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Biología II Leonor Oñate Ocaña On ate Preliminares.indd i 4/25/08 4:33:31 PM On ate Preliminares.indd ii 4/25/08 4:33:47 PM Australia • Brasil • Corea • España • Estados Unidos • Japón • México • Reino Unido • Singapur Biología II Leonor Oñate Ocaña Revisión técnica Tanya González Martínez Juan Hernández Delgado Facultad de Ciencias UNAM On ate Preliminares.indd iii 4/25/08 4:33:54 PM Biología II Leonor Oñate Ocaña Presidente de Cengage Learning Latinoamérica: Javier Arellano Gutiérrez Director general México y Centroamérica: Director editorial Latinoamérica: José Tomás Pérez Bonilla Editor de bachillerato: Felipe de Jesús Castro Pérez Director de producción: Raúl D. Zendejas Espejel Editora de producción: Abril Vega Orozco Diseño de portada: Innovarte Fotografía de portada y contraportada: René Elías Sapién Silva Composición tipográfi ca: Editec S.A. de C.V. © D.R. 2008 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V., una Compañía de Cengage Learning, Inc. Corporativo Santa Fe Av. Santa Fe, núm. 505, piso 12 Col. Cruz Manca, Santa Fe C.P. 05349, México, D.F. Cengage Learning™ es una marca registrada usada bajo permiso. DERECHOS RESERVADOS. Ninguna parte de este trabajo amparado por la Ley Federal del Derecho de Autor, podrá ser reproducida, transmitida, almacenada o utilizada en cualquier forma o por cualquier medio, ya sea gráfi co, electrónico o mecánico, incluyendo, pero sin limitarse a lo siguiente: fotocopiado, reproducción, escaneo, digitalización, grabación en audio, distribución en Internet, distribución en redes de información o almacenamiento y recopilación en sistemas de información a excepción de lo permitido en el Capítulo III, Artículo 27 de la Ley Federal del Derecho de Autor, sin el consentimiento por escrito de la Editorial. Datos para catalogación bibliográfi ca: Oñate Ocaña, Leonor. Biología II ISBN-13: 978-970-686-897-8 ISBN-10: 970-686-897-6 Visite nuestro sitio en: http://latinoamerica.cengage.com Impreso en México 1 2 3 4 5 6 7 11 10 09 08 On ate Preliminares.indd iv 4/25/08 4:34:02 PM Pedro Turbay Garrido Presentación • v Presentación Este libro fue escrito con la intención de brindar a los alumnos que cur- san el bachillerato una propuesta didáctica basada en más de 20 años de experiencia docente y en la investigación acerca de los estudios recien- tes sobre las ideas previas y los mecanismos para lograr el aprendizaje signifi cativo. En este libro los profesores y profesoras encontrarán elementos que les permitirán lograr el cambio conceptual que permita que los estudian- tes logren el aprendizaje, y al mismo tiempo, facilitará la comprensión de los temas cotidianos que se relacionan con los contenidos del curso de Biología II, facilitando la integración de los nuevos conocimientos que se traducen en el mejoramiento de la calidad de vida. De esta forma, este texto apoyará en la formación de una cultura gene- ral que permita al estudiante comprender y participar activamente en la conservación de los ambientes naturales, además de proporcionar los conocimientos básicos y desarrollar las habilidades científi cas para resolver problemas cotidianos. El texto permite la integración de conocimientos de la biología con otras áreas de conocimiento como física, geografía, matemáticas o historia. Así, se presentan casos en donde se analiza: la importancia evolutiva de animales como los tiburones, que han poblado los océanos de la Tierra durante más de 400 millones de años y que no desarrollan tejidos con cáncer. La importancia de la clasifi cación y la relación evolutiva entre especies productoras de venenos que son medicinas potenciales. La im- portancia de animales polinizadores y dispersores de semillas, como los murciélagos que intervienen en la producción del agave y la reforesta- ción de la selva. También se consideran estrategias reproductivas como la regeneración y la propagación de plantas, así como las ventajas de la variabilidad resultante de la reproducción sexual. Se valora el conoci- miento tradicional destacando las propiedades medicinales de las plan- tas, así como estrategias de alimentación para mejorar la salud. On ate Preliminares.indd v 4/25/08 4:34:03 PM vi • Biología II También, se plantea una educación centrada en el aprendizaje, bajo me- todologías constructivistas que promueven el aprendizaje signifi cativo, el trabajo colaborativo, la refl exión, el razonamiento y el análisis crítico. Durante la lectura de este libro se presentan actividades planteadas a la luz del constructivismo, mismas que permitirán desarrollar las habi- lidades de pensamiento, comunicación, así como el aprendizaje de pro- cedimientos y métodos de investigación. Es por esto que presento esta propuesta para promover la calidad en la educación, privilegiando la autoevaluación, la evaluación formativa, la coevaluación y la evaluación diagnóstica para la recuperación de concepciones de los estudiantes. Finalmente, el libro destaca los valores éticos del conocimiento y sus aplicaciones a través de actividades formativas como los debates y el análisis de casos. La autora On ate Preliminares.indd vi 4/25/08 4:34:05 PM Dedicatoria A mis hijos Leonor y Juan José. A los alumnos quienes tienen la oportunidad de crecer, para que la vida les permita contribuir en la superación de nuestra nación. A mi país que me brindó educación y sigue esperando que le devuelva con creces parte de lo que he recibido. A todos mis maestros y todos aquellos que contribuyeron en mi forma- ción. A mis padres, hermanos, amigos, gracias por enseñarme una forma po- sitiva de ayudar a mi país. A todos los jóvenes de México, para ustedes escribí esta obra con la es- peranza de contribuir con el desarrollo de nuestro país. Leonor Oñate Dedicatoria • vii On ate Preliminares.indd vii 4/25/08 4:34:07 PM Agradecimientos Al Dr. Rodrigo Medellín por el material fotográfi co que facilitó. A Joaquín Villanueva Cervantes por las fotos de portada y a René Elías Sapién Silva por varias fotos de interiores. A mi hermano, Luis F. Oñate Ocaña por el apoyo que me brindó. A todos los investigadores y colegas que han prestado parte de su tiempo para apoyarme en el desarrollo de esta obra. A los funcionarios de la UMA San Cayetano, así como a Antonio Gómez de SEMARNAT por todas las facilidades y apoyo que me brindaron. A mi amigo y médico Manuel Loría Casanova por su contribución en el tema de reproducción. viii • Biología II On ate Preliminares.indd viii 4/25/08 4:34:09 PM Contenido Unidad I Reproducción y herencia 1 Examen diagnóstico Reproducción celular 3 Caso de estudio: ¿Cómo se detecta un tejido canceroso? 7 1.0 Reproducción 8 1.1 Reproducción celular y reproducción en los organismos 8 1.2 Ciclo celular y cáncer 8 1.3 Mitosis 10 1.4 Reproducción asexual 14 1.5 Meiosis 17 1.6 Reproducción sexual 22 1.7 Ventajas de la reproducción sexual y asexual 24 Caso de estudio: ¿Cuál es la importancia de ser diferente? 26 Examen Reproducción y herencia 27 Examen diagnóstico Herencia 31 Caso de estudio: Diabetes 34 1.8 La herencia 35 1.8.1 ¿Cómo surge la genética? 36 1.9 Teoría cromosómica 42 1.10 Mutaciones 46 Examen Genética 53 Examen diagnóstico ADN 57 1.11 Genética molecular 59 Caso de estudio: Enfermedades gastrointestinales 59 1.12 El código genético 79 1.13 La genética del siglo XXI 89 Unidad II Evolución 103 Examen diagnóstico Evolución 105 Caso de estudio: Salmonelosis 111 2.1 Teorías evolutivas 112 2.1.1 Primeras teorías sobre la evolución 116 Caso de estudio: Fósiles en la Edad Media 117 Caso de estudio: ¿Cuál es la especie más exitosa que ha aparecido en la Tierra? 120 Caso de estudio: Los tiburones, una máquina perfecta 124 2.1.2 Más evidencias de la evolución: anatomía y embriología comparadas 127 Contenido • ix On ate Preliminares.indd ix 4/25/08 4:34:10 PM Caso de estudio: Anemia falciforme 133 2.1.3 Teoría deDarwin-Wallace 133 Caso de estudio: ¿Qué tan importante es el hecho de ser diferente? 140 Práctica 1 Elaboración de un modelo de selección natural 141 Caso de estudio: Variabilidad en las poblaciones 146 2.2 La genética y la evolución 146 2.2.1 Teoría sintética 146 2.2.2 Concepto de poza génica 147 2.2.3 Fuentes de variabilidad en la población y factores causantes de cambio en las poblaciones 148 Práctica 2 Elaboración de un modelo de deriva génica y acervo génico 151 2.3 Origen de las especies 153 2.3.1 Concepto de especie 153 Caso de estudio: ¿Qué cubiertos elegirías para comer? 154 Práctica 3 Dime qué comes y te diré cómo eres 157 2.3.2 Especiación alopátrica y simpátrica 160 Caso de estudio: Alacrán azul 160 Examen de la unidad II 163 Unidad III: Estructura y función de las plantas 171 Examen diagnóstico Las plantas 173 Caso de estudio: ¿Por qué son tan importantes las plantas? 177 3.1 Nutrición y transporte en las plantas 177 3.1.1 Estructuras vegetales 180 Práctica 4 Estructura de la hoja 185 Caso de estudio: Reproducción del agave 187 Práctica 5: Estructura y función del tallo 191 Práctica 6: Estructura y función de la raíz 199 Caso de estudio: Reproducción vegetativa 201 3.2 Reproducción en plantas angiospermas 201 3.2.1 Estructura y función de la fl or 201 Práctica 7: Estructura y diversidad de la fl or 205 Caso de estudio: Deforestación en las selvas tropicales 207 3.2.2 El fruto como estrategia adaptativa de dispersión 207 Práctica 8: Diferentes tipos de frutos 211 Examen de la unidad III 217 x • Contenido On ate Preliminares.indd x 4/25/08 4:34:13 PM Contenido • xi Unidad IV Procesos en los animales 219 Examen diagnóstico 221 4.1 Digestión 229 Práctica 9: Digestión 233 4.1.1 Órganos y sus funciones 235 Caso de estudio: Importancia de una dieta balanceada 242 4.1.2 Anorexia y bulimia 243 Caso de estudio: Salmonelosis 251 4.2 Sistema respiratorio 255 4.2.1 Respiración celular y ventilación 255 Caso de estudio: ¿A qué riesgos se exponen los buzos durante una inmersión? 