Procesos Biológicos y Sistemas Naturales
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7/26/2019 Procesos Biolgicos y Sistemas Naturales
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Mdulo 4Procesos Biolgicos ySistemas Naturales
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Unidad 6: Procesos
biolgicos quesustentan la vida.
Herencia y
Reproduccin.6.1 Genes y Cromosomas
Laclavedelavidaylaherenciaestenelncleodelaclula.Dentrodelse encuentra la cromatina, la cual lleva la informacin gentica de losorganismoseucariticosconstituidosporADN (cidodesoxirribonucleico)asociadoaprotenasllamadashistonas.
Cuandocomienza ladivisincelularse iniciaunprocesodecondensacinde la cromatina que finaliza en la formacin de entidades discretas eindependientes llamadas cromosomas. stos son los portadores de lamayorpartedelmaterialgenticoycondicionanlaorganizacindelavidaylascaractersticashereditariasdecadaespecie.
LoscromosomasestnformadospordoscadenasdeADNrepetidasqueseespiralizan y se mantienen unidas, de forma que en un cromosoma sedistinguendospartesquesonidnticasyrecibenelnombredecromtida,lascualesseunenporunpuntollamadocentrmero.Elcentrmerodivide
alas
cromtidas
en
dos
partes
que
se
denominan
brazos.
UnaclulaquenoestendivisintieneensuncleocadenasindividualesdeADN que forman la cromatina,mientras que cuando est en divisintieneparesdecadenasduplicadasqueformancromosomas.
Eltamaoaproximadoestnentre0,2y5mdelongitudconundimetroentre0,2y2m.Lalongitudnormaldeloscromosomasdelosmamferosvaraentrelos4a6m.
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TodoorganismocontieneunaenormecantidaddeinformacinenlaformadeADN. En cada clula,elADN seorganizaenunidadesde informacinllamadasgenes,loscualescontrolanlavidadelorganismo.
Un gen es el fragmento ms pequeo de una molcula de ADN. Es el
conjuntode
una
secuencia
determinada
de
nucletidos
de
uno
de
los
lados
del cromosoma. Los genes son launidadbsica de laherencia y formancomplejosconprotenasparaproducir las fibrasdecromatinaque,comosedijoanteriormente,constituyenloscromosomas.
Cadacromosomapuedetenermilesdegenes.Losgenessonunidadesdeinformacin del organismo, que aportan informacin necesaria pararealizarunaomsfuncionescelularesespecficas,porejemplogenesquecontrolanelcolordeojosenloshumanos.
Todoindividuo
de
una
especie
tiene
un
nmero
caracterstico
de
cromosomasenelncleodesusclulas(Elserhumanotiene46).Lamayorparte de las especies animales y plantas tienen entre 10 y 50. No es elnmero de cromosomas lo que hace nica a cada especie, sino lainformacinespecificadaporlosgenesdeellos.
Figura1:CromosomaygenesFuente:http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/genetica/imagenes/cromosoma.gif28/10/2010
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6.2 Estructuras celulares
comprometidas en la herencia
Lateora
celular
establece
que,
los
organismos
se
componen
de
clulas
yque todas ellas se originan por divisin de clulas existentes con
anterioridad.
Laclulaeslaunidadbsicadeorganizacinyfuncionamientoentodoslosorganismosporserlaunidadautosuficientemspequeadematerialvivo.Poseelacapacidadderealizartresfuncionesvitales:
Nutricin
Relacin
Reproduccin
Todos los organismos vivos estn formados por clulas. Algunosorganismosmicroscpicos,comobacteriasyprotozoossonclulasnicas,mientrasque losanimalesy losvegetalesestnformadospormillonesdeclulasorganizadasentejidosyrganos.
Si bien su tamao vara mucho, la mayor parte de las clulas sonmicroscpicas. El tamao y forma de la clula estn relacionados con la
funcin
de
sta
y
son
limitados
por
la
necesidad
de
mantener
la
homeostasis. (Ej.Losespermatozoides tienen formade largascolascomoltigoparalalocomocin).Unfactorcrticoquedeterminaeltamaodelaclulaes laproporcinentremembranaplasmticayvolumencelular, lamembranaplasmticadebeser losuficientementegrandepararegularelpasodematerialeshaciadentroyfueradelaclula.
Casi todas las clulas vegetales tienen 20 y 30 m de longitud, formapoligonalyparedcelularrgida.Lasclulasanimalessuelensercompactas,entre10y20mdedimetroyconunamembranasuperficialdeformableycasisiempremuyplegada.
Apesardeestasdiferencias,cadaclulaestrodeadaporunamembranaplasmtica de entre 10 y 50 m de longitud que forma un receptculocitoplsmico, dentro del cual se encuentra el contenido celular. Estamembranaactacomounabarreraselectiva,demodoqueelinteriordelaclula sea un compartimiento cerrado de composicin qumica muydiferentealadelexterior.
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Enel interiorde lasclulascontiene lugarnumerosasreaccionesqumicasque lespermitencrecer,producirenergayeliminarresiduos.Elconjuntode estas reacciones se llama metabolismo. Todas las clulas poseeninformacin hereditaria codificada en molculas de cidodesoxirribonucleico(ADN);esta informacindirigelaactividaddelaclula
yasegura
la
reproduccin
yel
paso
de
los
caracteres
ala
descendencia.
Las clulaspresentanestructuras internas llamadasorganelos, las cualestienenacargoactividadesvitalestalescomoconvertirlaenergaenformautilizable,sintetizarcompuestosnecesarios,entreotros.
Tiposdeclulas
Recordandoloquesevioenelmdulo2,seconocendostiposdeclulas,
lascuales
presentan
diferencia
relevante
en
cuanto
al
tamao
y
organizacininterna:
Lasprocariotas,
que
comprenden
bacterias
ycianobacterias
son
clulas
pequeas,entre1y5mdedimetroydeestructurasencillasinncleo.SuADN no est contenido en el ncleo, elmismo se encuentra en unareginllamadanucleoide.Lasclulasprocariotastienenunamnimaonulaorganizacin membranosa interna. Tambin suelen tener una paredcelular,ribosomasyalgunosflagelos.
Lasclulaseucariotas,queformantodoslosdemsorganismossonmuchomayores,entre10y50mde longitud.Secaracterizanporseraltamenteorganizadas y muy complejas. Poseen ncleo rodeado por membrana
plasmtica,citoplasma
ycontiene
ADN.
El citoplasma es el espacio celular comprendido entre la membranaplasmticaylaenvolturanuclear.Estconstituidopor:
Citosol o tambin llamado hialoplasma: es una solucin acuosaconcentrada, formado por un 85% de agua en la que estnsuspendidos los organelos y el citoesqueleto. En l se producenreacciones metablicas importantes tales como gluclisis,gluconeognesis,fermentacinlctica,entreotras.
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Citoesqueleto:estcompuestoporunareddefibrasdeprotenas.Apareceentodaslasclulaseucariticas.
Organeloscelulares
Casi todas lasclulasbacterianasyvegetalesestnademsencapsuladasen una pared celular gruesa y slida compuesta de polisacridos. Esexterna a la membrana plasmtica, mantiene la forma de la clula y laprotegededaosmecnicos,perotambin limitaelmovimientocelularylaentradaysalidademateriales.
Sepuededecirentoncesque laclulaestdivididaporcompartimientosmembranosos.Lasmembranastienenpropiedadesnicasquepermitenalos organelos membranosos realizar gran cantidad de funciones enespacios reducidos del citoplasma. Los compartimientos permiten quedeterminadas actividades celulares se localicen en regiones cerradasespecficasdelaclula.
Una red de membranas forma el sistema endomembranoso. Pequeossacosrodeadospormembrana, llamadosvesculastransportanmaterialesentrecompartimientos.
Lasmembranaspermitentambinelalmacenamientodeenerga:puedenconvertir parte de la energa de las partculas de las sustancias queatraviesan lamembrana en la energa qumica de lasmolculas deATP.
(Estefue
un
tema
que
se
desarroll
en
el
mdulo
anterior).
Resumiendo, sepuedeestablecerentoncesque laclulaestconstituidapor:
Paredcelular
Membranaplasmtica
Citoplasma
ADN
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TambinporProtoplasma,queeslamateriavivadelaclulaquecontienealosorganelosquesoncuerposindividualizadosdelrestodelprotoplasmaconfuncionesespecficas:
Retculoendoplasmtico
Mitocondrias
Ribosomas
Lisosomas
AparatodeGolgi
Centriolos
Plastos
Cloroplastos
Vacuolas
Yporsupuestoestructuradelncleo:cuerpodelaclula
Envolturanuclear:membranainternayexterna
Cromosomas
Nuclolo
Poros
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Figura2:PartesdeunaClulaFuente:http://www.alipso.com/monografias/2059_lacelula/index_archivos/image001.gif28/10/2010
Acontinuacin,paracomprendermejorlassemejanzasydiferenciasentrelas clulas vegetales y animales se esquematizan en el siguiente cuadrosinptico:
Cuadro1:SemejanzasyDiferenciasentrelasclulasanimalesyvegetales
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Figura3:ClulaVegetalFuente:http://photos1.blogger.com/img/63/1216/1024/celula%20vegetal.jpg28/10/2010
Figura4:ClulaanimalFuente:http://photos1.blogger.com/img/63/1216/1024/celula%20animal.jpg28/10/2010
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6.3 Ncleo, nuclolo, ribosomas,
retculo endoplsmico, aparato de
GolgiElncleocontienelainformacingenticaenlaformadeADN.Dentrodesus principales funciones, todas ellas relacionadas con su contenido deADNson:
Regular la sntesis de protenas, al enviar molculas de ARNmensajeroalcitoplasma,dondesemanufacturanlasprotenas
RecuperarinformacinalmacenadaenelADNenlaformadeARN
Porlo
general
es
esfrico
uoval
con
un
dimetro
promedio
de
5
micrmetros,conunaubicacinrelativamente fijacercadelcentrode lasclulas,peroescapazdedesplazarseenelcasodealgunasclulas,enotrassemantienefijo.
Elncleoest limitadoporunaenvolturanuclear, lacualconsisteenunadoble membrana concntrica (interna y externa), interrumpida por unalmina nuclear y poros nucleares (regulan el paso de determinadosmaterialeshaciaelcitoplasmadesdeelinteriordelncleoyviceversa)queseparanelcontenidonuclearrespectodelcitoplasma.
Lamembranainternaposeeprotenasqueseunenalalminanuclearyaloscromosomas.Lamembranaexternaencontactoconelcitoplasmatieneribosomasadheridos,quesintetizanlasprotenas.
Los ribosomas son pequeos grnulos consistentes en ARN y protenas.Algunosson libresyseencuentransuspendidosenelcitosol.Otrosestnasociadosadeterminadasmembranasinternasdelaclula.
Como se dijo al comienzo, el ADN se asocia a protenas para formar
cromatina.Cuando
la
clula
se
divide,
la
cromatina
se
condensa
yse
hace
visibleenlaformadeestructurasfiliformesdenominadascromosomas.
