Cuarto periodo. Taller 2. Botanica y taxonomía vegetal

 Copiar en el cuaderno de biología el siguiente ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 1 de octubre de 2021.

Sistemática Vegetal a partir de la Botánica

Como vimos en los talleres de tercer periodo el fundamento actual de la clasificación biológica es el parentesco entre especies. Sin embargo, históricamente la taxonomía vegetal tiene su origen en la botánica, que es la rama de la biología que estudia las plantas, bajo todos sus aspectos, lo cual incluye: descripción, clasificación, distribución, identificación, el estudio de su reproducción, fisiología, morfología, relaciones recíprocas, relaciones con los otros seres vivos y efectos provocados sobre el medio en el que se encuentran. Según esto la sistemática vegetal es la ciencia que se ocupa de establecer relaciones de parentesco entre las plantas a partir de sus caracteres (por ejemplo, morfología, anatomía, fisiología, estructura del ADN, etc.). La disciplina abarca a la Taxonomía (que ordena a las plantas en un sistema de clasificación de los organismos vegetales), la filogenia y la evolución de los organismos vegetales.

La sistemática moderna no sólo se basa en la morfología externa del vegetal, también considera la constitución anatómica, sus caracteres genéticos, su ecología, su área de dispersión, sus antepasados, para intentar formar un sistema acorde con las afinidades verdaderas de las plantas, es decir, el grado de parentesco que existe entre los diversos grupos de plantas.

Cuando sólo se consideran los vegetales vivos en la actualidad, la botánica sistemática actual no se diferencia demasiado de la de antaño, puesto que, en esta última, no se consideraban los restos fósiles e improntas, que eran objeto de la fitopaleontología.

Las tendencias sistemáticas actuales integran la fitopaleontología con el fin de agrupar las plantas según sus verdaderas afinidades.

Hoy por hoy los botánicos sistemáticos se dividen en dos tendencias principales, por una parte están los que siguen empleando los métodos tradicionales de clasificación biológica, mientras que por otra parte están los métodos cladistas.

La clasificación de las plantas separa clásicamente a estos organismos en dos grandes grupos, las plantas no vasculares y las vasculares. Las plantas no vasculares no poseen tejidos definidos para el transporte interno de savia (fluido transportado por el xilema y el floema de las plantas vasculares). 

Dentro de las plantas no vasculares se encuentran las algas rojas, las algas verde-azules o cianofitas, algas doradas, algas verdes (clorofitas y carofitas) y los briofitos como musgos, antóceros y hepáticas.

Por otro lado las plantas vasculares agrupan a organismos sin semilla verdadera, como los helechos, los licopodios y los equisetos. Las plantas con semilla pueden ser las gimnospermas, sin flor verdadera, como pinos, cicadas, coníferas y especies de Ginkgo; o ser como las angiospermas que si tienen flor. Las angiospermas a su vez agrupan a plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas, este ultimo grupo tiene bastantes divisiones internas.

 

Ejercício

1. Copiar el texto anterior a mano en el cuaderno de  biología

2. Hacer el mapa conceptual del texto anterior

3. Dibujar el esquema de clasificación del reino vegetal

4. Dibujar 4 ejemplos con nombre de: 902 - plantas con semilla; 903 - Plantas no vasculares

5. Dibujar y marcar con nombre un ejemplo de cada uno de los cuatro tipos de plantas con semilla y sin flor mencionadas en el texto.

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso (a mano), luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 1 de octubre.

Tercer periodo: Taller 4. taxonomía animal

 Copiar en el cuaderno de biología el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 14 de agosto de 2021 o a más tardar el 22 de Agosto

Taxonomia animal

Zoología

La ciencia de los animales o la Zoología es una disciplina del qué hacer científico que trata de explicar el mundo animal, teniendo en cuenta sus orígenes, grado de evolución, organización y distribución. La parte que se dedica a la clasificación de los animales, procurando dar la ubicación taxonómica de los grupos representativos se denomina ZOOLOGIA SISTEMATICA, que por razones didácticas se han separado en dos niveles: La Zoología Sistemática de los Invertebrados y Zoología Sistemática de los Vertebrados o de los Cordados.

La Zoología de no cordados o Zoología Sistemática de los Invertebrados se refiere al estudio del grupo de los animales carentes del notocordio. El notocordio es un vástago flexible y de sostén que se extiende a lo largo del eje longitudinal del cuerpo, visible claramente en los vertebrados.

Los invertebrados para el presente nivel son considerados los Protozoos (del Reino Protista), los Parazoos (del subreino Parazoos) y los Metazoos (Metasoarios) que comprende desde los Platelmintos (gusanos planos) hasta los Equinodermos (como las estrellas de mar). Todos estos grupos de animales carecen de notocordio.

taxonomia y sistemática

La SISTEMATICA es el ordenamiento y ubicación adecuada de los seres vivos en una clasificación según orden de desarrollo evolutivo.

La TAXONOMÍA es el análisis y estudio del organismo vivo con la finalidad de ubicarlos caracteres y establecer su particularidad, en este caso es la ciencia de la clasificación.

Las especies animales  existen en la naturaleza, pero su definición aún no se precisa. Sin embargo, es necesario nombrar a los organismos pertenecientes a la misma especie para su identificación. En 1823 en Londres se elabora el llamado “código de Strikland” con la finalidad de ayudar y esclarecer la nomenclatura binaria, la cual por el hecho de haberse descrito numerosas especies y géneros se encontraba completamente confusa por las homonimias y sinonimias, descripciones y observaciones deficientes sin señalar tipos característicos. Allí se estableció que un nombre científico debe tener tres criterios: de utilidad, validez y prioridad que indican: estar al servicio de la ciencia, ser único y que el nombre científico más antiguo prevalece sobre el nuevo.

En 1842 se reúne la primera comisión de zoología, entre sus miembros cuenta con Charles Darwin y establecen los códigos de nomenclatura de Zoología y Botánica con el objeto de auxiliar a la taxonomía, para lo cual se basan en principios y normas taxonómicas, los cuales son importantes por su validez universal y permite denominar a los organismos a través de la neozoología y neobotánica, así como a los organismos fósiles a través de la paleozoología.

En la naturaleza encontramos diversas formas de vida, también al nivel de los animales y durante el transcurso del tiempo en su desarrollo evolutivo hubo gran diversidad animal, los cuales entendemos como diversidad en el tiempo, y su estudio se realiza a través de los fósiles de los cambios que ocurrieron en la historia animal.

Darwin planteó con base en sus observaciones de los fósiles de la Patagonia, que se presentaban pequeñas disgregaciones que iban acentuándose paulatinamente. Hoy se explican como las mutaciones genéticas y se concluye que los organismos complejos actuales proceden de formas simples y que el ambiente de la tierra no ha permanecido constante en el transcurso del tiempo, lo que repercutió de la siguiente manera: el hábitat determina el modo de vida, de los organismos, quienes pueden, de acuerdo a los cambios que se presentan,  sufrir diversas modificaciones, desarrollando estructuras o caracteres adaptativos que les permita sobrevivir en el ambiente modificado y diferenciándose ligeramente de su ancestro. Cuando esto sucede se dice que se ha producido una divergencia. También puede suceder que organismos muy diferentes en un mismo hábitat adquieran el mismo modo de vida. En este caso se produjo una convergencia adaptativa.

Los animales se encuentran dispersos en todas las áreas habituales, por lo tanto, todos están adaptados a sus hábitats. De esto se deduce que: a) existen especies diferentes en hábitats diferentes; b) que la fauna y flora de una determinada zona geográfica son únicos, porque los hábitats son propios y c) en áreas geográficas que presentan hábitats similares pueden encontrase modos de vida que pertenecen a diferentes categorías taxonómicas. Esto se entiende como diversidad en el espacio.

La diversidad animal se observa también en el tamaño, encontramos animales con más de 30 m de longitud como tan pequeños con pocas micras de ancho. Diversas formas cuyas expresiones se aprecian mejor por sus disposiciones de simetría, siendo: Asimétricos, esféricos, radiados y bilaterales. Se encuentra diversidad fisiológica como los mecanismos de la digestión, excreción y reproducción entre otras características.

