Acerca de organismos, celulas, genes y poblaciones

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Ana Teresa De Micheli
Alejandra Donato
Liliana Goveto
Patricia Iglesia
Pablo Adrián Otero
Universidad de Buenos Aires - Ciclo Básico Común
ACERCA DE ORGANISMOS,
CÉLULAS, GENES Y
POBLACIONES
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
1
Acerca de organismos, células,
genes y poblaciones
Dibujo de 
célula en 
metafase 
mitótica
Foto de 
Charles 
Darwin
Foto de 
plantas de 
menta
Modelo de 
ribosoma
Modelo de 
membrana 
plasmática
Modelo de 
doble 
hélice del 
ADN
Modelo 3D 
de la 
proteína 
globina
Dibujo de 
una 
mosca de 
la fruta
Autores:
Ana De Micheli
Alejandra Donato
Liliana Goveto
Patricia Iglesia
Pablo Adrián Otero
Colaboración en la revisión y corrección de originales:
 María Eugenia Medina
Edición y diagramación:
Pablo Adrián Otero.
Comentarios y sugerencias sobre este libro a:
cbcbiolibro2006@yahoo.com.ar
2
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
3
Indice
Prefacio pág.5
Introducción pág.7
Instrucciones para un mejor uso de este libro pág.11
Capítulo 1
Unidad y diversidad de la vida
1. ¿Qué es un ser vivo? pág.13
2. Los seres vivos están formados por células pág.14
3. La vida y su complejidad pág.17
4. Todos los seres vivos son similares a sus progenitores pág.19
5. Las diferencias entre los seres vivos pág.21
Capítulo 2
La información genética se expresa
1. Genes, organismo y ambiente pág.25
2. ¿Qué son los genes? pág.31
3. ¿Qué clase de información tiene un gen? pág.34
4. ¿Cómo son y qué hacen las proteínas? pág.35
5. Las enzimas: proteínas que aceleran procesos biológicos pág.39
6. ¿Cómo se lee la información para construir una proteína? pág.42
7. ¿Cómo se traduce el mensaje? Desde al ARN a la proteína pág.45
8. ¿Qué sucede cuando cambia el mensaje para construir una proteína? pág.50
9. ¿Cómo se regula el mensaje de los genes? pág.54
Capítulo 3
La información genética se hereda
1. De la cigota al organismo pluricelular pág.57
2. ¿Qué le pasa a una célula a lo largo de su vida? pág.58
3. ¿Cómo se copia el ADN? pág.62
4. ¿Cómo se dividen las células? pág.65
5. Consecuencias de la mitosis en los organismos y las poblaciones pág.68
6. ¿Cómo se forman las gametas? pág.70
4
7. Consecuencias de la meiosis en las poblaciones de organismos que se
reproducen sexualmente pág.76
8. ¿Por qué los hijos se parecen a sus padres? pág.78
9. Algunas enfermedades se heredan pág.84
Capítulo 4
La evolución de los seres vivos
1. Cambian......todas las especies cambian pág.87
2. La población y sus genes pág.87
3. La evolución y las adaptaciones al ambiente pág.92
4. En las poblaciones no sólo actúa la selección natural pág.95
5. Los mecanismos evolutivos y el origen de la diversidad pág.97
Capítulo 5
La materia y la energía: sus transformaciones en los seres vivos
1. Los seres vivos son sistemas abiertos pág.99
2. La alimentación de los heterótrofos pág.102
3. El alimento entra a las células pág.108
4. El alimento llega a todas las células del cuerpo pág.112
5. El alimento es transformado en el interior de las células pág.113
6. El alimento es el combustible de las células pág.117
7. El alimento como fuente de materia pág.124
8. Un ejemplo de regulación del metabolismo a nivel de organismo humano pág.126
Capítulo 6
Los organismos autótrofos fabrican su alimento
1. Ciertos tipos de organismos fabrican su alimento pág.129
2. La síntesis de alimento en presencia de luz pág.129
3. La importancia de la fotosíntesis en el crecimiento de la planta pág.135
4. Todos los seres vivos dependemos de la energía de sol pág.138
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
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PREFACIO
Este material es un “descendiente” del libro De los organismos a sus células
(Ed. Yanel) que fue publicado en 2001 y usado durante cinco años para orientar
la enseñanza y el aprendizaje de la materia Biología del C.B.C. de la U.B.A. en el
Centro Regional Norte (sede San Isidro). La necesidad de elaborar Acerca de
organismos, células, genes y poblaciones surgió de nuestra práctica docente
durante cinco años a lo largo de los cuales fuimos detectando las falencias de
su antecesor.
Uno de los aspectos que consideramos beneficioso cambiar fue la ubicación
de algunos contenidos ya que la secuencia original no facilitaba su comprensión
y la relación con otros contenidos. Otro aspecto modificado está referido a las
actividades. En este nuevo material hemos agregado actividades que creemos
son más facilitadoras del aprendizaje ya sea porque permiten integrar mejor los
temas o porque promueven el desarrollo de diferentes habilidades cognitivas
necesarias para comprender la materia. También hemos modificado el enunciado
de otras por entender que no eran lo suficientemente claras. Finalmente, se ha
cambiado el formato para hacerlo más asequible y agradable.
La elaboración de este material ha sido un proceso colectivo. En el mismo
hemos participado activamente cinco docentes de la cátedra: Alejandra, Ana,
Liliana, Patricia y Pablo. Entre todos, trabajando desde distintos lugares del país
durante los meses de diciembre de 2005, enero y febrero de 2006, redactamos
en parejas los distintos capítulos, los pusimos a discusión del resto de los autores
e intercambiamos opiniones por e-mail, disintiendo en algunas oportunidades y
consensuando las más de las veces.
Como todo material de cátedra, es una hipótesis de trabajo que deberá ser
puesta a prueba en la práctica y analizada críticamente por los docentes y por
los alumnos que son, en definitiva, los verdaderos destinatarios del mismo.
Ana De Micheli
“Todos somos ignorantes, pero no
todos ignoramos lo mismo, y sólo por
ello podemos enseñarnos unos a otros”
6
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
7
INTRODUCCIÓN
La biología es la ciencia que se ocupa de estudiar las características y
los cambios en sistemas vivos que poseen niveles de complejidad muy
diferentes, como los ecosistemas y las células. Por ser tan amplio el objeto
de estudio de esta disciplina, se ha dividido en distintas ramas como la
ecología, la biología celular, la fisiología y la biología evolutiva. La separación
en ramas, que resultó enriquecedora a la hora de producir conocimientos
científicos, se reflejó también en la didáctica de la disciplina.
Lo más frecuente en la enseñanza de la biología es enseñar las
propiedades emergentes de los distintos niveles de organización de los
sistemas vivos en forma aislada, sin establecer relaciones con los niveles
de organización superiores e inferiores al objeto de análisis, además de
obviar las variables temporales y ambientales. La ausencia de estas
relaciones, ofrece una concepción fragmentada y reduccionista de los
fenómenos vivos, que de hecho son estructuras complejas y dinámicas,
resultantes de procesos evolutivos y de las interacciones entre sus partes
y el medio ambiente.
Se suma a lo anteriormente expuesto el hecho de que la práctica
docente tradicional en esta materia, y en tantas otras del sistema educativo
argentino, esta basada en la transmisión de conocimientos, dejando al
alumno el simple rol de receptor y reproductor de información.
Nuestra práctica docente en la materia biología del C.B.C. durante más
de 20 años puso en evidencia algunas de las consecuencias previsibles
de este tipo de enseñanza. Respecto a lo disciplinar, es frecuente que la
mayor parte de los alumnos adolescentes conozca algunas características
de los seres vivos, pero no pueda relacionarlas con las funciones de las
partes que lo integran: sistemas, órganos, tejidos y células, según sea el
caso. Al mismo tiempo, conocen las principales funciones de distintas
partes del organismo pero no pueden relacionarlas con las propiedades
emergentes del mismo. A nivel celular, no pueden establecer las relaciones
dinámicas que existen entre las estructuras sub-celulares y que explican,
en parte, las propiedades del nivel celular. Muchos jóvenesenfrentan
8
también obstáculos para comprender las relaciones entre organismos y
sus consecuencias en las poblaciones y comunidades. Finalmente, en
sus concepciones, rara vez aparece la interacción entre los seres vivos y
el ambiente.
A partir de estos datos, hemos revisado críticamente la enseñanza
tradicional de nuestra materia, que se ocupa de estructuras no visibles –
las células y sus partes- y aborda procesos complejos y abstractos. Esa
enseñanza parte de los átomos y moléculas para llegar a las células y,
eventualmente, abordar al organismo. La experiencia nos mostró que la
implementación de esa secuencia de contenidos no resulta la adecuada
para que gran parte del alumnado comprenda conceptos abstractos ni
construya una concepción más sistémica de los seres vivos y sus células.
Como nuestro objetivo docente es, precisamente, el que no se logra con
la secuencia anterior, hemos elaborado un enfoque diferente que pone al
sistema por delante de las partes. Entendemos que el “ida y vuelta”
permanente desde el sistema hacia los elementos que lo componen, es
un camino apropiado para construir el concepto de totalidad en el
funcionamiento de los seres vivos. Al mismo tiempo, nuestra hipótesis es
que este enfoque puede ayudar a la construcción de conceptos biológicos
abstractos y a poder operar con ellos, en la medida que se los utilice para
comprender las propiedades emergentes de los sistemas en los que
ocurren y las problemáticas cotidianas de interés para los alumnos.
