NIVEL CELULAR

Son aquellos seres vivos pluricelulares. Las clulas se agrupan y se reparten las funciones entre ellas, conservando su independencia, por ejemplo los Lquenes, algas, musgos, Hongos y Esponjas.CELULAS PROCARIOTASSe llama procariota a la clulas sin ncleo celular definido, es decir, cuyo material gentico se encuentra disperso en el citoplasma, reunido en una zona denominada nucleoideAdems, el trmino procariota hace referencia a los organismos pertenecientes al imperio Prokaryota, cuyo concepto coincide con el reino Monera de las clasificaciones de Herbert Copeland o Robert Whittaker que, aunque anteriores, continan siendo an populares.

Casi sin excepcin los organismos basados en clulas procariotas son unicelulares (organismos consistentes en una sola clula).

Se cree que todos los organismos que existen actualmente derivan de una forma unicelular procariota (LUCA). Existe una teora avanzada, la Endosimbiosis seriada, que considera que a lo largo de un lento proceso evolutivo, hace unos 1500 millones de aos, los procariontes derivaron en seres ms complejos por asociacin simbitica

CELULAS EUCARIOTASSe denominan como eucariotas a todas las clulas con un ncleo celular delimitado dentro de una doble capa lipdica: la envoltura nuclear, adems que tienen su material hereditario, fundamentalmente su informacin gentica.

Las clulas eucariotas son las que tienen ncleo definido (poseen ncleo verdadero) gracias a una membrana nuclear, al contrario que las procariotas que carecen de dicha membrana nuclear, por lo que el material gentico se encuentra disperso en ellas (en su citoplasma), por lo cual es perceptible solo al microscopio electrnico. A los organismos formados por clulas eucariotas se les denomina eucariontes.ESTRUCTURA Y FUNCION CELULAREstructuraDescripcinFuncin

Ncleo celular

NcleoGran estructura rodeada por una doble membrana; contiene nucleolo y cromosomas.Control de la clula

NucleoloCuerpo granular dentro del ncleo; consta de ARN y protenas.Lugar de sntesis ribosmica; ensamble de subunidades ribosmicas.

CromosomasCompuestos de un complejo de ADN y protenas, llamado cromatina; se observa en forma de estructuras en cilindro durante la divisin celular.Contiene genes (unidades de informacin hereditaria que gobiernan la estructura y actividad celular).

Sistema de membranas de la clula.

Membrana celular (membrana plasmtica)Membrana limitante de la clula vivaContiene al citoplasma; regula el paso de materiales hacia dentro y fuera de la clula; ayuda a mantener la forma celular; comunica a la clula con otras.

Retculo endoplasmtico (ER)Red de membranas internas que se extienden a travs del citoplasma.Sitio de sntesis de lpidos y de protenas de membrana; origen de vesculas intracelulares de transporte, que acarrean protenas en proceso de secrecin.

LisoCarece de ribosomas en su superficie externa.Biosntesis de lpidos; Destoxicacin de medicamentos.

RugosoLos ribosomas tapizan su superficie externa.Fabricacin de muchas protenas destinadas a secrecin o incorporacin en membranas.

RibosomasGrnulos compuestos de ARN y protenas; algunos unidos al ER, otros libres en el citoplasma.Sntesis de polipptidos.

Aparato de GolgiCompuesto de saculaciones membranosas planas.Modifica, empaca (para secrecin) y distribuye protenas a vacuolas y a otros organelos.

LisosomasSacos membranosos (en animales).Contienen enzimas que degradan material ingerido, las secreciones y desperdicios celulares.

VacuolasSacos membranosos (sobre todo en plantas, hongos y algas )Transporta y almacena material ingerido, desperdicios y agua.

Microcuerpos (ej. peroximas)Sacos membranosos que contienen una gran diversidad de enzimas.Sitio de muchas reacciones metablicas del organismo.

Organismos transductores de energa

MitocondriasSacos que constan de dos membranas; la mambrana interna est plegada en crestas.Lugar de la mayor parte de las reacciones de la respiracin celular; transformacin en ATP, de la energa proveniente de la glucosa o lpidos.

PlstidosSistema de tres membranas: los cloroplastos contienen clorofila en las membranas tilacoideas internas.La clorofila captura energa luminosa; se producen ATP y otros compuestos energticos, que despus se utilizan en la conversin de CO2 en glucosa.

Citoesqueleto

MicrotbulosTubos huecos formados por subunidades de tubulina.Proporcionan soporte estructural; intervienen en el movimiento y divisin celulares; forman parte de los cilios, flagelos y centriolos.

MicrofilamentosEstructuras slidas, cilndricas formadas por actina.Proporcionan soporte estructural; participan en el movimiento de las clulas y organelos, as como en la divisin celular.

CentriolosPar de cilindros huecos cerca del centro de la clula; cada centriolo consta de 9 grupos de 3 microtbulos.Durante la divisin celular en animales se forma un uso mittico entre ambos centriolos; en animales puede iniciar y organizar la formacin de microtbulos; no existen en las plantas superiores.

CiliosProyecciones ms o menos cortas que se extienden de la superficie celular; cubiertos por la membrana plasmtica; compuestos de 2 microtbulos centrales y 9 pares perifricosLocomocin de algunos organismos unicelulares; desplazamiento de materiales en la superficie celular de algunos tejidos.

FlagelosProyecciones largas formadas por 2 microtbulos centrales y 9 perifricos; se extienden desde la superficie celular; recubiertos por mambrana plasmtica.Locomocin de las clulas espermticas y de algunos organismos unicelulares.

Nivel bioqumico

Los elementos de la vida Todos los seres vivos estn constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos qumicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, slo unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades fsico-qumicas idneas acordes con los procesos qumicos que se desarrollan en los seres vivos.BioelementosLos bioelementos o elementos biognicos son los elementos qumicos, presentes en seres vivos.

Tipos de bioelementos Omar chivata Segn su intervencin en la constitucin de las biomolculas, los bioelementos se clasifican en primarios y secundarios.

Bioelementos primarios

Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomolculas orgnicas (glcidos, lpidos, protenas y cidos nucleicos); constituyen el 96% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrgeno, el oxgeno y el nitrgeno (C, H, O, N, respectivamente).midory

Carbono: tiene la capacidad de formar largas cadenas carbono-carbono (macromolculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), as como estructuras cclicas. Pueden incorporar una gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da lugar a una variedad enorme de molculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables, y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida est constituida por carbono y no por silicio, un tomo con la configuracin electrnica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxgeno son prcticamente inalterables, y mientras el dixido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un cristal slido, muy duro e insoluble (cuarzo).

Hidrgeno: adems de ser uno de los componentes de la molcula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las molculas orgnicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.

cido oleico, una cadena de 18 tomos de carbono (bolas negras); las bolas blancas son tomos de hidrgeno y las rojas tomos de oxgeno.

Oxgeno: es un elemento muy electronegativo que permite la obtencin de energa mediante la respiracin aerbica. Adems, forma enlaces polares con el hidrgeno, dando lugar a radicales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).

Nitrgeno: principalmente como grupo amino (-NH2) presente en las protenas ya que forma parte de todos los aminocidos. Tambin se halla en las bases nitrogenadas de los cidos nucleicos. Prcticamente todo el nitrgeno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitrgeno solo es aprovechado por algunas bacterias del suelo y algunas cianobacterias.

Bioelementos secundarios

Los bioelementos secundarios se clasifican en dos grupos: los indispensables y los variables.

