Semana 16 del semestre 2021B

Una representación de la apariencia estimada de las especies de nuestra familia humana (Hominidae)

Chicos: 

Versión 1.1 

2021-12-19

Última modificación 2022-01-13

Espero que ya todos ustedes hayan recibido la primera dosis de la vacuna vs la COVID. Cuídense, pues su sistema inmune tarda 2 semanas en construir defensas específicas contra el virus SARS-Cov-2 y requieren de un segundo reto en la siguiente dosis + 2 semanas para alcanzar el máximo de protección.

Estamos en la última semana de éste semestre. A estas alturas todos debieran estar en zona de aprobación (> ó = 6 en los cuestionarios de Socrative Student). Todos podrían si quisiesen, basta aprender los contenidos de las 15 semanas estudiadas y esta misma. 

Para su fortuna tendremos 1 semana más para que logren llegar la zona de pase y unos días de vacaciones que pueden usar para aprender lo que ignoran en las 16 semanas del semestre del blog biol2c201.blogspot.com

Avisaré en los grupos Telegram los días y horarios de entrenamiento del recuerdo. Sigan las recomendaciones allí mencionadas.

Evolución Humana

La historia biológica de nuestro linaje se remonta a 6 u 8 millones antes del presente. No podemos relatarla con todos los detalles, como toda cuestión histórica, nunca sabremos todo.

Por otro lado, este tema aún está en investigación y de tanto en tanto se agregan datos y eventualmente de descartan ideas erróneas. Vamos avanzando.

En el siglo 19 se mal interpretó la evolución como una secuencia lineal dibujada como escalera y ha perdurado durante el siglo 20 y aún en este. Dicha representación de un camino definido de transformación no corresponde a la realidad tal como la conocemos luego de siglo y medio de investigaciones.

La Cadena del Ser.

El estudio de la evolución de diversos linajes a través de restos fósiles dio frutos, pero fueron mal representados como línea.

Evolución mal representada de las ballenas (Cetacea)

Lo peor es que esa imagen de evolución lineal tuvo un éxito viral. Toda persona culta o no, educada o no e incluso algunos biólogos no evolutivos creen que es así. Ya lo he dicho antes, pero debo insistir porque en cualquier búsqueda en Internet la mala  representación es casi la única mostrada. 

Evolución bien representada: Árbol evolutivo de los Cetáceos

Estudien las diapositivas de la siguiente presentación, pica en el enlace: Evolución Humana.

Y el video de la clase aquí.

Si tiene interés sobre el tema pueden ir a estos sitios:

Biologueando

UCF

Semana 15 del semestre 2021B

 

Árbol de la Vida esquemático

Chicos:

Versión 3.5  del 2021-12-21

En esta semana quince hablaremos sobre algunos de los mecanismos evolutivos más importantes, es decir, de aquellos procesos que alteran la Poza genética de una población o especie que conducen a cambios anatómicos, funcionales y conductuales de los organismos en cada generación. Cambios que con el tiempo suficiente da lugar a nuevas especies del árbol de la Vida.

Árbol de la Vida, según Whittaker, 1969

Hay varios mecanismos que teniendo de insumo a la diversidad genética generan cambio evolutivo en los linajes de la Vida. Podemos listar, sin ser exhaustivo, a:

• Selección Natural
• Deriva génica
• Selección Sexual
• Especiación
• Extinción
• Migración
• Consanguinidad
• Simbiogénesis

Mecanismos evolutivos.

La Evolución es el proceso de cambio que afecta a la información genética de las poblaciones a lo largo de las generaciones durante su existencia en el tiempo geológico. Por supuesto, al surgir el fenotipo de la expresión de esa información durante el desarrollo embrionario y el metabolismo diario, entonces la anatomía, fisiología y comportamiento también cambian dando origen a diferentes especies. 

• La Selección Natural (mecanismo principal de evolución adaptativa). No todos los organismos tienen la misma probabilidad de sobrevivir y dejar descendencia, de allí que de una generación a otra cambia la frecuencia relativa de los genes alelos de cada locus.

Animado. Los escarabajos con coloración contrastante con el entorno tienen menos probabilidad de sobrevivir,  el camaleón los depreda más fácilmente.

• Deriva Génica (principal mecanismo evolutivo no adaptativo). Si la población es pequeña, entonces cambia al azar la frecuencia de los genes alelos de los pocos organismos de la siguiente generación. De allí que haya un efecto fundador cuando una población invade nuevo territorio.

Si la población es pequña de una generación a otra sola poza génica cambia al azar. Compara las botellas. 

