Los Glúcidos están constituidos por C, H, y O (a veces tienen N, S, o P). El nombre de glúcido deriva de la palabra "glucosa" que proviene del vocablo griego glykys que significa dulce, aunque solamente lo son algunos monosacáridos y disacáridos. Su fórmula general suele ser (CH2O)n , donde oxígeno e hidrógeno se encuentran en la misma proporción que en el agua, de ahí su nombre clásico de hidratos de carbono, aunque su composición y propiedades no corresponde en absoluto con esta definición.
Azúcares: Se caracterizan por su sabor dulce. Pueden ser azúcares sencillos (monosacáridos) o complejos (disacáridos). Están presentes en las frutas (fructosa), leche (lactosa), azúcar blanco (sacarosa), miel (glucosa + fructosa), etc.
Los monosacáridos son sólidos, cristalinos, incoloros, solubles en agua y de sabor dulce. Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Responden a la fórmula empírica (CH2O)n, en la que n tiene un valor igual o mayor que 3, siendo los más frecuentes los de 5 y 6 átomos de carbono.
Presentan en todos sus carbonos un grupo hidroxilo (-OH), excepto en uno, en el cual lleva un grupo carbonilo ( ).
Si el grupo carbonilo se encuentra al final de la cadena, el monosacárido es un aldehído, y se denomina aldosa. Si se encuentra en un carbono secundario es una cetona, y se llama cetosa.
Ejemplo:
Aldosa
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Cetosa
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El más común y abundante de los monosacáridos es la glucosa. Es el principal nutriente de las células del cuerpo humano a las que llega a través de la sangre. No suele encontrarse en los alimentos en estado libre, salvo en la miel y algunas frutas, sino que suele formar parte de cadenas de almidón o disacáridos. La glucosa es un monosacárido cuya molécula contiene un grupo aldehído y cinco hidroxilos:
Glucosa aldohexosa
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La sacarosa o azúcar común es un disacárido constituido por glucosa y fructosa. Se encuentra principalmente en la caña de azúcar y en la remolacha.
Principales monosacáridos
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D-Glucosa
(aldohexosa) |
D-Ribosa
(aldopentosa) |
D-Fructosa
(cetohexosa) |
Estructura cíclica. Los grupos aldehídos o cetonas pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula convirtiéndola en anillo.
Ciclación de la glucosa (forma piranosa)
Ciclación de la fructosa (forma furanosa)
Si el aldehído reacciona con el -OH se forma un hemiacetal y un hemicetal si es la cetona la que produce dicha reacción. En todo caso hablamos de enlaces intra moleculares. El anillo puede ser pentagonal o furanósico (por su semejanza al furano), o hexagonal o piranóxico (por su semejanza al pirano).
Entre los azúcares complejos o disacáridos, destaca la sacarosa (componente principal del azúcar de caña o de la remolacha azucarera) que está formada por una molécula de glucosa y otra de fructosa.
Esta unión se rompe mediante la acción de un enzima llamada sacarasa, liberándose la glucosa y la fructosa para su asimilación directa. Otros disacáridos son la maltosa, formada por dos unidades de glucosa, y la lactosa o azúcar de la leche, formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa. Para separar la lactosa de la leche y poder digerirla en el intestino es necesaria un enzima llamada lactasa. Normalmente este enzima está presente sólo durante la lactancia, por lo que muchas personas tienen problemas para digerir la leche.
Almidones (o féculas): Son los componentes fundamentales de la dieta del hombre. Están presentes en los cereales, las legumbres, las patatas, etc. Son los materiales de reserva energética de los vegetales, que almacenan en sus tejidos o semillas con objeto de disponer de energía en los momentos críticos, como el de la germinación.