Dentrodelncleo,lasmolculasdeADNyprotenasestnorganizadasencromosomasquesuelenaparecerdispuestosenparesidnticos.
En lamayor parte de las clulas, el ncleo tiene una oms estructurascompactascarecientesdemembranasdenominadanuclolo,esunareginenlaquesesintetizanpartculasquecontienenARNyprotenaquemigranalcitoplasmaatravsdelosporosnuclearesyacontinuacinsemodifican
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para transformarse en ribosomas. All se realizan la sntesis de ARNribosmicoyelensamblecon losribosomas.Eltamaodelnuclolovaraentreclulasyenlamismaclulasegnsuactividad.
Figura5:Ncleocelularhttp://www.forest.ula.ve/~rubenhg/celula/imagenes/nucleo.gif28/10/2010
Sistemadeendomembranas,organelosinternos:
RetculoEndoplasmtico
AparatodeGolgi
Lisosomas
Peroxisomas
VacuolayVescula
Mitocondria
Cloroplastos
Citoesqueleto
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RetculoEndoplasmtico
Un laberinto demembranas internas paralelas envuelven al ncleo y seextiendenenmuchasregionesdelcitoplasma,estecomplejoeselretculoendoplasmtico (RE). El espacio interno que forman las membranas se
denominaluz
del
ER.
Las
membranas
yla
luz
del
RE
contienen
una
amplia
variedaddeenzimasquecatalizanmuchasreaccionesqumicas.
Hay dos regiones en el RE: un RE rugoso y otro liso. Aunque tienenfunciones diferentes, sus membranas estn conectadas y sus espaciosinternossoncontinuos.
El ER rugoso tiene ribosomas adheridos en sus paredes externas cuyafuncin es sintetizar protenas. stas pueden ser transferidas a otrasmembranascelularesosecretadasdelaclulaenvesculasdetransporte.
ElERlisotieneunaformamstubularynotieneribosomasadheridosal,eselsitiodesntesisdelpidosydedestoxificacindeenzimas.
Su funcin principal es la sntesis de protenas y sntesis de lpidosconstituyentesdemembrana.
Figura6:RetculoEndoplasmticoFuente:http://www.bioaula.loja.ghi.com.br/images/reticulo_endoplasmatico01.jpg28/10/2010
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AparatodeGolgi
Consiste en pilas de sacos membranosos aplanados que procesan,clasificanymodifican lasprotenassintetizadasenelRErugoso.Cadaunodeestos sacosposeeunespacio internoo luz,pero sediferenciadelRE
porquesu
espacio
interno
ylas
membranas
que
dan
origen
atal
espacio
no
tienencontinuidad.
El complejo de Golgi tiene varios compartimientos separados y algunosinterconectados.LasprotenassontransportadasdesdeelRErugosohaciaadentroenpequeas vesculasde transporte.Mientras sedesplazan sonmodificadas de manera distinta, de lo que resulta la formacin demolculasbiolgicascomplejas.
Enalgunasclulasanimales,estecomplejoselocalizaaunladodelncleo,
otrasanimales
yvegetales
por
lo
regular
son
consistentes
pilas
separadas
demembranasdispersasentodalaclula.
Figura7:AparatodeGolgiFuente:http://linux.ajusco.upn.mx/fotosintesis/img/golgi.jpg28/10/2010
Lisosomas
Enelcitoplasmadelamayorpartedelasclulaseucariticashaydispersospequeos sacos de enzimas digestivas denominadas lisosomas, queprovienen del aparato de Golgi. Son organelas especializadas de formaredondeada o polimorfa cuyos compartimientos contienen enzimashidrolticasqueaslandelrestodelaclula.Loslisosomasparticipanen ladigestin intracelular,contienenenzimasquedegradan tantoestructurascelularesdesgastadascomosustanciasquehayingresadoenlaclula.
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Figura8:
Lisosomas
Fuente:http://www.ite.educacion.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2001/biologia/images/lisosomas1.gif28/10/2010
Peroxisomas
Los peroxisomas son sacos membranosos relativamente grandes quecontienen enzimas, las cuales catalizan diversas reacciones que tienenperxidodehidrgenocomosubproducto,elcualesunasustanciatxicaparalaclulayesdescompuestaporlacatalasavolvindoloinocuo.Como
lamayora
de
los
orgnulos,
los
peroxisomas
slo
se
encuentran
en
las
clulaseucariotas.
VacuolayVescula
Muchas de las funciones que llevan a cabo los lisosomas en clulasanimales, corresponden en las vegetales y micticas a un solo sacomembranoso llamado vacuola. Estos organelos carecen de estructurainternayestnllenasdefluido.Tienenunaparticipacinimportanteenel
crecimientoyel
desarrollo
de
las
plantas.
Almacenan
productos
de
nutricinodedesechoypuedencontenerenzimaslisosmicas.
Por su parte, las vesculas son sacos rodeados de membranas cuyasfuncionessonelalmacenamientotemporarioytransporte.
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Mitocondria
Todas las clulas eucariticas (de plantas, animales, hongos y protistas)poseenorganeloscomplejos llamadosmitocondrias,quesonelsitiode larespiracin aerbica, proceso que incluye la conversin de la energa
qumicade
determinados
alimentos
en
ATP.
Sonorganelosdemembranadobleenlaquelamembranainternasepliegapara formar crestas, las cuales incrementan el rea superficial de lamembrana. Las crestas y el compartimiento formado por la membranainterna, la matriz, contienen enzimas para las reacciones de respiracincelular.(Estetemaseexplicendetalleenelmdulo3).
Cloroplastos
Loscloroplastossonorgnulostpicosdelasclulasvegetales,contienenelpigmentoverdeclorofilaelcualtransformalaenergaluminosaenenergaqumicacontenidaen formadeATP.Presentadoblemembranaplegadas:unaplastidialexternayunaplastidialinterna.
Los cloroplastos pertenecen a un grupo de organelos denominadosplastidios,queproducenyalmacenanmaterialesalimenticiosenlasclulasdeplantasyalgas.
Citoesqueleto
La forma y la capacidad de moverse de las clulas dependen delcitoesqueleto,unaredde filamentosprotenicosqueocupael interiordetodaslasclulasanimalesyvegetales.
Dansoportemecnicoyparticipaeneltransportedematerialesdentrodelaclulayenladivisincelular.
Elcitoesqueleto
es
dinmico,
desmantela
yse
reconstruye
sin
cesar.
Compuesto de al menos tres fibras: microtbulos, microfilamentos yfilamentosintermedios.
Losmicrotbulos son cilindros huecos formados por subunidadesde laprotena llamadatubulina.De lasuperficiedemuchasclulasse proyectan diminutas estructuras mviles importantes para elmovimiento celular. Cuando la clula posee uno o apenas unoscuantos de estos pices y son relativamente largos se llamanflagelos.Si laclula tienemuchospicescortosse les llamacilios.
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Ambossirvenparaquelaclulasemuevaenunambientelquidoopara el desplazamiento de lquidos y partculas a lo largo de lasuperficiecelular.
Los microfilamentos son fibras slidas y flexibles. Constan de
subunidadesde
la
protena
actina
yson
importantes
en
el
movimientocelular.
Los filamentos intermedios son estructuras estables formadas apartirdediversostiposdeprotenas.
6.4 Bases qumicas de la herencia
Lasreglasbsicasdelaherencia(Latransmisindelainformacingenticade los progenitores a los descendientes) en los eucariotes fueronredescubiertasporGregorMendel. Fueelprimeroenaplicardemaneraeficazmtodoscuantitativosalestudiodelaherencia.Realizsusestudioscon la flor del guisante ya que son fciles de cultivar y de realizarpolinizaciones controladas, adems de ser muy resiste y crecerrpidamente.
Durante
varios
aos
desarroll
lneas
genticamente
puras
para
varios
rasgosheredados.En laactualidadseusael trmino fenotipoparahacerreferencia al aspecto fsico de un organismo, es decir al conjunto decaractereshereditarioqueseexpresanexternamente.
Mendel comenz sus estudios cruzando plantas de dos lneasgenticamentepurascon fenotiposcontrastantes.Cruzunavariedaddeplanta que produca semillas amarillas con otra que produca semillasverdes,estosindividuospurosconstituanlageneracinparentaloP.
Losmiembrosdelaprimerageneracintenanelmismoaspectodeunodelosprogenitores.EstadescendenciaeslaprimerageneracinfilialoF1.Lasegunda generacin filial o generacin F2 se produce por cruzamientoentre dos individuos de F1. El factor expresado en la generacin F1 seconsidera dominante, el factor que permanece oculto se considerarecesivo.
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Porlotanto,Mendelpropusoquecadatipodecaractersticahereditariadeun organismo es controlada por dos factores que se comportan comopartculasyestnpresentesencada individuo.Estosfactoreshereditariosesloquellamamosenlaactualidadcomogenes.Hoysesabequelosgenesnosonpartculas,seencuentranenloscromosomasyseutilizaeltrmino
alelospara
hacer
referencia
alas
formas
alternativas
de
un
gen.
Yel
sitio
queungenocupaenelcromosomaessulocus.
Un individuo que aporta dos alelos idnticos para un locus dado eshomocigotoparaeselocus.Silosdosalelossondiferentes,seconsideraalindividuoheterocigotoparaeselocus.
Dosindividuosconelmismoaspecto(fenotipo)puedendiferenciarseentresensuconstitucingentica(genotipo,conjuntodefactoreshereditariosqueposeeunindividuo).
Elprincipiodedominancianosiempresecumpleylosalelospuedentenerdominancia incompleta, en la cual el heterocigoto tiene un fenotipointermedioocodominancia,enlaqueelindividuoheterocigotoexpresademanerasimultnealosfenotiposdeamboshomocigotos.
LeyesdeMendel
Mendel, con los resultados de sus experimentos, propuso leyes que
predicencmo
van
aser
los
fenotipos
de
un
individuo.
Elprincipiodesegregacinoprimera leydeMendelestableceque,paraqueocurralareproduccinsexualdurantelaformacindelosgametos,losdosalelosqueunprogenitorindividualposeedebensepararse(segregarse)paradeterminarlaconstitucingenticadelgametofilial.Comoresultadocadaclulasexual formadacontieneslounalelodecadapar.Esasquelos rasgos recesivosnosepierdenypueden reapareceren lageneracinF2.
Mendelluego
formul
la
segunda
ley
oel
llamado
principio
de
distribucin
independiente, el cual establece que diferentes rasgos son heredadosindependientemente unos de otros, no existe relacin entre ellos, portantoelpatrndeherenciadeunrasgonoafectaralpatrndeherenciadeotro.Esteprincipionoseaplicasilosdosparesdegenesselocalizanenelmismopardecromosomashomlogos.
Esto ocurre de manera sistemtica la cual asegura que cada gametocontengaunaleloparacadalocus,peroquelosalelosdediferentelocussedistribuyanalazaruno respectodeotroen losgametos.Estopuededar
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porresultadorecombinacinosealaproduccindenuevascombinacionesdegenes,lascualesnoestabanpresentesenlageneracinparental.