Ejercício

1. copiar el texto anterior completo a mano en el cuaderno de biología

2. Hacer el mapa conceptual del texto anterior.

3. Dibujar un esquema de clasificación general actual del reino animal

 

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso (a mano), luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 14 de agosto de 2021 o a más tardar el 22 de Agosto

 

Tercer periodo. Taller 3. taxonomia

Copiar en el cuaderno de biología el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 30 de julio de 2021 o a más tardar el 13 de Agosto

Sistemática

La sistemática es un área de la biología encargada de clasificar a las especies a partir de su historia evolutiva (filogenia). Se ocupa de la diversidad biológica en un plano descriptivo y en uno interpretativo.
La unidad fundamental de la que parte toda la clasificación es la especie, aquella agrupación de seres en la que todos sus miembros son capaces de aparearse entre sí y producir descendencia viable y fértil. Para la designación de las especies se utiliza la nomenclatura binomial de Linneo, consta de dos palabras escritas en minúsculas y cursiva, la primera de ellas corresponderá siempre al género y comienza con mayúscula y la segunda escrita en su totalidad en minúscula corresponde a la especie. Los nombres de géneros y especies siempre van en una tipografía diferente que el resto del texto, normalmente en itálicas para texto tipografiado y subrayados en el caso de un texto escrito a mano. Los biólogos y paleontólogos suelen incluir detrás del nombre completo de la especie el nombre de la persona que la describió, así como el año de publicación.
En los años cincuenta el entomólogo alemán Willi Hennig (fundador de la cladística), sugirió un sistema de agrupación basado en la historia evolutiva de los seres vivos (filogénesis), en el que tras estudiar todas las características de un grupo y excluir aquellas que no marcan su desarrollo, define una nueva agrupación, llamada clado, es necesario advertir que los rasgos más obvios y acusados no necesariamente marcan el desarrollo evolutivo de un linaje. Esta agrupación en clados presta más atención a los puntos en que los diversos clados se bifurcan o separan entre sí, que a la agrupación por características morfológicas, que en algunos casos, podrían ser secundarias y desvirtuar la lógica en el tiempo del esquema arbóreo.

Origen

Desde que la vida surgió en sus formas más sencillas, hace aproximadamente 3500 millones de años, los seres vivos se han ido diferenciando generación tras generación en un proceso de evolución continua. Se estima que están descritas alrededor de 2 millones de especies vivientes de animales y se infiere que deben existir varios millones más. Si pensamos en el número de especies que surgen y las extintas desde que apareció la vida, el número total asciende extraordinariamente.
La sistemática es un área de la biología que se desarrolló primero dentro del campo de la historia natural, abarcando la parte descriptiva y sistemática de la geología. Su método se centró inicialmente en la observación sistemática. La rápida acumulación de datos descriptivos condujo a mediados del siglo XVIII a la revolución linneana (es decir del investigador Linneo que fue uno de los primeros en organizar y clasificar los seres vivos), con el establecimiento de convenios precisos de nomenclatura y clasificación de los seres vivos, válidos con independencia de la nacionalidad, la lengua o los objetivos precisos del investigador. Así que el sistema más utilizado con algunas modificaciones es el Linneano.
Así como otras ciencias que se ocupan de sistemas complejos y determinados por una historia concreta, la sistemática se benefició del desarrollo de la estadística descriptiva, desde finales del siglo XIX y muy especialmente de la estadística multivariante, a mediados del siglo XX.
La diversidad de características que despliega la naturaleza viviente, las semejanzas y diferencias, son el resultado de la evolución y dos causas generales:
• Las relacionadas con la herencia. Todas las modificaciones, por muy drásticas que sean, como las extremidades de los vertebrados, el ala de los murciélagos o la aleta del delfín, parten de una misma estructura esquelética, que se altera solo dentro de límites amplios pero insalvables.
• Las relacionadas con la adaptación. La evolución conduce a los caracteres hacia grados mayores de adecuación para la función que los explica. Es la existencia de la adaptación, uno de los efectos de la selección natural, la que obliga a la biología a recurrir a fórmulas teleológicas en sus explicaciones.

 Taxonomía

Para el estudio de la clasificación de los organismos surgió una ciencia llamada taxonomía (de la raíz griega taxis que significa ordenación). La organización que establece la taxonomía tiene una estructura arbórea en la que las ramas a su vez se dividen en otras y estas se subdividen en otras menores. A cada una de las ramas, ya sean grandes o pequeñas, desde su nacimiento hasta el final, incluyendo todas sus ramificaciones, se les denomina taxón.
La taxonomía tiene por objeto agrupar a los seres vivos que presenten semejanzas entre sí y que muestren diferencias con otros seres, estas unidades se clasifican principalmente en siete categorías jerárquicas que son, por orden decreciente de sus niveles:

Dominio - Reino - Phylum o División (Tipo) - Clase - Orden - Familia - Género - Especie

Estos ocho niveles a veces no son suficientes para clasificar de forma clara a todos los seres vivos y es necesario en algunas ramas crear subdivisiones intermedias, como superorden, suborden, superfamilias, subfamilias, entre otras.
La taxonomía biológica es una subdisciplina de la biología sistemática, que estudia las relaciones de parentesco entre los organismos y su historia evolutiva. Actualmente, la taxonomía actúa después de haberse resuelto el árbol filogenético de los organismos estudiados, esto es, una vez que están resueltos los clados, o ramas evolutivas, en función de las relaciones de parentesco entre ellos.
En la actualidad existe el consenso en la comunidad científica de que la clasificación debe ser enteramente consistente con lo que se sabe de la filogenia de los taxones, ya que sólo entonces dará el servicio que se espera de ella al resto de las ramas de la Biología, pero hay escuelas dentro de la Biología Sistemática que definen con matices diferentes la manera en que la clasificación debe corresponderse con la filogenia conocida.

Herramientas para facilitar la taxonomía

Dentro de las herramientas taxonómicas diseñadas para facilitar la determinación de los organismos se encuentran las claves, estas pueden ser dicotómicas, politómicas o con sangría. Las dicotómicas tienen dos opciones, cada una contiene una serie de caracteres contrastantes entre sí, está diseñada de tal forma en que solo una opción puede aceptarse, a cada par de alternativas a escoger se le llama copla o dilema.
El objetivo de la clasificación es ordenar o disponer por clases a los organismos. En la década de los ochenta se utilizaba una serie de palabras para presentar un arreglo particular de acuerdo con algún principio de relación que se creía existía en los organismos. Pero ya para 1990 comenzó a emplearse un sistema de palabras y símbolos que denotaban conceptos.
En términos de clasificación biológica existen jerarquías, se refieren a los rangos que denotan grupos ordenados en una secuencia de conjuntos y subconjuntos, incluidos sucesivamente.
La clasificación artificial, agrupa a los organismos por atributos designados de acuerdo a sus similitudes o sobre la base de su utilidad, en el caso de seres vivos se hace sin que exista ninguna hipótesis de relación o teoría biológica como ancestralidad común.
A diferencia de la clasificación artificial, la clasificación natural se basa en las relaciones genealógicas y que solo contienen grupos monofiléticos, los cuales están conformados por grupos de especies que incluyen un ancestro y sus descendientes. Desde la época de Linneo los taxónomos han intentado desarrollar clasificaciones naturales. Sin embargo, hasta antes de la publicación de El origen de las especies de Darwin, las clasificaciones no reflejaban la historia evolutiva de los grupos.
De los conceptos aceptados en el siglo XXI se asume que la clasificación natural debe reflejar relaciones filogenéticas entre las especies a clasificar.
La clasificación filogenética está basada en relaciones genealógicas entre grupos de organismos.

