta
tabla, ¿cuál es la especie que tiene un nicho ecológico
más divergente de las demás?

Puma Zorro Águila Búho

Dieta
Roedores
Conejos
Ovejas
Roedores
Conejos
Insectos
Roedores
Conejos

Roedores
Actividad Diurna y
nocturna
Diurna y
nocturna
Diurna Nocturna
Hábitos Terrestre Terrestre Volador Volador

Puma.
Zorro.
Búho.
Águila.
Todas son igualmente divergentes

3.Si una laguna fuera contaminada con DDT, ¿En cuál de
los organismos este compuesto alcanzaría la mayor
concentración?

Algas.
Crustáceos.
Aves acuáticas carnívoras.
Peces herbívoros.
Peces carnívoros.
4. En un experimento se introdujeron 20
roedores herbívoros (10 machos y 10 hembras)
en una isla que no tenía vertebrados, pero sí
abundante vegetación. Los resultados asociados
a los cambios en el número de individuos de la
especie del roedor se observan en el siguiente
gráfico:


5. En relación con el gráfico, ¿cuál de las
siguientes aseveraciones es INCORRECTA?

La regulación poblacional está dada por
factores densodependientes.
La causa más probable de mecanismo de
control debió ser la competencia
intraespecífica.
Hasta el año 2000 se registró un tipo de
crecimiento logístico.
La población finalmente se extinguirá.
No es posible predecir cuál será la nueva
capacidad de carga.

6. ¿Cuál de las siguientes entidades ecológicas
incluye a las otras cuatro?

A)Población.
B)Especie biológica.
C)Medio abiótico.
D)Comunidad biótica.
E)Ecosistema.

247. Área Biología
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246
Glosario

Adenosín difosfato (ADP): Un nucleótido compuesto por
adenina, ribosa y dos grupos fosfatos, formado por la
eliminación de un fosfato de una molécula de ATP.
ADN (DNA): Macromolécula portadora de la información
genética en las células, compuesto por dos cadenas
complementarias de moléculas llamadas nucleótidos
enrolladas en una doble hélice, capaz de autorreplicarse y
de dirigir la síntesis de RNA.
Aeróbico: (contexto) Reacciones que ocurren en
presencia de oxígeno.
Alelos: Cada una de las alternativas que puede tener
un gen o formas alternas de un gen, que ocupan el
mismo locus (lugar) en cada cromosoma homólogo.
AMP cíclico: Forma de adenosín monofosfato (AMP) en la
cual los átomos del grupo fosfato forman un anillo.
Funciona como "segundo mensajero” para muchas
hormonas y neurotransmisores de los vertebrados.
Anaeróbico: (contexto) Reacciones que ocurren en
ausencia de oxígeno.
Aneuploidías: Es la alteración al número normal de
cromosomas que afecta a un organismos pudiéndole
provocar enfermedades genéticas.
Angiogénesis: Proceso fisiológico que consiste en la
formación de vasos sanguíneos nuevos a partir de los
vasos preexistentes. Es un fenómeno normal durante el
desarrollo embrionario, el crecimiento del organismo y en
la cicatrización de las heridas. Sin embargo también en un
proceso fundamental en la transformación maligna del
crecimiento tumoral.
Antiapoptótico: Sustancia o mecanismo que contrarresta
la apoptosis y favorece la aparición y progresión del
cáncer. Muchos de los genes que participan en la génesis
del cáncer son antiapoptóticos.
Anticuerpos: Son proteínas que circulan por todo el
organismo, y su función es la de ofrecer defensa contra
los múltiples patógenos que atacan el cuerpo.
Antimitótico: Fármaco que impide la división y
crecimiento de células.
Antineoplásico: Fármaco que inhibe o previene el
desarrollo del cáncer porque evita el crecimiento de las
células tumorales.
Apoptosis: Muerte celular programada de células sanas.
Regeneración natural de las células. Se piensa que
nuestro organismo se deshace de muchos cánceres
incipientes, que jamás llegan a prosperar, mediante este
mecanismo. Las células del cáncer son resistentes a la
apoptosis.
Asbestosis: Enfermedad pulmonar intersticial producida
por la inhalación de fibras de asbesto.
ATP: Molécula que almacena la energía utilizada en la
respiración celular en sus enlaces fosfatos. Es la molécula
que la célula utiliza para obtener energía y llevar a cabo
sus funciones metabólicas.
Autosoma: Cualquier cromosoma que no sea un
cromosoma sexual. Los seres humanos tienen en sus
células 22 pares de autosomas y un par de cromosomas
sexuales.
Autótrofo: Organismo que sintetiza compuestos
orgánicos complejos a partir de materia prima inorgánica
simple, también llamado Productor o Productor primario.
Biocenosis: También llamada comunidad ecológica o
biótica. La biocenosis es una comunidad o un conjunto
de poblaciones de distintas especies, las cuales habitan
en un lugar geográfico determinado y están
influenciados por factores físicos como lo son la luz, la
humedad, la temperatura, etc.
Biotopo: Lugar físico o espacio geográfico con elementos
abióticos que proporcionan las condiciones para la vida de
las distintas especies.
BRCA2: Gen supresor de tumores localizado en el
cromosoma 13. Responsable de aproximadamente el 35%
de casos de incidencia familiar múltiple. Se asocia
también con cáncer de mama en varones, cáncer ovárico,
prostático y pancreático.
Cadena trófica: La materia y la energía circulan en los
ecosistemas en forma de relaciones tróficas (relaciones
alimentarias), que se producen entre los organismos,
vivos o muertos. Se representan mediante cadenas
tróficas, en las que cada organismo ocupa una posición
llamada eslabones o niveles tróficos.
Caloría: La cantidad de energía en forma de calor que se
necesita para elevar la temperatura de un gramo de agua
en 1 °C; al hacerse mediciones metabólicas, se usa
generalmente la kilocaloría. Una kilocaloría es la cantidad
de calor requerida para elevar la temperatura de un
kilogramo de agua en 1 °C.
Cáncer: Conjunto de síntomas de pronóstico y
tratamiento diferente, que se caracteriza por la
proliferación acelerada, desordenada y descontrolada de
las células de un tejido que invaden, desplazan y
destruyen, localmente y a distancia, otros tejidos sanos
del organismo.
Capacidad de carga: Población máxima que un
determinado habitad puede soportar y mantener
durante un periodo indefinido, asumiendo que no hay
cambios en el ambiente.