En la actualidad se reconoce que la distribucin independiente esconsecuenciade losacontecimientosde lameiosis. Laorientacinde los
cromosomashomlogos
en
la
placa
de
la
metafase
determina
el
modo
en
quesesepararnydistribuirnenlasclulashaploides.
6.4.1 ADN y ARN
Loscidosnucleicos fuerondescubiertosporFreidrichMiescheren1869.Transmiteninformacinhereditariaydeterminanquprotenasproducelaclula.Loshaydedostipospresentesentodaslasclulas:
Averyconfirmoluegoen1944queelADNeralamolculaportadoradela
informacingentica.
ElADNcomponelosgenes,quesonelmaterialhereditariodelasclulasycontieneninstruccionesparalasntesisdetodaslasprotenasydetodoelARNquenecesitaelorganismo.
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Figura9:EstructuradelADNFuente:
http://files.nireblog.com/blogs1/fernanda19/files/adn
1.gif
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Porsuparte,elARNparticipademaneradirectaenelcomplejoprocesodeuniraminocidosparaformarpolipptidos.
Si bien la secuencia de bases del ADN determina la secuencia deaminocidosen lasprotenas, la informacincontenidaenlnoseutilizademaneradirecta.Msbien,elARN acta como intermediarioentreelADNylasprotenas.
Enlas
clulas
existen
varios
tipos
de
ARN
diferentes,
cada
uno
de
los
cuales
tienecaractersticaspropias:
ElARNribosmico(ARNr):formapartedelosribosomas.Eselmsabundanteyest formadoporunasolacadena. Incluyemolculasdediferentestamaos,conestructurastridimensionalescomplejas,queparticipanactivamenteenlasntesisdeprotenas.
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ElARNmensajero(ARNm):seformaenelncleoperoloabandonapararealizarsusfuncionesenelcitoplasma.Sutamaoesvariabley seunea los ribosomasparaproporcionarles la informacinquenecesitan para sintetizar protenas, es decir, determina el ordenqueseunirnlosaminocidos.
El ARN transferencia (ARNt): se encuentran en el citoplasma ypueden estar unidos a un aminocido por uno de sus extremos.Estn encargados de transportar los aminocidos a los ribosomasparaincorporarlosalasprotenasdurantelasntesisproteica.
En lasegunda fasede laexpresingnica, la informacin transcritaenelARNm se utiliza para especificar la secuencia de aminocidos de unaprotena.Esteprocesosedenominatraduccin.
La informacincodificadoradeprotenaenelARNmestcontenidaensusecuencia de bases. Una secuencia de tres bases consecutivas llamadacodn, especifica un aminocido y como cada codn requiere tresnucletidos,elcdigosedenominacdigodetripletes.
Figura10:ARNMensajeroFuente:http://www.le.ac.uk/ge/genie/vgec/images/mrna.png28/10/2010
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Al igual que las protenas, los cidos nucleicos son polmeros denucletidosconformahelicoidal.
Qumicamente, estos cidos estn formados por unidades llamadasnucletidos, cada nucletido a su vez, est formado por tres tipos de
compuestos:
Pentosaoazcarde5 carbonos: son ribosaodesoxirribosa,estaltima se diferencia de la primera porque le falta un oxgeno. ElADNslotienedesoxirribosayelARNtienesloribosa.
Figura11:PentosasFuente:http://www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar/contratapa/aprendiendo/capitulo13_archivos/image008.jpg28/10/2010
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Base nitrogenada, que son compuestos anillados que contienennitrgeno.Puedeserunapurinadedobleanilloopirimidinadeunsoloanillo.
Figura12:BasesNitrogenadasFuente:http://www.profesorenlinea.cl/imagenciencias/AN005.jpg28/10/2010
Unoomsgruposfosfatos,enlacadenadecidonucleicounedospentosas a travs de una unin fosfodiester. A la unin de unapentosaconunabasenitrogenadaselellamanuclesido.
Si lapentosaes ribosa se tieneun ribonuclesido, contienen laspurinasAdenina (A) y Guanina (G); las pirimidinas Citosina (C) y Uracilo (U).ComposicindelARN
Silapentosaesdesoxirribosasetieneundesoxirribonulclesido,contienenlaspurinasAdenina(A)yGuanina(G), laspirimidinasCitosina(C)yTimina(T).ComposicindelADN
Aligual
que
el
ADN,
el
ARN
es
un
polmero
de
nucletidos
pero
con
algunas
diferencias:
ElARNsueleserdeunasolacadena
EnelARNelazcaresribosa
Labaseuracilosustituyealatimina.
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Resumiendo: Cada elemento de construccin delADN es un nucletido,queconsisteenunaazcarpentosa(desoxirribosa)conungrupofosfatoyunabasenitrogenada.Labasenitrogenadaseunealcarbono1delazcaryel fosfato se une al carbono 5. La base son dos purinas, adenina (A) yguanina (G) y dos pirimidinas, timina (T) y citosica (C). Los nucletidos
estnunidos
por
enlace
covalente
para
formar
un
esqueleto
de
azcar
y
fosfatoalternados.Elcarbono3deunazcarseunealfosfato5delazcaradyacente,para formar unenlace fosfodister.Deestemodoesposibleformar un polmero con longitud indefinida, en el cual los nucletidospuedenenlazarseentresencualquierorden.
Figura13:NucletidosdelADNFuente:http://ciam.ucol.mx/villa/materias/RMV/biologia%20I/apuntes/1a%20paracial/mole%20orga/biomolecula_archivos/image005.jpg28/10/2010
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Cuadro2:ComparacinentreADNyARN
6.4.2 Mutaciones
El botnico Hugo de Vries, en sus estudios sobre herencia mendeliana,encontrque laherenciaen laplantahierbadeasnoerageneralmenteordenada y predecible, como ocurra en el guisante. Sin embargo,ocasionalmenteaparecaalgunavariantequenoestabapresentenien losprogenitoresnienningn antecesordeestaplanta. Enbase aelloVriesdemostrqueestasvariantessurgancomoresultadodecambiossbitos
enlos
genes
yque
la
variante
producida
por
un
gen
cambiado
se
transmita
luegoalaprogenie,comolohacecualquierotracaractersticahereditaria.
Sedenominentonces a lasmutaciones como cambiosheredablesde lasecuenciadelADNenuncromosoma, locual indicaquesoncambiosqueafectanalgenotipoynoalfenotipo.Aunquelasmutacionesnodeterminanla direccin del cambio evolutivo, constituyen la fuente primaria yconstantedelasvariacioneshereditariasquehacenposiblelaevolucin.
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Puedenproducirsedemaneraespontnea (erroresenelADNpolimerasadurante la replicacindelADN)o ser incluidasporagentesdenominadosmutgenos causando un cambio estructural. Estos agentes pueden serfsicos o qumicos: radiaciones (rayos X y rayos ultravioletas) y ciertassustancias qumicas (droga, nicotina, formaldehido).Otrosmutgenos se
insertanen
la
molcula
del
ADN
ymodifican
el
marco
de
lectura
normal
durante laduplicacin.Muchosmutgenosson tambincarcingenos,esdeciragentesqueproducencncer.
Losefectosdealgunasmutacionespasan inadvertidas,perootraspuedenllegaraserletales.TododependedelazonadelADNqueseveaafectada.
Existentrestiposdemutaciones:
Mutacionesgenmicas:Sonlasmutacionesqueafectanelnmero
oestructura
de
cromosomas,
las
cuales
pueden
ser:
1. Alteraciones cromosmicas estructurales: consisten en el aumento odescenso del nmero normal dejuegos de cromosomas, denominadospoliploidascuandoaumentanyhaploidiassidisminuyen.
2. Alteraciones cromosmicas numricas: se deben a rupturascromosmicasqueocurrendentrodeuncromosomaoentrecromosomasnohomlogos.Puedenperderse,invertirse,duplicarseosertranslocadaauncromosomanohomlogo.
Mutacionescromosmicas:Laalteracinseproduceenunapartedel cromosoma, es decir, que afecta a un grupo de genes. Sonllamadasdeficiencias.
Mutacionesmolecularesognicas:SoncambiosqueseproducenenlasecuenciadebasesdelADN.Afectanlaestructuradelgen.
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Silamutacinocurreenunaclulaquedesarrollauntejidosomtico,darorigenaunapoblacindeclulasmutantesidnticas.Lasclulasidnticasde una poblacin originada por mitosis a partir de una sola clulaprogenitorasedenominanclones.
Sila
mutacin
es
dominante
se
expresar
en
el
fenotipo
de
aquellos
organismos diploides. Si es recesiva no se expresar ya que quedarenmascaradaporelalelodominante.
Nosonheredablesyaquelasclulassomticassonaquellasquenooriginaprogenie. Si la mutacin se produce en una de las clulas sexualesinevitablemente pasar a la descendencia (en tanto sta participe de lafecundacin)
6.5 Sntesis de protenas.
Reproduccin celular. Mitosis, meiosis
Sntesisdeprotenas
El ADN incorpora las instrucciones de produccin de protenas. Unaprotena es un compuesto formado por molculas pequeas llamadasaminocidos, que determinan su estructura y funcin. La secuencia deaminocidosesta su vezdeterminadapor la secuenciadebasesde losnucletidos del ADN. Cada secuencia de tres bases, llamada triplete,constituye una palabra del cdigo gentico o codn, que especifica unaminocidodeterminado.
Las protenas, por su tamao, no pueden atravesar la membranaplasmticadelaclula,poresoesqueexisteensuinteriorunmecanismoque las construye (sntesis) segn las necesidades que tenga en esemomentolaclula.
Sellamasntesisdeprotenasalaproduccindelasprotenasquenecesitala clula o el virus para realizar sus actividades y desarrollarse. LareplicacineselconjuntodereaccionespormediodelascualeselADNsecopia a s mismo cada vez que una clula o un virus se reproduce ytransmitealadescendencialainformacinquecontiene.Encasitodoslosorganismos celulares el ADN est organizado en forma de cromosomas,situadosenelncleodelaclula.
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Lasntesisdeprotenasconstadedosetapas:
Transcripcin:Primeraetapaqueocurredentrodelncleode lasclulaseucariotas.SeproducelaseparacindelamolculadeADNensusdoshebras.
Traduccin: Segunda etapa donde el ARN pasa del ncleo alcitoplasma donde es traducida por los ribosomas que arman una
protena.
Transcripcin
ParaformarlahebradeARNapartirdelADNsedebetenerencuentaquecadanucletidodelADNseensamblaconundeterminadonucletidodelARN.LamolculahelicoidaldeADNsedesenrollaydejaaccesiblelahebraparalela, a partir de la cual se inicia la sntesis (armado) del ARN. Cadasecuencia de 3 bases en la cadena deADN, codifica para uno de los 20aminocidosconstituyentesdelasprotenas.
