El documento describe el programa de la asignatura de Biotecnología Animal de la Universidad de Panamá, enfocándose en la aplicación de biología molecular y biotecnología en la producción animal y reproducción. Se detallan los objetivos, contenidos, metodología y evaluación del curso, así como la importancia de la biotecnología en la mejora de la producción agropecuaria. Finalmente, se mencionan los laboratorios y prácticas que complementan la teoría y se enumeran referencias bibliográficas relevantes.

1. Prof.: Dr. Reinaldo de Armas PhD.
Biotecnología Animal
LCPA - 435
Módulo # 1

2. UNIVERSIDAD DE PANAMA
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA
PROGRAMA DE ASIGNATURA BIOTECNOLOGÍA ANIMAL
Unidad Académica: Facultad de Ciencias Agropecuarias Depto: ZOOTECNIA
Carrera: INGENIERÍA EN CIENCIAS Y PRODUCCIÓN ANIMAL_ Vigencia del plan: 2006
Nombre de la Asignatura: _Biotecnología Animal
HT: 32 HL:___ HP: 48 Total de horas/semestre: _80__ Créditos: _3_
Etapa de formación a la que pertenece: _Terminal_
Carácter de la Asignatura: Obligatoria: _X_ Optativa:
Requisitos para cursar la asignatura: Bioquímica y Reproducción Animal
Responsable (s) de la formulación: Dr. Reinaldo de Armas
Fecha de elaboración:_10/11/15_____
II. DESCRIPCIÓN GENÉRICA (Capacidad)
Con el desarrollo de este curso los egresados logran integrar conocimientos y podrán aplicar los
fundamentos de biología molecular y biotecnología en producción animal, para utilizar
eficientemente organismos genéticamente modificados, productos biológicos generados
biotecnológicamente, manejar procesos fisiológicos y ambientales con el empleo de las
biotecnologías. A su vez conoce y aplica estas técnicas en la reproducción animal. Es capaz de
identificar para su utilización nuevas técnicas que puedan solucionar problemas existentes en su
entorno y generar nuevas actividades económicas.

3. OBJETIVOS
•Aplicar los mecanismos de control del funcionamiento celular basados
en la biología molecular
•Conocer los principios de modificación genética de los organismos
vivos y su aplicación en la producción animal
•Manejar los procesos fisiológicos y ambientales empleando técnicas
biotecnológicas
•Conocer los principios para la producción de productos biológicos por
vías ADN recombinante.
•Emplear las técnicas de Biotecnología en la reproducción
•Conocer las técnicas básicas empleadas en las áreas de biología
molecular y biotecnología
•Integrar los conocimientos bio tecnológicos actuales en las distintas
ramas de la ciencia animal.

4. CONTENIDO
Módulo 1. Mecanismos de control del funcionamiento celular basados en la
biología molecular:
Principios de biología celular aplicables a la biotecnología
Localización, estructura y función del ADN y ARN
Síntesis y degradación del ADN y ARN
Mecanismos de la actividad celular controlados por el ADN y ARN
Módulo 2. Principios de modificación genética de los organismos vivos y su
aplicación en la producción animal:
Principios de determinación de genes de importancia en la producción animal
Técnicas de modificación genética en plantas y animales
Empleo en producción animal de organismos modificados genéticamente
Problemas éticos en la modificación genética

5. Módulo 3. Manejo de los procesos fisiológicos y ambientales
empleando técnicas biotecnológicas
Modificación de la actividad endocrina
Manejo de los procesos metabólicos con el empleo de productos
obtenidos por biotecnología
Empleo de microorganismos eficientes en el tratamiento de desechos de
la producción pecuaria
Empleo de microorganismos eficientes para el incremento de la
productividad
Módulo 4 Principios para la producción de productos biológicos por vías
ADN l
Procedimiento para la producción de vacunas recombinantes
Proteínas producidas por procedimientos biotecnológicos para el empleo
en industrias y en la producción agropecuaria.
Procedimientos para la producción de anticuerpos monoclonales

6. Módulo 5. Empleo de las técnicas de Biotecnología en la reproducción:
Creación de bancos de germoplasma
Programas MOET
Fecundación in vitro
Análisis de sexo y marcadores genéticosTécnicas de micro manipulación de gametos y
embriones.
Módulo 6.Técnicas básicas en las áreas de biología molecular y biotecnología
Técnicas de determinación de ADN y ARN.
Reacción en cadena a la polimeraza
Técnicas de aislamiento de colonias
Técnicas de cultivo in vitro.
Módulo 7. Integración de los conocimientos biotecnológicos actuales en las
distintas ramas de la ciencia animal
Utilización de las herramientas Biotecnológicas disponibles en la solución de problemas
de la producción animal
Generación de nuevas actividades económicas con el uso de las biotecnologías dentro de
los sistemas de producción agropecuarios.

7. LABORATORIOS y PRÁCTICAS
I.El microscopio y el estereoscopio su aplicación en el estudio de las
células y microorganismos.
II.Estudio de células de plantas y de animales
III.Preparación de muestras para extracción de ADN.
IV.Determinación de secuencias de ADN.
V.Manejo de los procesos fisiológicos y ambientales empleando técnicas
biotecnológicas
VI.Producción de productos biológicos por vías ADN
VII.Sincronización e inducción del estro
VIII.Colecta y procesamiento de semen
IX.Inseminación Artificial
X.Ultrasonografía
XI.Congelación y Transferencia de embriones
XII.Producción in vitro de embriones
XIII.Técnicas básicas empleadas en las áreas de biología molecular y
biotecnología
XIV.Giras académicas

8. TRABAJO FINAL:
Se evaluará un proyecto que involucre el manejo del sistema endocrino en
animales y que puedan ser empleados en la industria pecuaria. En este se
debe incluir las diferentes fases de ejecución de un proyecto de
investigación. Será presentado en forma oral y escrita por grupos de
estudiantes.
ESTRATÉGIAS METODOLÓGICAS.
Para el logro del proceso enseñanza aprendizaje se utilizarán técnicas
aplicadas a los diferentes módulos; las cuales se describen a continuación:
•Charlas magistrales, estudios de casos, utilización de conceptos
construidos por los estudiantes y con apoyo multimrdia, láminas de acetato
y material bibliográfico, comentario y explicación de la proyección de cada
tema y su importancia, lluvia de ideas así como dinámicas de grupo.
•Se complementará la teoría con laboratorios y talleres.

