Tipos de Reproducción Celular

Reproducción Asexual

Se originó hace aproximadamente 3500 millones de años (Ma). Está ligada a la mitosis. Generalmente, involucra a un solo progenitor. Las células que intervienen son células normales. Es un sistema de reproducción simple y rentable. Los individuos generados son genéticamente iguales, por lo que no hay recombinación de genes y caracteres. Permite un rápido crecimiento en el número de individuos.

Reproducción Sexual

Se originó hace aproximadamente 1500 Ma. Está ligada a la meiosis. Casi siempre involucra a dos progenitores. Intervienen células especiales. Es un sistema de reproducción complicado y con un alto gasto de materia y energía. Los individuos generados son genéticamente diferentes, lo que facilita la recombinación de genes y caracteres.

Variantes de la Reproducción Sexual

• Partenogénesis: Variante de la reproducción sexual donde el embrión puede desarrollarse a partir de un óvulo sin fecundar.
• Bivitelinos: Dos o más óvulos son fecundados simultáneamente por espermatozoides diferentes.
• Univitelinos: Un óvulo es fecundado por un espermatozoide. Las células resultantes formarán dos grupos independientes, pero genéticamente iguales.

Ciclos Biológicos

• Haplontes: El cigoto es la única célula diploide que hace la meiosis para dividirse. Poseen un solo juego de cromosomas. Ejemplo: hongos y algas.
• Diplontes: La meiosis ocurre en el momento de la formación de los gametos (gametogénesis). Ejemplo: humanos y animales.
• Diplohaplontes: Combina las ventajas de los dos ciclos anteriores.

Ejemplos de Ciclos Diplohaplontes

• Musgo: En el esporofito se produce la meiosis. Pasa al esporangio, donde hay óvulos y se sueltan esporas. Estas caen y dan lugar al protonema, que a su vez da lugar al gametofito, que puede ser masculino o femenino (anteridio o arquegonio). El anterozoide se desplaza por el agua hasta el arquegonio y vuelve a formar el esporófito, donde se reinicia el ciclo.
• Helecho: En el esporangio hay óvulos y se liberan esporas que forman el protalo, que es el gametofito. Este se puede dividir en anteridio o arquegonio, según sea masculino o femenino. El anterozoide se desplaza por el agua, fecunda el óvulo y finalmente vuelve al esporofito, donde se produce la meiosis y se reinicia el ciclo.

Capas Germinativas

• Ectodermo: Epidermis, pelo, uñas, sistema nervioso, glándulas sudoríparas, esmalte dentario.
• Mesodermo: Dermis, tejido conectivo, cartilaginoso, óseo, muscular, sangre, riñones, gónadas.
• Endodermo: Mucosas del tracto digestivo, bronquios, pulmones, uretra, hígado, páncreas, timo, tiroides.

Metamorfosis

• Sencilla: Propia de insectos y otros animales. La larva se asemeja al adulto, no pasa por un periodo de inactividad y no deja de alimentarse mientras dura el desarrollo.
• Completa: La larva (forma de gusano) debe pasar por una fase de pupa o crisálida antes de la etapa adulta.

Biomoléculas: Proteínas y Aminoácidos

Proteínas

Las proteínas están formadas por CHON (carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno). También se denominan prótidos. Son polipéptidos, cadenas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Cuando sufren alteraciones en su estructura, propiedades químicas y función biológica, se produce la desnaturalización.

• Holoproteínas: Formadas únicamente por aminoácidos.
• Heteroproteínas (conjugadas): Contienen un grupo prostético de naturaleza química diversa.

Aminoácidos

Los aminoácidos son compuestos orgánicos que presentan un grupo amino básico y un grupo carboxilo. Son compuestos anfóteros. Cada aminoácido tiene un átomo de carbono alfa unido a cuatro grupos: un grupo amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y una cadena lateral o radical.

Funciones Biológicas de las Proteínas

• Estructural y de protección
• Catalítica
• Transportadora
• Nutritiva y de reserva
• Reguladora y hormonal
• Contráctil
• De defensa y reconocimiento
• Homeostática

Estructura de las Proteínas

• Primaria (secuencia): Indica cuántos aminoácidos forman la proteína y el orden en que están enlazados mediante enlaces peptídicos entre el grupo amino y el grupo carboxilo.
• Secundaria: Disposición en el espacio de la estructura primaria. Puede ser en hélice alfa u hoja beta.
• Terciaria: Se refiere a cómo se dobla la estructura secundaria y la posición en el espacio de los aminoácidos no consecutivos. Puede tener conformaciones fibrosas (como una cuerda, estables, duras e insolubles en el medio celular, colocadas de forma paralela y formando láminas [queratina, elastina, colágeno, gelatinas]) o globulares (como un repollo, solubles, con actividad biológica y alto valor nutritivo [histonas, prolaminas, albúminas, globulinas]).
• Cuaternaria: Proteínas formadas por dos o más cadenas polipeptídicas.

Tipos de Holoproteínas

• Fibrosas: Muy estables, duras e insolubles. Forman láminas o fibras. Se encuentran en tejidos animales.
• Alfa Queratina: Gran resistencia mecánica. Rica en azufre.
• Elastina: Elásticas y presentes en tejidos conjuntivos.
• Colágeno: Las más abundantes en vertebrados. Presentes en tejidos conjuntivos y órganos duros. Forman gelatinas por cocción.
• Globulares: Cadenas polipeptídicas juntas en conformaciones más o menos esféricas. Bastante solubles, con gran actividad biológica y alto valor nutritivo.
• Histonas: Básicas, asociadas al ADN forman la cromatina.
• Prolaminas: Gluten, presentes en semillas de cereales.
• Albúminas: Función de reserva nutritiva o transportadora.
• Globulinas: Elevado peso molecular.