La informacingenticacontenidaenelADNescopiadoaunARNdeunacadenanicallamadoARNmensajero
Unaenzima(polimerasadelARN)llamadapromotorquemarcaelpuntodeiniciode lasntesis,comienza la transcripcinunavezquesehaunidoaunasecuenciadeADN.
Elprocesose iniciaseparndoseunaporcinde lascadenasdeADN:unade ellas, llamada hebra sentido es utilizada como molde por la ARN
polimerasapara
incorporar
nucletidos
con
bases
complementarias
dispuestas en la misma secuencia que en la hebra antisentido,complementariadelahebrasentidoinicial.
ElARN seconstituyeenportadorde las instruccionesquedeterminan lasecuenciadeaminocidosdeunaprotena,lascualessedescifranleyendolosnucletidosde tresen tres (triplete).Durante la traduccin,amedidaque se "leen" los codones, se van aadiendo los aminocidoscorrespondientesalaprotenaqueseestformando.
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Hay un paso de ARN primario o recin transcripto a ARN mensajero(ARNm)maduro,queeselquemigraalcitoplasma.
Figura14:TranscripcindelARNFuente:http://html.rincondelvago.com/000583863.png28/10/2010
Traduccin
En lasegunda fase, la informacin transcriptaenelARNmseutilizaparaespecificar lasecuenciadeaminocidosdeunaprotena.Losaminocidosson transportados hasta los ribosomas porotro tipo deARN, elARNdetransferencia (ARNt), los cuales establecen una conexin entreaminocidosycidosnucleicos.CadamolculadeARNtseespecficaparaun solo aminocido y dado que el ARNm contiene 4 bases del cidonucleico,elnmerode combinacionesposiblesde gruposde3esde64
paracodificar
los
20
aminocidos
de
las
protenas.
Para la traduccin se requiere tambinque losARN ribosmicos (ARNr).Los ribosomas se unen a un extremo del ARNm y lo recorren, lo cualpermitequelosARNtsefijenensecuenciaalARNm.
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Latraduccindeunaprotenacomprendetrespasos:
Iniciacin: Es regulada por protenas citoslicas denominadasfactoresdeiniciacin(IF),queprovocandoshechosseparadosperoconcurrentes,unoenelextremo5delARNmyotroenlasubunidad
menordel
ribosoma.
Elongacin: La adicin de otros aminocidos al polipptido enformacin se denomina elongacin. La cadena polipptida crecedesdesuextremoaminohastasuextremocarboxiloterminal.
Terminacin: Es la fase final de la traduccin, ocurre cuando elribosomallegaaunodetrescodonesespeciales,llamadoscodonesde terminacin o de alto, que activan la liberacin de la cadenapolipeptidaterminadayelribosomase fragmentaensubunidadesquedandolistoparaunnuevoproceso.
Figura15:TraduccindelARNFuente:http://html.rincondelvago.com/000583867.png28/10/2010
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Enresumen:
ARNmeselque lleva la informacinque sedecodificaren la sntesisde
protenas,determinaelordenenqueseunirnlosaminocidos.Lasntesis
de
protenas
o
traduccin
tiene
lugar
en
los
ribosomas
del
citoplasma
celular. Los aminocidos son transportados por elARNt especficopara
cadaunodeellos,ysonllevadoshastaelARNm,dndeseapareanelcodn
desteyelanticodndelARNdetransferencia,porcomplementariedadde
bases,ydestaformasesitanenlaposicinquelescorresponde.Unavez
finalizadalasntesisdeunaprotena,elARNmensajeroquedalibreypuede
serledodenuevo.
MitosisyMeiosis
Lamayorpartede lasdivisionescelularesen loseucariotes conllevanunproceso llamadomitosis,el cual aseguraque cada clulahija recibaunacopiadecadacromosomadelaclulaprogenitora.
Lareproduccinsexualenloseucariotesocurreporlafusindedosclulassexuales o gametos, para formar una clula nica llamada cigoto. Paraevitarqueloscigotostenganeldobledecromosomasquelasclulasdelosprogenitores, cada gameto debe contener slo la mitad del nmero de
cromosomasde
stos.
Por
ello,
los
ciclos
vitales
sexuales
incluyen
un
tipo
especial de divisin celular llamado meiosis, que reduce a la mitad elnmerodecromosomas.
Ciclocelular
Cuandolasclulasalcanzandeterminadotamao,sueficienciametablicasetornacrtica,entoncesdebendejardecrecerobiendividirse.Lasnuevasclulas originadas en esta divisin poseen una estructura y funcinsimilaresalasclulasprogenitorasoderivadasdeellas.
Cuando una clula se divide debe transmitir a sus clulas hijas lainformacinhereditariaqueseencuentraenelADNyparahacerlodebeduplicarlo.
Lasactividades celularesde crecimiento ydivisinpuedendescribirseentrminosdelciclocelular,elcualcomprendeelconjuntodeprocesosqueunacluladebedellevaracaboparacumplirlareplicacinexactadelADNylasegregacindeloscromosomasreplicadosendosclulasdistintas.
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Enlasclulascapacesdedividirsepasanatravsdeunasecuenciaregularyrepetitiva,elciclocelular,queeselperodoquevadesdeelprincipiodeunadivisinhastael iniciode la siguiente.El lapsoque se requiereparacompletar el ciclo celular se denomina tiempo de generacin. (Es deaproximadamenteentre8a20hsenlasclulasvegetalesyanimales).Los
tiemposreales
varan
con
la
especie,
el
tipo
de
clula
ylas
condiciones
en
questasedesarrolle.
El ciclo constadeunperododondeocurreun importante crecimiento yaumentodelacantidaddeorganoides(interfase)yunperododedivisincelular(mitosisomeiosis).
La interfasese lapuededivideenG1,SyG2.Y ladivisincelular implicadosprocesosprincipales:mitosisycitocinesis.
Figura16:CicloCelularFuente:http://alex00.site40.net/curtis/libro/img/105.jpg28/10/2010
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FasesdelaMitosis
Laclulapasa lamayorpartedesuvidaen intefase,osea laetapaentredivisionescelularessucesivas.Casitodaslasprotenasyotrosmaterialessesintetizanenlainterfase.
La fase de sntesis o fase S es el punto de referencia principal queconstituyelabaseparasubdividirlainterfase.
El tiempoque transcurreentre lamitosisyelcomienzode la faseSes lafaseG1enlacuallasclulashijas,recientementeoriginadaspresentanunagran actividad metablica producindose un aumento acelerado deltamaocelularquesueleserlamsvariableenduracinytambinlamslarga.
Eneste
perodo
se
observa
una
gran
sntesis
de
ARNm
ytambin
se
sintetizanlasenzimasquesernutilizadasenlaetapasiguiente,esdecirenla duplicacin del ADN, como as tambin molculas precursoras de loscidosnucleicos.
De la fase G1 pasa a la fase S, lugar donde el ADN y las protenascromosmicassonsintetizadasparaque lasclulashijas tengan lamismadotacin.
Completada la faseS, laclulaentreenunasegunda fasede intervalo, la
faseG2.
Aqu
ocurre
un
aumento
de
la
sntesis
de
protenas,
conforme
se
realizan lospasosfinalespara laseparacinde lasclulashijasdurante ladivisincelularylacitocinesis
Sepuederesumiracontinuacinlasecuenciadesubfasesdelainterfase:
La mitosis es un proceso complejo que participa el ncleo, asegura quecada nuevo ncleo reciba el mismo nmero y los mismos tipos de
cromosomascaractersticos
del
ncleo
original.
La funcin es la dedistribuir los cromosomas replicadosdemaneraquecadaclulaobtengaunadotacincompleta.Lacapacidadconquecuentalaclulapararealizaresterepartodependede:
Lasituacincondensadadeloscromosomasdurantelamitosis
La construccin de un conjunto de microtbulos denominadoshuso.
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Entodamitosis laclulaendivisinsecaracterizapor lapresenciadedoscomponentes fundamentales que, normalmente, constituyen la figuramittica: el aparato cromtico y el acromtico. El primero lo forman loscromosomasytambinsepuedeincluirelnuclolo,yaqueparticipaenelciclomittico.Elsegundoloformanloscentrolos,steresyhuso.
Lacitocinesis,quesuelecomenzarantesquesecomplete lamitosis,es ladivisindelcitoplasmacelularparaformardosclulas.Seproducenclulasmultinucleadassilamitosisnoesseguidadelacitocinesis.
Cada divisin mittica es un proceso continuo. Para poder comprendermejorelprocesolamitosissehadivididoenetapas:
Laprofase
comienza
cuando
la
cromatina
se
condensa
yse
forman
los
cromosomas mitticos. Cada cromosoma tiene la apariencia de unfilamento formado por dos mitades individuales llamadas cromtideshermanas unidas entre s por una regin cromosmica llamadacentrmero.Elnuclolodesaparece, laenvolturanuclear sedesintegraycomienzaaformarseelhusomitticoqueeselqueseparaloscromosomasdurantelaanafase.Esunaetapaquesuponeaproximadamenteun40%deltiempototaldelamitosis.
Elperodosiguientees lametafase,enelcual loscromosomassealinean
enel
plano
ecuatorial
de
la
clula.
El
huso
mittico
queda
completo,
el
cual
est compuestopordos tiposdemicrotbulos: losmicrotbulospolares,que se extienden desde cada polo hacia la regin ecuatorial y losmicrotbulos cinetocricos, que se unen a los cinetocoros de loscromosomas.
En esta fase cada cromtide se condensa por completo y adquiere unaspecto masivo y bien definido. La metafase termina cuando todos loscromosomassehanalineadoenelecuador.
Laanafase
comienza
cuando
se
liberan
las
fuerzas
que
mantienen
juntas
alas cromtides hermanas en sus centrmeros. Considerando entonces
ahoraacadacromtidecomouncromosomaindependiente.
Los cromosomas ya separados se desplazan en forma lenta a polosopuestosdelhuso,mientrasqueelalargamientodelhusoaumentamslaseparacindelospolos.
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Los cinetocorosde los cromosomasestn todavaunidos amicrotbuloscinetocricosymarchanal frente seguidospor losbrazoscromosmicos.Laanafaseterminacuandotodosloscromosomashanllegadoalospolos.
Latelofasees laetapa finalde lamitosis,secaracterizaporunretornoa
condicionescomo
las
prevalecientes
en
la
interfase.
Los
cromosomas
se
condensanyformanlacromatina.
Tambinseformaunanuevaenvolturanuclearalrededordecadajuegodecromosomas. Desaparecen los microtbulos del huso y los nuclolosaparecenysereorganizan.
Durante latelofasese inicia ladivisindelcitoplasmaendosmitadescasiiguales.
Lacitocinesis,
osea
la
divisin
del
citoplasma
para
generar
dos
clulas
hijas,suelesuperponersealamitosisyporlogeneralcomienzadurantelatelofase.
En lasclulasanimalessecontraeunanillodemicrofilamentosalrededordelplanoecuatorialdelaclulaycreaunsurcoquedivideelcitoplasmaendosclulashijas.Enlasclulasvegetaleslaplacacelularaportamaterialesparalasnuevasmembranasplasmticasyparedescelulares.