9. ACTIVIDADES:
Durante el desarrollo del programa semestral del curso se realizarán actividades como:
Trabajos en grupo, análisis de casos, giras de campo, análisis de muestras en
laboratorio, talleres demostrativos, ensayos en campo en laboratorio.
EVALUACION:
Exámenes parciales (2) 15% c/u 30%
Examen semestral 30%
Trabajo 15%
Laboratorios Prácticos 15%
Participación 05%
Asistencia 05%
100%
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES:
Semanas: 1,2
Módulo 1 – Laboratorios 1 y 2
Semanas: 3 y 4
Módulo 2. – Laboratorios 3,4,
Semanas: 5 y 6
Módulo 3 .- Laboratorio 5 y 1er Parcial
Semanas: 7,
Módulo 4 – Laboratorios 6
Semanas: 8, 9, 10, 11,12 y13
Módulo 5 – Laboratorios 7, 8, 9, 10, 11, y 12
Semanas: 14, (2do Parcial)
Módulo 6 – Laboratorio 13
Semanas: 15 y 16
Módulo 7 – Laboratorio 14

10. BIBLIOGRAFIA:
de Armas, R. y Solano, R. Manual Práctico de Transferencia de Embriones y
Fertilización In Vitro. Ed. CIMA., La Habana, Cuba. 1995. 90 p.
de Armas, R. .Transferencia de embriones en el bovino. Ed. FCA-UP. Chiriquí, Rep.
de Panamá. 2007. 198 p.
Hafez. E.S.F. Reproduction in Farm Animals. Ed. Lea & Febiger, Philadelphia, U.S.A.
5th
Ed. 1987. 649 p.
Murrell, J.C. y Roberts, L.M. Introducción a la ingeniería genética. 1ra Edición. Ed.
Limusa. México D.F. 1993.
Palma, G. Biotecnología de la Reproducción. Ed. INTA, Buenos Aires, Argentina.
2001.701 p.
Ruiz, M. y de Armas, R. Micromanipulación de Embriones. Ed. CIMA., La Habana,
Cuba., 1996.
Starr, C. y Taggart, R. Biología: La unidad y diversidad de la vida. 10 ma Edición. Ed.
Thomsom, México D.F. 2004.
Villee, C. Biología. Ed. Mc Graw Hill, México D.F. 8va Ed.1996.994 p.

11. CONTENIDOS TIEMPO (Horas) HORAS
TOTAL
CURSO AL QUE
PERTENECET L P
Capacidad: APLICAR LOS FUNDAMENTOS DE LA REPRODUCCIÓN ANIMAL
MEJORAMIENTO GENÉTICO Y BIOTECNOLOGÍA EFICAZMENTE.
32 9 18 80 BIOTECNOLOGÍA
ANIMAL
♦ Aplica los mecanismos de control del funcionamiento celular basados en la biología
molecular
2 - 3 5
1.1 Localización, estructura y función de ADN y ARN
1.2 Síntesis y degradación del ADN y ARN
13 Mecanismos de la actividad celular controlados por el ADN y ARN
♦ Conoce los principios de modificación genética de los organismos vivos y su
aplicación en la producción animal.
4 2 4 10
2.1 Principios de determinación de genes de importancia en la producción animal
2.2 Técnicas de modificación genética en plantas y animales
2.3 Empleo en producción animal de organismos modificados genéticamente
2.4 Problemas éticos en la modificación genética
♦ Maneja los procesos fisiológicos y ambientales empleando técnicas biotecnológicas. 4 3 3 10
3.1 Modificación de la actividad endocrina
3.2 Manejo de los procesos metabólicos con el empleo de productos obtenidos por biotecnología
3.3 Empleo de microorganismos eficientes en el tratamiento de desechos de la producción pecuaria
3.4 Empleo de microorganismos eficientes para el incremento de la productividad
Referencia:
T = Teoría
P = Práctica
L = Laboratorio
Referencia:
T = Teoría
P = Práctica
L = Laboratorio
CUADRO DE CONTENIDO – BIOTECNOLOGÍA ANIMAL
Competencia: DOMINAR LOS CONOCIMIENTOS EN CIENCIA Y PRODUCCIÓN
ANIMAL PARA LA PROFESIÓN.
CUADRO DE CONTENIDO – BIOTECNOLOGÍA ANIMAL
Competencia: DOMINAR LOS CONOCIMIENTOS EN CIENCIA Y PRODUCCIÓN
ANIMAL PARA LA PROFESIÓN.

12. CONTENIDOS TIEMPO (Horas) HORAS
TOTAL
CURSO AL QUE
PERTENECET L P
♦ Conoce los principios para la producción de productos biológicos por vías ADN
recombinante.
4 1 5 10 BIOTECNOLOGÍA
ANIMAL
4.1 Procedimiento para la producción de vacunas recombinantes
4.2 Proteínas producidas por procedimientos biotecnológicos para el empleo en industrias y en la
producción agropecuaria.
4.3 Procedimientos para la producción de anticuerpos monoclonales.
♦ Emplea las técnicas de Biotecnología en la reproducción 8 1 11 20
5.1 Creación de bancos de germoplasma
5.2 Programas MOET
5.3 Fecundación in vitro
5.4 Análisis de sexo y marcadores genéticos
5.5 Técnicas de micro manipulación de gametos y embriones.
♦ Conoce técnicas básicas empleadas en las áreas de biología molecular y biotecnologia 6 1 8 15
6.1 Técnicas de determinación de ADN y ARN
6.2 Reacción en cadena de la polimeraza
6.3 Técnicas de aislamiento de colonias
6.4 Técnicas de cultivo in vitro.
♦ Integra los conocimientos bio tecnológicos actuales en las distintas ramas de la ciencia
animal
4 1 5 10
7.1 Utilización de las herramientas Bio tecnológicas disponibles en la solución de problemas de la
producción animal
7.2 Generación de nuevas actividades económicas con el uso de las bio tecnologías dentro de los
sistemas de producción agropecuarios

13. ¿Qué es la biotecnología?
 Biotecnología es un término que se aplica a varias técnicas destinadas a
utilizar la capacidad de los seres para proporcionar productos o servicios.
Fue utilizado por primera vez antes del siglo XX para actividades tan
tradicionales como la manufactura de derivados lácteos, de pan y de vino.
Actualmente ninguna de ellas sería considerada biotecnología en la
aceptación moderna del término. Tampoco lo serían la alteración genética
mediante reproducción selectiva, ni la clonación de plantas por injerto, ni la
utilización de productos microbianos en la fermentación.
 Lo nuevo en la biotecnología moderna no es el principio de utilizar varios
organismos, sino las técnicas para hacerlo. La ingeniería genética, no es
más que una herramienta biotecnológica, que nos permite por primera vez
transferir las propiedades de un sólo gen de un organismo a otro.
La biotecnología es tan sólo el capítulo actual de una historia que empezó
hace mucho tiempo !

14. La Ingeniería genética
 Uno de los objetivos principales de la biotecnología moderna es lograr que
una célula viva realice una tarea específica y útil de manera predecible y
controlable.
 La estructura genética de una célula viva determina, por medio de las
instrucciones incluidas en un conjunto de mensajes químicos denominados
genes, qué tareas específicas realizará. Los genes se transmiten de una
generación a la siguiente, de modo que los hijos heredan una serie de
rasgos individuales de sus padres.
 Cuando los científicos comprendieron el código del ADN, comenzaron a
buscar formas de cambiar las instrucciones de los genes para conocerlos
mejor y eventualmente aplicar estos conocimientos. Gracias a esto, fue
posible, por ejemplo, agregar nuevas instrucciones por medio de las cuales
las células producirían algunas sustancias químicas, realizarían procesos
útiles o imprimirían a un organismo las características deseadas. El
resultado de esto ha sido la ingeniería genética moderna: la ciencia de
la manipulación y transferencia de instrucciones químicas de una
célula a otra.