258 Práctica 10: Relación entre la respiración celular y la ventilación 261 4.2.2 Función de los órganos del sistema respiratorio 263 4.2.3 Daños al sistema respiratorio: tabaquismo y contaminación 268 Caso de estudio: ¿Por qué no puedo encender una fogata cuando hace frío? 273 Caso de estudio: Enfermedades cardiovasculares 276 4.3 Sistema circulatorio 276 4.3.1 Función de cada uno de los componentes de la sangre 276 Práctica 11: Observación de los componentes de la sangre 279 4.3.2 Órganos del sistema circulatorio 281 4.3.3 Hipertensión como factor de riesgo cardiovascular 288 Caso de estudio: Control de la temperatura en el cuerpo humano 290 4.4 Sistema excretor 290 4.4.1 Sistemas homeostáticos 291 4.4.2 Órganos del sistema excretor 292 4.4.3 Función de las nefronas (ultrafi ltración, reabsorción, excreción) 293 4.4.4 Regulación de la función renal (acción de los diuréticos) 294 4.5 Sistema endocrino 296 4.5.1 Glándulas endocrinas 297 Caso de estudio: ¿Por qué algunas personas aman el peligro? 299 4.5.2 Hormonas y su función 299 4.5.3 Diabetes como ejemplo de desorden hormonal 300 Caso de estudio: Depresión 304 4.6 Sistema nervioso 304 4.6.1 Funcionamiento de la neurona 306 4.6.2 El sistema nervioso central (SNC) 310 4.6.3 El sistema nervioso periférico 315 On ate Preliminares.indd xi 4/25/08 4:34:18 PM Caso de estudio: Accidentes automovilísticos 318 4.6.4 Riesgos para el sistema nervioso: uso de drogas y alcohol 319 4.7 Reproducción y desarrollo 325 4.7.1 Sistema reproductor masculino y femenino 325 4.7.2 Enfermedades o infecciones de transmisión sexual 329 4.7.3 El sistema nervioso periférico 333 xii • Contenido On ate Preliminares.indd xii 4/25/08 4:34:20 PM Unidad I Reproducción y herencia OBJETIVO El estudiante planteará la importancia que tiene la continuidad a partir del análisis descriptivo de los procesos genéticos que se suceden en los seres vivos, en el nivel molecular y de los organismos, y su relación con el código genético, infi riendo los benefi cios y posibles riesgos de las aplicaciones de la genética actual, al asumir una actitud ética y de respeto hacia la preservación de los seres vivos. Biologia Onate 01.indd 1 4/25/08 4:17:33 PM Biologia Onate 01.indd 2 4/25/08 4:17:40 PM Nombre: Número de lista: Grupo: Escuela: Examen diagnóstico Reproducción celular Examen diagnóstico • 3 I. Subraya la respuesta que consideres correcta a los siguientes reactivos: 1. Marca el inciso que incluya tres procesos relacionados con la repro- ducción sexual: a) Meiosis, fecundación, desarrollo embrionario. b) Mitosis, fecundación, crecimiento. c) Crecimiento, desarrollo embrionario, mitosis. d) Meiosis, regeneración y crecimiento. 2. La mitosis es un proceso de reproducción que ocurre en: a) Los tejidos embrionarios. b) Los órganos sexuales. c) Las células eucariontes. 3. Indica algunas de las partes de la célula que indican los cambios de la célula en las diferentes etapas de la mitosis. a) El material genético, el núcleo y la membrana celular. b) Las mitocondrias, los fl agelos y el retículo endoplásmico. c) Los cloroplastos, el núcleo y los ribosomas. d) La membrana celular, el aparato de Golgi y las mitocondrias. 4. Indica las partes de la célula que están involucradas en la meiosis. a) El material genético, el núcleo y la membrana celular. b) Las mitocondrias, los fl agelos y el retículo endoplásmico. c) Los cloroplastos, el núcleo y los ribosomas. d) La membrana celular, el aparato de Golgi y las mitocondrias. Biologia Onate 01.indd 3 4/25/08 4:17:41 PM 4 UNIDAD I • Reproducción y herencia 5. En los siguientes procesos indica el que corresponda a la reproduc- ción asexual: a) La formación de una fl or. b) La regeneración de la cola de una lagartija. c) La unión de un óvulo y un espermatozoide. d) La producción de gametos. 6. En los siguientes procesos señala el que se refi era a la reproducción sexual. a) La regeneración de un miembro del cuerpo. b) La producción de células en el embrión. c) La formación del cigoto al unirse los gametos. d) La formación de células a partir de la mitosis. 7. Indica en qué momento se transmite la información genética de una célula a otra. a) Durante la reproducción sexual solamente. b) Durante la mitosis y durante la reproducción sexual. c) Durante la síntesis de proteínas. 8. La información genética se transmite de padres a hijos a través de: a) Los cromosomas. b) Las células sexuales. c) La reproducción sexual. 9. Los cromosomas son: a) Estructuras de la mitosis. b) Material genético condensado. c) Partes de la célula. 10. Los cromosomas se llaman así porque son: a) X y Y b) Estructuras que se colorean al teñirlas. c) Estructuras que poseen color por sí mismas. 11. Los cromosomas son estructuras que contienen: a) Células en división. b) Membranas celulares. c) Genes. Biologia Onate 01.indd 4 4/25/08 4:17:43 PM 12. Los cromosomas se forman cuando la célula: a) Se va a dividir. b) Está en cualquier etapa. c) Forma parte de un tejido. 13. Los cromosomas que contienen las células son: a) Solamente los cromosomas X y Y. b) Un juego de cromosomas según la especie. 14. La información genética se transmite a las células: a) Solamente durante la reproducción sexual. b) Siempre que hay una división celular y en la fecundación. c) Solamente durante la meiosis. d) Sólo durante la mitosis. 15. El cáncer es una enfermedad en la que las células de un tejido del organismo. a) Mueren de forma anormal. b) Se deforman de manera anormal. c) Se multiplican de manera anormal. d) Disminuyen de forma anormal. 16. La formación de nuevas células en una parte del cuerpo que está creciendo. a) Es un ejemplo de reproducción sexual. b) Es un ejemplo de reproducción asexual. c) Es un ejemplo de crecimiento celular, pero no es una reproducción. 17. Señala en cuál de estos procesos se lleva a cabo la reproducciónasexual. a) La recolección de semillas a partir de plantas adultas. b) Cortar una rama de un geranio y sembrarla para obtener una nueva planta. c) Obtener el fruto de una fl or, una vez que se llevó a cabo la polinización. d) La producción de un embrión a partir de la inseminación artifi cial. Examen diagnóstico • 5 Biologia Onate 01.indd 5 4/25/08 4:17:44 PM 6 UNIDAD I • Reproducción y herencia 18. Una vez que se ha formado el cigoto o huevo durante la fecunda- ción: a) Se forman nuevas células por mitosis. b) Se forman nuevas células por meiosis. c) No hay producción de células nuevas. 19. Los organismos que se producen a través de la reproducción sexual son: a) Diferentes a otros seres. b) Idénticos a otros organismos. c) Algunos pueden ser iguales, otros diferentes. 20. Los organismos que se producen a través de la reproducción asexual son: a) Diferentes a otros seres. b) Idénticos a otros organismos. c) Algunos pueden ser iguales, otros diferentes. Biologia Onate 01.indd 6 4/25/08 4:17:45 PM Caso de estudio ¿Cómo se detecta un tejido canceroso? Caso de estudio • 7 El cáncer es una enfermedad que cobra miles de vidas en el mundo. En México, el cáncer es una de las principales causas de muerte, además de la diabetes y las enfermedades cardiovasculares. Para los médicos y los pacientes, la detección de la enfermedad en sus primeras etapas, a través de un diagnóstico temprano, puede signifi car la diferencia entre la sobre- vivencia o la muerte. Para las mujeres, el cáncer de mama y el cáncer cérvi- co-uterino representan la principal causa de muerte cada año, mientras que para los varones, es el cáncer de próstata el que cobra más vidas. ¿Cómo puede detenerse el cáncer? ¿Qué es lo que provoca que un tejido se vuelva canceroso? Los científi cos han descubierto que todas las células tienen un ciclo ce- lular en el que se desarrollan y dividen. Cuando por alguna razón se altera este ciclo celular, la célula no puede controlar el momento en el que debe hacer la mitosis y comienza a dividirse de forma anormal. Este proceso es lo que produce el cáncer. ¿Crees que el conocimiento acerca del ciclo ce- lular podría dar luz acerca de cómo detener este mal que aqueja a tantas personas? Tejido mamario canceroso. Biologia Onate 01.indd 7 4/25/08 4:17:46 PM 8 UNIDAD I • Reproducción y herencia Figura 1.1 Ciclo celular normal. Una célula normalmente presenta dos fases de crecimiento G1 y G2 divididos por una fase de división. Fase S (Síntesis de ADN) Células que cesan la división G2 (del inglés Growth 2) G1 (del inglés Growth 1) Fase M (Mitosis) 1.0 Reproducción 1.1 Reproducción celular y reproducción en los organismos La reproducción es el proceso a través del cual un ser vivo origina otro nuevo ser. La reproducción es una característica importante de la vida; si los seres vivos no hubieran logrado reproducirse, no se habría manteni- do la vida sobre la Tierra. La base de la reproducción de los individuos, sean unicelulares o pluricelulares, es la reproducción celular. De este modo la reproducción permite la continuidad de la vida. Los organismos unicelulares se reproducen cuando se divide la célula a través de la reproducción asexual. Los organismos pluricelulares, por su parte, pueden reproducirse asexualmente, cuando un individuo ori- gina otro idéntico, o sexualmente, cuando dos individuos proporcionan sus células sexuales para dar origen a un nuevo ser que es diferente a los progenitores. Esta característica de la reproducción sexual es importante porque permite que exista variabilidad entre los individuos. Así es como se han originado la diversidad de organismos en nuestro planeta. Al terminar de estudiar este tema podrás explicar los procesos repro- ductivos a partir de su relación con los mecanismos de división celular y del análisis comparativo que permita distinguir las diferencias y similitu- des entre mitosis y meiosis. 