Químicamente pertenecen al grupo de los polisacáridos, que son moléculas formadas por cadenas lineales o ramificadas de otras moléculas más pequeñas y que a veces alcanzan un gran tamaño. Para asimilarlos es necesario partir los enlaces entre sus componentes fundamentales: los monosacáridos. Esto es lo que se lleva a cabo en el proceso de la digestión mediante la acción de enzimas específicos. Los almidones están formados por el encadenamiento de moléculas de glucosa, y las enzimas que lo descomponen son llamadas amilasas, que están presentes en la saliva y los fluidos intestinales. Para poder digerir los almidones es preciso someterlos a un tratamiento con calor previo a su ingestión (cocción, tostado, etc.). El almidón crudo no se digiere y produce diarrea. El grado de digestibilidad de un almidón depende del tamaño y de la complejidad de las ramificaciones de las cadenas de glucosa que lo forman.
La fibra está compuesta por las partes no digeribles de los alimentos vegetales. Ayuda a prevenir enfermedades coronarias y el cáncer de intestino.
La fibra que comemos procede de la cáscara del grano, de la piel y de la carne de las frutas, así como de la materia dura y fibrosa de los vegetales, la cual, al pasar por el estómago y el intestino, no puede ser descompuesta por los enzimas digestivos y, por lo tanto, no es absorbida por el organismo.
Aunque no posea ningún valor nutricional ni energético constituye un elemento vital en la dieta diaria. Los alimentos ricos en fibra suelen proporcionar una mayor sensación de saciedad y un menor aporte calórico.
El componente principal de la fibra que ingerimos con la dieta es la celulosa. Es un polisacárido formado por largas hileras de glucosa fuertemente unidas entre sí. Es el principal material de sostén de las plantas, con el que forman su esqueleto. Se utiliza para hacer papel. Otros componentes habituales de la fibra dietética son la hemicelulosa, la lignina y las sustancias pécticas.
Algunos tipos de fibra retienen varias veces su peso de agua, por lo que son la base de una buena movilidad intestinal al aumentar el volumen y ablandar los residuos intestinales. Debido al efecto que provoca al retrasar la absorción de los nutrientes, es indispensable en el tratamiento de la diabetes para evitar rápidas subidas de glucosa en sangre. También aporta algo de energía al absorberse los ácidos grasos que se liberan de su fermentación bajo la acción de la flora intestinal.
Al cocer la fibra vegetal cambia su consistencia y pierde parte de estas propiedades, por lo que es conveniente ingerir una parte de los vegetales de la dieta crudos.
La fibra desempeña un papel clave en la conservación de la salud. Al incrementar la cantidad de heces, facilita el paso de los desechos por los intestinos absorbiendo simultáneamente el agua de los vasos sanguíneos adyacentes, proceso por el cual se ablanda y facilita la evacuación, previniendo el estreñimiento.
La fibra también mejora la absorción de los nutrientes por parte del intestino así como su paso a la corriente sanguínea; al reducir la absorción de las grasas digeridas se reduce ligeramente el nivel del colesterol y, por consiguiente, el riesgo de padecer una enfermedad coronaria.
Un adulto debería comer 25 grs. de fibra diarios. No obstante, la dieta del mundo moderno occidental contiene un elevado porcentaje de grasas animales y carbohidratos y, muchas veces, carece de una cantidad adecuada de fibra.
¿Cómo cubrir las necesidades de fibra?
