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Universidad Nacional de La Rioja GUIA DE ESTUDIOS Y TRABAJOS PRÁCTICOS CURSO DE INGRESO A MEDICINA 2016 ASIGNATURA: BIOLOGÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA SALUD Y DE LA EDUCACION UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA Universidad Nacional de La Rioja Biología, estará organizada sobre la base de los siguientes ejes conceptuales básicos: La Biología como ciencia: Método científico. Niveles de organización. Diversidad Biológica. Modalidad de las actividades de aprendizaje. Clases Las clases teóricas estarán a cargo del profesor y consistirán en actividades expositivas, de discusión general o de presentación por parte de los alumnos (talleres de integración y/o aplicación). Se utilizarán de manera recurrente la exposición dinámica y animada empleando medios computarizados (de tipo PowerPoint). Clases teórico-prácticas. El docente a cargo realizará una exposición por medio de audiovisuales y explicará las actividades a desarrollar, tales como observación, identificación, descripción, comparación y simulación. Redacción de informes. Método activo a cargo de los alumnos que consistirá en un trabajo grupal de análisis de artículos científicos de actualización de los diferentes temas del programa analítico. Técnicas o Estrategias didácticas: (Exposición del docente/del alumno, trabajos grupales, estudio independiente, resolución de situaciones `problemáticas, resolución de ejercicios de aplicación). Los trabajos prácticos serán efectuados al final de cada unidad del programa. El equipo docente, organizará y mantendrá una colección de material didáctico necesario para el desarrollo de los trabajos prácticos. Lectura de textos actualizados Además de la consulta de los textos clásicos se brindará una lista por cada tema, de textos científicos de divulgación científica, aparecidos en revistas en castellano tales como Investigación y Ciencia, Ciencia Hoy y Mundo Científico. Estas lecturas sugeridas tendrán el doble propósito de brindar información actualizada sobre la biología y servir para la elaboración de un informe en el que se volcarán los resultados de su aprendizaje de la lectura crítica de la literatura científica. Las lecturas serán entregadas a los alumnos con una lista de consignas que le orientarán a realizar la interpretación del texto y la elaboración del informe. Los artículos serán proporcionados a grupo de alumnos quienes deberán realizar una lectura crítica, respondiendo a un cuestionario y efectuar un informe relacionando el Universidad Nacional de La Rioja Contenido del artículo con los temas de la asignatura. Posteriormente serán expuestos en talleres de aplicación e integración. Utilización del espacio virtual como complemento a las clases presenciales. El objetivo de esta propuesta didáctica tiende a facilitar a los alumnos el acceso y el manejo de información actualizada, a aplicar otras técnicas de aprendizaje y ampliar su formación disciplinar. Además es uno de los desafíos que enfrentan las unidades académicas en dinamizar los procesos de las prácticas pedagógicas. Universidad Nacional de La Rioja Biología Trabajo Práctico N° 1 Microscopia Introducción Los microscopios son una de las principales herramientas del biólogo, que permiten ver objetos que escapan al límite de resolución del ojo humano. Su origen se remonta al siglo XVI pero desde ese entonces han sufrido una multiplicidad de cambios hasta llegar a los microscopios actuales. Existen varios tipos de microscopios: binocular estereoscópico, simple o lupa; Microscopio óptico compuesto y Microscopio electrónico. Cada uno de ellos tiene sus características propias, formas de uso y cuidados, pero todos ellos al ser instrumentos de gran precisión y complejidad requieren un conocimiento particular y cuidados especiales. La muestra biológica no puede ser observada directamente, para ser observada al microscopio óptico debe ser procesada de forma tal que mantenga condiciones lo más cercanas posible a las naturales y luego coloreadas para facilitar su observación. Este proceso se denomina técnica histológica y se inicia con la toma de la muestra, que consiste en la extracción de un trozo de tejido u órgano el cual puede estar vivo (biopsia) o muerto (necropsia). Abarca varios pasos desde el momento en que se toma el material hasta que el preparado puede observarse. Preguntas orientadoras para afianzar el estudio 1- ¿Qué diferencias funcionales existen entre el M. óptico y el Microscopio electrónico? 