Si la población es pequeña la poza génica de la siguiente generación varía al azar

• Selección Sexual es el cambio evolutivo debido a la elección de la pareja sexual por algún atributo.

La araña Maratus speciosus macho danza ante las hembras, éstas eligen al más "bello" y mejor bailador.

Danza del macho del Ave del Paraíso de Nueva Guinea

• Especiación es el proceso que da origen a nuevas especies a través  de la transformación, de acuerdo a su entorno, de las especies ancestrales. 

Subpoblaciones de una especie enfrentadas a entornos diferentes evolucionarán distanciándose. Si el proceso dura lo suficiente se convertirán en especies hermanas.

Radiación Adaptativa = Especiaciones en abanico

• Extinción es un hecho casi inevitable. O las especies dan origen a otras especies hijas o perecen inevitablemente. Entre vertebrados las especies persisten alrededor de sólo 1 Ma (millón de años).

Las especies extintas ya no aportan a la biodiversidad del futuro

En el eón Fanerozoico han ocurrido 5 Extinciones Masivas

• Migración es la salida o entrada de genes alelos del conjunto de genes de la población de vida al abandonar el territorio o  entrar al área ocupada por otra población de la misma especie alterando así la poza génica. 

Durante la migración de Núes diversas pozas génicas se juntan

• Consanguinidad es la cruza de organismos emparentados familiarmente, esto conlleva a la concentración de ciertos genes alelos y facilita la formación de genotipos homocigotos negativos, muchos de ellos ocasionando enfermedades.

Noten cómo la cruza entre primos hermanos reunió genes alelos recesivos heredados del mismo abuelo.

• Simbiogénesis (sim- = unir, bio- = ser vivo y gen- = producir) es un proceso muy raro, pero sumamente importante al formar quimeras por la fusión de 2 organismos de especies diferentes. Estas quimeras reúnen los genes de dos linajes. Las células eucarióticas provienen de un evento de este tipo. 

La simbiogénesis entre una bacteria fotosintética (cianobacteria) y un protista dio origen a las algas y a las plantas verdes.

Los cambios en las secuencias de ADN a lo largo de las generaciones pueden tener efectos adaptativos o no respecto al ambiente (adapt- = ajuste, adecuación). 

Estudien las diapositivas de la siguiente presentación por terminar.

Mecanismos Evolutivos from govearraf

Aquí está el enlace para el video de una clase sobre Mecanismos Evolutivos.



CG2. Una canción interesante con un cantante muy bueno.

Revisa los contenidos de las presentaciones que siguen:

Semana 14 del semestre 2021B

  

El árbol de los Reinos elaborado por Haeckel

Chicos:

Versión 2.2
Última modificación 2021-12-06

Ventilación

Evolución, aspectos históricos.

En la semana 14 entraremos de lleno a estudiar el Transformismo, mal llamado Evolución. Como lo comenté en entradas anteriores. 

Hablaremos de algunos aspectos históricos y retomaremos conceptos ya vistos en la primera parte del corte 3 (mutación y recombinación) como lo que son en el campo evolutivo: La fuente de variabilidad, insumo de la selección natural.


Por supuesto, el objetivo es adquirir los conocimientos previos para enfrentar el estudio del Transformismo, a lo que se le mal conoce como Evolución. Casi todo mundo cree comprender el sutil mecanismo evolutivo, ciego y sin propósito creador de complejidad. Como lo mal entienden no lo aceptan a pesar de las miles de evidencias a su favor. Suponen que la evolución es azar y no reparan en los 2 pasos esenciales: 

1. El azar, la generación de diversidad por mutación y recombinación (que estudiamos la semana pasada) y
2. La necesidad, la mayor probabilidad de sobrevivencia de los fenotipos según el microambiente que les a tocado enfrentar.

A primera vista ¿cuántas palomillas hay en la imagen?

Estudien las diapositivas de las presentaciones que siguen. No tienen audio, así que les recomiendo que en una segunda lectura imiten a los cronistas deportivos y describan los contenidos de las presentaciones.

Evolucion, aspectos historicos from Colegio de Bachilleres

La descendencia con modificación, el surgimiento de nuevas especies a partir de otras ancestrales es un hecho establecido por la Ciencia. Ha estado ocurriendo desde el mismo origen de la Vida hace unos 3.9 Ga (giga-años). Qué ¿Cuál es el mecanismo de cambio? ese es otro asunto.

Lamarck estaba en lo correcto al apreciar que existía la evolución. Erró en el mecanismo, pero no en advertir la importancia del ambiente donde viven las especies. 