Para estar seguro de que realmente se ingiere una cantidad mínima de 25 grs. de fibra diaria indicamos una serie de consejos para mejorar la alimentación:
La fibra es una mezcla de hidratos de carbono complejos y otros componentes de los alimentos de origen vegetal. Se puede incrementar la ingesta de fibra... Comiendo más cereales integrales y legumbres. Iniciando el día desayunando cereales integrales o pan integral. Comiendo las frutas enteras en lugar de zumos. Comiendo mucha verdura. Incrementando la ingesta de manzanas, brécoli y pomelos ya que son alimentos ricos en fibra. La célula Los seres vivos están formados por mínimas unidades llamadas células. Todas las funciones químicas y fisiológicas básicas, por ejemplo, la reparación, el crecimiento, el movimiento, la inmunidad, la comunicación, y la digestión, ocurren al interior de la célula. Los hombres de ciencia, solo pudieron realizar investigaciones en relación a ellas después del descubrimiento del microscopio. (Ver Teoría celular) Modelo de célula Clasificación de los seres vivos Según el número de células que los forman, los seres vivos se pueden clasificar en unicelulares y pluricelulares. Unicelulares: Son todos aquellos organismos formados por una sola célula. En este grupo, los más representativos son los protozoos -ameba, paramecio, euglena-, que sólo pueden observarse con un microscopio. Pluricelulares: Son todos aquellos organismos formados por más de una célula. Existe gran variedad de ellos, tales como los vertebrados (aves, mamíferos, anfibios, peces, reptiles) y los invertebrados (arácnidos, insectos, moluscos, etc.). En los vegetales, podemos tomar como ejemplos a las plantas con flores (angiosperma), sin flores típicas (gimnospermas), musgos, hongos, etcétera. Los organismos pluricelulares presentan una determinada organización de sus células, en distintos niveles, que son: Célula: mínima unidad que forma parte de un ser vivo. Tejido: conjunto de células que tienen características y funciones similares y con un mismo origen. Órgano: conjunto de tejidos unidos y coordinados para cumplir una función específica. Por ejemplo: pulmón, corazón, estómago, etcétera. En el caso de los vegetales, son considerados órganos: la raíz, las semillas, las hojas, las flor, etcétera. Sistemas: resultado de la unión de varios órganos, los cuales funcionan de una forma coordinada para desempeñar un rol determinado. Por ejemplo: se habla de Sistema Digestivo, Renal, Circulatorio, Nervioso, Reproductor, etcétera. Organismo: es un ser vivo formado por un conjunto de sistemas, que trabajan armónicamente. Existen seres vivos que no tienen órganos o sistemas estructurados, pero poseen una organización sencilla, esto les permite un buen desarrollo. Si un órgano se daña o altera provoca una desorganización del ser vivo. Las tres partes básicas de toda célula son: la membrana plasmática, el citoplasma, y el núcleo. Membrana Celular o plasmática La membrana celular o plasmática La membrana celular se caracteriza porque: Rodea a toda la célula y mantiene su integridad. Está compuesta por dos sustancias orgánicas: proteínas ylípidos, específicamente fosfolípidos. Ver: PSU: Biología; Pregunta 04_2006 Los fosfolípidos están dispuestos formando una doble capa (bicapa lipídica), donde se encuentran sumergidas las proteínas. Es una estructura dinámica. Es una membrana semipermeable o selectiva, esto indica que sólo pasan algunas sustancias (moléculas) a través de ella. Tiene la capacidad de modificarse y en este proceso forma poros y canales Funciones de la membrana celular Regula el paso de sustancias hacia el interior de la célula y viceversa. Esto quiere decir que incorpora nutrientes al interior de la célula y permite el paso de desechos hacia el exterior. Como estructura dinámica, permite el paso de ciertas sustancias e impide el paso de otras. Aísla y protege a la célula del ambiente externo El citoplasma Se caracteriza porque: Es una estructura celular que se ubica entre la membrana celular y el núcleo. Contiene un conjunto de estructuras muy pequeñas, llamadas organelos celulares. Está constituido por una sustancia semilíquida. Químicamente, está formado por agua, y en él se encuentran en suspensión, o disueltas, distintas sustancias como proteínas, enzimas, líquidos, hidratos de carbono, sales minerales, etcétera. Funciones del citoplasma Nutritiva. Al citoplasma se incorporan una serie de sustancias, que van a ser transformadas o desintegradas para liberar energía. De almacenamiento. En el citoplasma se almacenan ciertas sustancias de reserva. Estructural. El citoplasma es el soporte que da forma a la célula y es la base de sus