Bioelementos secundarios indispensables. Estn presentes en todos los seres vivos. Los ms abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y potasio son fundamentales en la transmisin del impulso nervioso; el calcio en forma de carbonato da lugar a caparazones de moluscos y al esqueleto de muchos animales. El ion calcio acta en muchas reacciones, como los mecanismos de la contraccin muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio es un componente de la clorofila y de muchas enzimas. Interviene en la sntesis y la degradacin del ATP, en la replicacin del ADN y en su estabilizacin, etc.

Clasificacin de los bioelementos

Los bioelementos tambin se clasifican en mayoritarios, traza y ultratraza.

Bioelementos mayoritarios. Se presentan en cantidades superiores al 0,1% del peso del organismo. Oxgeno (O), carbono (C), hidrgeno (H), nitrgeno (N), calcio (Ca), fsforo (P), azufre (S), cloro (Cl) y sodio (Na).

Bioelementos traza. Estn presentes en una proporcin comprendida entre el 0,1% y el 0,0001% del peso de un ser vivo. Entre otros se incluye silicio (Si), magnesio (Mg) y cobre (Cu).

Bioelementos ultratraza. Se presentan en cantidades inferiores al 0,0001%, por ejemplo el yodo (I), el magnesio (Mg) o el cobalto (Co).

Los elementos traza y ultrataza pueden ser denominados en su conjunto, oligoelementos. Se han aislado 60 oligoelementos, pero de ellos solo 14 se consideran comunes en casi todos los seres vivos.OLIGOELEMENTOSLos oligoelementos[ ]son bioelementos presentes en pequeas cantidades (menos de un 0,05%) en los seres vivos y tanto su ausencia como su exceso puede ser perjudicial para el organismo, llegando a ser hepatolgicos. Adems de los cuatro elementos de los que se compone mayoritariamente la vida (oxgeno, hidrgeno, carbono y nitrgeno), existe una gran variedad de elementos qumicos esenciales. Las plantas los absorben de los minerales disueltos en el suelo, y de ah pasan a los hetertrofos. Se sabe que existen grandes organismos que consumen suelo (geofagia) y visitan yacimientos minerales, de sal, por ejemplo, para conseguir los oligoelementos necesarios en su dieta.BIOMOLECULAS

Las biomolculas son las molculas constituyentes de los seres vivos. Los seis elementos qumicos o bioelementos ms abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno, fsforo y azufre (C,H,O,N,P,S) representando alrededor del 99% de la masa de la mayora de las clulas, con ellos se crean todo tipos de sustancias o biomolculas (protenas, aminocidos, neurotransmisores).[1] Estos cuatro elementos son los principales componentes de las biomolculas debido a que:

1. Permiten la formacin de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequea diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los tomos unidos.

2. Permiten a los tomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales C-C-C- para formar compuestos con nmero variable de carbonos.

3. Permiten la formacin de enlaces mltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. As como estructuras lineales ramificadas cclicas, heterocclicas, etc.

4. Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehdos, cetonas, cidos, aminas, etc.) con propiedades qumicas y fsicas diferentes.

NIVEL FISIOLOGICOTransporte a travs de la membrana celular o plasmtica

El proceso de transporte es importante para la clula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo, tambin sustancias que sintetiza como hormonas y adems, es la forma en que adquiere nutrientes del medio externo, gracias a la capacidad de la membrana celular de permitir el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vas de transporte a travs de la membrana celular y los mecanismos bsicos para las molculas de pequeo tamao son:

Transporte pasivoEl transporte pasivo permite el paso de molculas a travs de la membrana plasmtica sin que la clula gaste energa, debido a que va a favor del gradiente de concentracin o del gradiente de carga elctrica. El transporte de las sustancia se realiza mediante la bicapa lipdica o los canales inicos, e incluso por medio de protenas integrales. Hay tres tipos de transporte pasivo:

1. smosis: consiste en el transporte de molculas de agua a travs de la membrana plasmtica y a favor de su gradiente de concentracin.

2. Difusin simple: paso de sustancias a travs de la membrana plasmtica, como los gases respiratorios, el alcohol y otras molculas no polares.

3. Difusin facilitada: transporte celular donde es necesaria la presencia de un carrier o transportador (protena integral) para que las sustancias atraviesen la membrana.

smosisArtculo principal: smosis.

Comportamiento de clula animal ante distintas presiones osmoticas

Comportamiento de clula vegetal ante distintas presiones osmoticas

La smosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual slo las molculas de agua son transportadas a travs de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde el punto en que hay menor concentracin de solutos al de mayor concentracin para igualar concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipidica. De acuerdo al medio en que se encuentre una clula, la smosis vara. La funcin de la smosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energa. En otras palabras, la smosis es un fenmeno consistente en el paso del solvente de una disolucin desde una zona de baja concentracin de soluto a una de alta concentracin del soluto, separadas por una membrana semipermeable.

smosis en una clula animal

En un medio (isotnico), hay un equilibrio dinmico, es decir, el paso constante de agua.

En un medio (hipotnico), la clula absorbe agua hinchndose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citlisis.

En un medio (hipertnico) , la clula pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenacin.

smosis en una clula vegetal

En un medio isotnico, existe un equilibrio dinmico.

En un medio hipotnico, la clula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presin de turgencia, dando lugar a la turgencia.

En un medio hipertnico, la clula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasmtica se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmlisis

Difusin facilitada

Algunas molculas son demasiado grandes como para difundir a travs de los canales de la membrana y demasiado hidroflicos para poder difundir a travs de la capa de fosfolpidos y colesterol. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacridos.

Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmtica mediante el proceso de difusin facilitada, con la ayuda de una protena transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a la protena transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una quinasa (enzima que aade un grupo fosfato a un azcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la clula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentracin exterior interior favorece la difusin de la glucosa.

La difusin facilitada es mucho ms rpida que la difusin simple y depende:

Del gradiente de concentracin de la sustancia a ambos lados de la membrana.

Del nmero de protenas transportadoras existentes en la membrana.

De la rapidez con que estas protenas hacen su trabajo.

Difusin facilitada: la fuerza impulsora es el gradiente de potencial qumico o electroqumico ayudada por una estructura proteica. Tanto la difusin facilitada como el transporte activo se producen a travs de protenas integrales de membrana.

Transporte activoLas molculas se mueven espontneamente a travs de la membrana en contra de un gradiente de concentracin para partculas sin carga o en contra de un gradiente electro-qumico para partculas cargadas. Este proceso requiere consumos de energa.

La clula utiliza transporte activo en tres situaciones:

cuando una partcula va de punto bajo a la alta concentracin.

cuando las partculas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son selectivamente impermeables.

cuando las partculas muy grandes incorporan y salen de la clula.

En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+ (potencial electroqumico de protones) previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiracin y fotosntesis; por hidrlisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana. El transporte activo vara la concentracin intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmtico de rebalanceo por hidratacin. Los sistemas de transporte activo son los ms abundantes entre las bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayora de los procariotas se encuentran de forma permanente o transitoria con una baja concentracin de nutrientes.

Los sistemas de transporte activo estn basados en permeasas especficas e inducibles. El modo en que se acopla la energa metablica con el transporte del soluto an no est dilucidado, pero en general se maneja la hiptesis de que las permeasas, una vez captado el sustrato con gran afinidad, experimentan un cambio conformacional dependiente de energa que les hace perder dicha afinidad, lo que supone la liberacin de la sustancia al interior celular.

El transporte activo de molculas a travs de la membrana celular se realiza en direccin ascendente o en contra de un gradiente de concentracin (Gradiente qumico) o en contra un gradiente elctrico de presin (gradiente electroqumico), es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energa procedente del ATP. Las protenas portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (un Fosfato) con liberacin de energa de los enlaces fosfato de alta energa. Comnmente se observan tres tipos de transportadores:

Uniportadores: son protenas que transportan una molcula en un solo sentido a travs de la membrana.