Darwin y Wallace descubrieron la principal fuerza evolutiva, La Selección Natural y también aportaron pruebas de que la evolución es un hecho que ocurre bajo la acción del ambiente sobre los organismos permitiendo la existencia de un pequeño número de descendientes. La poza génica siguiendo los cambios del medio, a corto y largo plazo.

En Física y Química no suele pasar, en Biología ocurre que muchas personas normales desde sus ideas preconcebidas, sin análisis y conocimientos adecuados cuestionan la validez del origen de las especies por descendencia con modificación como lo plantearon hace más de 150 años Darwin y Wallace.

En su sano juicio casi ninguna persona pondría en duda la Teoría de de la gravedad de Newton, ni la versión ampliada y más exacta de Einstein. Tampoco la mecánica-cuántica, ni la electromagnética. No importa que se llamen teorías. Tal vez sea porque las personas comunes no las entienden en ningún grado y ante las evidencias de la aplicación de dichas teorías en la tecnología de nuestro planeta asumen que el acuerdo sobre la veracidad de ellas por parte de la comunidad científica es acertado. 


Pero tratándose del Transformismo cualquiera cree que entiende la teoría. Hay estudios de ciencias sociales que evidencian que mucha gente tiene una idea errada acerca de lo que plantea la teoría evolutiva y como son inteligentes (sin duda ni sarcasmo) pues no están de acuerdo con la evolución. Pues lo que entienden erróneamente que es la evolución, es sin duda, insostenible y se reafirma su oposición. Sin embargo su argumento es una falacia argumentativa denominada "Hombre de paja" que consiste en distorsionar la posición opuesta para combatirla, pero derrotan a otra cosa.

La Teoría Darwin-Wallace como sus extensiones, la teoría sintética y extendida cuentan con un apoyo experimental, observacional y coherencia lógica muchísimo más amplio que otras explicaciones científicas de distintos hechos de la realidad que son aceptadas sin más reparo.

Una razón profunda para ello es que el transformismo coloca a la humanidad en su lugar: una especie recién llegada a un planeta (hace unos 140 kilo-años [ka], nuestra vieja Tierra, de más de 4.5 giga-años [Ga]). A contrapelo de las tradiciones culturales de todas las culturas que asumían que los humanos somos la medida de todas las cosas, parafraseando a un filósofo griego.

Otra razón es que la palabra "Teoría" significa suposición. En otras entradas del blog hemos sostenido que en ciencia, teoría, significa explicación, no una suposición. Ningún biólogo supone que la selección natural es el principal mecanismo de la transformación de las especies. Simplemente le aceptan a la luz de millones de piezas de evidencia convergente que la investigación científica ha producido en siglo y medio.

Por ello Richard Dawkin, eminente biólogo británico propone usar otra palabra para denominar a las teorías científicas que explican un hecho de la realidad y para las cuales muchos experimentos rigurosamente controlados, observaciones cuidadosamente registradas y la lógica apoyan a tal grado, que resultaría poco práctico y necio dudar de ellas. Además de costoso y dañino no usarlas para beneficio de la humanidad. Esa palabra es Teorum.

Estudien las diapositivas de la presentación que sigue y reflexionen si la explicación de Darwin y Wallace de la transformación de la especies, puede nombrarse como Teorum de la Evolución (para no usar la expresión mal entendida de teoría de la evolución). 

Pruebas de la Evolución from govearraf

Los videos de las explicaciones a esta página pueden acceder a ellos picando en los vínculos:

    Video 1 Historia de las Teorías Evolutivas

    Video 2 Pruebas del hecho evolutivo

CG2. Les dejo de regalo un enlace a una pieza de música:

Semana 13 del semestre 2021B

 Chicos:

Versión 1.7
Última modificación:2021-11-29

Microbiota

En la semana 13, estudiaremos la determinación del sexo de los organismos y las dos fuentes de variabilidad (la materia prima para la evolución), la mutación y la recombinación de genes.  No obstante, hay ciertas precisiones o modificaciones que deben de hacerse.

Por supuesto, el objetivo es adquirir los conocimientos previos para enfrentar el estudio del Transformismo, a lo que se le mal conoce con el nombre de Evolución. 

Mucha gente cree que entiende la mecánica del proceso evolutivo y sobre la base de esas incomprensiones hay quien se niega a aceptar la realidad de su existencia aunque sea una afirmación con un cúmulo de evidencia a su favor equivalente o superior a la Teoría de la Gravedad de Einstein. Yerran, pero no porque carezcan de  inteligencia.

Su pensamiento es falaz (incorrecto) aunque sea inconsciente (falacia, Hombre de Paja), es decir argumentan de manera  lógicamente no válida.