También cuestionamos la concepción tradicional acerca del aprendizaje
como la recepción y repetición de conocimientos. Entendemos que cada
alumno construye sus propios conocimientos a partir de la interacción
entre sus concepciones previas, sus modos de aprender, el desarrollo de
sus habilidades cognitivas y cognitivo-linguísticas, sus expectativas y el
ambiente. Por ambiente, entendemos al aula como sistema que resulta
de la interacción entre los docentes, los compañeros, los conocimientos
de unos y otros, los materiales de cátedra, los libros, el flujo de información
y el lugar físico. Esta concepción acerca del aprendizaje nos llevó a
jerarquizar tanto la comunicación oral en el aula a través del trabajo en
pequeños grupos, como el debate coordinado por el docente en el aula
como un todo. Asimismo, nos impulsó a revalorizar la producción escrita
de los alumnos que luego es corregida por los docentes con orientaciones
para su reelaboración.
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
9
La construcción de este enfoque disciplinar y didáctico, al que hemos
denominado “sistémico”, fue un proceso largo que comenzó en 1997 y fueron
muchas las discusiones por las que atravesamos. Un primer
cuestionamiento fue si esta manera de encarar la enseñanza no atentaría
contra la calidad - muchas veces confundida con cantidad - de la enseñanza.
Este punto no es banal ya que en muchas experiencias en las que se abordan
didácticamente problemas holísticos, como por ejemplo los ambientales,
se cae en repetir un conjunto de conceptos muy generales y faltos de
contenidos disciplinares. Además, nos cuestionamos si el ordenamiento
sistema-parte-sistema no nos obligaría a dejar temas fuera del programa.
Entendimos que esta propuesta exigía la jerarquización de los contenidos a
trabajar y eventualmente dejar algunos de lado. Respecto a lo didáctico,
iniciamos un largo y enriquecedor aprendizaje acerca de cuáles eran las
actividades más adecuadas para lograr nuestros objetivos docentes, cuál
era la mejor forma de presentarlas al alumnado, qué estrategias didácticas
eran las más útiles para facilitar la comprensión de los temas teóricos en el
aula y para favorecer el diálogo en las clases y en los pequeños grupos.
Parte de este proceso está plasmado en el presente material. Aunque
inicialmente esté dirigido a los alumnos y los docentes de la materia de
biología de C.B.C., nuestra expectativa es que también resulte una alternativa
didáctica novedosa para los profesores de biología de la escuela media y
de nivel terciario.
10
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
11
Continuaremos nuestra relación lector-autor ofreciéndole algunas
instrucciones para que pueda aprovechar mejor este libro. En pocas
líneas le daremos algunos consejos que creemos le serán de mucha
utilidad.
El libro está dividido en seis capítulos y cada uno de éstos en
apartados. Esta diagramación permite organizar el material del libro,
pero debe quedar claro que consideramos que los temas biológicos
incluidos están relacionados entre sí aunque se encuentren en
distintos capítulos. Deseamos y esperamos haber logrado que el libro
tenga un hilo conductor y que usted pueda al final del curso “ir y
venir” de un capítulo a otro.
Cada apartado incluye una introducción teórica y actividades. En
cada caso, la introducción es un resumen y no contiene información
detallada, por eso este no es un libro de texto. La lectura de esta
introducción antes de la clase correspondiente le será de mucha
utilidad, ya que no escuchará por primera vez hablar del tema en el
aula. Redactamos estas introducciones teóricas con la idea de que
sean sencillas de leer y entender. Luego de la exposición teórica en
clase, usted podrá releer el apartado, pero ahora con “nuevos ojos”.
El tipo de letra le dará información extra de lo que está leyendo.
Los términos que se introducen por primera vez están escritos en
letra negrita. En algunos casos el término en negrita es definido al
margen del texto en un recuadro (señalado con ?). Estos recuadros
los encontrará a lo largo de todo el libro. Lo invitamos a que usted
agregue sus propios recuadros en el margen con las definiciones de
términos que considera importantes. En los casos que deseamos
resaltar una expresión o frase utilizamos letra cursiva.
Las actividades están siempre al final del apartado y utilizamos otro tipo de
letra (la que está leyendo ahora) para que usted las encuentre rápidamente.
Agregamos una considerable cantidad de actividades y de distinto tipo:
?
Cada vez que vea
este ícono
encontrará la
definición de un
término importante.
Instrucciones para un mejor uso
de este libro
12
realización de cuadros comparativos, redacción de textos que relacionan
términos, análisis de gráficos, etc. Le aconsejamos que realice la totalidad de
las actividades aunque no hayan sido recomendadas por el docente. No se
desanime si no puede resolver alguna acividad. En ese caso recuerde que
dispone de sus apuntes, de bibliografía y de la consulta al docente. El
aprendizaje es un proceso y como tal lleva tiempo y dedicación.
Algunas actividades incluyen tablas; complételas en el mismo libro. Este libro
es su guía de estudios, no tenga miedo de escribir en él.
Muchas de las figuras que incluimos en los diferentes capítulos
son las mismas que hacemos en el pizarrón durante las clases. El
objetivo de estas figuras es facilitar la visualización de estructuras
microscópicas o de procesos abstractos. En ellas incluimos a modo
de ejemplo sólo algunos nombres y esperamos que usted les agregue
todos los rótulos que considere necesarios.
Por último pero no menos importante, la bibliografía. Consultar
libros de texto o artículos de revistas especializadas es una parte
fundamental del proceso de aprendizaje. Suele ocurrir que lo más
difícil es decidir qué libro consultar, por ello, al final de cada capítulo le
recomendamos fuentes bibliográficas. Las separamos en “bibliografía
básica” y “bibliografía sugerida”. Recomendamos especialmente
consultar los temas tratados en los capítulos en alguna de las fuentes
de la bibliografía básica. Si algún tema le pareció interesante y desea
leer más sobre él, en la bibliografía sugerida puede encontrar lo que
buscaba. Recuerde que esto es tan sólo una guía y que existen otros
libros que puede usar. En este caso consulte con algún docente sobre
la bibliografía que consiguió.
Los autores.
&&
Cada vez que vea
esteícono
encontrará una
bibliografía
sugerida para
profundizar sobre
algún tema teórico.
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
13
1. ¿Qué es un ser vivo?
(Características de los seres vivos)
“El koala es un animal herbívoro que se alimenta exclusivamente de hojas
de eucalipto. Este tipo de alimento es difícil de digerir ya que posee mucha
fibra vegetal (celulosa) y toxinas. Sin embargo, el koala recibe la colaboración
de bacterias y hongos que viven en su sistema digestivo, digieren la fibra y
detoxifican las hojas. De esa manera, la dieta no perjudica al animal.”
Nos preguntamos: ¿qué es un ser vivo? o ¿qué es estar vivo? Las
respuestas a estas preguntas han variado a lo largo de la historia según
los conocimientos científicos y las concepciones religiosas predominantes
en cada época. Actualmente, es frecuente encontrar en los libros de
biología que los seres vivos son aquellas estructuras que se alimentan,
reproducen, necesitan oxígeno (en su mayoría), se adaptan
fisiológicamente al lugar en el que viven y autorregulan sus funciones.
De hecho, una alternativa para definir un ser vivo sería enumerar una
lista de las características o propiedades que posee. Esta lista sería
confeccionada a partir del análisis del funcionamiento y la estructura de
diversos seres vivos. Sin embargo, la elaboración de una lista de
características como método para definir un ser vivo posee ciertas
limitaciones. En primer lugar, nunca sabríamos cuando la lista está
completa; en segundo lugar no pone en evidencia la relación existente
entre las características. A modo de ejemplo, ¿podría un animal
transformar el alimento en su interior si antes no lo introdujo? ¿podría un
vegetal aprovechar el alimento que fabrica si no existiera un borde que lo
retenga y concentre en el interior? No. La capacidad de metabolizar en
un ser vivo está estrechamente relacionada con el intercambio de mate-
ria y energía con el medio externo. Al mismo tiempo, el metabolismo
sólo es posible si existe un borde que retenga sustancias en el interior
del ser vivo. En definitiva, todas las características de los seres vivos
están interrelacionadas entre sí.
Una forma alternativa de responder qué son los seres vivos consiste
en pensarlos como sistemas materiales que poseen una organización
particular. En otras palabras, lo que caracteriza a los seres vivos es que
son sistemas complejos formados por distintos componentes entre los
cuales existen intrincadas interacciones. De esa organización particular
emergen las propiedades que caracterizan a todos los seres vivos. Los
científicos Maturana y Varela (1994) han profundizado esta idea
CAPÍTULO 1
UNIDAD Y DIVERSIDAD DE LA VIDA
??
Metabolismo:
conjunto de
reacciones
bioquímicas que
ocurren dentro del
ser vivo y permiten
transformar materia
y energía.
Capítulo 1: Unidad y diversidad de la vida
14
proponiendo que todos los seres vivos son organizaciones autopoiéticas,
es decir organizaciones que se auto–construyen, se reproducen y dejan
descendencia igualmente organizada.
ACTIVIDAD 1
Lea el texto con el que se inicia este capítulo. Señale todos los seres vivos mencionados
y haga una lista con las características que para usted debe reunir un ser vivo.
ACTIVIDAD 2
El siguiente párrafo hace referencia a algunas propiedades de los seres vivos sin
nombrarlas expresamente.
a) ¿Cuáles son esas características?
b) ¿Qué relación encuentra entre esas características?
“Todos sabemos que las plantas pueden fabricar su propio alimento si disponen
de luz y de agua. Sin embargo, inmediatamente después de germinar, la plántula
debe alimentarse de la reserva que tiene la semilla. Utilizando esta reserva de
alimento, que puede ser almidón o aceite, la pequeña planta aumenta de tamaño
hasta que posee verdaderas hojas. Después de las hojas, aparecerán las flores, y
luego la capacidad de formar frutos y producir nuevas semillas.”
ACTIVIDAD 3
Piense en su cuerpo:
a) Identifique algún fenómeno que ocurra en su cuerpo y que permita ejemplificar el
concepto de Maturana y Varela de que los seres vivos nos autoconstruimos.
b) ¿Qué fenómenos de su cuerpo evidencian la capacidad de homeostasis? Mencione
por lo menos dos.
c) Identifique en su cuerpo fenómenos que pongan en evidencia la propiedad de los
seres vivos de ser sistemas abiertos. Mencione por lo menos dos.