Tipos de Heteroproteínas

• Glucoproteínas: Grupo prostético formado por glúcidos. Presentes en membranas y cubiertas celulares, hormonas, inmunoglobulinas y determinadas enzimas.
• Lipoproteínas: Grupo prostético formado por lípidos. Transportan grasas en la sangre.
• Fosfoproteínas: Grupo prostético formado por ácidos nucleicos.
• Cromoproteínas: Grupo prostético formado por un pigmento. Pueden ser porfirínicas o no porfirínicas.

Ácidos Nucleicos, Nucleósidos y Nucleótidos

Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son largas cadenas lineales no ramificadas constituidas por la polimerización de nucleótidos.

Nucleósidos

Los nucleósidos son la unión de una pentosa con una base nitrogenada.

Nucleótidos

La pieza elemental de un ácido nucleico es el nucleótido, formado por el acoplamiento de una pentosa (ribosa o desoxirribosa), una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina o uracilo) y una molécula de ácido fosfórico.

ATP (Trifosfato de Adenosina)

Es un nucleótido de adenina esterificado por tres grupos fosfato. Actúa como intermediario entre las reacciones que liberan energía y las que la consumen.

Nucleasas

Son enzimas que rompen los enlaces existentes entre los nucleótidos de una cadena. Son de gran utilidad para el estudio y la investigación.

ADN: Estructura y Función

Función del ADN

El ADN es el portador de la información genética. Programa de manera coordinada la biosíntesis de todos los componentes celulares o del organismo. La información genética se encuentra en la secuencia de nucleótidos que forman la molécula de ADN.

Secuencia y Composición del ADN

Tienen una masa molecular muy elevada y están constituidas por dos cadenas enfrentadas de nucleótidos y desoxirribosa. Las células procariotas tienen una gran molécula de ADN que forma el cromosoma, mientras que las células eucariotas tienen varias moléculas de ADN combinadas con proteínas que constituyen la cromatina del núcleo o los cromosomas que aparecen en la división celular.

Estructura Tridimensional del ADN

Excepto en algunos virus que pueden tener ADN monocatenario (un solo filamento), la molécula de ADN está formada por dos filamentos enrollados en una doble hélice, tal como describieron Watson y Crick en 1953. Cada filamento se enrolla en un eje central imaginario de izquierda a derecha. La disposición de las dos cadenas es antiparalela. En esta estructura, solo coinciden determinados pares de bases: adenina con timina y citosina con guanina. Puesto que la adenina (A) siempre se une a la timina (T) y la citosina (C) a la guanina (G), las dos cadenas son complementarias, y la secuencia de bases de un filamento determina la secuencia del otro.

ADN en Virus y Procariotas

Un virus tiene ADN como material genético y se replica mediante la ADN polimerasa. El ácido nucleico suele ser ADN bicatenario o ADN monocatenario.

ADN en Eucariotas

La cantidad de ADN en eucariotas es mucho más elevada que en las bacterias. Se encuentra en el núcleo celular, donde forma la cromatina en asociación con las histonas. Cuando la célula se divide, la cromatina cambia de aspecto y da lugar a los cromosomas.

Nucleosomas

Los nucleosomas son estructuras que constituyen la unidad fundamental y esencial de la cromatina, que es la forma de organización del ADN en las células eucariotas. Están formados por un núcleo proteico constituido por un octámero de histonas fuertemente básicas y muy conservadas filogenéticamente. El octámero está formado por dos moléculas de cada una de las histonas H2A, H2B, H3 y H4. Visto al microscopio electrónico, tiene forma de»collar de perla», ya que está formado por la doble hélice de ADN enrollado sobre sucesivos octámeros de histonas, existiendo entre dos nucleosomas consecutivos un fragmento de ADN espaciador. Cada octámero de histonas está rodeado por casi dos vueltas de ADN bicatenario. Otra histona (H1) se extiende sobre la molécula de ADN fuera de la parte central del nucleosoma.

Paradoja del Valor C

El valor C se refiere al contenido de ADN de uno de los gametos de una determinada especie. Oscila mucho de una especie a otra. Dentro de cada grupo de organismos, si escogemos los que tienen menor valor C, podemos comprobar cómo aumenta la complejidad evolutiva.

ARN (Ácido Ribonucleico)

El ARN está formado por largas cadenas de nucleótidos, ribonucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster.

Diferencias entre ARN y ADN

• La pentosa del nucleótido del ARN es la ribosa, no la desoxirribosa.
• En las bases nitrogenadas, el uracilo sustituye a la timina.
• Las moléculas de ARN están formadas por un único filamento. Se producen emparejamientos en las bases que determinan la existencia de bucles. Hay moléculas de ARN bicatenarias con doble hélice similar al ADN.

Tipos de ARN

• ARN mensajero (ARNm): Transporta la información genética del ADN a los ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas.
• ARN ribosómico (ARNr): Es la principal parte constitutiva de los ribosomas.
• ARN de transferencia (ARNt): Transporta los aminoácidos que son añadidos a las cadenas peptídicas en crecimiento durante la síntesis de proteínas.
• ARN heterogéneo nuclear (ARNhn): Grandes moléculas precursoras del ARNm.
• ARN nucleolar pequeño (ARNpn): Participa en el proceso de maduración del ARNm.