martes, 4 de septiembre de 2012

APUNTES DE BIOLOGÍA


ADAPTACIÓN: Proceso evolutivo de los organismos para resolver los problemas que les pone el medio ambiente, es conveniente mencionar que las adaptaciones pueden ocurrir a niveles morfológicos, fisiológicos y del comportamiento. Una adaptación es una característica heredada que hace que un organismo esté capacitado para sobrevivir en cierto ambiente, se dice que una especie tiene ventaja en la adaptación cuando está mejor  adaptada que otra en un ambiente.

 

Adaptación Morfológica: Son características estructurales que hacen a un organismo mejor capacitado para vivir en un ambiente dado. Algunas adaptaciones morfológicas están relacionadas con la búsqueda de alimento, ejemplo de esto son las células urticantes de las aguavivas, las lenguas pegajosas de los comedores de insectos y los pulgares opuestos de los pandas, los huesos huecos de las aves (adaptación para el vuelo) y las partes especializadas de la flor en ciertas plantas (adaptaciones que son especificas para la polinización por insectos o por el viento), la forma hidrodinámica de los peces, el poco peso de las aves adaptadas al vuelo y el mimetismo.

 

Adaptación Fisiológica: -Son adaptaciones que comprenden procesos metabólicos de un organismo.

– En la que los organismos alteran la fisiología de sus cuerpos, órganos o tejidos para resolver alguna problema que se les presenta en el ambiente, tal es el caso de las jirafas, con vasos sanguíneos modificados que funcionan como válvulas que sirven para controlar el flujo sanguíneo; sin estas válvulas la presión de la sangre reventaría los vasos y capilares del cerebro del animal. La producción de ciertas enzimas para la digestión y sustancias químicas de la sangre como hemoglobina para el transporte de Oxígeno, la liberación de sustancias químicas por el ovulo que atrae solamente espermatozoides de posibles parejas es una adaptación fisiológica para la reproducción, el mimetismo o camuflaje al que recurren algunos organismos como las mantis, las cebras, las mariposas, las mantarrayas, los peces arrecifales, entre otros muchos, tienen como fin escapar de sus depredadores, otro ejemplo es el tactismo en animales inferiores y que son movimientos de respuesta con desplazamiento de lugar: los insectos son atraídos por la luz, un ejemplo adicional es el tropismo detectable en plantas y animales simples. Es en esencia, el movimiento que presentan estos organismos para orientarse hacia el sol o hacia el centro de la tierra. El más común es el caso de los girasoles que mueven sus inflorescencias hacia el sol y siguen su trayectoria desde el oriente a poniente.

 

Adaptaciones de comportamiento: Están bien representadas por  las actitudes de agresión y por la cópula que tienen los animales, la migración es otra adaptación más que utilizan algunos organismos para buscar ambientes más propicios y sobrevivir.

La teoría evolucionista de Darwin señala que el mundo  no es estático, sino que evoluciona en un proceso gradual y continuo, por lo cual los organismos semejantes actuales están emparentados con un ancestro común.

 

Darwin llamo Selección natural (supervivencia del más apto) al proceso de supervivencia de aquellos organismos mejor adaptados al ambiente.

La selección natural es el resultado de las presiones del medio ambiente sobre los organismos de tal forma que solo los individuos más aptos son capaces de mantenerse; así en cada generación se conservan los individuos mejor adaptados a las condiciones ambientales, que tienen la capacidad de trasmitir esta información a sus descendientes, por lo que con el paso del tiempo presentan ciertos cambios que les permiten ser cada vez más resistentes, es decir, han adquirido la capacidad de aprovechar mejor las riquezas de su medio ambiente, y están adaptados a las condiciones de éste.