Ramas de estudio en la sistemática

1. Sistemática evolutiva. Encabezada principalmente por J. Huxley, G. G. Simpson y E. Mayr, planteó por primera vez de un modo formal la manera de reconstruir filogenias y de representarlas en forma de clasificaciones. La sistemática evolutiva utiliza cuatro criterios principales: la discrepancia morfológica, el nicho adaptativo, la riqueza en especies y la monofilia mínima. Para clasificar, además de la filogenia, los evolucionistas se valen de criterios como el hueco morfológico, el grado y la radiación adaptativa.
2. Taxonomía fenética. Simultáneamente surgió la escuela de R. R. Sokal y P. H. A. Sneath, que considera que la filogenia no puede conocerse de manera objetiva; por tanto, su finalidad no es la de reconstruir filogenias sino la de establecer clasificaciones estables. Se sustenta en técnicas matemáticas que permiten establecer clasificaciones basadas en fenogramas, estos últimos armados según el grado de similitud. La escuela fenética toma el máximo número de caracteres disponibles sin preguntarse por su significado evolutivo, afirmando que no hay forma de decidir si un carácter es una homología o una homoplasia.
3. Sistemática cladista (Cladística). El entomólogo alemán Willi Hennig, en 1950, propuso un método para determinar árboles filogenéticos o cladogramas y métodos para convertirlos en clasificaciones. Sus ideas han sido desarrolladas y seguidas por numerosos autores, sobre todo después de que su libro fuera traducido del alemán al inglés en 1965, probablemente con mayoría entre los sistemáticos en el último cuarto del siglo XX. La idea central es la monofilia; según los cladistas, un grupo es monofilético si comprende la especie ancestral de este grupo y a todos sus descendientes. El criterio de reconocimiento de un grupo monofilético es la identificación de al menos un carácter apomorfo compartido por todos los miembros del grupo y heredado de su especie ancestral. La cladística actual utiliza el análisis filogenético y el principio de parsimonia para elaborar cladogramas.

Ejercicio

1. copiar en el cuaderno el texto anterior a mano y completo

2. Hacer un dibujo de un sistema de clasificación actual de los seres vivos (que permita ver los dominios, reinos, ordenes y algunas especies de cada grupo.

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso (a mano), luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 30 de julio de 2021 o a más tardar el 13 de Agosto.

Tercer periodo. Taller 2. Evolución parte 2.

Copiar en el cuaderno de biología el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 16 de julio de 2021 o a más tardar el 23 de julio 

Proceso evolutivo

La existencia de un ancestro común puede deducirse a partir de unas características simples de los organismos. Primero, existe evidencia proveniente de la biogeografía: tanto Charles Darwin como Alfred Russell Wallace se percataron de que la distribución geográfica de especies diferentes depende de la distancia y el aislamiento de las áreas que ocupan, y no de condiciones ecológicas y climatológicas similares, como sería de esperar si las especies hubieran aparecido al mismo tiempo ya adaptadas a su medio ambiente. Posteriormente, el descubrimiento de la tectónica de placas fue muy importante para la teoría de la evolución, al proporcionar una explicación para las similitudes entre muchos grupos de especies en continentes que se encontraban unidos en el pasado. Además, la diversidad de la vida sobre la Tierra no se resuelve en un conjunto de organismos completamente únicos, sino que los mismos comparten una gran cantidad de similitudes morfológicas. Así, cuando se comparan los órganos de los distintos seres vivos, se encuentran semejanzas en su constitución que señalan el parentesco que existe entre especies diferentes. Estas semejanzas y su origen permiten clasificar a los órganos en homólogos, si tienen un mismo origen embrionario y evolutivo, y análogos, si tienen diferente origen embrionario y evolutivo pero la misma función. Los estudios anatómicos han encontrado homología en muchas estructuras superficialmente tan diferentes como las espinas de los cactos y las trampas de varias plantas insectívoras que indican que son simplemente hojas que han experimentado modificaciones adaptativas. Los procesos evolutivos explican asimismo la presencia de órganos vestigiales, que están reducidos y no tienen función aparente, pero que muestran claramente que derivan de órganos funcionales presentes en otras especies, tales como los huesos rudimentarios de las patas posteriores presentes en algunas serpientes.

Evolución y crecimiento

La embriología, a través de los estudios comparativos de las etapas embrionarias de distintas clases de animales, ofrece otro conjunto de indicios del proceso evolutivo. Se ha encontrado que en estas primeras etapas del desarrollo, muchos organismos muestran características comunes que sugieren la existencia de un patrón de desarrollo compartido entre ellas, lo que, a su vez, sugiere la existencia de un antepasado común. El hecho de que los embriones tempranos de vertebrados como los mamíferos y aves posean hendiduras branquiales, que luego desaparecen conforme avanza el desarrollo, puede explicarse si se hallan emparentados con los peces.

Evolución y morfología

Otro grupo de pistas proviene del campo de la sistemática. Los organismos pueden ser clasificados usando las similitudes mencionadas en grupos anidados jerárquicamente, muy similares a un árbol genealógico. Si bien las investigaciones modernas sugieren que, debido a la transferencia horizontal de genes, este árbol de la vida puede ser más complicado que lo que se pensaba, ya que muchos genes se han distribuido independientemente entre especies distantemente relacionadas.

Relación entre fósiles y evolución

Las especies que han vivido en épocas remotas han dejado registros de su historia evolutiva. Los fósiles, conjuntamente con la anatomía comparada de los organismos actuales, constituyen la evidencia paleontológica del proceso evolutivo. Mediante la comparación de las anatomías de las especies modernas con las ya extintas, los paleontólogos pueden inferir los linajes a los que unas y otras pertenecen. Sin embargo, la investigación paleontológica para buscar conexiones evolutivas tiene ciertas limitaciones. De hecho, es útil solo en aquellos organismos que presentan partes del cuerpo duras, tales como caparazones, dientes o huesos. Más aún, ciertos otros organismos, como los procariotas las bacterias y arqueas presentan una cantidad limitada de características comunes, por lo que sus fósiles no proveen información sobre sus ancestros.

Bioquímica de la evolución

Un método más reciente para probar el proceso evolutivo es el estudio de las similitudes bioquímicas entre los organismos. Por ejemplo, todas las células utilizan el mismo conjunto básico de nucleótidos y aminoácidos. El desarrollo de la genética molecular ha revelado que el registro evolutivo reside en el genoma de cada organismo y que es posible datar el momento de la divergencia de las especies a través del reloj molecular basado en las mutaciones acumuladas en el proceso de evolución molecular. Por ejemplo, la comparación entre las secuencias del ADN del humano y del chimpancé ha confirmado la estrecha similitud entre las dos especies y ha ayudado a elucidar cuándo existió el ancestro común de ambas.

Recombinación Genética

La recombinación genética es el proceso mediante el cual la información genética se redistribuye por transposición de fragmentos de ADN entre dos cromosomas durante la meiosis y más raramente en la mitosis. Los efectos son similares a los de las mutaciones, es decir, si los cambios no son deletéreos se transmiten a la descendencia y contribuyen a incrementar la diversidad dentro de cada especie.

En los organismos asexuales, los genes se heredan en conjunto, o ligados, ya que no se mezclan con los de otros organismos durante los ciclos de recombinación que usualmente se producen durante la reproducción sexual. En contraste, los descendientes de los organismos que se reproducen sexualmente contienen una mezcla aleatoria de los cromosomas de sus progenitores, la cual se produce durante la recombinación meiótica y la posterior fecundación. La recombinación no altera las frecuencias alélicas sino que modifica la asociación existente entre alelos pertenecientes a genes diferentes, produciendo descendientes con combinaciones únicas de genes. La recombinación generalmente incrementa la variabilidad genética y puede aumentar también las tasas de evolución. No obstante, la existencia de la reproducción asexual, tal como ocurre en las plantas apomícticas o en los animales partenogenéticos, indica que este modo de reproducción puede también ser ventajoso en ciertos ambientes.

Aunque el proceso de recombinación posibilita que los genes agrupados en un cromosoma puedan heredarse independientemente, la tasa de recombinación es baja aproximadamente dos eventos por cromosoma y por generación. Como resultado, los genes adyacentes tienden a heredarse conjuntamente, en un fenómeno que se denomina ligamiento. Un grupo de alelos que usualmente se heredan conjuntamente por hallarse ligados se denomina haplotipo. Cuando uno de los alelos en haplotipo es altamente beneficioso, la selección natural puede conducir a un barrido selectivo que aumenta la proporción dentro de la población del resto de los alelos en el haplotipo; este efecto se denomina arrastre por ligamiento.