ACTIVIDAD 4
Mencione algún objeto sin vida que posea alguna de las características de los seres
vivos. Ese objeto, ¿posee las otras propiedades de los seres vivos?
2. Los seres vivos están formados por células
(Células procariontes y eucariontes)
Desde mediados del siglo XIX se sabe que todos los seres vivos están
formados por células. Aunque hoy esto parezca trivial, esta conclusión fue
el resultado de un largo camino de idas y vueltas. La observación con
microscopios de menor nitidez y resolución que los actuales, confundía a
los investigadores, que muchas veces observaban el mismo material pero
realizaban distintas interpretaciones. Incluso el nombre célula es el resultado
de un equívoco. Robert Hooke en el año 1665 observó corcho al microscopio
y vio algo parecido a pequeños espacios o celdas vacías que denominó
células. Hoy sabemos que el corcho es un tejido vegetal cuyas células están
muertas y que de ellas sólo queda la pared celular. Las células no son
espacios vacíos, sino que contienen una gran cantidad y diversidad de
&&
Recomendamos
leer más sobre los
seres vivos como
organizaciones
autopoiéticas (ver
bibliografía al final
del capítulo:
Maturana, 1984).
??
Homeostasis:
Capacidad de los
organismos de
mantener en
equilibrio su medio
interno.
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
15
estructuras y sustancias en su interior.
Años más tarde, Matthias Schleiden (1838) y Theodor Schwann (1839)
encontraron un denominador común entre todas las plantas y animales:
estar constituidos por células, que actualmente sabemos constituyen las
unidades anatómicas y funcionales de los seres vivos.
Figura 1.1. a) Foto de bacterias Pseudomonas (células procariotas) obtenida mediante
microscopio electrónico. b) Esquema de células procariotas obtenido a partir de la foto de la
izquierda. c) Foto de un tipo de glóbulo blanco humano (célula eucariota), obtenida mediante
microscopio óptico. d) Esquema de célula eucariota obtenido a partir de la foto de la izquierda.
En 1858 Rudolph Virchow le dio un significado aún más amplio al concepto
de célula al afirmar que: "Donde existe una célula debe haber habido una
célula preexistente, así como un animal surge de un animal y una planta
surge solamente de otra planta”. Las investigaciones sobre diferentes
aspectos de la vida de la células fueron cada vez más numerosas durante
fines del siglo XIX. Entre los investigadores destacados en citología estaban
Louis Pasteur, Walther Fleming, Theodor Boveri y Oscar Hertwig. Sin em-
bargo, no fue sino hasta 1925 cuando el microbiólogo francés Edouard
Capítulo 1: Unidad y diversidad de la vida
16
Chatton diferenció a las células en procariontes y eucariontes (ver figura
1.1).
ACTIVIDAD 5
Observe las fotos y esquemas (ver figura 1.1) de una bacteria (célula procariota) y
de una célula humana (eucariota). La imagen de las bacterias fue obtenida con un
microscopio electrónico, que puede ampliar un objeto un millón de veces; mientras
que la imagen de la célula eucariota fue obtenida con un microscopio óptico, que
puede aumentar la imagen de un objeto hasta mil veces.
a) Compare cada esquema con la foto a partir de la cual fue dibujado. ¿Qué
diferencias encuentra entre la foto y el esquema? ¿Qué finalidad tiene confeccionar
un esquema?
b) Compare ambas fotos y esquemas entre sí y establezca las siguientes diferencias:
c) ¿Cuál de las células es más pequeña? ¿Cuánto más pequeña es?
d) ¿Qué diferencias encuentra en su borde?
e) Además de las ya mencionadas, ¿qué otras diferencias encuentra entre ambas
células?
ACTIVIDAD 6
Complete el siguiente cuadro comparativo entre una célula procariota y una
eucariota. Después de completarlo, analicecuáles son las principales semejanzas
y diferencias entre ambos tipos de células.
Criterios utilizados Procariota Eucariota
Presencia de
membrana
plasmática
núcleo celular
endomembranas
que limitan
organelas
Capacidad de
metabolizar
dividirse
Organización del
material
genético:
cantidad de
cromosomas
composición de
los cromosomas
Comparación de
tamaño:
longitud
volumen
Tipo de división celular
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
17
3. La vida y su complejidad
(Niveles de organización de los seres vivos)
La vida en la tierra comenzó hace alrededor de 3500 millones de años.
Los organismos pioneros eran unicelulares procariotas (ver figura 1.1.a),
muy similares a las bacterias que actualmente habitan en ambientes
que a simple vista no parecen adecuados para la vida, como las aguas
termales o con elevada concentración de azufre.
Por más de dos mil millones de años fueron los únicos seres vivos
hasta la aparición de las células eucariotas (ver figura 1.1.c). Según la
teoría endosimbiótica propuesta por Margulis (1971), estás células se
originaron cuando distintos tipos de organismos procariontes
establecieron relaciones entre ellos. Se cree que esto ocurrió cuando un
tipo de célula procarionte más grande incorporó a otros procariontes más
pequeños. Las relaciones establecidas entre ellos resultaron beneficiosas
por lo que fueron conservadas y luego transmitidas de generación en
generación. De esta manera lo que hoy conocemos como mitocondrias
y cloroplastos eran en los comienzos organismos procariontes de vida
libre.
Ya sean procariontes o eucariontes, todos los seres vivos durante los
primeros dos mil setecientos millones de años tuvieron un nivel de
organización celular. Los primeros organismos pluricelulares estaban
formados por muchas células iguales, donde cada una realizaba todas
las funciones, es decir no había aún división del trabajo en el individuo
(ver figura 1.2).
Figura 1.2. a) Dibujo de un alga verde marina llamada ulva, común en las costas de Argen-
tina. b) Dibujo del corte de la lámina de ulva.
Posteriormente, aparecieron organismos con distintos tipos de células
que realizaban distintas funciones. Este nivel de organización se conoce
como tisular o de tejidos.¿Qué organismos poseen este nivel de
organización? Las aguas vivas o medusas marinas (ver figuras 1.2 y
&&
Recomendamos
leer más sobre: el
origen de las
células eucariontes
(ver bibliografía al
final del capítulo:
De Duve, 1996).
Capítulo 1: Unidad y diversidad de la vida
18
1.3), algunas algas y hongos son algunos ejemplos de organismos con
organización tisular.
Figura 1.3. a) Medusa marina. b) Corte de la pared del cuerpo de una medusa visto al
microscopio óptico.
Luego, el nivel de organización aumentó en complejidad y comenzaron
a aparecer organismos formados por órganos. Cada órgano está
compuesto por distintos tejidos y sus funciones resultan de la interacción
de los mismos. La complejidad siguió aumentando y algunos seres vi-
vos (por ejemplo, nosotros) poseen sus órganos organizados en
sistemas.
Figura 1.4. a) Sistema digestivo humano. b) Corte transversal de esófago. c) Células
musculares lisas (a). d) Células epiteliales del esófago (b).
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
19
El aumento de complejidad en el nivel de organización trae como
consecuencia la aparición de propiedades emergentes. Estas
propiedades surgen en un nivel como resultado de la organización e
interacción de estructuras de niveles anteriores. Por ejemplo, sólo la
organización a nivel celular permite la vida y recién en los organismos
pluricelulares emergió la posibilidad de dividir el trabajo y aumentar el
tamaño del cuerpo.
ACTIVIDAD 7
Analice la estructura del alga ulva (ver figuras 1.2).
a) Aproximadamente: ¿cuál es el tamaño de esta alga? ¿Es un organismo unicelular
o pluricelular?
b) Identifique en las figuras una célula y las estructuras subcelulares ilustradas.
c) ¿Cómo son las células que forman al alga ulva entre sí, iguales o distintas?
d) ¿A qué nivel de organización pertenece este organismo? ¿Por qué?
ACTIVIDAD 8
Analice la estructura de la medusa (ver figuras 1.3).
a) Identifique en las figuras una célula y las estructuras subcelulares ilustradas.
b) ¿Cómo son las células que forman la medusa entre sí: iguales o distintas?
c) ¿A qué nivel de organización pertenece este organismo? ¿Por qué?
ACTIVIDAD 9
Compare la estructura del alga ulva con la estructura de la medusa.
a) ¿Qué conclusiones puede sacar acerca del grado de complejidad de cada
organismo?
b) ¿En cuál de estos dos organismos hay mayor división de trabajo entre las células
que los forman?
ACTIVIDAD 10
La figura 1.4 muestra la ubicación del esófago en el cuerpo humano y diferentes
vistas de este órgano con creciente detalle.
a) ¿Qué nivel de organización posee el ser humano?
b) ¿Cuál de las figuras muestra que el esófago forma parte de un sistema?
c) ¿En cuál de las figuras se muestra que el esófago está formado por distintos
tejidos? ¿Cómo están dispuestos esos tejidos?
d) Compare las figuras 1.4.c y 1.4.d. ¿Qué diferencias y semejanzas encuentra
entre ambos tipos de células?
e) ¿Cree usted que todas las células que forman parte del esófago poseen las
mismas funciones?
4. Todos los seres vivos son similares a sus progenitores
(Reproducción sexual y asexual)
La reproducción es una de las características de los seres vivos. Los
individuos cuando se reproducen originan uno o varios descendientes
similares, aunque no necesariamente iguales entre ellos ni a los
progenitores. Estos descendientes podrán crecer, desarrollarse y
reproducirse nuevamente. De esta forma, las poblaciones de las
Capítulo 1: Unidad y diversidad de la vida
20
distintas especies se perpetúan en el tiempo.