 

Pues al argumentar en contra de la evolución describen un mecanismo evolutivo diferente al sostenido por los biólogos. En ocasiones, ocurre por no saber biología, otras veces porque no se comprende el sutil mecanismo evolutivo, ciego y sin propósito creador de complejidad llamado Selección Natural. Sin embargo, hay casos deliberados de distorsión para crear la ilusión de ganar un debate.

El primer pantallazo de una búsqueda con Google-imágenes arroja éstas 8 ilustraciones

Como lo plantee en otra página del blog, parte del problema es el nombre erróneo que le dieron los contemporáneos de Darwin y Wallace. El significado común y correcto de la palabra "evolución" es contrario a la propuesta de Darwin-Wallace y al conocimiento científico del tema hecho por múltiples investigadores en los últimos 100 años y que se conoce como Terorum (teoría)  Sintética de la Evolución.

Estudien las diapositivas de las presentaciones que siguen. Les recomiendo que en una segunda lectura imiten a los cronistas deportivos y describan los contenidos de las presentaciones.

Determinación del sexo_v2.1 from govearraf

La Mutación como fuerza evolutiva from Colegio de Bachilleres

Recombinación Genética from Colegio de Bachilleres

Los vínculos de los videos de la explicación de cada una de las 3 presentaciones están aquí:

   1 Determinación del Sexo

   2 La Mutación como Fuerza Evolutiva y

   3 Recombinación génica.

Lleven a cabo las cruzas siguientes en la hoja 15 de su CET.

* CC x cc

** EE x ee

*** TªTª x TºTº

**** El fenotipo r (chícharo arrugado) se encuentra en un depósito de semillas en 1 de cada 600 semillas. ¿Cuál es la estructura de la poza genética? 






Les dejo de regalo un enlace a una pieza de música:

Semana 12 del semestre 2021B

 

Una población de flamencos

 

Chicos:
Versión 2.3
Última actualización: 2021-11-22

Recordemos que ahora, las 3 acciones más efectivas para combatir la pandemia son:

Vacunarse

Vacúnense en cuanto les toque.

Quedarse en casa si presentan síntomas de Resfriado

Fiebre-catarro-dolor de cabeza-malestar

Ventilar todos las habitaciones

https://www.sfmnews.com/2021/03/el-covid-19-esta-en-el-aire-la.html

 

Genética de poblaciones

La herencia a nivel de las poblaciones sigue una ecuación descrita independientemente por dos científicos del siglo 20, el matemático británico GH Hardy y el médico germano W Weinberg.

La ecuación de Hardy-Weinberg es fundamental para entender el cambio evolutivo, aunque paradójicamente la ley matemática establece que las proporciones de los genes alelos de una población ideal permanecen constantes de una generación a otra. 

La ecuación nos sirve para conocer la proporción de genes alelos (dominantes y recesivos) y de los distintos genotipos (homocigoto dominante, homocigoto recesivo y heterocigoto) de un determinado locus.

Variación de las frecuencias genotípicas AA, Aa y aa

También permite descubrir si la poza génica de una población está en equilibrio (no está cambiando) o en desequilibrio (está evolucionando) y pistas sobre cuál mecanismo evolutivo está actuando.

Estudien la siguiente presentación de diapositivas. Ya saben que deben de capturarlas en su móvil para visualizarlas sin consumir datos.

Equilibrio de Hardy-Weinberg from govearraf

También pueden visualizar el video de una clase sobre esta página del blog.



CG2. Una pequeña canción con la cantante ya desaparecida, y Amparo Ochoa.

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Semana 11 del semestre 2021B

 

Flores de chícharo, carácter color de la flor en sus dos formas de expresión, flor blanca y flor púrpura.

Chicos:
Versión 2.0
Última actualización 2021-11-15

Recordatorio

Estamos viviendo todavía la pandemia del SARS-CoV-2. No hay país del Mundo que escape a ella.

# de casos confirmados diarios (promedio de 7 días)

Ya saben cuales son las medidas. En la Cd Mx ya estamos en el color verde, cómo podemos aprender de otros países, en cualquier momento podemos tener una 4a. ola epidémica. Sin embargo, dada la gran fracción de población vacunada. Esta cuarta ola será de los compatriotas no vacunados. 

Ahora, >95% de hospitalizados no quisieron aplicarse la vacuna. Así pues, expliquen a las personas de su entorno de la importancia de hacerlo y salvar su vida.