1.2 Ciclo celular y cáncer El ciclo celular (ver fi gura 1.1) es un conjunto de etapas durante las cuales la célula crece y se divide en dos células hijas. El ciclo de vida de una célula tiene dos grandes etapas. La primera se llama interfa- se y durante este periodo la célula crece y duplica su material gené- tico. Durante la segunda etapa la célula se dividirá, a este periodo Se sió n 1 Biologia Onate 01.indd 8 4/25/08 4:17:48 PM Interfase Es la fase más larga del ciclo celular. La célula pasa por varios estados denominados G1 o crecimiento 1, S o síntesis de ADN y G2 o crecimien- to 2. G1 es el periodo que transcurre entre el fi n de una división celular y el inicio de la síntesis de ADN, S es la segunda fase del ciclo en la que se duplica todo el material genético de la célula, y G2 es el segundo periodo de crecimiento en el que se producen ARNs que llevan las ins- trucciones para armar las proteínas. La interfase termina al iniciar la fase M, que es cuando la célula se empieza a dividir por mitosis o meiosis. Durante la interfase la célula ejecuta sus actividades metabólicas y se re- plica el material genético o ADN. Cuando se llevan a cabo las divisiones celulares sin control, las células continúan dividiéndose indefi nidamen- te, lo que provoca que el tejido crezca e invada otros órganos y dañe los tejidos. Este proceso que genera divisiones celulares descontroladas se conoce como cáncer. Del mismo modo en que las células pueden regular su reproducción, se regula la muerte celular. La muerte celular está programada por el propio material genético, asegurando así que las células que permane- cen vivas se encuentren en buen estado. Durante un ciclo celular normal muchas células mueren; pero las células cancerosas no mueren, sino que continúan reproduciéndose sin control. 1.2 Ciclo celular y cáncer • 9 Actividad 1 Ya sabes que el cáncer es una enfermedad en la cual las células se repro- ducen sin control. ¿Qué es lo que ocurre para que la célula interrumpa su ciclo normal? se conoce como fase M porque la célula madre se divide en dos células hijas por medio de los procesos de mitosis o meiosis. Cuando las células normales se reproducen, se dividen en un determinado número de veces, hasta que las células envejecen y mueren. Algunas células se dividen in- defi nidamente, invaden los tejidos vecinos y provocan el cáncer. Algunos científi cos creen que estas células tienen mutaciones genéticas que causan el descontrol del ciclo celular. Biologia Onate 01.indd 9 4/25/08 4:18:01 PM 10 UNIDAD I • Reproducción y herencia Desarrolla las siguientes actividades: 1. Investiga de forma individual qué son los oncogenes. 2. Reúnete con dos compañeros para comentar la información que encontraron. 3. Escriban una conclusión en la que relacionen el ciclo celular, los oncogenes y el cáncer. Para realizar esta actividad busquen en Internet, pueden apoyarse en las siguientes páginas: http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/mitosis.html http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular http://www.educa.aragob.es/iescarin/departE/biogeo/varios/ biologiacurtis/seccion%203/3%20-%20capitulo%2010.htm 1.3 Mitosis La mitosis es el proceso de división celular por el cual una célula pro- genitora produce dos células hijas con la misma información genética. Durante el tiempo en que dura la mitosis el material genético se compac- ta formando los cromosomas. Por esta razón, los cromosomas pueden observarse cuando se tiñen con algunos colorantes específi cos. De esta manera, durante la división pueden observarse los cambios que ocurren en los cromosomas de la célula. Aunque la mitosis es un proceso continuo, se ha dividido de acuer- do con los cambios que presentan los cromosomas y la membrana nu- clear. La mitosis es un proceso que ocurre en la división de las células eucariontes, pues los cambios principales se dan a nivel del núcleo ce- lular, ver la fi gura 1.2. Lascélulas procariontes, que no tienen un núcleo defi nido ni tampoco compactan su material genético en cromosomas, no muestran los mismos cambios que las eucariontes cuando se dividen, lo cual signifi ca que la mitosis solamente ocurre en las células eucariontes. Antes de iniciarse la mitosis, el material genético ya está duplicado. Se sió n 2 Biologia Onate 01.indd 10 4/25/08 4:18:05 PM Profase Durante la profase el material genético comienza a enrollarse formando los cromosomas, y al mismo tiempo, comienza a desaparecer la mem- brana nuclear. Cada uno de los cromosomas que están duplicados se llama cromátide. En las células animales los microtúbulos que forman los centríolos se distribuyen hacia los polos opuestos de la célula y se extienden hasta los centrómeros de las cromátides unidas. Esta disposi- ción de los fi lamentos que parten de los centríolos se muestra como una especie de “estrella” denominada aster. En las células vegetales no hay centríolos, pero aparece una serie de fi bras que se asocian al centro de los cromátides llamadas huso acromático. Durante la profase desaparece la membrana nuclear y el material genético se compacta formando cromosomas. Metafase Una vez que los microtúbulos se han unido a los cromosomas, las cro- mátides se alinean en la parte media de la célula, debido a que los mi- crotúbulos del huso acromático las acomodan. Durante la metafase los cromosomas se alinean en la parte media de la célula. Anafase Durante la anafase las fi bras del huso se acortan moviendo cada cromá- tide del par hacia los polos opuestos. Como resultado, las cromátides se separan. En la anafase las cromátidas se separan en los polos opuestos de la célula. Telofase Durante la telofase las cromátides separadas son rodeadas por la nueva membrana nuclear, el citoplasma se divide en dos a través de la citocine- sis y se forma la nueva membrana celular para las dos células hijas. En las 1.3 Mitosis • 11 Biologia Onate 01.indd 11 4/25/08 4:18:06 PM 12 UNIDAD I • Reproducción y herencia células vegetales se forma una placa que divide a las dos células hijas. En el lugar de esta placa se forma una membrana celular para cada célula hija, y posteriormente la pared celular. Por último, el material genético compac- tado se desenrolla, por lo que ya no se observan los cromosomas. La mitosis concluye con la telofase, cuando se forma la nueva mem- brana nuclear, desaparecen los cromosomas y se forman las nuevas células. La mitosis resulta en la formación de dos células hijas que contie- nen exactamente el mismo número y tipo de cromosomas que la célula progenitora. ¿En qué células ocurre la mitosis? La mitosis ocurre en las células que están en crecimiento, como las células del cuerpo de un ser humano en crecimiento. En el embrión también ocurren divisiones ce- lulares mitóticas, pues todas las células desarrolladas a partir del óvulo fecundado, tienen la misma información genética en principio. Núcleo Centriolos Nucleolo Cromatina Envoltura nuclear Nucleolo Cromátidas del cromosoma Región del centrómero Eje en desarrollo La envoltura nuclear se rompe Interfase: El ADN se dobla en preparación para la división celular Cromosomas hijos Figura 1.2 Mitosis. Profase: la envoltura nuclear desaparece, se forma el huso entre los centríolos Metafase: la cromatina se alinea en el ecuador de la célula Anafase: los cromosomas alineados se separan Telofase: el citoplasma se divide y se forma la nueva membrana nuclear alrededor de los cromosomas Biologia Onate 01.indd 12 4/25/08 4:18:10 PM ¿Cómo regeneran las la- gartijas su cola? Seguramen- te has visto cómo una lagar- tija “suelta” su cola cuando intentas atraparla. Estos ani- males tienen la capacidad de seccionar este miembro y después regenerarlo (ver la fi gura 1.3). La cola de las la- gartijas se regenera a través de la mitosis. En tu cuerpo también ocurre la regenera- ción, aunque a diferente nivel. Cuando te cortas o raspas, el tejido de la piel se regenera por medio de la mitosis. La mitosis es un proceso de reproducción celular asexual, en donde una célula progenitora da origen a dos células hijas idénticas. Figura 1.3 La lagartija puede regenerar su cola. 1.3 Mitosis • 13 Actividad 2 Para realizar esta actividad necesitarán una cartulina, dos madejas de es- tambre de distinto color y plumones. Sigan las instrucciones: 1. Si tienen a su disposición equipo de cómputo y la red, cada uno debe explorar las siguientes páginas electrónicas buscando infor- mación sobre la mitosis. http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/ciclo.htm http://es.wikipedia.org/wiki/mitosis http://project.bio.iastate.edu/imagebank/mitosis.jpg 2. Con la información que obtuvieron y las imágenes que observaron, construyan con el material que trajeron, un modelo para represen- tar las fi guras mitóticas, es decir, las formas que adopta el material genético de las células durante cada una de las etapas de la divi- sión celular por mitosis. 