Resumiendo: una clula mittica se divide y forma dos clulas hijas
idnticas,cada
una
de
las
cuales
contiene
un
juego
de
cromosomas
idntico al de la clula parental. Despus cada una de las clulas hijasvuelveadividirsedenuevoyascontinaelproceso.
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Figura17:FasesdelaMitosisFuente:http://2.bp.blogspot.com/_W1qgRsi3Xq4/TAKBkpCrIOI/AAAAAAAAAvM/xM8Q18MfoiE/s1600/IMAG.MITOSIS.gif28/10/2010
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La reproduccin es la capacidad de toda clula o ser vivo para producirdescendientes semejantesa smismo.La reproduccines lanicade lasfuncionesvitalesquenoestdirigidaalaconservacindelindividuo,sinohahacerposible lacontinuidadde lavidade laespecie.Encasitodos los
organismosanimales
la
reproduccin
ocurre
durante
odespus
del
periodo
decrecimientomximo.En lasplantas,tienenelcrecimiento limitadoporsus caractersticas hereditarias y por las condiciones del medio en queviven.
Existendostiposdereproduccin:
En lareproduccinasexualsueleserunsoloprogenitorelqueseparteose fragmenta para producir dos individuosoms, sin la intervencin derganos reproductores.En lamayorpartede las formasde reproduccinasexualtodaslasclulassegeneranpormitosis,demodoquesusgenesyrasgosheredados son idnticosa losdelprogenitor,estosorganismos sedenominanclona.
Este tipo de reproduccin es frecuente en organismos unicelulares y enalgunasplantas,pero raraenanimales.Alproducir individuos idnticosasuspadresnopermitemejorarsuadaptacinalmedioyportanto,esmsconvenienteparaorganismosbienadaptadosasumedio.
Hayvariostiposdereproduccinasexual:
Divisinsimple: laclulamadrese fragmentaendosclulashijasiguales perdiendo su identidad original. Es caractersticas de las
bacteriasymuchos
protistas
como
protozoos
yalgas
unicelulares.
Gemacin: la clula produce clulas hijas de menor tamao oyemas que se desprenden y forman clulas semejantes a ellas obien,permanecerunida a la clulamadre y formanpartedeunacolonia.Estetipodereproduccinescaractersticodelaslevaduras,animales pluricelulares, tales como celentreos, esponjas ytunicados.
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Esporulacin:enestadivisinelncleosefragmentaennumerosaspartes que se rodean de una porcin de citoplasmaconstituyndoseasnumerosasclulashijaslascualesquedanlibrecuando se rompe lamembranade laclulamadre.Lasclulasasformadasselesdenominaesporas.Escomnenhongos,musgosy
loshelechos.
Regeneracin: Es la capacidad que poseen ciertos individuos dereemplazar o regenerar fracciones de su cuerpo partir de unfragmentodelmismo.Por logeneral,elprocesode fragmentacindepende de factores externos. Las algas pardas y verdes de lascostasmarinasserompenamenudoenpedazosdebidoalaaccindelasolas.Cadafragmentopuedecrecerhastaalcanzareltamaocompleto.Sepresentaenlosanimalescomolaplanariaylaestrellademar.
Reproduccin asexualo vegetativade lasplantas: consiste en laobtencindeunvegetalgenticamenteidnticoalaplantaoriginalapartirdeuntrozodeesta.
Enlareproduccinsexualconllevalaunindedosclulasespecializadasogametos,paraformarunasolaclulallamadacigoto,quienposteriormentepasaraaserunembrinelcualsedesarrollayformaunnuevo individuo.Por lo general los gametos son proporcionados por dos progenitoresdistintos.
Durante lareproduccinsexualsemezclanelmaterialgenticodeambosprogenitores y se producen nuevas combinaciones de genes. Ladescendencianoesgenticamente idnticaa losprogenitores, locualdalugaraunagranfuentedevariabilidadgentica.Algunospuedensobrevivirmejoracambiosambientalesmientrasqueotrono.
Cadacromosomapresenteenunaclulasuelesermiembrodeunpar.Losmiembrosdeunparson llamadoscromosomashomlogos, loscualessonsimilaresendimensiones,formayposicindesuscentrmetros.
Unjuegodecromosomastieneuncromosomadecadatipo.Siunaclulaoun ncleo contienen dos juegos de cromosomas, se dicen que tienennmero cromosmico diploide (2n). Si tiene slo un conjunto decromosomas, el nmero es haploide(n). (En el ser humano, el nmerocromosmicodiploidees2n=46,elhaploideeseln=23).Cuandounaclulao individuo tiene tres o ms juegos de cromosomas, se dice que espoliploide,staespococomnenanimales,perosienlasplantas.
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Las clulas somticas de los animales son diploides, las nicas clulashaploides son los gametos (producidos por gametognesis, que en losanimales incluye lameiosis).Loseucariotessencillossuelenserhaploides,lanicaetapadiploideesladecigoto,elcualexperimentalameiosispararestablecerelestadohaploide.
En el cuadro siguiente se resumen las ventajas y desventajas de lareproduccinsexualyasexual:
Cuadro3:Ventajasydesventajasenlareproduccinsexualyasexual
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Se haba comentado anteriormente que en el proceso de mitosis, cadaclula hija recibe el mismo nmero y el mismo tipo de cromosomaspresentesenlaclulaprogenitora.Enlameiosiselnmerodecromosomassereducealamitad,cuyoresultadosonclulasconlamitaddeladotacincromosmica de las clulas iniciales. Por meiosis, de las clulas 2n se
producenclulas
n,
los
gametos.
Si
no
fuera
as,
se
produciran
descendientes4nque,asuvez,tendrandescendencia8n.Aquunacluladiploideexperimentadosdivisiones celulares sucesivas, con la capacidaddegenerarcuatroclulashaploides.
Por lafecundacin, losgametosseunenparadaruncigotoquerecibeunjuegodecromosomasdelpadreyotrode lamadre,por loque llevadoscopias para cada carcter hereditario. He de aqu que los cigotos seanclulas diploides (2n). Se deduce entonces que, en un ciclo vital sexualdebeocurrirlameiosisantesdequelosgametospuedanreproducirse.
Losciclosde lavidasondiagramasconquerepresentan loseventoseneldesarrollo de los organismos y su reproduccin. Los ciclos vitales mscomplejos se encuentran en los vegetales y algunas algas. Estos ciclosvitales,quesecaracterizanporalternanciadegeneraciones,consistenenuna etapa diploide multicelular, denominada generacin esporifita y enunaetapahaploidemulticelularllamadageneracingametofita.Lasclulasesporofitas diploides experimentan la meiosis para formar esporashaploides,cadaunadelascualessedivideenformamitticaparaproducirun gametofito haploide multicelular. Los gametofitos producen gametos
pormitosis.
FasesdelaMeiosis
Si bien son similares a las de la mitosis presenta algunas diferenciasimportantes:
La meiosis implica dos divisiones nucleares y ciotoplasmticasucesivas,queproducenhastacuatroclulas.
ElADN y otros componentes cromosmicos se duplican slo unavezdurantelainterfasequeprecedealaprimeradivisinmeitica.
Cadaunadelascuatroclulasproducidasenlameiosiscontieneelnmerohaploidedecromosomas.
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Durantelameiosis,lainformacingenticasemezcla,demodoquecadaclulahaploideresultantetieneunacombinacinvirtualmentenicadegenes.
Lameiosisconsisteendosdivisionesnuclearessucesivasdesignadascomo
meiosisI(Reduccin)
ymeiosis
II(Divisin).
En
la
meiosis
Ise
reduce
el
niveldeploidadesde2nanmientrasqueenlameiosisIIsedivideeljuegodecromosomasremanenteenunprocesosimilaralamitosis(divisin).LamayordiferenciaenelprocesoocurredurantelameiosisI.Cadaunadelasdivisionescomprendeprofase,metafase,anafaseytelofase.
MeiosisI
Los cromosomas se duplican durante la fase S de la interfase, antes delcomienzo de la meiosis. La meiosis I comienza con la profase I, losmiembrosdeunparhomlogode cromosomas seunenporun procesodenominado sinapsis y experimentan entrecruzamiento, un proceso derecombinacingenticaenelcuallascromtidashomlogasintercambiansegmentosdecadenasdeADN.
Puesto que cada cromosoma se duplic durante la interfase y ahoraconsiste en dos cromtidas, la sinapsis causa la asociacin de cuatrocromtides.Estecomplejoresultanteseconocecomottrada.
EnlametafaseIlasttradassealineanenelplanoecuatorialdelaclulay
semantienen
juntas
en
los
quiasmas
(sitio
de
entrecruzamiento
previo).
Durante la anafase I las ttradas se separan y los cromosomas sonarrastrados a los polos opuestos por las fibras del huso. Las cromtidashermanaspermanecenunidasensuscentrometros.(Enlafasemitticalascromtidashermanaspasanapolosopuestos).
En la telofase I las cromtides se descondensan, la envolturanuclear sereorganiza y ocurre la citocinesis. En esta fase cada ncleo contiene elnmerohaploidedecromosomas,perocadacromosomaesuncromosoma
duplicado.
La telofase puede estar ausente en algunas especies. De existir, estseguidaporunafasellamadaintercinesis,lacualesmuybreveenlamayorparte de los organismos y est ausente en otros. A diferencia de lainterfasemittica, no hay duplicacin de material gentico ya que cadacromosoma ya tiene dos cromtidas. La otra diferencia es que estascromtidas hermanas ya no son genticamente idnticas, debido alfenmenodeentrecruzamiento.
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MeiosisII
DurantelaProfaseII,lamembrananuclear(siseformdurantelatelofase
I)se
disuelve,
yaparecen
las
fibras
del
huso,
al
igual
que
en
la
profase
de
la
mitosis. Lameiosis IIesmuy similara lamitosis. Esdecir, se forman loscromosomasyserompeelncleo.
Durante la metafase II, los cromosomas se alinean en los polosecuatorialesdesusclulas.
En laanafase II lascromtideshermanasseseparany loscromosomassedesplazanapolosopuestos.
Enla
telofase
II,
hay
un
miembro
de
cada
par
homlogo
en
cada
polo.
Se
formanncleosenpolosopuestosdecadaclulayocurrelacitocinesis.Loscromosomasseconviertenencromatinayseformanlasclulashijas,cadaunaconunainformacingenticadistinta.
Lasdosdivisionessucesivasproducencuatroncleoshaploides(4gametosenanimaleso4esporasenplantas),cadaunoconuncromosomadecadatipo. Cada clula haploide resultante tiene una combinacin de genesdistinta.
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Figura
18:
Fases
de
la
Meiosis
Fuente:http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/images/meiosis.gif28/10/2010
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Aunquelamitosisylameiosiscompartenmuchascaractersticassimilares,diferenciasentreellasdanpor resultado la formacindediferentes tiposdeclulas.Acontinuacinseestablecenlasprincipalescaractersticaentreambosprocesos.
