CAPÍTULO 7 / TEMA 3

Procariotas: dominio Archaea, reino Archaebacteria

Las arqueobacterias son casi tan antiguas como nuestro planeta. Surgieron cuando la Tierra se encontraba en su etapa naciente y las condiciones eran extremas. Hasta la fecha, estos organismos viven en condiciones tales en las que otros no podrían sobrevivir.

ORIGEN DEL REINO

Las arqueobacterias son un tipo de organismo unicelular tan diferente de otras formas de vida modernas que han desafiado la manera en que los científicos clasifican la vida.

El término achaio es una palabra griega que significa “antiguo”.

Los estudios genéticos y bioquímicos recientes en bacterias mostraron que una clase de procariotas era muy diferente de las bacterias actuales e incluso de todas las demás formas de vida modernas.

Se presume que estas células únicas son descendientes de un linaje muy antiguo de bacterias que evolucionaron alrededor de fuentes de aguas profundas ricas en azufre.

Nuevo árbol de la vida

El análisis genético y bioquímico ha llevado a un nuevo árbol filogenético de la vida, que hace uso del concepto de dominios para describir las divisiones de la vida que son más grandes y más generales que la del reino.

CARACTERÍSTICAS GENERALES

VER INFOGRAFÍA

Las arqueobacterias tienen una estructura más similar a los eucariotas que a las bacterias. Hay varias características de este reino que ayudan a distinguirlas de las eubacterias.

  • Las arqueobacterias no tienen peptidoglicano en sus paredes celulares.
  • La pared celular está compuesta de glicoproteínas y polisacáridos.
  • Las arqueobacterias tienen un solo cromosoma redondo, como las bacterias, pero su transcripción genética es similar a la que ocurre en los núcleos de las células eucariotas.
¿Sabías qué?
La transcripción de genes en las arqueobacterias ha llevado a algunos científicos a proponer que las eucariotas descienden directamente de las arqueobacterias.
  • Las envolturas de la pared celular tienen una alta resistencia a los antibióticos debido a la diferencia en la composición de la pared celular.
  • Las proteínas ribosómicas en eucariotas y arqueas también son similares entre sí.
  • Solo las arqueobacterias son capaces de realizar la metanogénesis.

CLASIFICACIONES DENTRO DEL REINO ARCHAEBACTERIA

Hay tres tipos de arqueobacterias que se clasifican en función de su relación filogenética:

1. Crenarchaeota (Termoacidófilos)

Grupo de organismos extremadamente tolerantes al calor. Tienen proteínas especiales que funcionan a temperaturas tan altas como 100 °C y además sobreviven en ambientes muy ácidos.

Se han descubierto muchas especies que viven en aguas termales y alrededor de los respiraderos de aguas profundas.

2. Euryarchaeota (halófilos y metanógenos)

Los halófilos pueden sobrevivir en 10 veces la concentración de sal presente en el mar y los metanógenos reducen el CO2 para producir metano. Sin metanógenos, el ciclo del carbono de la Tierra se vería afectado.

Importancia ecológica

Euryarchaeota es la única forma de vida que puede realizar la respiración celular mediante el uso del carbono como su aceptor de electrones. Esto le da un nicho ecológico importante porque la descomposición del carbono en metano es el paso final en la descomposición de la mayoría de las formas de vida.

Las arqueobacterias metanogénicas se pueden encontrar en marismas y humedales, donde son responsables del llamado gas de pantano que da el olor característico a estos lugares. También en los estómagos de los rumiantes, como las vacas, donde descomponen los azúcares que se encuentran en el pasto.

3. Korarchaeota

Es el linaje más antiguo de las arqueobacterias y el tercero descubierto.

Se hallan en escasas cantidades y específicamente en ambientes hidrotermales. Se descubrieron gracias a un muestro filogenético realizado en el estanque Obsidiana de Yellowstone en Estados Unidos. Hoy en día, ya se pueden cultivar en laboratorios.

Los Korarchaeota son raros en la naturaleza tal vez porque otras formas de vida más nuevas están mejor adaptadas para sobrevivir en ciertos ambientes.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA

  • Su capacidad para tolerar condiciones extremas ayuda a los investigadores a aprender sobre las condiciones climáticas, el medioambiente y su supervivencia en la tierra primitiva.
  • Los metanógenos pueden crecer en fermentadores de biogás y descomponer el estiércol de vaca en gas metano como subproducto. Por lo tanto, se utilizan para la producción de gas doméstico para cocinar.
¿Sabías qué?
Las arqueobacterias constituyen hasta el 20 % de todas las células microbianas en el océano.
  • Organismos como Methanobacterium ruminantium están presentes en el sistema digestivo de los animales rumiantes con la finalidad de ayudarles a digerir la celulosa.
  • Las arqueobacterias tienen un papel importante en muchos ciclos químicos, como el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y el ciclo del azufre.

UTILIDAD INDUSTRIAL

Debido a su naturaleza extremófila, las arqueobacterias han demostrado ser de gran ayuda en el campo de la biotecnología, especialmente en la producción de enzimas que trabajan a temperaturas muy altas y de algunos antibióticos.