Las formas de reproducción existentes en los distintos tipos de seres
vivos son muy variadas. En algunos casos el progenitor es un único
individuo, como ocurre con los organismos hermafroditas. En otros
grupos (bacterias y hongos) ni siquiera se reconocen sexos. Podríamos
seguir mencionado ejemplos, pero nos vamos a concentrar en clasificar
las formas de reproducción en dos tipos: asexual y sexual.
En la reproducción llamada asexual, un único organismo se repro-
duce y transmite a la descendencia la misma información genética que
él posee. Son variadas las formas de reproducción asexual que existen.
Algunas plantas producen individuos nuevos por fragmentación de bulbos
(como las cebollas), de tubérculos (como las papas) o de rizomas (como
el césped y el bambú). La reproducción por fragmentación también ocurre
en algunos animales (gusanos planos) y en la mayoría de los hongos.
También en los organismos unicelulares la reproducción asexual es
común; así una bacteria puede en tan sólo 20 minutos dividirse y originar
dos bacterias nuevas. Sea cual fuera el mecanismo y el tipo de organismo
que se reproduce, lo más importante en este tipo de reproducción, es
que la información genética de los padres y los descendientes es idéntica.
El otro tipo de reproducción es la llamada sexual, no exactamente
porque se necesiten individuos de distinto sexo. La reproducción sexual
requiere que se formen gametas (que contienen la mitad de la información
genética de un individuo), y que esas gametas se fusionen durante la
fecundación (completando la totalidad de la información). De esta manera
el descendiente es una combinación nueva de información genética,
diferente a la del o los progenitores.
En el caso de los organismos hermafroditas, un mismo individuo
puede formar las dos gametas. La mayoría de las plantas con flor que
conocemos son hermafroditas y entre los animales algunos caracoles y
las lombrices.
En otros casos las gametas son producidas por individuos diferentes.
En algunas plantas, como el sauce o el ombú, hay árboles macho que
producen gametas masculinas incluidas dentro del polen, y árboles
hembra que producen óvulos. En los hongos, las gametas las producen
individuos diferentes, pero no se los llama macho ni hembra. En la mayoríade los animales (incluidos los humanos), las hembras producen óvulos y
los machos espermatozoides.
De este modo, los descendientes de una misma pareja (hermanos)
son individuos muy parecidos, pero no idénticos entre sí, incluso los
mellizos que comparten el día de nacimiento pero pueden ser de distinto
sexo. La única excepción a lo anteriormente expuesto son los gemelos.
ACTIVIDAD 11
Compare la reproducción sexual y asexual mediante un cuadro. Le sugerimos que
utilice los siguientes criterios: formación de gametas, presencia de fecundación y
similitud entre la información genética de padres e hijos.
ACTIVIDAD 12
Piense en algún organismo que se reproduzca sexualmente.
??
Población:
conjunto de
individuos
pertenecientes a la
misma especie y
que conviven en un
área y tiempo; de
tal manera que
pueden
reproducirse entre
sí.
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
21
a) ¿En qué órganos se forman las gametas? ¿Dónde se produce la fecundación?
b) Respecto a ese organismo, redacte una frase que relacione los siguientes
términos: formación de gametas y fecundación.
5. Las diferencias entre los seres vivos
(Diversidad y clasificación de los seres vivos)
Ya vimos que todos los seres vivos comparten características, pero
la simple observación de la diversidad biológica permite encontrar
diferencias entre ellos. Algunas tienen que ver con la estructura o tamaño
(diferencias morfológicas) y otras implican diferencias en el
funcionamiento (diferencias fisiológicas). Además, no todos los seres
vivos habitan en los mismos ambientes, ni responden a sus cambios de
la misma manera (diferencias ecológicas).
Desde tiempos remotos, los seres humanos clasificamos a los seres
vivos con los que convivimos, pero no siempre con los mismos propósitos
ni utilizando los mismos criterios. Por ejemplo, podemos clasificar las
plantas en comestibles o no comestibles, si nuestro objetivo es distinguir
cuales podemos consumir. O podríamos clasificar las mismas especies
de plantas en medicinales o no medicinales, si nos interesa buscar alivio
para nuestras enfermedades y dolencias. Los biólogos actualmente
también clasifican a los seres vivos pero utilizan otros criterios para lograr
este propósito.
El primer naturalista que clasificó a los seres vivos utilizó criterios de
semejanza morfológica. Se llamaba Carl von Linneo, y su objetivo era
“ordenar la obra divina de la creación”. En su libro Sistema Natural (1758)
agrupó los seres vivos muy parecidos en la misma especie y las
especies semejantes en géneros; que a su vez incluyó en familias,
éstas en órdenes y éstos en categorías mayores como phylum y
finalmente en lo que conocemos como reinos. Esta clasificación es
jerárquica, ya que la máxima categoría (el reino) incluye a todas las otras
categorías menores.
Linneo también creó la nomenclatura binomial por la cual cada especie
es nombrada con dos palabras: un epíteto genérico y un epíteto específico.
Por ejemplo la especie que incluye a los lobos fue llamada Canis lupus.
Actualmente, se sigue utilizando la nomenclatura binomial, pero los
criterios de clasificación son diferentes ya que se da más importancia a
que las especies incluidas en una misma categoría (por ejemplo género)
estén emparentadas evolutivamente y no prioriza tanto la semejanza
morfológica. Es fácil aceptar que los pumas y los lobos pertenecen a
especies distintas (Felis concolor y Canis lupus respectivamente), pero
es difícil pensar que todos los perros sin importar la raza pertenezcan a
una misma especie (Canis familiaris).
Se desconoce el número de especies actuales pero se calcula en
decenas de millones. Ya vimos que todas estas especies son clasificadas
en géneros, familias, órdenes, y finalmente en reinos. Pero, ¿cuántos
reinos existen?. Actualmente, se utiliza la clasificación planteada por
Whittaker y Margulis en 1978, que propone la existencia de cinco grandes
reinos: Monera, Protistas, Hongos, Plantas y Animales (ver figura 1.5).
Capítulo 1: Unidad y diversidad de la vida
22
Figura 1.5: Árbol evolutivo que muestra la relación entre los organismos clasificados en los
cinco reinos.
Pero, ¿qué es una especie? Esta pregunta plantea problemas
filosóficos, pero si buscamos una respuesta práctica, podríamos decir
que una especie está integrada por poblaciones de individuos similares
en aspecto y funcionamiento y que además pueden reproducirse entre
sí, siendo la descendencia fértil y de características similares a los
progenitores. Palabras más o palabras menos, esta es la definición que
se conoce como concepto biológico de especie formulada por Ernst
Mayr en 1940. Según este concepto, los individuos de una especie no
pueden reproducirse con individuos de otras especies aunque sus
poblaciones estén en contacto. De tal manera que cada especie está
aislada reproductivamente y no puede haber intercambio o recombinación
de información genética entre ellas. Obsérvese que según esta definición,
los organismos que se reproducen sólo asexualmente no se podrían
agrupar en especies.
ACTIVIDAD 13
Se quiere comparar diferentes individuos pertenecientes a los cinco reinos.
a) ¿Qué criterios elegiría para compararlos? Lo ayudamos proponiéndole dos
criterios: nivel de organización que alcanza y tipo de reproducción. Mencione otros
tres criterios.
b) Confeccione un cuadro comparativo de los cinco reinos usando los cinco criterios
propuestos en el punto anterior.
&&
Recomendamos
leer más sobre qué
es una especie
biológica
(ver bibliografía al
final del capítulo:
Mayr, 1995)
Procariontes Eucariontes
Monera Protista Planta Hongo Animal
ProtozoosBacterias Algas
Primer eucariota unicelular
Primer eucariota 
pluricelular
Primer procariota unicelular
3500
1800
800
Origen de la vida
M
illones de años
hoy
&&
Recomendamos
leer más sobre las
caracteristicas de
los organismos de
cada reino biológico
(ver bibliografía al
final del capítulo:
Curtis, 2000)
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
23
ACTIVIDAD 14
¿En que reino incluiría a un organismo que es pluricelular, descomponedor y
heterótrofo?¿Y a un organismo unicelular autótrofo?
ACTIVIDAD 15
Anteriormente a la clasificación actual de reinos, los hongos estaban incluidos en
el reino Plantas, ¿por qué cree usted que los separaron en un reino propio?
ACTIVIDAD 16
Confeccione un cuadro comparativo entre: una célula animal, una célula vegetal y
una perteneciente a un hongo. Elija usted los criterios necesarios para realizar el
cuadro.
ACTIVIDAD 17
Un biólogo colocó células de hongos y células animales en dos recipientes de
vidrio distintos, pero olvidó rotularlos. Si dispone de un microscopio: ¿qué criterios
usaría para saber cuál es cuál?
ACTIVIDAD 18
El ser humano (Homo sapiens) pertenece al mismo género que el extinto hombre
de Neanderthal (Homo neanderthalensis), no así el chimpancé (Pan troglodytes).
Las tres especies anteriores pertenecen a la clase mamíferos, al igual que la
ballena franca (Eubalaena australis). Según la clasificación de estas especies,
¿cuáles están más emparentadas entre sí y cuáles menos?
ACTIVIDAD 19
Uno de los problemas ambientales en la Ciudad de Buenos Aires es el aumento de
la cantidad de palomas (Columba livia) a tal punto que son consideradas una
plaga. Para impedir dicho aumento, se sugiere a los habitantes de la ciudad que
eviten alimentar a esas aves.
a) En el pequeño texto anterior se alude a dos características de los seres vivos,
¿Cuáles son y qué relación existe entre ambas características?
b) En torno a la problemática ambiental planteada, redacte un texto que contenga
y relacione los siguientes términos: población, reproducción y especie.
&&
Bibliografía básica:
-Curtis, Helena y colaboradores. 2000. Biología. Buenos Aires. Editorial Médica
Panamericana.
-Purves, William y colaboradores. 2003. Vida. La ciencia de la biología. Editorial Médica
Panamericana.