3. Presenten el modelo al resto del grupo. Biologia Onate 01.indd 13 4/25/08 4:18:26 PM 14 UNIDAD I • Reproducción y herencia 1.4 Reproducción asexual Durante la reproducción asexual un organismo produce descendientes idénticos. Los organismos unicelulares como las bacterias y los proto- zoarios y algunos organismos pluricelulares, como las plantas, pueden reproducirse asexualmente. Las células de los organismos eucariontes se reproducen asexualmente por mitosis. Entre las bacterias existen varios tipos de reproducción asexual, como son: • La bipartición o fi sión binaria, proceso por el cual la célula proge- nitora se divide en dos células descendientes idénticas en cuanto a tamaño y características, la fi gura 1.4 muestra la bipartición de una bacteria. • La gemación, proceso durante el cual la célula produce un brote o gema que desarrolla un nuevo individuo. • La esporulación, que es el proceso por el que se producen es- poras, generalmente cuando las condiciones del medio no per- miten el crecimiento de los organismos. Las esporas son formas de vida latente capaces de resistir condiciones adversas. Cuando las condiciones del medio permiten el desarrollo normal de las bacterias, se desarrolla la célula a partir de la espora. Las bacterias son organismos procariontes, lo que signifi ca que tie- nen células sin núcleo defi nido como resultado de la división celular, producen dos individuos idénticos al progenitor. Este tipo de reproduc- ción no permite la variación entre los individuos, por lo que los cambios ambientales adversos pueden provocar la eliminación de toda la colonia. Esto no signifi ca que todas las bacterias sean siempre idénticas, pues entre estos organismos existe una serie de mecanismos que les permite adquirir y transferir pedacitos de su material genético de una célula a otra en un proceso independiente de la reproducción. Este proceso se llama parasexualidad debido a que las células reciben material genético distinto al propio. Figura 1.4 Bipartición en bacterias. Biologia Onate 01.indd 14 4/25/08 4:18:38 PM Se sabe que este proceso puede ocurrir entre las células de algu- nos hongos, especialmente aquellos que parecen no tener reproducción sexual. Muchos organismos eucariontes se reproducen también asexualmen- te. En los protozoarios, por ejemplo, la población se incrementa cuando los individuos se dividen por mitosis. También hay organismos plurice- lulares que se reproducen asexualmente. En las plantas, una pequeña parte del tallo, de la hoja o la raíz, pueden dar lugar a un organismo completo. La reproducción asexual de un individuo que da origen a otro se denomina también reproducción vegetativa, aludiendo a la capaci- dad de las células vegetales de reproducir un organismo completo a partir de partes de la planta. La fi gura 1.5 muestra un ejemplo de reproducciónasexual vegetativa. En algunos animales también se presenta la reproducción asexual. En ocasiones, un individuo pluricelular da lugar a descendientes de forma asexual, como ocurre en los corales y las esponjas. Algunos ani- males, como las lagartijas y las estrellas de mar pueden regenerar partes perdidas de su cuerpo. Otros organismos, como las hidras y las planarias (ver la fi gura 1.6) pueden regenerar un organismo completo a partir de secciones del cuerpo que han sido cortadas. 1.4 Reproducción asexual • 15 Figura 1.5 El geranio se reproduce asexualmente al sembrar una parte del tallo. Biologia Onate 01.indd 15 4/25/08 4:18:47 PM 16 UNIDAD I • Reproducción y herencia ¿Qué tan importante es ser diferente? Quizá alguna vez has deseado tener una copia idéntica de ti mismo para que hiciera todas las cosas que no quieres hacer: como arreglar tu cuarto, tirar la basura o hacer las tareas. ¿Te gustaría que existieran copias idénticas de ti? ¿Crees que se- ría divertido? Muchos organismos, como las bacterias, producen copias idénticas de sí mismos. Sin embargo, la mayoría de los organismos plu- ricelulares producen descendientes que son distintos porque combinan las características de dos progenitores a través de la reproducción sexual. ¿En qué se benefi cia la descendencia al ser diferente? En este subtema tal vez averigües qué tan importante es ser diferente en un mundo que tiene constantes cambios. Figura 1.6 Las hidras (izq.) y las planarias (der.) pueden regenerar tejidos a partir de secciones del cuerpo que han sido cortadas. Actividad 3 Prueba tú mismo: 1. Corta una hoja pequeña de un geranio y siémbrala. Verás que en un par de semanas se desarrolla una planta nueva. Para trabajar en el laboratorio. 2. Para hacer esta actividad necesitas una cebolla con raíces, un bis- turí, porta y cubreobjetos, unas gotas de acetorceína y un micros- Se sió n 3 Biologia Onate 01.indd 16 4/25/08 4:19:05 PM 1.5 Meiosis La meiosis es el proceso de división celular que produce las células sexuales capaces de dar origen a un nuevo individuo, ocurre sólo duran- te la reproducción sexual dos individuos progenitores producen uno o más descendientes. Para efectuar la reproducción sexual cada individuo produce una célula sexual o gameto, que tiene la mitad del número de cromosomas del progenitor. Cuando las dos células sexuales o gametos se unen durante la fecundación, se restablece el número cromosómico normal característico de los individuos de esa especie. Los gametos se forman a través de la meiosis, que es un tipo de divi- sión celular. Durante la meiosis las células producidas reducen a la mitad el número de cromosomas de la especie, quedando haploides. Los ga- metos se producen en los órganos especializados llamados órganos sexuales. De este modo, no todas las células son capaces de producir gametos, solamente algunas células que se encuentran en los órganos sexuales. La meiosis es un proceso preparatorio para la reproducción sexual; pero no es una reproducción sexual, sino una división celular en la que se obtienen células con la mitad de cromosomas de la especie. copio. Prepara unos cortes transversales de la raíz y colócalos en el portaobjetos. Después aplícales un par de gotas de acetorceína y observa la muestra al microscopio. 3. Para hacer esta actividad necesitas una charola de disección, unas pinzas, aguja de disección, bisturí, una caja de Petri y un lirio acuático. Busca planarias en las raíces del lirio acuático. Colócalas en la caja de Pe- tri y córtalas por la mitad. Asegúrate de poner en la caja de Petri sufi ciente agua y restos del lirio. Observa cómo se desarrolla un animal completo a partir de cada corte que hiciste. Planaria regenerándose. 1.5 Meiosis • 17 Biologia Onate 01.indd 17 4/25/08 4:19:13 PM 18 UNIDAD I • Reproducción y herencia Durante la meiosis se recombina el contenido de las cromátides y se producen cuatro células haploides, es decir, con la mitad del número de los cromosomas de la especie. Las células de los organismos progenitores contienen juegos dobles o diploides de cromosomas antes de una meiosis. Los cromosomas del mismo juego se llaman “homólogos”. Los cromosomas homólogos con- tienen caracteres hereditarios para las mismas características, aunque pueden ser variaciones de esa característica. Por ejemplo, la característica del cabello se encuentra localizada en un cromosoma específi co; pero el cromosoma puede tener la variación de cabello lacio o la variante del cabello rizado. Cuando se inicia la meiosis se duplica el material genético, por lo que los cromosomas homólogos generan una copia idéntica de sí mismos. Los cromosomas que resultan de la copia idéntica se denominan cromátides hermanas, mientras que los cromosomas del mismo juego pero que no son idénticos, se llaman cromosomas homólogos. Figura 1.7 Los cromosomas homólogos y las dos cromátides hermanas forman la tétrada. Tétrada Cromátides hermanas Cromosomas homólogos La meiosis consiste en dos divisiones celulares entre las cuales sola- mente ocurre una duplicación del material genético. El resultado de la meiosis son cuatro células haploides, con la mitad de los cromosomas de la célula progenitora. A continuación se describe el proceso. Primera división meiótica Profase I Los cromosomas se condensan y la membrana nuclear desaparece. Los cromosomas homólogos se unen durante la sinapsis, intercambiando Un cromosoma homólogo de cada par proviene de un proge- nitor, y el otro homólogo del otro progenitor. Cada homólogo está integrado de dos cromátides her- manas idénticas, que se mantie- nen unidas por una pieza central (centrómero). Los cuatro cromo- somas forman una tétrada. Biologia Onate 01.indd 18 4/25/08 4:19:26 PM segmentos. Durante este proceso se recombinan las variaciones de los caracteres que contiene cada cromosoma en la llamada recombinación genética o “crossing over”. Durante la profase también se forma el huso acromático y los cromosomas se unen a las fi bras del huso. Metafase I Los cromosomas ya recombinados se alinean en la parte media de la célula. Anafase I Las fi bras del huso se acortan separando los cromosomas homólogos recombinados. Telofase I Se divide el citoplasma y se forma el nuevo núcleo alrededor de los cro- mosomas separados. El resultado de la primera división meiótica son dos células diploi- des que continúan hacia la segunda división meiótica. Segunda división meiótica Profase II Desaparece la membrana nuclear y se forman las fi bras del huso. Figura 1.8 Mientras los homólogos están apareados ocurre entre ellos el intercambio de fragmentos del material genético de c/u. Este proceso se llama entrecruzamiento o recombinación genética y da como resultado cromosomas que contienen información diferente entre sí, por tanto se dice que esta forma favorece la variabilidad. Sinapsis Entrecruzamiento Recombinación terminada 1.5 Meiosis • 19 Biologia Onate 01.indd 19 4/25/08 4:19:30 PM 20 UNIDAD I • Reproducción y herencia Metafase II Las fi bras del huso alinean los cromosomas en la parte media de la célula. Anafase II Las fi bras del huso jalan los cromosomas hacia los polos y los separan. Telofase II Se forma la nueva membrana nuclear rodeando a los cromosomas y se divide el citoplasma. Figura 1.9 Al fi nalizar la meiosis I, los cromosomas homólogos se separan. Se producen dos núcleos, cada uno con un número haploide de cromosomas. Cada cromosoma a su vez, está formado por dos cromátides. En la segunda etapa de la meiosis, la meiosis II, las cromátides hermanas de cada cromosoma se separan como si fuese una mitosis. Cuando los dos núcleos se dividen, se forman cuatro célular haploides. Centrómeros Dos cromosomas homólogos se unen durante la sinapsis. Se