15. La ingeniería genética implica tomar genes de su ubicación normal en
un organismo y transferirlos a otro sitio, o ubicarlos nuevamente en el
organismo original en combinaciones diferentes.
Hasta el momento se ha utilizado la ingeniería genética para producir,
por ejemplo:
•Vacunas mejoradas, para animales, contra enfermedades tales como el
pietín y la diarrea de los cerdos.
•Productos sustitutos humanos tales como la insulina, y la hormona del
crecimiento humano en forma pura y en cantidades comerciales
•Antibióticos existentes, por métodos más económicos
•Nuevas clases de antibióticos que no existirían de otro modo
•Plantas resistentes a ciertos insectos y enfermedades
•Plantas con cualidades nutricionales mejoradas para aumentar la calidad
del ganado.

16. Célula
La célula es una unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera
autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en
general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos
de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos,
son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por
muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus
y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula
viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción
propias de las células y por tanto, no se consideran seres vivos.
La biotecnología estudia las células en función de su constitución molecular y la
forma en que cooperan entre sí para cumplir sus funciones dentro de sistemas
u organismos complejos como el de los animales o el ser humano. Para poder
comprender cómo funciona el cuerpo sano, cómo se desarrolla y envejece y
qué falla encaso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que los
constituyen.

17. LA EVOLUCIÓN CELULAR
Carl Woese (1980) denominó protobionte o progenote al antepasado
común de todos los organismos y representaría la unidad viviente más
primitiva, pero dotada ya de la maquinaria necesaria para realizar la
transcripción y la traducción genética. De este tronco común surgirían en
la evolución tres modelos de células procariotas :
•Arqueas
•Urcariotas
•Bacterias
Durante un período de más de 2000 millones de años, solamente
existieron estas formas celulares, por lo que se puede pensar que se
adaptaron a vivir en todos los ambientes posibles y "ensayarían" todos
los posibles mecanismos para realizar su metabolismo.
La evolución celular se produjo en estrecha relación con la evolución de
la atmósfera y de los océanos. La teoría más aceptada es que :

18. 1. Las primeras células serían heterótrofas anaerobias, utilizarían como
alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio. Como estas
moléculas terminarían por agotarse, podría haber ocurrido una primera
crisis ecológica, si no hubiera sido porque en algún momento de la
evolución celular...

19. 1.Algunas células aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas mediante
la fijación y reducción del CO2
. Se iniciaba así la fotosíntesis, como un
proceso de nutrición autótrofa. El empleo del agua en la fotosíntesis
como donante de electrones, tuvo como origen la liberación de O2
y por
tanto la transformación de la atmósfera reductora en la atmósfera oxidante
que hoy conocemos.
Empezó una revolución del oxígeno que causaría la muerte de muchas
formas celulares para las que fue un veneno, otras se adaptarían a su
presencia y ...

20. 3. Algunas células aprendieron a utilizarlo para sus reacciones
metabólicas, lo que dio lugar a la respiración aerobia, realizando una
nutrición heterótrofa aerobia. Estas formas celulares tienen
organización procariota y son de pequeño tamaño. A partir de ellas, se
piensa que evolucionaron las células eucariotas.

21. Lynn Margulis, en su teoría endosimbiótica propone que se originaron
a partir de una primitiva célula procariota, que perdió su pared celular, lo
que le permitió aumentar de tamaño, esta primitiva célula conocida con
el nombre de urcariota. Esta célula en un momento dado, englobaría a
otras células procarióticas, estableciéndose entre ambos una relación
endosimbionte.
El siguiente paso en la evolución celular fue la aparición de
las eucariotas hace unos 1.500 millones de años.

22. Algunas fueron las precursoras de los peroxisomas, con
capacidad para eliminar sustancias tóxicas formadas por
el creciente aumento de oxígeno en la atmósfera.
Otras fueron las precursoras de las mitocondrias,
encargadas en un principio de proteger a la célula
huésped contra su propio oxígeno
Por último, algunas células procariotas fueron las
precursoras de los cloroplastos .
De hecho, mitocondrias y cloroplastos son similares
a las bacterias en muchas características y se
reproducen por división. Poseen su propio ADN y
poseen ARN ribosómicos semejantes a los de las
bacterias

23. La incorporación intracelular de estos organismos procarióticos a la
primitiva célula urcariota, le proporcionó dos características
fundamentales de las que carecía:
1.La capacidad de un metabolismo oxidativo, con lo cual la célula
anaerobia pudo convertirse en aerobia
2.La posibilidad de realizar la fotosíntesis y por tanto ser un organismo
autótrofo capaz de utilizar como fuente de carbono el CO2 para producir
moléculas orgánicas.
Así mismo, la célula primitiva le proporcionaba a las procariotas
simbiontes un entorno seguro y alimento para su supervivencia.
Se trataría de una endosimbiosis altamente ventajosa para los organismo
implicados, ya que todos ellos habrían adquirido particularidades
metabólicas que no poseían por sí mismos separadamente, ventaja que
sería seleccionada en el transcurso de la evolución.

24. En el siguiente dibujo, puede verse esquematizada esta teoría
endosimbiótica:

25. Características generales de las células:
Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas
más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm de longitud. En
el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma
compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios
metros de longitud. Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de
longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales
suelen ser compactas, entre 10 y 20 µm de diámetro y con una membrana
superficial deformable y casi siempre muy plegada.
Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están
envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una
sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar
numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y
eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término
que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células
contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido
desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y
asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y
otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi
idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y
las primeras que aparecieron sobre la Tierra.

26. Composición química
En los organismos vivos no hay nada que contradiga las leyes de la química y la física.
La química de los seres vivos, objeto de estudio de la Bioquímica, está dominada por
compuestos de carbono y se caracteriza por reacciones acaecidas en solución acuosa y
en un intervalo de temperaturas pequeño.
La química de los organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro
sistema químico conocido. Está dominada y coordinada por polímeros de gran tamaño,
moléculas formadas por encadenamiento de subunidades químicas; las propiedades
únicas de estos compuestos permiten a células y organismos crecer y reproducirse.
Los tipos principales de macromoléculas son:
• Las proteínas, formadas por cadenas lineales de aminoácidos
• Los ácidos nucleícos, ADN y ARN, formados por bases nucleotídicas
• Los lípidos constituidos por ácidos grasos
• Los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares.