movimientos. Los organelos celulares Mitocondria Son pequeñas estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de determinados organismos. Mitocondrias: en los organismos heterótrofos, las mitocondrias son fundamentales para la obtención de la energía. Son organelos de forma elíptica, están delimitados por dos membranas, una externa y lisa, y otra interna, que presenta pliegues, capaces de aumentar la superficie en el interior de la mitocondria. Poseen su propio material genético llamado ADN mitocondrial. Ver: PSU: Biología; Pregunta 01_2010 La función de la mitocondria es producir la mayor cantidad de energía útil para el trabajo que debe realizar la célula. Con ese fin, utiliza la energía contenida en ciertas moléculas. Por ejemplo, tenemos el caso de la glucosa. Esta molécula se transforma primero en el citoplasma y posteriormente en el interior de la mitocondria, hasta CO2 (anhídrido carbónico), H2O (agua) y energía. Esta energía no es ocupada directamente, sino que se almacena en una molécula especial llamada ATP (adenosin trifosfato). El ATP se difunde hacia el citoplasma para ser ocupado en las distintas reacciones en las cuales se requiere de energía. Al liberar la energía, el ATP queda como ADP (adenosin difosfato), el cual vuelve a la mitocondria para transformarse nuevamente en ATP. La formación del ATP puede representarse mediante la siguiente reacción química: Energía ADP + P + ----------------> ATP (P = fosfato) Esta reacción permite almacenar la energía. En tanto, el proceso inverso, de liberación de energía, es: ATP ----------------> ADP + P + Energía Cloroplasto Cloroplastos: son organelos que se encuentran sólo en células que están formando a las plantas y algas verdes. Son más grandes que las mitocondrias y están rodeados por dos membranas una externa y otra interna. Poseen su propio material genético llamado ADN plastidial, y en su interior se encuentra la clorofila (pigmento verde) y otros pigmentos. Los cloroplastos son los organelos fundamentales en los organismos autótrofos, es decir, aquellos capaces de fabricar su propio alimento. En ellos ocurre la fotosíntesis. Para que esta se realice, se requiere de CO2, agua y energía solar, sustancias con las cuales la planta fabrica glucosa. Esta molécula le sirve de alimento al vegetal y a otros seres vivos. Así se forma, también, el oxígeno que pasa hacia la atmósfera. clorofila 6CO2 +6H2O + Energía----------------> glucosa + 6O2 Ribosomas: son pequeños corpúsculos, que se encuentran libres en el citoplasma, como gránulos independientes, o formando grupos, constituyendo polirribosomas. También, pueden estar asociados a la pared externa de otro organelo celular, llamado retículo endoplasmático rugoso. En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas, cuyo fin es construir el cuerpo celular, regular ciertas actividades metabólicas, etcétera. Retículo endoplasmático Retículo endoplasmático: corresponde a un conjunto de canales y sacos aplanados, que ocupan una gran porción del citoplasma. Están formados por membranas muy delgadas y comunican el núcleo celular con el medio extracelular -o medio externo-. Existen dos tipos de retículo. Uno es el llamado rugoso, en la superficie externa de su membrana van adosados ribosomas. Su función consiste en transportar proteínas que fueron sintetizadas por los ribosomas y, además, algunas proteínas que forman parte de ciertas membranas de distintas estructuras de la célula. El otro tipo es el liso. Carece de ribosomas y está asociado a ciertas reacciones relacionadas con la producción de sustancias de naturaleza lipídica (lípidos o grasas). Aparato de Golgi Aparato de Golgi: está delimitado por una sola membrana y formado por una serie de sacos membranosos aplanados y apilados uno sobre otro. Alrededor de estos sacos, hay una serie de bolsitas membranosas llamadas vesículas. El aparato de Golgi existe en las células vegetales -dictiosoma- y animales. Actúa muy estrechamente con el retículo endoplasmático rugoso.Es el encargado de distribuir las proteínas fabricadas en este último, ya sea dentro o fuera de la célula. Además, adiciona cierta señal química a las proteínas, que determina el destino final de éstas. Lisosomas: es un organelo pequeño, de forma esférica y rodeado por una sola membrana. En su interior, contiene ciertas sustancias químicas llamadas enzimas -que permiten sintetizar o degradar otras sustancias-. Los lisosomas están directamente asociados a los procesos de digestión intracelular. Esto significa que, gracias a las enzimas que están en el interior, se puede degradar proteínas, lípidos, hidratos de carbono, etcétera. En condiciones normales, los