Bibliografía sugerida (lecturas complementarias):
-De Duve, Christian. 1996. El origen de las células eucariotas. Investigación y Ciencia.
Número 237 (junio); páginas18 a 27.
-Maturana, H y Varela, F. 1984. El árbol del conocimiento. Ed.Universitaria. Chile.
-Mayr, Ernst. 1995. Así es la biología. Madrid. Editorial Debate. (Capítulo 7: El qué. El
estudio de la diversidad, páginas 143 a 151).
Capítulo 1: Unidad y diversidad de la vida
24
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
25
CAPÍTULO 2
LA INFORMACIÓN GENÉTICA SE EXPRESA
1. Genes, organismo y ambiente
(Relaciones entre fenotipo, genotipo y ambiente)
En el capítulo anterior trabajamos con las semejanzas estructurales y
funcionales que se pueden establecer al comparar entre sí a los seres
vivos. Estas similitudes pueden ser explicadas si pensamos en el origen
común de todos los organismos. También presentamos algunas de las
diferencias que existen entre ellos y que nos permiten clasificarlos en
distintos grupos. En los próximos capítulos explicaremos cómo surgieron
esas variaciones. Nos referiremos tanto a la variabilidad entre los
organismos de una misma especie, como a la diversidad entre poblaciones
que pertenecen a diferentes especies.
Todos sabemos que los organismos de una especie tienen
descendientes con características similares a ellos. Pero, ¿por qué es
así? ¿por qué a partir de una pareja de perros nacen perritos y no lagartijas?
Para poder responder a estas preguntas, referidas a cómo se transmiten
las características de padres a hijos, primero debemos considerar por
qué un organismo tiene ciertas características y no otras.
Las características estructurales, funcionales y comportamentales de
un ser vivo conforman su fenotipo. Si tomamos como ejemplo a un perro,
el color, la textura y el largo de su pelo, la forma del hocico, la cola, las
orejas; el largo de las patas, el tamaño del cuerpo, son todos aspectos
visibles del fenotipo. Un perro también tiene caracteres funcionales o
fisiológicos que no son observables directamente, pero son parte del
fenotipo del animal. De la misma manera podemos pensar en aspectos
del comportamiento, como la agresividad o la preferencia por un tipo de
alimento.
Podríamos preguntarnos, por ejemplo:¿cómo está guardada la
información relacionada con el color del pelaje de un perro? ¿cómo se
manifiesta? Se suele decir que la respuesta está en los genes. Pero, ¿qué
son los genes? ¿cuál es su lenguaje? ¿cómo se escribe? Para explicar
estas cuestiones, el lenguaje científico se nutre de metáforas. Se habla
de información genética, del mensaje de los genes, de que los genes se
expresan o actúan. Podemos empezar a aproximarnos al concepto
planteando que los genes son unidades de información que se relacionan
con una característica. Al conjunto de genes de un organismo se lo
denomina genotipo.
Las características fenotípicas que manifiesta un individuo dependen,
en parte, de la información genética que este organismo tiene. Como por
ejemplo, el hecho de que un determinado perro tenga cierto color de pelo
y no otro, dependerá del mensaje almacenado en sus genes. Lo mismo
ocurre con aspectos tales como el grupo sanguíneo, o el factor RH en el
Capítulo 2: La información genética se expresa
26
ser humano, y muchas otras características determinadas por el genotipo
del ser vivo.
Sin embargo, ¿qué ocurre con características tales como la altura o el
peso que puede alcanzar un individuo? Seguramente un perrito que es
hijo de una pareja de ovejeros alemanes (que aportaron la información
que recibió) tendrá mayor tamaño que otro que es descendiente de perros
pequineses. Sin embargo, ¿crecerá de la misma manera si no es
alimentado adecuadamente?, ¿alcanzará el mismo tamaño corporal si
no se le aportan todos los nutrientes necesarios? En estos casos hay otro
componente (no sólo los genes) que influye en el fenotipo del individuo.
Nos referimos al ambiente, que en estas situaciones actúa como un
regulador de la expresión de los genes.
Ahora la cuestión es: ¿qué es el ambiente para un ser vivo? Podríamos
decir que el ambiente de un organismo es el conjunto de condiciones
exteriores que para él tienen alguna relevancia, porque ese organismo
interactúa con esos aspectos del mundo. No son únicamente los
componentes físicos del medio (agua, luz, nutrientes, temperatura, entre
otros) sino también todos los estímulos sensoriales que el organismo capta,
incluyendo las interacciones con otros seres vivos.
Sin embargo, no todo lo que rodea a un ser vivo forma parte de su
ambiente. Por ejemplo, los colibríes al tener un pico muy largo y delgado
pueden polinizar a las flores que tienen forma tubular; pero estos pájaros
no interactúan con las flores achatadas, aunque ambos tipos de flores se
abran al mismo tiempo. Los colibríes forman parte del ambiente de las
flores delgadas, pero no de las achatadas; del mismo modo sólo las
primeras pertenecen al ambiente de los colibríes.
El ambiente puede regular la expresión de los genes, modificando al
fenotipo. Podemos explicar esta relación con el siguiente caso: en los
bosques andino-patagónicos crece un árbol denominado lenga
(Nothofagus pumilio). Esta especie habita en las laderas de las montañas,
inclusive por arriba de los 1500 metros de altura. En las zonas de los
valles, los árboles pueden alcanzar cuarenta metros de altura, tienen una
copa amplia y sus hojas miden alrededor de dos centímetros de largo. Si
ascendemos por la ladera de la montaña hasta llegar por encima de los
1000 metros de altura, podemos observar que las características de las
lengas de esta zona varían bastante: los árboles tienen aspecto
achaparrado, no superan los cuatro metros de altura y sus hojas tienen
menos de diez milímetros de longitud. Si comparamos a estos organismos
de la misma especie, pero que habitan en ambientes diferentes, podemos
notar que algunos aspectos de su fenotipo varían. En este caso, a medida
que ascendemos en la ladera, las condiciones ambientales van tornándose
más desfavorables (disminuyen la temperatura y la humedad ambiental,
el suelo es más delgado, aumenta la velocidad del viento) en consecuencia,
las pequeñas lengas que brotan tienen menor acceso a nutrientes y agua
del suelo. Estas condiciones influyen durante el crecimiento de la planta
repercutiendo en su desarrollo y por lo tanto, en sus características fina-
les.
Como se puede concluir en este caso: el fenotipo de un ser vivo es el
resultado de la interacción entre la información genética del organismo
(su genotipo) y el ambiente en el que el organismo crece y se desarrolla.
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
27
Hasta ahora hemos planteado que el ambiente influye en el fenotipo de
un organismo. Pero el ambiente no es algo ajeno al organismo, sino que
resulta de la interacción con los seres vivos. Es decir, los seres vivos
construyen su propio ambiente. Richard Lewontin, un destacado biólogo
evolucionista, lo explica de la siguiente manera:
“Los organismos no se adaptan simplemente a unos ambientes preexistentes
y autónomos; mediante sus actividades vitales crean, destruyen, modifican y
transforman internamente aspectos del mundo exterior para producir este medio
ambiente. Así como no puede haber ningún organismo sin un ambiente, tampoco
puede existir éste sin organismos. Ni el organismo ni el medio ambiente son un
sistema cerrado, cada uno de ellos está abierto al otro. Hay una gran variedad
de modos en los que el organismo determina su propio entorno. Mientras las
plantas crecen, sus raíces alteran física y químicamente el suelo. El crecimiento
de los pinos blancos crea un entorno que hace imposible que crezca una nueva
generación de pinos jóvenes. Los animales se alimentan de la comida disponible
y ensucian la tierra y el agua con sus excrementos, (…) los castores construyen
diques para crear su propio hábitat, y así hacen bajar y subir el nivel de agua.”
 R. Lewontin, S. Rose y L. Kamin (1996)
 “No está en los genes. Crítica al racismo biológico”En este apartado hemos presentado distintos tipos de relaciones:
situaciones en las que dijimos que el genotipo influye sobre el fenotipo,
algunas otras en las que el ambiente puede modificar el fenotipo de un
organismo, o la situación inversa en la que un determinado fenotipo influye
sobre el ambiente. Pero también existen algunos factores ambientales
que pueden modificar el genotipo de un ser vivo. A estos componentes del
ambiente se los denomina factores o agentes mutagénicos; reciben este
nombre porque pueden causar mutaciones, es decir, producen cambios
en el genotipo. Algunos ejemplos de agentes mutagénicos son: la radiación
de alta energía (ultravioleta, X, atómica) y algunos compuestos químicos
como el benzopireno, que está presente en el humo del cigarrillo, o el
PCB que se encuentra en los grandes transformadores de electricidad.
Ahora bien, si pensamos en aspectos complejos del fenotipo, como
por ejemplo: la presencia de aptitudes artísticas o deportivas, la inteligencia,
la agresividad, la sexualidad, o algunos otros rasgos del comportamiento,
no resulta sencillo establecer si su presencia se debe al genotipo del
individuo, o si hubo influencia ambiental. Johann Sebastian Bach y sus
hijos fueron músicos reconocidos, ¿eso significa que sus hijos heredaron
esa capacidad? ¿O será que estuvieron durante su vida inmersos en un
ambiente favorable y estimulante para el desarrollo de esas condiciones
artísticas?¿Habrán influido ambos componentes: tanto el genotipo como
el ambiente? ¿es posible cuantificar la influencia de uno u otro?
Es difícil responder a estas preguntas. Se han hecho investigaciones
científicas en este tema analizando casos de gemelos idénticos, es decir
aquellos que tienen el mismo genotipo. En especial se tuvieron en cuenta
casos de hermanos gemelos separados al nacer, dado que teóricamente
crecieron en ambientes diferentes. Sin embargo, la interpretación de los
resultados suele depender de la postura de los investigadores. Es una de
las cuestiones de la ciencia que se encuentra en plena discusión.