2-¿Cuáles son las unidades de medición utilizadas en microscopía? Átomos y moléculas La materia, incluso la que constituye los organismos más complejos, está constituida por combinaciones de elementos. En la Tierra, existen unos 92 elementos o átomos. Muchos son muy conocidos, como el carbono, que se encuentra en forma pura en el diamante y en el grafito; el oxígeno, abundante en el aire que respiramos; el calcio, que utilizan muchos organismos para construir conchas, cáscaras de huevo, huesos y dientes, y el hierro, que es el metal responsable del color rojo de nuestra sangre. Los Universidad Nacional de La Rioja átomos, a su vez, están constituidos por partículas más pequeñas: protones, neutrones y electrones y aún estos se hallan compuestos por otras partículas menores. En un átomo, existe una íntima relación entre los electrones y la energía. En un modelo Simplificado, la distancia de un electrón al núcleo está determinada por la cantidad de energía potencial -o "energía de posición"- que posee el electrón. Así, los electrones tienen diferentes cantidades de energía de acuerdo a su ubicación con respecto al núcleo y, a su vez, su número y distribución determina el comportamiento químico de un átomo. Las partículas formadas por dos o más átomos se conocen como moléculas que se mantienen juntas por medio de enlaces químicos. Dos tipos comunes son los enlaces iónicos y los enlaces covalentes. Las reacciones químicas involucran el intercambio de electrones entre los átomos y pueden representarse con ecuaciones químicas. Tres tipos generales de reacciones químicas son: a. la combinación de dos o más sustancias para formar una sustancia diferente, b. la disociación de una sustancia en dos o más, y c. el intercambio de átomos entre dos o más sustancias. Las sustancias formadas por átomos de dos o más elementos diferentes, en proporciones definidas y constantes, se conocen como compuestos químicos. Los seres vivos están constituidos por los mismos componentes químicos y físicos que las cosas sin vida, y obedecen a las mismas leyes físicas y químicas. Seis elementos (C, H, N, O, P y S) constituyen el 99% de toda la materia viva. Los átomos de estos elementos son pequeños y forman enlaces covalentes estables y fuertes. Con excepción del hidrógeno, todos pueden formar enlaces covalentes con dos o más átomos, dando lugar a las moléculas complejas que caracterizan a los sistemas vivos. En los seres vivos la materia se ordena en los llamados niveles de organización biológica. Cada nivel, desde el subatómico hasta el de la biosfera, tiene propiedades particulares -o emergentes que surgen de la interacción entre sus componentes. Agua El agua, el líquido más común de la superficie terrestre, el componente principal en peso de todos los seres vivos, tiene un número de propiedades destacables. Estas propiedades son consecuencia desu estructura molecular y son responsables de la "aptitud" del agua para desempeñar su papel en los sistemas vivos. Universidad Nacional de La Rioja La estructura de la molécula de agua está dada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno que se mantienen unidos por enlaces covalentes. Es una molécula polar y, en consecuencia, forma enlaces -llamados puentes de hidrógeno- con otras moléculas. Aunque los enlaces individuales son débiles -se rompen y se vuelven a formar continuamente- la fuerza total de los enlaces que mantienen a las moléculas juntas es muy grande. Los puentes de hidrógeno determinan muchas de las extraordinarias propiedades del agua. Entre ellas están su gran cohesión, su alta tensión superficial y su elevado calor específico, de vaporización y de fusión. Los fenómenos de capilaridad e imbibición están también relacionados con la presencia de puentes de hidrógeno. La polaridad de la molécula de agua es, además, responsable de su adhesión a otras sustancias polares, de ahí, su tendencia al movimiento capilar. También, debido a su polaridad, el agua es un buen solvente para iones y moléculas polares. Las moléculas que se disuelven fácilmente en agua se conocen como hidrofilicos. Las moléculas de agua, a raíz de su polaridad, excluyen activamente de la solución a las moléculas no polares. Las moléculas excluidas de la solución acuosa se conocen como hidrofóbicos. El agua tiene una ligera tendencia a ionizarse, o sea, a separarse en iones H+ (en realidad iones hidronio H3O+) y en iones OH-. En el agua pura, el número de iones H+ y el número de iones OH- es igual a 10-7 mol por litro. Una solución que contiene más iones H+ que iones OH- es ácida; una solución que contiene más iones OH- que iones H+ es básica o alcalina. La escala de pH refleja la proporción de iones H+ a iones OH-. Una solución ácida tiene un pH inferior a 7; una solución básica tiene un pH superior a 7. Casi todas las reacciones químicas de los sistemas vivos tienen lugar en un estrecho intervalo de pH alrededor de la neutralidad. Los organismos mantienen este estrecho intervalo de pH por medio de buffers, que son combinaciones de formas de ácidos débiles o bases débiles; dadores y aceptores de H+. Bases químicas de la vida En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad: carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos. Todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. Se ha Universidad Nacional de La Rioja dicho que es suficiente reconocer cerca de 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos. En esencia, la química de los organismos vivos es la química de los compuestos que contienen carbono o sea, los compuestos orgánicos. El carbono es singularmente adecuado para este papel central, por el hecho de que es el átomo más liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes. A raíz de esta capacidad, el carbono puede combinarse con otros átomos de carbono y con átomos distintos para formar una gran variedad de cadenas fuertes y estables y de compuestos con forma de anillo. Las moléculas orgánicas derivan sus configuraciones tridimensionales primordialmente de sus esqueletos de carbono. Sin embargo, muchas de sus propiedades específicas dependen de grupos funcionales. Una característica general de todos los compuestos orgánicos es que liberan energía cuando se oxidan. Entre los tipos principales de moléculas orgánicas importantes en los sistemas vivos están los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los nucleótidos. Los carbohidratos son la fuente primaria de energía química para los sistemas vivos. Los más simples son los monosacáridos ("azúcares simples"). Los monosacáridos pueden combinarse para formar disacáridos ("dos azúcares") y polisacáridos (cadenas de muchos monosacáridos). Los lípidos son moléculas hidrofóbicas que, como los carbohidratos, almacenan energía y son importantes componentes estructurales. Incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, las ceras, y el colesterol y otros esteroides. Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. A partir de sólo veinte aminoácidos diferentes usados para hacer proteínas se puede sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos de moléculas proteínicas, cada una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos. Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética. Los nucleótidos también desempeñan papeles centrales en los Universidad Nacional de La Rioja intercambios de energía que acompañan a las reacciones químicas dentro de los sistemas vivos. El principal portador de energía en la mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de las células es un nucleótido que lleva tres fosfatos, el ATP. ACTIVIDADES: Complete el siguiente cuadro. Propiedad Definición Importancia Biológica Cohesión y tensión superficial Capacidad calórica Polaridad 2. Esquematice una molécula de agua y discuta por qué es considerada el “solvente universal”. 3. ¿Cuáles son los estados de agregación en los que puede encontrarse el agua? Si Ud. Está paseando por la Antártida y toma la temperatura del agua, registrando -1,9 ºC ¿Cómo explica esto? 4. ¿Qué seis elementos constituyen la mayoría del tejido vivo? ¿Qué características comparten los átomos de estos seis elementos? 5. ¿Qué moléculas biológicas (monómeros) conoce? ¿Cuáles son los elementos químicos que los componen? ¿Qué es un polímero? De los monómeros que mencionó: ¿Qué polímeros puede formar? 6. ¿Qué son las proteínas? ¿Cuáles son las funciones biológicas de estas sustancias? Mencione algunos ejemplos. 7. ¿Qué son los hidratos de carbono? ¿Cómo se clasifican? ¿Cuál es la importancia biológica de este grupo? Cite dos glúcidos simples, dos de reserva y uno estructural. 8. Indique. Las plantas almacenan el exceso de carbohidratos como: a. almidón b. glicógeno c. glucosa d. celulosa e. grasa 9. ¿Qué son los lípidos? Cite ejemplos ¿Qué son los fosfolípidos? Desarrolle su importancia y dibuje la disposición de los fosfolípidos cuando están rodeados de agua. 10. ¿Qué son los nucleótidos y los ácidos nucleicos? ¿Cuál es su importancia biológica? Universidad Nacional de La Rioja 11 ¿Cuál de los siguientes términos es el menos parecido de la siguiente lista?: a. monosacárido b. fosfolípido c. glicógeno d. disacárido e. almidón 12. Describa los caracteres generales más importantes de los sistemas vivos. 13. Describa la organización jerárquica de la vida. ¿Cómo conduce esta organización a la emergencia de nuevas propiedades a diferentes niveles de complejidad? 14. ¿Por qué decimos que los seres vivos son sistemas abiertos? 15. Ordene según niveles decrecientes de organizaciónde la materia los siguientes ítems: proteína- aminoácidos - átomo de carbono- electrón- glucosa- glucógeno - molécula de agua - Cl-- ADN- corazón-ameba-mitocondria. Citología Introducción La teoría celular propuesta por Schleiden y Schwann postula que la célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo, que todos los organismos están compuestos por células, y que todas las células derivan de otras precedentes. Los organismos vivos pueden clasificarse según el número de células que posean: en unicelulares si sólo tienen una (como en el caso de las bacterias y protozoos) o pluricelulares si poseen más. De acuerdo a las estructuras que presentan las células, pueden clasificarse en dos grandes tipos: las procariotas (arqueas y bacterias) y las eucariotas (protistas, animales, hongos y vegetales). La rama de la ciencia que estudia la morfología y fisiología celular es la Citología. Objetivos mportancia estructural y funcional de la adquisición de núcleo y del sistema de endomembranas en las células eucariotas. 1- Complete el siguiente cuadro haciendo referencia a las diferencias estructurales y funcionales existentes entre los tipos de células planteados. Universidad Nacional de La Rioja Estructuras Célula Eucariota Célula Procariota Núcleo División celular Pared celular Tipo de nutrición Cloroplastos Fotosíntesis 2- Cite tres ejemplos de organismos con células procariotas y tres organismos con células eucariotas. Procariota Eucariota 3- Complete los siguientes esquemas reconociendo las diferentes estructuras que presentan las células procariotas y eucariotas. Universidad Nacional de La Rioja 4- Complete el siguiente gráfico en donde se detalla el sistema de endomembranas involucrado en la síntesis de proteínas de exportación. Indique dónde ocurren la transcripción y la traducción, así como las organelas por donde circulan y son modificados los polipéptidos que serán exportados. Universidad Nacional de La Rioja Preguntas orientadoras para afianzar el estudio 1. ¿Qué ventajas representa para un organismo estar organizado en células? 