jueves, 19 de marzo de 2015

La respuesta al medio

¿Adónde van las mariposas?

Algunas mariposas adultas viven solo un día. Pero no todas, la mariposa monarca llega a vivir 9 meses, es originaria del norte de los Estados Unidos y de Canadá, en donde los científicos solo la observaban en épocas cálidas. Es por esto que los científicos se preguntaron: ¿donde pasa el resto del año?, algunos suponían que viajaba a zonas cálidas, pero se desconocía el lugar. 
Fue Fred Urquhart, Albert (13 diciembre 1911 a 3 noviembre 2002) un zoólogo canadiense  quien contribuyó decisivamente para encontrar dónde las mariposas monarca, la Danaus plexippus L., pasan su invierno, lejos de sus zonas de residencia de verano en Canadá y los EE.UU.
La investigación de Urquhart en la ruta y el destino de los insectos se inició en 1937 y duró 38 años. Siguió las huellas de las mariposas en el territorio mexicano mediante el etiquetado de las alas de algunos individuos. Descubrió que sólo viajaban en la luz del día. Volaban a 20 kilómetros por hora a 50 metros de altura sobre superficies planas y 10 metros sobre las montañas. Durante la noche, las mariposas se alimentan de algodoncillo (asclepias) , un género de plantas herbáceas perennes.
Kenneth C. Brugger , uno de los ayudantes de Urquhart, finalmente encontró el refugio invernal por primera vez en Michoacán , México , el 9 de enero de 1975, más de 4.000 kilómetros desde el punto de partida de su migración. Pero, ¿Por qué semejante viaje? su maduración sexual se alcanza únicamente durante el calor primaveral. En un lugar no demasiado frío, pueden permanecer aletargadas y al llegar el calor salen de ese letargo, maduran sexualmente y se reproducen. Ponen huevos de los que salen las orugas, que tejen un capullo y se transforman en crisálidas, para emerger como adultos. De esta manera una nueva generación de mariposas emprende su regreso al norte. ¿Por qué no se quedan en Canadá?. Porque allí el frío es extremo y no resulta adecuado para un animal cuya temperatura corporal varía con la del ambiente (poiquilotermo).
Como todos los seres vivos, las mariposas reciben información del ambiente donde habitan y, a su vez, las condiciones del ambiente regulan muchas de sus acciones.



La mariposa monarca, (Danaus plexippus), es una especie de lepidóptero ditrisio de la familia Nymphalidae. Es quizás la más conocida de todas las mariposas de América del Norte. Desde el siglo XIX ha sido introducida a Nueva Zelanda y a Australia. En el Atlántico es residente en las Islas Canarias, Azores y Madeira, y se encuentra como una ocasional migrante en Europa Occidental. Sus alas presentan un patrón de color naranja y negro fácilmente reconocibles, con una envergadura de 8,9-10,2 cm. La hembra monarca tiene venas más oscuras en sus alas, y el macho tiene un lugar en el centro de una vena de cada ala posterior de la que se liberan feromonas, y además, es ligeramente más grande. Su longevidad puede alcanzar los 9 meses, mientras que otras especies duran unos pocos días.
El nombre común «monarca» fue publicado en 1874 por Nahuel L. Parada ya que, según él, «es una de las más grandes de nuestras mariposas, y cubre un vasto dominio».
La monarca es especialmente conocida por su larga migración anual. Realiza migraciones masivas hacia el sur de agosto a octubre, mientras que migra hacia el norte en primavera. En el otoño las Mariposas Monarca realizan un viaje de migración desde Canadá a México para pasar el invierno en los bosques oyamel y pino en los Estado de México y Michoacán en santuarios protegidos por el gobierno Mexicano, en esta migración la mariposas Monarca viajan alrededor de 5.000 km para pasar el invierno en México donde permanecen aproximadamente 5 meses.
La mariposa monarca tiene colores vivos para espantar a posibles depredadores. Esta estrategia evolutiva funciona porque la mayoría de los depredadores asocia colores chillones (especialmente naranja amarillo y negro), con veneno y otras propiedades desagradables. A este fenómeno se le llama aposematismo o coloración de aviso.
La monarca contiene glucósidos cardíacos en su cuerpo, tomado de las plantas de asclepias que las orugas comen y resultan venenosas para los depredadores. Las monarcas que pasan el invierno en México son a menudo presas del picogrueso pechicafé que son inmunes a la toxina.
La deforestación ilegal cometida a comienzos de la primera década del siglo en las zonas de hibernación de la monarca llevó a una drástica reducción en la población de mariposas. Se procedió a promover su declaración de especie protegida y la restauración de su hábitat. Por otro lado, los organismos genéticamente modificados (OGM) del tipo «Bt» le son fatales. Sin embargo, es importante de remarcar que ese estudio solo se basa en ensayos en laboratorio, y es fuertemente cuestionado por carecer de experiencias en campo.