Cuadro4:Comparacinentremitosisymeiosis
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Unidad 7: Modificacin
de los sistemasnaturales
7.1 Modificacin de los ecosistemas
naturales por actividades antrpicasSiserecuerda ladefinicinqueseplanteenelmdulo1,unecosistemaesunconjuntodecomponentesbiticosyabiticosqueinteractanentres,atravsdeloscualesfluyelaenergaylamateria.Esdecir,unaunidadcompuesta por organismos interdependientes que forman cadenasalimentarias.
Elhombrealolargodelahistoria,hamodificadosuentornoparasatisfacersus necesidades. Desde que descubri el fuego empez a introducir
transformacionesal
medio
natural
ylo
fue
adaptando,
pero
en
ese
transformar lleg a alterar los ecosistemas quebrando en ocasiones susmecanismosdepreservacinyproduciendouncaosecolgico.
El uso incorrecto de los recursos naturales,junto con los efectos de ladinmica interactivade losprocesosfsicogeogrficosysocioeconmicos,conducen a modificaciones y transformaciones de la estructura de losdiferentes elementos del medio ambiente. Las actividades antrpicascontinanponiendoenpeligroelequilibriodelosecosistemas.
No
existe
hoy,
un
espacio
natural
en
el
que
no
se
haya
sentido
el
impacto
del hombre a travs de sus actividades. Alguno de los ecosistemas msfrgiles han sido impactados de tal manera que ya casi su deterioro estotal. Los servicios brindadospor los ecosistemas haciael hombreestnsiendocadavezmsreducidos,debidoprincipalmentealabusodelusodelosmismos.
Dentrodelosdaosnaturalesyeconmicosgeneradoscomoconsecuenciadeprocesosantrpicosconstituyelaerosin.Sibienestcondicionadaporel clima de la regin y el relieve, el hombre con la sobreproduccin,
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crecimientodemogrficoe industrializacinhaagravado lasituacina talpuntoquezonasfrtilesseconvirtieronengrandesextensionesdesrticas.
Junto con ello, la deforestacin est provocando la prdida de labiodiversidady lageneracindecambiosclimticosgravesqueponenen
peligrola
vida
animal
como
de
los
seres
humanos.
Anteestasituacinesrelevanteidentificaryrealizarunseguimientodelosprocesos y actividades antrpicas que inciden negativamente en losecosistemasytenderasuprohibicin.
Laconservacindelosecosistemaseshoyendalaclavedeundesarrollosustentable,tantoporelmantenimientode lavariabilidadgenticacomopor la integridad de los procesos ecolgicos y la seguridad de lasupervivenciadelosseresvivos.
7.1.1 Desertificacin
Ladesertificacinesuntipodedegradacinpersistenteenlosecosistemasproducida por las variaciones climticas y la actividad del hombre, querompeconelequilibriodelsuelo,lavegetacin,elaireyelagua.
Sepuededecirqueeslaexpresinmximadedeterioroydegradacindeunsistemadelanaturaleza.
Si bien es propio de zonas ridas y semiridas, las actividadesagropecuarias,reduccindelacoberturavegetal,talaindiscriminadadelosrboles y sobrepastoreo son factores que propician la expansin de losdesiertos, la degradacin de las condiciones de vida y disminucin odestruccindelpotencialbiolgicode la tierra,provocandoamedianoolargoplazodesequilibriosentrelademandadeserviciosdelosecosistemasporpartedelhombreyloquelosecosistemaspuedenproporcionar.
Otrasdelascausasimportantesadestacarhacialadesertificacinson:
ErosinElica:remocinde lacoberturadelsueloocasionadaporlaaccindelviento
ErosinHdrica:arrastredelaspartculasdelsueloporefectodelascorrientesdeagua
Reduccinde lavegetacinnatural:causadapor ladeforestacin,sobrepastoreo,incendios
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Salinizacin: aumentode la concentracinde sales solublesenelsuelo
Encostramiento:esconsecuenciadelafaltademateriaorgnicaenelsuelo,usointensivodemaquinaria,monocultivo,sobrepastoreo,
manejoinadecuado
de
los
recursos
naturales
Dentro de las actividades humanas que favorecen al incremento de ladesertizacinseencuentran:
Crecimientodelapoblacin, lacualconduceaunmayorconsumode agua y a su disminucin en los cursos superficiales, debiendorecurriralconsumodelasaguassubterrneas.
Diseo inadecuado de parques y jardines, mediante la
implantacinde
especies
forneas
que
consumen
mayor
cantidad
deagua
Regadosmalgestionados
Estosprocesosconllevanalavancede:
Reduccindelaproductividaddelatierra
Migracinde
personas
Inestabilidadeconmica
Pobreza
Inundaciones
Disminucinenlaproduccindealimentos
Costossociales
Actualmente,debido al avancedeeste fenmenodestructivo, los pasesestn tomando conciencia de sus efectos ya visibles, y a travs deprogramasyproyectosambientales se comienzanadar lasherramientasparaprevenirsuavance, informandoydandoaconocer la importanciadelapreservacinde los ecosistemaspara la supervivenciade la poblacinactual,futuraylabiodiversidad.
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Figura19:SueloconnivelesavanzadosdedesertificacinFuente:http://1.bp.blogspot.com/_kdcsVoFMTKM/SBx2ifotjdI/AAAAAAAAECI/6AVv2MMPb0/s320/LaDesertificacion29JUN07.jpg28/10/2010
7.1.2 Deforestacin
Sepierden13millonesdehectreasanualmentedebosquenativoenelmundo a causa del avance de la frontera agrcola ganadera,superpoblacin, industrializacin,minera, incendios, inundaciones. Estncausandoladestruccindelospulmonesdenuestroplanetatierrayporlotantoelcontrolnaturaldesusprocesosbiogeoqumicos.
En la Argentina desaparecieron en los ltimos cuatro aos 1.108.669
hectreasde
bosques
nativos
para
destinar
ala
agricultura,
sobre
todo
al
cultivodesojayenmenormedida,alaganadera.
Los bosques ayudan mantener el equilibrio ecolgico y la biodiversidad,limitanlaerosinenlascuencashidrogrficaseinfluyenenlasvariacionesdel tiempo y en el clima. Asimismo, abastecen a las comunidades deproductostalescomolamadera,alimentos,combustible,forrajes,fibrasofertilizantesorgnicos.
LaConferencia
de
las
Naciones
Unidas
sobre
el
Medio
Ambiente
establece
que la proteccin ambiental es una parte integrante de desarrollo, quedeberatenercomoobjetivoaliviar lapobrezay lograrunequilibrioentrelaeficienciaeconmicay lasostenibilidad.Sereconoceporpartedeesteorganismo internacional, que todos los bosques del planeta deben serobjeto de una ordenacin sostenible, que garantice sus servicios ybeneficiossociales,econmicosyecolgicos.
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Losrbolestienenunaimportanciarelevanteporquetienen:
Lacapacidadpara laevapotranspiracindegrandesvolmenesdeaguaatravsdelashojas.
La
cada
de
sus
hojas
al
suelo
son
degradadas
por
los
microorganismos y bacterias enriqueciendo el suelo con materiaorgnica
Principalesproductoresdebiomasadelmundo
Ejercen influencia en los intercambios energticos entre laatmsferayelsuelo, interceptando laradiacinsolar, frenandoelvientoyfijandoelgascarbnico.
Sonlosprincipalesreguladoresdelclima
Consecuenciasdesusprdidas:
Desregulacindelosciclosbiogeoqumicos
Deteriorodelossuelos
Perdidadelafaunayflora
Disminucindelabiodiversidad
Erosin
Cambioclimtico
Problemassociales
Plagas
Contaminacinatmosfrica
Cmocombatir
la
deforestacin
Pormediodeprogramasforestalesdecadapasparalaproteccinyconservacindelosbosques
Investigacinforestaleintercambiodeinformacin
Cooperacindetransferenciatecnolgica
Usoracionaldelosrecursosforestales
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7.1.3 Prdida de biodiversidad
La diversidad biolgica es la variedad de formas de vida en todas susniveles, combinaciones y de adaptaciones que se desarrollan en un
ambientenatural.
Incluye
las
diferencias
genticas
dentro
de
cada
especie
ylavariedaddeecosistemas.
Involucranaplantas,animalesymicroorganismosquevivensobrelaTierraylosecosistemasenlosquehabitan.Elserhumano,aligualqueelrestodelosseresvivos,formapartedeestesistemaytambindependedel.
Lasinteraccionesentrelosdiversoscomponentesdeladiversidadbiolgicaes lo que permite que el planeta pueda estar habitado por todas lasespecies,quegraciasaellasedanprocesostalescomo,lapurificacindel
aire,del
agua
yla
destoxificacin
ydescomposicin
de
los
desechos,
la
estabilizacin ymoderacindel climade la Tierra yde las inundaciones,sequas, temperaturas extremas y fuerza del viento, la generacin yrenovacin de la fertilidad del suelo, el ciclo de los nutrientes, lapolinizacindelasplantas,entreotros.
Sibienelprocesodeextincinesnatural,comounmododecontroldelasespecies, la mayor causa de alteracin del medio es provocada por elhombre. La deforestacin, agricultura no conservacionista, crecimientodesmedido de la poblacin, caza indiscriminada, contaminacin, entre
otros.,aceleran
en
forma
muy
peligrosa
el
ritmo
de
la
extincin
de
especies
sindarleseltiemponecesarioparasureproduccinnatural.
Debidoa ladestruccindelhbitatycapturadeanimales(pandas,tigres,elefantes,ballenas)estnenprocesodeextincin.Otrasespeciesmenosllamativastambinseencuentranenpeligro.
Agudizan estos procesos la desaparicin de bosques y humedales,fragmentacindelespacioydegradacindelosecosistemas,acompaadodecambiosatmosfricos.Todoellodesestabilizalosecosistemasydebilita
sucapacidad
para
hacer
frente
aestos
desastres
naturales
ylos
generados
porelhombre.
La prdida de la diversidad biolgica con frecuencia, reduce laproductividaddelosecosistemasydeestamaneradisminuyelaposibilidadde obtener diversos bienes de la naturaleza y de la que el ser humanoconstantementesebeneficia.
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La extincin de especies vegetales y animales es uno de aspectos mspreocupantesdeldeterioroambientalenelmundo,yaqueconstituyeunproceso irreversiblequenospriva para siempredeunmaterial genticonico e irremplazable. Con su extincin su lugar queda vacante o esocupadoporotrasespecies, con lo cual se simplificanodesaparecen las
cadenasalimenticias.
7.1.4 Prdida de suelo
Elsueloesconsideradounode los recursosnaturalesno renovablesmsimportantes,yaqueeselelementodeenlaceentrelosfactoresbiticosyabiticos,hbitatparaeldesarrollodeplantasyesporellolaimportanciade la necesidad de la conservacin y el mantenimiento de suproductividad.
Todoslosseresvivosdependemosdirectaoindirectamentedelsueloparaeldesarrollode lavida.Es labaseparaelsustentode losecosistemas, laagricultura y la ganadera con las que obtenemos alimentos, agua,mineralesycarbono.