lisosomas degradan membranas y organelos, que han dejado de funcionar en la célula. Centríolos: están presentes en las células animales. En la gran mayoría de las células vegetales no existen. Conformados por un grupo de nueve túbulos ordenados en círculos, participan directamente en el proceso de división o reproducción celular, llamadomitosis. Vacuolas: son vesículas o bolsas membranosas, presentes en la célula animal y vegetal; en ésta última son más numerosas y más grandes. Su función es la de almacenar -temporalmente- alimentos, agua, desechos y otros materiales. El núcleo Es fundamental aclarar que existen células que tienen un núcleo bien definido y separado del citoplasma, a través de una membrana llamada membrana doble nuclear o carioteca. A estas células con núcleo verdadero, se les denomina células eucariontes. Hay otras células -en las bacterias y en ciertas algas unicelulares- que no tienen un núcleo definido ni determinado por una membrana. Esto indica que los componentes nucleares están mezclados con el citoplasma. Este tipo de células se denominanprocariontes. En la célula eucarionte el núcleo se caracteriza por: Ser voluminoso. Ocupar una posición central en la célula. Estar delimitado por la membrana carioteca. Ésta presenta poros definidos, que permiten el intercambio de moléculas entre el núcleo y el citoplasma. En el interior del núcleo se pueden encontrar: Núcleo plasma o jugo nuclear. Nucléolo: cuerpo esférico, formado por proteínas, ácido desoxi-ribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), ambos compuestos orgánicos. El nucléolo tiene la información para fabricar las proteínas. Material genético: está organizado en verdaderas hebras llamadas cromatinas, formadas por ADN. Cuando la célula se reproduce, la cromatina se condensa y forma unas estructuras llamadas cromosomas, donde está contenida toda la información genética propia de cada ser vivo. La función del núcleo es dirigir la actividad celular, es decir, regula el funcionamiento de todos los organelos celulares.
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Absorción y transporte de los nutrientes
La mayoría de las moléculas digeridas de los alimentos, y el agua y los minerales provenientes de la dieta se absorben a través del intestino delgado. La mucosa del intestino delgado contiene muchos pliegues cubiertos de proyecciones diminutas llamadas vellosidades. Éstas sucesivamente están cubiertas de proyecciones microscópicas llamadas microvellosidades. Estas estructuras crean una superficie amplia a través de la cual se pueden absorber los nutrientes. Hay células especializadas que permiten que los materiales absorbidos atraviesen la mucosa y pasen a la sangre, que los distribuye a otras partes del cuerpo para almacenarlos o para que pasen por otras modificaciones químicas. Esta parte del proceso varía según los diferentes tipos de nutrientes.
Fotosíntesis | ||||||||||||
La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.
Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay vida— procede de la fotosíntesis.
La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.
La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.
Fase primaria o lumínica
La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.
La clorofila es un compuesto orgánico, formado por moléculas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio.
Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo de magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás átomos.
La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se rompe por efecto de la luz.
El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta el proceso descrito.
Fase secundaria u oscura
La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz, aunque también se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica.
En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.
Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación dealmidón y varios carbohidratos más.
A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.
Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es utilizado para fabricar celulosa, el principal constituyente de la madera.
El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior la energía que proviene del Sol. Esta condición es la razón de la existencia del mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres vivientes.
Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria para sus actividades.
Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En la actualidad se trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente para reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son prometedoras.