Como lo veremos en las últimas semanas, si permitimos que muchas personas se contagien y en ellas se multiplique el virus por miles de millones se da la oportunidad de que ocurra alguna mutación ventajosa para el virus SARS-CoV-2 y pueda evadir la respuesta inmune de las vacunas en uso y regresemos a la situación del 2020 y necesitemos vacunarnos de nuevo (somos 7,907 millones).  

Ayuden informando a las personas de su entorno. Las medidas son simples y son 24/7. En Orden de eficacia

* Vacunarse (en cuanto les toque)

* Quedarse en casa en caso de sentirse resfriado (tomar una prueba COVID (PCR o de Antígenos)

* Toser o estornudar en el brazo 

* Tomar sana distancia (saludos sin contacto)

* No tocarse la cara sin limpiarse las manos 

* Ventilar todos los espacios cerrados 

* A falta de sana distancia, usemos BIEN y TODOS el cubrebocas

Genética Mendeliana

Ahora estudiaremos la Herencia, es decir, la capacidad de los organismos de transmitir a sus descendientes la información necesaria para fabricar todas las macromoléculas de su cuerpo y a través de ellas llevar a cabo ese conjunto complejo de procesos que llamamos Vida. 

En los cromosomas está la información que se hereda a los descendientes.

Es conocimiento popular que los hijos se parecen a sus padres, pero ¿Cómo es posible que ello ocurra? ¿Por qué no siempre, ni con todos los rasgos? ¿Porqué se dice que Juanito abueleó?

Hija y Madre.

¿Cuál es la base del parecido?

El parentesco resulta de la Replicación del ADN de los cromosomas. Primero se hacen copias y luego se heredan esas copias de información.

La herencia es una propiedad que tiende a conservar los rasgos de los organismos de una generación a otra. Sin embargo y aunque parezca paradójico es esencial para el origen de las especies de nuestro planeta (biodiversidad). 

No animada. Especies de hongos, noten la variedad.

Darwin y Wallace descubrieron el mecanismo principal de lo que en los años 50s del siglo 19 se llamaba, Transformismo (trans- = al otro lado = a través, form- = forma e  -ismo = modo de pensar o creencia). Es decir, las especies cambian a lo largo del tiempo geológico, se convierten en otras especies emparentadas. Tal como se representa en el esquema inferior.

Árbol filogenético de los animales paquidermos.

El Transformismo pronto fue rebautizado por otros científicos, para desgracia (dado que induce a errores de comprensión), como Evolución (e- = exterior = hacia afuera, vol- = volver = girar y  -ción = proceso). 

Así pues la idea precisa de Darwin y Wallace de que las especies pasan de una forma a otra (de una especie original a otra descendiente) se mal interpreta constantemente al cambiarle de nombre. Ya que por sus lexemas el significado común de la palabra evolución implica un proceso de desenrollar, desenvolver un cambio, variar según un modo preestablecido y eso no es lo que Wallace y Darwin descubrieron. Las especies surgen sin seguir rutas preestablecidas, bajo las exigencias del microambiente que enfrentan en cada momento y el azar de sus mutaciones. 

De inmediato, las personas cultas del siglo 19 reutilizaron la Scala Naturae, un antiguo gráfico sobre la jerarquía de los seres para mal representar la evolución como escala (escalera) evolutiva.

Así pues, la palabra "Evolución" tiene dos significados:

•  En la vida cotidiana, su significado original equivale a decir Desarrollo (des- = perder, arroll- = arrollar) o desenvolvimiento. Por ejemplo, el desarrollo embrionario, es un proceso de cambio de ruta pre-establecida: cigoto --> Mórula --> Blastocisto --> Gástrula --> Embrión --> feto --> Neonato.

• El significado actual asignado por los biólogos a esa palabra, en contra de su propio significado original, consiste en el proceso de cambio no predeterminado de los organismos de una especie a lo largo de cientos o miles de generaciones originando un árbol de ascendencia común.

El esquema representa nuestro conocimiento de como fue la evolución en nuestro Dominio Eukarya

Estudien las siguientes presentaciones. Hagan una lista de los nombres de conceptos (no definiciones) y hechos importantes.  Como siempre, sugiero que armen una descripción de los contenidos de cada diapositiva, simulen ser un comentarista deportivo con mucha enjundia. Describan con sentimiento, pasión, alegría y dolor. (CG4).

JUEGUEN Y APRENDAN. Hay conocimiento procedimental que deben ejercitar.

Cruza Monohíbrida from govearraf

Aquí está el video de la explicación del procedimiento clásico.


La siguiente presentación tiene audio escuchen conforme avanzan de diapositivas:

Cruza con Codominancia from govearraf

Aquí está el enlace para el video de la explicación de estas diapositivas.