Cuando los alelos no se recombinan, como es el caso en el cromosoma Y de los mamíferos o en los organismos asexuales, los genes con mutaciones deletéreas se acumulan. De este modo, al romper los conjuntos de genes ligados, la reproducción sexual facilita la eliminación de las mutaciones perjudiciales y la retención de las beneficiosas, además de la aparición de individuos con combinaciones genéticas nuevas y favorables. Estos beneficios deben contrarrestar otros efectos perjudiciales de la reproducción sexual, como la menor tasa reproductiva de las poblaciones de organismos sexuales y la separación de combinaciones favorables de genes. En todas las especies sexuales, y con la excepción de los organismos hermafroditas, cada población está constituida por individuos de dos sexos, de los cuales solo uno es capaz de engendrar la prole. En una especie asexual, en cambio, todos los miembros de la población tienen esa capacidad, lo que implica un crecimiento más rápido de la población asexual en cada generación. Otro costo del sexo es que los machos y las hembras deben buscarse entre ellos para aparearse y la selección sexual suele favorecer caracteres que reducen la aptitud de los individuos. Las razones de la evolución de la reproducción sexual son todavía poco claras y es un interrogante que constituye un área activa de investigación en Biología evolutiva entre las cuales se hace mención a una de ellas que sostiene la existencia de una carrera armamentista cíclica entre los organismos y sus parásitos y especula que el sexo sirve para preservar los genes circunstancialmente desfavorables pero potencialmente beneficiosos ante futuros cambios en las poblaciones de parásitos.

Cambios en las poblaciones

Como se ha descrito previamente, desde un punto de vista genético la evolución es un cambio intergeneracional en la frecuencia de los alelos dentro de una población que comparte un mismo patrimonio genético. Una población es un grupo de individuos de la misma especie que comparten un ámbito geográfico. Por ejemplo, todas las polillas de una misma especie que viven en un bosque aislado forman una población. Un gen determinado dentro de la población puede presentar diversas formas alternativas, que son las responsables de la variación entre los diferentes fenotipos de los organismos. Un ejemplo puede ser un gen de la coloración en las polillas que tenga dos alelos: uno para color blanco y otro para color negro. El patrimonio o acervo genético es el conjunto completo de los alelos de una población, de forma que cada alelo aparece un número determinado de veces en un acervo génico. La fracción de genes del patrimonio genético que están representadas por un alelo determinado recibe el nombre de frecuencia alélica, por ejemplo, la fracción de polillas en la población que presentan el alelo para color negro. La evolución tiene lugar cuando hay cambios en la frecuencia alélica en una población de organismos que se reproducen entre ellos, por ejemplo, si el alelo para color negro se hace más común en una población de polillas.

Para comprender los mecanismos que hacen que evolucione una población, es útil conocer las condiciones necesarias para que la población no evolucione. El principio de Hardy-Weinberg determina que la frecuencia de los alelos de una población suficientemente grande permanecerá constante solo si la única fuerza que actúa es la recombinación aleatoria de alelos durante la formación de los gametos y la posterior combinación de los mismos durante la fertilización. En ese caso, la población no evoluciona.

Cuando los leones machos alcanzan la madurez sexual, abandonan el grupo en el que nacieron y se establecen en otra manada para aparearse, lo que asegura el flujo génico entre manadas. El flujo genético es el intercambio de genes entre poblaciones, usualmente de la misma especie. Como ejemplos de flujo génico se pueden mencionar el cruzamiento de individuos tras la inmigración de una población en el territorio de otra, o, en el caso de las plantas, el intercambio de polen entre poblaciones diferentes. La transferencia de genes entre especies conlleva la formación de híbridos o la transferencia horizontal de genes.

La inmigración y la emigración de individuos en las poblaciones naturales pueden causar cambios en las frecuencias alélicas, como así también la introducción o desaparición de variantes alélicas dentro de un acervo genético ya establecido. Las separaciones físicas en el tiempo, espacio o nichos ecológicos específicos que puede existir entre las poblaciones naturales restringen o imposibilitan el flujo génico. Además de estas restricciones al intercambio de genes entre poblaciones existen otros mecanismos de aislamiento reproductivo conformados por características, comportamientos y procesos fisiológicos que impiden que los miembros de dos especies diferentes puedan cruzarse o aparearse entre sí, producir descendencia o que esta sea viable o fértil. Estas barreras constituyen una fase indispensable en la formación de nuevas especies ya que mantienen las características propias de las mismas a través del tiempo al restringir o eliminar el flujo genético entre los individuos de diferentes poblaciones.

Las especies distintas pueden ser interfértiles, dependiendo de cuánto han divergido desde su ancestro común; por ejemplo, la yegua y el asno pueden aparearse y producir la mula. Tales híbridos son generalmente estériles debido a las diferencias cromosómicas entre las especies parentales, que impiden el emparejamiento correcto de los cromosomas durante la meiosis. En este caso, las especies estrechamente relacionadas pueden cruzarse con regularidad, pero la selección natural actúa contra los híbridos. Sin embargo, de vez en cuando se forman híbridos viables y fértiles que pueden presentar propiedades intermedias entre sus especies paternales o poseer un fenotipo totalmente nuevo.

La importancia de la hibridación en la creación de nuevas especies de animales no está clara, aunque existen ejemplos bien documentados como el de la rana Hyla versicolor. La hibridación es, sin embargo, un mecanismo importante de formación de nuevas especies en las plantas, ya que estas toleran la poliploidía , es decir, la duplicación de todos los cromosomas de un organismo, más fácilmente que los animales; la poliploidía restaura la fertilidad en los híbridos interespecíficos debido a que cada cromosoma es capaz de aparearse con un compañero idéntico durante la meiosis.

Ejercicio

1. Copiar en el cuaderno de biología el texto anterior

2. Hacer un mapa conceptual con los textos de los dos talleres de este tercer periodo.

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso (a mano), luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 16 de julio de 2021 o a más tardar el 23 de julio

Tercer periodo: taller 1. evolución parte 1

Copiar en el cuaderno de biología el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co del 10 al 18 de junio de 2021 o, a más tardar el 9 de julio

Evolución

La evolución biológica es el conjunto de cambios en caracteres fenotípicos y genéticos de poblaciones biológicas a través de generaciones. Dicho proceso ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. Los procesos evolutivos han producido la biodiversidad en cada nivel de la organización biológica, incluyendo los de especie, población, organismos individuales y molecular (evolución molecular). Toda la vida en la Tierra procede de un último antepasado común universal que existió hace aproximadamente 4000 millones de años.

La palabra evolución se utiliza para describir los cambios y fue aplicada por primera vez en el siglo XVIII por un biólogo suizo, Charles Bonnet. No obstante, el concepto de que la vida en la Tierra evolucionó a partir de un ancestro común ya había sido formulado por varios filósofos griegos, y la hipótesis de que las especies se transforman continuamente fue postulada por numerosos científicos de los siglos XVIII y XIX, a los cuales Charles Darwin citó en el primer capítulo de su libro El origen de las especies. Sin embargo, fue el propio Darwin en 1859, quien organizó una serie de observaciones y profundizó el mecanismo de cambio llamado selección natural, lo que consolidó el concepto de la evolución biológica hasta convertirlo en una verdadera teoría científica. Anteriormente, el concepto de selección natural ya había sido aportado en el siglo IX por Al-Jahiz (776-868), en su Libro de los animales, con postulados claves sobre la lucha por la supervivencia de las especies, y la herencia de características exitosas mediante reproducción.

La evolución como propiedad inherente a los seres vivos no es materia de debate en la comunidad científica dedicada a su estudio; sin embargo, los mecanismos que explican la transformación y diversificación de las especies se hallan bajo intensa y continua investigación científica.

Dos naturalistas, Charles Darwin y Alfred Russel Wallace, propusieron de forma independiente en 1858 que la selección natural era el mecanismo básico responsable del origen de nuevas variantes genotípicas y en última instancia, de nuevas especies.

Desde la década de 1950 la teoría de la evolución combina las propuestas de Darwin y Wallace con las leyes de Mendel y otros avances posteriores en la genética; por eso se la denomina síntesis moderna o «teoría sintética». Según esta teoría, la evolución se define como un cambio en la frecuencia de los alelos de una población a lo largo de las generaciones. Este cambio puede ser causado por diferentes mecanismos, tales como la selección natural, la deriva genética, la mutación y la migración o flujo genético. La teoría sintética recibe en la actualidad una aceptación general de la comunidad científica, aunque también algunas críticas. Los avances de otras disciplinas relacionadas, como la biología molecular, la genética del desarrollo o la paleontología han enriquecido la teoría sintética desde su formulación, en torno a 1940. Actualmente siguen surgiendo hipótesis sobre los mecanismos del cambio evolutivo basadas en datos empíricos tomados de organismos vivos.

ADN y la Evolución

En la época de Darwin los científicos no conocían cómo se heredaban las características. Posteriormente se descubrió la relación de la mayoría de las características hereditarias con entidades persistentes llamadas genes, fragmentos de las moléculas lineales de ácido desoxirribonucleico (ADN) del núcleo de las células. El ADN varía entre los miembros de una misma especie y también sufre cambios, mutaciones, o reorganizaciones por recombinación genética.