realiza la recombinación genética entre un par de cromátides homólogas. Se producen cuatro célulashaploides, se tienen dos células parentales y dos células recombinantes. Meiosis I Meiosis II V V B B vv bb V V B B vv bb V B v b V B v b V B v b V B v b Biologia Onate 01.indd 20 4/25/08 4:19:37 PM Importancia de la meiosis La meiosis es el origen de la mayor parte de la variabilidad genética que tienen las poblaciones. La variabilidad genética es lo que permite a la población contar con individuos diferentes. Esta variabilidad genética, que se expresa como “diferencias entre los individuos”, proporciona a algunos individuos “diferentes” la capacidad de sobrevivir ante los cam- bios del medio ambiente. Si todos los individuos de una población fue- ran iguales, un cambio adverso del medio eliminaría a toda la población. Por el contrario, cuando la población cuenta con organismos diferentes, aumenta la probabilidad de sobrevivencia. También los cambios espontáneos o mutaciones pueden producir va- riabilidad, pero es la recombinación genética que ocurre durante la Pro- fase I de la primera división meiótica, la que produce la mayor cantidad de variaciones entre los individuos, incluso en aquellos emparentados. La reproducción sexual, cuando los gametos se unen, incrementa toda- vía más las posibilidades de variabilidad entre los individuos. De este modo, la sexualidad representa un motor de la evolución, al generar los cambios sobre los cuales pueden ser seleccionadas las variaciones de los individuos. 1.5 Meiosis • 21 Actividad 4 Formen equipos de tres compañeros y sigan las instrucciones: 1. Comparen la mitosis y la meiosis. Elaboren un cuadro comparativo como el siguiente: Divisiones celulares Número de células hijas Número de cromosomas de las células hijas Mitosis Meiosis 2. Comparen la reproducción sexual y la reproducción asexual seña- lando las ventajas y desventajas de cada una. 3. Elaboren una conclusión acerca de la reproducción sexual que res- ponda la pregunta, ¿cuál es la importancia de ser diferente? Biologia Onate 01.indd 21 4/25/08 4:19:45 PM 22 UNIDAD I • Reproducción y herencia 1.6 Reproducción sexual Como ya mencionamos, la reproducción sexual es el proceso en el que dos individuos intervienen para dar origen a un descendiente que posee características de ambos progenitores. La reproducción sexual requiere primero de la formación de los gametos, y después de la unión del ga- meto femenino y el gameto masculino. Los organismos que se reproducen sexualmente contienen juegos de cromosomas dobles o diploides en los cuales se encuentran codifi cados los caracteres o genes por pares. En las células sexuales o gametos so- lamente hay un juego de cromosomas. Las células que tienen un solo juego de cromosomas se llaman haploides. La meiosis reduce el juego de cromosomas a la mitad, asegurando que el individuo resultante de la unión de dos células sexuales reciba dos juegos de cromosomas, es decir, que la célula resultante, llamada cigoto o huevo, sea diploide. Cuando se unen los dos gametos en el proceso denominado fecunda- ción, el cigoto comienza su desarrollo embrionario. El cigoto comenzará a dividirse por medio de la mitosis, por lo que todas las células que se producen a partir del cigoto o huevo son iguales. Cuando se inicia el desarrollo embrionario las células se van divi- diendo por mitosis en el proceso denominado segmentación. El embrión Figura 1.10 Fases haploide y diploide.FASE DIPLOIDE Cigoto diploide (2n = 46) Gametos haploides (n = 23)FASE HAPLOIDE Óvulo Espermatozoide FECUNDACIÓNMEIOSIS n Adultos diploides (2n = 46) 2n n Se sió n 4 Biologia Onate 01.indd 22 4/25/08 4:19:53 PM llega a una etapa denominada mórula, que da lugar a la blástula en la cual se forma un espacio interno llamado blastocele. En esta etapa se ini- cia la formación del intestino primitivo en el que ya se observan la boca y el ano. A partir de esta etapa, llamada gástrula, se diferencian varias capas de células embrionarias. La fi gura 1.11 muestra el desarrollo del embrión mediante la mitosis. Nombre de la capa Ubicación en el embrión Tejidos y órganos que origina Endodermo Capa de células que cubren al intestino recién formado Forma el aparato digestivo y el aparato respiratorio Mesodermo Capa media de células, ubicada entre el endodermo y el ectodermo Forma los músculos y los huesos, el aparato reproductor y el sistema circulatorio. Ectodermo Capa externa del embrión Forma los órganos de los sentidos, sistema nervioso y la piel Cuadro 1.1 Comparación de la ubicación y tejidos y órganos que originan las diferentes capas embrionarias. 1.6 Reproducción sexual • 23 Figura 1.11 Después de la unión de los gametos durante la fecundación, el cigoto inicia el desarrollo embrionario. Observa la segmentación que da origen a la mórula, la blástula y la gástrula. A B Cigoto Mórula Blástula Biologia Onate 01.indd 23 4/25/08 4:19:58 PM 24 UNIDAD I • Reproducción y herencia 1.7 Ventajas de la reproducción sexual y asexual ¿Cuáles son las ventajas de ser diferente? ¿Será lo mismo que una pobla- ción cuente con individuos idénticos a que la población tenga organis- mos distintos? Desde luego, la reproducción asexual tiene muchas ventajas. Por ejem- plo: Los organismos con reproducción asexual no necesitan encontrar una pareja para reproducirse. Así, en las profundidades del océano, las esponjas y los corales pueden formar colonias. Los organismos unicelulares y muchos pluricelulares se reproducen asexualmente. Existen especies en las que una fase de la reproducción es asexual y la subsecuente sexual. En las plantas, por ejemplo, la pro- ducción de la semilla se lleva a cabo por reproducción sexual; pero la propagación de estolones y otras partes vegetativas se produce asexual- mente. En los hongos se encuentran también ambas fases, incluso la formación de esporas puede darse vía sexual o asexual. En las hidras, platelmintos y estrellas de mar (ver fi gura 1.12), puede presentarse la regeneración de un órgano o de un individuo completo por mitosis. Los organismos que se repro- ducen dando lugar a organismos idénticos, tendrán respuestas iguales ante los cambios del medio ambiente. Si las características del progenitor no son adecuadas, toda la es- tirpe morirá. Sin embargo, cuando un indi- viduo se dispone a colonizar un ambiente y sus características lo permiten, tendrá éxito pues él solo puede reproducirse asexual- mente. Figura 1.12 Las hidras se reproducen asexualmente por regeneración. Actividad La reproducción sexual incrementa la variabilidad de las poblaciones. Analiza la fl ora o fauna de tu región y piensa identifi cando la variación que tienen algunos in- dividuos. Biologia Onate 01.indd 24 4/25/08 4:20:14 PM Evaluación formativa: Contesten las siguientes preguntas: 1. ¿Qué ventaja tiene una hidra, o una planaria, cuando pueden re- generar todo un organismo a partir de la pérdida de una parte de su cuerpo? 2. ¿Qué ventaja puede tener una lagartija al cortar su cola y regene- rarla después? Reproducción asexual en las plantas Las células de las plantas tienen la capacidad de desarrollar cualquier tipo de tejido. Este rasgo se conoce y se aplica desde la antigüedad en la agricultura. Algunas plantas forman tallos horizontales o estolones que crecen horizontalmente en la superfi cie del terreno. Estos estolones ori- ginan nuevos individuos que son idénticos. En la actualidad, se lleva a cabo la producción de plantas de forma vegetativa, es decir, se toma una parte de la planta adulta y se siembra. La producción comercial de fl ores, hortalizas, árboles frutales y del agave se realiza mediante la pro- pagación vegetativa de plantas que tienen rasgos seleccionados como la resistencia a enfermedades, mejor crecimiento o mayor calidad en la producción de frutos. Así, las plantas producidas a través de la propagación vegetativa tendrán las mismascarac- terísticas de la planta madre, es decir, serán idénticas genéticamente. Este proceso tiene varias consecuencias, la más importante de ellas es la carencia de variabilidad genética en las pobla- ciones sujetas a la propagación. Figura 1.13 Plantando un vástago para reproducir asexualmente una planta. 1.7 Ventajas de la reproducción sexual y asexual • 25 Biologia Onate 01.indd 25 4/25/08 4:20:23 PM 26 UNIDAD I • Reproducción y herencia Caso de estudio ¿Cuál es la importancia de ser diferente? ¿Qué tan importante es ser diferente? Esta es la pregunta que contestaron en la actividad 4. Los expertos en reforestación eligen los árboles más vigorosos de una población para reproducirlos y plantar árboles descendientes con la mayor probabilidad de sobrevivencia. Una vez elegido el árbol, se seleccionan algunas partes de la planta y se propagan a través del cultivo de tejidos. Aunque es evidente la ventaja de sembrar árboles descendientes de un ejemplar exitoso, a veces ocurren cambios ambientales que eliminan a todos los organismos. En 1980 fueron plantados en varias ciudades de la República Mexicana árboles del género Ficus. Estos árboles murieron en 1994, después de una helada que azotó el norte y centro del país. Arboles del género Ficus. Biologia Onate 01.indd 26 4/25/08 4:20:31 PM Examen • 27 I. Contesta las siguientes preguntas: 1. ¿De qué forma puedes asegurar que una planta “hija” tenga exacta- mente las mismas características que una planta progenitora? 2. ¿Cómo podrías producir dos plantas idénticas? II. Señala las principales diferencias entre la reproducción sexual y la repro- ducción asexual en el siguiente cuadro: Asexual Sexual Progenitores que intervienen Variación en los descendientes Tipos de reproducción III. Subraya la respuesta correcta. 