Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-45

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UNIDAD
Herencia
La herencia es causa de 
semejanzas y diferencias- 
Los perros tienen muchas 
semejanzas porque sus genes 
son casi idénticos. La enorme 
variedad de tamaños, longitud y 
color del pelaje y proporciones 
corporales es resultado de las 
pequeñas d iferencias en sus
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La continuidad de la vida: 
reproducción celular
E s tu d io de caso
Que pasen los clones
EN FEBRERO D E 2008, la com pañ ía d e b iotecnología 
coreana RNL Bio lanzó una o ferta púb lica para clonar 
m ascotas p o r la m ódica sum a d e 150 mil dólares. 
Pero a lgunos prefirieron probar suerte en la subasta 
en lín ea d e ju n io ce leb rada por B ioA rts d e M ili Valley, 
Ca lifo rn ia , en la que las o fertas p o r “M i m ejor 
am igo d e vu e lta " com enzaron en nada m ás que 
100 m il dólares (las o fertas ganadoras fueron 
de 170 m il, 155 mil y 140 m il dó lares).
La d o n a c ió n es la producción d e uno o más 
organism os (d o n e s ) genéticam ente idénticos a otro 
anterior. Las ranas fueron los primeros animales 
clonados en la década d e 195 0 . La clonación de 
mascotas com enzó en 1997, cuando Jo an Hawthorne 
y john Speriing, fundador d e la University o f Phoenix 
(Universidad d e Phoenix), decidieron que Missy, el 
v iejo perro d e Hawthorne, era especia l; tanto, que 
Speriing gastó un m illón de dólares en clonarlo. En el 
“Proyecto MissypÜcity". en la em presa de ingenioso 
nombre “Ahorros Genéticos y C lonación ' (Cenetic 
S a v in g s a n d C lone ; G S Q se clonaron algunos gatos, 
pero no pudieron clonar a M issy. En 2006. C SC quebró.
Antes, en 2005, investigadores d e la South Korean 
National Un ivers ity (Universidad Nacional d e Corea 
del Sur) produjeron a Snuppy, un sabueso afgano 
clonado (vé a se la foto d e la izquierda). Unos dos años 
después, e l equ ipo coreano produjo tres clones de 
M issy. En 2008, B ioArts. la com pañía que suced ió a 
CSC. anunció la subasta “M i m ejor am igo d e vuelta".
No todos los perros clonados serán mascotas. Por 
ejemplo, los equipos coreanos han producido siete 
clones del m ejor rastreador de drogas de Corea del Sur. 
No se sabe si la capacidad o el tem peram ento para 
ser perros antidrogas está determ inado genéticamente, 
pero funcionarios del gobierno creen que el costo de 
los clones quedaria más que com pensado si son tan 
buenos com o su ‘padre genético".
El ganado va lioso e s otro objeto favorito d e la 
c lonación. Por ejem plo , en 2006 la em presa ViaGen. 
en Texas, c lonó a l caba llo Scamper. 10 veces 
cam peón mundial de carreras con barriles. ¿Acaso 
la propietaria d e Scam per, Charm ayne Jam es, no 
podía reproducir a Scam per d e la m anera tradicional? 
Cuando term ines e l capítulo, ve rás por qué muchos 
caballos fam osos no engendran hijos tan atléticos 
com o son e llos . De cualqu ier m anera, Scam per es 
un caballo cas trad o y no puede procrear.
¿Por qué un clon es casi idéntico a su progenitor 
m ientras q u e los descendientes producidos por 
reproducción sexual son d iferentes de sus padres 
y unos de otros? Recuerda e s ta pregunta conforme 
exploram os las dos form as d e reproducción 
^ celular: d iv is ión m itótica y d iv is ión m eiótica, que 
son la fuente d e la constancia y la variedad d e los 
organism os eucariontes.
▲ Snuppy (al centro), e l primer perro clonado, posa para un retrato 
de familia con su donante genético, un perro de raza afgano 
(izquierda), y su madre sustituta, un labrador retriever (derecha).
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L a < .O rU Ín u n ) jd d e la v id a n r p r o d u c L t ó n c é l u l a ' 1 4 5
De un v is ta z o
Estu d io d e caso Q ue pasen los c lo nes
9 .1 ¿ P o r q u é se d iv id e n la s c é lu la s ?
La división celular transm ite inform ación hereditaria a las 
célu las hijas
La división ce lu lar es necesaria p a ra crecer y desarrollarse 
La división celular es necesaria p a ra la reproducción sexual y 
asexual
9 .2 ¿ Q u é o c u r r e e n e l c ic lo c e lu la r d e p ro c a r io n te s ?
9 .3 ¿ C ó m o se o rg a n iz a e l A D N d e lo s c ro m o s o m a s 
e u c a r io n te s ?