Según estas teorías, el fenotipo de un organismo individual es el resultado de su genotipo y la influencia del ambiente en el que vive y ha vivido. Una parte sustancial de la variación entre fenotipos dentro de una población está causada por las diferencias entre sus genotipos. La síntesis evolutiva moderna define la evolución como el cambio de esa variación genética a través del tiempo. La frecuencia de cada alelo fluctúa, siendo más o menos prevalente en relación con otras formas alternativas del mismo gen. Las fuerzas evolutivas actúan mediante la dirección de esos cambios en las frecuencias alélicas en uno u otro sentido. La variación de una población para un gen dado desaparece cuando se produce la fijación de un alelo que ha reemplazado enteramente a todas las otras formas alternativas de ese mismo gen.

La variabilidad surge en las poblaciones naturales por mutaciones en el material genético, migraciones entre poblaciones (flujo genético) y por la reorganización de los genes a través de la reproducción sexual. La variabilidad también puede provenir del intercambio de genes entre diferentes especies, por ejemplo a través de la transferencia horizontal de genes en las bacterias o la hibridación interespecífica en las plantas. A pesar de la constante introducción de variantes nuevas a través de estos procesos, la mayor parte del genoma de una especie es idéntica en todos los individuos que pertenecen a ella. Sin embargo, aun pequeños cambios en el genotipo pueden llevar a modificaciones sustanciales del fenotipo. Así, los chimpancés y los seres humanos, por ejemplo, solo difieren en aproximadamente el 5 % de sus genomas.

La mutación en la evolución

Como vimos en los talleres anteriores se sabe que la mutación es un cambio permanente y transmisible en el material genético usualmente el ADN o el ARN de una célula, producido por muchos factores en el material genético durante la división celular o por la exposición a radiación, sustancias químicas o la acción de virus. Las mutaciones aleatorias ocurren constantemente en el genoma de todos los organismos, creando nueva variabilidad genética. Las mutaciones pueden no tener efecto alguno sobre el fenotipo del organismo, o ser perjudiciales o beneficiosas. A modo de ejemplo, los estudios realizados sobre la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), sugieren que, si una mutación determina un cambio en la proteína producida por un gen, ese cambio será perjudicial en el 70 % de los casos y neutro o levemente beneficioso en los restantes. Darwin no conocía la fuente de las variaciones en los organismos individuales, pero observó que parecían ocurrir aleatoriamente. En trabajos posteriores se atribuyó la mayor parte de estas variaciones a las mutaciones.

La frecuencia de nuevas mutaciones en un gen o secuencia de ADN en cada generación se denomina tasa de mutación. En escenarios de rápido cambio ambiental, una tasa de mutación alta aumenta la probabilidad de que algunos individuos tengan una variante genética adecuada para adaptarse y sobrevivir; por otro lado, también aumenta el número de mutaciones perjudiciales o deletéreas que disminuyen la adaptación de los individuos y eleva la probabilidad de extinción de la especie. Debido a los efectos contrapuestos que las mutaciones pueden tener sobre los organismos, la tasa de mutación óptima para una población es una compensación entre costos y beneficios, que depende de la especie y refleja la historia evolutiva como respuesta a los retos impuestos por el ambiente. Los virus, por ejemplo, presentan una alta tasa de mutación, lo que supone una ventaja adaptativa ya que deben evolucionar rápida y constantemente para sortear a los sistemas inmunes de los organismos que afectan (como ocurre actualmente con el COVID 19).

La duplicación génica introduce en el genoma copias extras de un gen y, de ese modo, proporciona el material de base para que las nuevas copias inicien su propio camino evolutivo. Si el gen inicial sigue funcionando normalmente, sus copias pueden adquirir nuevas mutaciones sin perjuicio para el organismo que los alberga y llegar con el tiempo a adoptar nuevas funciones. Por ejemplo, en los seres humanos son necesarios cuatro genes para construir las estructuras necesarias para detectar la luz: tres para la visión de los colores y uno para la visión nocturna. Los cuatro genes han evolucionado a partir de un solo gen ancestral por duplicación y posterior divergencia. Otros tipos de mutación pueden ocasionalmente crear nuevos genes a partir del denominado ADN no codificante. También pueden surgir nuevos genes con diferentes funciones a partir de fragmentos de genes duplicados que se recombinan para formar nuevas secuencias de ADN.

Ejercício

1. Copiar en el cuaderno de biología el texto anterior.

2. Hacer un dibujo que refleje la teoría sintética evolutiva que el texto describe

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso (a mano), luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 18 de junio de 2021 o, a más tardar el 9 de julio

VENCIDO Segundo periodo. Taller 4. Mutaciones Geneticas

Copiar en el cuaderno de biología el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co del 17 al 21 de mayo de 2021 y, a más tardar el 28 de mayo de 2021.

Tipos de mutación genética

En genética se denomina mutación genética, mutación molecular o mutación puntual a los cambios que alteran la secuencia de nucleótidos del ADN. Estas mutaciones en la secuencia del ADN pueden llevar a la sustitución de aminoácidos en las proteínas resultantes. Un cambio en un solo aminoácido puede no ser importante si es conservativo y ocurre fuera del sitio activo de la proteína. De lo contrario puede tener consecuencias severas, como por ejemplo:

1. La sustitución de valina por ácido glutámico en la posición 6 de la cadena polipéptidica de la beta-globina da lugar a la enfermedad anemia de células falciformes en individuos homocigóticos debido a que la cadena modificada tiene tendencia a cristalizar a bajas concentraciones de oxígeno.

2. Las proteínas del colágeno constituyen una familia de moléculas estructuralmente relacionadas que son vitales para la integridad de muchos tejidos, incluidos los huesos y la piel. La molécula madura del colágeno está compuesta por 3 cadenas polipeptídicas unidas en una triple hélice. Las cadenas se asocian primero por su extremo C-terminal y luego se enroscan hacia el extremo N-terminal. Para lograr este plegado, las cadenas de colágeno tienen una estructura repetitiva de 3 aminoácidos: glicina - X - Y (X es generalmente prolina y Y puede ser cualquiera de un gran rango de aminoácidos). Una mutación puntual que cambie un solo aminoácido puede distorsionar la asociación de las cadenas por su extremo C-terminal evitando la formación de la triple hélice, lo que puede tener consecuencias severas. Una cadena mutante puede evitar la formación de la triple hélice, aun cuando haya 2 monómeros de tipo salvaje. Al no tratarse de una enzima, la pequeña cantidad de colágeno funcional producido no puede ser regulada. La consecuencia puede ser la condición dominante letal osteogénesis imperfecta.

Mutación silenciosa

Cuando no cambia la secuencia de aminoácidos de la cadena polipéptidica. Los cambios en el nucleótido no resultan en cambios estructurales o funcionales de la proteína.

Mutaciones puntuales por sustitución de bases

Se producen al cambiar en una posición un par de bases por otro (son las bases nitrogenadas las que distinguen los nucleótidos de una cadena). Distinguimos dos tipos que se producen por diferentes mecanismos bioquímicos:

1. Mutaciones transicionales: cuando un par de bases es sustituido por su alternativa del mismo tipo. Las dos bases púricas son adenina (A) y guanina (G), y las dos pirimídicas son citosina (C) y timina (T). La sustitución de un par AT, por ejemplo, por un par GC, sería una transición.

2. Mutaciones transversionales: cuando un par de bases es sustituida por otra del otro tipo. Por ejemplo, la sustitución del par AT por TA o por CG.

Mutación no sinónima

Cuando los cambios en las bases dan lugar a un nuevo aminoácido, generando cambios estructurales o funcionales en la secuencia de la proteína.

Mutación nula

Cuando afecta al centro activo, o a un sitio cercano a este, provocando la posible falta de función. Si las mutaciones afectan a regiones menos críticas de una proteína, su efecto será probablemente menos grave, generando con frecuencia mutantes rezumantes o parcialmente inactivos.

Mutaciones de desfase

Cuando se añaden o se quitan pares de nucleótidos alterándose la longitud de la cadena. Si se añaden o quitan pares en un número que no sea múltiplo de tres (es decir si no se trata de un número exacto de codones), las consecuencias son especialmente graves, porque a partir de ese punto, y no sólo en él, toda la información queda alterada. Hay dos casos llamados "indels":

Mutación por deleción de nucleótidos

En la secuencia de nucleótidos se pierde uno y la cadena se acorta en una unidad.