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REPRODUCCIÓN CELULAR
La célula cuando se reproduce da lugar a nuevas células. Tal y como ya sabemos existe organismos
unicelulares y pluricelulares, estos últimos forman parte de los diferentes tejidos que tienen la función de sustituir a una célula muerta o ayudarla a crecer. Para la reproducción celular se necesita dos procesos:
- División del núcleo
- División de citoplasma(citocinesis)
Dependiendo de los distintos tipos de células podemos diferenciar dos clases de reproducciones:
- Mitosis:es la que se produce en todos los organismos menos los sexuales,también llamadas células somáticas.
- Meiosis: se reproduce en las células sexuales o también llamados gametos.
LA MITOSIS
La mitosis es un proceso de división celular en la que las dos células resultantes obtienen exactamente la misma información genética de la célula progenitora. Se realiza en las células somáticas cuando los organismos necesitan crecer o reparar tejidos dañados.Para poder realizar la división celular es necesario realizar cuatro fases. Para que se puedan realizar estas cuatro fases es necesario una preparación conocida como interfase donde la célula posee un centriolo (orgánulo), donde el ADN se duplica para las fases posteriores.Es ahora cuando comienza la mitosis:
PROFASE: fase en la que se condensan los cromosomas (ya que la cromatina estaba suelta por el núcleo) y empiezan a unirse.Posteriormente se duplica el centriolo y la membrana central se desintegra, dirigiéndose cadacentriolo a los polos opuestos.
METAFASE: se crea el huso mitótico constituido de fibras protéicas que une a los doscentriolos. Los cromosomas formados constituyen el plano ecuatorial, situado en medio de la célula en línea recta colgado del huso mitótico.
ANAFASE: las cromátidas de cada cromosoma se separan y se mueven hacia los polos opuestos .
TELOFASE: los cromosomas están en los polos opuestos y son cada vez más difusos. La membrana núclear se vuelve a forma. El citoplasma se divide.
CITOCINESIS: por último la célula madre se divide en dos células hijas. Así términa la mitosis.
JUEVES, 26 DE ABRIL DE 2007
La mEiOsIs
Cuando se produce la fecundación se unen los cromosomasPATERNOS con los MATERNOS. Ambos poseen en total 46cromosomas (23 cromosomas y sus copias). Si uniéramos estos cromosomas el individuo poseería 92 cromosomas por lo que no seria un ser humano. ¿Qué hacer entonces?
La naturaleza tiene la respuesta. Y aquí la tienes tú.
Para ello tiene lugar DOS divisiones celulares consecutivas, sin producirse ninguna duplicación de los cromosomas.
El comienzo de la meiosis, se inicia con la profase I donde los cromosomas homólogos se juntan e intercambian fragmentos de ADN este proceso se denominasobrecruzamiento y hacen que todos los descendientes de la misma pareja no salgan idénticos y cada una posea sus características PROPIAS ya que sino, podría decirse que tendrían clones.
Durante la meiosis I los cromosomas se separan y cada uno va a una célula hija diferente, por lo que cada uno posee información similar pero no igual.
En la meiosis II las cromátidas de cada cromosoma se separan y son repartidas entre las células hijas, concluyendo así este proceso con cuatro células haploide distintas entre si.
Herencia y genética |
Principios de genética
Mendel, clave en investigaciones genéticas. |
Hablar de herencia es hablar de genética, la ciencia que estudia la trasmisión hereditaria de los seres vivos a través de la reproducción. En otras palabras, herencia genética es la forma en que los progenitores dan a su descendencia los caracteres que ellos poseen.
Cualquier característica de un ser vivo que sea susceptible de ser trasmitida a su descendencia, la denominamos carácter hereditario.
El conjunto de características (no visibles) que un ser vivo hereda de sus progenitores se denomina genotipo, y aquellas que se hacen visibles en él se denomina fenotipo; este último viene determinado por el genotipo y las"condiciones ambientales" en las que el ser se ha desarrollado.