2. Compare el significado del término célula en la época de Robert Hooke y en la actualidad. 3. ¿Cuál es la estructura básica de las membranas plasmáticas? Que propiedades le confiere cada molécula que la conforma? 4. ¿Qué es el núcleo y que funciones se realizan en él en las células eucariotas? ¿Dónde se realizan esas funciones en los procariotas? 5. ¿Cómo se puede distinguir un organismo multicelular de un organismo colonial? 6. ¿A que se denomina organelas semiautónomas? Ejemplifique. 7. ¿Cómo han surgido las células eucariotas? Universidad Nacional de La Rioja Biología Trabajo Practico N°2 Introducción Las células eucariotas presentan una estructura básica relativamente conservada caracterizada por la presencia de un núcleo organizado, que alberga el material genético y donde ocurren los procesos de replicación y transcripción del ADN. Sin embargo, la estructura de estos tipos de células varía dependiendo del reino al que pertenezcan los organismos que conforman. Así, las células de los vegetales, animales, hongos y protozoos presentan estructuras particulares. Estas diferencias se presentan principalmente a nivel de pared celular y de organelas citoplasmáticas. Las estructuras diferenciales permiten realizar procesos y cumplir funciones únicas que caracterizan a cada uno de los grupos mencionados. Objetivos vegetales. Complete el siguiente cuadro: Estructuras Célula Animal Célula Vegetal Pared celular Cloroplastos Fotosíntesis Tipo de nutrición Sistema vacuolar Complejo de Golgi Preguntas Orientadoras para afianzar el estudio 1. ¿Cuál es la ventaja biológica que ofrece el medios internos rodeado por membranas semipermeables? 2. ¿Qué importancia tiene la pared celular en las células vegetales? 3. ¿Cuál es la consecuencia a nivel de síntesis de proteínas de la existencia de un núcleo? 4. ¿Cuál es la estructura de los cloroplastos? 5. ¿En qué organela ocurre la respiración celular? 6. ¿Cómo ocurre la transformación de energía lumínica en química? 7. ¿Cuál es la relación que existe entre la disposición de las organelas? Universidad Nacional de La Rioja Biología Trabajo Practico N° 3 Introducción: Una de las preguntas fundamentales de la biología moderna es cómo empezó la vida. Las evidencias actuales aportan muchas pistas acerca de la aparición de la vida en la Tierra. La edad de la nuestro planeta se estima en 4.600 millones de años. Como evidencias de vida, se han encontrado microfósiles de células semejantes a bacterias que tienen 3.600 millones de años de antigüedad y existen, además, otras evidencias indirectas de vida de hace 3.850 millones de años. Se han propuesto diversas hipótesis para explicar cómo podrían haber surgido compuestos orgánicos en forma espontánea en la Tierra primitiva y estructuras semejantes a células a partir de esos agregados de moléculas orgánicas. Las células más tempranas pudieron haber sido heterótrofas o autótrofas. Los primeros autótrofos pueden haber sido quimiosintéticos o fotosintéticos. Con la aparición de la fotosíntesis, la energía que fluía a través de la biosfera adoptó su forma moderna dominante: la energía radiante del Sol es capturada por autótrofos fotosintéticos y encauzada por ellos hacia los organismos heterótrofos. Los heterótrofos modernos incluyen a los hongos y a los animales, al igual que a muchos tipos de organismos unicelulares. Los autótrofos modernos incluyen a otros tipos de organismos unicelulares y, lo más importante, a las plantas verdes. Hay dos tipos distintos de células: las procariotas y las eucariotas. Las células procarióticas carecen de núcleos limitados por membrana y de la mayoría de las organelas que se encuentran en las células eucarióticas. Los procariotas fueron la única forma de vida sobre la Tierra durante casi 2.000 millones de años; después, hace aproximadamente 1.500 millones de años, aparecieron las células eucarióticas. Se ha postulado la llamada "teoría endosimbiótica" para explicar el origen de algunas organelas eucarióticas. Los organismos multicelulares, compuestos de células eucarióticas especializadas para desempeñar funciones particulares, aparecieron en una época comparativamente reciente, sólo hace unos 750 millones de años. Por ser de un tamaño muy pequeño, las células y las estructuras subcelulares necesitan de microscopios para poder ser observadas por el ojo humano, de limitado poder de resolución. Universidad Nacional de La Rioja Los tres tipos principales son el microscopio óptico, el microscopio electrónico de transmisión y el microscopio electrónico de barrido. Se han desarrollado además otras técnicas microscópicas. Los sistemas ópticos especiales de contraste de fase, de interferencia diferencial y de campo oscuro hacen posible estudiar células vivas. Un avance tecnológico importante fue el uso de computadoras y cámaras de video integradas a los microscopios. Organización celular En la naturaleza existe una sorprendentediversidad de tipos celulares que, a la vez, tienen una notable similitud. Cada célula es capaz de llevar a cabo esencialmente los mismos procesos: obtener y asimilar nutrientes, eliminar los residuos, sintetizar nuevos materiales para