El proceso de la selección natural puede generarse si los distintos genotipos (AA,Aa o aa), tienen diferentes mecanismos de eficiencia para dejar vástagos, es decir, no es más que la sobrevivencia y reproducción diferencial de los diversos organismos. Los individuos que forman una especie pueden ser diferentes de muchos modos. Los poseedores de algunos caracteres útiles para la supervivencia y la reproducción se consideran mejor adaptados. La selección natural actúa a favor de ellos en relación con los demás cuando existe competencia por escasez en el suministro de algún factor necesario para la vida, como alimento, pareja o territorio en qué vivir.

La evolución del cuello largo de la jirafa se puede explicar por selección natural. En el grupo, algunas jirafas tienen el cuello más largo que las otras. Estas jirafas con cuello largo pueden alimentarse de hojas que las de cuello corto no pueden alcanzar. Las jirafas de cuello largo tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse que las de cuello corto, y de este modo pasar las características de cuello largo a su progenie.

 

 La reproducción diferenciada indica que los mejores organismos adaptados dejan a más descendientes en promedio.

Darwin describió e introdujo el término selección natural, para explicar el cambio de los seres vivos. Su teoría en resumen dice lo siguiente todas las especies tienden a aumentar en razón geométrica, pero en cada generación el número de individuos permanece casi constante, así es como en los organismos se da una lucha por el espacio y por los alimentos.

 

Especie: Conjunto de organismos con las mismas características, capaces de intercambiar material genético, reproducirse y tener descendencia fértil.

 

Especiación: A medida que pasan las generaciones, la población cambia porque algunas características se pasaran y otras no. Existirá una nueva especie al parecer una población suficientemente diferente de la original.  Existen 3 tipos de especiación:

 

Alopátrica: cuando un grupo de organismos de una especie se separa físicamente de la población original.

 

Simpátrica: Mediante la cual un grupo de la especie va desarrollando tales que, progresivamente, lo desvincula de su especie hasta formar una nueva.

 

Radiación adaptativa: En la que varias especies se forman a partir de un ancestro común.

 

Genética de poblaciones: Nos explica los patrones adaptativos del proceso evolutivo y nos es útil para entender la ecología de los organismos en el mejoramiento de las especies, epidemiología de enfermedades hereditarias, producción de nuevas variedades y especies en peligro de extinción.

 

Equilibrio genético o  deriva genética: es una fuerza evolutiva que actúa junto con la selección natural cambiando las características de las especies en el tiempo. La deriva genética tiende a formar una población homocigótica, es decir tiende a eliminar los genotipos heterocigóticos. Además, ya que en cada población pueden ser distintos los alelos que se pierden y se fijan, la deriva hace que dos o más poblaciones de la misma especie tiendan a diferenciarse genéticamente.


La frecuencia de un
gen puede cambiar de una generación a otra gracias a lo que se llaman errores de muestreo, ya que de todos los genes de la población sólo una pequeñísima fracción pasará a la siguiente.

 

El error de muestreo se produce cuando los gametos se unen para producir la progenie. Muchos organismos producen un número grande de gametos pero, cuando el tamaño de la población es pequeño, un número limitado de gametos se une para producir los individuos de la generación siguiente. El azar influye en que alelos están presentes en esta muestra limitada y, de esta manera, el error de muestreo puede conducir a la deriva genética o cambios en las frecuencias alélicas. Dado que las desviaciones de las proporciones esperadas son aleatorias la dirección del cambio es imprevisible. No obstante, podemos predecir la magnitud de los cambios.

 

La deriva genética se genera por que las poblaciones naturalmente son limitadas. Mientras más pequeñas, más importante es la deriva pues al ser muy pequeñas provocan errores de muestreo: algunos individuos tienen más hijos que otros, sin que esto se deba a la selección natural. Entre más chica sea la población, más violentos serán los errores y con mayor frecuencia cambian las frecuencias alélicas. La deriva tiene entonces  2 efectos: a) Cambio en las frecuencias alélicas al azar y b) eventualmente, que se fijen algunos alelos, esto es, que se pierda el gen A o el a.