248. Área Biología
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247
Carcinogénesis: Origen y formación de un tumor
canceroso, a través de la proliferación incontrolada de
células.
Cariotipo: Identificación y ordenamiento sistemático de
los pares cromosómicos.
Célula eucarionte: Célula que tiene un núcleo rodeado
por membrana, organelos rodeados por membrana y
cromosomas en los que el DNA está combinado con
proteínas histónicas.
Célula procarionte: Célula que carece de núcleo y
organelos limitados por membrana.
Célula: La unidad estructural y funcional de los
organismos vivos, rodeada por una membrana y
compuesta por citoplasma. En la mayoría de las plantas,
hongos y bacterias hay una pared celular por fuera de la
membrana.
Células de Leydig: Son células ubicadas en el interior de
los testículos. Y su función es la de producir la hormona
testosterona.
Células de Sertoli: Son células ubicadas en el interior de
los testículos, en los túbulos seminíferos. Su función es la
de estimular la espermatogénesis y a la vez ser un
soporte estructural y funcional para ella. Estas células
nutren y protegen a los precursores de los
espermatozoides. Por ello se les conoce como células
nodrizas.
Celulosa: El constituyente principal de la pared celular en
todas las plantas y algunos protistas; un carbohidrato
complejo insoluble, formado por microfibrillas de
moléculas de glucosa.
Centriolo: Estructura citoplasmática semejante a un
cuerpo basal; las células flageladas y todas las células
animales, incluidas las que carecen de flagelos, tienen
centriolos en los polos del huso durante la división.
Centro Organizador de microtúbulos: Es un lugar
especializado en la célula vegetal donde se comienzan a
formar los microtúbulos del huso mitótico.
Centrómero: Región de constricción del cromosoma que
mantiene a las cromátidas hermanas unidas.
Centrosoma: Estructura de localización central que
constituye el centro organizador de microtúbulos
primario y actúa como polo del huso durante la mitosis y
meiosis. En células animales el centrosoma contiene un
par de centriolos.
CGP: También conocidas como células germinales
primordiales, son células producidas en la etapa
embrionaria (cuarta a quinta semana). Estas son las
precursoras de los gonios. En los machos se encuentran
dividiendo durante toda la vida del individuo, mientras que
en las hembras sólo se dividen en la etapa embrionaria.
Cianobacterias: Microorganismos procariontes
fotosintéticos que poseen clorofila y producen oxígeno
durante la fotosíntesis. Anteriormente conocidas como
algas verde azules.
Ciclinas: Proteínas cuya concentración y actividad varía
en cada etapa del ciclo celular. Gran parte de los eventos
del ciclo celular están regulados por las ciclinas. Los
desarreglos de las ciclinas forman parte de muchos
fenómenos de carcinogénesis.
Ciclo biogeoquímico: Proceso por el cual la materia
circula del mundo vivo al entorno físico inanimado y de
vuelta. p.ej., el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y el
ciclo del fosforo.
Cinetocoro: Estructura proteica en forma de disco
asociada con el centrómero, a la que se unen las fibras
del huso durante la mitosis o la meiosis.
Cito I: Es el nombre que reciben las células provenientes
de las gonias, cuando realizan una variedad de cambios
incluida la duplicación de su material genético. Ejemplo:
Espermatocito I
Cito II: Es el nombre de las células que resultan de la
meiosis I su configuración es n, 2c. En el caso de la
ovogénesis, solamente una célula es un cito II.
Citocromos: proteínas mitocondriales que forman parte
de la cadena transportadora de electrones.
Citoesqueleto: Red de estructuras proteicas
filamentosas dentro del citoplasma que mantiene la
configuración de la célula, fija sus organelos e interviene
en la movilidad celular; incluye microtúbulos, filamentos
de actina y filamentos intermedios.
Citólisis: Destrucción de las células animales por un
ingreso de agua. Este fenómeno se da en un ambiente
extracelular hipotónico.
Citosol: Contenido del citoplasma, excluidas los organelos
delimitadas por membranas como las mitocondrias y el
retículo endoplasmático.
Clorofila: Molécula de pigmento verde, a base de
Carbonos y Magnesio, que actúa como receptor de la
energía lumínica en la fotosíntesis.
Cloroplasto: Organelo limitado por una membrana doble y
con su propio material genético; en este organelo tiene
lugar la fotosíntesis en los eucariontes (algas y plantas).
Complejo sinaptonémico: Estructura proteica que une
las cromátidas no hermanas siendo un efecto similar al de
una cremallera.
Compuesto: Sustancia química compuesta por dos o más
tipos de átomos en proporciones definidas.