Antiportadores: incluyen protenas que transportan una sustancia en un sentido mientras que simultneamente transportan otra en sentido opuesto.

Simportadores: son protenas que transportan una sustancia junto con otra, frecuentemente un protn (H+).

Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio

Se encuentra en todas las clulas del organismo, en cada ciclo consume una molcula de ATP y es la encargada de transportar 2 iones de potasio que logran ingresar a la clula, al mismo tiempo bombea 3 iones de sodio desde el interior hacia el exterior de la clula (exoplasma), ya que quimicamente tanto el sodio como el potasio poseen cargas positivas. El resultado es ingreso de 2 iones de potasio (Ingreso de 2 cargas positivas) y egreso de 3 iones de sodio (Egreso de 3 cargas positivas), esto da como resultado una perdida de la electropositividad interna de la clula, lo que convierte a su medio interno en un medio "electronegativo con respecto al medio extracelular". En caso particular de las neuronas en estado de reposo esta diferencia de cargas a ambos lados de la membrana se llama potencial de membrana o de reposo-descanso. Participa activamente en el impulso nervioso, ya que a travs de ella se vuelve al estado de reposo.

Transporte activo secundario o cotransporte

Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como los aminocidos y la glucosa, cuya energa requerida para el transporte deriva del gradiente de concentracin de los iones sodio de la membrana celular (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodio del intestino delgado).

Intercambiador calcio-sodio: Es una protena de la membrana celular de todas las clulas eucariotas. Su funcin consiste en transportar calcio inico (Ca2+) hacia el exterior de la clula empleando para ello el gradiente de sodio; su finalidad es mantener la baja concentracin de Ca2+ en el citoplasma que es unas diez mil veces menor que en el medio externo. Por cada catin Ca2+ expulsado por el intercambiador al medio extracelular penetran tres cationes Na+ al interior celular.[1] Se sabe que las variaciones en la concentracin intracelular del Ca2+ (segundo mensajero) se producen como respuesta a diversos estmulos y estn involucradas en procesos como la contraccin muscular, la expresin gentica, la diferenciacin celular, la secrecin, y varias funciones de las neuronas. Dada la variedad de procesos metablicos regulados por el Ca2+, un aumento de la concentracin de Ca2+ en el citoplasma puede provocar un funcionamiento anormal de los mismos. Si el aumento de la concentracin de Ca2+ en la fase acuosa del citoplasma se aproxima a un dcimo de la del medio externo, el trastorno metablico producido conduce a la muerte celular. El calcio es el mineral ms abundante del organismo, adems de cumplir mltiples funciones.[2]RESPIRACIONRESPIRACION ANAEROBIA Y AEROBIA

LA RESPIRACIN ANAERBICA (o anaerobia) es un proceso biolgico de oxidorreduccin de monosacridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molcula inorgnica distinta del oxgeno, y ms raramente una molcula orgnica, a travs de una cadena transportadora de electrones anloga a la de la mitocondria en la respiracin aerbica.[1] No debe confundirse con la fermentacin, que es un proceso tambin anaerbico, pero en el que no participa nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de electrones es siempre una molcula orgnica como el piruvato.

En el proceso anaerbico no se usa oxgeno, que para la misma funcin se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiracin anaerobia interviene tambin una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan los coenzimas reducidos durante la oxidacin de los substratos nutrientes; es anloga a la de la respiracin aerobia, ya que se compone de los mismos elementos (citocromos, quinonas, protenas ferrosulfricas, etc.). La nica diferencia, por tanto radica, en que el aceptor ltimo de electrones no es el oxgeno.

Todos los posibles aceptores en la respiracin anaerbica tienen un potencial de reduccin menor que el O2, por lo que, partiendo de los mismos sustratos (glucosa, aminocidos, triglicridos), se genera menos energa en este metabolismo que en la respiracin aerobia convencional.

No hay que confundir la respiracin anaerbica con la fermentacin, en la que no existe en absoluto cadena de transporte de electrones, y el aceptor final de electrones es una molcula orgnica; estos dos tipos de metabolismo tienen solo en comn el no ser dependientes del oxgeno.

LA RESPIRACIN AERBICA es un tipo de metabolismo energtico en el que los seres vivos extraen energa de molculas orgnicas, como la glucosa, por un proceso complejo en el que el carbono es oxidado y en el que el oxgeno procedente del aire es el oxidante empleado. En otras variantes de la respiracin, muy raras, el oxidante es distinto del oxgeno (respiracin anaerbica).

La respiracin aerbica es el proceso responsable de que la mayora de los seres vivos, los llamados por ello aerobios, requieran oxgeno. La respiracin aerbica es propia de los organismos eucariontes en general y de algunos tipos de bacterias.

El oxgeno que, como cualquier gas, atraviesa sin obstculos las membranas biolgicas, atraviesa primero la membrana plasmtica y luego las membranas mitocondriales, siendo en la matriz de la mitocondria donde se une a electrones y protones (que sumados constituyen tomos de hidrgeno) formando agua. En esa oxidacin final, que es compleja, y en procesos anteriores se obtiene la energa necesaria para la fosforilacin del ATP.

En presencia de oxgeno, el cido pirvico, obtenido durante la fase primera anaerobia o gluclisis, es oxidado para proporcionar energa, dixido de carbono y agua. A esta serie de reacciones se le conoce con el nombre de respiracin aerbica.NIVEL FISIOLOGICOFOTOSINTESIS

La fotosntesis (del griego antiguo - [fos-fots], luz, y [snthesis], composicin, sntesis) es la conversin de materia inorgnica en materia orgnica gracias a la energa que aporta la luz. En este proceso la energa luminosa se transforma en energa qumica estable, siendo el adenosn trifosfato (ATP) la primera molcula en la que queda almacenada esa energa qumica. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar molculas orgnicas de mayor estabilidad. Adems, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosntesis que realizan las algas, en el medio acutico, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgnica (imprescindible para la constitucin de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgnica. De hecho, cada ao los organismos foto sintetizadores fijan en forma de materia orgnica en torno a 100.000 millones de toneladas de carbono.[] []Los orgnulos citoplasmticos encargados de la realizacin de la fotosntesis son los cloroplastos, unas estructuras polimorfas y de color verde (esta coloracin es debida a la presencia del pigmento clorofila) propias de las clulas vegetales. En el interior de estos orgnulos se halla una cmara que contiene un medio interno llamado estroma, que alberga diversos componentes, entre los que cabe destacar enzimas encargadas de la transformacin del dixido de carbono en materia orgnica y unos sculos aplastados denominados tilacoides o lamelas, cuya membrana contiene pigmentos fotosintticos. En trminos medios, una clula foliar tiene entre cincuenta y sesenta cloroplastos en su interior.

FASE LUMINOSA

La energa luminosa que absorbe la clorofila se transmite a los electrones externos de la molcula, los cuales escapan de la misma y producen una especie de corriente elctrica en el interior del cloroplasto al incorporarse a la cadena de transporte de electrones. Esta energa puede ser empleada en la sntesis de ATP mediante la fotofosforilacin, y en la sntesis de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o Ciclo de Calvin, donde se sintetizarn los primeros azcares que servirn para la produccin de sacarosa y almidn. Los electrones que ceden las clorofilas son repuestos mediante la oxidacin del H2O, proceso en el cual se genera el O2 que las plantas liberan a la atmsfera.