1. Identifi ca en los siguientes procesos el que corresponda a la repro- ducción de un nuevo ser: a) Cuando un ser vivo origina a otro nuevo. b) Cuando un ser vivo produce gametos. c) Cuando un organismo aumenta de tamaño. d) Cuando un organismo evoluciona. Nombre: Número de lista: Grupo: Escuela: Examen Reproducción y herencia Biologia Onate 01.indd 27 4/25/08 4:20:37 PM 28 UNIDAD I • Reproducción y herencia 2. Identifi ca en los siguientes procesos el que corresponda a la repro- ducción asexual: a) Formación de los gametos por meiosis. b) Regeneración de la cola de una lagartija. c) Producción de la fl or en las plantas. d) Unión de los gametos femenino y masculino. 3. Identifi ca en los siguientes procesos el que corresponda a la repro- ducción sexual: a) Cuando se origina un nuevo ser a partir de una parte de un organismo. b) La producción de dos células a través de la mitosis. c) La formación del cigoto cuando se unen el espermatozoide y el óvulo. d) La formación de las células del embrión a partir del cigoto. 4. El proceso por el que las células normales se vuelven cancerosas ocurre cuando: a) Las células se degradan sobreviniendo la muerte de éstas. b) Se altera el ciclo celular y se pierde el control de la división celular. c) Las mutaciones provocan la muerte del organismo. d) Se altera el proceso de meiosis. 5. Una de las enfermedades más comunes en México relacionada con defi ciencias en el ciclo celular es: a) El cáncer. b) La diabetes. c) La salmonelosis. d) La hemofi lia. 6. La importancia de la reproducción radica en que: a) Se producen descendientes distintos. b) Se mejoran las características de los hijos. c) Se intercambia materia y energía. d) Permite la continuidad de la especie. Biologia Onate 01.indd 28 4/25/08 4:20:39 PM Examen • 29 7. Durante la interfase del ciclo celular, la célula realiza las siguientes actividades: a) Funciones metabólicas y síntesis del ADN. b) División celular por mitosis y meiosis. c) Condensación de cromosomas. d) Producción de gametos. 8. El resultado de la división celular por mitosis es: a) La formación de cuatro células idénticas a la progenitora. b) La formación de dos células iguales a la progenitora. c) La formación de cuatro células distintas a la progenitora. d) La formación de dos células diferentes a la progenitora. 9. Durante la mitosis ocurren en este orden los siguientes eventos: a) Se divide el citoplasma, se condensan los cromosomas, los cromosomas se separan. b) Se condensan los cromosomas, se divide el citoplasma y los cromosomas se separan. c) Se separan los cromosomas, se divide el citoplasma y los cromosomas se condensan. d) Se condensan los cromosomas, los cromosomas se separan y se divide la célula. 10. Una de las ventajas más importantes de la meiosis es: a) Asegura que todos los descendientes sean iguales. b) Asegura la evolución de los descendientes. c) La variabilidad genética de los descendientes. d) El éxito de la reproducción de los organismos. IV. Reúnanse en equipos de tres estudiantes para contestar las siguientes preguntas: 1. ¿Qué proceso reproductivo aseguraría la continuidad de la especie cuando los individuos de una población quedan aislados después de una tormenta? 2. ¿Qué es la recombinación genética y en qué momento se produce? 3. ¿Cuál es la diferencia entre cromosomas homólogos y hermanos? Biologia Onate 01.indd 29 4/25/08 4:20:41 PM 30 UNIDAD I • Reproducción y herencia 4. ¿Cuál es la diferencia entre una célula haploide y una célula diploi- de? 5. Retoma el caso de la reforestación de varias ciudades de la Repúbli- ca Mexicana con árboles del género Ficus. Describe las ventajas y desventajas de plantar árboles con poca variabilidad ante los cam- bios ambientales repentinos. V. Caso: Una de las bebidas más famosas en el mundo es el tequila. México es famoso por ser el país de origen de esta bebida que se obtiene del agave. En los últimos años la producción del agave ha disminuido, lo que ha causado daños económicos a los productores. El doctor Rodrigo Me- dellín, investigador del Instituto de Ecología, informa que el problema del agave es que la mayor parte de la producción proviene de la reproduc- ción vegetativa de la planta. El doctor Medellín indica que la planta del agave es naturalmente polinizada por ciertas especies de murciélagos, mismos que transfi eren el polen de una fl or a otra de agave cuando se alimentan de su néctar, por lo que ha sugerido cuidar las poblaciones de estos murciélagos. 1. Explica: ¿en qué se benefi ciaría la producción de agave si intervie- nen los murciélagos? 2. Comenten con el grupo sus respuestas y concluyan. ¿Qué importancia tiene para los organismos reproducirse de ma- nera sexual y cuáles son las ventajas y desventajas de reproducirse asexualmente? VI. Formen equipos de cuatro estudiantes para llevar a cabo las siguientes actividades: 1. Comparen las respuestas que dieron en el examen diagnóstico con los conocimientos que adquirieron durante la unidad, analizando las diferencias. 2. Analicen: ¿qué proceso llevaron a cabo para cambiar de idea res- pecto a lo que pensaban antes de estudiar la unidad I? 3. ¿Cómo podrían mejorar su aprendizaje? 4. Comenten sus respuestas con el resto del grupo. Biologia Onate 01.indd 30 4/25/08 4:20:43 PM Examen diagnóstico • 31 Con este examen podrás identifi car cuáles son algunas de tus ideas sobre la forma en que heredamos las características biológicas, cómo infl uye la probabilidad en la transmisión de la herencia, las mutaciones y los cromo- somas. Al terminar la unidad recordarás las ideas que tenías y analizarás la forma en que cambiaron tus creencias sobre estos temas. I. Subraya la respuesta correcta: 1. ¿Cuál es la probabilidad de obtener “águila” cuando lanzas una mo- neda al aire? a) 80 por ciento. b) 30 por ciento. c) 50 por ciento. d) 10 por ciento. 2. ¿Cuál es la probabilidad de obtener un 6 cuando lanzas un dado? a) 1/4 b) 1/3 c) 1/8 d) 1/6 3. La información genética se transmite de una célula progenitora a una célula descendientea través de: a) Los cromosomas. b) Las células sexuales. c) La reproducción sexual. 4. Los cromosomas que contiene cualquier célula son: a) Los cromosomas X y Y. b) Un juego de cromosomas según la especie. Nombre: Número de lista: Grupo: Escuela: Examen diagnóstico Herencia Biologia Onate 01.indd 31 4/25/08 4:20:44 PM 32 UNIDAD I • Reproducción y herencia 5. Los cromosomas de los individuos machos son: a) Solamente cromosomas Y del par sexual. b) Solamente cromosomas X del par sexual. c) Cromosomas X y Y, además de los cromosomas que no forman parte del par sexual. d) Cromosomas XX del par sexual. 6. Los cromosomas de las hembras son: a) Solamente cromosomas Y del par sexual. b) Solamente cromosomas X del par sexual . c) Cromosomas X y Y, además de los cromosomas que no forman parte del par sexual. d) Cromosomas XX del par sexual. 7. Elige la mejor explicación de que un individuo tenga el rasgo o ca- rácter de “ojos claros” cuando sus progenitores tienen los ojos oscu- ros: a) El ambiente provocó un cambio en el color de los ojos. b) Uno de los abuelos tiene los ojos claros por eso apareció el rasgo en la tercera generación. c) Ocurrió una mutación en los ojos. d) Se hereda el rasgo de los progenitores que, aunque no tengan los ojos claros, deben tener el rasgo en sus genes. 8. Los genes de un individuo que tiene el cabello lacio son: a) Todos de cabello lacio. b) Puede tener genes de cabello rizado pero predominó el cabello lacio. c) El cabello lacio no tiene nada que ver con los genes. 9. Los caracteres que tenemos como individuos, provienen de nuestros padres cuando: a) Transmiten sus genes a través de la reproducción. b) Recibimos su sangre en el momento de la reproducción. c) Heredamos sus rasgos durante la convivencia diaria. d) Se mezclan las características del padre y la madre durante la reproducción. Biologia Onate 01.indd 32 4/25/08 4:20:47 PM Examen diagnóstico • 33 10. El parecido que existe entre los hijos y sus progenitores se debe a que: a) Somos de la misma especie. b) La convivencia que nos hace parecernos cada vez más. c) Los descendientes heredan los genes de sus progenitores. 11. Los cromosomas: a) Son estructuras que se forman en la interfase. b) Se forman durante la profase. c) Siempre están presentes en las células. 12. Los cromosomas de un organismo son diferentes entre sí porque: a) Las hembras tienen todos sus cromosomas diferentes a los machos. b) Cada cromosoma tiene distintos genes que codifi can diferentes características. c) Cada célula del organismo recibe diferente número y tipo de cromosomas en la mitosis. d) Cada célula del organismo recibe diferente número y tipo de cromosomas en la meiosis. 13. Los genes sólo se encuentran en: a) Las células sexuales. b) Todos los cromosomas. 14. Los cromosomas que se encuentran en las células son: a) En forma de X y de Y. b) De forma de tubo aunque puede haber variaciones. c) En forma de círculo. d) En forma de hélice. 