Forma de trasmisión de la herencia genética
La herencia genética es suministrada conjuntamente por los progenitores; es decir, el genotipo del nuevo ser está constituido por el aporte de ambos.
El macho aporta la herencia en los cromosomas del espermatozoide.
La hembra aporta su herencia en los cromosomas del óvulo.
La unión de espermatozoide y óvulo forma la célula huevo y dentro de ésta se encuentran los cromosomas de ambos; estos cromosomas son los que guardan la información de los caracteres hereditarios.
Los cromosomas son unos filamentos en los que se agrupan los genes, formados por secuencias de ADN y ARN.
Un gen es una unidad de trasmisión hereditaria que determinará, durante el desarrollo de un ser, la aparición o no de un determinado carácter. Así, pues, los elementos que determinan las características a heredar por un nuevo ser son los genes que están ubicados en los cromosomas de la célula huevo.
Los genes son pequeños segmentos de largas cadenas de ADN que determinan la herencia de una característica determinada, o de un grupo de ellas.
Los genes se encuentran localizados en los cromosomas en donde se disponen en línea a lo largo de ellos.
Cada gen ocupa en el cromosoma una posición, o “locus”.
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Fuente Internet: http://www.unad.edu.co/curso_biologia/cromosomas.html |
En una célula, los cromosomas se agrupan por pares; en la célula huevo (origen de todas las que tendrá el nuevo ser), cada par posee un cromosoma de cada uno de los progenitores.
Los dos cromosomas que forman cada par son, generalmente, morfológica e intrínsecamente similares, y los genes situados en ellos en lugares homólogos, los llamados alelos o genes homólogos, son responsables de una determinada característica a la hora del desarrollo del nuevo ser.
Los genes alelos, entonces, son dos genes que ocupan el mismo lugar o “locus” en un par de cromosomas homólogos, es decir, en un par de cromosomas que tienen igual tamaño, forma y secuencia de genes.
También podemos decir que alelo es cada una de las variantes que puede presentar una secuencia de ADN polimórfica.
Cuando en alguna característica hereditaria interviene no solo un gen sino varios, que concurran en la trasmisión de este carácter, hablamos de alelismo múltiple.
Nuestra conocida arveja, los chícharos de Mendel. |
Cuando los dos genes que determinan un carácter en sus respectivos cromosomas son idénticos, diremos que el carácter en cuestión se encuentra en homocigosis, el ejemplar es homocigoto; es decir, los genes aportados por sus progenitores son iguales.
Si por el contrario, ambos genes (para un mismo carácter) son diferentes, diremos que el ejemplar es heterocigoto, o, lo que es igual, el gen aportado por uno de los progenitores es diferente al aportado por el otro (insistimos, para un mismo carácter).
Si los dos genes que determinarán un carácter son distintos (heterocigoto) pueden ocurrir tres cosas en el momento de la formación del nuevo ser:
• 1. Que el carácter resultante lo sea según las directrices determinadas por uno de los genes.
• 2. Que el carácter resultante lo sea según las directrices del otro gen.
• 3. Que el carácter resulte una mezcla o superposición de ambos.
Ver: PSU: Biología; Pregunta 01_2006(2)
Variedades o tipos de herencia
No todas las características se heredan de una manera tan simple como el color de las semillas de arvejas usadas por Mendel.
Situaciones de herencia simple, como las analizadas por Mendel, en la que solamente interviene un par de genes, son las excepciones y no la regla.
Situaciones de herencia simple, como las analizadas por Mendel, en la que solamente interviene un par de genes, son las excepciones y no la regla.
Hoy sabemos que existen genes que se comportan respondiendo a la herencia mendeliana, mientras que otros quedan incluidos en la que llamaremos herencia no Mendeliana.
Entre estos últimos están el ligamiento, el crossing-over, la dominancia incompleta, los alelos múltiples, la codominancia y laherencia ligada al sexo y otras.