Existen dos variantes de fotofosforilacin: acclica y cclica, segn el trnsito que sigan los electrones a travs de los fotosistemas. Las consecuencias de seguir un tipo u otro estriban principalmente en la produccin o no de NADPH y en la liberacin o no de O2.FASE OBSCURAEn la fase oscura, que tiene lugar en la matriz o estroma de los cloroplastos, tanto la energa en forma de ATP como el NADPH que se obtuvo en la fase fotoqumica se usa para sintetizar materia orgnica por medio de sustancias inorgnicas. La fuente de carbono empleada es el dixido de carbono, mientras que como fuente de nitrgeno se utilizan los nitratos y nitritos, y como fuente de azufre, los sulfatos. Esta fase se llama oscura, no porque ocurra de noche, sino porque no requiere de energa solar para poder concretarse.

Sntesis de compuestos de carbono: descubierta por el bioqumico norteamericano Melvin Calvin, por lo que tambin se conoce con la denominacin de Ciclo de Calvin, se produce mediante un proceso de carcter cclico en el que se pueden distinguir varios pasos o fases.

En primer lugar se produce la fijacin del dixido de carbono. En el estroma del cloroplasto, el dixido de carbono atmosfrico se une a la pentosa ribulosa-1,5-bisfosfato, gracias a la enzima RuBisCO, y origina un compuesto inestable de seis carbonos, que se descompone en dos molculas de cido-3-fosfoglicrico. Se trata de molculas constituidas por tres tomos de carbono, por lo que las plantas que siguen esta va metablica se llaman C3. Si bien, muchas especies vegetales tropicales que crecen en zonas desrticas, modifican el ciclo de tal manera que el primer producto fotosinttico no es una molcula de tres tomos de carbono, sino de cuatro (un cido dicarboxlico), constituyndose un mtodo alternativo denominado va de la C4, al igual que este tipo de plantas.

REPRODUCCIONMITOSIS: La mitosis es el tipo de divisin del ncleo celular por el cual se conservan los organelos y la informacin gentica contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las clulas hijas resultantes de la mitosis. La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicacin celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneracin del organismo. Este proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la informacin hereditaria de la clula madre en cada una de las dos clulas hijas. El genoma se compone de una determinada cantidad de genes organizados en cromosomas, hebras de ADN muy enrolladas que contienen la informacin gentica vital para la clula y el organismo. Dado que cada clula debe contener completa la informacin gentica propia de su especie, la clula madre debe hacer una copia de cada cromosoma antes de la mitosis, de forma que las dos clulas hijas reciban completa la informacin. Esto ocurre durante la fase S de la interfase, el perodo que alterna con la mitosis en el ciclo celular y en el que la clula entre otras cosas se prepara para dividirse.[]Tras la duplicacin del ADN, cada cromosoma consistir en dos copias idnticas de la misma hebra de ADN, llamadas cromtidas hermanas, unidas entre s por una regin del cromosoma llamada centrmero.[] Cada cromtida hermana no se considera en esa situacin un cromosoma en s mismo, sino parte de un cromosoma que provisionalmente consta de dos cromtidas.

En animales y plantas, pero no siempre en hongos o protistas, la envoltura nuclear que separa el ADN del citoplasma se desintegra, desapareciendo la frontera que separaba el contenido nuclear del citoplasma. Los cromosomas se ordenan en el plano ecuatorial de la clula, perpendicular a un eje definido por un huso acromtico. ste es una estructura citoesqueltica compleja, de forma ahusada, constituido por fibras que son filamentos de microtbulos. Las fibras del huso dirigen el reparto de las cromtidas hermanas, una vez producida su separacin, hacia los extremos del huso. Por convenio cientfico, a partir de este momento cada cromtida hermana s se considera un cromosoma completo, y empezamos a hablar de cromosomas hermanos para referirnos a las estructuras idnticas que hasta ese momento llambamos cromtidas. Como la clula se alarga, las fibras del huso tiran por el centrmero a los cromosomas hermanos dirigindolos cada uno a uno de los polos de la clula. En las mitosis ms comunes, llamadas abiertas, la envoltura nuclear se deshace al principio de la mitosis y se forman dos envolturas nuevas sobre los dos grupos cromosmicos al acabar. En las mitosis cerradas, que ocurren por ejemplo en levaduras, todo el reparto ocurre dentro del ncleo, que finalmente se estrangula para formar dos ncleos separados.[4]Se llama cariocinesis a la formacin de los dos ncleos con que concluye habitualmente la mitosis. Es posible, y ocurre en ciertos casos, que el reparto mittico se produzca sin cariocinesis (endomitosis) dando lugar a un ncleo con el material hereditario duplicado (doble nmero de cromosomas).

La mitosis se completa casi siempre con la llamada citocinesis o divisin del citoplasma. En las clulas animales la citocinesis se realiza por estrangulacin: la clula se va estrechando por el centro hasta que al final se separa en dos. En las clulas de las plantas se realiza por tabicacin, es decir, las clulas hijas construyen una nueva regin de pared celular que dividir la una de la otra dejando puentes de citoplasma (plasmodesmos). Al final, la clula madre se parte por la mitad, dando lugar a dos clulas hijas, cada una con una copia equivalente y completa del genoma original.

MEIOSIS: La reproduccin sexual se caracteriza por la fusin de dos clulas sexuales haploides para formar un cigoto diploide,[] por lo que se deduce que, en un ciclo vital sexual, debe ocurrir la meiosis antes de que se originen los gametos.

En los animales y en otros pocos organismos, la meiosis precede de manera inmediata a la formacin de gametos. Las clulas somticas de un organismo individual se multiplican por mitosis y son diploides; las nicas clulas haploides son los gametos. Estos se forman cuando algunas clulas de la lnea germinal experimentan la meiosis. La formacin de gametos recibe el nombre de gametognesis. La gametognesis masculina, denominada espermatognesis, conduce a la formacin de cuatro espermatozoides haploides por cada clula que entra en la meiosis.

En contraste, la gametognesis femenina, llamada ovognesis, genera un solo vulo por cada clula que entra en la meiosis, mediante un proceso que asigna virtualmente todo el citoplasma a uno solo de los dos ncleos en cada divisin meitica. Al final de la primera divisin meitica se retiene un ncleo; el otro, llamado primer cuerpo polar, se excluye de la clula y por ltimo degenera. De modo similar, al final de la segunda divisin un ncleo se convierte en el segundo cuerpo polar y el otro ncleo sobrevive. De esta forma, un ncleo haploide pasa a ser el receptor de la mayor parte del citoplasma y los nutrimentos acumulados de la clula meitica original.

Sin embargo, aunque la meiosis se realiza en algn punto de los ciclos vitales sexuales, no siempre precede directamente a la formacin de gametos. Muchos eucariontes sencillos (incluso algunos hongos y algas) permanecen haploides (sus clulas se dividen por mitosis) la mayor parte de su vida, y los individuos pueden ser unicelulares o pluricelulares. En ellos, dos gametos haploides (producidos por mitosis) se fusionan para formar un cigoto diploide, que experimenta la meiosis para volver al estado haploide.

Los ciclos vitales ms complejos se encuentran en vegetales y en algunas algas. Estos ciclos vitales, que se caracterizan por alternancia de generaciones, consisten en una etapa diploide multicelular, denominada generacin esporfita, y una etapa haploide multicelular, a la que se llama generacin gametfita. Las clulas esporofitas diploides experimentan la meiosis para formar esporas haploides, cada una de las cuales se divide en forma mittica para producir un gametofito haploide multicelular. Los gametofitos producen gametos por mitosis. Los gametos femeninos y masculinos (vulos y espermatozoides) se fusionan entonces para formar un cigoto diploide, el cual se divide de manera mittica para producir un esporofito diploide multicelular.