Cuestionario
1.- ¿Qué condiciones del ambiente influyen en el comportamiento de la mariposa monarca?
2.- ¿Por qué no puede cumplir todo su ciclo de vida en el mismo lugar?
3.- ¿Cómo se defiende la mariposa monarca de posibles depredadores?
4.- ¿Qué fue lo que provocó una importante reducción en la población de mariposas?
5.- ¿Qué acciones se realizaron para protegerla?
6.- ¿Todos los seres vivos se relacionan con el ambiente donde viven? Menciona ejemplos que justifiquen tu respuesta.

lunes, 16 de marzo de 2015

Trabajo Práctico Nº 1


Desarrollo de contenidos

Unidad 1: la respuesta al medio

Contenidos

Mecanismos de respuesta en el nivel organismo. Percepción: modelo de estímulo, procesamiento y respuesta. Diferentes tipos de estímulos y de receptores, relación entre las características del estímulo y del receptor. Diferentes tipos de respuestas: respuesta de huida. Respuestas instintivas versus aprendidas.
El papel de las señales en los comportamientos. La comunicación entre sistemas biológicos.
Mecanismos de respuesta en el nivel celular. Respuestas celulares al ambiente. La percepción a nivel celular. La membrana celular, receptores de membrana. Especificidad señal-receptor, modelo llave cerradura.
Comunicación entre células.

Unidad 2: regulación e integración de funciones

Contenidos

Sistema nervioso. Vías aferentes y eferentes. Sistema nervioso central y periférico. Órganos efectores: músculos y glándulas. Neuronas. Propagación del impulso nervioso. Sinapsis. Neurotransmisores.
Sistema nervioso voluntario y autónomo (simpático y parasimpático).                Sistema endócrino. Concepto de glándula, hormona y tejido blanco. Caso A: Rol de las hormonas en la homeostasis. Regulación de la glucemia: Insulina, glucagón y diabetes. Respuesta celular a la acción de la insulina. Caso B: rol de las hormonas en el desarrollo. Hormonas sexuales. La hipófisis como glándula integradora entre el sistema nervioso y endócrino.

Unidad 3: del ADN al organismo

Contenidos

Las proteínas como moléculas ejecutoras. Función biológica de las proteínas. Enzimas. Proteínas como polímeros con secuencia. Relación estructura y función en las proteínas.
El ADN como la molécula portadora de la información para construir las proteínas. El ADN como polímero con secuencia. Duplicación del ADN. Síntesis de proteínas. El gen como segmento de ADN que codifica una proteína. Mutaciones.

domingo, 23 de noviembre de 2014

Mutaciones

Hoy día se define a las mutaciones como cualquier cambio heredable del genoma. Los cambios pueden ser a diferentes niveles:
1. A nivel de genes: mutaciones génicas o puntuales. 
2. A nivel de cromosomas: cambio en un segmento de un cromosoma, un cromosoma entero o inclusive un set completo de cromosomas.

Causas: 

1.  Espontáneas: errores de la ADN polimerasa durante la replicación del ADN 
2. Inducidas por agentes mutagénicos: estos agentes reaccionan con el ADN causando un cambio estructural que afecta una de las hebras de la doble hélice, causando un cambio estructural que afecta el apareamiento de bases resultado de un nucleótido alterado. Usualmente afecta a 1 de las dos hebras del ADN.


Mutaciones somáticas o germinales?