249. Área Biología
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248
Comunidad: Asociación de poblaciones de diferentes
especies que viven juntas en un hábitat definido con un
cierto grado de interdependencia.
Corteza suprarrenal que actúan sobre el metabolismo de
electrolitos y el agua.
Crecimiento exponencial: Aceleración de la tasa de
crecimiento de la población que se produce cuando las
condiciones óptimas permiten una tasa de crecimiento
constante per cápita.
Crecimiento logístico: Crecimiento poblacional que
inicialmente se da a velocidad constante (es decir,
exponencial) pero, a continuación, se nivela al acercarse
la capacidad de carga del ambiente.
Crenación: Pérdida de volumen de las células animales
por una salida de agua. Este fenómeno se da en un
ambiente extracelular hipertónico.
Cromátida hermana: Cualquiera de las dos cadenas de
un cromosoma replicado, unida por su centrómero.
Cromatina: Complejo de DNA y proteínas histónicas y no
histónicas que componen a los cromosomas eucariontes;
se tiñe intensamente.
Cromosoma: Estructura que lleva los genes. Los
cromosomas eucariontes son filamentos o bastones de
cromatina que aparecen contraídos durante la mitosis y la
meiosis y que en otros momentos están contenidos en un
núcleo. Los cromosomas procariontes consisten en un
círculo de DNA con el que se asocian varias proteínas. Los
cromosomas virales son moléculas lineales o circulares
de DNA o RNA.
Cromosomas homólogos: Cromosomas que se aparean
durante la meiosis. Poseen igual longitud, posición del
centrómero y comparten los mismos genes. La excepción
son los heterocromosomas X e Y que no comparten las
características anteriores pero sí se consideran
homólogos por aparearse en la meiosis.
Cromosomas no homólogos: Cromosomas que no se
aparean durante la meiosis. Poseen diferente longitud,
posición de centrómero y no comparten los mismos
genes. Ejemplo: en seres humanos el cromosoma 1 con
cualquier otro cromosoma diferente.
Cromosomas sexuales: Cromosomas que son diferentes
en los dos sexos y que contienen genes que intervienen en
la determinación sexual.
Crossing-over: Proceso por el cual las cromátidas
unidas por el complejo sinaptonémico en las tétradas,
intercambian material genético, garantizando la
variabilidad genética. Ocurre en el paquiteno de la profase
I.
Cuerpo lúteo: También llamado cuerpo amarillo, es una
estructura que se forma en el ovario, posterior a la
ovulación. Su función es la de producir las hormonas
esteroideas, especialmente la progesterona, para cumplir
con el ciclo femenino. En caso de embarazo, su función se
prolonga los primeros 3 meses, hasta que la placenta
sintetiza sus propias hormonas.
Defensa específica: Es el conjunto de mecanismos que
encarga de reconocer y eliminar a un patógeno en
específico y a ningún otro.
Densidad poblacional: Número de individuos de una
especie por unidad de área o de volumen en un momento
determinado.
Descomponedores: Heterótrofos microbianos que
descomponen materia orgánica muerta y utilizan los
productos de descomposición como fuente de energía.
También llamados saprótrofos o saprobiontes.
Desnaturalización: La pérdida de la configuración
original de una macromolécula que resulta, por ejemplo,
del tratamiento con calor, cambios extremos de pH,
tratamiento químico u otros agentes desnaturalizadores.
Habitualmente está acompañado por pérdida de la
actividad biológica.
Diferenciación: Proceso por el que las células adquieren
una forma y una función determinada durante el
desarrollo embrionario o la vida de un organismo
pluricelular, especializándose en un tipo celular. La
diferenciación suele estar en relación inversa con la
capacidad de proliferación de las células, por lo que las
cancerosas sufren un proceso de desdiferenciación.
Diploide: Doble dotación cromosómica (2n) en la cual los
cromosomas se hallan de a pares; por oposición a
haploide (n).
Disyunción: Se refiere a la separación de cromosomas
homólogos hacia los polos opuestos de la célula durante la
etapa de anafase de la división celular.
Elemento: Sustancia compuesta sólo por átomos del
mismo número atómico y que no puede descomponerse
por medios químicos ordinarios.
Embrión: Es la etapa inicial del desarrollo de un ser vivo
luego de ser fecundado. En el caso de la especie humana
abarca desde la fecundación, hasta la octava semana del
embarazo, período en el cual se forman todos sus
órganos.
Endocitosis: Proceso celular en el cual el material a ser
incorporado por la célula induce a la membrana a formar
una vacuola que contiene el material, la vacuola es
liberada en el citoplasma. Incluye la fagocitosis
(endocitosis de partículas sólidas), la pinocitosis

250. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

249
(endocitosis de líquidos) y la endocitosis mediada por
receptores.
Endosimbiosis: Forma de vida en la que dos especies o
dos células viven juntas, una dentro de la otra. Posible
explicación al origen de mitocondrias y cloroplastos.
Enlace peptídico: El tipo de enlace formado cuando dos
aminoácidos se unen por los extremos. El grupo ácido (–
COOH) de un aminoácido se une covalentemente al grupo
básico (–NH2) del siguiente y se elimina una molécula de
agua (H2O).
Entropía: Grado de desorden; medida cuantitativa de la
cantidad de energía desordenada aleatoria que no está
disponible para realizar un trabajo.
Enzima: Proteína que sirve como catalizador biológico,
acelerando una reacción química específica, sin que ella
cambie durante el proceso.
Espermátidas: Son las células que resultan de la meiosis
II de la espermatogénesis. Tienen dotación n, c, pero aún
deben pasar por un proceso de diferenciación para
convertirse en espermatozoides.
Estímulo: Cualquier elemento externo a un cuerpo o a un
órgano que activa o mejora su actividad o su respuesta o
su reacción.
Estrategia de sobrevivencia: Son estrategias
(mecanismos que permite dirigir un proceso)
relacionados con los procesos de sobrevivencia de una
especie, con el fin de conservar su población. Se definen
dos tipos de estrategias r y k.
Estrategia k: Propia de organismos de ambientes
estables, con una tasa reproductiva baja, que producen
un pequeño número de crías a las que ofrecen cuidados
paternos, lo que reduce su mortalidad al mínimo. Esta
estrategia puede resultar exitosa, pero hace a la
especie vulnerable respecto a la suerte de un pequeño
número de individuos. Generalmente son especies de
grandes dimensiones corporales, con edad prolongada y
reproducción tardía. Ej. Elefante, rinocerontes, jirafas.
Estrategia r: Típica de organismos cuyo hábitat es
inestable, tiene una tasa de reproducción elevada,
produciendo un gran número de crías. Sin embargo, no
proporcionan cuidados paternos, por lo cual se observa
una gran mortalidad. Suelen ser especies de tamaño
pequeño, con edad corta y de reproducción temprana. Ej.
Roedores, tortugas marinas, insectos.
Estratificación: Distribución en capas diferentes de los
organismos que existen en un ecosistema.
Estrés: Alteración física o psíquica de una individuo por
exigir a su cuerpo un rendimiento superior al normal.
Evaginación: Vuelta de dentro hacia fuera o protrusión de
una membrana, parte u órgano del cuerpo.
Exocitosis: Proceso celular en el cual partículas
materiales o sustancias disueltas son encerradas en una
vacuola y transportadas a la superficie celular; allí la
membrana de la vacuola se fusiona con la membrana de la
célula, expulsando el contenido de la vacuola al exterior.
Factor de crecimiento: Proteína de origen natural que
induce al crecimiento y la división celular. La producción
de gran cantidad de estas proteínas por algunas células
cancerosas ayuda a que éstas crezcan con rapidez, por lo
que, en los estudios clínicos, se están probando nuevos
tratamientos para bloquear estas proteínas. Otros
factores de crecimiento ayudan a la recuperación de las
células normales de los efectos secundarios de la
quimioterapia.
Fecundación: Es el proceso en donde ocurre la unión del
espermatozoide con el ovocito II, permitiendo el
embarazo. Dependiendo de la especie, puede ser externa
(la unión ocurre fuera del cuerpo del organismo receptor)
o interna (dentro del organismo receptor).
Fenotipo: Es el resultado de dos fuerzas: los genes
heredados y la acción del medio ambiente el que
determina la posibilidad de que el gen se exprese o no.
Fenotipo = Genotipo + Ambiente.
Fermentación: Proceso que ocurre en el citoplasma
celular, en condiciones anaerobias. Existen dos tipos de
fermentación, láctica y alcohólica.
Feto: Es la etapa posterior a la embrionaria. Abarca desde
la novena semana y finaliza con el nacimiento. En esta
etapa no se crean nuevos órganos, solamente se dedican
a madurar hasta estar aptos para la vida fuera del útero.
Filamentos intermedios: Proteínas fibrosas que forman
parte del citoesqueleto; se encuentran en mayor densidad
en las células sujetas a estrés mecánico.
Folículos primordiales: Son los ovocitos I que se
encuentran detenidos en la profase I desde el nacimiento
de la mujer. Estos folículos serán los precursores de
todos los futuros ovocitos II que producirá la mujer a lo
largo de su vida fértil. En cada ciclo ovárico, uno de estos
folículos se convertirá en un ovocito II esperando ser
fecundado.
Fosforilación oxidativa: proceso mediante el cual se
sintetiza la mayor cantidad e ATP en la el mitocondria (34
a ATP). Cabe destacar que el último aceptor de electrones
de esta cadena es el oxígeno.
Fotosíntesis: Proceso biológico que captura energía
lumínica y la transforma en energía lumínica y la
transforma en energía química de las moléculas