27. Células procariotas y eucariotas
Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias
fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna:
Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias
(antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas,
entre 1 y 5 µm de diámetro, y de estructura sencilla; el material
genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay
ninguna membrana que separe a esta región del resto de la
célula (no tienen núcleo).
Las células eucarióticas, que forman todos los demás
organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y
animales, son mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y
tienen el material genético envuelto por una membrana que
forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho,
el término eucariótico deriva del griego ‘núcleo verdadero’,
mientras que procariótico significa “antes del núcleo”

30. El núcleo
El núcleo; está rodeado por una membrana, es esférico y mide unas 5 µm de diámetro.
Dentro del núcleo, las moléculas de ADN están organizadas en cromosomas que suelen
aparecer dispuestos en pares idénticos. Los cromosomas están muy retorcidos y
enmarañados y es difícil identificarlos por separado. Pero justo antes de que la célula se
divida, se condensan y adquieren grosor suficiente para ser detectables como estructuras
independientes. El ADN del interior de cada cromosoma es una molécula única muy larga y
arrollada que contiene secuencias lineales de genes. Éstos a su vez codifican instrucciones
para la construcción de las proteínas y ARN necesarias para producir una copia funcional
de la célula.
El núcleo está rodeado por una membrana doble, y la interacción con el resto de la célula
(es decir, con el citoplasma) tiene lugar a través de unos orificios llamados poros nucleares.
El nucléolo es una región especial en la que se sintetizan partículas que contienen ARN y
proteína que migran al citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se
modifican para transformarse en ribosomas.
El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando mensajeros
moleculares. El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza de acuerdo con las instrucciones
contenidas en el ADN y abandona el núcleo a través de los poros. Una vez en el
citoplasma, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la estructura primaria de una
proteína específica.

31. Citoplasma y citosol
El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba
numerosas estructuras especializadas y orgánelos.
La solución acuosa concentrada en la que están suspendidos los orgánelos se
llama citosol. Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de
moléculas grandes y pequeñas y en la mayor parte de las células es, con
diferencia, el compartimiento más voluminoso (en las bacterias es el único
compartimiento intracelular). En el citosol se producen muchas de las funciones
más importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de
descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes
moléculas que constituyen la célula.
Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estado de solución
verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras
están ordenadas de forma rigurosa. Estas estructuras ordenadas confieren al
citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y
descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones
químicas celulares a lo largo de vías restringidas.

32. Citoesqueleto
El citoesqueleto es una red de filamentos proteicos que ocupa el interior de todas las
células animales y vegetales. En los animales, que carecen de pared celular rígida, el
citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula. Actúa como bastidor para
la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas. También es
responsable de muchos de los movimientos celulares. Se forma a partir de tres tipos
principales de filamentos proteicos: microtúbulos, filamentos de actina y filamentos
intermedios, unidos entre sí y a otras estructuras celulares por diversas proteínas.
Los movimientos de las células eucarióticas están casi siempre mediatizados por los
filamentos de actina o los microtúbulos. Muchas células tienen en la superficie pelos
flexibles llamados cilios o flagelos, que contienen un núcleo formado por un haz de
microtúbulos capaz de desarrollar movimientos de flexión que requieren energía. Los
espermatozoides nadan con ayuda de flagelos y las células que revisten el intestino y
otros conductos del cuerpo de los vertebrados tienen en la superficie numerosos cilios
que impulsan líquidos y partículas en una dirección determinada. Se encuentran
grandes haces de filamentos de actina en las células musculares donde, junto con una
proteína llamada miosina, generan contracciones poderosas. Los movimientos
asociados con la división celular dependen en animales y plantas de los filamentos de
actina y los microtúbulos, que distribuyen los cromosomas y otros componentes
celulares entre las dos células hijas en fase de segregación.

33. Mitocondrias y cloroplastos
Las mitocondrias se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Observadas al
microscopio, la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y
está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada.
Las mitocondrias son los orgánulos productores de energía. La célula necesita energía
para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta energía (ATP).
Estas consumen oxígeno y la producen de dióxido de carbono, proceso llamado
respiración celular, por su similitud con la respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los
animales y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía
de los alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los
organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen
de mitocondrias.
Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de
plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más
compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen
numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde
llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos
desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre
la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la
síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de
liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el
oxígeno que utilizan las mitocondrias.

34. Membranas internas y otros orgánulos
Núcleos, mitocondrias y cloroplastos no son los únicos orgánulos de las células
eucarióticas . El citoplasma contiene también otros orgánulos envueltos por una
membrana única que desempeñan funciones diversas. Casi todos guardan relación
con la introducción de materias primas y la expulsión de sustancias elaboradas y
productos de desecho.
La mayor parte de los componentes de la membrana celular se forman en una red
tridimensional irregular rodeada por una membrana y llamada retículo
endoplasmático (RE), en el cual se forman también los materiales que son
expulsados por la célula. El aparato de Golgi está formado por sacos aplanados
envueltos en membrana; este aparato recibe las moléculas formadas en el retículo
endoplasmático, las transforma y las dirige hacia distintos lugares de la célula.
Los lisosomas son pequeños orgánulos de que contienen reservas de enzimas
necesarias para la digestión celular. Los peroxisomas son vesículas pequeñas
envueltas en membrana que proporcionan un sustrato delimitado para reacciones
en las cuales se genera y degrada peróxido de hidrógeno, un compuesto que puede
ser peligroso para la célula. Las membranas forman muchas otras vesículas
pequeñas (vacuolas), encargadas de transportar materiales entre orgánulos. En
una célula animal típica, los orgánulos limitados por membrana pueden hasta la
mitad del volumen celular total.

35. El nucléolo es una estructura discreta que se tiñe densamente y se
encuentra en el núcleo. No está rodeado por una membrana, por lo que en
ocasiones se dice que es un suborgánulo. Se forma alrededor de
repeticiones en tándem de ADNr, que es el ADN que codifica el ARN
ribosomal (ARNr). El principal papel del nucléolo es sintetizar el ARNr y
ensamblar los ribosomas. La cohesión estructural del nucléolo depende de
su actividad, puesto que el ensamblaje ribosómico en el nucléolo resulta
en una asociación transitoria de los componentes nucleolares, facilitando
el posterior ensamblaje de otros ribosomas
.
Los centriolos son una pareja de tubos que forman parte
del citoesqueleto, semejantes a cilindros huecos. Estos son orgánulos que
intervienen en la división celular, siendo una pareja de centríolos
un diplosoma sólo presente en células animales. Los centriolos son dos
estructuras cilíndricas rodeadas de un material proteico denso llamado
material pericentriolar, forman el centrosoma o COMT (centro organizador
de microtúbulos) que permiten la polimerización de microtúbulos de
dímeros de tubulina que forman parte del citoesqueleto, que se irradian a
partir del mismo mediante una disposición estrellada llamada huso
mitótico. Los centríolos se posicionan perpendicularmente entre sí.