Somática: Si la mutación ocurre en una célula que desarrolla un tejido somático, dará origen a una población de células mutantes idénticas. Las células idénticas  de una población originada por mitosis a partir de una sola célula progenitora se denominan clones. 
Si la mutación es dominante se expresará en el fenotipo de aquellos organismos diploides. Si es recesiva no se expresará ya que quedará enmascarada por el alelo salvaje (dominante), una segunda mutación puede crear una mutación homocigota recesiva, pero es un evento raro.
¿Son heredables?: por definición no se heredan, ya que las células somáticas son aquellas que no origina progenie. Sin embargo hay que recordar que porciones de plantas (con mutaciones somáticas) pueden originar nuevos individuos con su eventual línea germinal. 
Consecuencias en un organismo multicelular: un ejemplo de mutaciones somáticas son las células que origina el cáncer. cuando ciertos genes (proto-oncogenes)  sufren una mutación las células inician una secuencia descontrolada de divisiones celulares resultando en una masa de células denominada tumor.
Mutación de la línea marginal: si la mutación se produce en una de las células sexuales inevitablemente pasará a la descendencia (en tanto ésta participe de la fecundación). Un fenotipo completamente normal puede tener células mutantes en su línea germinal y solo se detectará en su descendencia.
Casos especiales: recuerde que algunas mutaciones pueden afectar al cromosoma X y este se encuentra inactivado al azar en las hembras de mamíferos, por lo que pueden no expresar el fenotipo. Ej: hemofilia ligada al cromosoma X.
Mutaciones moleculares o génicas: son cambios que se producen en la secuencia de bases del ADN, que, por lo general, tienen lugar durante su replicación o autoduplicación.
Mutaciones cromosómicas: la alteración se produce en una parte del cromosoma, es decir que afecta a un grupo de genes, pueden ser deleciones, translocaciones o inversiones.
a) Las deleciones implican la pérdida de material de un solo cromosoma. Los efectos son típicamente graves, puesto que hay pérdida de material genético.

b) Las inversiones tienen lugar cuando se dan dos cortes dentro de un mismo cromosoma y el segmento intermedio gira 180° (se invierte) y se vuelve a unir, formando un cromosoma que estructuralmente tiene la secuencia cambiada. Normalmente no hay riesgo de problemas para el individuo si la inversión es de origen familiar (es decir, se ha heredado de uno de los progenitores). Hay un riesgo algo mayor si es una mutación de novo (nueva), debido posiblemente a la interrupción de una secuencia clave de un gen. Aunque el portador de una inversión puede ser completamente normal, tiene un riesgo ligeramente mayor de producir un embrión con un desequilibrio cromosómico. Esto se debe a que un cromosoma invertido tiene dificultad en emparejarse con su homólogo normal durante la meiosis, lo que puede producir gametos que contengan derivados cromosómicos desequilibrados si ocurre un entrecruzamiento desigual.

3) Las translocaciones implican el intercambio de material entre dos o más cromosomas. Si una translocación es recíproca (equilibrada) el riesgo de problemas para el individuo es similar al de las inversiones: normalmente nulo si es familiar y ligeramente mayor si es de novo. Surgen problemas con las translocaciones cuando a partir de un progenitor equilibrado se forman gametos que no contienen ambos productos de la translocación. Cuando tal gameto se combina con un gameto normal del otro progenitor, el resultado es un embrión desequilibrado que es parcialmente monosómico para un cromosoma y parcialmente trisómico para el otro.

jueves, 13 de noviembre de 2014

Composición química del ADN y su duplicación. Síntesis de proteínas

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es un polímero de alto peso molecular formado por dos cadenas o hebras de monómeros llamados nucleótidos. Cada nucleótido está conformado por moléculas más pequeñas: una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina), un hidrato de carbono (desoxirribosa) y un grupo fosfato (fig. 1). Los cuatro tipos de nucleótidos difieren solamente en el tipo de base nitrogenada, las cuales pueden ser púricas (adenina o guanina) o pirimídicas (citosina o timina). Se les llama púricas o pirimídicas porque derivan de moléculas llamadas purina o pirimidina.