251. Área Biología
Preuniversitario Popular Víctor Jara

250
orgánicas (como hidratos de carbono), procesadas a
través de dióxido de carbono y agua.
Fotosistema: Una de las dos unidades fotosintéticas
responsables de la captura de la energía lumínica y de la
transferencia de electrones excitados.
Gametogénesis: Proceso fisiológico en el cual se crean y
forman los gametos, quedando aptos para fecundar.
Gametos: También llamados células germinales, son
células haploides que se generan por gametogénesis en
donde ocurre la meiosis, y cuyo fin es juntarse con otro
gameto del sexo opuesto para formar un nuevo ser
diploide, o en algunos protistas y hongos, sufrir meiosis y
formar células somáticas haploides
Gen: Secuencia de ADN que constituye la unidad funcional
para la transmisión de los caracteres hereditarios.
Genotipo: La constitución genética de una sola célula o de
un organismo con referencia a una sola característica o a
un conjunto de características; la suma total de todos los
genes presentes en un individuo.
Gónadas: Órganos pertenecientes al sistema reproductor
de los organismos, cuya función es formar los gametos.
También producen hormonas que determinan los
caracteres sexuales de los organismos
Gonadotrofinas: Son las hormonas secretadas por la
hipófisis, cuya función es regular los caracteres sexuales
de los organismos. Se secretan masivamente en la
pubertad, permitiendo que los organismos se vuelvan
fértiles.
Gonios: Son células diploides no especializadas que
provienen de las CGP. Al ingresar a la interfase la meiosis
se convierten en citos II.
Hermafrodita: Es un organismo que presente los dos
sexos en su genotipo y fenotipo. Es común que ocurra en
las plantas y organismos invertebrados.
Hermafrodita: Son los organismos que reúnen los dos
sexos en el mismo individuo
Heterocromatina: Región del cromosoma eucarionte que
permanece condensada durante la interfase y que es
transcripcionalmente inactiva.
Heterocromosoma: Cromosoma cuya pareja es
morfológicamente distinta a él. Es el caso general de los
cromosomas portadores de la herencia del sexo
(cromosomas sexuales).
Heterótrofo: Un organismo que no puede sintetizar su
propio alimento a partir de materia primas inorgánicas y,
por tanto, deben obtener energía y materiales
constituyentes corporales a partir de otros organismos.
También llamados Consumidores.
Hidrocarburo: Compuesto orgánico formado sólo por
carbono e hidrógeno.
Hidrofílico: Que tiene afinidad por el agua; aplicable a las
moléculas polares o a las regiones polares de las
moléculas grandes.
Hidrofóbico: Que no tiene afinidad por el agua; se aplica a
las moléculas no polares o a las regiones no polares de
las moléculas.
Hidrólisis: Escisión de una molécula en dos por la adición
de iones H
+
y OH
-
a partir de agua. Asociado con los lípidos
es sinónimo de saponificación.
Hipertiroidismo: Aumento de las actividades y funciones
secretoras de la glándula tiroides.
Hipertónico: Es una solución que tiene mayor
concentración de soluto en el medio externo, por lo que la
célula inserta en dicha solución pierde agua, debido a la
diferencia de presión.
Hipotiroidismo: Disfunción de la glándula tiroides que
disminuye su actividad y secreción.
Hipotónico: Es una solución que tiene menor
concentración de soluto, por lo tanto al ser más diluida, el
agua remanente en la solución difunde a la célula.
Histona: Grupo de cinco moléculas polipeptídicas básica y
pequeña que está asociada con el ADN y es importante en
el empaquetamiento del ADN en el cromosoma
eucariótico.
Homeostasis: Entorno interno equilibrado del organismo;
tendencia automática de un organismo a mantener este
estado de equilibrio.
Hormona folículo estimulante: Conocida como la FSH, es
una gonadotrofina producida por la adenohipófisis. Su
función en el hombre es estimular la espermatogénesis,
mientras que en la mujer permite la estimulación de los
folículos primordiales para que crezcan y puedan
convertirse en ovocitos II.
Hormona gonadotropina coriónica humana: Conocida
como la HGC, es una hormona proteica sintetizada por la
placenta cuando hay embarazo. Esta hormona estimula al
cuerpo lúteo, para que siga sintetizando estrógenos y
principalmente progesterona, para mantener el
endometrio intacto y favorecer el embarazo. Esta
hormona es la que detectan los test de embarazo.
Hormona luteinizante: Conocida como la LH, es una
gonadotrofina que es producida por la adenohipófisis. Su
función en el hombre es estimular a las células de Leydig
para producir testosterona, mientras que en la mujer
permite la ovulación y estimula al cuerpo lúteo para
producir progesterona.