15. La presencia en una familia de un niño con síndrome de Down se debe a que: a) Uno de los dos progenitores tiene una mutación en sus genes. b) Durante el embarazo la mujer tuvo problemas y se alteraron sus genes. c) En la familia existe la mutación en los cromosomas que apareció en el niño. d) Uno de los gametos tenía más cromosomas. Biologia Onate 01.indd 33 4/25/08 4:20:49 PM 34 UNIDAD I • Reproducción y herencia Caso de estudio Diabetes La diabetes se encuentra entre las dos primeras causas de muerte en Méxi- co. Nuestro país se distingue entre las primeras 10 naciones con mayor número de pacientes diabéticos. Recientes investigaciones médicas buscan encontrar una relación entre la herencia y esta enfermedad, determinando también la importancia de los hábitos alimenticios. ¿Qué es lo que hace pensar a los científi cos que esta enfermedad se hereda de padres a hijos? ¿Se puede saber si una persona podría desarrollar la enfermedad? ¿De qué manera actúa la diabetes en el organismo? En este tema reconocerás al- gunos patrones que se observan en la transmisión de las características heredadas de los padres a los hijos analizando distintos casos, además de la diabetes. Se sió n 5 Biologia Onate 01.indd 34 4/25/08 4:20:51 PM 1.8 La herencia La herencia es el conjunto de caracteres que se transmiten de padres a hijos. Seguramente has observado el parecido entre los miembros de una familia. Muchas veces los caracteres como el color de los ojos se he- redan a los hijos de aquellas personas que tienen los ojos claros; pero a veces no. ¿Por qué? Muchas han sido las interrogantes que ha resuelto el estudio de la herencia a través de la ciencia que la estudia, la genética. Por ejemplo, ¿por qué algunas veces los hijos se parecen al padre? ¿Por qué a veces se parecen a la madre, al abuelo o a un tío? Las características biológicas que heredamos de nuestros padres se transmiten a través de los cromosomas, y dentro de éstos se encuen- tran los genes. Así, las características que heredamos están determinadas por los genes. La herencia que transmite la madre al hijo y la que trans- mite el padre forman en conjunto el “par de genes”. Cada miembro del par se denomina alelo. De este modo, cada rasgo morfológico o fi sioló- gico está controlado al menos por un par de genes. Todos los genes que contiene un individuo son parte del genotipo, es decir el conjunto de genes del organismo. En ocasiones, el alelo que proporcionó uno de los progenitores se manifi esta en el organismo, mientras que el alelo heredado por el otro progenitor no se expresa. Cuando dos individuos se reproducen sexual- mente para originar un descendiente, cada uno de ellos provee al hijo de un juego de cromosomas que albergan los pares de genes de cada característica. Por esta razón, el par de genes que hereda el descendiente puede contener diferentes variaciones del carácter. Por ejemplo, en el ser humano el cabello lacio es una variante del carácter cabello. El cabe- llo rizado es otra variedad del mismo carácter. De esta manera, los genes controlan un carácter y éste puede tener variedades. Cuando en un mismo par de genes los dos alelos son iguales se le llama homocigóticos; pero si los alelos son diferentes, se nombra hetero- cigóticos. ¿Por qué a veces una de las variaciones es la que se manifi esta en el individuo, mientras que la otra variante permanece oculta? ¿Por qué ocurre esto? La ciencia de la genética puede explicar esto y ¡muchas cosas más! 1.8 La herencia • 35 Biologia Onate 01.indd 35 4/25/08 4:20:56 PM 36 UNIDAD I • Reproducción y herencia 1.8.1 ¿Cómo surge la genética? La herencia mendeliana Las primeras ideas sobre la forma en que los padres heredan rasgos a los descendientes ya habían surgido en la antigua Grecia. Por otro lado, en todas las culturas de la humanidad se han realizado cruzamientos de plantas y animales con el fi n de obtener ejemplares que cuenten con características deseables. La creación de razas de perros ilustra cómo el ser humano tuvo un amplio conoci- miento sobre cómo seleccionar a los indivi- duos con caracteres deseados para utilizar- los como pie de cría, ver fi gura 1.14. Así, las razas de perros sabuesos se fueron criando al cruzar animales con orejas largas y olfato muy fi no. El rasgo o carácter inquieto del cocker spaniel se debe a que sus ancestros fueron elegidos precisamente por esa carac- terística tan útil en un animal de caza. El pe- rro de aguas o french poodle se desarrolló pensando en proteger el cuerpo de la hume- dad y al mismo tiempo ayudarlo a fl otar en el agua. Así, fueron criándose las distintas razas de perros de las que seguramente co- noces muchas. A pesar de todo este conocimiento empírico, las explicaciones for- males sobre la transmisión de los caracteres tuvieron que esperar hasta que Gregor Mendel (ver fi gura 1.15) desarrolló sus primerasinvestigaciones sobre la herencia del chícharo. En 1865 presentó los resulta- dos de sus investigaciones con más de 30 variedades de plantas de chícharo ante la Sociedad de Historia Natural de Brünn, en Austria. Mendel había logrado producir variedades de plantas en las que las semillas, la vaina, la longitud del tallo y la posición de las fl ores, variaban. Figura 1.14 Las razas de perros se criaron seleccionando los individuos con caracteres deseados. Figura 1.15 Gregor Mendel. Biologia Onate 01.indd 36 4/25/08 4:21:03 PM Mendel cruzó plantas de chícharo de semilla verde con plantas de semilla amarilla, y obtuvo descendientes de semilla amarilla. Aparente- mente, la variación de la semilla verde se había “perdido”. Sin embargo, cuando Mendel cruzó a los descendientes obtuvo un porcentaje peque- ño de chícharos con semilla verde. Mendel llamó dominante al carácter manifestado en la descendencia de la primera generación y recesivo al carácter que permaneció oculto. La fi gura 1.16 muestra los resultados del experimento. Figura 1.16 Cruzamiento de Mendel de un chícharo de cáscara amarilla con un chícharo de cáscara verde. Mendel notó que los rasgos de los progenitores no desaparecen ni se mezclan, sino que permanecen intactos, aunque ocultos, y pueden ma- nifestarse en cualquier descendiente. De este modo, Mendel postuló la ley de la segregación: “los dos factores hereditarios sobre un mismo carácter no se fusionan ni se mezclan, sino que permanecen diferen- ciados durante la vida del individuo y se segregan, es decir, se sepa- ran y se reparten en el momento de la formación de los gametos”. En la actualidad sabemos que muchos de los caracteres en animales, plantas y seres humanos, se comportan de este modo: un par de genes para una característica, con un alelo dominante y un alelo recesivo. 1.8 La herencia • 37 A/A : l/l Amarilla, rugosa a/a : L/L Verde, lisa A : l a : L A/a : l/L Amarilla, lisa Autofecundación o interfecundación proporción 9 3 3 1 16 315 amarillas, lisas 108 verdes, lisas 101 amarillas, rugosas 32 verdes, rugosas 556 semillas P gametos F2 F1 X Biologia Onate 01.indd 37 4/25/08 4:21:13 PM 38 UNIDAD I • Reproducción y herencia Cuando los dos alelos del par son iguales, es decir, son homocigó- ticos, el carácter recesivo se manifi esta en el fenotipo. La mayor parte de los individuos de una especie tienen pares de genes heterocigóticos; con alelos recesivos y dominantes. Sin embargo, existe la probabilidad de que hereden a su descendencia el mismo rasgo de un par de genes, resultando homocigóticos. Como cualquier otro rasgo, las enfermedades genéticas se manifi es- tan cuando el par de alelos son homocigóticos. Por esto es que los descendientes de padres que tienen parentesco presentan una alta probabilidad de heredar las enfermedades que tiene la familia. Prueba tú mismo: Si lanzas una moneda al aire, ¿cuál es la probabilidad de que caiga “águi- la”?, ¿qué probabilidad hay de que caiga “sol”? Tal vez esperes, como la mayoría de las personas, que la mitad de lanzamientos resulten en “águila” y la mitad en “sol”. Prueba lo que pasa: 1. Escribe en la columna los resultados que esperarías obtener al lanzar una moneda 10 veces y lo que esperarías si la lanzas 50 veces. 2. Lanza una moneda al aire 10 veces y reporta los resultados en el cuadro. 3. Lanza la moneda 50 veces y anota en el cuadro tus resultados. 4. Contesta: a) ¿Fueron tus resultados experimentales iguales a lo que esperabas? b) ¿Qué resultados se parecen más a lo que esperabas, cuando lanzaste la moneda 10 veces o cuando la lanzaste 50 veces? 5. Comenta con un compañero lo que encontraste y concluyan: ¿Qué signifi cado tiene la probabilidad de que ocurra un evento? ¿Qué im- plicaciones tiene la probabilidad de ocurrencia de un evento con la transmisión de caracteres de padres a hijos? Biologia Onate 01.indd 38 4/25/08 4:21:25 PM 1.8 La herencia • 39 Actividad 5 Antes de realizar esta actividad, investiga si los siguientes caracteres son dominantes o recesivos: cabello rizado-cabello lacio; cabello negro-cabello rubio; ojos café-verdes; pestañas largas-cortas, lóbulo de la oreja. Para esta actividad es necesario tener un espejo. 1. Reúnanse en equipos de cinco estudiantes. 2. Determinen cuál es la variación que tienen de cada carácter: ter- minación del cabello en pico de viuda (V)-terminación recta (v); cabello lacio (R)-cabello rizado (r); cabello negro (N)-cabello rubio (n); pestañas largas (L)-cortas (l), lóbulo de la oreja separado (S)- lóbulo unido (s), capacidad para enrollar la lengua (E)-no puede enrollarla(e). 3. Anoten en el cuadro la información obtenida, con el número de alumnos que tienen cada variación de cada carácter. Número total V Terminación del cabello (V o v) R Cabello (rizado-lacio) N Cabello (oscuro-claro) L Pestañas (largas-cortas) S Lóbulo (separado-unido) E Lengua (enrolla-no enrolla) 4. Reúnanse con el grupo para compartir su información. 5. Elaboren un cuadro para todo el grupo y saquen el porcentaje de cada cuadro. Se sió n 6 Biologia Onate 01.indd 39 4/25/08 4:21:29 PM 40 UNIDAD I • Reproducción y herencia 6. Comenten en el grupo, ¿cuál será la variación dominante para cada carácter? Comparen sus comentarios con la investigación que hicieron antes de la actividad. 