36. División celular
Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales
organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de
cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo
fecundado— por un proceso de división. El óvulo fecundado se divide y forma dos células
hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la
célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así
continúa el proceso, Salvo en la primera división del óvulo, todas las células crecen hasta
alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso,
llamado mitosis, se duplica el número de cromosomas(es decir, el ADN) y cada uno de
los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la
célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células
hijas que se forman.

37. El ciclo celular
A pesar de las diferencias entre procariotas y eucariotas, existen numerosos
puntos en común entre la división celular de ambos tipos de células.
•Debe ocurrir la duplicación del ADN.
•Debe separarse el ADN "original" de su "réplica"
•Deben separarse las dos células "hijas"( Citocinesis) con lo que finaliza la
división celular.
Estos procesos básicos deben ocurrir en ambos tipos de células.
A continuación se resumen los hechos que acontecen en la células
eucariotas.
El Ciclo Celular Eucariota engloba las siguientes secuencias :
•crecimiento
•replicación del ADN
•mitosis
•nuevo proceso de crecimiento

39. Pasos para la realización de la división de las células
•La célula se prepara para dividirse.
•Los cromosomas se dividen.
•Se forma el huso acromático.
•Las cromátidas se alinean en el centro de la célula.
•Las cromatidas se separan.
•La célula se estrecha por el centro.
•La membrana celular empieza a dividirse.
•Las dos nuevas células hijas reciben la misma dotación
cromosómica.

40. Comenzando a partir de la citocinesis, la célula hija resulta pequeña y posee un bajo
contenido de ATP resultante del gasto experimentado en el ciclo anterior. La
acumulación del ATP necesario y el incremento de tamaño acontecen durante el
intervalo (en inglés: gap) G1 de la interface, la parte más larga del ciclo celular. Cuando
adquiere el tamaño suficiente y el ATP necesario comienza la fase S, la célula sintetiza
ADN (replicación del ADN) proceso que da como resultado final "un original y una
copia" del ADN, destinadas a las dos células que se originan del proceso. Dado que el
proceso de síntesis consume una gran cantidad de energía la célula entra nuevamente
en un proceso de crecimiento y adquisición de ATP la fase G2. La energía adquirida
durante la fase G2 se utiliza para el proceso de mitosis.
La regulación del ciclo ocurre de diferentes formas en las distintas células. Algunas de
se dividen rápidamente, otras como la mayor parte de las células nerviosas pierden la
capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez. Algunas, como las células
hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del
hígado se dividen si se remueve parte del hígado y su división continúa hasta que el
hígado retorna a su tamaño normal.
Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los
niveles de nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular. Cuando
las células detienen su división generalmente lo hacen en una fase tardía de la G1
denominado el punto R (por restricción).

41. Estímulos externos
Las células normales se reproducen en respuesta a una " cascada" de señales que
les envían los factores de crecimiento externo y detienen su división en respuesta a
factores inhibidores que, obviamente, actúan también por medio de una cascada de
señales .

42. Estos "engranajes" se asocian entre sí e inician los "movimientos" que llevan a iniciar los
diferentes estadios del ciclo celular. Por ejemplo en la G1 temprana las ciclinas del tipo
D se unen a la CDK4 o CDK6 y el complejo resultante "libera" el freno que impedía la
progresión hacia la G1 tardía y, por lo tanto, el pase a la fase S (el complejo ciclina D-
CDK4/6 desarma un potente inhibidor de la progresión del ciclo: el formado por la
proteína pRB y los factores de transcripción inactivos).
La progresión del ciclo depende en gran medida de que se alcancen niveles elevados de
ciclinas,a saber en la siguiente secuencia:
1.Ciclina D
2.Ciclina E
3.Ciclina A
4.Ciclina B
Basados en las investigaciones realizadas en huevos de anfibios los investigadores
imaginaron la existencia de un " reloj central bioquímico" u oscilador que "instruye" a los
núcleos acerca de las funciones a cumplir para controlar las fases de la división.
El "reloj", formado por un conjunto de proteínas nucleares que interaccionan etre sí,
integra los mensajes provenientes de las cascadas estimuladoras e inhibidoras y, si
prevalece la cascada estimuladora, pone en marcha el programa de división celular.
Para programar estos sucesos el " reloj del ciclo celular" se vale de diversas moléculas
proteicas. Los dos " engranajes " moleculares de este reloj son:
•las ciclinas
•las quinasas (las CDK)

43. El punto R
Un instante crucial del ciclo es el que ocurre en el punto R (por restrictivo) de la fase G1 momento en
el cual la célula decide si debe o no avanzar en la prosecución del ciclo. La "llave" de este paso es
un conmutador molecular que pasa de "apagado" a "encendido" .
•Las ciclinas D y E aumentan su nivel
•A medida que sube el nivel de las ciclinas, las mismas se combinan con quinasas dependientes de
ciclinas (es decir enzimas fosforilantes cuya actividad depende de los niveles de ciclinas).
•Las quinasas activas transfieren fosfatos del ATP a la proteína pRB (el "freno" del ciclo celular)
•Si la pRB no esta fosforilada "secuestra" (es decir permanece unida) a otras proteínas claves para
la prosecución del ciclo: los factores de transcripción, en otras palabras, mantiene la llave en
"apagado".
•Cuando el complejo ciclina-quinasa añade suficientes fosfatos a la pRB, la misma libera los
factores de transcripción que actuan sobre los genes
•Los genes estimulados producen proteínas necesarias para que avance el ciclo celular
El esquema
muestra
la forma en que
ocurre
esta conmutación :

44. Interaccciones moleculares
El esquema muestra las múltiples interacciones moleculares en el curso del ciclo
celular. Mas allá del punto R se observa los cambios que ocurren para mantener el
conmutador en "encendido".

45. Represión del ciclo
Por otra parte, diversas proteínas reprimen el ciclo al actuar como inhibidores . Las
proteínas p15 y p16 bloquean la actividad del complejo CDK-ciclina D (recuerde
que esta quinasa en su forma activa activa la pRB) e impiden que el ciclo progrese
de G1 a S.
Otro inhibidor de CDK, la proteína p21 actúa a lo largo de todo el ciclo celular
La p21 esta bajo el control de la denominada :
"proteína supresora de tumores", la hoy famosa p53 , que entre sus múltiples
efectos pueden mencionarse:
Control de la integridad del ADN
Terminación correcta de las diferentes fase del ciclo
Detención del "crecimiento celular" (duplicación celular) o senescencia
Puesta en marcha del suicidio celular o apoptosis, cuando existe daño en el ADN o
los sistemas de control se desregulan.
Telómeros
Es necesario señalar que existe un mecanismo destinado a "contar" el número de
duplicaciones de una población celular, el mismo se encuentra presente en los
extremos de los cromosomas en los segmentos denominados telómeros , estos
telómeros se acortan un poquito cada vez que el cromosoma se replica. Cuando la
disminución sobrepasa cierto límite suena una "alarma" que hace que las células
entren en senescencia.