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Hormonas derivadas de aminoácidos: Se sintetizan a
partir de aminoácidos, químicamente son las hormonas
más simples.
Hormonas esteroidales: Hormonas que se sintetizan a
partir del colesterol.
Hormonas glucocorticoides: Hormonas catabólicas.
Estimulan la elevación de la glicemia.
Hormonas mineralocorticoides: Hormonas
mineralotropas. Grupo de hormonas secretadas por la
zona glomerular de la
Hormonas peptídicas: Hormonas hidrosolubles que
constituyen el mayor grupo de hormonas, formadas por
péptidos desde unos 30 aminoácidos.
Huso: En las células eucariontes en división, la estructura
formada por los microtúbulos que se extienden de un polo
a otro. Los microtúbulos cinetocóricos se unen al
cinetocoro, estructura que se forma en el centrómero de
cada cromosoma duplicado, y orientan los cromosomas
en el huso, llevándolos a la posición que ocupan durante la
metafase y atrayendo a los cromosomas recién
separados hacia los polos durante la anafase. Los
microtúbulos polares separan los polos del huso y los
astrales posicionan los polos en relación con el resto de
la célula.
Inhibir: Suspender transitoriamente una función orgánica.
Invaginación: Es la formación de un repliegue de
membrana que tiene por objeto incorporar una especie
nueva al interior de la célula y reestablecer la uniformidad
de la membrana.
Isotónico: Un medio o solución isotónica es aquella en la
cual la concentración de soluto es igual fuera y dentro de
la célula.
Kinasas: Enzimas específicas de transferencia de grupos
fosfato del ATP a moléculas aceptoras. Activan o
desactivan proteínas mediante adición de fosfatos en
sitios específicos controlando el ciclo celular.
Lipofílico: Hidrofobicidad de una molécula que es soluble
en lípidos o especies apolares.
Menopausia: Etapa que sufre la mujer, caracterizada por
un notable descenso de producción de gonadotrofinas. Es
caracterizada por una serie de conductas y procesos,
siendo el más característico; el fin de la ovogénesis.
Micela: Agregado esférico de sales biliares que disuelve
los ácidos grasos y los monoglicéridos con el fin de poder
ser transportados a las células epiteliales del intestino
delgado.
Micrómetro (μm): Unidad de medida de longitud
equivalente a la millonésima parte de un metro.
Microtúbulo: Tubo hueco extremadamente pequeño
compuesto por dos tipos de subunidades proteicas
globulares. Entre sus muchas funciones, los microtúbulos
constituyen la estructura interna de los cilios y los
flagelos.
Mitocondria: Organelo limitado por una doble membrana
en el cual ocurren las reacciones del ciclo de Krebs, el
transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, que
dan por resultado la formación de CO2, H2O y ATP a partir
de acetil-CoA y ADP. Las mitocondrias son los organelos
en los cuales se produce la mayor parte del ATP de la
célula eucarionte. Poseen DNA y ribosomas propios. Se
cree que su origen sería a partir de una endosimbiosis
bacteriana.
Monosacárido: Azúcar simple como la glucosa, la
fructosa y la ribosa. No se pueden hidrolizar en
estructuras más simples.
Monosomía: Tipo de aneuploidía que se consiste en la
pérdida de un cromosoma en el cariotipo del organismo,
quedando una dotación de 2n-1. La monosomía más
conocida es el síndrome de Turner.
Mortalidad: Tasa de muerte de individuos; la tasa media
de muerte per cápita.
Mosaicismo: Individuo con dos o más poblaciones de
células que difieren en su composición genética. Por
ejemplo, es posible que una mujer tenga un porcentaje de
células con dotación 46, XX y otro porcentaje restante con
45, XO.
Natalidad: Tasa a lo que los individuos producen
descendencia; la tasa media de nacimiento per cápita.
Neurohormona: Son producidas por células
neuroendocrinas, transportadas por los axones y se
liberan en el líquido intersticial.
Nicho ecológico: Totalidad de las adaptaciones de un
organismo, el uso que hace de los recursos y el modo
de vida al que se ajusta en su comunidad; como utiliza
en los materiales, así como sus interacciones con otros
organismos.
Nivel aterogénico: Relación entre el colesterol total y el
colesterol HDL (colesterol bueno). También se le conoce
como factor de riesgo.
Nivel trófico: Cada nivel secuencial de materia y energía
en una red de alimentación, de productores a
consumidores primarios, secundarios o terciarios; cada
organismo se asigna a un nivel trófico en base a su
fuente de nutrición.
Núcleo: Estructura rodeada por membrana,
característica de las células eucariontes, que contiene