Visión hacia el futuro

Las características del reino de las arqueobacterias demuestran que la vida puede existir en cualquier lugar, bajo cualquier condición. La existencia de estos extremófilos nos da esperanza de que tal vez en un futuro cercano se logre descubrir vida en los otros planetas.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Los seres vivos unicelulares”

Este recurso le permitirá obtener más información acerca de un gran grupo de seres vivos de tamaño considerablemente pequeño, con material genético y conformación simple que solo pueden ser observados bajo un microscopio.

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Vídeo “Reino Monera”

Este video le permitirá conocer las características del grupo de microorganismos pertenecientes a este reino.

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Infografía “Bacterias”

Con este recurso podrá dar a conocer la información sobre estos organismos unicelulares procariotas que no son visibles a simple vista y que abundan en la naturaleza.

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CAPÍTULO 8 / TEMA 2

Individuo, especie y población

Dentro de la ecología, los investigadores trabajan en cuatro niveles específicos: organismo, población, comunidad y ecosistema. Los ecosistemas están compuestos de partes que interactúan dinámicamente, que incluyen los organismos, las comunidades que forman y los componentes no vivos de su entorno.

¿A QUÉ SE DENOMINA INDIVIDUO?

Ver infografía

Un individuo es cualquier ser vivo u organismo. Si bien puede tener muchas partes separadas, el individuo no puede sobrevivir sin las partes y éstas no pueden sobrevivir sin el individuo.

Algunos individuos son simples y sólo contienen una molécula de información que describe cómo obtener energía y reproducir la molécula. Otros son más complejos o multicelulares que pasan por rituales de apareamiento para introducir dos células haploides que se fusionarán y se convierten en un nuevo individuo.

Insectos eusociales

            

La eusocialidad ocurre en las poblaciones donde no se reproducen todos los individuos, excepto uno, que en el caso de los insectos es la reina. En términos evolutivos, esto significa que toda la colmena es un solo organismo que a veces se denomina “superorganismo”.

 

El estudio del organismo en ecología se centra en las adaptaciones morfológicas, fisiológicas y de comportamiento que permiten que un organismo sobreviva en un hábitat específico.

Como la variedad de vida en la Tierra es enorme, la definición de individuo u organismo todavía está en constante cambio, y continuamente se presentan nuevas definiciones de lo que se considera un organismo.

¿QUÉ SE CONOCE COMO ESPECIES?

Las especies son grupo de individuos físicamente similares que son capaces de reproducirse con el resultado de una descendencia fértil.

Las especies se caracterizan por el hecho de que están aisladas reproductivamente de otros grupos, lo que significa que los organismos de una especie son incapaces de reproducirse con organismos de otra especie.

Taxonomía vs. filogenética

 

La taxonomía es un sistema científico que clasifica los organismos en categorías según sus características biológicas. Como las especies también se pueden definir en función de una historia evolutiva y ascendencia compartida, existe la filogenética, que es el estudio de las relaciones evolutivas entre organismos.

LAS POBLACIONES

Las poblaciones están formadas por grupos de individuos de una misma especie que viven en un área geográfica determinada en un momento dado y que pueden reproducirse entre sí. Se debe tener en cuenta que aunque las poblaciones incluyan individuos de la misma especie, pueden tener una composición genética diferente entre ellos y otras poblaciones.

Para que ocurra el cruzamiento, los individuos deben tener la capacidad de aparearse con cualquier otro miembro de una población y producir descendencia fértil. Sin embargo, las poblaciones contienen variaciones genéticas dentro de sí mismas, y no todos los individuos son igualmente capaces de sobrevivir y reproducirse.

Las poblaciones se pueden describir en varias escalas. Un buen ejemplo de una población local son los peces en un estanque, pero esta localidad puede operar a escala regional, nacional, insular o continental e Incluso puede constituir toda la especie.

Cuando los individuos de las poblaciones locales pueden dispersarse entre otras poblaciones locales se denomina metapoblación.

La biología de la población es el estudio de las características de la población y los factores que afectan su tamaño y distribución.

Características de la población

 

  • Patrones migratorios.
  • Densidad de población.
  • Demografía que incluye las tasas de natalidad y mortalidad, la proporción de sexos y la distribución por edad.
  • Genética de la población.
  • Rasgos del historial de vida.
  • Dinámica del grupo que incluye las interacciones dentro y entre las poblaciones.

La ecología de la población es el estudio de cómo las poblaciones interactúan con el medio ambiente.

La mayoría de las poblaciones no son estables, fluctúan en tamaño con el tiempo. Las fluctuaciones generalmente son respuestas a cambios en los componentes abióticos y bióticos, que actúan como factores limitantes contra el crecimiento exponencial indefinido de las poblaciones.

Cuando los recursos alimentarios son abundantes y las condiciones ambientales son favorables, las poblaciones pueden crecer. Por el contrario, cuando la depredación es fuerte, las poblaciones pueden agotarse.

¿Qué es la genética de poblaciones?

 

La genética de poblaciones es el estudio de la variación genética que existe en los grupos de organismos que pertenecen a la misma especie.