46. División celular en procariotas
Los procariotas tienen una organización mucho mas simple que la de los
eucariotas, los cuales entre otras cosas, tienen muchos mas cromosomas. El
cromosoma procariota es una sola molécula circular de ADN contenida en una
región definida del citoplasma, denominada nucleoide, sin estar separado del
mismo por una membrana. Este cromosoma es el elemento obligatorio del
genoma, aunque es frecuente encontrar unidades de replicación autónomas
llamadas plásmidos, que si se pierden, la bacteria sigue siendo viable.
El método usual de duplicación de las células eucariotas se denomina fisión
binaria. La duplicación de la célula va precedida por la replicación del cromosoma
bacteriano. Primero se replica y luego pega cada copia a una parte diferente de la
membrana celular. Cuando las células que se originan comienzan a separarse,
también se separa el cromosoma original del replicado.
Luego de la separación (citocinesis), queda como resultado dos células de
idéntica composición genética (excepto por la posibilidad de una mutación
espontanea)
Una consecuencia de este método asexual de reproducción es que todos los
organismos de una colonia son geneticamente iguales. Cuando se trata una
enfermedad originada en una infección bacteriana, una droga que mata a una
bacteria matará a todos los miembros de ese clon (colonia).

47. División celular en eucariotas
En razón de su número de cromosomas, organelas y complejidad la división de la
célula eucariota es más complicada, aunque ocurran los mismos procesos de
replicación, segregación y citocinésis.
Mitosis
La mitosis es el proceso de formación de dos células (generalmente) idénticas por
replicación y división de los cromosomas de la original que da como resultado una
"copia" de la misma.
Las células eucariota poseen un mayor número de cromosomas que por otra parte son
mucho mas grandes que los de los procariotas.
Los estructura de los cromosomas replicados y condensados tiene varios aspectos de
interés. El cinetocoro es el punto donde "anclan" los microtúbulos del huso. Los
cromosomas replicados consisten en dos moléculas de ADN ( junto con sus proteínas
asociadas: las histonas) que se conocen con el nombre de cromátides. El área donde
ambas cromátides se encuentran en contacto se conoce como centrómero, cinetocoro
se encuentra en la parte externa del centrómero. Se debe hacer hincapié en que los
cromosomas son cromatina (ADN más histonas) y señalar la particularidad de que en
los extremos del cromosoma (que toman el nombre de telómero) se encuentran
secuencias repetidas de ADN .

48. Durante la mitosis los cromosomas replicados se posicionan cerca de la mitad de
la célula y luego se segregan en manera tal que cada célula resultante recibe una
copia de cada cromosoma original (si se comienza con 46 cromosomas en la
célula original se termina con 46 cromosomas en las células resultantes). Para
realizar esto las células utilizan microtúbulos (que en este caso en conjunto forman
el huso mitótico) que "tiran" de los cromosomas para llevarlos a cada futura célula.
Las células animales (excepto un grupo de gusanos conocidos con el nombre de
nematodos) poseen centríolos. Las plantas y la mayor parte de los otros eucariotas
no poseen centríolos y los procariotas, por supuesto, carecen de huso y centríolos;
en procariotas la membrana celular suple esta función al traccionar los
cromosomas a ella pegados durante la citocinesis de la fisión binaria. Las células
que contienen centríolos tambien poseen una "corona" de pequeños microtúbulos,
el aster, que se extienden desde los centríolos a la membrana nuclear.

49. Profase
La profase es el primer estadío de la mitosis. La cromatina se condensa (recordar que
el ADN de la cromatina se replica en la interfase), la membrana nuclear se disuelve, los
centríolos (si se encuentran presentes) se dividen y los pares migran a los polos, se
forma el cinetocoro y las fibras del cinetocoro, se forma el huso mitótico.

50. Metafase
La metafase sigue a la profase. Los cromosomas (que a este punto consisten en
dos cromátides mantenidas juntas por el centrómero) migran al ecuador de la célula
donde las fibras del huso se "pegan" a las fibras del cinetocoro.
Anafase
La anafase comienza con la separación de los centrómeros y el arrastre de los
cromosomas (los llamamos cromosomas luego de la separación de los centrómeros)
a los polos opuestos.

51. Telofase
En la telofase los cromosomas llegan a los polos de sus respectivos husos, la
membrana nuclear se reconstituye, los cromosomas se desenrrollan y pasan a
formar la cromatina y el nucleolo, que desapareció en la profase se vueve a
constituir. Donde antes había una célula ahora existen dos pequeñas con
exactamente la misma información genética. Estas células pueden luego
diferenciarse en diferentes formas durante el desarrollo.
Citocinesis
La citocinesis es el proceso de separación de las células formadas. En tanto la
mitosis es la división del núcleo en la citocinesis ocurre la división y la relocalización
de los plástidos, golgi y citoplasma en cada nueva célula.

52. Meiosis
La reproducción sexual ocurre solo en eucariotas. Durante la formación de los
gametos, el número de cromosomas se reduce a la mitad y retornan al número
completo cuando los dos gametos se unen durante la fecundación.

53. Ploidía
Ploidía es un término referido al número de grupos o ''juegos'' de cromosomas en una
célula.
Haploide y diploide son términos referidos al número de "juegos" de cromosomas en una
célula.
Gregor Mendel determinó que sus arvejas tenía dos "juegos" de alelos, uno por cada
progenitor. Los organismos diploides, como lo indica su prefijo, son aquellos que tienen
dos "juegos" de alelos, uno por cada progenitor. Los seres humanos (excepto sus
gametos), la mayor parte de los animales y muchas plantas son diploides. Diploide se
abrevia como 2n.
Los organismos y las células haploides tienen un solo grupo de cromosomas, que se
abrevia como n.
Los organismos con mas de dos grupos de cromosomas se denominan poliploides.
Los cromosomas que llevan el mismo tipo de genes se denominan cromosomas
homólogos.
Los alelos en los cromosomas homologos pueden ser diferentes, en ese caso se dice
que el individuo es heterocigota. En general los organismos reciben un grupo de
cromosomas de cada progenitor.

54. La meiosis es un tipo especial de división nuclear que segrega una copia de
cada cromosoma homologo en un nuevo "gameto".
En la mitosis se mantiene la ploidia original de la célula:
una célula diploide (2n) origina dos células diploides
una célula haploide (n) origina dos células haploides
Por otra parte la Meiosis, reduce a la mitad los "sets" de cromosomas, por lo
tanto al producirse la unión de los gametos (fecundación) se restablece la
ploidía original. La mayor parte de las células del cuerpo animal se dividen
por mitosis. Estas células se denominan células de la línea somática (o
células vegetativas).
A las células que se convierten en gametos se las consideran células
pertenecientes a la línea germinal.
La gran mayoría de las divisiones celulares en el cuerpo animal se realizan
por mitosis, estando la meiosis restringida a las gonadas.