GAMETOGENESIS (ESPERMATOGENESISI Y OVOGENESIS)La gametognesis es la formacin de gametos por medio de la meiosis a partir de clulas germinales. Mediante este proceso, el nmero de cromosomas que existe en las clulas germinales se reduce de diploide (doble) a haploide (nico), es decir, a la mitad del nmero de cromosomas que contiene una clula normal de la especie de que se trate. En el caso de los hombres si el proceso tiene como fin producir espermatozoides se le denomina espermatognesis y se realiza en los testculos. En caso contrario, si el resultado son ovocitos se denomina ovognesis y se lleva a cabo en los ovarios.

Este proceso se realiza en dos divisiones cromosmicas y citoplasmticas, llamadas primeras y segunda divisin meitica o simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, prometafase, metafase, anafase, telofase y citocinesis. Durante la meiosis I los miembros de cada par homlogo de cromosomas se unen primero y luego se separan con el huso mittico y se distribuyen en diferentes polos de la clula. En la meiosis II, las cromtidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen en los ncleos de las nuevas clulas. Entre estas dos fases sucesivas no existe la fase S (duplicacin del ADN).

La meiosis no es un proceso perfecto, a veces los errores en la meiosis son responsables de las principales anomalas cromosmicas. La meiosis consigue mantener constante el nmero de cromosomas de las clulas de la especie para mantener la informacin gentica.

en general, los miembros de un par de cromosomas no se encuentran en estrecha cercana ya sea en la clula en reposo o durante la divisin mittica.El nico momento en que entran en intimo contacto es durante las divisiones meiticas o de maduracin de las clulas germinativas.OvognesisLa ovognesis es el proceso de formacin de los gametos femeninos. Tiene lugar en los ovarios. Los ovogonios se ubican en los folculos ovricos, crecen y tienen modificaciones; stos llevan a la primera divisin meitica que da como resultado un ovocito primario (que contiene la mayor parte del citoplasma) y un primer corpsculo polar (su rol es llevarse la mitad de los cromosomas totales de la especie). Las dos clulas resultantes efectan la meiosis II, del ovocito secundario se forman una clula grande (que tiene la mayor parte del citoplasma) y un segundo corpsculo polar, estos se desintegran rpidamente, mientras que la clula grande se desarrolla convirtindose en los gametos femeninos llamados vulos. El Gameto femenino queda estancado en meiosis II, especficamente en Metafase II; si ste Gameto es fecundado, la clula contina Meiosis II para que sea Haploide. Al vulo lo rodea una capa de diferentes clulas, llamada folculo de Graaf.

La ovognesis cuenta con diversas fases, las cuales son:

Proliferacin: durante el desarrollo embrionario, las clulas germinales de los ovarios sufren mitosis para originar a los ovogonios.

Crecimiento: en la pubertad crecen para originar los ovocitos de primer orden.

Maduracin: el ovocito del primer orden sufre meiosis.

La ovognesis comienza antes del nacimiento y se completa durante la vida reproductiva de la mujer, al ocurrir la fecundacin.EspermatognesisLa espermatognesis es el proceso de produccin de los gametos masculinos (espermatozoides)que tienen su produccin en los testculos, especficamente en los tubulos seminferos. Dentro de este, destacan los siguientes procesos:

Proliferacin: las clulas germinales de los testculos sufren mitosis para que la cantidad de espermatogonios sea amplia.

Crecimiento: las clulas germinales sufren su primera divisin meitica para formar los llamados "espermatocitos I". Luego sufren su segunda divisin meitica, donde se forman los "espermatocitos II"

Maduracin: los espermatocitos II, que ya son haploides y de cromosomas simples, se les genera el flagelo y el acrosoma. A estos espermatocitos II, luego de su transformacin se les llama espermtida

Diferenciacin: cada espermtida es diferente a otra por la variabilidad gentica (crossing-over y permutacin cromosmica).

En la espermatognesis, por cada clula germinal se producen cuatro espermtidas.

ESTRUCTURA DE LOS ACIDOS NUCLEICOSLa estructura del cido nucleico se refiere a la morfologa de cidos nucleicos como el ADN y el ARN. Los detalles de la estructura de los cidos nucleicos permiti revelar el cdigo gentico. Por lo general, dicha estructura desarrollada por el modelo de James Watson y Francis Crick se divide en cuatro niveles diferentes:

La estructura primaria, que es la secuencia de bases nitrogenadas de cada una de las cadenas que componen el ADN.

La estructura secundaria, que es el conjunto de interacciones entre las bases nitrogenadas, es decir, qu partes de las cadenas estn vinculados uno al otro.

La estructura terciaria-la ubicacin de los tomos en el espacio tridimensional, teniendo en cuenta las limitaciones geomtricas y estricas.

La estructura cuaternaria, que es la organizacin de ms alto nivel del ADN en la cromatina, o las interacciones entre las unidades de ARN en el ribosoma o espliceosoma. En la transcripcin, el ADN es copiado como RNA, o sea, es necesario cambiar la desoxirribosa por ribosa y las timinas por uracilos.

Hay diversos tipos de RNA en la clula. Los principales son:

- Ribosmico (rRNA): los diversos rRNA, junto con sus protenas asociadas, constituyen los ribosomas que intervienen en la sntesis proteica. Representa el 70% del RNA celular; mientras que sus precursores (45S), presentes en el ncleo representan el 5% del RNA celular.

- Mensajero (mRNA): las diferentes secuencias de los nucletidos que constituyen los mltiples mRNA de la clula determinan las cadenas polipeptdicas que se sintetizarn en los ribosomas. La proporcin de mRNA vara mucho dependiendo del tipo decelula que analisemos y momento funcional. Por trmino medio representa el 3% del RNA celular y sus precursores (hnRNA) el 7%. Cuando lleva la informacin para una sola protena, se denomina monocistrn, y policistrn, si lleva informacin para ms.

- De transferencia (tRNA): los diversos tRNA transportan los diferentes aminocidos hacia los ribosomas en la sntesis proteica. Constituyen el 15% del RNA celular.

En la doble hebra del ADN procarionte, existe un promotor gen con una secuencia que contiene los fatores de iniciacin de la transcripcin, de ellos, el TATA-BOX es el que ms forma parte de los promotores. Adems,. existe la Zona operadora. Los ARNm que se forman en procariontes, son todos policistrones; en cambio, los eucariontes, monocistrones.

Para efectuar la transcripcin son necesarias , en eucariontes, que son los que forman cromosomas, una serie de modificaciones reversibles en las histonas, en relacin con la descondensacin del DNA para convertir los genes en activos. Para que el DNA se transcriba, ha de sufrir los siguientes cambios:

- Prdida de la estructura de fibra de 25nm, mediante la eliminacin de la histona H1, y adquisicin de la estructura de fibra de 10nm (cadena nucleosmica).

La transcripcin se realiza por la RNA polimerasa , formada por varias cadenas polipeptdicas. En eucariotas hay tres clases de RNA polimerasas, segn el tipo de RNA que se va a transcribir:

- RNA polimerasa I: Cataliza la sntesis del pre-rRNA (45S), en el nuclolo. Posteriormente, se cortara el 45S en 28S, 18S y 5,8S

- RNA polimerasa II: Responsable de la sntesis del precursor de los mRNA.

- RNA polimerasa III: Produce los tRNA y el rRNA 5S.