la célula y, en muchos casos, moverse y reproducirse. Las células son las unidades básicas de la estructura y función biológicas pero pueden diferir grandemente en su tamaño y forma. El tamaño de las células está limitado por la relación entre superficie y volumen; cuanto mayor es la superficie de una célula en proporción a su volumen, mayor será la cantidad de materiales que pueden entrar o salir de ella en un espacio de tiempo dado. El tamaño celular también está limitado por la capacidad del núcleo para regular las actividades celulares. Las células metabólicamente más activas tienden a ser pequeñas. Las células tienen una compleja arquitectura interna que les permite realizar todas sus funciones. En las células eucarióticas existe una variedad de estructuras internas, las organelas, que son similares o, en algunos casos, idénticas de una célula a otra en una amplia gama de tipos celulares. Las células están separadas del medio circundante por una membrana celular. Esta membrana restringe el paso de sustancias de afuera hacia el interior y viceversa, y protege de esta manera su integridad estructural y funcional. Las células de las plantas, de la mayoría de las algas, hongos y procariotas, están además separadas del ambiente por una pared celular elaborada por las células mismas. El núcleo de las células eucarióticas está separado del citoplasma por la envoltura nuclear, formada por dos bicapas lipídicas. Los poros de la envoltura nuclear suministran los canales a través de los cuales pasan las moléculas desde y hacia el citoplasma. El núcleo contiene el material genético, los cromosomas, que, cuando la célula no está dividiéndose, existen en una forma extendida llamada cromatina. Al Universidad Nacional de La Rioja actuar juntamente con el citoplasma, el núcleo ayuda a regular las actividades de la célula. El citoplasma de la célula es una solución acuosa concentrada que contiene enzimas, moléculas disueltas e iones -además de organelas en el caso de las células eucarióticas- que desempeñan funciones especializadas en la vida de la célula. Las células eucarióticas contienen una gran cantidad de organelas, la mayoría de las cuales no existen en las células procarióticas. El citoplasma eucariótico tiene un citoesqueleto que sirve de soporte e incluye microtúbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios. El citoesqueleto mantiene la forma de la célula, le permite moverse, fija sus organelas y dirige su tránsito. ACTIVIDADES: 1. Diferenciar los procariontes y los eucariontes de la manera más completa posible. Diferencie también una célula animal de una célula vegetal. 2. Identifique y complete los esquemas correspondientes a célula animal y procariot. Universidad Nacional de La Rioja 3. Describa las funciones que desempeñan en la célula los componentes mencionados a continuación: Mitocondrias: Cloroplastos: Retículo endoplasmático: Aparato de Golgi: Ribosomas: Núcleo: Microtúbulos: Lisosomas: Centriolos: 4. Nombrar los diferentes compuestos químicos que forman parte de la membrana plasmática e indicar brevemente la función de cada uno de ellos. 5. Explicar brevemente el modelo de mosaico fluido de la membrana plasmática. 6. Complete los siguientes esquemas de la mitosis e identifique cada uno de ellos. Asigne cada uno de los fenómenos enunciados a los diferentes esquemas. -Acomodación de los cromosomas en la placa ecuatorial. -Formación del huso acromático. -Separación de las cromátidas. -Estrangulación de la membrana plasmática y citoplasma. Universidad Nacional de La Rioja -Desintegración del nucleolo. -Condensación de la cromatina. -Desaparición del huso acromático. -Desintegración de la membrana nuclear. -Autoduplicación del ADN. -Separación de los centríolos. -Reorganización del nucleolo. -Reorganización de la membrana nuclear. Universidad Nacional de La Rioja 8. Indique lo siguiente para la meiosis: (1) definición, (2) tipo de célula en la cual se da, (3) resultado final del proceso. 9. En un organismo diploide (2n) dispone de 46 pares de cromosomas, luego de la meiosis como estarán conformadas las gametas? Universidad Nacional de La Rioja Biología Trabajo Practico N° 4 Mitosis La mitosis es un tipo de división celular característico de las células eucarióticas. Normalmente, esta división celular consiste de dos etapas. La primera es la cariocinesis, por la cual se produce la división equitativa del material hereditario organizado en cromosomas llevando a la formación de dos núcleos idénticos. La segunda es la citocinesis por medio de la cual se produce la división del citoplasma y de sus organelas para formar dos células hijas. Al final de la división, se producen dos células genéticamente idénticas. Es un mecanismo esencial para el crecimiento y reparación de tejidos en organismos pluricelulares y de reproducción en organismos unicelulares. La cariocinesis ocurre por medio de una serie de mecanismos sucesivos que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio ha sido separada en varias etapas. Objetivos Preguntas orientadoras 1. ¿A qué se llama ciclo celular y que fases comprende? 2. ¿Cuáles son los acontecimientos que determinan control del ciclo celular? 3. ¿Qué proteínas actúan en el control del ciclo celular? 4. ¿Cuáles son las funciones de la mitosis? 