Mutación por inserción de nuevos nucleótidos

Dentro de la secuencia del ADN se introducen nucleótidos adicionales, interpuestos entre los que ya había, alargándose correspondientemente la cadena.

Además, pueden dar lugar a mutaciones sin sentido si se introduce un codón de terminación.

Mutaciones en los sitios de corte y empalme

Las mutaciones de corrimiento del marco de lectura también pueden surgir por mutaciones que interfieren con el splicing del ARN mensajero. El comienzo y final de cada intrón en un gen están definidos por secuencias conservadas de ADN. Si un nucleótido muta en una de las posiciones altamente conservada, el sitio no funcionará más, con las consecuencias predecibles para el ARNm maduro y la proteína codificada.

Hay muchos ejemplos de estas mutaciones, por ejemplo, algunas mutaciones en el gen de la beta globina en la beta talasemia son causadas por mutaciones de los sitios de splicing.se denomina mutación genética, mutación molecular o mutación puntual a los cambios que alteran la secuencia de nucleótidos del ADN. No se debe confundir con mutación génica, que se refiere a una mutación dentro de un gen. Estas mutaciones en la secuencia del ADN pueden llevar a la sustitución de aminoácidos en las proteínas resultantes. Un cambio en un solo aminoácido puede no ser importante si es conservativo y ocurre fuera del sitio activo de la proteína. De lo contrario puede tener consecuencias severas, como por ejemplo:

1. La sustitución de valina por ácido glutámico en la posición 6 de la cadena polipéptidica de la beta-globina da lugar a la enfermedad anemia de células falciformes en individuos homocigóticos debido a que la cadena modificada tiene tendencia a cristalizar a bajas concentraciones de oxígeno.

2. Las proteínas del colágeno constituyen una familia de moléculas estructuralmente relacionadas que son vitales para la integridad de muchos tejidos, incluidos los huesos y la piel. La molécula madura del colágeno está compuesta por 3 cadenas.

Ejercicio

1. Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior completo.

2. Hacer un mapa conceptual de tipos de mutación genética.

3. Hacer tres dibujos de mutaciones genéticas.

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso (a mano), luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 21 de mayo para recibir retroalimentación, en caso de necesitarla o, a más tardar el 28 de mayo de 2021.

VENCIDO Segundo periodo. Taller 3. variabilidad genética y mutaciones fenotípicas

Copiar en el cuaderno de biología el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co del 3 al 7 de mayo de 2021 y, a más tardar el 14 de mayo de 2021.

Variabilidad genética

La variación genética puede ser identificada en muchos niveles. Es posible identificar la variación genética a partir de las observaciones de la variación fenotípica en rasgos cuantitativos (rasgos que varían continuamente y están codificados por muchos genes (por ejemplo, la longitud de la pata en perros)) o rasgos discretos (rasgos que caen en categorías discretas y están codificados por uno o unos pocos genes (p. ej., el color del pétalo blanco, rosado, rojo en ciertas flores)).

La variación genética también se puede identificar al examinar la variación a nivel de enzimas utilizando el proceso de electroforesis de proteínas. Los genes polimórficos tienen más de un alelo en cada locus. La mitad de los genes que codifican las enzimas en insectos y plantas pueden ser polimórficos, mientras que los polimorfismos son menos comunes entre los vertebrados.

En última instancia, la variación genética es causada por la variación en el orden de las bases en los nucleótidos en los genes. La nueva tecnología ahora permite a los científicos secuenciar directamente el ADN, que ha identificado incluso más variaciones genéticas de lo que se detectó previamente mediante electroforesis de proteínas. El examen de ADN ha mostrado una variación genética tanto en las regiones codificantes como en la región intrón no codificante de los genes.

La variación genética resultará en una variación fenotípica si la variación en el orden de los nucleótidos en la secuencia del ADN da como resultado una diferencia en el orden de los aminoácidos en proteínas codificadas por esa secuencia de ADN, y si las diferencias resultantes en la secuencia de aminoácidos influyen en la forma, y De ahí la función de la enzima.

Mutación

Una mutación es el cambio en la secuencia de nucleótidos o en la organización del ADN (genotipo) de un ser vivo, que produce una variación en sus características y que no necesariamente se transmite a la descendencia. Se presenta de manera espontánea y súbita o por la acción de mutágenos. Este cambio estará presente en una pequeña proporción de la población (variante) o del organismo (mutación). La unidad genética capaz de mutar es el gen, la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN.

En los seres pluricelulares, las mutaciones solo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas. Una consecuencia de las mutaciones puede ser, por ejemplo, una enfermedad genética. Sin embargo, aunque a corto plazo pueden parecer perjudiciales, las mutaciones son esenciales para nuestra existencia a largo plazo. Sin mutación no habría cambio, y sin cambio la vida no podría evolucionar.

Tipos de mutación fenotipica

Las consecuencias fenotípicas de las mutaciones son muy variadas, desde grandes cambios hasta pequeñas diferencias tan sutiles que es necesario emplear técnicas muy desarrolladas para su detección.

Mutaciones morfológicas

Afectan a la morfología (apariencia) del individuo, a su distribución corporal. Modifican el color o la forma de cualquier órgano de un animal o de una planta. Suelen producir malformaciones. Un ejemplo de una mutación que produce malformaciones en humanos es aquella que determina la neurofibromatosis. Esta es una enfermedad hereditaria, relativamente frecuente (1 en 3.000 individuos), producida por una mutación en el cromosoma 17 y que tiene una penetrancia del 100 % y expresividad variable. Sus manifestaciones principales son la presencia de neurofibromas, glioma del nervio óptico, manchas cutáneas de color café con leche, hamartomas del iris, alteraciones óseas (displasia del esfenoide, adelgazamiento de la cortical de huesos largos). Con frecuencia hay retardo mental y macrocefalia.

Mutaciones letales y deletéreas

Son las que afectan la supervivencia de los individuos, ocasionándoles la muerte antes de alcanzar la madurez sexual. Cuando la mutación no produce la muerte, sino una disminución de la capacidad del individuo para sobrevivir y/o reproducirse, se dice que la mutación es deletérea. Este tipo de mutaciones suelen producirse por cambios inesperados en genes que son esenciales o imprescindibles para la supervivencia del individuo. En general las mutaciones letales son recesivas, es decir, se manifiestan solamente en homocigosis o bien, en hemicigosis para aquellos genes ligados al cromosoma X en humanos, por ejemplo.

Mutaciones condicionales

Las mutaciones condicionales (incluidas las condicionalmente letales) son muy útiles para estudiar aquellos genes esenciales para la bacteria. En estos mutantes hay que distinguir dos tipos de condiciones:

condiciones restrictivas (también llamadas no-permisivas): son aquellas condiciones ambientales bajo las cuales el individuo pierde la viabilidad, o su fenotipo se ve alterado, debido a que el producto afectado por la mutación pierde su actividad biológica.

condiciones permisivas: son aquellas bajo las cuales el producto del gen mutado es aún funcional.

Mutaciones bioquímicas o nutritivas

Son los cambios que generan una pérdida o un cambio de alguna función bioquímica como, por ejemplo, la actividad de una determinada enzima. Se detectan ya que el organismo que presenta esta mutación no puede crecer o proliferar en un medio de cultivo por ejemplo, a no ser que se le suministre un compuesto determinado. Los microorganismos constituyen un material de elección para estudiar este tipo de mutaciones ya que las cepas silvestres solo necesitan para crecer un medio compuesto por sales inorgánicas y una fuente de energía como la glucosa. Ese tipo de medio se denomina mínimo y las cepas que crecen en él se dicen prototróficas. Cualquier cepa mutante para un gen que produce una enzima perteneciente a una vía metabólica determinada, requerirá que se suplemente el medio de cultivo mínimo con el producto final de la vía o ruta metabólica que se encuentra alterada. Esa cepa se llama auxotrófica y presenta una mutación bioquímica o nutritiva.