Fig. 1: Esquema de un nucleótido
El conocimiento de los componentes del ADN y otros antecedentes permitió a los científicos Watson y Crick construir un modelo tridimensional de la molécula. Este modelo propone la presencia de dos cadenas de nucleótidos entrelazadas en forma de doble hélice. Cada una de estas hebras se une a la otra por las bases nitrogenadas mediante puentes de hidrógeno, siguiendo un patrón fijo: la adenina se une a la timina y la guanina a la citosina. Los nucleótidos de cada cadena se unen a través de los grupos fosfato y la desoxirribosa (fig. 2).
Figura 2. a. Modelo de la doble hélice del ADN; b. Disposición de los nucleótidos en el ADN
El modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas moléculas de ADN: el proceso comienza con la ruptura de los enlaces de hidrógeno y la consecuente separación las dos cadenas complementarias. Esto permite que cada una de las cadenas sirva de molde para formar una cadena complementaria nueva. En este proceso participa una serie de enzimas, una de ellas es la ADN polimerasa, que permite el enlazamiento de los nucleótidos en las cadenas complementarias nuevas. Este modelo de duplicación del ADN (replicación o autoduplicación) se denomina semiconservativo, ya que cada ADN sintetizado está formado por una cadena “antigua”, que sirvió de molde, con la otra “nueva”.
El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a través de un proceso denominado expresión génica. Mediante dicho proceso la información contenida en los genes del ADN es utilizada para especificar la constitución de las proteínas de la célula. Recordemos que un gen tiene información específica para la síntesis de una proteína determinada. Las proteínas que se sintetizan influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles hasta otros sólo observables bioquímicamente como es el caso de las enzimas y las proteínas estructurales.
El ADN es una macromolécula, que por su gran tamaño, está imposibilitado para atravesar la membrana nuclear para llegar hasta los ribosomas, lugar de síntesis de proteína. Por esto, se requiere la participación de otro ácido nucleico, el ácido ribonucleico (ARN), el cual, sí puede salir por los poros de la membrana nuclear hacia los ribosomas.”
Para que se sintetice una proteína se requieren los siguientes eventos (fig. 3):
Figura 3. Esquema del proceso de síntesis de proteína
1. Transcripción: la información contenida en un gen del ADN se copia en un ARN mensajero (ARNm) con la participación de la enzima ARN polimerasa. De esta manera, es el ARNm el que lleva la información codificada en cuanto al tipo, cantidad y orden de los aminoácidos que formarán la futura proteína. Una vez que el ARNm ha copiado toda información desde el ADN sale del núcleo hacia los ribosomas ubicados en el citoplasma celular (fig. 4). Notemos que el gen se copia de cada hebra de ADN separados (hebra templado del gen 1 y hebra templado del gen 2).
Figura 4. Esquema de la transcripción
2. Traducción: la información transcrita en el ARNm se utiliza para determinar la secuencia (orden) de aminoácidos de una proteína. Una secuencia de tres bases nitrogenadas consecutivas o triplete del ARNm se llama codón. Éste lleva información, que se traduce en los ribosomas, para un aminoácido específico que formará parte de la proteína. Los ribosomas se unen al ARNm y lo recorren “traduciendo” la información de sus codones. Aquí entra en juego otro tipo de ARN denominado ARN de transferencia (ARNt), que se encarga de transportar un aminoácido determinado hasta los ribosomas. Un sector de este ARNt tiene un triplete llamado anticodón que es complentario con el codón del ARNm; si ambos coinciden, el ARNt deja el aminoácido en el ribosoma. Así sucesivamente van llegando otros aminoácidos que al unirse formarán una proteína (fig. 5).
Figura 5. Esquema de la traducción

Duplicación del ADN

El proceso de replicación 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 "clones" de la primera. Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias 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. La molécula de ADN se abre como una cremallera por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias puntos determinados: los orígenes de replicación. Las proteínas iniciadoras reconocen secuencias de nucleótidos específicas en esos puntos y facilitan la fijación de otras proteínas que permitirán la separación de las dos hebras de ADN formándose una horquilla de replicación. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en eucariotas y arqueas, pero difieren en bacterias.