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información genética en forma de DNA organizado en
cromosomas.
Nucleósido: Un monómero orgánico que está formado por
un azúcar de cinco carbonos que está unido
covalentemente a una base nitrogenada. Los nucleósidos
son los elementos de formación de los nucleótidos, basta
con agregar un grupo fosfato.
Organelo: Una estructura subcelular que tiene funciones
especializadas y que posee membrana celular.
Osmolaridad: Capacidad de una célula o tejido para
retener agua.
Osmosis: La difusión de agua a través de una membrana
selectivamente permeable (una membrana que permite el
paso libre de agua pero evita o retarda el paso de un
soluto). En ausencia de otros factores que afecten el
potencial hídrico, el movimiento neto de agua ocurre
desde el lado que contiene una menor concentración de
soluto al lado que contiene una concentración más alta.
Ovulación: Proceso en el cual la hembra expulsa su
ovocito II del ovario con el objetivo de que este se
encuentre con un espermatozoide y se produzca la
fecundación. Es en este proceso en el cual la hembra se
encuentra más fértil.
Peptidoglicano (mureína): Estructura extramembrana
formada por múltiples láminas compuestas de N-
actetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico y un
pequeño grupo de aminoácidos (alanina, glutamato, lisina).
Permutación cromosómica: Es la distribución azarosa
de los pares cromosómicos homólogos en el plano
ecuatorial en la metafase I. Permite la variabilidad
genética.
Pigmento: Sustancia que absorbe selectivamente luz de
diferentes longitudes de ondas.
Pirámide ecológica: Representación gráfica del valor
energético relativo de cada nivel trófico.
Placenta: Es un órgano que se produce luego de la
fecundación y se mantiene durante todo el embarazo. Sus
diversas funciones abarcan las de satisfacer las
necesidades de respiración, nutrición y excreción del
embrión y luego del feto. Además secreta distintas
hormonas que se dedican a mantener el embarazo sin
ninguna complicación.
Plásmido: En los procariontes, una molécula de ADN
circular, pequeña, extracromosómica (separado del
cromosoma bacteriano) y de replicación independiente.
Plasmólisis: Pérdida de volumen de las células vegetales
por una salida de agua, lo cual provoca el desprendimiento
de la membrana celular respecto a la pared celular. Este
fenómeno se da en un ambiente extracelular hipertónico.
Población: Grupo de organismos de la misma especie
que viven al mismo tiempo en un área geográfica
definida.
Polímero: Una molécula grande compuesta por muchas
subunidades moleculares similares o idénticas.
Polocito: También llamado corpúsculo polar, es producido
en la meiosis I y II. Contiene núcleo y muy poco
citoplasma. Es rápidamente fagocitado por glóbulos
blancos.
Propiedades emergentes: Se refiere a
las propiedades que surgen del funcionamiento
colaborativo de un sistema, pero no pertenecen a ninguna
parte de él. En otras palabras,
las propiedades emergentes son las de un grupo que no
resultan posibles cuando cualquiera de los elementos
individuales actúa solo.
Quiasma: Conexión visible entre las cromátidas
apareadas de la tétrada. Aparecen en el diploteno y son la
evidencia de que hubo entrecruzamiento.
Respiración celular: Proceso que se desarrolla al
interior de la célula consistente en la degradación de
sustancias orgánicas en presencia de oxígeno con la
consiguiente liberación de energía. Retículo
endoplasmático: Sistema extenso de membranas,
presente en la mayor parte de las células eucariontes,
que divide el citoplasma en compartimientos y canales;
frecuentemente cubierto por ribosomas, en cuyo caso se
denomina retículo endoplasmático rugoso (RER).
Sacarosa: Disacárido conformado por glucosa y fructosa,
y es transportado principalmente por el floema (tejido
conductor encargado del transporte de nutrientes
orgánicos e inorgánicos) en las plantas.
Saponificación: Es una reacción química de hidrólisis en
medio alcalino, que permite liberar ácidos grasos si ellos
se encuentran presentes en los lípidos.
Simpatría: En biología, se dice que
dos especies o poblaciones son simpátricas cuando viven
en la misma área geográfica o en áreas que se solapan y
son capaces de encontrarse entre ellas.
Sinapsis: Proceso que ocurre en el zigoteno de la profase
I, en donde los cromosomas homólogos unen sus
cromátidas no hermanas para aparearse. No confundir
con la sinapsis del sistema nervioso.
Sucesión ecológica: Secuencia de cambios en la
composición de especies de una comunidad a lo largo del
tiempo.
Sucesión Primaria: Sucesión ecológica que ocurre en
un terreno que antes no había estado habitado por
plantas; inicialmente no hay suelo.