Capítulo 2: La información genética se expresa
28
En un extremo del abanico de posiciones se encuentra la sociobiologia,
una teoría que postula, entre otras cosas, que el comportamiento social
humano está determinado por la acción específica de los genes. Desde
otro lado, los críticos de esta posición plantean que el enfoque
sociobiológico es reduccionista; debido a que simplifica la explicación de
rasgos complejos (como por ejemplo la inteligencia humana) asignándolos
a un nivel de organización inferior, es decir reduciendo ese carácter a la
presencia de un determinado gen.
Stephen Gould, prestigioso paleontólogo y divulgador científico
recientemente fallecido, presenta en su libro La falsa medida del hombre
una extensa crítica al determinismo biológico que postula la sociobiología.
También Richard Lewontin, a quien citamos en este mismo apartado,
cuestiona la posición determinista alertando sobre el trasfondo político
asociado a este tema.
ACTIVIDAD 1
a) Mencione dos características de la especie Canis familiaris (que incluye a todos
los perros) que usted considere que se deban exclusivamente a la presencia de
determinados genes en esta especie de animal.
b) Mencione dos características de la misma especie en las que pueda plantear la
influencia del ambiente en el fenotipo.
ACTIVIDAD 2
a) Elija una especie que usted conozca (excepto el ser humano) y describa su
fenotipo. Indique cuáles de los aspectos del fenotipo de esa especie podrían ser
modificados por factores ambientales. Explique su respuesta.
b) Ahora considere a una especie muy conocida por usted: el Homo sapiens. Piense
en aspectos estructurales, fisiológicos y de comportamiento, que forman parte del
fenotipo de los organismos de esta especie. ¿Cuáles de esas características cree
usted que dependerán exclusivamente del genotipo? ¿En cuáles puede identificar
la influencia del ambiente?
ACTIVIDAD 3
En el siguiente texto se describen los resultados de un estudio que realizó un equipo
de investigación argentino en un barrio de emergencia de la provincia de Buenos
Aires. Después de leerlo, responda las actividades que se encuentran a continuación.
Es normal que los seres vivos crezcan aunque, por lo general no reparemos
en ello. No nos sorprende advertir que un bebé, al que no habíamos visto por un
corto tiempo, ha experimentado cambios físicos acentuados. Dentro de los límites
que le impone la forma global de la especie, cada individuo posee la información
sobre su modo particular de crecer, su ritmo de desarrollo, la maduración que
alcanzará en las distintas edades y su eventual tamaño adulto final. En otras
palabras, cada ser humano crece según los rasgos propios de la especie, su
sexo y las características hereditarias de su familia.
Pero también algunos factores ambientales, ligados a las condiciones de
vida de las poblaciones, influyen en el crecimiento. Tienen una relevante
gravitación, pues, según sean positivos o negativos, pueden facilitar, modificar
y aún impedir la acción de los genes que controlan el proceso. De todos los
factores ambientales, la nutrición es el más importante. Según la Organización
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
29
Mundial de la Salud, en los grupos sociales carentes de medios, una dieta
pobre en calorías o en proteínas, es la causa principal de retraso del crecimiento,
una consecuencia que es directamente proporcional a la duración y a la intensidad
de la causa, así como a la demora en actuar para contrarrestarla. El estudio de
grupos humanos con alto riesgo de padecer desnutrición, como son las poblaciones
de las áreas subdesarrolladas del planeta, revela varias formas de alteración
del patrón de crecimiento de los niños.
Entre 1988 y 1990, el grupo de investigación que integran los autores llevó
a cabo un estudio multidisciplinario en Villa IAPI, una barriada pobre del partido
de Quilmes, donde viven unos cinco mil habitantes, la mayoría de ascendencia
mestizo europeo-indígena. Gran parte de los hombres trabajan en forma
temporaria en la construcción o en changas para entes estatales y sufren
períodos prolongados de desempleo o subempleo; la mayoría de las mujeres
cumple tareas domésticas. A las carencias propias de los bajos ingresos se
suman la ausencia de redes de agua potable domiciliaria y de adecuadas
instalaciones de eliminación de residuos y aguas servidas. La dieta de esta
población, según datos obtenidos, tiene alto contenido de grasas y azúcares y
bajo contenido de proteínas; es frecuente el consumo de harinas, en forma de
tortas fritas, y es infrecuente el de carnes, huevos, vegetales y frutas, situación
que permite suponer la existencia de desnutrición infantil.
El estudio antropométrico llevado a cabo reveló menores tallas, peso y
perímetro muscular que los promedios, un mayor pliegue cutáneo (medida de la
acumulación subcutánea de grasa) que el promedio, y un perímetro cefálico o
tamaño del cerebro normal. Además se registraron valores bajos al medir la
longitud del segmento inferior (diferencia entre la estatura del individuo de
pié y sentado), esto prueba que la talla es afectada por el menor desarrollo de
los miembros inferiores. Los resultados indican que el tipo de alimentación,
pobre en proteínas (sobre todo en los primeros años de vida), provoca incre-
mento de la gordura subcutánea, deficiencia de la masa muscular y modificación
en las proporciones longitudinales del esqueleto, con acortamiento de los
miembros inferiores.
La situación descripta en los niños de Villa IAPI (que seguramente se repite
en muchas poblaciones con condiciones socioeconómicas y ambientales similares)
es causada por la desnutrición oculta, que provoca un deterioro físico importante
en chicos cuya vida es en apariencia normal.
Extraído de La influencia ambiental en el crecimiento humano, Luis M.
Guimarey y colaboradores. Revista Ciencia Hoy, Volumen Nº 30, 1995.
a) Identifique en el texto frases o párrafos en los que se haga referenciaen forma
explícita a alguno de los siguientes conceptos: fenotipo, genotipo o ambiente.
b) En el trabajo de investigación se mencionan diversos aspectos fenotípicos.
Diferencie las características muy poco modificadas por el ambiente de aquellas
en las que se plantea una clara influencia ambiental.
c) ¿Cuáles son los factores ambientales que están influyendo en este caso?
d) Algunos aspectos fenotípicos no son observables directamente sino que es
necesario realizar análisis indirectos para identificarlos. Con respecto a este tema,
¿a qué se refieren los autores del trabajo de investigación cuando mencionan a la
desnutrición oculta?
ACTIVIDAD 4
a) Indique en el texto citado previamente de Richard Lewontin, qué conceptos
corresponden al fenotipo y cuáles al ambiente.
Capítulo 2: La información genética se expresa
30
b) Mencione dos ejemplos, relacionados con su vida cotidiana, en los que pueda
identificar la influencia de un fenotipo (por ejemplo, el suyo) sobre el ambiente.
ACTIVIDAD 5
Los siguientes textos describen situaciones en las que están implícitos los conceptos
de genotipo, fenotipo y ambiente. Después de leerlos responda las actividades que
se encuentran a continuación.
Texto 1
Un tipo de hongo, Aspergillus flavus, puede producir una sustancia tóxica
denominada aflatoxina. Esta especie se encuentra habitualmente en los cultivos
de maní, nuez, maíz y trigo, pero sólo produce la toxina en ciertas condiciones
de temperatura y humedad. Cuando los seres humanos incorporan la molécula
aflatoxina se produce una intoxicación que desencadena una serie de efectos
como: vómitos, dolor abdominal, edema pulmonar y cerebral, convulsiones y
coma, que pueden llevar a la muerte. Pero además, la ingestión o la inhalación
de esta sustancia puede tener otras consecuencias. En 1988 la Organización
Mundial de la Salud incluyó a la aflatoxina en la lista de toxinas cancerígenas.
Esta decisión se basó en varios estudios epidemiológicos realizados en Asia y
África que demostraron que existía una asociación entre las aflatoxinas y el
cáncer hepático. Este efecto se debe a que esta sustancia produce alteraciones
en el ADN de ciertas células.
Texto 2
Muchos seres vivos pueden comunicarse con otros de la misma especie a
través de sustancias químicas. Algunas especies vegetales, como los sauces,
producen moléculas tóxicas o de mal sabor que funcionan como defensas
poderosas contra los animales herbívoros. La síntesis de esas sustancias se
inicia en respuesta al daño producido a la planta, por ejemplo, por insectos
masticadores. Como el sabor de la planta les resulta desagradable se detiene la
predación. Pero, parece ser que estas plantas no sólo se protegen a sí mismas,
sino que también previenen a las plantas vecinas de la misma especie del ataque
de un herbívoro. Supuestamente, las hojas dañadas liberarían una sustancia
volátil, que al alcanzar las hojas de otra planta, activa la síntesis de productos
químicos defensivos.
Texto 3
El trabajo de los científicos ha sacado a la luz numerosos aspectos del
papel ejercido por la radiación solar en la incidencia anual de un elevadísimo
número de casos de cáncer de piel. Si la piel es expuesta a la luz del sol irá
acumulando alteraciones en la molécula de ADN (mutaciones) favorecidas por
la radiación ultravioleta del espectro solar. Una célula puede caer en una
multiplicación desenfrenada si una mutación transforma un gen normal en uno
promotor del crecimiento o inactiva un gen encargado de poner freno a la
división celular. Se sabe también que un importante factor de riesgo es la
asociación entre una piel blanca con una intensa irradiación solar. Los habitantes
de la costa australiana con piel blanca presentan la incidencia más elevada de
todos los tipos de cáncer de piel de todo el mundo; mientras que a los aborígenes
de piel más oscura, apenas les atañe este tipo de tumores.
a) Identifique en cada texto los tipos de interacciones presentes: genotipo-fenotipo;
fenotipo-ambiente; ambiente-fenotipo o ambiente-genotipo.
b) Transcriba tres frases en las que se haga referencia a algunas de las relaciones
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
31
mencionadas.
c) Indique, en cada caso, cuál es la relación y describa sus componentes (qué
conceptos corresponderían al fenotipo, al genotipo o al ambiente).
d) ¿Por qué cree usted que no hemos mencionado ningún caso en el que se
establezca la siguiente relación: un genotipo que modifica al ambiente?