 

Cruza Dihíbrida from govearraf

Aquí está el enlace para el video de la explicación de esta presentación.

No olviden bajar las diapositivas o presentación a su móvil usando Wifi para que no gasten datos, sobretodo si no tienen conexión a Internet permanente.

Lleven a cabo las cruzas siguientes.

* CC x cc

** EE x ee

*** TªTª x TºTº





CG2. Les dejo de regalo un enlace a una pieza de música:

Semana 10 del semestre 2021B

 Por M en C Rafael Govea Villaseñor

Versión 3.0

2020-11-07

La biodiversidad surge de la evolución de las especies

Genética y Evolución

Avanzamos con su curso y entramos a los contenidos del tercer corte, Genética y Evolución. Explicaremos cómo y qué se hereda cuando los organismos se reproducen y las consecuencias para la especie cuando se suceden las generaciones a lo largo de periodos de tiempo prolongados.

Cariotipo humano, el conjunto de cromosomas de una célula

Relaciones evolutivas de las especies vivas y extintas de elefantes

En caso de requerirlo puede verse el video de una clase con los contenidos de ésta página, piquen en el vínculo.

¿Qué son los genes y cómo funcionan?

Empecemos señalando que las células son la unidad de la Vida. La Vida es una compleja red de procesos que resultan de la interacción de moléculas y macromoléculas que reaccionan entre sí gracias a que éstas (las células) son sistemas abiertos que toman sustancias y energía de su entorno, transforman a ambas y a otras les dejan salir.

Pequeña ventana a la red de reacciones químicas que ocurren en las células

Las células existen, se autoconstruyen, autorregulan y se reproducen gracias a la acción conjunta de unas decenas de pequeñas moléculas inorgánicas (PMI), alrededor de mil pequeñas moléculas orgánicas (PMO), cientos o miles de oligomoléculas (péptidos, oligonucleótidos y oligosacáridos) y miles, decenas de miles e incluso, a más de cien mil macromoléculas diferentes según la especie (proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos). Conformando complejos multimoleculares y organelos que realizan las funciones celulares.

Por ejemplo en los músculos estriados la unidad anatómica y funcional que genera movimiento y fuerza es el Sarcómero, el cual es un complejo multimolecular constituido por diversas proteínas. 

Miofibrillas y Sarcómero

Estructura molecular del Sarcómero

El gif animado muestra las sustancias que participan en la generación de fuerza en las moléculas del citoesqueleto de una célula muscular

Como lo saben de biología 1, cada una de estas proteínas son fabricadas por los ribosomas de acuerdo a las instrucciones de un gen de los miles que contiene el ADN de la célula. 

Así pues, lo que es una célula y los procesos que puede realizar dependen de la información genética (el conjunto de sus genes, Genoma) que contiene. Las células a lo largo de su evolución han adquirido la información (los genes) que les permite aumentar su orden interno a costa de desordenar su medio. La Vida es la expresión de dicha información que se almacena y se transfiere de unas moléculas a otras.

La madeja en esta microfotografía electrónica muestra a la única molécula circular de ADN de la bacteria Escherichia coli.

Genoma de E coli cepa 958 (5.1 Mpb, 4982 + 7(3ARNr +89ARNt) genes

La información genética se almacena a largo plazo en el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y consiste en las instrucciones para construir las macromoléculas que participan en casi todos los procesos celulares, los diversos tipos de ARN y las Proteínas. 

Cromosomas desenrollados dentro del núcleo celular (ratón).

Estructuras a diferente tamaño de la Información genética

Un gen es una secuencia de monómeros (incluyendo sus variantes en diferentes linajes) que codifica la elaboración de macromoléculas funcionales. Éstas macromoléculas interaccionan entre sí conformando los procesos vitales.

Cada línea representa una interacción entre macromoléculas, los puntos (proteína >>> ARN)  3200 asociaciones entre 1700 proteínas. Cada proteína tiene su gen. (Stelzl U et al 2005 Cell 122(6)957-68  https://doi.org/10.1016/j.cell.2005.08.029)

La secuencia de pares de bases del ADN almacena también la información de cuándo, cuánto, dónde y en respuesta a qué circunstancias del entorno se deben producir las decenas de miles de especies diferentes de proteínas y ARNs que cada célula requiere para vivir.

Los pares de bases C=G, G=C, T=A y A=T son las "letras" químicas usadas para escribir la información genética.

Las macromoléculas se asocian por complementaridad de superficies determinando los procesos celulares. Formando complejas redes de interacciones que terminan construyendo a los organismos y su fenotipo (la apariencia, físico, forma o funcionamiento dado).