7. Concluyan: ¿Tiene alguna relación la frecuencia con que se presen- ta el carácter en la población, con que sea dominante o recesivo? Entonces, ¿puedes inferir qué caracteres son dominantes y cuáles recesivos basándote en la frecuencia? La segunda ley de Mendel Con la intención de comprender cómo se comportaba la herencia de varios caracteres, Mendel realizó cruzas de chícharos de semilla amarilla y superfi cie lisa con chícharos de semilla verde y superfi cie rugosa. En la primera generación obtuvo todas las plantas con chícharos amarillos con superfi cie lisa. Cuando Mendel cruzó dos ejemplares de esta ge- neración híbrida (ver fi gura 1.17), se encontró con que los caracte- res amarillo y liso se encontraban indistintamente en individuos con semilla verde o rugosa. Es decir, los caracteres que originalmente estaban juntos, se segregan en la descendencia. De este modo, Men- del obtuvo un alto porcentaje de plantas con semilla amarilla lisa, menor porcentaje de plantas con semilla verde lisa y plantas con se- milla amarilla rugosa, y un porcen- taje mínimo de plantas con semilla verde rugosa. La proporción que encontró Mendel en sus resultados fue de 9:3:3:1. Estos resultados fueron la base para postular la se- gunda ley o ley de la distribución Figura 1.17 Cruzamiento de dos caracteres: color de la semilla y estructura de la cubierta de la semilla. Se sió n 7 R Y 1 4 R y 1 4 r y 1 4 r Y 1 4 R Y 1 4 RR YY 1 16 RR Yy 1 16 Rr Yy 1 16 Rr YY 1 16 R y 1 4 r y 1 4 r Y 1 4 RR Yy 1 16 RR yy 1 16 Rr yy 1 16 Rr Yy 1 16 Rr Yy 1 16 Rr yy 1 16 xx yy 1 16 xx Yy 1 16 Rr YY 1 16 Rr Yy 1 16 rr Yy 1 16 rr Yy 1 16 9 :3 :3 :1 Lisas y amarillas Lisas y verdes Rugosas y amarillas Rugosas y verdes % Gametos $ G am et o s Biologia Onate 01.indd 40 4/25/08 4:21:37 PM 1.8 La herencia • 41 independiente, que dice que los factores hereditarios mantienen su independencia a través de las generaciones agrupándose al azar en los descendientes. Dominancia incompleta o codominancia Mendel también cruzó chícharos de tallo alto con chícharos de tallo enano, encontrando que el híbrido tiene el tallo mediano. A este tipo de herencia le llamó dominancia incompleta, que puede defi nirse como la herencia en la que el heterocigótico tiene un fenotipo diferente a los homocigóticos de alelos distintos. Actividad 6 Contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es la probabilidad de obtener una planta de chícharo alta con semilla verde a partir del cruzamientode plantas heterocigóti- cas para el carácter altura del tallo y color de la semilla? 2. ¿Cuál es la diferencia entre genética y herencia? 3. De acuerdo con los resultados de Mendel, indica en qué casos hay dominancia y en cuáles hay dominancia incompleta o codominan- cia: Color de la semilla (amarillo-verde): Cobertura de la semilla (lisa-rugosa): Tamaño del tallo (alto-enano): 4. Explica por qué dos plantas de chícharo con semilla amarilla pue- den tener un descendiente con semilla verde. Prueba tú mismo. Investiga: 1. ¿Cuál es tu tipo sanguíneo? 2. ¿Cuántos alelos determinan el tipo sanguíneo? 3. Los tipos sanguíneos en el ser humano son: Y están determinados por los siguientes alelos: A, B, o. Las letras ma- yúsculas signifi can que el alelo es dominante, la minúscula signifi ca que es recesivo. Biologia Onate 01.indd 41 4/25/08 4:21:46 PM 42 UNIDAD I • Reproducción y herencia 4. Escribe el genotipo de los siguientes tipos sanguíneos: Sangre tipo A: Sangre tipo B: Sangre tipo AB: Sangre tipo O: 5. Explica por qué motivo un individuo con sangre tipo A no puede re- cibir sangre tipo B; sin embargo, el individuo sangre A puede donar a otra persona con sangre tipo AB. 6. Completa el siguiente cuadro escribiendo el genotipo, fenotipo y compatibilidades de los tipos sanguíneos. Investiga en internet el porcentaje de la población mexicana con cada tipo sanguíneo. Tipo Genotipos Fenotipos Puede recibir de Puede donar Porcentaje USA Porcentaje en México A Glucopro- teína “A” A y O A y AB B AB O Sin glucoproteínas 1.9 Teoría cromosómica Teoría cromosómica de la herencia Cuando Mendel desarrolló sus experimentos no se comprendía todavía que los genes eran contenidos por los cromosomas, pues todavía no se observaban los cromosomas ni se comprendía su comportamiento. La teoría cromosómica de la herencia estableció que los genes están en los cromosomas, gracias a la observación de que los cromosomas se separa- ban durante la división celular. Se sió n 8 Biologia Onate 01.indd 42 4/25/08 4:21:55 PM 1.9 Teoría cromosómica • 43 Entre 1873 y 1903 se lograron grandes avances en el conocimiento de los cromosomas: 1. Schneider y Strasburger observaron la separación de unos fi lamen- tos fi nos durante la división celular; Flemming observó la división longitudinal de los cromosomas en la mitosis. 2. Los fi lamentos observados se nombraron cromosomas o “cuerpos coloreados” debido a que se pudieron teñir gracias a los trabajos de Robert Feulgen. 3. Weismann, Flemming y Strasburger determinaron que los cromoso- mas son los factores de la herencia. 4. Las leyes de Mendel se asociaron al comportamiento de los cromo- somas. Con estos avances se propuso que los genes se encuentran en los cromosomas y son la base de la herencia. La conclusión de casi cuatro décadas de investigación estuvo a cargo del genetista Thomas Hunt Mor- gan, quien publicó en 1915 el libro El mecanismo de la herencia mende- liana, donde señala que: Los factores hereditarios o genes propuestos por Mendel, se localizan en los cromosomas. Sin embargo, diversas investigaciones demostraron que la ley de la distribución independiente de Mendel no siempre se cumple, pues algu- nos caracteres parecen estar ligados y se transmiten juntos. Herencia ligada al sexo Morgan encontró que el carácter de color de ojos blancos en la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster (ver fi gu- ra 1.18), aparece más en los machos que en las hembras. En los cultivos de moscas que Morgan usaba para investigar, apareció un macho de ojos blancos. Cuando Morgan rea- lizó cruzamientos sucesivos de este carácter, encontró una proporción de descendientes muy similar a las proporciones mendelianas. Sin embargo, Morgan se encontró con que la mayoría de los portadores del carácter de los ojos blancos eran machos. ¿Cómo podría explicarse este fenómeno? Figura 1.18 La mosca drosophila melanogaster es un organismo ideal para realizar estudios en genética. Biologia Onate 01.indd 43 4/25/08 4:21:59 PM Determinación del sexo. Sistema XY En la mayoría de los seres vivos que presentan sexos separados, es decir, individuos que son machos e individuos que son hembras, un par de cromosomas, llamados “par sexual”, controla las características de hem- bra o de macho. Generalmente el par sexual se compone de dos cromosomas que son iguales en las hembras, llamados “XX” y un par de cromosomas que son diferentes en los machos, llamados “XY”. Esta determinación del sexo se denomina “Sistema XY”. De este modo, el par sexual en todas las especies es un par formado por dos unidades diferentes en los machos, por lo que se denominan heterocromo- somas. En algunas especies el par sexual es XX en la hembra y XY en el macho; pero existen variaciones. Los cromosomas de la especie que no pertenecen al par sexual, son iguales en apariencia y se denominan autosomas. El ser humano, por ejemplo, contiene 22 pares de autosomas o cromosomas somáticos y un par sexual, denominado “par 23”. En las mujeres los cromosomas del par sexual son iguales, por lo que se dice que el par es XX, mientras que en los varones el par es XY. Cuando Morgan encontró la alta frecuencia de machos de ojos blan- cos en su cultivo de moscas, notó que el carácter estaba en el cromoso- ma X. Esto explica el alto porcentaje de machos con ojos blancos, que al tener solamente un cromosoma X, expresan sus genes. Por otro lado, el alelo de ojos blancos sólo puede expresarse en homocigosis, esto es, los dos cromosomas X deben tener el alelo de ojos blancos. Los descubri- mientos de Morgan permitieron conocer más acerca de las enfermeda- des ligadas al género en el ser humano, como es el caso de la hemofi lia y el daltonismo. La hemofi lia es una enfermedad provocada por un gen recesivo en la que la sangre no puede coagularse. Esta enfermedad se debe a la ca- rencia de sustancias que permiten la coagulación, como la protombina. Las personas que padecen hemofi lia pueden desangrarse ante cualquier golpe que no dañaría a una persona normal. El gen de la hemofi lia se encuentra en el cromosoma X, por lo que es mucho más frecuente en hombres que en mujeres; pero las mujeres pueden portarlo y transmitir- lo a sus hijos varones. Figura 1.19 Cromosomas de la mosca Drosophila melanogaster Hembra 44 UNIDAD I • Reproducción y herencia Macho Biologia Onate 01.indd 44 4/25/08 4:22:08 PM 1.9 Teoría cromosómica • 45 El daltonismo es una condición en la que no se distinguen los colo- res. La mayoría de las personas que padecen daltonismo son varones. ¿De qué tipo de herencia crees que se trate? La hemofi lia y el daltonismo son enfermedades ligadas al sexo, es decir, los genes que provocan el daltonismo y la hemofi lia se loca- lizan en el cromosoma X. Actividad 7 Revisa la siguiente fi gura, identifi cando en la genealogía de la Reina Victoria la línea que produjo descendientes hemofílicos. Contesta: ¿Por qué no hay mujeres hemofílicas en esta genealogía? Comenten sus respuestas en el grupo. Mujer normal Mujer normal pero confirmada como portadora (heterocigótica) Varón normal Eduardo Duque de Kent (1767-1820) Victoria Princesa de Saxe-Coburg (1786-1861) Reina Victoria de Inglaterra (1819-1901) Federico III Emperador de Alemania (1831-1888) Leopoldo Duque de Albania (1853-1884) Alicia (1843-1878) Alix (Alexandra) (1872-1918) Nicolás II Zar de Rusia (1868-1918) Olga (1895-1918) María (1899-1918) Alexis (1904-1918) Anastasia (1801-1918) Tatiana (1897-1918) Eduardo VII Rey de Inglaterra (1841-1910)* Victoria (1814-1901) Victoria (1887-1969) Alfonso XIII Rey de España (1886-1911) Irene (1866-1953) Beatriz (1857-1944) Varón afectado * Entre sus descendientes se encuentra la actual familia británica. Genealogía de la reina Victoria. Biologia Onate 01.indd 45 4/25/08 4:22:18 PM Alelos múltiples Existen
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