2. ¿Qué son los genes?
(Estructura del ADN)
Desde principios del siglo XX se comenzó a hablar de los genes. Se
consideraba que eran aquello que estaba en el óvulo fecundado y que
había sido heredado de los padres. A pesar de que no se conocía su
composición, ni cómo actuaban, se utilizaba el concepto para explicar la
permanencia de ciertos atributos en los organismos. Esa durabilidad o
persistencia de los caracteres individuales fue justamente el dilema que
obsesionó a Edwin Schrödinger, un notable físico conocido como uno de
los padres de la mecánica cuántica.
“Déjenme que resalte una vez más esta situación verdaderamente asombrosa.
Varios miembros de la dinastía de los Habsburgo tenían el labio inferior
desfigurado de una manera peculiar. Si nos fijamos en los retratos de un miembro
de la familia del siglo XVI y en un descendiente del siglo XIX, podríamos
suponer sin riesgo a equivocarnos que la estructura genética material a la que
se debe el rasgo anormal ha pasado de generación en generación a lo largo de
los siglos, fielmente reproducido.”
 Edwin Schrödinger, ¿Qué es la vida? (1944)
Pero, ¿de qué están hechos los genes? ¿cómo es posible que puedan
garantizar la permanencia de ciertas propiedades a través de las
generaciones? Las respuestas a estos interrogantes llegarón recién
después de la primera mitad del siglo pasado.
El genotipo es el conjunto de genes de un organismo, y contiene la
información relacionada con la estructura y función de las células. No resultó
sencillo imaginar las características de una molécula que pudiera cumplir
con estas propiedades. Varios investigadores fueron aportando datos que
representaron pequeños pasos en el camino que llevó a esclarecer la
composición de esta molécula clave. En 1953 dos científicos, James
Watson y Francis Crick, publicaron un trabajo en el que proponían un modelo
para explicar la estructura y las propiedades de la molécula de la herencia:
el ADN (ácido desoxirribonucleico). Por este trabajo recibieron el premio
Nobel en 1962 junto con Maurice Wilkins.
Los ácidos nucleicos, como el ADN, son largas cadenas de nucleótidos.
Los nucleótidos a su vez, son moléculas formadas por tres componentes:
un azúcar, uno a tres fosfatos y una base nitrogenada (ver figura 2.1). El
azúcar de los nucleótidos del ADN se denomina desoxirribosa, esta
molécula está unida por una parte al fosfato, y por otra a una base
nitrogenada. Hay cuatro clases distintas de bases que dan el nombre a
los cuatro tipos diferentes de desoxirribonucleótidos (nucleótidos de ADN).
Capítulo 2: La información genética se expresa
32
Los nombres de las bases que forman a cada uno de ellos son: Adenina
(A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G).
 Figura 2.1: Composición química de un nucleótido (en este caso de adenina) y una
representación más sencilla. Los desoxirribonucleótidos poseen un azúcar tipo desoxirribosa,
mientras que los ribonucleótidos poseen un azúcar tipo ribosa.
Como el ADN está formado por muchas partes similares que se unen,
se lo considera un polímero. Cada una de esas partes, cada nucleótido,
es un monómero. En las células eucariontes el ADN se encuentra en el
núcleo. En cambio, en las procariontes, que no tienen membranas internas,
está ubicado en el citoplasma. La composición general de las moléculas
de ADN de ambos tipos de células es la misma.
La estructura del ADN está compuesta por dos cadenas de nucleótidos
formando una doble hélice (ver figura 2.2). En cada una de las cadenas el
fosfato de un nucleótido se une al azúcar del siguiente por una unión
químicafuerte, denominada enlace covalente. Estas cadenas están unidas
entre sí por las bases nitrogenadas de cada nucleótido. Las uniones débiles
entre estas moléculas enfrentadas son del tipo puente de hidrógeno y
sólo ocurren entre ciertas bases nitrogenadas. Es por ello que se las llama
bases complementarias. Como el tipo de base nitrogenada determina al
tipo de nucleótido también podemos considerar complementarios a los
nucleótidos formados por estas bases.
Se puede comparar a una molécula de ADN con una larga escalera
caracol. Los peldaños están formados por dos bases nitrogenadas
enfrentadas, cada una correspondiente a una de las cadenas. Las
moléculas de azúcar y de fosfato, que forman parte de cada nucleótido,
componen las barandas de la escalera.
Con respecto a los niveles de organización de la materia vamos a
considerar una célula cualquiera (que como todas estará ubicada en el
nivel celular) cuya principal propiedad emergente es la de estar viva. Todas
las células están formadas por moléculas, que a su vez están compuestas
por átomos unidos entre sí.
En este caso mencionamos tres niveles de organización de diferente
complejidad: celular, molecular y atómico. Cada uno de estos niveles
&&
Recomendamos
leer más sobre la
estructura del ADN
(ver bibliografía al
final del capítulo:
Audesirk, 2003).
&&
Recomendamos
leer más sobre el
descubrimiento de
la estructura del
ADN (ver
bibliografía al final
del capítulo: Asúa,
2003)
O
H H
H
H
OH
O-
P
O
O CH2
H
N
N
N
N
NH2
H
H
Base 
nitrogenada
Azúcar
O-
P
O
O
O-
P
O
O-O
Fosfato FosfatoFosfato
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
33
contiene a los anteriores, pero a su vez en cada nivel surgen nuevas
propiedades emergentes que no estaban presentes en el nivel previo.
Algunas grandes moléculas biológicas se clasifican en un nivel de mayor
complejidad al molecular denominado macromolecular. Por ejemplo, el
ADN es considerado una macromolécula; cada uno de los nucleótidos
que lo componen son moléculas. A su vez esos desoxirribonucleótidos
están formados por átomos de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O),
nitrógeno (N) y fósforo (P). Finalmente cada uno de estos elementos está
formado por una serie de partículas subatómicas: los protones, neutrones
y electrones.
Figura 2.2: Esquema del modelo de doble hélice del ADN
Es decir, ciertas clases de átomos se encuentran unidos formando
parte de las moléculas presentes en una célula. Algunas de estas
moléculas, como por ejemplo los desoxirribonucleótidos, pueden estar
formando parte de estructuras mayores: en este caso del ADN, una
macromolécula.
ACTIVIDAD 6
En la siguiente tabla están representados los datos que obtuvo Erwin Chargaff (1950)
al romper moléculas de ADN y separar en su laboratorio las bases nitrogenadas de
manera tal de identificar la proporción de cada tipo.
a) Watson y Crick pudieron acceder a estos datos mientras diseñaban el modelo
que representaría la estructura del ADN. A pesar de pequeños errores experimentales,
¿qué información cree usted que les aportaron los resultados obtenidos por Chargaff?
Capítulo 2: La información genética se expresa
34
b) Antes dijimos que las bases nitrogenadas se enfrentan en forma complementaria;
teniendo en cuenta los datos de la tabla, ¿cuál sería esa complementariedad?
c) Observe la estructura química de los nucleótidos representada en la figura 2.1,
¿qué relación encuentra entre la estructura y la complementariedad de las bases
nitrogenadas?
ACTIVIDAD 7
Si la siguiente secuencia de nucleótidos fuera parte de una de las cadenas del ADN,
¿Cuál sería el orden de nucleótidos de la cadena complementaria?
.....TTTTAAAAATAAATTTAAATCGGGAACTACCGGATAGAGCGGAAAT….
ACTIVIDAD 8
a) ¿En qué nivel de organización de la materia ubicaría a una base nitrogenada?
¿Por qué?
b) Haga un listado con los nombres de todos los niveles de organización
mencionados hasta el momento. Ordénelos en forma creciente, es decir de menor
complejidad a mayor.
c) En el texto de este apartado hay una frase que dice: “Cada uno de estos niveles
contiene a los anteriores”. Explíquela con un ejemplo.
d) Piense en un ser humano, ¿en qué nivel de organización ubicaría al individuo?
Partiendo de dicha ubicación, indique ejemplos que correspondan a cada uno de
los niveles de organización mencionados en el ítem b, que estarían contenidos en
un ser humano.
3. ¿Qué clase de información tiene un gen?
(Relación ADN - proteínas)
Volvemos a una de las primeras preguntas que planteamos, ¿qué son
los genes? Al inicio de este capítulo dijimos que los genes son unidades
de información genética, pero ¿qué queremos decir cuando hablamos de
información genética? ¿dónde está el mensaje? ¿cómo está almacenado?
Para responder tenemos que considerar a la estructura del ADN. Cada
una de estas macromoléculas tiene miles de nucleótidos de largo, que
pueden estar ordenados formando millones de secuencias distintas. La
enorme variación posible depende de la alternancia de sólo cuatro unidades
diferentes. Y justamente la información hereditaria está en esas
secuencias, en el orden de nucleótidos del ADN. Por lo tanto, la estructura
Composición porcentual
Especie A G C T
Ser humano 30.4 19.6 19.9 30.1
Trigo 28.1 21.8 22.7 27.4
Erizo de
mar 32.8 17.7 17.3 32.2
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
35
de un gen es una secuencia de desoxirribonucleótidos.
Retomando la metáfora del lenguaje de los genes, cada nucleótido sería
como una letra de un alfabeto que tiene sólo cuatro: A, T, G y C. Así como
las combinaciones de una serie de letras forman palabras con significados
distintos; diferentes secuencias de nucleótidos implican diversos mensajes
en el lenguaje de los genes. Pero, ¿qué es lo que informan los genes?
Habíamos planteado que un determinado gen se vincula con una
característica del fenotipo del organismo. Entonces podemos decir que
un gen sería una secuencia de ADN que lleva información vinculada con
una característica.