2 moléculas proteicas y un trozo de ADN. Factores de transcripción unidos a su secuencia específica.

S cerevisiae 12Mpb, unos 6 Kgenes en 16 cromosomas

Un gen entonces es una secuencia de pares de bases que codifica la síntesis de una molécula de ARN funcional. La mayoría son ARN mensajeros que a su vez codifican la síntesis de moléculas de Proteína. Los genes tienen una porción regulatoria (que indica cuándo y cómo se lee el gen) y otra estructural (que dicta el orden de los monómeros). Estructura de un gen eucariótico:

El gen se transcribe en ARN, luego se corta y pega uniendo las secuencias codificadoras de aminoácidos (exones) pra formar el ARN mensajero que dirige la elaboración de la proteína.

Así pues, el fluir normal de la información genética en la célula (eucariótica) sigue el siguiente esquema:

En las células procarióticas es más directo, antes de terminar la transcripción, ya se está traduciendo. Porque sus genes no están interrumpidos por secuencias no codificantes (intrones):

Diferencia esencial entre las células procarióticas y las eucarióticas.

El ADN almacena información usando 4 "letras químicas" que son las bases nitrogenadas G (guanina), A (adenina), C (citosina) y T (timina) de sus nucleótidos.  El ADN es una doble hélice hecha de pares de bases de nucleótidos A=T y G=C que unen sendas cadenas de nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster. 

El ADN tiene dos cadenas complementarias de nucleótidos que son moldes recíprocos: La cadena sentido en dirección 5' ---> 3' y la cadena antisentido en dirección opuesta 3' ---> 5'. 

De allí que la información en el ADN está almacenada 2 veces, una en cada cadena:

La síntesis de una cadena de ADN requiere una cadena molde y los 4 nucleótidos activados, es decir en forma de: dGTP, dATP, dCTP y dTTP. La adición de cada nucleótido sólo ocurre en el extremo 3' de cada cadena. Así que la síntesis ocurre en sentido 5' a 3'

Toda célula procede de otra célula progenitora y recibe de ella su información genética. Así pues, como ya lo estudiamos, antes de cada división celular ocurre la Replicación del ADN. Las dos cadenas del ADN se separan y sirven de molde para rehacer las cadenas complementarias:

La G empareja a la C, la A a la T y viceversa:

                                                 5'TATgCgTAAAgCTTC3'

                                                 __________3'TTCgAAg5'

                                     --->
5'TATgCgTAAAgCTTC3'

3'ATACgCATTTCgAAg5'

                                    --->

                                                5'TATgC3'____________

                                                3'ATACgCATTTCgAAg5'

Así se forman dos moléculas idénticas a la original aunque cada una de ellas tiene una cadena vieja y otra nueva. La replicación es semiconservativa. De ese modo cada célula hija tendrá la información para fabricar las macromoléculas necesarias para funcionar.

Replicación semiconservativa (cadenas vieja-nueva)

Cuando la célula requiere de una proteína o de un ARN funcional, entonces copia el gen correspondiente, pero usando un "alfabeto" distinto. En vez de GACT del ADN usa GACU del ARN. 

El proceso se llama transcripción del ADN porque se escribe la misma información, pero usando un conjunto de "signos" un poco distinto. En vez de T se usa U.

Noten que cada T en la cadena sentido está representada por una U en el ARNm. El ARNm se elabora tomando como molde a la cadena antisentido 3' --> 5'.

Como puedes ver en la imagen de arriba, la cadena antisentido es el molde para elaborar el ARN que crece por su extremo 3'. 

Transcripción del ADN

Copia al archivo de texto de la asignación la siguiente molécula de ADN y debajo de la cadena antisentido escribe la secuencia de ribonucleótidos de unidos durante la transcripción del ADN. Regresa la tarea de inmediato.

Nota que yo empecé el ejercicio, continúa tú. Ya escribí 4 nucleótidos de ejemplo y el símbolo de la guanina con "ge minúscula" para no confundir con la C de la citosina.

Muestro la cadena sentido en naranja, la cadena antisentido en verde y el ARN en azul.

5'TATgCgTAAAgCTTCgCTACgATCCgTAgCUCgACCATCgA3'

3'ATACgCATTTCgAAgCgATgCTAggCATCGAgCTggTAGCT5'

5'UAUg...

En las células, muchas de las moléculas de ARN fabricadas son de ARNr (r = ribosomal) que se ensamblan con decenas de proteínas para constituir los ribosomas (las "máquinas" que fabrican proteínas) catalizando la formación del enlace peptídico, otras son de ARNt (t de transferencia) cuya función es transportar cada uno de los 20 tipos de aminoácidos proteicos al ribosoma.