Elaguaesretenidaporlosporosyjuntoconlassalesdisueltasenelsueloseforma lasolucindelmismo,elcualesesencialparaelabastecimientodenutrientesquelasplantasnecesitanparasudesarrollo.
Laproductividad
ydesarrollo
de
cultivos
depende
de
la
composicin,
estructura,materiaorgnica y conservacindel suelo. Eldao que se lecausaporprcticastalescomo:
Malmanejoagrcola
Sobrepastoreo
Monocultivo
Residuosantropognicos
Aplicacindeagroqumicosenformaexcesiva
Urbanizacin y asfaltado, que consumen grandes extensiones deterreno
Minera,que tienen implicanciasnegativasen laproductividaddelsuelo
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Erosin del suelo, que reduce su fertilidad porque provoca laprdidademineralesymateriaorgnicade lacapamssuperficialdelmismo
generancomoconsecuenciafinalelcaminohacia ladesertificacin,porel
cualterrenos
donde
antes
existan
suelos
frtiles
se
convierten,
con
el
paso
deltiempoyporcausasantropognicas,enterrenosestriles,desrticososemidesrticos
Anteestoseventosesindispensablegeneraralternativasdebuenusodelatierrapara reducir laerosin, lacontaminacin,mejorar laproductividadagrcola y difundir estrategias tecnolgicas y organizativas para alcanzarestosobjetivos.
7.1.5 Contaminacin
Sepuededefiniralacontaminacincomotodaintroduccindesustanciasy/oenergasenconcentracionestalesquepodranafectarnegativamenteatodos los seres vivos y ocasionar efectos perjudiciales a largo plazo. Esdecir,cualquiertipodealteracinenlacomposicinnormaldelmedioqueafectenegativamenteasufuncionamientoyalosorganismospresentesenl.Estos cambios se generan en formanaturalopor accindel hombreenforma directa o indirecta. Se pueden clasificar a los tipos de
contaminantes,en
cada
tipo
de
medio
de
la
siguiente
manera:
Contaminantesdelaatmsfera:
Fsico:ruidooradiacionesionizantes
Qumico: compuestos de azufre, nitrgeno, xido de carbono,hidrocarburos
Biolgico:organismostalescomovirus,bacterias,hongoscausantesdeenfermedadesyelaireactecomomediodetrasmisin.
Contaminantesdelagua:
Fsico: cambios en el color del agua, Ph, temperatura, mayorturbidez.
Qumico: compuestos qumicos tales como agroqumicos,detergentes,hidrocarburos,cloruros,residuosindustriales
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Biolgicos: proliferacin de microorganismos causantes deepidemias
Contaminantesdelsuelo:
Fsico: variaciones en la temperatura o la radioactividad queproduzcan desequilibrios que afecten negativamente a plantas,animalesyhumanos
Qumico: compuestos que alteren la composicin del suelo,incorporacin de txicos, basura, productos qumicos, desechosindustriales
Biolgico:microorganismos ajenos a lospresentesen el sueloenformanatural
Losefectosde loscontaminantesdependendelcontaminantey lasdosisde losmismos,atentandocontra lavidadeplantas,animalesypersonas,convirtiendosueloscontaminadosennoproductivosyalterandolasaguas.Porejemplo, losefectosnegativosde losmetalespesadosesel ingresoalascadenastrficas,radiacionesionizantescausanmuertecelular,cnceryhastalamuerte.
Al igual que los dems tipos de degradaciones, para poder desarrollar
actividadesde
proteccin
yconcientizacin
es
importante
evaluar
la
calidadde losmedios(aire,agua,suelo)conrespectoa lacontaminacin.Para lograrlo se estn utilizando indicadores biolgicos tales como lacomposicin y diversidad de las comunidades microbianas, niveles dediversidad de flora y fauna para monitorear el impacto de loscontaminantes.
Mediante losprocesosmetablicosdeplantasoalgas,queactansolasoensimbiosisayudanaeliminarmetalespesadosenelsuelo.Lasactividadesdehongosybacteriasmejoranelaccesodeoxgenoalsuelo.
Fomentan tambin a evitar la contaminacin no talar rboles, controleficiente del uso de fertilizantes, evitar emisiones contaminantes deindustrias, clasificar la basura para reciclar el material que se utilizar,construccin de desages adecuados para eliminar los efluentes deindustrias en zonas de decantacin permitidas, controlar losderramamientosaccidentalesdepetrleoyexcavacionesminerasycomoprincipalmedidalaconcientizacinciudadanayempresarial.
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7.2 Ecosistemas y ambiente humano
7.2.1 Agro ecosistemas
Para comprender el significado de agroecosistema es necesario conocerquesunsistema,elcualsedefinecomounconjuntodecomponentesoelementos relacionados entre s de tal manera que actan como unaunidad. En un agroecosistema los componentes son el suelo, el clima,plantas,animales,microorganismos,unidaddeproduccin.La interaccinentre esos elementos conforma el sistema. Como todo sistema hayentradas, procesos, salidas y lmites, los cuales configuran el verdaderoprocesodeunsistema.
Sepuede
definir
entones
alos
agroecosistemas
como
un
sistema
abierto
que comprende a plantas, animales, gases atmosfricos, agua, suelo,minerales,entreotros, relacionadosmediante el flujo de lamateria y laenerga y sometidos por el hombre a continuas modificaciones para laobtencin principal de alimentos (objetivo principal de losagroecosistemas).
Sonecosistemasnaturalesmanipulados yalteradosporelhombre,enelcual ingresan insumosque sern transformadosparaobtenerproductos,haciendo que sean muy diferentes a los ecosistemas naturales, pero al
mismo
tiempo
se
observan
procesos,
estructuras
y
caractersticas
de
un
ecosistemanatural.
Enunagroecosistemalos lmitessondesignadosarbitrariamente.Inmersoen un entorno ambiental y social interconectado con la sociedad y losecosistemasnaturales.
Los lmites geogrficos (explcitos o implcitos) del sistema ayudan aidentificarloselementosdelsistema.
Entradas antropognicas: insumos externos ingresados por elhombre, tales como plaguicidas, fertilizantes, inorgnicos, semillahibridas, maquinaria, combustible (gas oil), riego artificial, fuerzalaboralexternaalagroecosistema.
Entradas naturales: radiacin solar, lluvia, viento, sedimentosdepositadosporinundacin,fsiles.
Salida: cosechas, productos para consumo directo o para sertransformadosporotrosistema.
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Cuadro5:
Agroecosistema
Cuadro6:EntradasysalidasenunAgroecosistema
Losrecursosdeunagroecosistemason:
Recursosnaturales:tierra,agua,clima,vegetacinnatural
Recursoshumanos:productoresquevivenotrabajanenunpredioyexplotansusrecursosparalaproduccin
Recursos de capital: bienes y servicios creados, comprados oprestadosparafacilitarlaexplotacindelosrecursosnaturalespara
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la produccin agrcola (maquinaria, fertilizantes, semillas, entreotros.)
Recursosdeproduccin:comprenden loscultivosoelganado, loscuales se transforman en recursos de capital si son vendidos o
utilizadospara
autoconsumo.
Las transformaciones afectan a los procesos naturales de la ecologa. Sibien, el hombre ha generado cambios intensos en todo el planeta, lageneracin de agroecosistemas es el fenmeno ms ampliamenteextendidoentodalasuperficie.
Losmayores impactoscausadosporeste fenmenosepuedenenunciar
lossiguientes:
Fragmentacindeloshbitatnaturales
Perdidadelabiodiversidad
Transformacindelpaisaje
Empobrecimientodelossuelos
Aceleracindelosprocesoserosivos
Contaminacindesuelosporimpactodeagroqumicos
Contaminacin
de
acuferos
por
efluentes
en
actividades
ganaderas
Mantieneenestadostempranoslasucesinecolgica
Lasespeciessonescogidasporelhombre,lascualespuedennoseraptasparalazonaenproduccin
Avancedelafronteraagrcola
Sistemaproductivosimplificado
Pasturas consociadas, es decir pasturas con pocas especies e
interacciones
Conelavance tecnolgico sehandesarrolladonuevosmtodosagrcolasconelobjetivodeconservarlosrecursosnaturalesyregularlasactividadesagropecuarias.
Con la implementacindebuenasprcticasagrcolassepuedemejorar lasostenibilidad de los agroecosistemas mediante un equilibrioagroecolgico,demanerade integrar loscomponentesdelecosistemade
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formaquesemejorelaeficaciabiolgicageneral,sepreserveladiversidady se mantenga la produccin del sistema y su capacidad deautorregulacin.
Recordandolos
niveles
de
organizacin
de
un
ecosistema:
Elnivelmssimpleeselindividuo,elsiguientenivelcorrespondeagruposdeindividuosdelamismaespecie,formandounapoblacin.Suestudioesimportante para comprender y determinar los factores que controlan eltamaoycrecimientodelaspoblacionesatravsdeltiempo.Continuandoconlosniveles,lesiguenlascomunidades.Unacomunidadesunconjuntode varias especies coexistiendo e interactuando entre s en un lugarespecfico.
Estosniveles
explicados
en
un
agroecosistema
seran
por
ejemplo
los
siguientes:
Estediagrama
se
puede
ampliar
hasta
incluir
niveles
de
organizacin
regional,nacionalyglobalinvolucrandoaspectoseconmicos,demercado,polticasagrcolasycambiosclimticos.
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7.2.2 Flujo de energa y ciclado de materiales en los
agroecosistemas
En un ecosistema natural como en un agroecosistema los procesos
fundamentales
son:
Fotosntesis
Procesoporel cual lasplantas (cloroplastos) captan laenerga solar y la
utilizanpara
transformar
la
materia
inorgnica
de
su
medio
externo
en
materia orgnica, que les resultar fundamental para el crecimiento ydesarrollo.
Seproduce: la liberacindeoxigenohacia laatmosferay lareduccindedixidodecarbono
Elproductofinal:molculadeglucosa(azcarcon6tomosdecarbono).
El flujodeenergaenunagroecosistemaesalteradopor la intervencin
humana.Algunas
fuentes
de
ingreso
de
energa
no
son
sustentables,
se
introduce energa y nutrientes externos al sistema para incrementar laproduccin de biomasa comercializable. Por lo tanto es considerado unsistemaabiertoyaquepartedelaenergasaleencadacosechaenlugardealmacenarseenbiomasayasquedarseenelsistema.
La redundancia trfica es casi inexistente. La agricultura intentaredireccionar los flujos naturales de la energa y nutrientes del sistema.Estoconel finde incrementarelporcentajedeenergaynutrientesque
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soncosechados.Este redireccionamiento implica transformar lacomplejaredtrficadelosecosistemasnaturalesencadenastrficaslineales.
Respiracin
Eselprocesoporelcualclulasdegradan lasmolculasdealimentoparaobtenerenergaparapermitirlesrealizartodossusprocesosvitales.