Ejemplo de población                                                                            

Elefantes africanos

Hay dos especies de elefantes tradicionalmente reconocidas: los elefantes africanos (Loxodonta africana) y los elefantes asiáticos (Elephas maximus). Actualmente, el grupo de elefantes africanos fue dividido en dos especies: elefantes africanos de arbusto (Loxodonta africana) y elefantes del bosque africano (Loxodonta ciclotis).

Elefantes africanos en la Reserva Nacional Samburu en Kenya.
¿Sabías qué?
A principios del siglo XX las poblaciones de elefantes africanos eran de hasta 5 millones de individuos, pero debido a la fragmentación del hábitat y la caza furtiva de sus colmillos solamente quedan alrededor de 400.000.

COMPLICACIONES EN EL ESTUDIO DE LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN SUPERIORES

En cada nivel de organización hay niveles inferiores que forman la base de los niveles superiores. En esa transición de un nivel a otro ocurren algunas excepciones que complican la forma en que se puede definir cada nivel.

Por ejemplo, el término individuo significa etimológicamente “aquello que no es divisible”. Sin embargo, existen excepciones como es el caso de organismos coloniales como las esponjas, las hidras y los mohos que se pueden dividir muchas veces para dar origen a nuevos individuos.

Otras excepciones incluyen organismos simbiontes, como los líquenes, que están formados por una simbiosis entre algas y hongos.

Cada nivel de organización se identifica por tener propiedades y características específicas que surgen en ese nivel y no existen en el anterior.

RECURSOS PARA DOCENTES

Video “Los individuos, las especies, las poblaciones y las comunidades”

Con este video podrá conocer las características de los diferentes niveles de organización que exceden al individuo.

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Vídeo “Hábitat, población, comunidad, ecosistema y ecología”

Este recurso audiovisual le permitirá mostrar cómo es el hábitat de los diferentes animales y las interacciones que ocurren dentro del ecosistema.

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Artículo “Dinámica de las poblaciones”

Artículo que desarrolla el estudio sobre los cambios que sufre una población en cuanto a su tamaño y variación del número de individuos.

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CAPÍTULO 6 / REVISIÓN

Los seres vivos y la célula | ¿qué aprendimos?

TEORÍA CELULAR Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Se consideran seres vivos todos aquellos organismos que están hechos de células, que son las unidades de la vida. Existen dos tipos de células: las procariotas y las eucariotas. La teoría celular describe las células y cómo funcionan. Es considerada uno de los principios básicos de la biología, el crédito de la misma se lo llevan los grandes científicos Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, aunque ningún avance se hubiera logrado si no fuera por los trabajos de Robert Hooke. Todas las funciones de los seres vivos dependen de las células: el movimiento, la reproducción, el crecimiento, la sensibilidad, la respiración, la excreción y la nutrición.

Robert Hooke acuño el término “célula” al examinar la estructura porosa del corcho y observar pequeñas celdillas.

LA CÉLULA: UNIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL

La célula puede definirse como la unidad fundamental de los organismos vivos capaz de reproducirse independientemente. Cada célula está contenida dentro de una membrana puntuada con puertas, canales y bombas especiales. Estos dispositivos permiten la entrada o la salida de moléculas seleccionadas mediante dos mecanismos principales: transporte pasivo y transporte activo. Protegido por la membrana se encuentra el citosol, el cual a su vez está compuesto por el citoesqueleto, una red de estructuras proteicas filamentosas. Finalmente, uno de los organelos más importantes de la célula, y el que se encarga de que se cumplan las funciones vitales y de resguardar el ADN, es el núcleo, presente únicamente en las células eucariotas.

En el núcleo de cada célula, la molécula de ADN se empaqueta en estructuras parecidas a hilos llamadas cromosomas.

CÉLULA ANIMAL VS CÉLULA VEGETAL

De los dos tipos de célula que existen, la más desarrollada es la eucariota. Las células eucariotas se pueden clasificar en dos tipos: la célula vegetal y la célula animal. Ambos tipos de célula comparten organelos como la membrana plasmática, el núcleo, el citoplasma, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las mitocondrias y las vacuolas. Por otro lado, se diferencian en organelos como los lisosomas, la pared celular, los cloroplastos y los centriolos. La teoría endosimbiótica propone que los cloroplastos fueron una vez células procariotas que vivían dentro de células huéspedes y que quedaron atrapadas dentro de ellas. Por un lado, recibían protección y, por otro lado, ellos proporcionaban nutrientes, y así, con el paso del tiempo, se formaron las células eucariotas.

Una de las diferencias entre la célula animal y la vegetal es que esta última posee una pared celular que le da soporte.

NUTRICIÓN Y RESPIRACIÓN CELULAR

Se conoce como respiración al conjunto de reacciones bioquímicas mediante las cuales la energía es liberada a partir de sustancias alimenticias, como por ejemplo, la glucosa. La respiración celular se lleva a cabo a través de 3 procesos: glucólisis, mediante el cual es extraída la energía de la glucosa; ciclo de Krebs, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse; y finalmente la cadena transportadora de electrones, la ruta final de la respiración aerobia y la única parte del metabolismo de la glucosa donde se utiliza el oxígeno atmosférico.

El adenosín trifosfato o ATP es una molécula transportadora energía y se encuentra en las células de todos los seres vivos.