57. La estructura de los ácidos nucléicos
ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (acido ribonucleico) son
polímeros de nucleótidos unidos en una cadena por medio de
enlaces fosfodiesteres. En los sistemas biológicos ellos
contienen información genética.
Nucleótidos, Nucleósidos y Bases.
Los nucleótidos son los bloques del edificio de todos los ácidos
nucléicos. Los nucleótidos tienen una estructura distintiva
compuesta por tres compuestos covalentes unidos:
•Una base nitrogenada – que puede ser una pirimidina (un
anillo) o una purina (dos anillos)
•Un azúcar de 5 carbonos (pentosa), ribosa o deoxirribosa
•Un grupo fosfato

58. La combinación de la base con el azúcar se conoce como
nucleósido.
Los nucleótidos también existen en forma activada conteniendo 2
o 3 fosfatos, llamados nucleótido di fosfato o trifosfato. Si el
azúcar del nucleótido es ribosa se denominaría ribonucleotido y
si es desoxirribosa estaríamos en frente de un desoxinucleótido.

59. En la figura de la derecha observando el C 5 y 6 en la ribosa (o
deoxirribosa) podremos entender el concepto y nomenclatura (el
C5 esta unido a un grupo fosfato y en el C3 un grupo hidroxilo).
La estructura de los nucleótidos se expone a continuación. En la
izquierda apreciamos la deoxiguanosina y en la derecha con un
grupo extra hidroxilo en el C2 de la ribosa tendremos el
ribonucleótido riboguanosina o solamente riboguanosina.

60. Hay cinco bases que aparecen en el ADN y ARN. Tanto las
bases como sus correspondientes nucleósidos aparecen en la
tabla siguiente.
Abr. Base Nucleósido Ácido
Nucléico
A Adenina desoxiadenosina DNA
riboadenosina RNA
G Guanina desoxiguanosina DNA
riboguanosina RNA
C Cytosina desoxicitidina DNA
ribocitidina RNA
T Timina desoxitimidina DNA
U Uracilo ribouridina RNA

61. Otra forma usual de categorizar las bases nitrogenadas de los
nucleótidos es como purinas (A y G) o pirimidinas (C, T y U).
También como puede resultar difícil memorizar esto, el saber
que los ácidos nucléicos aparecen en cadenas dobles las
bases se parean una Purina con una Pirimidina. (ADN A-T y
G-C y en el ARN A-U y G-C).

62. Ácidos Nucléicos
Tanto el ADN como el ARN son sintetizados en la célula por las
ADN o ARN polimerasas. También fragmentos cortos de ácidos
nucléicos son producidos comúnmente sin la participación de
enzimas por los sintetizadores de oligonucleótidos. En cualquiera
de los casos el proceso incluye la unión fosfodiésteres entre el C3
de un nucleótido y el 5 del otro. Esto permite la formación de la
llamada columna vertebral azúcar fosfato, sobre la cual se
proyectaran las bases.

63. Algo a tener en cuenta en todos los ácidos nucléicos es que
tienen dos terminales (el 5′: 5 prima y el 3′: 3 prima). Esta
terminología se refiere al carbono 5' y 3' del azúcar. Tanto para el
ADN como ARN el terminal 5' está en el grupo fosfato y el terminal
3' en un grupo hidroxilo.
Otro concepto importante en la estructura de los ácidos
nucléicos, es que las ADN y ARN polimerasas adicionan
nucleótidos en la terminal 3′ de la última base agregada. De tal
forma que el ácido nucleíco se sintetiza en dirección 5′ - 3′.

64. Pareo de bases en la doble cadena de ácidos
nucléicos.
Generalmente el ADN existe en la tan conocida forma de doble
hélix, donde las dos hebras de ADN se enrollan una alrededor de
la otra. La causa fundamental de la formación del doble espiral es
el pareo de las bases complementarias, las que forman puentes
de H que unen en el ADN A-T y G-C y en el ARN A-U y G-C). Si
mezclamos dos ATCG juntas se formaría la siguiente doble
cadena:

65. Si examinamos la figura encontramos 2 aspectos muy importantes:
•Las dos hebras de ADN están acomodadas antiparalemente una a la otra:
vistas de izquierda a derecha la superior se alinea de 5' a 3', mientras que la
de abajo está alineada de 3' a 5'. Esto ocurre siempre cuando estemos en
presencia de un ácido nucleíco doble.
•El par de bases G-C tiene 3 uniones de hidrógeno, mientras que el par de
bases A-T solo tiene 2 uniones de hidrógeno: una consecuencia de esta
disparidad es que se necesitaría más energía (Ej. mayor temperatura) para
romper una cadena de ADN rica en C-G, que otra rica en A-T.

66. ¿Que sabes de dobles cadenas de ARN? El ARN es
generalmente de una sola cadena, pero muchas moléculas de
ARN poseen una estructura secundaria que forma lazos
intramoleculares, en la que los lazos se encuentran en
correspondencia sus pares de bases. Un simple ejemplo de
esto se muestra en la figura, a pesar de esto hay muchos más y
más complejos ejemplos de este fenómeno. Los pares de bases
en el ARN siguen exactamente los mismos principios que en el
ADN: Las dos regiones involucradas en la formación doble, son
antiparalelas una a la otra, y los pares de bases que la forman
son A-U y G-C.

67. ¿Bueno y qué hay sobre híbridos ARN-ADN? ¿Pueden estas
formarse? La respuesta es SÍ. Secuencias complementarias de
ARN y AND se encuentran listas para que se anillen entre sí para
formar dupletas. De hecho los híbridos ARN-ADN son mas
estables que las mismas dupletas de ADN o ARN.
Finalmente podemos entender como el pareo de las bases tienen
una gran relevancia para la biotecnología per se, Por supuesto
que sí, ya que esta simple química es la base de la hibridización
de los ácidos nucléicos, de la reación de polimerización en
cadena, tecnología de ADN y ARN contrasentido, mutagénesis, y
muchas otras técnicas empleadas comúnmente en los
laboratorios de biología molecular hoy en día.

68. La estructura de doble cadena
del ADN.
La doble cadena enrollada de
ADN consiste en dos segmentos
de ADN mantenidos en forma de
doble hélix por bases pareadas
entre A - T y entre G – C, las que
quedarían en el interior de la
hélix.
Ambas cadenas están orientadas
antiparalelamente una a la otra
por las uniones o puentes de H
que conectan las bases
nitrogenadas.

69. Síntesis del ADN

70. Síntesis del ARN

71. Degradación del ADN y ARN
Degradación enzimática (nucleasas: DNAsas y RNAsas).
Degradación química (pH: ácidos y álcalis).
Degradación física (t°C, radiaciones, movimiento, etc.)