La importancia de la deriva genética está en que porción de la población se reproduce y no en quienes la forman (a esto le llamamos tamaño efectivo de la población).

 

En genética la frecuencia alélica o frecuencia génica es la proporción que se observa de un alelo específico respecto al conjunto de los que pueden ocupar un locus determinado en la población. Si las frecuencias permanecen constantes de una generación a la siguiente, la población no está experimentando cambio evolutivo, y se dice que está en equilibrio génico. Sin embargo, los cambios en las frecuencias alélicas en generaciones sucesivas implican que ha ocurrido evolución.

 

Un alelo es una de las formas variantes de un gen en un locus o de un marcador particular en un cromosoma. Diferentes alelos de un gen producen variaciones en las características hereditarias tales como el color del cabello o el tipo de sangre.

En función de su expresión en el fenotipo se pueden dividir en:

 

Alelos dominantes: aquellos que aparecen en el fenotipo de los individuos heterocigotos o híbridos para un determinado carácter, además de en el homocigoto.

 

Alelos recesivos: los que quedan enmascarados del fenotipo de un individuo heterocigoto y sólo aparecen en el homocigoto, siendo homocigótico para los genes recesivos

 

Un locus (del latín locus, lugar; plural loci) es una posición fija sobre un cromosoma, como la posición de un gen o de un biomarcador (marcador genético). Una variante de la secuencia de ADN en un determinado locus se llama alelo.

 

Fenotipo: literalmente significa “forma que se muestra” y se puede definir como la apariencia física de la característica estudiada. Ejemplos: semilla redonda, semilla arrugada; flor blanca, flor roja; planta alta, planta baja.

 

Genotipo: Factores hereditarios internos de un organismos, sus genes y pos extensión de su genoma.

 

Las leyes de Mendel y la teoría cromosómica

 

Aunque la genética es una ciencia joven, desde antiguo se sabe que los hijos heredan de los padres, e incluso de los abuelos, muchos rasgos físicos y de carácter. Lo que no se conocía hasta hace poco eran los mecanismos por los que se producía esta herencia. Los estudios de Mendel en el siglo XIX fueron el inicio de la genética como ciencia.

Los experimentos de Mendel

G. J. Mendel, monje agustino austriaco, fue el primero en realizar una investigación seria sobre la herencia. Describió el término factor hereditario, sustituido actualmente por gen (información de un carácter). Cada organismo dispone de dos factores hereditarios para cada uno de sus caracteres: el primero heredado de un progenitor y el segundo del otro. Mendel estudió el color de la semilla del guisante (amarillo y verde), dos caracteres antagónicos o diferentes para una misma cosa. Cruzó dichas semillas y obtuvo una generación uniforme denominada filial primera (F1), donde todas las semillas eran iguales. Al cruzar entre sí estas plantas obtuvo una generación filial segunda (F2), con la siguiente proporción: 3/4 de individuos de semillas amarillas y 1/4 verde, es decir, proporción 3:1. Estos experimentos llevaron a Mendel a desarrollar sus dos primeras leyes. Para la tercera ley realizó experimentos estudiando los caracteres no antagónicos.

Las leyes de Mendel

1ª ley de Mendel o ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación:

 

Al cruzar dos razas puras, todos los individuos de la primera generación filial son híbridos e iguales para el carácter estudiado.

 

2ª ley de Mendel o ley de la separación de los alelos:

Al cruzar individuos de la generación F1 observó que en la F2 aparecían los caracteres en proporción 3:1, postulando que los genes que determinan un carácter se separan al formarse los gametos y pueden unirse en nuevas combinaciones en el momento de la fecundación.