Los resultados obtenidos en diversos trabajos de investigación
permitieron postular que los genes son como recetas que determinan cómo
se construye un tipo de molécula fundamental para la actividad de cualquier
célula: las proteínas. Como veremos en el apartado siguiente, una proteína
es una macromolécula formada por unidades más pequeñas llamadas
aminoácidos. Se conocen veinte tipos distintos de aminoácidos, que
pueden estar unidos en diferente orden formando parte de proteínas. Un
tipo de proteína tiene una determinada secuencia de aminoácidos, y es
ese encadenamiento particular lo que está informado en los genes.
Entonces ajustemos un poco más la definición: ahora podemos plantear
que un gen es una secuencia de nucleótidos de ADN que informa para la
secuencia de aminoácidos de una proteína.
Pero, ¿cómo se traduce el lenguaje de los genes al idioma de las
proteínas? Antes de responder a esta pregunta, vamos a conocer a las
proteínas, moléculas con enorme importancia en la vida celular.
ACTIVIDAD 9
Explique el significado de la analogía mencionada en el texto, entre los genes y las
palabras.
ACTIVIDAD 10
a) ¿Por qué las proteínas son consideradas polímeros?
b) ¿Cuáles son los monómeros de las proteínas?
c) ¿En qué nivel de organización las ubicaría? ¿Por qué?
4. ¿Cómo son y qué hacen las proteínas?
(Estructura y función de las proteínas)
Las proteínas constituyen el tipo de molécula orgánica más abundante
en las células. A pesar de tener una estructura química básica similar,
estas macromoléculas tienen multiplicidad de funciones.
Por ejemplo en nuestro cuerpo, las proteínas actina y miosina son las
responsables de la contracción muscular. La hemoglobina y la mioglobina,
que se encuentran en los glóbulos rojos de la sangre y en las células
musculares respectivamente, son proteínas transportadoras de O2. El
colágeno es un tipo de proteína estructural, resistente a la deformación,
que se encuentra en la piel, los tendones, los ligamentos, los cartílagos,
los huesos y las córneas de los ojos. Una proteína presente entodos los
Capítulo 2: La información genética se expresa
36
vertebrados es la queratina, en nuestro caso forma parte de las uñas y el
pelo; pero también es el componente principal de las plumas, cuernos,
escamas y de la lana que producen otras especies. Algunas proteínas
tienen función hormonal, es decir actúan como mensajeros químicos
encargados del control de ciertos procesos. La insulina y la tirosina
(hormona de crecimiento) son algunos ejemplos de proteínas con esta
función reguladora.
Como vemos, hay diversas clases de proteínas con diferentes
funciones. Pero queremos destacar un tipo especial: las enzimas. Las
moléculas de este grupo son las encargadas de las transformaciones
químicas que ocurren en las células. Es decir, en todos los procesos de
construcción o desarmado de moléculas que se llevan a cabo en una
célula intervienen enzimas. Es por ello que estas proteínas tienen un rol
protagónico en el metabolismo celular.
Todas las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos.
Existen veinte tipos diferentes de aminoácidos, cada uno de ellos con una
característica química particular. A pesar de que todos tienen una
estructura básica similar (ver figura 2.3) cada tipo se caracteriza por una
parte que es variable, denominada grupo R. Entre otras cosas, los grupos
R se diferencian entre sí porque pueden estar formados por un solo átomo
o por varios; además algunos son no polares o hidrofóbicos (rechazo al
agua), y otros son polares o hidrofílicos (atracción por el agua).
Figura 2.3: Estructura de algunos aminoácidos con distintas características químicas. Las
zonas recuadradas corresponden al grupo R de cada uno de ellos.
En las células, los aminoácidos se van uniendo de a uno por vez al
formarse una proteína, este ordenamiento lineal es la estructura primaria
de esa proteína (ver figura 2.4). Las uniones que se establecen entre ellos
H
H2N C COOH
H
H2N C COOH
H
H2N C COOH
H
H2N C COOH
H CH
CH3CH3
CH2
CH2
COO -
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3 +
Glicina
(no polar)
Glutamato
(con carga 
negativa)
Lisina
(con carga 
positiva)
Valina
(polar sin
carga)
Acerca de organismos, células, genes y poblaciones
37
son del tipo covalente y a cada una se la denomina unión peptídica. Es por
ello que al hablar de una cadena de aminoácidos también se utiliza el
término polipéptido.
A medida que la cadena se va formando ocurren interacciones entre
los distintos aminoácidos. Como resultado de la atracción entre la parte
amino de un aminoácido y la porción ácida de otro se forma una
configuración denominada estructura secundaria.
 Otras fuerzas, en este caso relacionadas con las características
químicas de los grupos R de los aminoácidos, también intervienen en el
plegamiento. Algunos aminoácidos se atraen entre sí, mientras que otros
se repelen. Además el tamaño de los grupos R de los aminoácidos puede
variar, si el grupo R es voluminoso puede interferir generando un
plegamiento particular. Al mismo tiempo, si consideramos un medio acuoso
(como es el citoplasma de una célula) los aminoácidos hidrofóbicos
tenderán a agruparse a medida que se forma la proteína, ubicándose hacia
el interior de la molécula; en cambio los hidrofílicos quedarán más
expuestos y en contacto con el agua del medio. Esta conformación espacial
que resulta de las interacciones entre los grupos R de los aminoácidos se
denomina estructura terciaria o tridimensional de una proteína.
Muchas proteínas están formadas por más de un polipéptido, que se
mantienen unidos por diferentes clases de interacciones. En este caso
se dice que la proteína tiene estructura cuaternaria.
En definitiva, la estructura tridimensional que adopta una proteína es el
resultado de las múltiples interacciones entre los diferentes aminoácidos
que la componen; pero también influye en su plegamiento, el ambiente
químico en el que se encuentra cada una de estas macromoléculas.
Figura 2.4: Estructura primaria de una proteína (secuencia lineal de aminoácidos) y el
plegamiento de la proteína o estructura tridimensional.
El número de diferentes secuencias posibles de aminoácidos, es
enorme. Así como se pueden combinar las letras de nuestro alfabeto y
formar infinidad de palabras, podemos pensar en el número de
combinaciones posibles de los aminoácidos al formar una proteína. De
acuerdo al ordenamiento particular de sus monómeros es que finalmente
&&
Recomendamos
leer más sobre la
características de
los aminoácidos y
estructura de las
proteínas (ver
bibliografía
sugerida: Curtis,
2000).
Estructura primaria
(lineal - no plegada)
Estructura tridimensional
(plegada)
Uniones 
químicas 
fuertes
Uniones 
químicas 
débiles
Capítulo 2: La información genética se expresa
38
una proteína adquirirá una determinada forma espacial. Esta estructura
final es la que definirá la función de cada proteína. Es decir, un determinado
ordenamiento de aminoácidos conducirá a una estructura tridimensional
particular y esta conformación de una proteína será la que le permitirá
realizar cierta función y no otra.
Como dijimos anteriormente, el ambiente celular influye en la forma
espacial que adquiere una proteína. Ciertas sustancias presentes en el
medio pueden interactuar con los aminoácidos que conforman a las
proteínas, debilitando las uniones de tipo puente de hidrógeno que
mantienen la estructura terciaria. De esta manera, se puede desestabilizar
la conformación de una proteína.
El pH del ambiente en el que se encuentra una proteína también afecta
su estructura tridimensional. Esta forma espacial depende, entre otros
factores, de la atracción y repulsión entre las cargas eléctricas de los
aminoácidos que la forman. Cuando el pH cambia, estas cargas también
lo hacen, de manera tal que las interacciones entre estas moléculas pasan
a ser diferentes. Como consecuencia, se modifica la configuración espacial
de la proteína, y se altera su función. En el caso de las enzimas, el pH
óptimo de una clase no es igual al de otra. Por ejemplo, la enzima digestiva
pepsina es activa en un medio ácido (pH muy bajo), como es el del
estómago. En cambio, la amilasa salivar es funcional sólo a pH neutro
(alrededor de 7).
Otro factor ambiental que tiene influencia en la estructura espacial de
las proteínas, es la temperatura. Si la temperatura aumenta mucho, como
por ejemplo cuando supera los 50ºC, la agitación de las moléculas se
hace muy intensa. De esta manera se rompen las uniones débiles que
mantenían la forma de la proteína y la molécula pierde su estructura tridi-
mensional. Cuando esto ocurre se dice que la proteína está
desnaturalizada. Pero a pesar de esta alteración, en este caso se
mantienen las uniones covalentes entre los aminoácidos; y por lo tanto,
no se modifica la estructura primaria de la proteína
ACTIVIDAD 11
El colágeno es un tipo de proteína fibrosa formada por una secuencia repetida de
aminoácidos. Cada tres aminoácidos uno es glicina, el más pequeño de todas
estas moléculas. Esto permite que la proteína se enrolle en una espiral cerrada
formando fibrillas, que a su vez se asocian en fibras de mayor tamaño con enorme
resistencia a la tensión.
a) Indique en qué parte del texto anterior se hace referencia a los siguientes conceptos:
estructura primaria y estructura terciaria.
b) Utilizando el colágeno como ejemplo, describa la relación estructura-función de
una proteína.
ACTIVIDAD 12
La anemia falciforme es una enfermedad genética humana que se debe al cambio
en un único aminoácido en una de las cadenas de la proteína hemoglobina. En este
caso un ácido glutámico, aminoácido hidrofílico, es reemplazado por valina, un
aminoácido que tiene un grupo R hidrofóbico. Esta proteína, que se encuentra en el
interior de los glóbulos rojos, es responsable del transporte de O 2 a todas las células
del cuerpo humano. La hemoglobina fallada, presente en las personas con anemia
??
pH:
El pH es una
medida de la acidez
de una solución.
Sus valores van de
0 a 14. Cuanto más
bajo es el pH, más
ácida es la
solución. Una
solución de pH 7 es
neutra. A valores
más altos,