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Sucesión secundaria: Sucesión ecológica que tiene
lugar después de que una perturbación destruya la
vegetación existente, ya hay suelo presente.
Teoría quimiosmótica: Peter Mitchell propuso en 1961,
que el transporte de electrones y la síntesis de ATP se
acoplan mediante un gradiente protónico a través de la
membrana mitocondrial.
Tétrada: También llamada bivalente, en genética es el par
de cromosomas homólogos que se han apareado en
profase I de la meiosis. Está formada por cuatro
cromátidas.
Tetrámero: Unidad formada por cuatro subunidades.
Trama trófica: Cuando varias cadenas tróficas se
entrecruzan forman las redes o tramas tróficas.











Trisomía: Tipo de aneuploidía que consiste en la ganancia
de un cromosoma en el cariotipo del organismo, quedando
una dotación de 2n+1. La trisomía más conocida es el
síndrome de Down.
Turgencia: Aspecto de las células vegetales que han
aumentado su volumen por el ingreso de agua. Este
fenómeno se da en un ambiente extracelular hipotónico.
Vacuola: Organelo limitado por una membrana
(tonoplasto) llena de líquido, situada en el citoplasma de
una célula.











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Si tiene algún aporte o crítica sobre el contenido de este libro, le agradecemos comunicarlo
al correo:
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Gracias.

Referencias
-Alberts Bray, 2011; Introducción a la Biología Celular. Madrid, España: Panamericana.
-Becker W, 2007; El mundo de la célula. Madrid España: Pearson.
-Bruce Alberts, 2008; Biología molecular de la célula, 5ta edición,
-Cambell, N, Reese J. 2007; Biología; 7.a edición; Madrird, España.
-Curtis, H. 2008; Biología. Madrid, España: Panamericana.
-Eduardo de Robertis, 2001; Fundamentos de biología celular y molecular, 4ta edición.
-Ganong, W. 2013; Fisiología Médica. Colombia: Mc Graw Hill.
-Guyton, A y Hall, J. 2012; Tratado de Fisiología Médica. Barcelona, España: Elsevier
Saunders.
-Moore K, 2013; Embriología clínica. Barcelona, España: Elsevier Saunders.
-Robbins y Cotran, 2010; Patología estructural y funcional. Barcelona, España: Elsevier
Saunders.
-Solomon E. 2013, Biología, 9° Edición; Cengage Learning Editores
-Tomas m. Smith. 2007; Ecología. 6.a edición; Pearson education, Madrid
-Alvarado, J y Bustos, M, 2012; Biología de 2º año de educación media, Santiago.
-Biología 1ro educación Media; 2012; Ministerio de Educación, Gobierno de Chile; Editorial
Santillana Santiago, Chile

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Notas/Apuntes

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