Mutaciones de pérdida de función

Las mutaciones suelen determinar que la función del gen en cuestión no se pueda llevar a cabo correctamente, por lo que desaparece alguna función del organismo que la presenta. Este tipo de mutaciones, las que suelen ser recesivas, se denominan mutaciones de pérdida de función. Un ejemplo es la mutación del gen hTPH2 que produce la enzima triptófano hidroxilasa en humanos. Esta enzima está involucrada en la producción de serotonina en el cerebro. Una mutación (G1463A) de hTPH2 determina aproximadamente un 80 % de pérdida de función de la enzima, lo que se traduce en una disminución en la producción de serotonina y se manifiesta en un tipo de depresión llamada depresión unipolar.

Mutaciones de ganancia de función

Cuando ocurre un cambio en el ADN, lo más normal es que corrompa algún proceso normal del ser vivo. Sin embargo, existen raras ocasiones donde una mutación puede producir una nueva función en el gen, generando un fenotipo nuevo. Si ese gen mantiene la función original, o si se trata de un gen duplicado, puede dar lugar a un primer paso en la evolución. Un caso es la resistencia a antibióticos desarrollada por algunas bacterias (por eso no es recomendable abusar de algunos antibióticos, ya que finalmente el organismo patógeno irá evolucionando y el antibiótico no le hará ningún efecto). 

Ejercicio

1. Copiar en el cuaderno de biología el texto anterior

2. hacer un mapa conceptual de variabilidad genética y de mutaciones fenotípicas.

3. Hacer dos dibujos de mutaciones fenotípicas.

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso, luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 7 de mayo para recibir retroalimentación, en caso de necesitarla o, a más tardar el 14 de mayo de 2021.

VENCIDO Segundo periodo: Taller 2 Darwin y Mendel

Copiar en el cuaderno de biología el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co del 19 al 23 de abril de 2021 y, a más tardar el 30 de abril de 2021.

Aspectos básicos de la teoría de Darwin:

La teoría de Darwin de la evolución se basa en hechos clave e inferencias extraídas de los mismos, que el biólogo Mayr (1982) resumió como sigue:

Cada especie es suficientemente fértil para que, si sobreviven todos los descendientes para reproducirse, la población crezca.

Aunque hay fluctuaciones periódicas, las poblaciones siguen siendo aproximadamente del mismo tamaño.

Los recursos, como los alimentos, son limitados y son relativamente estables en el tiempo.

Sobreviene una lucha por la supervivencia.

Los individuos de una población varían considerablemente de unos a otros.

Gran parte de esta variación es hereditaria.

Los individuos menos adaptados al medio ambiente tienen menos probabilidades de sobrevivir y menos probabilidades de reproducirse; los individuos más aptos tienen más probabilidades de sobrevivir y más posibilidades de reproducirse y de dejar sus rasgos hereditarios a las generaciones futuras, lo que produce el proceso de selección natural.

Este proceso lento da como resultado cambios en las poblaciones para adaptarse a sus entornos, y en última instancia, estas variaciones se acumulan con el tiempo para formar nuevas especies.

Gregor Mendel

Mendel inició sus experimentos eligiendo dos plantas de guisantes que diferían en un carácter, cruzó una variedad que producía semillas amarillas con otra que producía semillas verdes; estas plantas forman la llamada generación parental (P).

Como resultado de este cruce se produjeron plantas que producían nada más que semillas amarillas, repitió los cruces con otras plantas de guisante que diferían en otros caracteres y el resultado era el mismo, se producía un carácter de los dos en la generación filial. Al carácter que aparecía lo llamó carácter dominante y al que no, carácter recesivo. En este caso, el color amarillo es uno de los caracteres dominantes, mientras que el color verde es uno de los caracteres recesivos.

Las plantas obtenidas de la generación parental se denominan en conjunto primera generación filial (F1).

Mendel dejó que se autofecundaran las plantas de la primera generación filial y obtuvo la llamada segunda generación filial (F2), compuesta por plantas que producían semillas amarillas y por plantas que producían semillas verdes en una proporción aproximada a 3:1 (tres de semillas amarillas y una de semillas verdes). Repitió el experimento con otros caracteres diferenciados y obtuvo resultados similares en una proporción 3:1.

A partir de esta experiencia, formuló las dos primeras leyes.

Más adelante decidió comprobar si estas leyes funcionaban en plantas diferenciadas en dos o más caracteres, para lo cual eligió como generación parental a plantas de semillas amarillas y lisas y a plantas de semillas verdes y rugosas.

Las cruzó y obtuvo la primera generación filial, compuesta por plantas de semillas amarillas y lisas, con lo cual la primera ley se cumplía; en la F1 aparecían los caracteres dominantes (amarillos y lisos) y no los recesivos (verdes y rugosos).

Obtuvo la segunda generación filial autofecundando a la primera generación filial y obtuvo semillas de todos los estilos posibles, plantas que producían semillas amarillas y lisas, amarillas, verdes y rugosas; las contó y probó con otras variedades y se obtenían en una proporción 9:3:3:1 (nueve plantas de semillas amarillas y lisas, tres de semillas amarillas y rugosas, tres de semillas verdes y lisas y una planta de semillas verdes y rugosas).

Cuadro de Punett

El cuadro de Punnett es un diagrama diseñado por Reginald Punnett y es usado por los biólogos para determinar la probabilidad de que un producto tenga un genotipo particular. El cuadro de Punnett permite observar cada combinación posible para expresar, los alelos dominantes (representados con letra mayúscula) y recesivos (letra minúscula), nos muestra todos los tipos posibles de descendientes que podrían producirse en el entrecruzamiento. La probabilidad de que el producto tenga el genotipo BB es de 25%, con Bb es de 50% y con bb de 25%. Todos los genotipos son alelos, por lo tanto todos son conocidos como un punnett normal o adyacente.

En este cuadro como bien se observa de un lado se ponen todos los posibles gametos (con respecto a las características a estudiar) de un progenitor de un lado del cuadro y todos los posibles tipos de gametos del otro progenitor del otro lado del cuadro.

 

		Hembra
		B	B
Macho	b	Bb	Bb
	b	Bb	Bb

Leyes de Mendel

Ley de la segregación de caracteres independientes

Conocida también como la primera Ley de Mendel, de la segregación equitativa o disyunción de los alelos. Esta primera ley establece que durante la formación de los gametos cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Es muy habitual representar las posibilidades de hibridación mediante un cuadro de Punnett.

Ley de la Transmisión Independiente de Caracteres

Mediante la segunda ley, Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos. Por tanto, el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Sólo se cumple en aquellos genes que no están ligados (en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. Es decir, siguen las proporciones 9:3:3:1.

Ley de la transmisión independiente de los alelos

Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, por lo tanto el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Solo se cumple en aquellos genes que no están ligados (es decir, que están en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. En este caso la descendencia sigue las proporciones.

Ejercicio

1. Copiar el texto anterior en el cuaderno de ciencias naturales

2. Hacer un mapa conceptual del texto, separando y explicando los aspectos de la teoria de Darwin y el estudio de Mendel con sus leyes.

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de biología, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso, luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 23 de abril para recibir retroalimentación, en caso de necesitarla o, a más tardar el 30 de abril de 2021.

Primer periodo. Taller 4. Transcripción y traducción genética

Copiar en el cuaderno de ciencias naturales el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co del 15 al 20 de marzo de 2021 y, a más tardar el 26 de marzo de 2021.

TRANSCRIPCIÓN DEL ADN

La transcripción es el primer paso de la expresión génica, en el cual se toma la información que se encuentra en forma de ADN y se pasa a una molécula de ARN, la cual es un intermediario entre el ADN y las proteínas que reflejan su expresión. El proceso inicial es similar a la duplicación, salvo que la enzima que da inicio al proceso es una ARN polimerasa distinta que sintetiza una molécula simple de ARN, que en procariotas viaja directamente a los ribosomas para adelantar el proceso de síntesis de proteínas (traducción genética). Sin embargo, en células eucariotas estas moléculas de ARN sin sintetizadas en el nucléolo y deben pasar por un proceso de maduración para evitar que sean degradadas en el mismo nucleo o en el citoplasma, cuando salen para dar inicio al proceso de síntesis de proteínas. Cuando termina la transcripción de ARN la molécula de ADN vuelve a su estado original con la ayuda de las enzimas helicasa y topoisomerasa que revierten la ruptura de puentes de hidrógeno y reestablecen la hélice de la molécula, respectivamente.

