guia 1. segundo medio. resumen contenidos primera prueba (1)

8/16/2019 Guia 1. Segundo Medio. Resumen Contenidos Primera Prueba (1)

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NÚCLEO CELULAR Y MATERIAL GENÉTICO

INTRODUCCIÓN

Todas las células contienen un material que es responsable de que ellas sean como son y de que hagan lo

que hacen. Antes de que una célula se divida, este material se duplica, de modo que cada célula hija

hereda una copia de él, por lo que se llama material hereditario. Este, también conocido comomaterial genti!o, se halla al interior del n"!leo de las !l#la$ e#!ariota$, tal y como lo demostraronlos experimentos de Hämmerling y los de transerencia nuclear hechos por !urdon y otros cient"icos.

El conocimiento y descubrimiento de las caracter"sticas qu"micas y uncionales de este material genéticoue un proceso largo y ascinante, en el participaron muchos cient"icos a lo largo de décadas.

NÚCLEO CELULAR

Ante!edente$ %i$t&ri!o$

#as 'rimera$ o($er)a!ione$ del n$cleo celular ueron reali%adas por Anton )an Lee#*enhoe+ en,-/, quien a través de la construcci&n de nuevos microscopios pudo observar diversas células de

animales y vegetales que en su interior presentaban una estructura esérica. Hasta ese momento#eeu'enhoe(, no comprend"a de qué se trataba esa esera ni cu)l era su rol al interior de la célula.

*osteriormente en el a+o ,012 aparece el cient"ico 3ran4 5a#er quien ue el primero en describir laestructura del n$cleo, lo que se ve relejado en los diversos dibujos reali%ados por este y que

ulteriormente ueron la base para poder esclarecer inalmente la estructura de este organelo.

A+os m)s tarde, en ,06, Ro(ert 5ro*n, describe en orma detallada la estructura del n$cleo, ra%&n porla cual es considerado el descubridor del n$cleo celular. Adem)s, airm& que este organelo se presenta

en todas las células eucariotas.

ado los avances y descubrimientos reali%ados hasta ese momento, muchos cient"icos comen%aron a preguntarse 7C#8l la 9#n!i&n e im'ortan!ia del n"!leo al interior de la !l#la:

Es ;oa!him %26?. *ara ello utili%& el algaverde del género Acetabularia. #os individuos son

unicelulares, y es posible identiicar tres regiones en ellas- #naregi&n in9erior, que parece un ri%oide, o base, en la que seencuentra el n$cleo celular #na regi&n media o 'i y unaregi&n $#'erior o sombrero. Tanto la base como el sombrerotienen ormas que son propias de cada especie.

Hämmerling consigui& hacer cirug"a en las algas, injert& el n$cleo de una A. crenulata en la de una A.mediterránea. *osteriormente, a la A. mediterránea le cort& el sombrero y espero a que creciera otro, el

cual tuvo una orma intermedia entre los dos tipos de Acetabularia. #uego, Hämmerling volvi& a cortar

el sombrero y espero nuevamente a que creciera otro sombrero, el que inalmente presentaba la orma

del sombrero de A. crenulata. #a conclusi&n a la cual lleg& Hämmerling ue que la$ !ara!ter@$ti!a$ dela !l#la e$t8n regida$ 'or #na $#$tan!ia men$aera B#e 'rod#!e el n"!leo 'or tanto el !ontrol dela di9eren!ia!i&n del $om(rero e$ de'endiente del n"!leo tra$'lantado. Esta inormaci&n ue el punto de partida para las investigaciones sobre la dierenciaci&n celular y sobre la unci&n de los )cidosnucleicos en la regulaci&n de todas las células.

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Liceo Carmela Silva DonosoInternado Nacional FemeninoÁrea de CienciasBiología –2º medioProf. Camila !sen"o#Camilo $rma%&'al


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/on los

avances hechos por Hämmerling surgieron nuevas interrogantes como- 7# $#!ede !on el materialgenti!o d#rante la di9eren!ia!i&n !el#lar: 0uchos cient"icos cre"an que la dierenciaci&n de lascélulas se deb"a a la pérdida gradual de segmentos de material genético. *or ejemplo, que en una célula

muscular s&lo quedar"a el material genético propio de las células musculares y que otros se perd"an. 1in

embargo, no ue hasta 2345 cuando se pudo dilucidar esta interrogante, gracias a los experimentos detranserencia nuclear reali%ados por G#rdon.

!urdon, consigui&, en Xenopus laevis 6rana

aricana7, implantar n$cleos de epitelio de intestinode la larva y obtener larvas y adultos. Estos $ltimos

se produjeron en una proporci&n muy peque+a

respecto del n$mero inicial de n$cleostrasplantados.

/on los resultados del experimento de !urdon selleg& a la !on!l#$i&n de B#e el de$arrollo o ladi9eren!ia!i&n !el#lar no 'ro)o!an #na 'rdidadel material genti!o $ino B#e #na a!ti)a!i&n de#n $egmento determinado del material genti!o!orre$'ondiente a la !l#la a 9ormar.

8tra conclusi&n importante a la que se lleg&, através del experimento de !urdon, es que un !igotoe$ toti'oten!ial o sea, es capa% de ormar todos lostipos celulares del cuerpo. /onorme el huevo sedivide, las células se dierencian o especiali%an en

tejidos tales como hueso, piel o células intestinales,

y pueden as" reali%ar conjuntos de uncionesdistintas entre s".

E$tr#!t#ra del N"!leo

En la célula eucari&tica, el n$cleo tiene #na do(le mem(rana de similares caracter"sticas que lamembrana celular, el tama+o y la posici&n son variables y depende de las necesidades de la célula

también el n$mero de n$cleos var"a de acuerdo al tipo de células.

En el n$cleo se distinguen las siguientes estructuras-

• En)olt#ra n#!lear- #lamada también !ariote!a, es unamembrana doble, una de sus caras mira hacia el

citoplasma y se observa la presencia de ribosomas

adheridos. Adem)s esta membrana nuclear est)atravesada por el !om'leo de 'oro.

El complejo del poro es una estructura ormada por varios tipos de prote"nas que al inal conorman una

especie de canal que es capa% de regular el paso desustancia desde y hacia el n$cleo.

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(v)losinfec)ndar

(v)loan)cleado

Nodivisi*n

+m'ri*nanormal


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• La matri4 n#!lear o !ariolin9a o n#!leo'la$ma- 1e reiere a la parte l"quida del n$cleo que en estadosoluble puede tener minerales, nucle&tidos u otro componente necesario para la conormaci&n de la

cromatina 6A9 : *rote"nas7.

• Cromatina Es una sustancia ormada por A9 y

prote"nas. #as prote"nas que la componen son de dostipos- histonas y no histonas. *resenta dos estados quees posible observar al microscopio, los cuales depende

de su grado de compactaci&n- hetero!romatina Fe#!romatina.

A) Heterocromatina: Es la orma condensada en que se

organi%a la cromatina y es una orma inactiva que selocali%a en la perieria del n$cleo.

B) Eucromatina: Est) diseminada por el resto del

n$cleo y es menos condensada. ;epresenta la ormaactiva de la cromatina.

• N#!lolo Estructura generalmente $nica, no est)delimitado por membrana. 1e observa como una %ona

m)s densa que el resto del n$cleo y contiene A9,

A;9 y gr)nulos que son estructuras precursoras deribosomas, ormadas por A;9r y prote"nas. 1e puede

considerar que le nucle&lo es la estructura celular

encargada de las primeras etapas de la s"ntesis de los

ribosomas. *or tanto, no es de extra+ar que su tama+o

guarde relaci&n directa con la actividad de s"ntesis proteica de la célula.

MATERIAL GENÉTICO

E$tr#!t#ra del material genti!o

A principios de la década de 23atson y /ric( empie%an sus estudios, una gran cantidad de inormaci&n estaba ya

disponible. 1e sab"a que la molécula de A9 era muy grande, muy larga y muy ina, y conten"a los

nucle&tidos, cada uno ormado por purinas o pirimidinas, adem)s de desoxirribosa y grupos osatos.

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En ,>/1 Lin#$ a#ling hab"a demostrado que las prote"nas a veces toman la orma de una hélice, y que la

estructura helicoidal se manten"a por los puentes dehidr&geno establecidos entre las sucesivas vueltas de la

hélice. *auling hab"a indicado que la estructura del A9

pod"a ser parecida. ?nos estudios reali%ados en ,>/6 porRo$alind 3ran+lin F Ma#ri!e il+in$ en rayos @,conirmaron que la molécula de A9 era una gigantesca

hélice.

inalmente, exist"an también los datos de Charga99 queindicaban que, en el A9, la$ 'ro'or!ione$ den#!le&tido$ de timina F lo$ de adenina erana'roJimadamente idnti!a$ =,,? F lo$ mi$mo o!#rr@a 'ara lo$ n#!le&tido$ de g#anina F !ito$ina=,,?.

La !on$tr#!!i&n de #n modeloA partir de estos datos, >atson y /ric( intentaronconstruir un modelo de A9 que pudiera explicar las

observaciones reali%adas, a la ve% que explicara el papel

biol&gico que desempe+aba. *ara poder llevar la inmensacantidad de inormaci&n genética, las moléculas deb"an ser

muy variadas y heterogéneas. eb"an poder replicarse

6duplicarse7 )cilmente y con una gran precisi&n para que

las copias sin errores ueran pasadas de célula a célula, degeneraci&n en generaci&n.

e todos los datos examinados, at$on F Cri!+ ded#!en en ,>/6 que el ADN e$ #na mol!#la m#Flarga, !on9ormada 'or do$ !adena$ lineale$ de n#!le&tido$ enrollada en #na hli!e. *or otra parte,dedujeron que cada n#!le&tido 6mon&mero7, a su ve% est) compuesto por un gr#'o 9o$9ato, una pentosa, de$oJirri(o$a y una (a$e nitrogenada, que puede ser una de estas cuatro posibilidades-adenina =A? timina =T? !ito$ina =C? o g#anina =G?H en donde, tanto el grupo osato como la basenitrogenada est)n unidos a la desoxirribosa. #a (a$e nitrogenada $e #ne al !ar(ono , de la 'ento$a mediante un enla!e gl#!o$@di!o y el gr#'o 9o$9ato $e #ne al !ar(ono / de la 'ento$a a través de unenla!e 9o$9o$ter.

*ara la ormaci&n de una cadena de polinucle&tidos,el gr#'o 9o$9ato de #n n#!le&tido $e #ne a la'ento$a de otro n#!le&tido a través de un enla!e9o$9odi$ter. ?na ve% ormada dos cadenas de polinucle&tidos estas se disponen de orma paralela, pero en direcci&n contraria, es decir, una cadena va

en sentido


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Organi4a!i&n del material genti!o

El A9 no se encuentra aislado en el interior del n$cleo, sino queest) estrechamente ligado a prote"nas, llamadas hi$tona$, que le permiten condensarse y empaquetarse en estructuras conocidas

como !romo$oma$. !racias a este nivel de compactaci&n, durantela divisi&n celular el material genético se podr) repartir de maneraequitativa en las células resultantes. Ahora bien, su nivel de

empaquetamiento no es una condici&n est)tica, ya que el material

genético cambia su organi%aci&n seg$n el estado celular en que seencuentre, es decir, depende de si la célula se va a dividir o no.

#a molécula de A9 se une a las hi$tona$ y orma losn#!leo$oma$. ?n nucleosoma contiene ocho moléculas dehistonas asociadas, que se encuentran en el centro. Este

enrollamiento disminuye en 4 veces la longitud del A9.

#os nucleosomas se empaquetan en espiral y orman una

estructura de un di)metro de C=nm. Esta ibra experimenta una

segunda condensaci&n, también en orma de espiral. En elmomento de la divisi&n celular se produce una

Dsuperespirali%aci&n, en la que se conorman los cromosomas, m)xima condensaci&n del material

genético.

CROMOKOMAK Y CARIOTIO

INTRODUCCIÓN0ientras que el origen etimol&gico de la palabra !romatina corresponde a $#$tan!ia B#e $e tie eltérmino !romo$oma corresponde a !#er'o B#e $e tie. Esto se debe a los distintos aspectosmorol&gicos que el material genético presenta en la vida de una célula.

/uando una célula entra en di)i$i&n !el#lar o re'rod#!!i&n !el#lar, la !romatina inicia un proceso de!onden$a!i&n que concluye con la ormaci&n de entidades discretas e independientes- los !romo$oma$.En caso que la célula no esté en divisi&n, el material genético se encuentra de$!onden$ado comocromatina.

CROMOKOMAK#os cromosomas son el grado m8Jimo de !om'a!ta!i&n del ADN y se di)i$an en el n$cleo celulars&lo cuando la !l#la e$t8 en di)i$i&n. #a orma de los cromosomas var"an seg$n el tipo de célula enque se encuentre en las !l#la$ e#!ariota$ presenta una e$tr#!t#ra 9ili9orme, en orma de cadenalineal, m)s o menos alargada y a$o!iada$ a 'rote@na$ del ti'o hi$tona y en las !l#la$ 'ro!ariota$ presenta una orma de anillo circular cerrado y no est)n asociados a histonas.

#os cromosomas contienen el )cido nucleico A9 6)cido desoxirribonucleico7, el cual est) ormado por

la uni&n de peque+as moléculas que se llaman n#!le&tido$ en el A9 s&lo existen cuatro tipos denucle&tidos distintos, dierenci)ndose solamente en uno de sus componentes, las llamadas (a$e$nitrogenada$.

E$tr#!t#ra de lo$ !romo$oma$ e#!ari&ti!o$

Al observar un cromosoma en una célula eucari&tica se pueden distinguir las siguientes estructuras-

Crom8tida$ /orresponden a #na $ola mol!#la lineal de DNA (i!atenario y suscorrespondientes prote"nas asociadas. #as crom)tidas que orman un cromosoma se obtienen

previo a la divisi&n celular, en donde el material genético se duplica y los cromosomas quedan

constituidos por dos crom)tidas denominan !rom8tida$ hermana$. Ambas crom)tidas hermanasson simétricas en todas sus caracter"sticas, porque !ontienen mol!#la$ de DNA idnti!a$.

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Centr&mero /orresponde a una constricci&n del cromosoma quemantiene unidas a las crom)tidas hermanas y las divide en 5 bra%os, cuya

longitud puede ser distinta el (ra4o !orto se llama ' y el (ra4o largo B.Adem)s en el centr&mero se encuentra el !ineto!oro una estructura proteica donde se ancla el huso. Estructura undamental para la divisi&n

celular.

Tel&mero /orresponde al extremo de cada cromosoma es undamental para la estabilidad estructural de los cromosomas y cuando la célula se va

a dividir 6divisi&n celular7.

N"mero de !romo$oma$

#as células de los individuos de una especie determinada suelen tener un n$mero

ijo de cromosomas, por ejemplo en la especie humana la dotaci&n cromos&micacompleta corresponde a F4 cromosomas.

#os cromosomas de las plantas y organismos superiores se ordenan en pares enlas !l#la$ $om8ti!a$, es decir, las células de nuestro cuerpo a excepci&n de las células sexuales 'o$een6 'are$ de !romo$oma$ =dos copias por cada cromosoma7 o 2- !romo$oma$ totale$. Es por esto, quelas células som)ticas son di'loide$ =n? es decir, que 'o$een la dota!i&n !romo$&mi!a !om'leta'ro'ia de la e$'e!ie.

*or otra parte, las !l#la$ $eJ#ale$ s&lo 'o$een la mitad de la dota!i&n !romo$&mi!a y loscromosomas no $e ordenan en 'are$, ya que s&lo hay una copia de cada cromosoma, ra%&n por la cualson !l#la$ ha'loide$ =n? que posteriormente, durante la ecundaci&n al unirse el ovocito y elespermato%oide y ormar el cigoto se restablece la dotaci&n cromos&mica completa y la disposici&n de

los cromosomas en pares.

En resumen, cada especie tiene un n$mero determinado de cromosomas que la caracteri%a sin embargo,

no existe ninguna relaci&n entre el nivel de complejidad evolutiva de un organismo y el n$mero de

cromosomas que posee. El n$mero de cromosomas de las especies de plantas y animales, en general, es propio de cada especie, pero no exclusivo de ellas. En otras palabras, m)s de una especie puede

compartir el mismo n$mero de cromosomas. *or lo que, si bien, el n$mero de cromosomas es un

elemento $til en la descripci&n de una especie, no la deine como tal.

Ti'o$ de !romo$oma$

Todos los cromosomas tienen una orma caracter"stica sin embargo, estos se pueden denominar

dependiendo de ciertas caracter"sticas o criterios

A? Keg"n #(i!a!i&n del !entr&meroependiendo de la ubicaci&n del centr&mero a lo largo de las crom)tidas, los cromosomas pueden presentar distinto largo de sus bra%os. ado esto, los cromosomas se clasiican de la siguiente orma-

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PMeta!ntri!o$ /entr&mero ubicado en lamitad de las crom)tidas, por lo que genera

bra%os de igual largo.GK#(meta!ntri!o$ /entr&mero despla%adolevemente del centro de las crom)tidas,

generando bra%os perceptiblemente distintos.GA!ro!ntri!o$ /entr&mero ubicadonotoriamente en direcci&n de un extremo de las

crom)tidas, ocasionado un bra%o mucho m)slargo que el otro.

GTelo!ntri!o$ El centr&mero est) en elextremo de las crom)tidas.

5? Cromo$oma$ %om&logo$1on aquellos de igual tama+o, largo de bra%os, orma y presentan los mismos genes, aunque pueden

presentar inormaci&n distinta. /ada célula som)tica y diploide tiene los cromosomas hom&logos

ordenados en pares, uno lo aportado por la madre y el otro aportado por el padre.

C? Cromo$oma$ $om8ti!o$ F $eJ#ale$P Cromo$oma$ $om8ti!o$ o a#to$oma$- 1on aquellos que determinan todas las caracter"sticassom)ticas de un individuo. En la especie humana corresponden a 55 pares.

P Cromo$oma$ $eJ#ale$ o hetero!romo$oma$ 1on aquellos que intervienen en la determinaci&n delsexo de un individuo. Est)n ormados por un par, que en la especie humana se representan por las letras

@ e . #a mujer tiene un par @@ y el hombre un par @.

Carioti'o*ara estudiar la constituci&n cromos&mica de un individuo, y por extensi&n, los de la especie a la cual

pertenece, los cromosomas otograiados de células en divisi&n celular, se ordenan de mayor a menortama+o en parejas de hom&logos. Este ordenamiento se denomina cariotipo. #uego, se usa un segundocriterio que corresponde a la ubicaci&n del centr&mero, as" en los primeros lugares se ubican los

metacéntricos y al inal, los acrocéntricos 6todos de un mismo tama+o7. inalmente los pares hom&logos

se enumeran.

#a igura anterior corresponde a cromosomas en que se muestra s&lo una crom)tida. 9ote la posici&n de

los centr&meros. #os m)s representativos del tipo metacéntrico, es decir en los que el centr&mero est) en posici&n equidistante respecto de los tel&mero$, se pueden identiicar el 2, C, 24 y el 5=. #a condici&nde metacéntrico es independiente del tama+o de los cromosomas.

ado estos criterios de ordenaci&n de los cromosomas, estos se pueden clasiicar en grupos, designadoscon letras may$sculas de la A hasta la !, quedando la siguiente clasiicaci&n-

P Gr#'o A- 1e encuentran los pares cromos&micos 2, 5 y C. 1e caracteri%an por ser cromosomas muygrandes, casi metacéntricos.

P Gr#'o 5- 1e encuentran los pares cromos&micos F y


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P Gr#'o 3- 1e encuentran los pares cromos&micos 23 y 5=. 1e trata de cromosomas peque+os ymetacéntricos.P Gr#'o G- 1e encuentran los pares cromos&micos 52, 55, . 1e caracteri%an por ser cromosomas peque+os y acrocéntricos.

?na técnica que ha hecho posible determinar con mejor precisi&n las posibles variaciones en laestructura de cada cromosoma, es la llamada técnica de Dbandeo. ?na ve% que células entran en

divisi&n, estas se detienen y los cromosomas son tratados con colorantes que ti+en las crom)tidas como

l"neas perpendiculares a su eje mayor. /ada una de estas técnicas produce un patr&n de bandas claras yoscuras 6o luorescentes versus no luorescentes si se usa un colorante luorescente7 a lo largo del

cromosoma. ?n aspecto muy importante que aporta esta técnica es que cada cromosoma despliega un

patr&n de bandas $nico, podr"amos decir que es an)logo a un Dc&digo de barras, lo cual hace posible

dierenciar cada cromosoma de otros de igual tama+o y posici&n del centr&mero.

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