5. ¿Cuáles son los elementos que componen el llamado “aparato mitótico”? ¿Qué función cumplen sus principales componentes? 6. ¿Cuáles son las estructuras principales de los cromosomas metafásicos? 7. Señale diferencias entre: cinetocoro y centriolo. Meiosis La meiosis es una forma de división celular, también característica de los eucariotas, pero solamente presente en aquellos con reproducción sexual real o potencial. Es un proceso en el cual una célula diploide (2n) experimentará dos divisiones celulares sucesivas para generar cuatro células haploides (n), que luego, mediante otro proceso, se diferenciarán en gametas. Se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y una o dos Universidad Nacional de La Rioja citoplasmáticas. La primera división nuclear se llama Meiosis I y la segunda división Meiosis II. Ambas comprenden Profase, Metafase, Anafase y Telofase. Durante la meiosis I se produce el apareamiento y segregación a núcleos diferentes de los cromosomas homólogos, reduciendo el número de cromosomas a la mitad. La meiosis II consiste en separar las cromátidas hermanas de cada cromosoma generando núcleos haploides. La meiosis un proceso que comparte mecanismos con la mitosis pero que no debe confundirse con ella, ya que produce células que contienen la mitad de cromosomas que la célula madre y son genéticamente distintas. Por lo tanto, la meiosis es indispensable para los organismos de reproducción sexual y contribuye a la generación de variabilidad. Objetivos Indicar en el siguiente cuadro CARACTERISTRICA MITOSIS MEIOSIS células en que ocurre Nº decélulas resultantes Nº cromosómico en las células resultantes Funciones 1. ¿Cuáles son las funciones de la meiosis? 2. ¿En qué grupos de organismos ocurre y en cuáles no? 3. ¿Cuáles son los acontecimientos más importantes de la profase I de la meiosis? 4. ¿Qué diferencias existen entre la Anafase I y Anafase II, y entre la Telofase I y Telofase II de la meiosis? 5. ¿En qué momento de la meiosis se reduce el número de cromosomas? 6. ¿En que difiere la Meiosis I de la Meiosis II con respecto a la unión de los cromosomas a las fibras del huso? 7. ¿Cuáles son las diferencias entre la citocinesis de una célula animal y una vegetal? Universidad Nacional de La Rioja Biología Trabajo Practico Nº 5 Herencia y Genética INTRODUCCION Las nociones más tempranas acerca de la herencia biológica giraban alrededor de la inquietud de conocer cómo se transmiten las características hereditarias de generación en generación. La revolución en la genética se produjo cuando el concepto de mezcla fue reemplazado por el concepto de factor o unidad de la herencia. La gran contribución de Mendel fue demostrar que las características heredadas son llevadas en unidades discretas que se reparten por separado –se redistribuyen– en cada generación. Estas unidades discretas, que Mendel llamó elemente, son los que hoy conocemos como genes. La hipótesis de que cada individuo lleva un par de factores para cada característica y que los miembros del par segregan (es decir, se separan) durante la formación de los gametos, se conoce como primera ley de Mendel, o principio de segregación. Si los miembros del par son iguales, se dice que el individuo es homocigota para la característica determinada por ese gen; si son diferentes, el individuo es heterocigota para esa característica. Las diferentes formas de un mismo gen son conocidas como alelos. La constitución genética de un organismo se denomina genotipo. Sus características externas observables se conocen como fenotipo. Un alelo que se expresa en el fenotipo de un individuo heterocigota, con exclusión del otro alelo, es un alelo dominante; aquel cuyos efectos no se observan en el fenotipo del heterocigota es un alelo recesivo. En los cruzamientos que involucran a dos individuos heterocigotas para el mismo gen, la relación en la progenie del fenotipo dominante con respecto al recesivo es 3:1. Mendel cruzó una planta de guisante pura de semillas amarillas con una planta pura de semillas verdes, transfiriendo el polen de las anteras de las flores de una planta a los estigmas de las flores de otra planta. Estas plantas constituyeron la generación progenitora (P). Las flores así polinizadas originaron vainas de guisantes que contenían solamente semillas amarillas. Estos guisantes (que son semillas) constituyeron la generación F1. Cuando las plantas de la F1 florecieron, las dejó autopolinizarse. Las vainas que se originaron de las flores autopolinizadas (generación F2) contenían tanto Universidad Nacional de La Rioja semillas amarillas como verdes, en una relación aproximada de 3:1, o sea aproximadamente 3/4 eran amarillas y 1/4 verdes. La segunda ley de Mendel, o principio de la distribución independiente, establece que, cuando se forman los gametos, los alelos del gen para una característica dada segregan independientemente de los alelos del gen para otra característica. En otras palabras, los caracteres o rasgos se heredan independientemente uno del otro. Herencia del sexo y ligada al sexo En la herencia del sexo, existe una pareja cromosómica que determina los caracteres sexuales del individuo (X e Y), donde las mujeres son XX y los varones XY. La Herencia ligada al sexo son las características que se encuentran codificadas en los cromosomas sexuales X y no son las características de sexo. Como