E l crom osom a eucarionte consta de una d ob le hélice lineal 
d e A D N unida a proteínas
Los genes son segm entos del A D N de un crom osom a 
Los crom osom as duplicados se separan durante la división 
celu lar
Lo s crom osom as eucariontes se presentan en pares con 
inform ación genética sim ilar
9 .4 ¿ Q u é o c u r r e d u ra n te e l c ic lo c e lu la r 
d e e u c a r io n te s ?
E l c id o celular eucarionte consta d e la interfase y la división 
celu lar
9 .5 ¿ C ó m o es q u e la d iv is ió n c e lu la r m itó t ic a 
p ro d u c e c é lu la s h ija s g e n é t ic a m e n te id é n t ic a s ?
D urante la profase, los crom osom as se condensan, 
se form an los m icrotúbulos d e l huso y se unen a los 
crom osom as
D urante la m etalase, los crom osom as se alinean en c l 
e cu ad or de la célula
D urante la anafasc, las crom áticas herm anas se separan y
so n atra ídas hacia los polos opuestos de la célula
D urante la telofase se form an envolturas nucleares alrededor
d e los d o s grupos de crom osom as
D urante la d toc inesis , d citop lasm a se d ivide entre dos
células hijas
Estu d io d « caso continuación Q ue pasen los d o n e s
f íio F lix M lios is (d isponib le en inglés)
Investigación c ientífica Copias a l ca rb ó n : la d onación 
en la naturaleza y e n e l laboratorio
9 .6 ¿ C ó m o se c o n t r o la e l c ic lo c e lu la r?
Las actividades de enzim as específicas im pulsan e l ciclo 
celu lar
v
Pu n to s de con tro l o o rif ic a c ió n regulan d progreso del 
ciclo celu lar
9 .7 ¿ P o r q u é t a n to s o rg a n is m o s se re p ro d u c e n 
s e x u a lm e n te ?
Estudio d a caso continuación Q u e pasen los clones 
Las m utaciones del A D N son d origen últim o de la 
variac ión genética
Oe ce rca El con tro l del c ic lo ce lu lar y su 
partic ipación e n el cáncer 
L a reproducción sexual puede com b inar a le los diferentes 
d e los padres e n un so lo descendiente
9 .8 ¿ C ó m o e s q u e la d iv is ió n m e ió t ic a p ro d u c e 
c é lu la s h a p lo id e s ?
L a meiosis separa los crom osom as hom ólogos y produce 
núcleos dp lo ides
L a división m eiótica seguida p o r la fusión de los gametos 
m antiene constante el núm ero de crom osom as de 
generación en generación
L a meiosis I separa los crom osom as hom ólogos e n dos 
núcleos haploides
l a meiosis II separa las cro m itid as herm anas en cuatro 
nú d eo s hijos
B io F U x Meiosis (d isponib le en Inglés)
9 .9 ¿ C u á n d o o c u r r e b d iv is ió n m itó t ic a 
y m e ió t ic a e n e l c ic lo d e v id a
d e lo s e u c a r io n te s ?
E n los c ic lo s de vida haploides, la m ayor parte d e l ciclo 
consta d e célu las haploides
E n los c ic lo s de v id a d iplo ides, la m ayor p an e del ciclo 
consta d e célu las d ip lo ides
E n la alternación d e ciclos por generaciones hay etapas 
m ulticelulares haplo ides y d ip lo ides
9 .1 0 ¿C ó m o e s q u e la m e io s is y b re p ro d u c c ió n 
se x u a l p ro d u c e n b v a r ia b i l id a d g e n é t ic a ?
L a d strib uc ión d e hom ólogos crea nuevas com binaciones 
d e crom osom as
Losentrccruzam ientos form an crom osom as con nuevas 
com binaciones d e genes
L a fiisión de gametos aum enta la variab ilidad genética de 
la descendencia
Estud io da caso o tro v is taz o Q u e pasen los clones
9.1 ¿P O R Q U É S E D IV ID E N LA S C É L U LA S ?
"Todas las célu las p rovienen de célu las.* Esta noc ió n , establecida 
por e l m édico a lem án R u d o lf V u ch o w a m ediados d e l s ig lo X IX , 
expresa la im portancia cm d a l d e la reproducción ce lu lar para to­
dos los organismos vivos. Las célu las se reproducen p o r división
celular, e n Lt q ue un a cé lu la m adre d a lugar a d o s células h i­
las. En la d iv is ió n ce lu lar com ún , cada cé lu la h ija recibe u n juego 
com p le to de la in fo rm ac ión hered itaria , idéntica a la in fo rm ación 
hereditaria d e L i célu la madre, y ap roxim adam ente la m itad del 
citoplasm a.