El cido pirvico producido en la glucolisis, se desdobla a CO2 y H2O,produciendo36molculasdeATP
Ciclosbiogeoqumicos
Ciclosdeloselementosqumicos(Agua,carbono,fsforo,nitrgeno,calcio,entreotros.)circulanentrelosorganismosyelambienteconelobjetivodeusar, transformar y reutilizar molculas en el sistema. La energa es laprincipalfuentequerecorreelsistema.
En los agroecosistemas el reciclaje es mnimo, ya que al igual que laenerga,sonliberadosdurantelacosecha,prdidaporlixiviacinoerosin,ocasionadoporlacarenciadebiomasaenelsistema.
Lapermanenciadelsuelodesnudodurantemuchotiempoyentreciclosdecultivos son causantes tambin de prdidas importantes de nutrientes
esenciales
los
cuales
son
reemplazados
por
los
agricultores
con
agroqumicos.
Nutrientesclavesenlosagroecosistemas:
Carbono: en la medida que las rotaciones agrcolas ganaderas seancorrectassepodrfijaradecuadamenteelcarbonoalsuelo.
Nitrgeno:se
fija
de
la
atmosfera
atravs
de
las
leguminosas,
caso
contrariodeber incorporarlocon fertilizantecon la consiguienteposiblecontaminacindesueloyagua.
Fosforo: los cultivos loobtienende fuentenatural, sies escaso sedebeincorporarconfertilizante.
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Sucesinvegetal
Todos los ecosistemas tienen una tendencia al cambio dinmico en eltiempo,comoconsecuenciadefuerzasqueirrumpendesdeelexterioryde
procesosde
desarrollo
generados
dentro
del
sistema.
Losprocesosinternosderegulacinson:
Ciclos reproductivos: forman caracterstica, en que los diferentescomponentesdelsistemasereproducenasmismos
Fases fenolgicas:diferentesestadosde losseresvivos,desdesunacimientoasumuerte
Asignacinde
recursos:
forma
en
que
la
energa
fijada
como
materia se distribuye entre los diferentes rganos de loscomponentesdelsistema.
La simplificacin del agroecosistema y reduccin de niveles trficosocasiona que las poblaciones de plantas y animales no se autorregulen.Estassonreguladaspor insumosadicionadostalescomosemillas,agentesde control de poblacin, inseminacin, uso de fertilizantes, fungicidas ydems.
Todos estos procesos dan caractersticas a los ecosistemas yagroecosistemas,determinandolaeficienciaconquerealizansusfuncionesyalcanzansusobjetivos.
En los agroecosistemas, la reduccin de la diversidad estructural yfuncional lo hace menos resistente a las perturbaciones que losecosistemasnaturales.Alsersostenidoporlaactividadhumana,lohaceunsistemaautoequilibrado.
En
el
siguiente
cuadro
se
presentan
las
diferencias
claves
entre
ecosistemasnaturalesyagroecosistemas
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Cuadro7:Diferenciasentreecosistemanaturalyagroecosistema
7.2.3 Subsidios energticos de los agroecosistemas.
Subsidios tecnolgicos en los agroecosistemas
Losagroecosistemasrecibendelhombreaportesparalograrunequilibrioypoderproducirymantenerlaproduccindeinters.Estosaportespuedenser:
Prcticasdearado
Siembra
Cosecha
Transportede
grano
Aplicacindefertilizantes
Plaguicidas
Manodeobra
Suministrodemedicamentosyalimentosbalanceados
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Sistemasderiego
Invernculo
Fertilizantes
Lagran
mayora
de
estos
aportes
requieren
importantes
cantidades
de
energa,denominadossubsidiosenergticos.
Porejemplo lospastizalesproducenmenoscantidaddeKg.porhectreapero son ms estables y necesitan poco subsidio energtico para seguirproduciendo,encambiounmonocultivoproducemskgporhectreaperosonmsinestablescongastosextrasdeenerga.
En un engorde a corral la prdida es mayor debido al suministro deimportantescantidadesdegranos.
Estossonalgunosejemplospara tenerencuentaqueunagroecosistema,sinose loproducesustentablementeyeficientemente todossusrecursosse van perdiendo durante la cadena de produccin que no sonaprovechados,implicandoporlotantograndesprdidasdeenerga.
En estos ltimos aos, avances tecnolgicos a nivel biolgico, qumico ydesarrollodemaquinariashangeneradocambiosconresultadosfavorablespara la sustentabilidaddelagroecosistema como tambin resultados conconsecuenciasnegativas.
Entreestosavancessepuedennombrarlossiguientes:
Biotecnologa
Es un conjunto de tcnicas que utiliza clulas vivas, cultivo de tejidos omolculas derivadas de un organismo para obtener o modificar unproducto,mejorarunaplantaounanimalodesarrollarunmicroorganismoparautilizarloconunpropsitoespecfico.
Principalesaportes:
Mejoramientogentico
Eficienciaenelusoderecursosnaturalesdisponibles
Mayortoleranciaalasadversidades
Establecimientorpidotraslasiembra
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Cortosperiodosvegetativosyreproductivos
Eficaciaenlaasimilacindenutrientes
Adaptacinacondicionesambientales
Resistenciaaenfermedades
yplagas
Defensadelmedioambiente, reduciendo losdaosprovocadosalecosistemaatravsdereduccindelusodeagroqumicos
Utilizacindeplantassinvaloragronmico,como tapizduranteelperodo de no cultivo ahorrando agua y prestarse a ladescontaminacin
Organismosgenticamentemodificados(OGM)
Son organismos que se le han introducido en forma deliberada ycontrolada algunamodificacinen sumaterial genticohaciendousodelastcnicasmodernasdebiologamolecular.
Resistenciaainsectos
La resistencia a los insectos se logra incorporando a la planta el gen
productor
de
una
toxina
de
la
bacteria
Bacillus
thuringiensis
(Bt).
Esta
toxinaesmuyespecficaparacombatirinsectosyplagas.Esinocuaparaelconsumohumano.Sehademostradoque loscultivosqueproducenestatoxinaenformapermanenterequierenmenorescantidadesdeinsecticidasqumicos en situaciones especficas, por ejemplo cuando la presin deplagaseselevada.
Resistenciaavirus
La resistencia viral se logra mediante la introduccin de un gen de los
mismosvirus
que
causan
la
enfermedad
en
los
vegetales,
lo
cual
interfiere
conelprocesode replicacinviralyelefectopatognico.Al reducirse lasusceptibilidaddelosvegetalesaenfermedadescausadaspordichosvirusselograunmayorrendimientodeloscultivos.
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Toleranciaaherbicidas
Latoleranciaaherbicidasse logramediante la introduccindeungendeunabacteriaodeungenmodificadoenunaplantacomnmenteusadaenalimentacin humana, de modo que le confiere tolerancia a un
determinadoherbicida.
En
situaciones
donde
la
presin
de
la
maleza
es
elevada, el uso de dichos cultivos ha producido una reduccin en lacantidaddeherbicidasutilizados.
7.2.4 Prcticas productivas relacionadas con el
mantenimiento de la sustentabilidad de los sistemas
agroecolgicos
Dentrodelasprincipalesprcticassepuedennombrarlassiguientes:
Diversificacindelosagroecosistemas
Ayuda a mantener el sistema en forma equilibrada. Incrementa lasoportunidadesambientalesparaenemigosnaturalesyconsecuentemente elcontrolbiolgicodeplagas.Porotro lado, ladiversificacindecultivos,cultivosdecoberturaymulchesaportan importantesbeneficiosalsueloyalrecicladodenutrientes.
Lamanipulacindelavegetacinnaturaladyacentealoscamposdecultivopuede tambin ser usada para promover el control biolgico, comoreservoriodeenemigosnaturalesdeplagas
Adaptacin ecolgica de los agroecosistemas las condiciones
locales
Se basa en la aproximacin a la composicin de la flora y la fauna del
agroecosistemaalas
especies
propias
de
la
localidad.
Esto
se
lleva
acabo
utilizando variedades locales adaptadas. Por ejemplo una propuesta dedesarrollo agroforestal compuesto por una combinacin de especiesmaderables, arbustivas y frutales dentro de los predios agrcolas y depastos.Unaverdadera inversinrentableamedianoy largoplazoademsdeldesarrollodeunaproduccinsustentableyecolgicamente favorableparaelfuncionamientodelagroecosistema.
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Balancedelflujodenutrientesenerga
Buscar disminuir los desbalances ocasionados por el aporte extra deenergaynutrientesalsistema.Estose lograutilizando,como insumosdecada uno de los subsistemas los subproductos generados en otros
subsistemas(excretas
de
animales,
restos
de
cosecha).
El
objetivo
de
estas
prcticasesdisminuirlasentradasysalidasartificialesdelsistema.
Incrementarlasrelacionessinrgicas:
Aumentar las relaciones complejas entre los componentes de laagrobiodiversidad, favoreciendo la abundancia de funciones y vasalternativasalflujodenutrientes/energa.Estoselograevitandolaprdidadelabiodiversidad,suorganizacinespacialytemporal.
Manejarelsistemacomountodo
Primeroquetodoesnecesarioentendercmofuncionaelagrosistemaylainteraccindesuscomponentesentresiyelmedioexterno.Estoayudaadimensionar las capacidades, caractersticas, funciones y problemas quepuedeafectaroserafectadoelsistema.
Responsabilidadde lagestiny funcinde losagricultoresenel
mantenimientode
los
agroecosistemas
tal como se lo describi al comienzo, el agroecosistema es un sistemaabiertorelacionadoconlasociedadyelmedioambiente,esporelloquelaprofesionalidady laticaensu trabajocotidiano tiene implicanciasen laconservacin de nuestro planeta tierra y progreso de la sociedad comopases protectores del ambiente. Estudios e investigacionesmultidisciplinarias tienden a analizar factores ecolgicos, sociales,econmicosytcnicosparaobteneruna importanteretroalimentacindelasprcticasdemanejo,condicionesynecesidadesagrcolas.
Procesosostenibles
Porsostenibilidadseentiendeaaqueldesarrolloquetiendeasatisfacerlasnecesidadesactualessinponerenpeligrolacapacidaddelasgeneracionesfuturasparasatisfacersuspropiasnecesidades.Para lograrloesnecesarioequilibrar lasnecesidadeshumanascon lacapacidaddecargadelplanetapara proteger las necesidades futuras, de manera que las actividadeshumanassemantengandentrodeunos lmitesqueeviten ladestruccin
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7/26/2019 Procesos Biolgicos y Sistemas Naturales
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de ladiversidad,complejidadyfuncionamientode lossistemasecolgicosquesoportanlavidaEn resumen se pueden nombrar algunas prcticas agronmicas quepermiten mantener el sistema en condiciones sustentables yeconmicamenteproductivaseneltiempo:
El flujo de energa: diseo de la cubierta vegetal, densidad desiembra,pocadesiembra,controldeorganismosnocivos,sistemadepastoreo,carga,entreotros.
La disponibilidad de agua: riego, cortinas rompeviento, mulches,controldemalezas,aguadas,entreotros.
La disponibilidad de nutrientes: fertilizacin, ab