FUNCIONES CELULARES DE REPRODUCCIÓN Y RELACIÓN

El mecanismo de reproducción celular más difundido es la mitosis. Es un proceso de división celular mediante el cual una célula se divide y da origen a dos células hijas genéticamente idénticas a ella. Se compone por las siguientes fases: profase, metafase, anafase y telofase. Por otro lado, la meiosis es la forma especializada de división celular que se produce en las células sexuales, por ejemplo: las esporas de plantas, los espermatozoides y los óvulos. Se compone de las siguientes fases: meiosis I y meiosis II, cada una con profase, metafase, anafase y telofase. Además de los procesos de mitosis y meiosis, para que se separen físicamente las células ocurre la citocinesis.

El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que pueden producir crecimiento y división en células hijas.

PRODUCCIÓN CELULAR

Las proteínas están presentes en los seres vivos y son las responsables de construir estructuras biológicas y realizar variadas funciones indispensables para el desarrollo de los organismos. El ADN determina el orden de los aminoácidos en la formación de proteínas. La síntesis de proteínas tiene como finalidad permitir al organismo formar aquellas macromoléculas que se necesitan para llevar a cabo sus funciones. La síntesis de proteínas en las células consta de dos etapas: la transcripción y la traducción. Por un lado, la transcripción es el proceso mediante el cual la información contenida en el ADN es copiada en forma de ARN mensajero (ARNm). En la traducción, el ARNm sale del núcleo y se mueve hacia los ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas.

Los ribosomas son los organelos encargados de fabricar proteínas, pueden encontrarse libres en el citoplasma o unidos al retículo endoplasmático rugoso.

CAPÍTULO 6 / TEMA 1

TEORÍA CELULAR Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Se consideran seres vivos a todos aquellos organismos que están hechos de células, que son las unidades funcionales de los seres vivos. Existen dos tipos de células: las procariotas y las eucariotas.

 ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS?

Los seres vivos presentan diferentes características que permiten distinguirlos de los sistemas abióticos. Dentro de estas características se encuentran:

Movimiento: consiste en un cambio en la posición de una parte o la totalidad de un organismo. Los organismos vivos, como los animales y algunas bacterias, pueden desplazarse de un lugar a otro para buscar comida y responder a estímulos como la luz, los ruidos, o los olores para defenderse.

Respuesta a estímulos

Se conoce como estímulo a cualquier acción que puede producir una respuesta por parte del organismo. Los receptores de los estímulos son capaces de percibirlos y convertirlos en impulsos nerviosos que producirán una respuesta.

La movilidad varía de acuerdo al tipo de organismo, por ejemplo, en los unicelulares procariotas o eucariotas, la movilidad viene dada por la presencia de cilios y flagelos, apéndices locomotores que tienen movimientos oscilatorios o contráctiles.

Movilidad en microorganismos

Euglena: utiliza un flagelo para moverse.

Paramecium: utiliza numerosos cilios para desplazarse.

En el caso de los animales de mayor complejidad, como los vertebrados o invertebrados, los tipos de locomoción pueden variar de acuerdo a las estructuras que utilicen.

Los hirudíneos, como por ejemplo las sanguijuelas, son anélidos parásitos que se mueven al sujetar su ventosa al huésped y contraer y arrastrar el resto del cuerpo.

Crecimiento: los organismos vivos crecen gracias a los alimentos que consumen mediante la nutrición. Las células aumentan en cantidad y se crean nuevas células. Por ejemplo, un niño que crece hasta convertirse en un adulto o una planta que se convierte en un árbol.

Reproducción: es la habilidad de los organismos para producir nuevos individuos de su especie. Ayuda a aumentar la población, evitar la extinción de las especies y mantener la progenie. El tipo de reproducción varía de acuerdo a la especie, existen organismos que presentan reproducción sexual, otros asexual y en otros casos pueden presentar ambas.

Reproducción alternada

Algunos tipos de cnidarios presentan reproducción alternada. Los progenitores liberan los óvulos y los espermatozoides al agua para que se forme un cigoto, que se convertirá en larva y luego en pólipo. Este pólipo generará yemas que se despegarán de su cuerpo y formarán medusas.

Sensibilidad: es la habilidad que tienen los organismos vivos para detectar cambios en su entorno (interior y exterior), por ejemplo: Mimosa pudica. Si tocas la planta, los folíolos se cierran inmediatamente, lo que demuestra su sensibilidad.

Respiración: todos los organismos vivos requieren energía para sus diferentes actividades. Esta energía es liberada mediante la oxidación de los alimentos durante el proceso de la respiración.

Las mitocondrias son los organelos en los que se da el proceso de respiración celular y la obtención de ATP.

Excreción: es la expulsión de los desechos del metabolismo que se forman mediante varias reacciones químicas dentro de las células. Los principales órganos excretores son los hígados, los pulmones y la piel.

En las células existen organelos encargados de la excreción, como por ejemplo las vacuolas pulsátiles o contráctiles que eliminan agua.

Nutrición: todos los organismos vivos necesitan alimentos a fin de usarlos como fuente de energía para sus diversas actividades. Los animales y las plantas se alimentan de forma diferente. Las plantas pueden fabricar sus propios alimentos (nutrición autótrofa) pero los animales no pueden hacerlo y dependen de otros organismos (nutrición heterótrofa).