72. Los genes
Todo ser viviente está conformado por células. Las plantas superiores y los animales tienen un
núcleo dentro de sus células; en cambio, las bacterias, no tienen un núcleo diferenciado.
Cada célula contiene en su núcleo, los genes con la información genética para todo el
organismo. Toda vez que una célula se divide, crea una nueva copia de su información
genética.
Un gen contiene la información necesaria para que se manifieste una característica heredable
de un ser vivo. Los genes, que almacenan la información genética de todo el organismo, se
encuentran en el núcleo celular. En las células que no tienen núcleo, los genes están en el
citoplasma celular. Toda vez que una célula se divide, crea una nueva copia de su
información genética.
Antes de emprender la manipulación genética, los científicos debían descifrar los secretos del
código genético. Descubrieron que el ADN es una molécula larga de doble cadena enrollada en
un espiral en forma de hélice. Cada gen es un segmento de la cadena de ADN que
generalmente codifica una proteína en particular. Las proteínas, como el ADN, también son
moléculas de cadena larga. Están compuestas por distintas combinaciones de 20
aminoácidos diferentes. Son moléculas extremadamente versátiles, con una extensión que
varía entre unas pocas docenas y cientos de aminoácidos. A diferencia de los espirales
regulares formados por las cadenas de ADN, las proteínas se doblan y curvan en
una enorme variedad de formas tridimensionales.

73. En términos de su estructura, un gen es un fragmento de una larga
molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) que almacena
información para fabricar una determinada proteína. Esta proteína
es la que a su vez determina el carácter correspondiente del
organismo, como por ejemplo el color de la piel, la presencia de
semilla o la resistencia a una enfermedad. Los genes se organizan
en largas moléculas de ADN que se denominan cromosomas. El
conjunto de todos los cromosomas de una célula se denomina
genoma. Todas las células de un organismo vivo, desde las
bacterias hasta el hombre, tienen copia del genoma de la especie,
que contiene toda la información requerida para la construcción y
supervivencia del organismo.

74. Si se comparase con una enciclopedia, cada gen sería equivalente
a un capítulo de esta enciclopedia, y cada cromosoma sería un
volumen de la misma, formado por la sucesión de capítulos. Por
tanto, esta enciclopedia contiene la esencia de cada individuo.
Siguiendo con este ejemplo, se estima que la enciclopedia de una
planta puede contener alrededor de 25000 capítulos (genes)
mientras que la enciclopedia humana puede contener entre 35000
y 50000.
Por su origen común, todos los genomas de todas las especies
están escritos con los mismos símbolos y en el mismo lenguaje,
que se ha denominado código genético.

75. Cromosomas estructura y terminología.
Los análisis citogenéticos son mayormente basados en el
examen de los cromosomas fijados durante la metafase mitótica.
Durante esta fase del ciclo celular el ADN ya se ha replicado y la
cromatina esta altamente condensada. Las dos DNAs hijas se
encuentran encajetadas en proteínas cromosómicas formando
cromátides hermanas, las cuales son sostenidas juntas por el
centrómero. El centrómero es la estructura que se inserta en el
uso mitótico antes de la segregación.

76. Los cromosomas en metafase difieren uno del otro,
tanto en talla como en apariencia y su longitud
absoluta varia en cada cromosoma en dependencia
del momento de la mitosis en el que fue fijado. No
obstante la posición del centrómero es constante en
cada cromosoma. Esto es un importante parámetro
para la identificación de los cromosomas y también el
largo de los dos brazos permite la clasificación en
diferentes tipos morfológicos básicos:

77. Cada especie tiene un número normal diploide de cromosomas. Un
persona citogenéticamente normal posee 46 cromosomas (44
autosomas y 2 cromosomas sexuales). La vaca por otra parte tiene
60 cromosomas. En el siguiente cuadro aparecen el número de
cromosomas de algunas especies de animales de granja.
Nombre común Género y especie Número diploide de
cromosomas
Bisón Bison bison 60
Gato Felis catus 38
Vaca Bos taurus, B. indicus 60
Perro Canis familiaris 78
Burro E. asinus 62
Cabra Capra hircus 60
Caballo Equus caballus 64
Humano Homo sapiens 46
Cerdo Sus scrofa 38
Oveja Ovis aries 54

78. La posición del centrómero y los brazos pueden ayudar en la
identificación de los pares específicos de cromosomas, pero
inevitablemente algunos pares de cromosomas parecen
idénticos basándonos solo en estos criterios. A esto han
contribuido diferentes técnicas de tinción que producen patrones
de bandas reproducibles al colorear determinados cromosomas.
Por esto el bandeo cromosómico se ha constituido en una
herramienta indispensable en los análisis citogenéticos, por lo
que se han desarrollado varias técnicas de bandeo:
•Bandas Q: Los cromosomas son coloreados con una tinción
fluorescente como la Quinacrina.
•Bandas G: Se producen por la tinción con Giemsa después de
digerir los cromosomas con tripsina.
•Bandas C: Los cromosomas son tratados con ácidos y bases,
posteriormente son coloreados con Giemsa.

79. Cada una de estas técnicas producen patrones de bandas
oscuras o claras (o fluorescencia versus no-fluorescencia) a lo
largo del cromosoma. Cada cromosoma muestra un patrón
único de bandas análogo al código de barras, que nos permite
con seguridad el identificar y diferenciar los cromosomas de una
misma talla o posición centromérica. En la figura siguiente
aparecen cromosomas teñidos con el procedimiento de bandas
G o con procedimientos estándares.

80. Cada gen de la cadena de ADN codifica una proteína en particular.
Las proteínas, como el ADN, también son moléculas de cadena larga.
Están compuestas por distintas combinaciones de 20 aminoácidos
diferentes. Son moléculas extremadamente versátiles, con una
extensión que varía entre unas pocas docenas y cientos de
aminoácidos. A diferencia de los espirales regulares formados por las
cadenas de ADN, las proteínas se doblan y curvan en una enorme
variedad de formas tridimensionales.
Es necesario que recordemos que las proteínas son tanto
componentes estructurales de la Célula (membrana citoplasmática,
membrana nuclear, organelos intracelulares, microtúbulos, etc.), como
funcionales y pueden ser productos metabólicos que pueden
intervenir en el funcionamiento celular o actuar sobre células
componentes de otros tejidos u órganos (enzimas, hormonas, factores
de crecimiento, inmunoglobulinas, etc.)
Mecanismos de la actividad celular controlados por el ADN y
ARN

81. FUNCIONES DE ALGUNAS PROTEINAS

82. Síntesis del ARN (transcripción del ADN)

83. GENES Y POLIPEPTIDOS

84. Pasos del ADN a la proteína
Un gen es parte del ADN en un cromosoma.
La información contenida en el gen y "escrita" en el código genético, es transcripta
en el ARN mensajero.
El ARN mensajero, con la información, forma una cabeza y una cola para dejar el
núcleo.
El código en el ARNm es "traducido" por una maquinaria molecular en el ribosoma,
que construye las largas cadenas de aminoácidos "síntesis" que forman una
proteína.
La proteína finalmente se organiza tridimensionalmente en su forma funcional.