los varones presentan un único cromosoma X, no pueden ser ni homocigotas, ni heterocigotas, se los denomina hemicigotas. Algunos genes recesivos ligados al sexo traen alteraciones patológicas como la hemofilia, daltonismo y la distrofia muscular. PROBLEMAS Análisis de la primera Ley de Mendel 1. En los zorros el color de pelaje rojo es dominante y el color de pelaje negro plateado es recesivo. Se cruzan dos zorros, el macho de pelaje rojo (homocigota) y la hembra plateada. a) Obtenga las gametas de cada padre. b) Demuestre el citado cruzamiento mediante un cuadro de Punet. c) ¿Cual es el fenotipo de la F1? d) ¿Cuál es el genotipo de la F1? e) Si un zorro macho heterocigota resultante de la primera cruza se aparean con una zorra heterocigota. ¿Cuál será la proporción fenotípica y genotípica de los descendientes de esta pareja? f) ¿Comprobó lo enunciado por la 1º ley de Mendel? Análisis de la segunda Ley de Mendel 2. Una planta de arveja es heterocigota para dos caracteres, forma y color de la semilla. S es el alelo para la característica dominante, semilla lisa; s es el alelo para la característica recesiva, semilla rugosa. A es el alelo para la característica dominante, color amarillo; a es el alelo para la característica recesiva, color verde. ¿Cuál será la distribución de estos dos alelos en los gametos de está planta? Universidad Nacional de La Rioja 3. Si una planta lisa y amarilla, heterocigota para los dos caracteres es polinizada con polen proveniente de una planta rugosa y verde. ¿Qué probabilidad hay de obtener en la F1 plantas que originen: a) Semillas lisas y verdes. b) Semillas rugosas y amarillas. c) ¿Comprobó lo enunciado por la 2º ley de Mendel? Co-dominancia 4. Una pareja compuestas por mujer con grupo sanguineo A puro (Homocigota dominante) y un hombre con grupo sanguineo B (heterocigoto), desean tener hijos. ¿Qué probabilidad hay de que tengan un/a hijo/a con grupo sanguíneo AB?. Realice cuadro de Punet. 5. En una clínica se mezclan por error 4 recién nacidos. Los grupos sanguíneos de estos niños son : 0, A, B, AB. Los grupos sanguíneos de las cuatro parejas de padres son AB x 0 ; A x 0 ; A x AB ; 0 x 0 Indicar qué niño corresponde a cada pareja. 6. En la familia de la ilustración se indican los grupos sanguíneos de cada individuo (los hombres se representan con un cuadrado y las mujeres con un círculo). Uno de los miembros de la genealogía tiene un grupo sanguíneo no explicable en base al tipo de herencia del carácter. Indicar de qué persona se trata. Indicar cuál de estas dos explicaciones es la más probable: a. La persona en cuestión es hijo/a extramatrimonial de la persona que figura como su madre en la genealogía. b. Hubo una confusión (cambio de niño/a) en la clínica en que nació esta persona. La persona señalada con una flecha se casa con un hombre que tiene un grupo sanguíneo AB. Determine qué grupos sanguíneos pueden tener sus hijos, así como la probabilidad de cada uno de ellos. A_ B_ AB O A_ A_ B_ A_ O_ B_ A_ O_ B_ O_ Herencia ligada al sexo 7. En una cruza entre una mosca de la fruta de ojos blancos y un macho de ojos rojos, ¿qué porcentaje de descendientes hembras tendrán ojos blancos? (ojos blancos están ligados al X, recesivo) Universidad Nacional de La Rioja 8. Una drosofila hembra de genotipo desconocido se cruzó con un macho de ojos blancos, de genotipo (w = alelo ojos blancos es recesivo, W= alelo ojos rojos es dominante.) La mitad de los descendientes machos y la mitad de las hembras fueron de ojos rojos, y la otra mitad de los machos y la otra mitad de las hembras fueron de ojos blancos. ¿Cuál erael genotipo de la mosca hembra? 9. Un hombre pide el divorcio a su esposa, alegando infidelidad. Tanto él como su esposa tienen hijos normales, pero la mujer dio a luz una niña con daltonismo (incapacidad de distinguir algunos colores como el rojo o verde). Se sabe que este carácter es recesivo y ligado al cromosoma X. Si Ud. fuera el abogado del hombre, podría usar este hecho como prueba? De ser así, ¿cómo presentaría su caso ante el jurado? 10. Suponga que Ud, es un consejero matrimonial y que una mujer joven le solicita un consejo. Ella le informa que su hermano padece hemofilia, pero que sus dos progenitores son normales. Desea casarse con un hombre que tuvo un tío afectado con hemofilia y desea saber las probabilidades de que se presente esta enfermedad en los posibles hijos que tengan. ¿Qué le diría a ella y cómo explicaría sus conclusiones? [Nota, La hemofilia es producida por un gen recesivo en el cromosoma X] Preguntas Orientadoras 1- ¿Cuáles fueron las características del Método Experimental de G. Mendel? 2- ¿Qué ventajas le proporcionó a Mendel la elección del guisante de jardín para sus experimentos? 3- ¿Qué diferencia existe entre herencia mezclada y herencia particulada o discreta? 4- ¿Qué relación puede establecerse entre la meiosis y las leyes de Mendel? 5- Teniendo en cuenta los cromosomas y su segregación meiótica, ¿en qué condiciones no se cumplirían las leyes de Mendel? Explique las causas. 