¿CUÁLES SON LOS POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR?

La teoría celular es una colección de ideas y conclusiones de muchos científicos a lo largo del tiempo. Describe las células y su funcionamiento.

La teoría celular es considerada uno de los principios básicos de la biología, el crédito de la misma se lo llevan los grandes científicos Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, aunque ningún avance se hubiera logrado si no fuera por los trabajos de Robert Hooke.

Los resultados de las investigaciones de estos científicos llevaron a la formulación de 4 postulados:

1. Todos los seres vivos están formados por células.

2. Todos los seres vivos se originan a partir de otros seres vivos, es decir, las células originan otras células, no surgen de manera espontánea.

3. Todas las funciones vitales de los seres vivos dependen de las células. Las células son sistemas abiertos que intercambian energía y materia con el entorno.

4. Las células son una unidad genética que contiene el material hereditario.

Con el paso del tiempo, diversos científicos han aportado nuevos conocimientos y han continuado el desarrollo de esta teoría, lo que dio como resultado la teoría celular moderna:

1. Los seres vivos pueden ser unicelulares si están compuestos por una sola célula o pluricelulares si están conformados por más de una célula.

2. Al dividirse, las células transmiten la información genética (ADN) de célula a célula.

3. La energía se produce en el interior de las células.

4. Las células tienen composición parecida o básicamente la misma.

5. Las actividades que realizan los organismos dependen de las actividades realizadas por las células.

6. La teoría celular tiene dos componentes principales: los seres vivos están conformados por células y las células provienen de otras células.

Historia del ADN

En 1953, los científicos Rosalind Franklin, James D. Watson y Francis Crick propusieron que el ADN estaba formado por una estructura de doble hélice que en la actualidad aún tiene validez.

¿LOS VIRUS SON SERES VIVOS?

Los virus son pequeñas estructuras parasitarias que no pueden reproducirse por sí mismas y que necesitan de un organismo huésped para hacerlo. Un virus, al infectar a su huésped, puede dirigir la maquinaria celular del mismo y, de este modo, puede generar más virus. La mayoría de los virus tienen ARN o ADN como material genético.

Sin una célula huésped, los virus no pueden llevar a cabo sus funciones básicas ni reproducirse. Ellos no pueden sintetizar proteínas porque carecen de ribosomas, no pueden generar energía ni almacenarla en forma de ATP, por lo que deben derivar su energía de los procesos metabólicos del huésped.

Por estas razones, los virus no pueden ser considerados seres vivos, ya que sin la ayuda de una célula huésped jamás podrían realizar sus funciones vitales.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Características de los seres vivos”

Con este artículo podrá profundizar sobre las características de los seres vivos.

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Artículo “La célula”

Este artículo contiene más información de interés acerca de la célula y sus organelos.

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CAPÍTULO 7 / REVISIÓN

DIVERSIDAD Y CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS | ¿qué aprendimos?

Clasificación de los seres vivos

La clasificación de los seres vivos comenzó como un sistema jerárquico que dividió a todos los organismos conocidos en plantas y animales. Este modelo fue reemplazado en el siglo XVIII por Carlos Linneo, quien realizó una división en reinos y los estructuró en cinco niveles: clase, orden, género, especie y variedad. Luego se empleó el sistema de clasificación binomial para nombrar a los organismos, pero fue Robert H. Whittaker quien postuló una clasificación de cinco reinos llamados Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. El sistema de cinco reinos no está en uso en la actualidad, en cambio, lo que ahora se emplea es un sistema de seis reinos: Animalia, Plantae, Fungi, Protista, Monera y Archaea.

La complejidad de la estructura celular fue uno de los criterios que Whittaker tuvo en cuenta para la clasificación.

Procariotas: dominio Bacteria, reino Monera

Las bacterias son los organismos procarióticos más simples, y presentan características como: ausencia de membrana nuclear, cromosoma único y circular, carencia de organelos celulares y reproducción por formación de esporas o fisión binaria. Inicialmente, las bacterias fueron consideradas animales, plantas y hongos. Se clasifican de varias maneras, pero la más importante consta de dos grupos principales: Archaebacteria y Eubacteria. Las primeras son organismos que viven en condiciones extremas y carecen de pared celular; las segundas son las llamadas bacterias verdaderas. Su rasgo característico es la presencia de pared celular rígida.

La bacteria que naturalmente forma parte de la flora intestinal es muy importante para una digestión adecuada.

Procariotas: dominio Archaea, reino Archaebacteria

Las arqueobacterias surgieron cuando la Tierra se encontraba en sus primeros años de existencia y las condiciones reinantes eran extremas. Tienen una estructura más parecida a la de los eucariotas que a la de las bacterias. Tienen un solo cromosoma redondo, como las bacterias, pero su transcripción genética es similar a la que ocurre en los núcleos de las células eucariotas. Hay tres tipos principales: Crenarchaeota, que son organismos extremadamente tolerantes al calor y a ambientes muy ácidos; Euryarchaeota, que son organismos que pueden sobrevivir ambientes con 10 veces la concentración de sal del mar y que reducen el CO2; y Korarchaeota, que es el linaje más antiguo pero menos comprendido, y que presenta genes diferentes a los de los grupos anteriores.