La RNA polimerasa comienza a copiar cuando encuentra una secuencia promotora de DNA, y termina cuando alcanza una seal de terminacin. En el caso de los procariontes el RNA transcrito se une desde el primer momento a protenas, debido a que es muy inestable ya que no tiene el 7-metil-guanocina (CAP), ni la poliA, que estabilizan el ARNm eucariontico.

En la transcripcin intervienen factores de naturaleza proteica de tres tipos:

- Factores de transcripcin: Son diversas protenas que se unen al DNA promotor, convirtindolo en funcional, lo que atrae a las RNA polimerasas. Hay un factor especifico para cada tipo de RNA polimerasa.

- Factores de iniciacin: Es la subunidad s de la RNA polimerasa y se libera tras la sntesis de los ocho primeros nucletidos.

- Factores de elongacin: Se incorpora a la polimerasa tras la liberacin del factor de iniciacin. Sirve para la elongacin y terminacin de la cadena de RNA.REGULACION DE LA EXPRESION GENETICA

La regulacin gentica comprende todos aquellos procesos que afectan la accin de un gen a nivel de traduccin o transcripcin, regulando sus productos funcionales.

Todas estas modificaciones a nivel del genoma tienen en comn que su mecanismo de accin se basa en un control del acceso que tienen las RNA polimerasas al DNA. Este tipo de control de la expresin gnica es conocido tambin como control epigentico.

Des condensacin de la cromatina Para que los enzimas encargados de la transcripcin puedan realizar su funcin sobre unos genes, es necesario que la cromatina est des condensada y los promotores de estos genes no se encuentren embebidos en una superestructura cromatnica. Las evidencias de que el DNA que est siendo transcrito activamente se encuentra descondensado nos las provee un experimento en el que el DNA de un ncleo es digerido con bajas concentraciones de DNasaI.

Podemos comprobar mediante esta digestin, que las regiones degradadas en distintos tipos celulares no coinciden, debido a que los distintos tipos celulares expresan genes distintos, es decir, presentarn genes que expresan en comn, y genes que slo expresa uno de los dos tipos celulares.

Adems, la metilacin de DNA juega un importante papel en la impronta genmicaMETILACIN DEL ADN

La metilacin del ADN consiste en la adicin de un grupo metilo a molculas de citosina, y est relacionada con la silenciacin de genes. Este fenmeno tiene una gran importancia en la regulacin de la expresin gnica en la mayora de los vertebrados. Los residuos de citosina metilados tienden a acumularse en regiones cercanas al extremo 5' de los genes, donde se suelen situar las regiones promotoras. La metilacin de bases puede conllevar que se impida el reconocimiento de los promotores por las polimerasas, o que induzca la unin de enzimas encargados de la condensacin de esa regin de la cromatina, lo que puede traducirse en una silenciacin de un gen concreto, o de toda una regin de DNA.

Las protenas metiltransferasas metilan citosinas que suelen estar situadas en secuencias 5'-CG-3'. Tambin se encuentran metiladas las secuencias complementarias a estas 3'-GC-5'. Adems, tras la replicacin, el DNA de la cadena de nueva sntesis, es metilado segn los patrones de metilacin de la cadena molde. De esta forma, las modificaciones a nivel de la expresin gnica pueden ser transmitidas de una generacin celular a la siguiente.

Se ha comprobado con gemelos idnticos, que los patrones de metilacin no se transmiten slo por herencia, sino que el medio tambin influye en esto.

MODIFICACIONES EN HISTONAS Y PROTENAS ASOCIADAS AL DNA

Las molculas de Histonas presentan una regin que sobresale de la estructura, y que es usada como objetivo para la adicin de grupos metilo, acetilo o fosfato. Las distintas combinaciones de grupos aadidos a las histonas, son ledas de diferente manera por otras protenas, que se encargan de condensar o descondensar la estructura hasta el nivel de empaquetamiento necesario. Esto es lo que se conoce como Cdigo de histonas.

MODIFICACIN DEL GENOMA POR DELECIN Y AMPLIFICACIN

A pesar de que las evidencias de los primeros experimentos mostraron que todas las clulas de un organismo eucariota pluricelular presentaban el mismo genoma, existen excepciones en las que diferentes tipos celulares presentan diferente genoma.

Uno de ellos, el ms conocido, es el caso de los eritrocitos (glbulos rojos) de mamfero, que al llegar a una cierta concentracin de hemoglobina en su interior, expulsan su ncleo completo. Otro ejemplo de deleciones en el genoma de un organismo segn el tipo celular, es el de los coppodos. En el desarrollo embrionario de este grupo de invertebrados, las clulas eliminan regiones de su genoma que no van a utilizar al diferenciarse. Esto sucede en la mayora de las clulas de estos organismos, excepto en aquellas que estn destinadas a llegar a ser gametos.

Adems de la eliminacin de regiones genmicas que no van a ser tiles, algunos tipos celulares de algunos organismos son capaces de amplificar regiones cuyo producto gnico va a ser requerido en grandes cantidades. Un ejemplo clsico de amplificacin de regiones del genoma es el de los genes encargados del rRNA de la rana Xenopus laevis. En el genoma haploide de esta especie existen alrededor de unas 500 copias de los genes responsables del rRNA. Sin embargo, durante la oognesis, esta cifra multiplica, llegando a alcanzarse en el oocito maduro alrededor de dos millones de copias de los genes del RNA.

BiotecnologaLa biotecnologa es la tecnologa basada en la biologa, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina. Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias como biologa, bioqumica, gentica, virologa, agronoma, ingeniera, fsica, qumica, medicina y veterinaria entre otras. Tiene gran repercusin en la farmacia, la medicina, la microbiologa, la ciencia de los alimentos, la minera y la agricultura, entre otros campos. Para la Organizacin de la Cooperacin y el Desarrollo Econmico(OCDE) define la biotecnologa como la "aplicacin de principios de la ciencia y la ingeniera para tratamientos de materiales orgnicos e inorgnicos por sistemas biolgicos para producir bienes y servicios"HISTORIA O ANTECEDENTES DE LA BIOTECNOLOGIAUno de los primeros usos de la biotecnologa y tambin uno de los ms prcticos, es el cultivo de plantas para producir alimentos. La agricultura se convirti en la principal forma de obtener alimentos a partir de la revolucin del neoltico hace 10 o 12 mil aos. Usando tcnicas antiguas de biotecnologa, los agricultores fueron capaces de seleccionar los cultivos ms resistentes y con mejor rendimiento para producir alimentos suficientes para la cada vez mayor poblacin.

Conforme la cantidad de alimentos obtenida en los cultivos se fue volviendo cada vez ms grande y difcil de mantener, se requirieron otras tcnicas biotecnolgicas para mantenerlos y aprovecharlos, lo que dio origen a prcticas como la rotacin de cultivos, el control de plagas, la domesticacin de animales, la produccin de cerveza y pan, etc., aunque no fue sino hasta muchos aos despus que descubrieran los principios que gobiernan cada una de estas tcnicas.

Un ejemplo de esto es el uso por parte de las civilizaciones antiguas de organismos microscpicos que viven en la tierra para incrementar el rendimiento de los cultivos por medio de la rotacin. No se saba cmo funcionaba: Teofrasto, un griego antiguo que vivi hace 2300 aos, sostena que el frijol dejaba magia en la tierra, y tom otros 2200 aos antes de que otro qumico francs sugiriera en 1885 que algunos organismos del suelo son capaces de fijar el nitrgeno atmosfrico en una forma que las plantas pueden usar como fertilizante.Desde tiempos inmemoriales el hombre ha utilizado una biotecnologa rudimentaria y emprica como son la preparacin del pan y bebidas alcohlicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domsticos. La biotecnologa sistematizada comienza en la segunda mitad del siglo XX con la concatenacin de varias disciplinas del saber humando como la biologa, la bioqumica, la inmunologa, la gentica, la virologa, la qumica y la medicina, entre otras.