6- ¿Por qué se habla de herencia ligada al sexo? 7- ¿Qué significa región pseudoautosómica? Universidad Nacional de La Rioja Biología Practico N° 6 Tejidos Introducción Un tejido puede definirse como un grupo o capa de células de la misma especialización que, en conjunto, se distingue por sus funciones especiales. El estudio de la estructura y disposición de los tejidos se llama histología. Cada variedad de tejido consta de células con tamaño, forma y disposición característicos. Los tejidos pueden estar formados por otros elementos además de las células vivas; por ejemplo, la sangre y el tejido conectivo contienen substancias inertes entre células. Las que forman el organismo del árbol o del hombre no son todas iguales; cada una se especializa en ciertas funciones. Esta especialización permite que las células funcionen con más eficacia, pero significa también la dependencia mutua entre las partes del organismo, la lesión o destrucción de una parte del cuerpo puede significar muerte total del mismo. Sin embargo, las ventajas de la especialización son superiores a sus desventajas. Se estudiarán los cuatro tejidos básicos atendiendo fundamentalmente a la morfología tisular y sus funciones. Tejido Epitelial ¿En qué órganos se encuentra dicho tejido? Tejido Conectivo (conjuntivo) Tejido muscular Tejido Nervioso 1. Señale las diferencias entre los siguientes términos: endotelio, mesotelio y epitelio. Especifique cada uno. 2. Indique cómo se clasifica el tejido epitelial y que funciones cumple. 3. ¿Qué estructuras anexas pueden acompañar al tejido epitelial? 4. Señale las diferencias entre un organismo con organización tisular y agregado de células. Universidad Nacional de La Rioja 5. ¿A qué compuesto químico pertenecen la miosina y la actina y cuál es su función? 6. ¿Cómo se llama la unidad estructural del tejido muscular? 7. Indique al menos tres diferencias entre el tejido nervioso en relación a los otros tres tejidos básicos estudiados. Introducción En las plantas diferenciamos dos tipos de tejidos: 1) los tejidos de la planta en desarrollo que incluyen a los tejidos meristemáticos primarios y secundarios. Estos tejidos de crecimiento o meristemas están constituidos por células jóvenes cuya única actividad es la de dividirse continuamente por mitosis. y 2) los tejidos adultos, en donde distinguimos los tejidos, de protección, de sostén, de conducción (Xilema y floema) y parenquimáticos. Los tejidos de protección, formados por células que recubren el vegetal y lo aíslan del exterior. Distinguimos: la epidermis, formada por células transparentes e impermeabilizadas, y el súber o corcho, formado por células muertas de paredes gruesas. Los tejidos de conducción formados por células cilíndricas que se asocian formando tubos, por los que circulan las sustancias nutritivas. Se distinguen los vasos leñosos, o xilema, por los que circula la savia bruta formada por agua y sales minerales, y los vasos cribosos, o floema, por donde circula la savia elaborada (verdadero alimento de las plantas) formada materia orgánica, obtenida por el proceso de la fotosíntesis. Los tejidos parénquima ticos están constituidos por células especializadas en la nutrición. Los principales parénquimas son: el parénquima clorofílico, con células capaces de realizar la fotosíntesis; el parénquima de reserva, con células que almacenan sustancias alimenticias; el parénquima aerífero, que contiene aire, entre otros. 1-¿Qué características deben reunir las células para formar un tejido? 2-¿Cuáles son los tejidos de protección, sostén y conducción en los vegetales? 3- ¿Qué son los meristemas y cuáles son sus funciones? ¿Dónde se ubican en los vegetales? 4-¿Que ubicación tienen los estomas en las hojas y cómo están constituidos? 5- Explique cómo se produce la apertura y el cierre de los estomas. 6- Describa cuales son las funciones del tejido parénquimático. 7- Si los tejidos de conducción de una planta forman una estructura continua y considerando que, generalmente, en un haz vascular de un tallo primario el xilema se ubica hacia adentro y el floema hacia fuera, ¿Cómo se disponen en la hoja? Explique. Universidad Nacional de La Rioja Biología Practico N° 7 Introducción a la Anatomía Preguntas orientadoras 1. Para estudiar la parte interna del tórax y estructuras no visibles al ojo humano, ¿qué rama de la anatomía tendría que usar? 2. Si quisiera saber, ¿Cómo nacen, crecen y se reproducen los seres humanos que rama de la fisiología tendría que usar? 3. Investigue y explique 5 ramas más de la anatomía. 4. Investigue y explique 5 ramas de la fisiología. 5. Conteste las siguientes preguntas ¿Es el radio proximal con respecto al húmero? ¿Está el esófago superior a la tráquea? ¿Son los pulmones anteriores con respecto al corazón? ¿Es el diafragma superior a la vejiga? 6. Investigue que estructuras se encuentran en cada cavidad corporal y agrúpelas según su ubicación. 7. ¿Cuál es la importancia de conocer y poder explicar las cavidades corporales? 8. ¿En qué cavidades se localizan los siguientes órganos: vejiga, estómago, corazón, intestino delgado, pulmones? 9. ¿Qué plano corta al corazón en una porción anterior y otra posterior? Si se tuviera que evaluar la parte anterior del cerebro ¿Qué tipo de corte emplearíamos? 10. ¿Por qué difiere la forma descriptiva de una parte del cuerpo del nombre común? 11. ¿Cuál es la región ulnar y la mastoidea? 12. ¿Dónde se ubican el apéndice y el bazo? 13. Investigue y explique 3 técnicas de diagnóstico por imagen que se pueden usar para estudiar el cuerpo humano.
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