  En el caso de los guisantes, todos los individuos de la F1 son heterocigóticos (genotipo Aa) y con semillas de color amarillo (fenotipo amarillo), ya que el gen A (amarillo) es dominante

 

3ª ley de Mendel o ley de la herencia independiente de los caracteres

 

Una vez estudiado cómo se heredan los caracteres antagónicos, Mendel se planteó estudiar los caracteres no antagónicos, por ejemplo, la forma y el color de la semilla (dihibridismo). Para observarlo, realizó cruzamientos entre dos razas puras, amarilla lisa y verde rugosa, y observó la generación F1 y la generación F2, ésta última con una proporción fenotípica 9:3:3:1. Mendel dedujo que cada factor hereditario (gen) no antagónico se hereda independientemente de los demás, agrupándose al azar en los descendientes.

 

 Para facilitar el análisis de las cruzas hechas por Mendel, es común utilizar el cuadro de Punett, mediante el cual se facilita el trabajo de las posibles combinaciones entre los genes. En este cuadro, los gametos del progenitor masculino se ubican en la parte de arriba y los del femenino en la parte vertical izquierda. En el interior de cada compartimiento del cuadro se simboliza a los cigotos resultantes de la cruza entre ambos progenitores. Para representar cada uno de los caracteres de un organismo se utilizan letras mayúsculas (para los caracteres dominantes) y minúsculas (para los caracteres recesivos). Es común emplear la primera letra para simbolizar cualquier característica, sea dominante y recesiva. Así por ejemplo, se emplea la A para el carácter dominante alto y a para el recesivo enano. También puede emplearse otro tipo de letras o iniciales, pero siempre serán mayúsculas para los dominantes y minúsculas para los recesivos.

 
LA
La
lA
la
LA
LLAA
LLAa
LlAA
LlAa
La
LLAa
LLaa
LlAa
Llaa
lA
LlAA
LlAa
llAA
llAa
la
LlAa
Llaa
llAa
llaa

F1                                                          F2                                

 
 A
A
 a
Aa           
Aa
a
Aa
Aa

 

 
A
a
A
AA
Aa
a
Aa
aa

          100% Heterocigotos                            3:1

                       dominantes

  

La teoría cromosómica de la herencia                                    Proporción 9:3:3:1

Confirmación de las leyes de Mendel

Los trabajos de Mendel, aunque fueron publicados, permanecieron ignorados durante mucho tiempo. En 1900, el holandés De Vries, el alemán Correns y el austríaco Tschermak, por separado, y sin conocer los trabajos de Mendel, llegaron a las mismas conclusiones que él. Al descubrir las publicaciones previas de Mendel reconocieron su prioridad y publicaron sus conclusiones como meras confirmaciones.

Los genes y los cromosomas:

Teoría cromosómica de la herencia, de Sutton y Boveri. También por separado, propusieron que los factores hereditarios (genes) se encontraban en los cromosomas. Al igual que para un carácter, el número de cromosomas también es doble, cada uno heredado de un progenitor (cromosomas homólogos). Durante la meiosis se separan y cada uno va a un gameto, tal y como lo propuso Mendel. Esta teoría enlazaba la citología con la genética. Se observó que existían cromosomas homólogos, parejas de cromosomas idénticos o autosomas, y una pareja de cromosomas distintos denominados heterocromosomas o cromosomas sexuales (X e Y).

Los genes ligados: en 1911, T. H. Morgan propuso que los genes estaban en los cromosomas, y que, por lo tanto, los genes que se encontraban en el mismo cromosoma tienden a heredarse juntos, proponiendo para ellos el término «genes ligados». Según Morgan, los genes están en los cromosomas, su disposición es lineal, uno detrás de otro, y mediante el entrecruzamiento de las cromátidas homólogas se produce la recombinación genética.

 

 

La Mutación: es una fuerza muy importante para entender el proceso adaptativo: todas las novedades y toda la variación genética se origina a partir de ella. Es la fuente primaria del material de la evolución.

 

La Mutación: Es una variación   en la información genética, esto implica un cambio brusco en la herencia biológica trasmitida de un individuo a otro. Aun cuando una mutación no es muy frecuente, si resulta permanente, es decir, se trasmite de una generación a otra. Esta variación en la información genética implica cambios en el individuo.

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