La identificacin del cido desoxirribonucleico (ADN) por Avery, McLeod y McCarthy en 1944, como el material gentico de las clulas, as como el descubrimiento de la estructura del ADN por Watson y Crick en 1953, aunado al descubrimiento de las endonucleasas de restriccin por Arber, Nathans y Smith hizo posible que en 1973 Cohen y Boyer insertaran genes y fragmentos de ADN en el genoma de una bacteria, dando lugar al nacimiento de la tecnologa del ADN recombinante o ingeniera gentica. Hoy da existen cientos de protenas teraputicas que se han producido en el laboratorio y son ya alrededor de 30, las que se han aprobado para su uso clnico. Entre ellas se cuentan la insulina, la hormona del crecimiento y la eritropoyetina.

TIPOS DE LAS NUEVAS BIOTECNOLOGIASLA BIOTECNOLOGA ROJA se aplica a la prevencin, diagnosis y tratamiento de numerosas enfermedades ya conocidas o nuevas, es decir, se centra en el desarrollo de terapias para la salud humana y animal, en la investigacin y desarrollo de productos y servicios en el rea de diagnstico para la salud humana y animal, etc.LA BIOTECNOLOGA VERDE contribuye a una agricultura ms eficiente y sostenible poniendo a disposicin de los productores diferentes herramientas. Un buen ejemplo de esta colaboracin lo constituye el control biolgico de plagas. Por lo tanto, contribuye a mejorar la competitividad dentro de los sectores tanto agrcola como ganadero y forestal incrementando la resistencia y productividad de las especies tanto animales como vegetales, por cuanto se centra en la agricultura y produccin forestal, la alimentacin funcional, as como las tecnologas para el control alimentario.LA BIOTECNOLOGA BLANCA hace referencia a la rama de la biotecnologa dedicada a optimizar los procesos industriales, buscando reemplazar a las tecnologas contaminantes por otras ms limpias. Las herramientas de la biotecnologa son aplicadas para la produccin sostenible de compuestos qumicos, biomateriales y biocombustibles, mediante la utilizacin de clulas vivas o de sus sistemas enzimticos. Entre los principales beneficios que puede proporcionar se encuentran la mejora de los medios de produccin, el desarrollo de nuevos productos y la reduccin del impacto ambiental de las actividades industriales.LA BIOTECNOLOGIA AZUL

Se puede definir como el uso de organismos marinos completos, sus clulas o molculas para proveer soluciones de utilidad para la sociedad.

Algunas de las aplicaciones ms claras son: el diseo de vacunas ms efectivas que disminuyan la mortalidad de los peces por enfermedades infecciosas, y eviten la administracin de medicamentos costosos y poco efectivos; la caracterizacin de marcadores genticos asociados a caractersticas de inters comercial, que permita la seleccin de reproductores que tuvieran en su ADN las caractersticas deseadas.BIOTECNOLOGIA VEGETAL

Biotecnologa clsica vegetal

Se inicia con el desarrollo de la agricultura, domesticacin de especies salvajes para obtener especies cultivables y comestibles. La finalidad principal de la biotecnologa clsica vegetal es la mejora de distintas plantas para obtener variedades con caractersticas deseadas.

Mejora vegetal

Consiste en la introduccin consciente de diversidad gentica en las poblaciones, normalmente cruzando progenitores con caractersticas notables. Para ello tenemos unos requisitos mnimos que cumplir, como la existencia de variabilidad o la posibilidad de crearla, capacidad de detectar dicha variabilidad y conocimientos para manipularla.

Objetivos

La mejora vegetal persigue aumentar el rendimiento de la planta, mejorar su calidad nutritiva y tecnolgica, que se haga resistente a plagas y enfermedades y a condiciones difciles o no adecuadas del suelo y clima.

Tcnicas

Las tcnicas que utiliza podemos clasificarlas en bsicas o en mtodos. Las bsicas son:

Seleccin: cualquier fuerza capaz de modificar el nmero de descendientes y su contribucin gnica a la generacin siguiente. Si la seleccin es por parte de la naturaleza, lo llamamos la seleccin natural, mientras que si los seres humanos intervienen de alguna forma, seleccin artificial.

Cruzamiento artificial: consiste en el apareamiento forzado de dos organismos que de forma natural no lo haran. Solo es posible entre individuos de la misma especie o muy cercana.

Mutacin Mutacin cromosmicaLas plantas mejoradas son un xito en cuanto a su rendimiento y productividad, ya que por ejemplo se han llegado a obtener tomates 50 veces ms pesados que los silvestres; presentan mayor variabilidad (existen 500 variedades de arroz, 3000 de caf; se han modificado el mtodo de dispersin en cereales y leguminosas de grano; tambin cambios en el sistema de polinizacin, por ejemplo en tomates, que han pasado de ser algamos a autgamos, es decir, de reproducirse sexualmente entre individuos genticamente diferentes a reproducirse sexualmente pero entre individuos de distinto sexo pero formados en un mismo individuo. Con estos avances las plantas se han hecho ms resistentes a plagas, enfermedades, ambientes adversos y se han adaptado a la mecanizacin.

Este tipo de desarrollo de la biotecnologa nos ha aportado muchos beneficios pero sin embargo, carecemos de unas mejoras bsicas que haran que fuese mucho ms productivo y nutritivo, ms resistentes an al estres bitico y abitico, que pudisemos aprovechar mejor su capacidad fisiolgica e incrementsemos las partes de la propia planta que utilizamos. Para ello requerimos de otras tcnicas ms modernas, la biotecnologa moderna.

Biotecnologa moderna vegetal

La biotecnologa moderna se apoya bsicamente en la puesta en prctica de la ingeniera gentica, consistente en introducir informacin gentica nueva en un organismo para dotarlo de capacidades que no posea para su posterior reproduccin, obteniendo individuos modificados y dotados para ese uso o funcin. Las tcnicas principales de esta ingeniera gentica son Secuenciacin de ADN, ADN recombinante, Reaccin en cadena de la polimerasa.

INGENIERIA GENETICA

La ingeniera gentica es la tecnologa del control y transferencia de ADN de un organismo a otro, lo que posibilita la creacin de nuevas especies, la correccin de defectos genticos y la fabricacin de numerosos compuestos.

GENOMAEl genoma es la totalidad de la informacin gentica que posee un organismo o una especie en particular. El genoma en los seres eucariticos comprende el ADN contenido en el ncleo, organizado en cromosomas, y el genoma mitocondrial. El trmino fue acuado en 1920 por Hans Winkler, profesor de Botnica en la Universidad de Hamburgo, Alemania, como un acrnimo de las palabras gene y cromosoma.1Los organismos diploides tienen dos copias del genoma en sus clulas, debido a la presencia de pares de cromosomas homlogos. Los organismos o clulas haploides solo continenen una copia. Tambin existen organismos poliploides, con grupos de cromosomas homlogos.

La secuenciacin del genoma de una especie no analiza la diversidad gentica o el polimorfismo de los genes. Para estudiar las variaciones de un gen se requiere la comparacin entre individuos mediante el genotipado.

GENOTECAS O LIBRERIASUna genoteca (library en ingls) es una coleccin de clones cada uno de los cuales contiene un vector al que se le ha insertado un fragmento de ADN derivado del ADN o el ARN totales de la clula o tejido. Con el tamao suficiente, la coleccin de clones debera contener, tericamente, todas las secuencias existentes en la fuente original de ADN, es decir, debera contener muestras de todo el ADN del organismo. Es posible buscar en la genoteca un clon con un fragmento de ADN de inters mediante mtodos sensibles de deteccin capaces de detectar dicho fragmento entre millones de clones diferentes.1Entre los usos que se le pueden dar a una genoteca estn:

El aislamiento de secuencias y genes: punto de partida para el estudio molecular.

La conservacin del genoma: la excepcionalidad de una muestra biolgica aconseja conservar su material gentico (restos arqueolgicos, especies en extincin, individuos con patologas nicas).

Estudio de la secuencia genmica: conocer la secuencia completa de un genoma implica su clonacin previa.

CLONACIONLa clonacin (del griego , "retoo, rama")1 puede definirse como el proceso por el que se consiguen, de forma asexual,2 copias idnticas de un organismo, clula o molcula ya desarrollado.

Se deben tomar en cuenta las siguientes caractersticas

En primer lugar se necesita clonar las clulas, ya que no se puede hacer un rgano o parte del "clon" si no se cuenta con las clulas que forman a dicho ser.

Ser parte de un animal ya "desarrollado", porque la clonacin responde a un inters por obtener copias de un determinado animal, y slo cuando es adulto se pueden conocer sus caractersticas.

Por otro lado, se trata de crearlo de forma asexual. La reproduccin sexual no permite obtener copias idnticas, ya que este tipo de reproduccin por su misma naturaleza genera diversidad. CLONACIN MOLECULAR La clonacin molecular se utiliza en una amplia variedad de experimentos biolgicos y las aplicaciones prcticas van desde la toma de huellas dactilares a produccin de protenas a gran escala.

En la prctica, con el fin de amplificar cualquier secuencia en un organismo vivo, la secuencia a clonar tiene que estar vinculada a un origen de replicacin; que es una secuencia de ADN.

Transfeccin

Se introduce la secuencia formada dentro de clulas.

Seleccin

Finalmente se seleccionan las clulas que han sido transfectadas con xito con el nuevo ADN.

Inicialmente, el ADN de inters necesita ser aislado de un segmento de ADN de tamao adecuado. Posteriormente, se da el proceso de ligacin cuando el fragmento amplificado se inserta en un vector de clonacin: El vector se linealiza (ya que es circular),usando enzimas de restriccin y a continuacin se incuban en condiciones adecuadas el fragmento de ADN de inters y el vector con la enzima ADN ligasa.

Tras la ligacin del vector con el inserto de inters, se produce la transfeccin dentro de las clulas, para ello las clulas transfectadas son cultivadas; este proceso, es el proceso determinante, ya que es la parte en la que vemos si las clulas han sido transfectadas exitosamente o no.

Tendremos que identificar por tanto las clulas transfectadas y las no transfectadas, existen vectores de clonacin modernos que incluyen marcadores de resitencia a los antibiticos con los que slo las clulas que han sido transfectadas pueden crecer. Hay otros vectores de clonacin que proporcionan color azul/ blanco cribado. De modo, que la investigacin de las colonias es necesaria para confirmar que la clonacin se ha realizado correctamente.

Clonacin celular

Clonar una clula consiste en formar un grupo de ellas a partir de una sola. En el caso de organismos unicelulares como bacterias y levaduras, este proceso es muy sencillo, y slo requiere la inoculacin de los productos adecuados.

Sin embargo, en el caso de cultivos de clulas en organismos multicelulares, la clonacin de las clulas es una tarea difcil, ya que estas clulas necesitan unas condiciones del medio muy especficas.

Una tcnica til de cultivo de tejidos utilizada para clonar distintos linajes de clulas es el uso de aros de clonacin (cilindros).

De acuerdo con esta tcnica, una agrupacin de clulas unicelulares que han sido expuestas a un agente mutagnico o a un medicamento utilizado para propiciar la seleccin se ponen en una alta dilucin para crear colonias aisladas; cada una proviniendo de una sola clula potencialmente y clnicamente diferenciada.

En una primera etapa de crecimiento, cuando las colonias tienen slo unas pocas clulas; se sumergen aros estriles de poliestireno en grasa, y se ponen sobre una colonia individual junto con una pequea cantidad de tripsina.

Las clulas que se clonan, se recolectan dentro del aro y se llevan a un nuevo contenedor para que contine su crecimiento en forma natural.

Clonacin de organismos de forma natural

La clonacin de un organismo es crear un nuevo organismo con la misma informacin gentica que una clula existente. Es un mtodo de reproduccin asexual, donde la fertilizacin no ocurre. En trminos generales, slo hay un progenitor involucrado. Esta forma de reproduccin es muy comn en organismos como las amebas y otros seres unicelulares, aunque la mayora de las plantas y hongos tambin se reproducen asexualmente.

Tambin se incluye la obtencin de gemelos idnticos de manera natural. Se considera como una alteracin espontnea durante el desarrollo embrionario, ignorndose su causa, aunque existe una correlacin familiar estadsticamente significativa.

TRANSGENICOSLos alimentos transgnicos son aquellos que fueron producidos a partir de un organismo modificado genticamente mediante ingeniera gentica. Dicho de otra forma, es aquel alimento obtenido de un organismo al cual le han incorporado genes de otro para producir las caractersticas deseadas. En la actualidad tienen mayor presencia de alimentos procedentes de plantas transgnicas como el maz, la cebada o la soya.

La ingeniera gentica o tecnologa del ADN recombinante es la ciencia que manipula secuencias de ADN (que normalmente codifican genes) de forma directa, posibilitando su extraccin de un taxn biolgico dado y su inclusin en otro, as como la modificacin o eliminacin de estos genes. En esto se diferencia de la mejora clsica, que es la ciencia que introduce fragmentos de ADN (conteniendo como en el caso anterior genes) de forma indirecta, mediante cruces dirigidos.1 La primera estrategia, la de la ingeniera gentica, se circunscribe en la disciplina denominada biotecnologa vegetal. Cabe destacar que la insercin de grupos de genes y otros procesos pueden realizarse mediante tcnicas de biotecnologa vegetal que no son consideradas ingeniera gentica, como puede ser la fusin de protoplastos.BENEFICIOS

Ciruela transgnica.

Los caracteres introducidos mediante ingeniera gentica en especies destinadas a la produccin de alimentos comestibles buscan el incremento de la productividad (por ejemplo, mediante una resistencia mejorada a las plagas) as como la introduccin de caractersticas de calidad nuevas. Debido al mayor desarrollo de la manipulacin gentica en especies vegetales, todos los alimentos transgnicos corresponden a derivados de plantas. Por ejemplo, un carcter empleado con frecuencia es la resistencia a herbicidas, puesto que de este modo es posible emplearlos afectando slo a la flora ajena al cultivo. Cabe destacar que el empleo de variedades modificadas y resistentes a herbicidas ha disminuido la contaminacin debido a estos productos en acuferos y suelo, si bien es cierto que no se requerira el uso de estos herbicidas tan nocivos por su alto contenido en glifosato (GLY) y amonio glifosinado (GLU)7 si no se plantaran estas variedades, diseadas exclusivamente para resistir a dichos compuestos.

Las plagas de insectos son uno de los elementos ms devastadores en agricultura.8 Por esta razn, la introduccin de genes que provocan el desarrollo de resistentes a uno o varios rdenes de insectos ha sido un elemento comn a muchas de las variedades patentadas. Las ventajas de este mtodo suponen un menor uso de insecticidas en los campos sembrados con estas variedades,9 lo que redunda en un menor impacto en el ecosistema que alberga al cultivo y por la salud de los trabajadores que manipulan los fitosanitarios.