Organismos como Methanobacterium ruminantium están presentes en el sistema digestivo de los animales rumiantes y ayudan a la digestión de la celulosa.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Protista o Protoctista

El término protista fue introducido por Ernst Haeckel. Este reino forma un vínculo entre otros reinos de plantas, animales y hongos. Son generalmente organismos eucariotas simples, unicelulares, aunque algunos son coloniales y otros multicelulares. Principalmente son de naturaleza acuática y realizan el movimiento mediante flagelos o cilios. Algunos protistas son semejantes a los animales y se conocen como protozoos; otros, son similares a plantas, y tienen clorofila. Entre estos últimos se encuentran las algas verdes, rojas, pardas, doradas y fuego. Por último, los protistas con aspecto de hongos son unicelulares, saprófitos y viven en suelo húmedo, plantas y árboles en descomposición.

Por su condición de parásitos, algunos protistas pueden causar muchas enfermedades en plantas, en animales e incluso en el hombre.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Fungi

El Reino Fungi incluye un grupo diverso de seres que no pueden ser catalogados como animales ni como plantas. Se caracterizan por ser heterótrofos y descomponer la materia orgánica. Poseen una pared celular rígida y pueden ser unicelulares o pluricelulares. Los hongos pluricelulares presentan estructuras filamentosas llamadas hifas y viven en lugares húmedos y sombríos. Este reino contiene cinco filos principales: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota y Glomeromycota.

Los hongos producen naturalmente antibióticos que permiten inhibir el crecimiento de bacterias.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Animalia

El Reino Animalia está compuesto por todos los animales, vivos o extintos, del planeta. Son eucariotas, ya que el ADN se encuentra dentro del núcleo celular. No tienen paredes celulares. Son multicelulares, heterótrofos y tienen la capacidad de moverse y responder a su entorno. Todos los animales se pueden dividir en los grupos vertebrados e invertebrados. Además, cada reino se divide en categorías más pequeñas llamadas phylum (filo): Porifera, Coelenterata, Plathelminthes, Nematoda, Annelida, Arthropoda, Mollusca, Echinodermata, Protochordata y Vertebrata.

Los animales extintos también forman parte del reino Animalia.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Plantae

Este reino incluye a los diferentes tipos de plantas que se encuentran en el planeta. Cada grupo tiene características especiales y únicas, como la presencia de pared celular, nutrición autótrofa, clorofila, ausencia de sistema locomotor y reproducción sexual o asexual. Se clasifican en Briophyta, las cuales carecen de un sistema vascular y se desarrollan en dos fases, gametofito y esporofito; y Cormophyta, que es un grupo de plantas vasculares que tienen raíz, tallo y hojas. Éstas, a su vez se dividen en Pteridophyta y Spermatophyta. Además, éstas últimas se clasifican en gimnospermas y angiospermas.

La fotosíntesis de las plantas proporciona oxígeno a la atmósfera de nuestro planeta.

 

CAPÍTULO 6 / TEMA 5

FUNCIONES CELULARES DE REPRODUCCIÓN Y RELACIÓN

Recibimos de nuestros progenitores un bien fundamental: el material genético. El mecanismo de reproducción celular más difundido es la mitosis, proceso por el cual una célula da origen a 2 células hijas idénticas entre sí e idénticas a la célula que las originó. Este tipo de reproducción se da en células somáticas, sin embargo, para las células sexuales existe otro tipo de reproducción: la meiosis, que sólo sucede en organismos con reproducción sexual.

¿CÓMO SE DESARROLLA EL CICLO CELULAR?

El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que pueden producir crecimiento y división en células hijas. La duración del mismo dependerá del tipo celular en cuestión, algunas células lo pueden completar en una hora y otras pueden hacerlo en varios días. También dependerá de algunos factores externos y/o internos, como la presencia o falta de nutrientes y proteínas dentro de la célula, y la temperatura.

¿Sabías qué?
La creación constante de nuevas células permite que nuestro cuerpo se renueve, que exista un balance y que se eviten enfermedades.

Las células en el camino hacia la división celular avanzan a través de una serie de etapas de crecimiento, replicación de ADN y división que producen dos células idénticas o células con carga genética de ambos padres.

Algunas células en división celular se pueden observar fácilmente en el microscopio con ayuda de una tinción.

Interfase

Durante la interfase, la célula experimenta procesos de crecimiento normales mientras se prepara para la división celular. Para que una célula pase de la interfase a la fase mitótica, se deben cumplir muchas condiciones internas y externas. Las tres etapas de la interfase se llaman G1, S y G2.

G1 

La primera etapa de la interfase se denomina fase G1 (primer gap) porque, desde un aspecto microscópico, se ven pocos cambios. Sin embargo, durante la etapa G1, la célula es bastante activa a nivel bioquímico. La célula acumula los componentes básicos del ADN cromosómico y las proteínas asociadas, así como también suficientes reservas de energía para completar la tarea de replicar cada cromosoma en el núcleo.