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1 4 6 H i : i U 7 » l H e i r r k i a
La división ce lu lar transm ite inform ación 
hereditaria a las células hijas
Ia in fo rm ación hered itaria d e todas las célu las vivas se encuentra 
en el á c id o d e s o x irr íb o n u d e ic o (A D N ). conten ida e n u n o o 
m ás c ro m o so m a s , l in a m olécula d e A D N consta d e un a cadena 
larga com puesta p o r pequehas unidades llam adas n u d e ó tid n s 
(R G U R A 9 - la ; véanse tam bién las páginas 51 y 2 0 3 ). Cada nu- 
d c ó lid o consta d e u n fosfato, u n azúcar (desoxirribosa) y un a de 
cuatro bases: ad en ina (A ) , t im in a (T ), g uan ina ( G ) o d to s in a (C ) . 
FJ A D N d e un crom osom a consta de dos largas hebras d e nudeóti- 
dos, enroscada un a a lrededo r d e la otra, co m o se vería un a escalera 
torcida co n la fo rm a de u n sacacorchos, lista estructura se llam a de 
doUe hélice (F IG U R A 9-1 b). la s un idades d e la herencia, los genes, 
son segmentos d e A D N q ue tienen d e u n cen tenar a m uchos m iles 
d e nu deó tido s . C o m o las letras d e l alfabeto, e n u n lenguaje con 
frases m u y largas, las secuencias concretas d e nudeó tidos de los 
genes d eta llan las instrucciones para form ar las proteínas d e una 
célu la. En los capítulos 11 y 12 verem os có m o cod ifica el A D N la 
in fo rm ad ó n genética y có m o regula la cé lu la los genes q ue usa en 
un m o m e n to dado.
Para q ue la célu la sobreviva , debe tener u n juego com p le to 
d e la in fo rm a d ó n genética. Po r tan to , a ta n d o u n a cé lu la se d i­
vide, n o puede s im p lem ente p a rtir sus genes e n dos y d ar la m itad 
a cada célu la h ija. M á s b ien , la cé lu la p rim ero t ie n e q ue rep lica r 
su A D N a m o d o de te n e r dos cop ias idénticas, co m o sacar u n jue­
go d e fo toco p ias d e algún instructivo . C ad a cé lu la h ija recibe un 
'in s tru c tivo d e A D N ' com p le to , co n todos sus genes.
La división ce lu lar es necesaria para crecer 
y desarrollarse
l a fo rm a conoc ida d e la d iv is ión d e las células eucariontes, e n la 
q ue cada cé lu la h ija es genéticam ente idén tica a la cé lu la m adre, se
llam a división m ilética (i<éanse las secciones 9.4 y 9 .5 ). Desde que 
fuiste co n ceb id o co m o un ó v u lo fecundado, la d iv is ió n m itótica 
h a p roduc ido todas las célu las de tu cuerpo y sigue haciénd o lo to ­
dos los d ías e n m uchos órganos. Después de la d iv is ió n celular, las 
célu las h ijas vuelven a crecer y d ivid irse, o b ien se d ife re n c ia n y se 
especializan e n determ inadas fundones, co m o la con tracdón (cé­
lulas m usculares), el com bate d e las infecciones (le u co d to s ) o la 
p rod ued ón d e enzim as digestivas (cé lu las del páncreas, estóm ago 
e in testino ). Este esquem a repetido d e d iv is ión , crec im ien to y (p o ­
s ib lem ente ) d iferenciac ión y luego n u eva d iv is ión se lla m a d e lo 
c e lu la r (léamelas secriones 9.2 y 9.4).
C as i to d o s los organism os m u ltice lu lares tienen tres cate­
gorías d e célu las, basadas e n su capadd ad d e d iv id irse y diferen- 
darse:
• C é lu la s m a d re C as i todas las célu las h ijas fo rm adas por las 
prim eras d iv is iones d e u n ó vu lo fecu nd ad o y a lgunas células 
d e adultos (c o m o las de corazón , p iel, intestinos, ce reb ro y 
m é d u la ) so n cé lu la s m a d re . Éstas tienen d o s características 
im portantes: se renuevan ellas m ism as y poseen la capadd ad 
d e d iferenciarse e n varios tipos d e células. I.as célu las m adre 
se renuevan p o rq u e conservan la fan iltad d e d ivid irse, qu izá 
d u ran te toda la v id a del o rgan ism o. N orm a lm en te , cuando 
u n a cé lu la m adre se d iv ide, un a de sus h ijas es a su vez cé lu la 
madre, con lo q ue se m an tien e la p o b la r ió n . 1.a o tra célu la 
hija pasa p o r varias rondas d e d iv is ió n y al f in a l se d ife ren ria 
en tipos celulares especializados. A lg u n a s células m adre en 
las prim eras fases d e u n e m b r ió n pueden p rod uc ir cualquier 
célu la especia lizada del cuerpo.