En la maduración de ARN el primer paso es la inserción de una caperuza 5´ que consiste en añadir al extremo 5' de la cadena del ARNm transcrito la 7-metilguanosina trifosfato. Esta molécula mejora la estabilidad de la molécula y además es fundamental para su unión con el ribosoma en la traducción. El segundo paso es la adición al extremo 3' de una cola poli-A, es decir, una secuencia larga de adeninas en un tramo de ARN. Esta cola protege al ARNm de la degradación, y aumenta su vida media en el citosol, de modo que se puede sintetizar mayor cantidad de proteína. El tercer paso es la eliminación de intrones, que son secuencias no codificantes dentro del ARN de las células eucariotas, esto se hace mediante nucleasas y finaliza con un ARNm más corto que el inicial y listo para salir al citoplasma a iniciar el proceso de síntesis de proteínas o traducción.

TRADUCCIÓN O SINTESIS DE PROTEÍNAS

La traducción es el segundo paso de la expresión génica y se lleva a cabo en los ribosomas de todos los seres vivos. Es decir, se lleva a cabo en las bacterias, en el citoplasma de células eucariotas, en el retículo endoplasmatico rugoso, ya que tiene numerosos ribosomas en su membrana, en las mitocondrias y los cloroplastos. Este proceso involucra los tres tipos de ARN e inicia con el armado del sistema de traducción, en el cual las subunidades del ribosoma se unen al extremo 5´del ARN mensajero (ARNm) y al ARN de transferencia (ARNt) que ya se encuentra unido a un aminoácido específico en su extremo 3´ y que corresponde a la secuencia del anticodón propia para cada ARNt y que es complementaria a la secuencia del codón del ARNm. Cabe aclarar que un codón o anticodon comprende una cadena de 3 nucleótidos de ARN y según sea el orden de sus bases nitrogenadas codifican para un aminoácido específico. Las cadenas de aminoácidos dan origen a las proteínas de los seres vivos. La correspondencia de la secuencia de codones en aminoácidos se encuentra en la tabla del código genético. En todas las proteínas el codón de iniciación es AUG, que significa una secuencia de nucleótidos de ARN desde el extremo 5´de adenina, uracilo y guanina y siempre codifica para metionina. Sin embargo, las secuencias de ARNm son tan largas que las cadenas de aminoácidos producto de la traducción pueden ser moléculas con alrededor de 5000 aminoácidos. 

La síntesis de proteínas, luego del ensamble del ribosoma con el ARNm y el ARNt sintetiza una cadena de aminoácidos en la subunidad más grande del ribosoma. Finalmente, la cadena de aminoácidos es liberada y puede pasar por un proceso de maduración de proteínas, dependiendo su destino y función final. En las células eucariotas, las proteínas de membrana pasan por un proceso de maduración en el cuál se modifican algunas de sus características mediante la adición de glúcidos o carbohidratos específicos, lípidos, etc. En otros casos se asocian entre ellas para formar macroproteínas compuestas de varias subunidades.

Actividad

1. Copiar a mano todo el texto y hacer los dibujos en el cuaderno de biología

2. En una secuencia de 5 dibujos explicar el proceso de transcripción y maduración de ARN en eucariotas

3. En una secuencia de 5 dibujos explicar el proceso de traducción.

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de ciencias naturales, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso, luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 20 de marzo para recibir retroalimentación, en caso de necesitarla o, a más tardar el 26 de marzo de 2021.

Primer Periodo: Taller 3. Duplicación del ADN

video: parte de duplicación explicada:

Copiar en el cuaderno de ciencias naturales el siguiente texto y resolver el ejercicio para enviarlo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co a más tardar el 12 de marzo de 2021.

Duplicación del ADN

El proceso de duplicación o autoduplicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). De esta manera, de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "réplicas" de la primera y la última. Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservador, lo que indica que los dos polímeros complementarios del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original. Gracias a la complementación entre las bases que forman la secuencia de cada una de las cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es la base de la herencia del material genético.

El proceso de duplicación inicia durante la etapa S de la interfase del ciclo celular. Dicha etapa comienza con una dotación 2n en células diploides o autosómicas y n en células haploides (generalmente las que conforman los gametos sexuales); en ambos casos n corresponde a la dotación de cromosomas correspondientes a cada especie de ser vivo. Para los seres humanos, esta dotación n corresponde a 23 cromosomas, que en cada célula de nuestro cuerpo es representado por un juego proveniente del padre y uno de la madre, por ello, se dice que los seres humanos tienen 46 cromosomas o 2n (2x23). Al final de la etapa S la célula autosómica humana tiene un total del 2x46 cromosomas, es decir 2x(2n); mientras que las células haploides terminan esta etapa con 2xn cromosomas.

Este proceso esta mediado por enzimas, las cuales son moléculas proteicas que intervienen en todos los pasos de la duplicación. En el caso de las bacterias, al tener una molécula de ADN, la hélice de ADN se abre por acción de una helicasa, que separa los puentes hidrógeno de la doble hélice. Posteriormente llega una enzima ARN polimerasa o primasa, inicia el proceso en los primeros pares de nucleótidos, y luego llega la ADN polimerasa, la síntesis de nucleótidos se lleva a cabo en sentido 5´- 3´, es decir, que la nueva cadena de nucleótidos se ensambla en sentido 5´- 3´; pero, como la cadena de ADN es inversa, la cadena que inicia el proceso es la principal y queda una cadena atrasada a la cual se le unen unas enzimas que la estabilizan y cuando alcanza cierta longitud inicia de la misma manera. Al final del proceso otras enzimas reemplazan el primer fragmento de ARN por ADN.

En el caso de las células eucariotas, debido a la longitud del genoma se forman varios Bucles de duplicación denominados replicones. Todos los replicones avanzan sobre el genoma hasta que termina el proceso. Cada uno de estos replicones involucra varios tipos de enzimas y su complejidad es mayor que en las bacterias. Inicia con una enzima que identifica uno de los bucles de duplicación denominada topoisomerasa, la cual aplana la hélice de ADN. Luego llega la helicasa, que al igual que en las bacterias, separa los puentes de hidrógeno de la doble cadena de ADN, luego llega una ARN polimerasa y sintetiza un pequeño fragmento de ARN en sentido 5´- 3´ y, al igual que en las bacterias luego se sintetiza ADN mediante una enzima ADN polimerasa. Esto sobre la cadena principal, sin embargo, la cadena atrasada debe adelanta el mismo proceso en una serie de aproximadamente 200 nucleótidos de longitud denominada fragmento de okazaki. Asimismo, los fragmentos de ARN que se sintetizan son reemplazados posteriormente por ADN en la cadena principal y la cadena atrasada. En cada replicón o bucle de duplicación se acumulan varios fragmentos de okasaki. Finalmente, la topoisomerasa vuelve a estabilizar la hélice de ADN que se ha sintetizado y otra enzima polimerasa se encarga de agregar grupos fosfato en los espacios entre ADN y ARN del comienzo del proceso y termina con dos copias de ADN cuando todos los bucles culminan su actividad.

Ejercicio

1. Copiar en el cuaderno a mano el texto y hacer los respectivos dibujos

2. En una secuencia de al menos 4 dibujos explicar el proceso de duplicación

TENER EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN:

Copiar en el cuaderno de ciencias naturales, a mano, el texto anterior y resolver el ejercicio. Después marcar cada página con nombre completo y curso, luego tomar las fotos de cada página del cuaderno con el texto y el ejercicio resuelto, pasar las fotos a PDF y enviar dicho archivo al correo electrónico rviveros@colsaludcoopsur.edu.co antes del 8 de marzo para recibir retroalimentación, en caso de necesitarla o, a más tardar el 12 de marzo de 2021.

OPCIÓN PARA LOS QUE DESEEN MEJORAR DE UNA A DOS UNIDADES ALGUNA DE LAS CALIFICACIONES DE LOS TALLERES ANTERIORES: Elaborar un video de un minuto de duración acerca de la importancia de cuidar el recurso hídrico en nuestro planeta, para la celebración del día del agua el próximo 22 de marzo, teniendo en cuenta: (1) NO MOSTRAR LA CARA DEL ESTUDIANTE, usar titeres, emojis, caricaturas u otras opciones, si se usan personajes (2) usar audio fuerte y claro (3) no decir malas palabras en el video (4) colocar nombre completo del autor, curso y jornada o al comienzo o al final del video. ESTE VIDEO SE RECIBIRÁ CON LOS MISMOS PLAZOS DE LA ACTIVIDAD