G0

La fase G0 o fase de reposo es un período en el ciclo celular en el que las células existen en un estado inactivo. La fase G0 se ve como una fase G1 extendida, donde la célula no se divide ni se prepara para dividirse, o se ve como una etapa distinta que se produce fuera del ciclo celular. Algunos tipos de células, como las células nerviosas y musculares del corazón, se vuelven inactivas cuando alcanzan la madurez, pero continúan desempeñando sus funciones principales durante el resto de la vida del organismo.

Células en G0

 

Algunos tipos de células que entran en la fase G0 pueden salir de ese estado inactivo y entrar en la fase G1, mientras que otras células G0 no pueden hacerlo.

S

Es la segunda etapa de la interfase del ciclo en la que se produce la replicación o síntesis del ADN y como resultado el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Cada cromosoma tendrá dos cromátidas hermanas idénticas unidas por el centrómero. Las células que entran en esta fase del ciclo se dividen inevitablemente.

G2

Es la tercera fase de la interfase del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observan con el microscopio cambios en la estructura celular que indican el principio de la división celular. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la división.

Estado M o fase de división celular

Representa la división celular y agrupa a la mitosis y meiosis y citocinesis. Cuando una célula se divide debe transmitir a sus células hijas los requisitos esenciales para la vida, la información hereditaria para dirigir los procesos vitales, y la de los materiales en el citoplasma que necesitan las células hijas para sobrevivir y utilizar dicha información.

MITOSIS

Proceso de división celular mediante el cual una célula se divide y da origen a dos células hijas genéticamente idénticas a ella. En este proceso, el ADN de una célula se divide en dos conjuntos de cromosomas exactamente iguales.

Durante la mitosis, el cuerpo produce nuevas células tanto para el crecimiento como para la reparación de tejidos dañados o envejecidos.

¿Qué células del cuerpo se dividen por mitosis?

 

Las células somáticas son las únicas que se dividen por mitosis y se definen como aquellas que forman la mayoría del cuerpo de cualquier ser pluricelular, están en los huesos, los órganos, los tejidos e incluso en la sangre. Son diploides, es decir, tienen doble carga cromosómica.

Por ejemplo, si nos caemos de nuestra bicicleta y nos raspamos la rodilla, el cuerpo se encarga de activar el proceso de mitosis para reparar el daño causado en nuestros tejidos. De igual manera, si nuestro hígado necesita crecer porque nosotros hemos crecido, las células hepáticas se dividen mediante la mitosis para así producir mayor cantidad.

Fases de la mitosis

Profase

 

Metafase

 

Anafase

 

Telofase

 

MEIOSIS

Es la forma especializada de división celular que se produce en las células sexuales, por ejemplo: las esporas de plantas, los espermatozoides y los óvulos.

Durante la meiosis, el ADN de una célula diploide (2n) se somete a un largo proceso de replicación que dará como resultado una célula tetraploide (4n), la cual se someterá posteriormente a dos divisiones celulares sucesivas que darán origen a cuatro células haploides (n) conocidas como gametos.

Estas células haploides luego se fusionan con las células haploides del sexo opuesto durante la reproducción y se genera así una nueva célula diploide o cigoto.

Durante este proceso se produce el entrecruzamiento, que no es más que la mezcla de cromosomas de ambos progenitores. A futuro, el entrecruzamiento produce variabilidad genética, ya que los descendientes no serán simples copias de uno de los padres.

¿Cómo se divide la meiosis?

 

La meiosis se divide en meiosis I y meiosis II, cada una cuenta con profase, metafase, anafase y telofase, y culmina con la citocinesis.

¿QUÉ ES LA CARIOCINESIS Y CITOCINESIS?

Es el proceso físico de la división celular que divide el citoplasma de una célula parental en dos células hijas. Ocurre simultáneamente con dos tipos de división nuclear llamados mitosis y meiosis, que se dan en las células animales. La mitosis y cada una de las dos divisiones meióticas dan como resultado dos núcleos separados contenidos dentro de una sola célula. La citocinesis realiza un proceso esencial para separar la célula por la mitad y garantizar que un núcleo termine en cada célula hija.

Por otro lado, la cariocinesis es la división celular en la que el material genético es dividido y transferido a las células hijas. Se da tanto en la mitosis como en la meiosis.

RECURSOS PARA DOCENTES

Ver infografía “Ciclo celular”

En esta infografía encontrará todo el proceso del ciclo celular.

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Ver artículo “Mitosis”

Este artículo contiene información sobre la mitosis y todas sus partes.

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Ver artículo “Meiosis”

Este artículo contiene información adicional sobre todo el proceso de la meiosis.

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Darwin, Lamarck y Mendel

Se conoce como evolución biológica a los cambios en la información genética de una población, que además serán legados a las siguientes generaciones. Varios científicos a lo largo de la historia humana han estado involucrados con este concepto, algunos de ellos son: Darwin,  Lamarck y Mendel.