• O tra s c é lu la s capaces d e d iv id irs e M u ch as cé lu las del 
cuerpo d e em briones, jóvenes y adultos tam b ién se d iv iden , 
p ero se d iferencian e n u n o o dos tipos celulares. P o r e jem p lo , 
las célu las d e l h ígado pueden d ivid irse, p ero só lo dan lugar a 
cé lu las d e l p ro p io hígado.
► F IG U R A 9-1 E s tru c tu ra d e l A D N
(a ) Un nudeótido consta de un fosfato, un azúcar 
y jn a de cuatro bases: adenina (Aj.tlmma (T), 
gjanlna (C)ycltodna (C). Una bebra simóle de 
ADN consta de una larga cadena de nucéóttdos 
ir dos por enlaces entre el fosfato de un 
rudeótido y el azúcar d e l siguiente, (b ) Dos 
hebras d e ADN se tuercen una sobre la otra 
para formar una doble hélice.
(a ) U n a hebra do AD N to) La dob le h é k e
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La continuidad de la vida nrproducLtón le lu lj» 1 4 7
• C é lu la s d ife re n c iad as p e rm an en tem en te A lgunas células se 
d iferencian y nunca vuelven a d ivid irse. Po r e jem p lo , la mayor 
parte d e las célu las d d corazón y d d cerebro.
La división celu lar es necesaria para la 
reproducción sexual y asexual
1.a re p ro d u c c ió n se x u a l d e los organism os eucariontes ocurre 
cuando los descendientes se producen p o r fu s ión d e los g am e to s 
(esperm atozoides y ó vu lo s ) d e dos adultos. Las células d d sistem a 
rep roductivo d d ad u lto pasan p o r un a d iv is ión especial llam ada 
meútsis (que verem os e n la sección 9 .8 ) y producen células hijas 
co n exactam ente la m itad de la in fo rm ac ió n genética de la célu la 
m adre ( y d e la s c d u la s 'c o m u n e s 'd d resto del o q p n ism o adu lto ). 
E n los an im ales, estas célu las se convierten e n esperm atozoides u 
óvu los. C u an d o u n esperm atozoide fecunda un ó vu lo , el producto
con tiene d e n u e vo la in fo rm ac ión hered itaria com p le ta q u e es ca­
racterística d e s u espede.
l a rep rod ucción e n la q u e los descend ientes se fo rm an a 
p a rtir d e u n ú n ico p rogen ito r, s in q ue un esperm atozo ide fecun­
d e u n ó vu lo , se lla m a re p ro d u c c ió n a se x u a l. Is ta p roduce des­
cend ientes genéticam ente idén ticos a l p rogen ito r. Las bacterias 
(F IG U R A 9-2a) y lo s eucariontes un ice lu lares , co m o el Parame- 
d o q ue se encuentra n o rm a lm en te e n estanques (F IG U R A 9-2b), 
se reproducen asexua lm ente por d iv is ió n ce lu lar, e n la cu a l se 
generan dos célu las nuevas d e cada cé lu la . A lg u no s organism os 
m u ltice lu lares tam b ién se reproducen asexualm ente. U n a Hydra 
se rep roduce expulsando d e su cuerpo un a rép lica e n pequeho de 
e lla m ism a, llam ada brote (F IG U R A 9-2c). Even tu a lm ente el b rote 
se vuelve capaz d e v iv ir d e fo rm a ind ep end ien te y se separa d e su 
m ad re . M u ch as p lan tas y hongos se rep rod ucen e n form a sexual 
y asexual. Las preciosas a lam edas d e C o lo rad o , l lta h y N uevo
(d ) U no a lam ed a co n sta d e á rb o les g enéticam en te Id én tico s 
n acid o s p o r rep roducción asexua l
A F IG U R A 9-2 L a d iv is ió n c e lu la r p e rm ite la re p ro d u c c ió n a s e xu a l (a ) la s bacterias se reproducen 
asexualmcnte dividiéndose en dos. (b ) En los microorganismos eucariontes unicelulares, como el protista 
Param ecium , la («visión celular produce dos organismos nuevos Independientes, (c ) La H ydra. un pariente 
de agua dulce d e la anémona, expulsa por un lado una copla en miniatura de ella misma (un brote). Cuando 
se desarrolla por completo, el brote se separa y asum e una v id a Independiente, (d ) Los árboles de una 
alameda son genéticamente Idénticos. Cada árbol crece d e las ralees de un único árbol ancestral. En esta foto 
se muestran tres arboledas cerca d e Aspen, Colorado. En e l otoAo, el momento en q ue cambian de color las 
hojas m uestra la Identidad y las diferencias genéticas de las arboledas.
(a ) B a c to rta s en d ivisión
t>) D ivis ión c e lu la r d e un Poram odum
fe) L a H yd ra se rep rod u ce asexuaám entB co n un brote
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