Las moléculas ARN mencionadas se llaman no codificantes (nc) porque no dirigen la síntesis de proteínas como el ARNm (m = mensajero. Recientemente se han descubierto muchas moléculas de ARNnc distintas que participan en la regulación de distintas fases del flujo de información y también en la defensa antiviral de las células.

La mayoría de las moléculas de ARN parecen pertenecer a la clase codificante, el ARNm. Estos, son una especie de "planos lineales" de las proteínas que contienen el nombre (o codón) de cada uno de los aminoácidos que deben de ser unidos para fabricar los miles de proteínas que requiere una célula para funcionar.

En el ARNm se encuentra codificada la secuencia de aminoácidos que debe unir el ribosoma como una serie de tripletes de nucleótidos llamados codones. Hay 64 codones posibles y sólo 20 aminoácidos proteicos. Así que hay codones sinónimos para casi todos los aminoácidos. 

Por ejemplo: el codón GGG = glicina, GGU = glicina y UUU = fenilalanina o UUC = fenilalanina. 


El esquema que contiene todos los codones y su equivalencia se llama código genético que es prácticamente Universal. En el esquema se especifican en círculos concéntricos la primera "letra": G, A, C o U; la segunda: G, A, C o U, la tercera "letra" de cada codón (también G, A, C o U) y el aminoácido que codifica. 

En el esquema circular mostrado abajo, los codones se muestran radialmente desde el centro hacia afuera. Los aminoácidos se escriben con su  símbolo de 3 letras. Los colores muestran el tipo de aminoácido:

Por ejemplo:

Ahora, traduce en la asignación de TEAMS el pequeño trozo de ARN que simula ser ARNm. Usa el código genético. Busca el codón de inicio y a partir de ese triplete coloca el símbolo de tres letras del aminoácido correspondiente. Precisamente como se muestra en la figura de arriba. Luego envía el ejercicio.


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Proteína:







 




En 1985 se secuenció el primer genoma de un organismo, el de la eubacteria Haemophilus influenzae con 1.83 Mpb de ADN, 1765 genes codificando para 1610 proteínas y 155 ARNs (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/genomes/165?).

Haemophilus influenzae al microscopio electrónico de barrido, 24,000x de David M Phillips

Las entidades biológicas, células, organismos y virus tienen un genoma. Por ejemplo él del virus SARS-CoV-2 se secuenció unos cuantos días después de su descubrimiento en pacientes de COVID en Wuhan, China (diciembre de 2019). Así nos enteramos que es una molécula de ARN 5' a 3' de unos 30 Kb.

Se muestran 6 genes de los 15 ó 16 que tiene.

El gen de la espícula del coronavirus es muy importante porque la proteína por él codificada le permite al virus adherirse a la membrana de algunas de nuestras célula e iniciar la invasión de su citosol. De ahí que muchas de las más de 150 candidatos a vacuna en estudio incluidas las aprobadas en uso de emergencia intentan dirigir la respuesta inmune a esta proteína, en particular al sitio de unión con la ACE-2, la proteína membranal de nuestras células que le sirve de anclaje.

Virus SARS-CoV-2 unido a la proteína que usa para iniciar la invasión

Los genes tienen miles o decenas de miles pb de longitud, el gen S del coronavirus es de 3822 bases que codifican para 1274 aminoácidos. En el vínculo se muestra el primer registro de dicho gen del virus secuenciado en China en diciembre de 2019. 

En la actualidad tenemos secuencias genómicas completas, borrador, variantes o parciales de 418 918 especies de organismos diferentes en las cuales se han reconocido de cientos a decenas de miles de genes. (https://gold.jgi.doe.gov/organisms?page=3&count=25 visitado el 07/11/2021) Obviamente el nombre de cada uno de esos genes es compleja y críptica.

Gráfica del número de clases de seres vivos que tienen especies con genomas secuenciados. Resalté la rebanada de nuestra clase, mamíferos, 1149 especies con genoma completo o parcialmente secuenciado.

Importante:

Para nombrar los genes con fines didácticos solamente usamos letras escritas en itálicas. Las letras mayúsculas o con el exponente (w = wild o +) se refieren a las variantes de genes (alelos) dominantes y con el exponente (-) a los genes alelos recesivos. Por ejemplo A, a, B, b, D, d, Rh+, Rh-, Pur+ y Pur-. En cambio, los productos (ARNs, proteínas y rasgos) usan el mismo nombre con letras normales

Ejemplo de genes alelos en un par de cromosomas homólogos

Enlace para cuestionario: