BioCelMol_203017

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Escuela de Ciencias Agrcolas Pecuarias y del Medio Ambiente Contenido didctico del curso Biologa Celular y Molecular 203017

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS AGRARIAS Y PECUARIAS DEL MEDIO AMBIENTE

220033001177 BBIIOOLLOOGGAA CCEELLUULLAARR YY MMOOLLEECCUULLAARR

PATRICIA HERNNDEZ RODRGUEZ Magster en Biologa., PUJ Especialista en Epidemiologa., UR

Actualizado por: ADRIANA MALDONADO

(Director Nacional)

BOGOT, D.C. Septiembre de 2009

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INDICE DE CONTENIDO

LISTADO DE TABLAS ...................................................................................................................... 5

LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS .......................................................................................... 6

ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO .................................... 9

INTRODUCCIN ............................................................................................................................. 10

JUSTIFICACIN .............................................................................................................................. 12

INTENCIONALIDAD FORMATIVA ............................................................................................... 13

CONTEXTO TERICO .................................................................................................................. 16

METODOLOGA GENERAL .......................................................................................................... 17

SISTEMA DE EVALUACIN ......................................................................................................... 19

GUA DE ACTIVIDADES ................................................................................................................ 20

CONTENIDO DIDCTICO UNIDAD 1 ......................................................................................... 21



FUNDAMENTO CONCEPTUAL DE LA BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR. ................. 32

CAPTULO 1: TEORA CELULAR Y MTODO CIENTFICO ............................................... 32 Introduccin ............................................................................................................................. 32 Leccin 1: Descubrimiento de las clulas .......................................................................... 32 Leccin 2: Propiedades Bsicas de las Clulas ................................................................ 33 Leccin 3: Utilidad e importancia del estudio de la Biologa Celular Molecular ........... 34 Leccin 4: Mtodo cientfico y su utilidad ........................................................................... 35 Leccin 5: Pasos del mtodo y su importancia en investigacin .................................... 35

CAPTULO 2: ORIGEN DE LA VIDA ........................................................................................ 37 Introduccin ............................................................................................................................. 37 Leccin 1. Evolucin Bioqumica ......................................................................................... 38 Leccin 3. Vida en el agua ................................................................................................... 39 Leccin 4. Importancia del Oxgeno .................................................................................... 40 Leccin 5. Respiracin y hetertrofos ................................................................................. 40

CAPTULO 3: BIOMOLCULAS Y CLULAS ........................................................................ 41 Introduccin ............................................................................................................................. 41 Leccin 1. El origen de la clula .......................................................................................... 41 Leccin 2. Teora Celular ...................................................................................................... 42 Leccin 3. Bioelementos y Biomolculas ........................................................................... 43 Leccin 4. Molculas orgnicas importantes para la vida ............................................... 47 Leccin 5: Biomolculas y actividad biolgica. .................................................................. 58

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ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIN DE LA UNIDAD 1 ................................................................ 60 FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 1 ................................................................................. 61

ORGANIZACIN CELULAR I ....................................................................................................... 62

CAPTULO 1: ESTRUCTURA Y FUNCIN DE LAS CLULAS PROCARIOTAS ............. 62 Introduccin ............................................................................................................................. 62 Leccin 1. Estructura y funcin de las Clulas Procariotas ............................................. 62 Leccin 2. Componentes de la Pared Celular. .................................................................. 68 Leccin 3. Diferenciacin Gram Positivas y Gram Negativas ......................................... 69 Leccin 4. Estructura y funcin del ADN Procariote. ........................................................ 70 Leccin 5. Importancia de los Operones ............................................................................ 71

CAPTULO 2: ESTRUCTURA Y FUNCIN DE LAS CLULAS EUCARIOTAS I .............. 74 Introduccin ............................................................................................................................. 74 Leccin 1. Organizacin general de las clulas eucariotas y sus diferencias con las

procariotas............................................................................................................................................. 74 Leccin 2. Eucariota: animal y vegetal. Similitudes y diferencias ................................... 76 Leccin 3. Estructura y Funcin de la Membrana Celular. .............................................. 77 Leccin 4. Transporte a travs de la membrana: Difusin pasiva, Difusin facilitada y

transporte activo. .................................................................................................................................. 80 Leccin 5. Estructura y funcin del citoesqueleto ............................................................. 82

CAPTULO 3: ESTRUCTURA Y FUNCIN DE LAS CLULAS EUCARIOTAS II ............. 93 Introduccin ............................................................................................................................. 93 Leccin 1. El citoplasma celular. Sistemas de membranas. ........................................... 93 Leccin 2. Lisosomas y Vacuolas. ...................................................................................... 94 Leccin 3. Mitocondrias y Cloroplastos. ............................................................................. 95 Leccin 4. Energa y Metabolismo Celular: Gliclisis ....................................................... 97 Leccin 5. Energa y Metabolismo Celular: Ciclo de Krebs ............................................. 99

ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIN DE LA UNIDAD 2 .............................................................. 101 FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 2 ............................................................................... 102

ORGANIZACIN CELULAR II .................................................................................................... 103

CAPTULO 1: ASPECTOS MOLECULARES DEL NCLEO CELULAR I ........................ 103 Introduccin ........................................................................................................................... 103 Leccin 1. Ncleo: Estructura y funcin ........................................................................... 103 Leccin 2. Divisin Celular: Mitosis ................................................................................... 104 Leccin 3. Divisin Celular: Meiosis .................................................................................. 106 Leccin 4. Plegamientos del ADN ..................................................................................... 109 Leccin 5. Cromatina ........................................................................................................... 110

CAPTULO 2: ASPECTOS MOLECULARES DEL NCLEO CELULAR II ....................... 111 Introduccin ........................................................................................................................... 111 Leccin 1. Replicacin del ADN ......................................................................................... 111 Leccin 2. Modelo de Replicacin del DNA procarionte (E. coli) ................................. 113 Leccin 3. Trascripcin del ADN. ...................................................................................... 115 Leccin 4. Traduccin de la informacin gentica .......................................................... 116 Leccin 5. Transposones .................................................................................................... 119

CAPTULO 3: PRINCIPALES TCNICAS UTILIZADAS EN BIOLOGA MOLECULAR Y

SU APLICACIN EN EL CAMPO AGROPECUARIO. ....................................................................... 127 Introduccin ........................................................................................................................... 127 Leccin 1. Tecnologa de ADN Recombinante. Vectores: Plsmidos, Csmidos,

Bacterifagos. ..................................................................................................................................... 127 Leccin 2. PCR (Reaccin en Cadena de la Polimerasa) ............................................. 129 Leccin 3. Secuenciacin, Southern, Northern, Western .............................................. 130

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Leccin 4. Biotecnologa e Ingeniera Gentica .............................................................. 131 Leccin 5. Utilidad de las tcnicas moleculares en el campo agropecuario ............... 132

ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIN DE LA UNIDAD 3 .............................................................. 135 FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 3 ............................................................................... 136

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LISTADO DE TABLAS

TABLA 2.1: DIFERENCIAS ENTRE CLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS ............................................................................ 75 TABLA 2.2: DIFERENCIAS ENTRE EL FLAGELO DE LA CLULA PROCARIOTA Y EUCARIOTA. ........................................................ 76 TABLA 2.3: DIFERENCIAS ENTRE CLULA ANIMAL Y VEGETAL ......................................................................................... 76 TABLA 2.4: TIPOS DE UNIN CELULAR ...................................................................................................................... 92

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LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS FIGURA 1.1 ORIGEN EVOLUTIVO. EXPLOSIN DE VIDA POR REPRODUCCIN SEXUAL ................................... 38 FIGURA 1.2 CLASIFICACIN DE LOS BIOELEMENTOS SEGN SU ABUNDANCIA. .............................................. 43 FIGURA 1.3: ENFERMEDADES OCASIONADAS POR DFICIT DE OLIGOELEMENTOS ......................................... 44 FIGURA 1.4: CLASIFICACIN DE LOS BIOELEMENTOS SEGN SU FUNCIN. .................................................... 45 FIGURA 1.5: CLASIFICACIN SEGN LA NATURALEZA QUMICA DE LA BIOMOLCULAS. .................................. 46 FIGURA 1.6:EL AGUA POR SU POLARIDAD PERMITE QUE SUSTANCIAS POLARES Y CARGADAS SE DISUELVAN.

AL CAER UN CRISTAL DE SAL DENTRO DEL AGUA, LAS MOLCULAS DE AGUA SE INTRODUCEN ENTRE LOS IONES DE SODIO Y CLORO. POR CONSIGUIENTE AISLADAS DE ATRACCIN POR OTRAS MOLCULAS

DE CLORURO DE SODIO, LOS IONES FLOTAN Y EL CRISTAL SE DISUELVE GRADUALMENTE. .................. 47 FIGURA 1.7: EL GLUCGENO ES UN POLMERO DE GLUCOSA CON ENLACES GLICOSDICOS (FUENTE:

AUDERSIRK ET AL 2001) ........................................................................................................................ 48 FIGURA 1.8:MONOSACRIDOS SIMPLES. (FUENTE: AUDERSIRK ET AL 2001) ................................................ 49 FIGURA 1.9:SNTESIS Y ROMPIMIENTO DE UN DISACRIDO: A) LA SACAROSA ES SINTETIZADA POR UN

REACCIN DE DESHIDRATACIN, EN LA CUAL UN HIDRGENO (-H) SE SEPARA DE LA GLUCOSA Y UN GRUPO HIDROXILO (-OH) DE LA FRUCTOSA, FORMANDO UNA MOLCULA DE AGUA Y DEJANDO LOS DOS MONOSACRIDOS LIBRES PARA UNIRSE POR LA CADENA SIMPLE, PERMANECIENDO EL TOMO DE OXGENO. B) LA HIDRLISIS DE LA SACAROSA ES SLO LA INVERSIN DE ESTA SNTESIS, EL AGUA SE

DIVIDE Y AADE A LOS MONOSACRIDOS ANTERIORES. (FUENTE: AUDERSIRK ET AL 2001) ............... 50 FIGURA 1.10:POLISACRIDOS, QUITINA. (FUENTE: AUDERSIRK ET AL 2001) ............................................... 50 FIGURA 1.11:LOS FOSFOLPIDOS SON SIMILARES A LAS GRASAS Y ACEITES, EXCEPTUANDO QUE LOS DOS

CIDOS GRASOS DE LA COLA SON UNIDOS A LA CADENA DEL GLICEROL. EN LA TERCERA POSICIN EL GLICEROL ES OCUPADO POR UNA CABEZA POLAR COMPUESTA POR UN GRUPO FOSFATO (-PO), EL CUAL EST LIGADO AL SEGUNDO QUE CON FRECUENCIA CONTIENE UN GRUPO NITRGENO. (FUENTE: AUDERSIRK ET AL 2001) ........................................................................................................................ 51

FIGURA 1.12: ESTRUCTURAS BSICAS DE LAS PROTENAS (FUENTE: AUDERSIRK ET AL 2001) ............. 54 FIGURA 1.13:COMPONENTES ESTRUCTURALES DE LOS NUCLETIDOS, UNIDADES QUE CONSTITUYEN LOS

CIDOS NUCLEICOS ................................................................................................................................. 55 FIGURA 1.14: NUCLETIDOS CONSTITUIDOS POR BASES PURICAS (FUENTE: AUDERSIRK ET AL 2001) ....... 56 FIGURA 1.15: NUCLETIDOS CONSTITUIDOS POR BASES PIRIMIDICAS (FUENTE: AUDERSIRK ET AL 2001) .. 56 FIGURA 1.16: FORMACIN DE DOS PUENTES DE HIDRGENO ENTRE ADENINA Y TIMINA (FUENTE:

PURVES,ET AL 2001) .............................................................................................................................. 57 FIGURA 1.17:FORMACIN DE TRES PUENTES DE HIDRGENO ENTRE CITOSINA Y GUANINA (FUENTE:

PURVES,ET AL 2001) .............................................................................................................................. 57 FIGURA 1.18: MODELO DE ADN. DOS HEBRAS DE ADN ESTN ENROLLADAS EN UNA DOBLE HLICE QUE

GIRA SOBRE SU EJE. (FUENTE: PURVES, ET AL 2001) ........................................................................... 58 FIGURA 2.1: ESTRUCTURA GENERAL DE LA CLULA PROCARIOTA. (FUENTE: SMITH Y WOOD, 2001) ........ 63 FIGURA 2.2: PROCESO DE TRANSDUCCIN BACTERIANA. DESPUS DE LA INFECCIN DE UN FAGO, UNA DE

LAS PARTCULAS SINTETIZADAS DE NOVO TOMA UN SEGMENTO DE ADN BACTERIANA EN LUGAR DEL VIRAL. CUANDO ESTA PARTCULA INFECTA A OTRA CLULA, INYECTA EL ADN BACTERIANO QUE RECOMBINA CON UN SEGMENTO HOMOLOGO DE LA SEGUNDA CLULA. (FUENTE: GRIFFITHS A ET AL,

2001) ...................................................................................................................................................... 66 FIGURA 2.3: PASO DE GENES UTILIZANDO PILIS SEXUALES. EL FACTOR F OTORGA A LA BACTERIA LA

CAPACIDAD DE TRANSFERENCIA DURANTE LA CONJUGACIN. (FUENTE: GRIFFITHS A ET AL, 2001) .. 67 FIGURA 2.4: PROCESO DE TRANSFORMACIN. AQU SE EVIDENCIA INTERCAMBIO POR RECOMBINACIN

HOMOLOGA. (FUENTE: GRIFFITHS A ET AL, 2001) ................................................................................ 67

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FIGURA 2.5: ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR GRAM POSITIVA. A. PROTENAS DE MEMBRANA. B. FOSFOLPIDOS. C. FOSFATIDILGLICOLIPIDO. D. GLICOLPIDO. E. PARED CELULAR (PEPTIDOGLICANO).

(FUENTE: SMITH Y WORD 2001) ............................................................................................................ 68 FIGURA 2.6: ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR GRAM NEGATIVA. A: TRMEROS DE PROTENA PORINA,

B:LIPOPOLISACRIDO, C:PROTENAS DE LA MEMBRANA EXTERNA, D:PEPTIDOGLICANO (MUREINA),

E:LIPOPROTENA MUREINA, F:FOSFOLPIDO (FUENTE: SMITH Y WORD 2001). ................................... 69 FIGURA 2.7: ESTRUCTURA DEL ADN SUPERENROLLADO Y RELAJADO. EN DESENROLLAMIENTO DEL ADN

PARTICIPA ACTIVAMENTE UNA TOPOISOMERASA I, LA CUAL INTRODUCE CORTES EN UNA SOLA CADENA (MELLA). (FUENTE: MANDIGAN M ET AL, 2001). .................................................................................... 70

FIGURA 2.8: SUPERENROLLAMIENTO EN UN ADN CIRCULAR POR ACCIN DE LA TOPOISOMERASA II

(GIRASA), LA CUAL ORIGINA RUPTURAS BICATENARIAS (FUENTE: MANDIGAN M ET AL, 2001) ............ 71 FIGURA 2.9: OPERON. CONFORMADO POR UN GEN INDUCTOR (I), UNA SECUENCIA PROMOTORA, UN

OPERADOR Y GENES ESTRUCTURALES (Z, Y, A). .................................................................................. 72 FIGURA 2.10: PRODUCCIN DE RNA POLICISTRNICO A PARTIR DE UN OPERON ......................................... 72 FIGURA 2.11: CLULA EUCARIOTA. PRESENTA MEMBRANA CELULAR, CITOPLASMA CON ORGANELOS

SUBCELULARES Y NCLEO DEFINIDO (FUENTE: MICROSOFT CORPORATION) ...................................... 75 FIGURA 2.12: MODELO DEL MOSAICO FLUIDO DE LA MEMBRANA PLASMTICA. (FUENTE: AUDERSIK, 2001)

................................................................................................................................................................ 79 FIGURA 2.13: TRANSPORTE DE GLUCOSA A. POR DIFUSIN FACILITADA EN LA CLULA ADIPOSA. EN B.

DIFUSIN SIMPLE POR MENOR CONCENTRACIN DE GLUCOSA EN EL INTERIOR DE LA CLULA DEBIDO A GLICLISIS ACTIVA. EN LOS DOS EJEMPLOS LA INSULINA Y SU RECEPTOR PARTICIPAN EN EL PROCESO.

................................................................................................................................................................ 81 FIGURA 2.14: MOLCULAS IMPLICADAS EN EL MOVIMIENTO ........................................................................... 83 FIGURA 2.15: PRINCIPALES COMPONENTES DEL CITOESQUELETO. MICROFILAMENTOS, FILAMENTOS

IINTERMEDIOS Y MICROTBULOS (FUENTE: AUDERSIK, 2001) ............................................................. 84 FIGURA 2.16: REGULACIN DE LA POLIMERIZACIN Y DESPOLIMERIZACIN DE LA MOLCULA DE ACTINA ... 85 FIGURA 2.17: DIFERENTES TIPOS DE FILAMENTOS INTERMEDIOS Y SU RELACIN CON LA DIFERENCIACIN EN

CLULAS DE MAMFEROS ........................................................................................................................ 86 FIGURA 2.18: SE OBSERVAN LOS MICROFILAMENTOS CONFORMADOS POR MONMERO DE ACTINA,

FILAMENTOS INTERMEDIOS POR SUBUNIDADES FIBROSAS Y MICROTBULOS POR HETERODMEROS DE TUBULINA. ............................................................................................................................................... 87

FIGURA 2.19: BASE MOLECULAR DE LA CONTRACCIN MUSCULAR. (ADAPTADO DE PURVES ET AL, 2001) 89 FIGURA 2.20: MATRIZ EXTRACELULAR EN CLULAS EPITELIALES DE ANIMALES ............................................ 90 FIGURA 2.21: RETCULO ENDOPLASMTICO RUGOSO Y LISO. APARATO DE GOLGI. AMBOS CONSTITUIDOS

POR UN COMPLEJO SISTEMA DE MEMBRANAS. (ADAPTADO DE PURVES ET AL, 2001........................... 94 FIGURA 2.22: LISOSOMAS. ESTAS ESTRUCTURAS PRESENTAN CASI 50 ENZIMAS HIDROLTICAS DIFERENTES,

SINTETIZADAS EN EL RETCULO ENDOPLSMICO RUGOSO Y ENVIADAS A ESTOS ORGANELOS (FUENTE:

AUDERSIK ET AL, 2001). ADEMS, ......................................................................................................... 95 FIGURA 2.23: PRINCIPALES ESTRUCTURAS PRESENTES EN LA MITOCONDRIA. MEMBRANAS, MATRIZ,

CRESTAS (FUENTE: AUDERSIK ET AL, 2001). ........................................................................................ 96 FIGURA 2.24: ORGNULOS CON FORMA DE DISCO, DE ENTRE 4 Y 6 MICRMETROS DE DIMETRO. EN LA

HOJA POR CADA MILMETRO CUADRADO SE ENCUENTRAN APROXIMADAMENTE 500.000

CLOROPLASTOS. ..................................................................................................................................... 97 FIGURA 2.25: RUTAS CATABLICAS (FLECHAS HACIA ABAJO). RUTAS ANABLICAS (FLECHAS HACIA

ARRIBA). BIOMOLCULAS (PROTENAS, POLISACRIDOS, LPIDOS). MONMEROS (AMINOCIDOS, GLUCOSA, CIDOS GRASOS Y GLICEROL). INTERMEDIARIOS METABLICOS (PIRVATO, ACETIL COA)

COMUNES A TODAS LAS BIOMOLCULAS. PRODUCTOS FINALES (CO2, H2O, ATP). .......................... 98 FIGURA 2.26: PRODUCTOS OBTENIDOS Y ENZIMAS QUE INTERVIENEN EN EL CICLO DE KREBS .................. 100 FIGURA 3.1: ESTRUCTURA DEL NCLEO DE LA CLULA EUCARIOTA. (FUENTE: AUDERSIK ET AL, 2001) ... 104 FIGURA 3.2: CICLO CELULAR. COMPRENDE INTERFASE Y DIVISIN CELULAR ............................................ 105 FIGURA 3.3: PROCESO DE DIVISIN CELULAR MITTICA: PROFASE, METAFASE, ANAFASE Y TELOFASE.

ADAPTADO DE PURVES ET AL 2001 ..................................................................................................... 106 FIGURA 3.4: DIFERENTES ETAPAS DE PROFASE EN MEIOSIS I. FUENTE: PURVES ET AL, 2001 .................. 108

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FIGURA 3.5: METAFASE, ANAFASE Y TELOFASE DE MEIOSIS I. (FUENTE: PURVES ET AL, 2001). .............. 109 FIGURA 3.6: METAFASE, ANAFASE Y TELOFASE DE MEIOSIS I. FUENTE: PURVES ET AL, 2001 .................. 109 FIGURA 3.7: EMPAQUETAMIENTOS DEL ADN. FUENTE: PURVES ET AL 2001.............................................. 110 FIGURA 3.8: EMPAREJAMIENTO DE BASES EN LA CADENA DE ADN (FUENTE: PURVES ET AL, 2001) ......... 112 FIGURA 3.9: REPLICACIN DE LA CADENA CONTINUA Y DISCONTINUA DEL ADN. (FUENTE: PURVES ET AL,

2001) .................................................................................................................................................... 113 FIGURA 3.10: PROCESO DE INICIACIN, ELONGACIN Y TERMINACIN DE LA TRASCRIPCIN (FUENTE:

PURVES ET AL, 2001). .......................................................................................................................... 116 FIGURA 3.11: PROCESO DE INICIACIN DE LA TRADUCCIN. (FUENTE: AUDERSIK ET AL, 2001) ............... 117 FIGURA 3.12: PROCESO DE ELONGACIN DE LA TRADUCCIN. (FUENTE: AUDERSIK ET AL, 2001) ........... 118 FIGURA 3.13: PROCESO DE TERMINACIN DE LA TRADUCCIN. (FUENTE: AUDERSIK ET AL, 2001) .......... 119 FIGURA 3.14: ORIENTACIN DEL MAPA GENTICO DE UN TRANSPOSON ...................................................... 121 FIGURA 3.15: INSERCIN DE SECUENCIAS Y FORMACIN DE TRANSPOSONES ............................................ 122 FIGURA 3.16: ASOCIACIN VECTOR INSERTO. SE MUESTRA LOS PRODUCTOS POSIBLES A OBTENER. ... 128 FIGURA 3.17: PROCESOS IMPLICADOS EN EL PROCESO DE SECUENCIACIN (FUENTE: PURVES ET AL, 2001)

.............................................................................................................................................................. 131

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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El contenido didctico del curso acadmico Biologa Celular y Molecular fue diseado inicialmente en el ao 2007 por Patricia Hernndez Rodrguez, Biloga M.Sc., docente de los programas de especializacin de la UNAD. Patricia es Magster en Biologa, con especializacin en epidemiologa. Se desempe como tutora en el ao 2007 y ha sido docente de otras Universidades.

El contenido didctico ha sido actualizado solo una vez en el 2009, por Adriana Maldonado Chaparro, Biloga M.Sc., quien se desempea actualmente como Directora Nacional de cursos de posgrados de la UNAD en el CEAD Jos Celestino Mutis.

La versin del contenido didctico que actualmente se presenta tiene como caractersticas el ajuste a los lineamientos dados por la universidad para el material de soporte para los cursos de la modalidad virtual.

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INTRODUCCIN

El programa de Biologa Celular Molecular, dirigido a los estudiantes de la Especializacin en Mejoramiento Gentico y Biotecnologa Agraria, est orientado hacia el conocimiento de la clula como unidad fundamental de todo ser vivo, especialmente en lo referente a la estructura y fisiologa de cada uno de los organelos celulares. En el estudio de la clula es necesario integrar los componentes de la Gentica, la Bioqumica y la Fisiologa Celular; de esta forma, el programa est estructurado para mostrar los avances que en estos campos se han llevado a cabo en los ltimos aos.

Con el curso se establecen parmetros generales y mecanismos de accin celular y molecular que permiten comprender posteriormente procesos anatmicos, fisiolgicos y patolgicos en rganos y sistemas. Igualmente, se puede establecer la interaccin de estos con el medio, debido a que todo ser viviente tiene relacin con el entorno y a travs de la biologa celular y molecular se pueden explicar mltiples procesos de esta interaccin. Es as, como este curso se constituye en una herramienta esencial para muchos profesionales, puesto que la estructura y funcin de los organismos se explica desde la base celular y molecular.

Se espera que los estudiantes obtengan una visin sinttica de la biologa celular y molecular en un sentido integrado, permitiendo la articulacin de la teora con la prctica mediante estrategias metodolgicas que generan una participacin activa del estudiante en su proceso de aprendizaje. Adems, con el curso los estudiantes adquieren herramientas tiles para el trabajo experimental que les servirn para futuros cursos y para fomentar la cultura investigativa en el campo profesional en el que se desempeen. Los conocimientos adquiridos y las destrezas desarrolladas durante las experiencias prcticas permitirn que los estudiantes se formen integralmente.

La parte inicial del curso aborda la importancia del mtodo cientfico y su relacin con el desarrollo de la investigacin y la ciencia, se contina con el estudio y diferenciacin entre clula procariota y eucariota. Igualmente, se contempla la estructura y funcin de la membrana, la fisiologa celular de cada uno de los organelos, estudiando principalmente los aspectos relacionados con la

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composicin molecular, procesos bioqumicos y funcin de cada uno de ellos. Se establecen los principios bsicos de los cidos nuclicos y los aspectos moleculares del ncleo que hacen de esta estructura el motor fundamental de la actividad celular. Finalmente se discuten las diferentes estrategias moleculares utilizadas en biologa y su aplicacin en el campo agropecuario.

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JUSTIFICACIN

El estudio de la Biologa Celular y Molecular es una funcin casi que obligatoria de todos los estudiantes que pertenecen a disciplinas que estn directamente relacionadas con los organismos vivientes y su biologa, como es el caso de las ciencias agropecuarias. El curso es fundamental para que los estudiantes de la especializacin adquieran bases slidas en la estructura y funcin de la clula con el fin de interpretar, argumentar y hacer propuestas desde la biologa con aplicacin al campo agropecuario.

A partir del conocimiento obtenido a travs de la biotecnologa, biologa molecular y bioinformtica, la investigacin en biologa celular se ha convertido en el prembulo de estudios en rganos y sistemas animales y vegetales. Con el descubrimiento de nuevos procedimientos biolgicos, manejo de clulas stem y manipulacin gentica se han obtenido tejidos in Vitro, se han generado protenas necesarias para ser utilizadas como terapia enzimtica, biofertilizantes, medicamentos y vacunas entre otros. La bioqumica, la gentica y la inmunologa son objetivos de investigacin para alcanzar tales fines; por consiguiente, el estudio de las bases biolgicas y moleculares de la clula, a travs del curso, permite la incorporacin de conceptos, tcnicas, mtodos e investigaciones de la qumica, la fsica y la biologa molecular fundamentales e indispensables para profesiones relacionadas con la vida y la salud humana, animal o vegetal. Este fue el motivo de seleccin de los contenidos que se presentan en las tres unidades didcticas, donde se establecen parmetros generales sobre el estudio de la clula que posteriormente permiten comprender procesos anatmicos, fisiolgicos y patolgicos en rganos y sistemas; as como la interaccin de las clulas con el medio.

El programa de Biologa Celular Molecular, dirigido a los estudiantes de la Especializacin en Mejoramiento Gentico y Biotecnologa Agraria, est orientado hacia el conocimiento de la clula como unidad fundamental.

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INTENCIONALIDAD FORMATIVA

Formulacin de Propsitos

1. Estimular en los estudiantes, de la Especializacin en Mejoramiento Gentico y Biotecnologa Agraria, el conocimiento, comprensin y aplicacin de los conceptos bsicos de la biologa de la clula, caracterizando los principales organelos celulares, as como su funcin bioqumica, metablica, fisiolgica y gentica, para posteriormente entender, comprender e interpretar su papel en los diferentes niveles de organizacin.

2. Generar un aprendizaje que parta directamente del trabajo, la investigacin, la creatividad y la capacidad de correlacin del estudiante.

3. Formar una red conceptual donde el estudiante logre diferenciar lo general de lo particular, no como hechos aislados sino como un conjunto global interrelacionado.

4. Promover un ambiente investigativo en torno a los temas tratados, donde el estudiante tenga los elementos necesarios con los cuales pueda llegar al conocimiento a partir de su propia experiencia.

Formulacin de Objetivos

1. Conocer los organelos celulares haciendo nfasis en su biognesis, morfologa y fisiologa para poder describir y reconocer la clula como un todo y como parte fundamental del ser vivo.

2. Identificar las principales diferencias fisiolgicas y morfolgicas entre las clulas procariotas y eucariotas, as como entre las clulas animales y vegetales.

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3. Establecer la importancia de la Biologa Celular Molecular en los mecanismos de transmisin gentica.

4. Conocer las principales tcnicas utilizadas en Biologa Molecular y su aplicacin en el campo agropecuario.

5. Lograr que cada estudiante valore su propio trabajo, lo retroalimente, y genere auto-critica con lo cual podr fortalecer su desarrollo cognitivo y personal.

Formulacin de Competencias

Cognitivas

El estudiante posee un ptimo conocimiento acerca de los temas principales del curso de Biologa Celular y Molecular, con nfasis en la fisiologa, morfologa, y biognesis de organelos, as como del concepto de clula como unidad funcional de la vida. Conoce el porque y para que de las prcticas de laboratorio que sustentan los conceptos adquiridos en la teora, con el fin de aplicarlos en su labor cotidiana y profesional. De igual forma, conoce la normatividad en el trabajo experimental, reforzando conceptos que le permitan asumir una conducta responsable frente a la asignatura, a travs de la especializacin y durante su ejercicio profesional

Comunicativas

Interpretativas: El estudiante tiene la capacidad de discutir fluidamente aspectos relacionados con la Biologa Celular y Molecular, inclusive en lo referente a los ltimos avances cientficos y tecnolgicos. Adems reconoce la utilidad que brinda los equipos, elementos del laboratorio y las normas de bioseguridad adquiridas en su proceso de aprendizaje, permitiendo que los profesionales tomen decisiones responsables como personas que hacen parte de una sociedad.

Argumentativas: El estudiante puede defender su propia opinin con relacin a diferentes fenmenos y procesos que tienen lugar en la clula, logrando una visin amplia y objetiva. Tiene capacidad de sntesis, anlisis, deduccin, formulacin de hiptesis y aplicacin del mtodo cientfico. Defiende el compromiso que va adquiriendo como estudiante de la especializacin tomando una posicin responsable, honesta y activa frente a situaciones cotidianas en su entorno social.

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Propositivas: El estudiante es capaz de generar interrogantes, proponer modelos, teoras, temas de investigacin y discutir procedimientos sobre estudios en Biologa Celular y Molecular. Propicia un ambiente investigativo en torno a los temas tratados mediante la utilizacin de elementos a travs de los cuales pueda llegar al conocimiento a partir de su propia experiencia. Promueve un ambiente sano protegiendo su entorno, tomando decisiones responsables y procurando el bienestar social

Formulacin de Metas

1. El estudiante identificar las biomolculas y la interaccin de ellas en la estructura y fisiologa celular mediante la realizacin de mapas conceptuales y modelos de organizacin molecular.

2. El alumno identificar los procesos de organizacin celular en procariotas y en eucariotas a travs de la elaboracin de cuadros comparativos donde se establezcan similitudes y diferencias.

3. El estudiante reconocer los elementos y estrategias necesarias para llevar a cabo los procesos de replicacin, trascripcin y traduccin del material gentico en la clula y comprender la importancia de estos procesos en la dinmica celular.

4. El estudiante tendr la oportunidad de definir sus propios objetivos, plantear la forma como va a llevar a cabo las actividades, que le permitirn ampliar y profundizar sus conocimientos, seleccionar los medios, formular problemas y generar inquietudes con lo cual ser responsable de sus decisiones y por tanto se facilitar su proceso de aprendizaje.

5. El estudiante interpretar de forma clara y lgica los nuevos conceptos a travs del desarrollo de las actividades y con la orientacin del docente lograr estructurar sus conocimientos.

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CONTEXTO TERICO

El diseo del curso se origina a partir del conocimiento y diferenciacin de los componentes celulares; profundizando en procesos que relacionan la estructura con la funcin. Igualmente se estudian los componentes macromoleculares estableciendo la importancia de los mismos en la obtencin de la energa a travs de procesos metablicos. Por otra parte se identifican los principios de regulacin celular mediante la comprensin de mecanismos implicados en el control gentico que responden al ambiente intracelular y extracelular.

La Biologa celular y molecular se hace necesaria para la comprensin de diversos procesos biolgicos que son objeto de estudio de reas relacionadas con el sector agropecuario. Este curso brinda herramientas conceptuales y permite que los estudiantes adquieran una base fundamental que facilitar su proceso de aprendizaje en cursos posteriores de la Especializacin en Mejoramiento Gentico y Biotecnologa Agraria. Con el curso el estudiante puede construir bases slidas relacionadas con los procesos qumicos y moleculares a nivel de los organismos vivos.

Finalmente el curso proporciona al estudiante criterios para comprender que las ciencias se fundamentan de manera integral y que todos los procesos biolgicos se derivan de interacciones y se explican en trminos moleculares, genticos y bioqumicos, esto brinda una visin integral que mejora su desempeo profesional.

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METODOLOGA GENERAL

Las estrategias de aprendizaje buscan mantener activo, durante el desarrollo del curso, el Inters, la Curiosidad, la Motivacin, la Participacin e Innovacin por parte de los estudiantes.

La metodologa propuesta busca: -Generar una visin dinmica y aplicada de cada uno de los contenidos de cada unidad didctica. -Utilizar conceptos adquiridos previamente por los estudiantes como marco estructural para la comprensin de nuevos conceptos, los cuales sern incluidos dentro de un esquema de interaccin, orden y relacin. -Crear expectativas, formular problemas, plantear soluciones, analizar, discutir y sintetizar cada unidad temtica a partir de las actividades programadas.

Mediante los parmetros referidos en la gua didctica y los mdulos se busca mantener en los estudiantes el inters, la curiosidad, la motivacin y la participacin activa en su proceso de aprendizaje. A continuacin se describe brevemente como se fundamentan estos aspectos con los elementos del curso: Inters: Las actividades de la gua y los mdulos se relacionaran con aplicaciones en el sector agropecuario, propiciando una bsqueda permanente para posibilitar el aprendizaje. Curiosidad: Se motivar con preguntas y problemas, con alto ndice de ansiedad en el conocimiento de sus posibles respuestas y soluciones; creando una dinmica que busca alimentar la curiosidad y el inters. Motivacin: Implica el actuar y el compromiso en el desarrollo de actividades; en este sentido, el estudiante participar y trabajar en la construccin de su propio conocimiento mediante el desarrollo de las actividades propuestas en el curso. Participacin: Donde hay un verdadero escenario de dilogo, donde cuente la opinin del alumno, de su trabajo investigativo y de su percepcin del conocimiento, se evidencia un proceso de aprendizaje. A travs del desarrollo del curso Biologa Celular y Molecular se permite el trabajo individual y colectivo (socializacin y prcticas de laboratorio).

Cada tema se desarrolla teniendo en cuenta tres etapas una de iniciacin, otra de desarrollo y la ltima de finalizacin. Estas etapas se relacionan directamente con las caractersticas generales de las fases de aprendizaje: Reconocimiento, Profundizacin y Transferencia.

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En la Iniciacin el estudiante por cada tema realizar la lectura general del mdulo y de los artculos complementarios, a partir de estas lecturas elaborar una sntesis del tema mediante un cuadro sinptico, un mapa conceptual, una relatora o un modelo grfico. La etapa de Desarrollo implica la ejecucin de las actividades correspondientes a cada tema, estas pueden ser: 1. La realizacin o discusin de un taller. 2. Discusin de un artculo, con esta actividad se busca que los estudiantes consulten literatura cientfica, preferiblemente en ingls, que este relacionada con un tema del curso y su aplicacin al Mejoramiento Gentico y/ a la Biotecnologa Agraria. 3. Anlisis de lectura y elaboracin de ensayo. 4. Realizacin de prcticas de laboratorio. Por ltimo la Finalizacin se refiere a procesos de sntesis mediante realizacin de esquemas globales, cuadros comparativos y formulacin de preguntas para el planteamiento de nuevos problemas.

En cuanto al laboratorio se busca que exista relacin entre el contenido terico y el experimental, es importante anotar que para el desarrollo de cada prctica el estudiante debe realizar un diagrama de flujo donde establece la metodologa a desarrollar, adems contesta el cmo, el por qu y el para qu desarrolla la prctica. Ocho das despus de la prctica los estudiantes deben entregar un informe a manera de Artculo Cientfico (Resumen, Palabras Claves, Introduccin, Metodologa, Resultados, Discusin, Conclusiones y Bibliografa) con el fin de adquirir herramientas de sntesis, anlisis y crtica sobre el trabajo realizado.

Las actividades que deben realizar los estudiantes se relacionan en la Gua de Actividades donde se establece la semana, el tema, la actividad, el producto, la forma de evaluacin, el tiempo empleado y la forma de seguimiento.

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SISTEMA DE EVALUACIN

A travs de las actividades desarrolladas se evaluar el dominio del tema por parte del estudiante, adems la capacidad de interpretacin y correlacin de un tema a partir de la preparacin y explicacin de modelos grficos y/o mapas conceptuales, anlisis y discusin de artculos cientficos, elaboracin de ensayos entre otros. Igualmente con las actividades programadas se evaluar la creatividad a partir de la bsqueda de respuestas originales y recursivas a problemas de tipo global o particular, el comportamiento del estudiante frente a situaciones de trabajo individual y colectivo (socializacin y prcticas), la responsabilidad a travs del cumplimiento y el compromiso que el estudiante adquiere frente al desarrollo de la unidad temtica.

Como mecanismos de evaluacin se cuenta con la heteroevaluacin y autoevaluacin. Se evaluar el desarrollo de cada una de las actividades descritas en la metodologa, el trabajo individual y el colectivo que incluye los encuentros de socializacin y las prcticas de laboratorio. De todas las actividades que sern evaluadas se dejar constancia en el Portafolio Personal de Desempeo (PPD).

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GUA DE ACTIVIDADES

Situaciones de Reconocimiento

A travs de la lectura de cada modulo y de las actividades planteadas, el estudiante podr determinar la importancia de la clula cmo unidad fundamental de los seres vivos y relacionar el papel de la Biologa Celular Molecular en el campo agropecuario especialmente en lo relacionado con el mejoramiento gentico y la biotecnologa agropecuaria.

Situaciones de Profundizacin

El estudiante manejar conceptos relacionados con los temas principales del curso de Biologa Celular Molecular, con nfasis en la fisiologa, morfologa, y biognesis de organelos, as como la importancia de la reproduccin celular como mecanismo de transmisin de informacin gentica.

Situaciones de Transferencia

Con base en los conocimientos adquiridos y las actividades prcticas los estudiantes estarn en capacidad de abordar problemas para los cuales deben proponer soluciones mediante la bsqueda de informacin cientfica, el planteamiento conceptual de los temas propuestos, el anlisis y la discusin de las temticas propuestas.

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CONTENIDO DIDCTICO UNIDAD 1

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Nombre de la Unidad FUNDAMENTO CONCEPTUAL DE LA BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR

Introduccin La variedad que se observa a nivel de los seres vivos es sorprendente; sin embargo, todos los organismos estn constituidos por las mismas molculas, lo cual explica la evolucin a partir de ancestros comunes. El concepto de vida es difcil de definir si se piensa en la diversidad que se observa en los seres vivos y ms an si todas las molculas, que se integran para formar la vida, se observan en forma aislada e independiente son inertes. Esto refleja la existencia de interacciones complejas entre dichas molculas que hacen se establezca una unidad funcional representada en la estructura celular. Debido a que la vida se basa en estas interacciones asombrosas, es difcil determinar el significado real del trmino vida; sin embargo, existen algunas caractersticas que diferencian a los seres vivos de los no vivos; en trminos generales se puede mencionar: Estructura organizada y compleja; se reproducen utilizando el ADN como molde molecular; generan homeostasis y mantienen relaciones con el medio. Teniendo en cuenta este ltimo aspecto el ambiente juega un papel fundamental en la organizacin, mantenimiento y evolucin de los organismos vivos unicelulares y multicelulares. Esto se ha determinado a travs de diversos experimentos; en este sentido, la aplicacin del mtodo cientfico ha propiciado un cambio en la enseanza de la Biologa que paso de ser una enseanza netamente descriptiva a ser una de tipo experimental, por consiguiente, los temas que se abordan en el estudio de la Biologa Celular Molecular tienen como piedra angular los experimentos que propiciaron dicho conocimiento. Para comprender la utilidad e importancia de la Biologa Celular Molecular como herramienta en el campo agropecuario es necesario revisar como se llego al descubrimiento de las clulas y cules son sus propiedades bsicas. Igualmente, para entender cada uno de los procesos experimentales que han llevado al conocimiento de las clulas es indispensable abordar qu es el mtodo cientfico y cul es su utilidad en la investigacin biolgica. Con estos elementos los estudiantes

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pueden incorporar la cultura investigativa en el campo profesional en el que se desempean. Posteriormente se revisar la teora celular, el origen de las clulas y al final de la Unidad I se establecer la importancia de las bases qumicas de la vida.

Justificacin

Intencionalidades Formativas Reconocer la utilidad e importancia de la Biologa Celular

Molecular como herramienta en el campo agropecuario

Identificar los pasos del mtodo cientfico y su aplicacin en la investigacin biolgica

Definir los componentes de la teora celular y explicar el origen de las clulas a travs de la teora endosimbitica.

Determinar los elementos y molculas importantes para la vida y su importancia en la actividad celular

Denominacin de Captulo 1 Teora Celular y Mtodo Cientfico

Denominacin de Leccin 1 Descubrimiento de las clulas

Denominacin de Leccin 2 Propiedades Bsicas

Denominacin de Leccin 3 Utilidad e importancia

Denominacin de Leccin 4 Que es el mtodo cientfico y cual su utilidad

Denominacin de Leccin 5 Pasos del mtodo y su importancia en investigacin

Denominacin de Captulo 2 Origen de la Vida

Denominacin de Leccin 6 Evolucin Bioqumica

Denominacin de Leccin 7 Clulas Primitivas

Denominacin de Leccin 8 Vida en el agua

Denominacin de Leccin 9 Importancia del oxgeno

Denominacin de Captulo 3 Biomolculas y Clulas

Denominacin de Leccin 11 El origen de la clula

Denominacin de Leccin 12 Teora Celular

Denominacin de Leccin 13 Bioelementos y Biomolculas

Denominacin de Leccin 14 Molculas importantes para la vida

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Denominacin de Leccin 15 Biomolculas y actividad biolgica

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Nombre de la Unidad ORGANIZACIN CELULAR I

Introduccin Desde sus orgenes el hombre, utilizando las ciencias biolgicas, ha luchado contra las agresiones y peligros a que est expuesta la humanidad. Las grandes epidemias y la presencia de enfermedades que cambiaron el curso de la historia y propiciaron una alta morbi- mortalidad, hacen parte del pasado gracias a los avances en el conocimiento cientfico, al perfeccionamiento de los mtodos de diagnstico y al implemento de la alta tecnologa. Igualmente, ha sido posible conocer las funciones bsicas ms importantes que realizan los seres vivos como: actividades del metabolismo que son las que mantienen la maquinaria vital; funciones de relacin que permiten generar respuesta a estmulos del exterior; funciones de defensa contra agentes bacterianos y vricos; funciones de reproduccin y de crecimiento, entre otras. A partir de este conocimiento la ciencia se ha convertido en el prembulo a una revolucin teraputica, con el descubrimiento de nuevas sustancias qumicas, de nuevos procedimientos biolgicos hasta la manipulacin gentica con el fin de mejorar el entorno, la agricultura, la ganadera y la produccin de medicamentos y vacunas que contribuyen al mejoramiento de la salud humana y animal. La biologa, la bioqumica, la gentica y la inmunologa son objetos de investigacin para alcanzar tales fines mediante la utilizacin de herramientas moleculares. De esta forma, el estudio de las bases biolgicas y moleculares de la clula es fundamental e indispensable para profesiones relacionadas con la vida y la salud humana, animal o vegetal pues permiten la comprensin y el anlisis de fenmenos vitales del organismo para su posterior utilizacin en el ejercicio profesional. Los parmetros generales sobre el estudio de la clula permitirn comprender posteriormente procesos anatmicos, fisiolgicos y patolgicos en rganos y sistemas. Como se estudio en la Unidad 1 con el descubrimiento de Robert Hook (1635-1703), Schleiden y Shwaann (1838-1839), Virchow (1958), se empezaron a desarrollar trabajos sobre la clula, descubrindose paulatinamente sus componentes y la importancia que tiene para los seres vivos en la

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formacin de tejidos, rganos, sistemas, en su funcionamiento y en la reproduccin. Igualmente, en la Unidad 1 se considero que las primeras clulas se formaron a partir de una membrana celular, citoplasma y material hereditario (ADN). El material hereditario suspendido en el citoplasma, y este a su vez rodeado por una pared es caracterstico de la clula procariota. A travs de la evolucin estas clulas generaron cambios hasta originar estructuras internas especializadas, sistemas de membrana y un ncleo donde se almacena la informacin gentica permitiendo mayor complejidad; a este tipo de organizacin, se le denomin clula eucariota. Con la Unidad 2 se estudiar la estructura y funcin de las clulas procariotas y se empieza a plantear la estructura y funcin de la membrana celular eucariota, los organelos subcelulares y el panorama general del metabolismo celular, importante para la actividad y vitalidad de la clula. En este sentido, con esta Unidad se busca motivar a los estudiantes para que se interesen por las clulas y su estudio.

Justificacin

Intencionalidades Formativas Identificar la estructura y funcin de las clulas Procariotas y Eucariotas.

Determinar la importancia de la membrana celular en los procesos de transporte de molculas.

Establecer los mecanismos implicados en el metabolismo celular y su importancia en la actividad celular.

Denominacin de Captulo 4 Estructura y funcin de las Clulas Procariotas

Denominacin de Leccin 16 Estructura y funcin de la Clula Procariota

Denominacin de Leccin 17 Componentes de la Pared Celular

Denominacin de Leccin 18 Diferenciacin Gram Positivas y Gram Negativas

Denominacin de Leccin 19 Estructura y funcin del ADN Procariote

Denominacin de Leccin 20 Importancia de los Operones

Denominacin de Captulo 5 Estructura y funcin de las

Clulas Eucariotas I

Denominacin de Leccin 21 Organizacin general de las clulas eucariotas y

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sus diferencias con las procariotas

Denominacin de Leccin 22 Eucariota: animal y vegetal. Similitudes y diferencias

Denominacin de Leccin 23 Estructura y funcin de la membrana celular: Estructura y Funcin

Denominacin de Leccin 24 Transporte a travs de la membrana: Difusin pasiva, Difusin facilitada y Transporte activo

Denominacin de Leccin 25 Estructura y funcin del citoesqueleto

Denominacin de Captulo 6 Estructura y funcin de las

Clulas Eucariotas II

Denominacin de Leccin 26 El citoplasma celular. Sistemas de membranas. Organelos

Denominacin de Leccin 27 Lisosomas y Vacuolas

Denominacin de Leccin 28 Mitocondrias y Cloroplastos

Denominacin de Leccin 29 Energa y metabolismo celular: Gluclisis

Denominacin de Leccin 30 Energa y metabolismo celular: Ciclo de Krebs

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Nombre de la Unidad ORGANIZACIN CELULAR II

Introduccin A partir de los conceptos que se revisaron en la Unidad 1 y 2, referentes a las biomolculas y a los principales componentes subcelulares, se empezaron a establecer las pautas para el estudio de la clula desde la ptica de la organizacin celular molecular. Las clulas y los componentes celulares son tan pequeos que no es posible verlos con el ojo humano; sin embargo, son tema de investigacin de millones de publicaciones y motivan la realizacin de mltiples trabajos que han permitido conocer casi todos los aspectos de su microscpica estructura. Esto no se hubiese logrado sin la curiosidad y creatividad del ser humano pues en la actualidad son muchos los avances realizados en el campo biolgico debido principalmente al desarrollo de tcnicas y tecnologas que permiten conocer las estructuras subcelulares y comprender los mecanismos de integracin entre las molculas que interactan para permitir los diferentes procesos metablicos en las clulas. En este sentido, con esta Unidad se busca en primer trmino establecer la importancia del eje central de la clula, el ncleo, y establecer la utilidad del estudio de la Biologa Celular Molecular en el campo agropecuario

Justificacin

Intencionalidades Formativas Identificar los procesos de reproduccin celular en eucariotas: Mitosis y Meiosis.

Determinar la importancia de la estructura y funcin del ADN

Establecer los mecanismos que permiten la Duplicacin, Trascripcin y Traduccin del ADN.

Conocer las principales tcnicas utilizadas en Biologa Molecular y su aplicacin en el campo agropecuario.

Denominacin de Captulo 7 Aspectos moleculares del ncleo celular I

Denominacin de Leccin 31 Ncleo: Estructura y funcin

Denominacin de Leccin 32 Divisin Celular Mitosis

Denominacin de Leccin 33 Divisin Celular Meiosis

Denominacin de Leccin 34 Plegamientos del ADN

Denominacin de Leccin 35 Cromatina clasificacin. Eucromatina,

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Heterocromatina: Facultativa, Constitutiva

Denominacin de Captulo 8 Aspectos moleculares del ncleo celular II

Denominacin de Leccin 36 Duplicacin del ADN. Iniciacin, Elongacin, Terminacin

Denominacin de Leccin 37 Modelo de Replicacin de ADN Procarionte E coli

Denominacin de Leccin 38 Trascripcin. Iniciacin, Elongacin, Terminacin

Denominacin de Leccin 39 Traduccin. Iniciacin, Elongacin, Terminacin

Denominacin de Leccin 40 Transposones

Denominacin de Captulo 9 Principales Tcnicas Utilizadas en Biologa Molecular y su

Aplicacin En el Campo Agropecuario

Denominacin de Leccin 41 Tecnologa de ADN Recombinante. Vectores: Plsmidos, Csmidos, Bacterifagos

Denominacin de Leccin 42 PCR (Reaccin en Cadena de la Polimerasa) y Tipos de PCR

Denominacin de Leccin 43 Secuenciacin, Southern, Western y Northern-blot

Denominacin de Leccin 44 Biotecnologa e Ingeniera Gentica

Denominacin de Leccin 45 Utilidad de las tcnicas moleculares en el campo agropecuario

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FUNDAMENTO CONCEPTUAL DE LA BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR.

CAPTULO 1: TEORA CELULAR Y MTODO CIENTFICO

Introduccin

Este captulo est diseado identificar la clula como unidad fundamental de la vida y la importancia del mtodo cientfico en el proceso de creacin de conocimiento cientfico. A travs de la lectura de este captulo podr entender el proceso de generacin de nuevo conocimiento y los conceptos all involucrados, especialmente la verificacin de hiptesis.

Leccin 1: Descubrimiento de las clulas

A finales del siglo XVI fue construido el primer microscopio constituido por dos lentes y denominado Microscopio Compuesto. A partir de ese momento una cantidad notable de jvenes inquietos empezaron a descubrir un mundo nunca antes visto por el ojo humano. A Robert Hooke se acredita el descubrimiento de las clulas, pues este microscopista ingls a la edad de 27 aos fue premiado por la Royal Society, academia cientfica de Inglaterra, por sus aportes cientficos. Hooke observ paredes vacas de tejido vegetal muerto, estas celdillas como las llam fueron producidas originalmente por clulas vivas que las rodeaban.

Por su parte Antn van Leeuwenhoek, en sus ratos de ocio se dedicaba a construir microscopios y a realizar observaciones microscpicas, que durante 50 aos describi y envi a la Royal Society de Londres. Leeuwenhoek examin por primera vez una gota de agua de estanque observando un mundo nunca antes visto; animalillos que recorran el espacio observado a travs del microscopio. Igualmente, fue el primero en describir la morfologa de las bacterias que obtuvo de agua en la que haba remojado pimienta y de material raspado y obtenido de su propia dentadura.

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Leccin 2: Propiedades Bsicas de las Clulas

Un ser vivo se caracteriza por presentar propiedades fundamentales como el poseer un metabolismo propio, replicar el material gentico, renovar estructuras a nivel molecular e interactuar con el medio. Las clulas son las unidades ms pequeas que cumplen estas propiedades, stas pueden ser extradas de una planta un animal y cultivarse en el laboratorio mostrando crecimiento y reproduccin por un tiempo prolongado.

A continuacin se relacionan las propiedades bsicas de las clulas:

Complejidad y Organizacin: Estas son propiedades evidentes en las clulas, pues a nivel celular el nmero de partes que componen las clulas es alto; adems, en cada estructura hay una organizacin e interaccin directa entre cada componente y existe una regulacin que permite la conservacin y el buen funcionamiento del sistema. Esta complejidad y organizacin viene dada desde la forma en que se unen los tomos para formar molculas, la agrupacin de stas en polmeros gigantes, la organizacin de macromolculas en organelos subcelulares y finalmente en clulas. Cada clula tiene una estructura consistente, sus organelos se ubican de forma especfica en cada individuo de una especie y de una especie a otra. Es as como los extremos apicales de las clulas que revisten el intestino presentan microvellosidades (largas prolongaciones) que facilitan la absorcin de nutrientes, por el contrario los extremos basales contienen gran cantidad de mitocondrias que suministran energa para los procesos de transporte de nutrientes.

Aplicacin de programa gentico: El programa gentico de las clulas permite su normal funcionamiento. Constituye el molde para construir estructuras celulares, y contiene las instrucciones para activar y regular la actividad de la clula y su reproduccin.

Capacidad para reproducirse a s mismas: La reproduccin celular se realiza por divisin, a partir de una clula madre. La clula se prepara para realizar este proceso, de tal forma que antes de la divisin el material gentico se duplica con mucha fidelidad y cada clula hija recibe una dotacin completa e igual de informacin gentica.

Capacidad para captar y consumir energa: La radiacin electromagntica del sol es la fuente principal de energa requerida para la vida del planeta. Mediante la fotosntesis la energa lumnica se convierte en energa qumica expresada en la formacin de carbohidratos. La energa atrapada en estas molculas suministra el combustible necesario para realizar las actividades de todos los organismos que habitan el planeta. En el hombre la glucosa circula a travs del cuerpo suministrando energa qumica a todas las clulas, la glucosa se descompone en el interior de las clulas de tal manera que uno de los productos

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finales, el ATP (Adenosa trifosfato), es rpidamente utilizado en las actividades que requieren energa dentro de las clulas.

Propio metabolismo celular: En todas las clulas se llevan a cabo mltiples reacciones qumicas que permiten conservar la estabilidad celular. La clula ms sencilla (Bacteriana) efecta cientos de diferentes transformaciones qumicas y en la mayora de los casos y para todas las clulas los cambios qumicos requieren enzimas que incrementan la velocidad de las reacciones qumicas en los seres vivos. Este conjunto de reacciones que ocurren dentro de la clula representan el metabolismo celular que comprende el catabolismo o degradacin de compuestos y el anabolismo o sntesis de compuestos a partir de molculas sencillas.

Capacidad de autorregulacin: Adems de tener un metabolismo propio las clulas cuentan con una regulacin continua, para lo cual, se requieren diversos mecanismos de control. La importancia de los diferentes mecanismos de regulacin se hace ms evidente cuando fallan. Por ejemplo, cuando una clula no puede corregir un dao a nivel del ADN se genera una mutacin, esto hace que la clula se transforme y produzca clulas hijas alteradas, que inducen nuevas mutaciones, las cuales pueden ocasionar una transformacin en los tejidos o la formacin de un tumor cancergeno con capacidad para destruir todo el organismo. En la clula, el molde para elaborar las protenas se encuentra en los cidos nucledos; estas dos macromolculas constituyen el principal factor diferenciador entre lo vivo y lo inerte.

Capacidad para responder a estmulos: Todas las clulas que forman los seres vivos responden a estmulos, unas de forma ms evidente que otras. Por ejemplo, un protozoario como la Euglena o el Paramecio, se desplaza hacia una fuente de nutrientes se alejan de un objeto que se interpone en su camino haciendo evidente la respuesta a estos estmulos. Por el contrario, la clula dentro de una planta animal multicelular responde a los estmulos de forma menos evidente. La capacidad de respuesta esta mediada en la mayora de las clulas por receptores que interactan de manera muy especfica con sustancias del medio como hormonas, factores de crecimiento, materiales extracelulares y sustancias situadas en la superficie de otras clulas. Los receptores al interactuar con estas sustancias extracelulares desencadenan al interior de la clula una serie de seales en cascada que provocan una respuesta especfica.

Leccin 3: Utilidad e importancia del estudio de la Biologa Celular Molecular

En la actualidad se busca alcanzar un conocimiento completo de las funciones celulares en trminos moleculares; especialmente si se tiene en cuenta, que el desarrollo de la biologa celular molecular ha tenido un auge sorprendente

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en los ltimos treinta aos cambiando el enfoque de las reas tradicionales de la biologa. La biologa molecular de la clula se centra bsicamente en el estudio de cmo los genes gobiernan la actividad celular. Es importante tener en cuenta que los procesos vitales pueden expresarse en trminos de la interaccin de molculas, tomos y partculas subatmicas; en este sentido, la interpretacin de la biologa molecular se basa en los conceptos modernos de la fsica y la qumica, y su aplicacin a los fenmenos biolgicos. Con la interaccin entre estas ciencias, la biologa molecular ha permitido obtener informacin sobre cmo se codifica la informacin gentica; se ha establecido cmo las mismas molculas llevan a cabo las mismas funciones en organismos fenotpicamente diferentes. Por ejemplo, los filamentos de actina, y la enzima que sintetiza ATP son prcticamente idnticos en organismos tan diversos como las levaduras, los pjaros y los rboles de pino rojo. De igual forma, procesos como la construccin de una membrana, la sntesis de protenas y la conservacin de energa qumica son similares en todos los seres vivos; en otras palabras, la unidad bioqumica que existe entre los seres vivos ha sido revelada por la biologa molecular.

Leccin 4: Mtodo cientfico y su utilidad

Cuando se habla de la utilidad del mtodo cientfico se piensa en ciencia e investigacin cientfica. La ciencia, bajo la utilidad del mtodo cientfico, puede considerarse como el conocimiento cientfico organizado el proceso por el cual se llega al conocimiento. Esto implica, la utilizacin de una metodologa rigurosa para realizar observaciones de fenmenos especficos y para buscar el orden que sostiene estos fenmenos. En general las ciencias, incluida la biologa, utilizan el mtodo cientfico; el cual parte de la observacin y permite llegar a una conclusin que para constituirse en una teora debe ser probada y apoyada por tantas investigaciones que pocos cientficos duden de su validez. Es importante reconocer los lmites del mtodo, en especial las conclusiones cientficas deben permanecer como tentativas y estn sujetas a revisin si as lo requieren nuevas observaciones experimentos. En este sentido, la ciencia ha usado teoras incorrectas en el pasado, en el presente y las seguir teniendo en el futuro.

Leccin 5: Pasos del mtodo y su importancia en investigacin

Para la investigacin cientfica el mtodo cientfico representa una serie ordenada de pasos a seguir (etapas) para llegar al conocimiento. Estas etapas presentan ciertas caractersticas y estn interrelacionadas con el fin de permitir rigurosidad, calidad, originalidad, profundidad y sentido tico a las investigaciones. A continuacin se describe cada una de ellas:

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1. Observacin: Toda investigacin cientfica parte de la observacin de un fenmeno especfico. La observacin puede ser cualitativa, se refiere a caractersticas, cuantitativa, a cantidad de personas, animales, plantas microorganismos que presentan un fenmeno particular que estn involucrados en la presencia de dicho fenmeno. Esta observacin genera preguntas Cmo sucedi esto? Por qu sucedi?

2. Revisin de conceptos: Se busca informacin relacionada con el fenmeno observado que permita limitar la estructuracin de las preguntas.

3. Formulacin de hiptesis: La ciencias acta mediante la postulacin y prueba de hiptesis. Las hiptesis son explicaciones tentativas al fenmeno observado. Tambin se han definido como la suposicin basada en observaciones previas que se ofrece como explicacin de un suceso y que se usa como la base para observaciones experimentos futuros.

4. Diseo experimental: Los experimentos se deben disear tratando de eliminar la mayora de variables que puedan afectar los resultados experimentales. Para tener validez cientfica, es necesario incluir controles en los experimentos en los cuales todas las variables permanecen constantes y solo la variable que se est probando cambia. De esta forma, el experimento se debe disear para probar una prediccin especfica permitiendo rechazar confirmar dicha prediccin.

5. Anlisis de datos: Una vez se realiza el experimento la informacin obtenida se puede expresar en nmeros, la cuantitativa, en caractersticas, la cualitativa; con el fin de analizarla para establecer si se apoya se rechaza la hiptesis.

6. Conclusin: Determina la respuesta fundamental obtenida mediante cada uno de los procesos anteriores. Representa la generacin de nuevo conocimiento.

7. Comunicacin a la comunidad cientfica: Este es uno de los pasos ms importantes debido a que permite difundir el nuevo conocimiento con el fin de que sea verificado por otros cientficos.

8. Teora: Se habla de teora cuando una conclusin, obtenida a travs del mtodo cientfico, es probada y apoyada por muchas investigaciones que ratifican su validez.

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CAPTULO 2: ORIGEN DE LA VIDA

Introduccin

Los organismos vivos comparten los principales componentes bioqumicos debido a que por historia evolutiva se conoce que los tomos se agruparon para conformar molculas que a su vez fueron interactuando y formaron macromolculas constituyendo las primeras formas vivientes. En ese mundo primitivo se generaron actividades como intercambio energtico con el medio extracelular establecindose inicialmente una estrategia consumidora de los nutrientes presentes en el "caldo primitivo", que luego se combin con una estrategia de conversin energtica para sintetizar nuevas molculas. De esta forma, comienza la formacin de las primeras estrategias metablicas que marcan el posterior desarrollo del cambio de los organismos a travs del tiempo. Sin embargo, la estructura de las clulas iniciales cambi, surgiendo nuevas versiones de clulas ms complejas que tenan compartimientos internos, esto las diferenciaba de las clulas originales que solo estaban rodeadas por una membrana citoplasmtica. Esta mayor complejidad tuvo como consecuencia modificaciones en la transmisin del material hereditario y en las formas de reproduccin, surgiendo la posibilidad de la reproduccin sexual, cuyas caractersticas la convirtieron en una estrategia muy difundida y de gran valor entre los organismos por proporcionar un patrn diferente, la diversidad. En la reproduccin sexual, la organizacin y estructura de los sistemas genticos adquiere gran valor debido a las potencialidades que representa para un organismo tener determinada estructura en sus genomas. A partir de la reproduccin sexual se genero una explosin de vida originando, a travs del tiempo, todos los organismos existentes hasta hoy (Figura 1. 1).

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FIGURA 0.1 ORIGEN EVOLUTIVO. EXPLOSIN DE VIDA POR REPRODUCCIN SEXUAL

Leccin 1. Evolucin Bioqumica

La conformacin de la vida est enmarcada en muchas hiptesis y aproximaciones tericas que intentan explicar los eventos que ocurrieron en el inicio de la vida. Algunas de esas teoras explican, la organizacin de las primeras biomolculas, hasta la aparicin de las primeras clulas. Es importante tener en cuenta que, aunque muchas de estas teoras tienen evidencias experimentales importantes, la imposibilidad de recrear con exactitud las condiciones fisicoqumicas del escenario terrestre donde ocurri el inicio de la vida, hace que estas teoras sean refutadas o modificadas muy a menudo. Al comparar las clulas procariotas y eucariotas y observar que comparten un lenguaje gentico idntico, un conjunto comn de vas metablicas y rasgos estructurales comunes se puede afirmar casi con certeza que las eucariotas evolucionaron a partir de ancestros procariontes. En este contexto, la materia viva ha generado un conjunto de reacciones bioqumicas con modificaciones a travs del tiempo, por ejemplo, el metabolismo de los azcares que han marcado diferencias entre los seres vivos.

Leccin 2. Clulas Primitivas

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En los fsiles, dejaron sus huellas las primeras clulas. Estos son masas de calizas finamente estratificadas en forma de montculo denominadas estromatolitos, con una antigedad de 3400 millones de aos. Se ha determinado que los organismos que dejaron estos fsiles eran cianobacterias y otros procariotas coloniales que vivan en aguas poco profundas y que lograron sobrevivir gracias a la ausencia de organismos que los consumieran. En la actualidad existen estromatolitos vivos en zonas costeras de alta salinidad donde forman comunidades de procariotas en forma de malla. El dominio de los procariotas, que haban logrado generar un sistema sostenible con sus estrategias metablicas bsicas en equilibrio, se evidencia por la existencia de fsiles antiguos. De estos fsiles se puede deducir el tamao, la forma y el grado de complejidad morfolgica que resulta ser muy parecida a la de los procariotas actuales. Otros microfsiles encontrados en pocas ms reciente (1500 millones de aos) corresponden a clulas eucariotas debido a sus caractersticas; unicelulares, con membranas internas, cuerpos internos, conjuntos de cuatro clulas (producidas probablemente por mitosis) y un tamao entre 10-100 nm, mayor al reportado para fsiles ms antiguos entre 1-10nm. La primera divisin fundamental entre los primeros organismos unicelulares es la divergencia entre procariotas y eucariotas y consiste en diferencias estructurales y metablicas, las cuales estn representadas en todos los organismos actuales, que segn su estructura celular solo pueden encontrarse en la categora procariota eucariota.

Leccin 3. Vida en el agua

El agua es un elemento esencial donde se asume se origino la vida; en este sentido, para entender el proceso se han recreado las condiciones en las que vivieron los primeros organismos. Estos evidentemente, fueron entidades unicelulares con funciones mnimas capaces de sostener el intercambio energtico con el medio externo. Se distinguen en este momento dos estrategias fundamentales del metabolismo primitivo: organismos hetertrofos y organismos auttrofos. Los hetertrofos dependieron de materia orgnica disponible en el medio acutico existente, el intercambio energtico se realizaba al incorporar sustancias que se degradan internamente liberando energa y desechos. De esta forma, la materia orgnica sintetizada en el caldo primitivo era consumida en este caso si este proceso se hubiera conservado, la vida pronto se habra autoconsumido. Por lo tanto, surgi una estrategia alterna: la autonoma sinttica de materia orgnica, en la cual se independizaba el intercambio energtico del ambiente acutico primitivo. Esta estrategia dependi de tres elementos bsicos: una fuente de energa (qumica o lumnica), una fuente de carbono simple y un transportador de electrones. En este sentido, los nuevos organismos autnomos (auttrofos) compiten con los organismos primitivos consumidores (hetertrofos). Luego los organismos hetertrofos consiguen materia orgnica alterna al consumir a los propios organismos auttrofos, formndose as una interrelacin que se mantiene en equilibrio estable en trminos metablicos. Con esto se modific

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significativamente el ambiente para los organismos que existiran despus durante la historia de la vida en este planeta.

Leccin 4. Importancia del Oxgeno

Los organismos auttrofos condicionaron el ambiente al dejar como producto metablico el oxgeno, esto origino aumento en la concentracin de oxgeno en la atmsfera hasta llegar al actual 21%. Este producto se genera durante el proceso fotosinttico donde se convierten molculas de dixido de carbono en materia orgnica gracias a la energa de la luz. Para involucrar al dixido de carbono en este proceso es necesario que esta molcula sea ms reactiva, pues en la atmsfera est en estado oxidado. Esto se hace por medio de la transferencia de electrones a partir de un donador que en los primeros tiempos fue el H2S, a partir del cual era liberado como producto de desecho azufre. Luego el agua fue el donador de electrones cuyo producto de desecho es el oxgeno. En este sentido, el dixido de carbono entra a formar parte de la materia orgnica en los primeros organismos, de hecho, las cianobacterias an siguen siendo la ruta principal de entrada de elementos de la atmsfera a la biosfera (CO2 a travs de la fotosntesis y N2 por medio de la fijacin biolgica de nitrgeno), su autosuficiencia les permite vivir solo de agua, luz y aire. Esta estrategia energtica se ha conservado desde el inicio de la vida y condujo al cambio de las proporciones de los elementos atmosfricos que ha permitido a la vida, seguir su camino a mayores complejidades.

Leccin 5. Respiracin y hetertrofos

Las consecuencias de la estrategia hetertrofa es la dependencia de oxgeno liberado por los auttrofos cerrando as el ciclo del carbono. Los primeros organismos hetertrofos solo eran capaces de degradar la materia orgnica en compuestos relativamente grandes; de esta manera, la glucosa era degradada hasta cido lctico o etanol a travs de la gliclisis anaerbica. Pero el aumento de la concentracin de oxgeno en la atmsfera permiti a los organismos oxidar de modo ms completo la materia orgnica que consuman, hasta volver a convertir la glucosa en su unidad mnima inicial: dixido de carbono. Por esta razn, la respiracin oxidativa y la fotosntesis son procesos antagnicos que permiten cerrar el ciclo del carbono, elemento que compone la materia orgnica, de donde se obtiene la energa necesaria para el mantenimiento de la vida.

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CAPTULO 3: BIOMOLCULAS Y CLULAS

Introduccin

La clula viva est constituida bsicamente por cuatro elementos qumicos: el carbono (C), el Hidrgeno (H), el oxgeno (O) y el nitrgeno (N), los cuales representan alrededor del 99% de la masa de las clulas. Estos cuatro elementos conforman los principales componentes de las biomolculas, las cuales son los constituyentes esenciales de los organismos vivos.

Leccin 1. El origen de la clula

Las clulas procariotas, con sus funciones integradas en un organismo unicelular, aparecieron inicialmente como versin primitiva de la clula actual. Los procariotas actuales forman el reino Mnera que se caracteriza principalmente porque las clulas carecen de ncleo; estos organismos pueden ser auttrofos o hetertrofos, anaerbicos o aerbicos respecto a la manera como degradan la materia orgnica, y los auttrofos a su vez: fotosintticos o quimiosintticos respecto a su estrategia auttrofa. Presentan paredes celulares que los diferencian dependiendo de los componentes relacionados con azcares y pptidos; algunos se mueven por medio de flagelos (bacterias) o flujos citoplasmticos que hacen girar las colonias filamentosas (cianobacterias) y otros son inmviles. Su reproduccin es por fisin binaria; de tal forma, que la informacin gentica de las clulas hijas es idntica, siendo los individuos resultantes clones (copias exactas).

Las clulas eucariotas primitivas y las actuales comparten una serie de caractersticas con los procariotas, lo cual indica la importancia de esas caractersticas que se mantienen desde el inicio de la vida en las estructuras celulares. El estado unicelular y la membrana celular de algunos eucariotas son comunes en organismos del reino Protista. Respecto al metabolismo, los eucariotas definen sus estrategias perdiendo la heterogeneidad observada en los procariotas. Los organismos del reino Plantae tienen como estrategia metablica la fotosntesis que los convierte en auttrofos, por el contrario los organismos de los reinos Fungi y Animalia son hetertrofos. La mayora de los eucariotas, excepto algunos protistas, son aerobios respecto a la manera como degradan la materia orgnica. Esta especializacin metablica se refleja estructuralmente en los organelos que le dan complejidad a la clula eucariota: la estrategia auttrofa de las plantas se realiza en los cloroplastos y la respiracin aerbica de todos los eucariotas en las mitocondrias.

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En trminos de origen, la complejidad estructural y funcional de la clula eucariota, que lleg a dar origen a cuatro de los cinco reinos vivos se piensa surgi de los procariotas que dieron origen a los eucariotas, esta explicacin se basa en el registro fsil. La teora ms difundida sobre el origen de los eucariotas es la Endosimbiosis entre clulas procariotas de diferentes tamaos y funciones. Esta teora en 1967 fue revivida por Lynn Margullis y explica claramente el origen de mitocondrias y cloroplastos pero no explica otras diferencias entre eucariotas y procariotas. En cuanto a las caractersticas de las mitocondrias la evidencia de su origen procariota radica en la similitud en cuanto a su forma y tamao, contienen ADN de doble cadena y circular, sintetizan sus propias protenas, se dividen por fisin binaria y toda la respiracin oxidativa ocurre all. Muchas bacterias actuales respiran como las mitocondrias, entonces se asume que algn organismo anaerbico que sobrevivi a las condiciones atmosfricas que acumulaban oxgeno fagocito a estas procariotas lo cual permiti consumir el oxgeno atmosfrico y producir energa. El mantenimiento de esta asociacin endosimbitica explicara la existencia de las mitocondrias en las clulas eucariotas. Actualmente existen eucariotas que se deben parecer a los primeros eucariotas que sobrevivieron en la atmsfera primitiva pobre en oxgeno, los cuales carecen de mitocondrias y sobreviven en ambientes pobres de oxgeno como el tracto digestivo de los animales. Con este tipo de evidencias, junto a anlisis comparativos de secuencias de ADN, de los genes que codifican para las enzimas de la respiracin oxidativa, se reconstruye el origen de los organismos que estuvieron involucrados en ese fenmeno primitivo de endosimbiosis. La eficiencia metablica ganada por los eucariotas tambin se reflej en las nuevas funciones que pudo conseguir la membrana celular al verse aliviada de las tareas respiratorias. Funciones como la sealizacin elctrica y el control de la permeabilidad de iones permitieron nuevas interacciones entre las clulas eucariotas en su estado multicelular. En cuanto a los cloroplastos, estos realizan la fotosntesis de manera muy semejante a las cianobacterias, son semejantes en forma y tamao; igualmente, en la disposicin de la clorofila en las membranas, la forma de reproduccin por fisin binaria, sntesis de protenas y la presencia de ADN de doble cadena. En este sentido, la endosimbiosis con una cianobacteria ancestral, volvi auttrofos a los eucariotas que la contenan, la consecuencia de esta unin origina el reino Plantae.

Leccin 2. Teora Celular

Con los trabajos realizados por el botnico Matthias Schleiden (1938) y el zologo Theodor Schwann (1939) se logro determinar la importancia de las clulas. Schleiden estableci que a pesar de las diferencias en estructura, las plantas estaban constituidas por clulas y que el embrin de una planta tuvo su origen en una sola clula. Por su parte Schwann publico un trabajo sobre las bases celulares de la vida animal y concluyo que las clulas de plantas y animales eran estructuralmente similares proponiendo los dos principios bsicos de la

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Teora Celular: - Todos los organismos estn compuestos por una ms clulas. -La clula es la unidad estructural de la vida. En 1855, el patlogo Alemn Rudolf Virchow, propuso el tercer principio de la teora celular: - Las clulas solo pueden originarse por divisin de una clula preexistente.

Leccin 3. Bioelementos y Biomolculas

Una de las caractersticas de la materia viva es la capacidad de renovar estructuras, en este sentido, los organismos vivos tienen un orden molecular complejo que parte inicialmente de la fusin de tomos; por esta razn, es importante establecer la importancia de los elementos qumicos presentes en los seres vivos. Estos elementos tambin llamados biognicos se pueden clasificar segn su abundancia y su funcin. A su vez segn su abundancia se clasifican en: Bioelementos primarios, secundarios y oligoelementos, las caractersticas y proporciones en que se encuentran se relacionan en la figura 1.2. En cuanto a los oligoelementos es importante resaltar que a pesar de que se encuentran en cantidades nfimas representan un papel fundamental pues la ausencia de uno de ellos ocasiona enfermedades de gran imp

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