Darwin Lamarck Mendel
Nombre completo Charles Robert Darwin. Jean-Baptiste Lamarck. Gregor Mendel.
Nacimiento Nació en Sherewsbury, Inglaterra, el 12 de febrero de 1809. Nació en Bazentin, Francia, el 1 de agosto de 1744. Nació en en Hyncice, actual República Checa, el 20 de Julio de 1822.
¿Quién fue? Fue un científico naturalista que sostuvo que las especies  evolucionaron a partir de un antepasado común, a través del proceso de selección natural. Fue un naturalista francés que formuló la primera teoría de la evolución de las especies. Conocido como el padre de la genética, fue un monje y naturalista que formuló los principios básicos de la herencia genética.
Teorías Teoría de la evolución. Teoría de la evolución. Leyes de la herencia genética o leyes de Mendel.
Postulados o leyes 1) Todos los seres vivos derivan de una forma de vida ancestral única y, a partir de ésta, la vida evolucionó a través de múltiples y sucesivas vías divergentes.

 

2) La evolución puede describirse como un proceso de descendencia en el cual se encuentran formas  ancestrales y formas derivadas.

 

3) El mecanismo fundamental, aunque no único, a través del cual los seres vivos evolucionaron es la selección natural.

 

4) La evolución es un proceso lento y gradual.

 

5) El nacimiento de nuevas especies es un proceso gradual y de larga duración.

 

6) Mientras mayor sea la similitud entre dos taxones, mas relacionados están entre sí.

1) Ley del uso y desuso: el uso frecuente y continuo de un órgano provoca que un ser vivo lo desarrolle de manera proporcional a la duración de su uso, mientras que la falta de uso provoca que este desaparezca gradualmente.

 

2) Herencia de caracteres adquiridos: las características que un ser vivo adquiere o pierde son pasadas a sus progenitores, siempre y cuando estas características sean adquiridas por ambos progenitores.

1) Ley de la uniformidad: si se cruzan 2 líneas puras para un determinado carácter, los descendientes tendrán el fenotipo de uno de los progenitores, el dominante, y todos tendrán el mismo genotipo y fenotipo.

 

2) Ley de la segregación de caracteres de la segunda generación: durante la formación de gametos, cada alelo se separa de su par para establecer el genotipo de la segunda generación.

 

3) Ley de la asociación independiente de caracteres: los caracteres diferentes son independientes unos de los otros y se transmiten a las siguientes generaciones sin verse controlados por el carácter diferente.

Leyes de Mendel: primera, segunda y tercera

La herencia mendeliana es un conjunto de principios relacionados con la transmisión de características hereditarias entre los organismos. Las leyes de la herencia fueron derivadas por Gregor Mendel, un monje del siglo XIX, mediante la realización de experimentos de hibridación en guisantes (Pisum sativum).

 

Primera ley Segunda ley Tercera ley
Nombre Ley de la uniformidad. Ley de la segregación de caracteres. Ley de la asociación independiente de caracteres.
Enunciado Si se cruzan 2 líneas puras homocigotas para un determinado carácter, los descendientes tendrán el fenotipo de uno de los progenitores y serán todos iguales en genotipo y fenotipo. Previo a la formación de gametos, cada alelo se separa de su par para establecer el genotipo de la segunda generación. La forma en que un par de alelos se segrega en dos células hijas durante la segunda división de la meiosis no tiene efecto sobre cómo se segrega cualquier otro par de alelos.
Resultado El gen que se exprese en la primera generación será el gen dominante. El carácter recesivo permanece oculto. Los caracteres que quedaron ocultos en la primera generación no desaparecieron. Con la ayuda de otros alelos se expresan en la segunda generación. Los rasgos heredados a través de un gen son independientes de los rasgos heredados a través de otro gen porque los genes residen en diferentes cromosomas.

 

Fenotipo y genotipo

De generación en generación, los padres o progenitores pasan la información genética a sus hijos, desde características visibles como la altura o el color de ojos, hasta características como el tipo de sangre. Aquellas que podemos ver se conocen como fenotipo, mientras que las no observables son el genotipo. 

Fenotipo Genotipo
Definición Manifestación física de la carga genética. Composición genética de un individuo.
¿Qué contiene? Todas las características físicas de un individuo. Toda la información genética de un individuo.
¿Son características observables? Sí. No.
Depende de Genotipo, nutrición y medio ambiente. La carga genética de los padres.
Medición de las características  A través de los sentidos. A través de pruebas genéticas.
Ejemplos  Color de cabello, color de ojos, altura y tono de piel, entre  otros. Susceptibilidad a las enfermedades, el grupo sanguíneo y el ADN.

 

Mitosis y meiosis

Al ser humano lo componen dos tipos principales de células, las somáticas y las sexuales, cuyas funciones y formas de división son muy distintas. Por un lado, las células somáticas se dividen a través de la mitosis, y por otro lado, las células sexuales a través de la meiosis. 

Mitosis Meiosis
Células implicadas  Somáticas Sexuales
Número de divisiones  Una Dos divisiones celulares sucesivas
Etapas  Profase, metafase, anafase y telofase. Profase I, metafase I, anafase I, telofase I, profase II, metafase II, anafase II y telofase II.
Recombinación genética  No
Aporte a la variabilidad genética  No
Carga genética de la célula madre 2n 2n
Carga genética de la célula hija 2n 1n
Características de las células hijas Copias exactas a la célula madre. Células genéticamente diferentes a los progenitores.
Duración  Corta Larga
Función  Crecimiento y renovación de las células para el mantenimiento de la vida del individuo. Reproducción.
Proceso