Interacciones génicas o genéticas
Luego de que los principios de la herencia fueron redescubiertos hacia el 1900, se realizaron diversos experimentos con el fin de probar su validez.
Dichos estudios comprobaron que los genes que se encontraban en el mismo “locus”, en un par de cromosomas homólogos (genes alelos) o en “locus” distintos (genes no alelos) podrían influir en la herencia de un rasgo. Estas interacciones se denominan interacciones génicas y pueden ser de los tipos: alélicas y no alélicas.
Interacciones alélicas
Los genes alelos; es decir, aquellos que se encuentran en el mismo “locus” en los cromosomas homólogos, pueden interactuar de diversas maneras y generar distintos mecanismos de herencia dominante, herencia recesiva, herencia intermedia, codominancia y series alélicas.
Herencia dominante y herencia recesiva
Pelaje blanco, por un gen dominante. |
Si prevalece un gen sobre el otro, diremos que el primero es dominante sobre el segundo, o que el segundo es recesivo respecto al primero. Diremos también que el ejemplar es portador del carácter recesivo, pues lo posee aunque no lo manifiesta.
En la simbología genética, que usa letras para definir un carácter, las propiedades dominantes se escriben en mayúscula y las recesivas en minúscula.
El carácter dominante es siempre visible y oculta al recesivo.
El carácter recesivo puede permanecer latente durante generaciones y manifestarse cuando se den las condiciones de combinación adecuadas.
Herencia intermedia
Como ya dijimos, dentro de los genes existen genes dominantes y genes recesivos. El gen dominante es aquel que se manifiesta y oculta al otro gen, que por este motivo se llama recesivo; lo que no quiere decir que no exista, sino que es mantenido en reserva oculto en la reproducción por el individuo.
Cuando los dos genes son semejantes se dice que es homocigótico. Significa que ese organismo tiene sus genes iguales para un mismo carácter. Cuando son diferentes se dice que es heterocigótico, es decir que sus genes para ese carácter (la altura, el color de pelo, color de ojos u otro) son distintos. Cuando ninguno de los genes es dominante se dice que se ha producido una herencia intermedia.
Codominancia
Estado en que un gen expresa su característica en el heterocigoto de modo equivalente a su par. Los alelos del gen se expresan al mismo tiempo y de modo total en el heterocigoto. Dícese de los factores con la misma potencia hereditaria.
Este tipo de interacción se dilucidó estudiando la herencia de los grupos sanguíneos en el hombre.
En la especie humana se distinguen cuatro grupos sanguíneos: A, B, AB y O. Cuando uno de los progenitores es del grupo A y el otro del grupo B, el hijo puede ser del grupo AB, ya que los genes que determinan los grupos sanguíneos A y B se expresan de igual manera en el nuevo individuo, lo que se conoce como codominancia.
Series alélicas
La mayoría de los genes alelos se pueden presentar en más de dos formas alternativas constituyendo las llamadas series alélicas. En ellas existen muchas variantes dentro del mismo par de genes, aunque un organismo diploide sólo puede presentar dos variantes de los genes que componen la serie alélica. Un ejemplo es el color del pelaje de los conejos, entre otros.
Interacciones entre genes no alelos
Las interacciones entre estos genes pueden darse en distintos niveles, distinguiéndose por ello fenómenos de epistasis, pleiotropía, genes modificadores y elementos genéticos transponibles.
Epistasis
Es un tipo de interacción a nivel del producto de los genes no alelos. En una vía metabólica donde intervienen distintas enzimas, cada una de ellas transforma un sustrato en un producto, de manera que el compuesto final se obtiene por acción de varias enzimas. Cada una de estas está determinada por un gen, a lo menos.
Si uno de los genes que codificaba para alguna de las enzimas sufre una mutación y cambia, producirá una enzima defectuosa y el producto final no se obtendrá.
El efecto enmascarador sobre el fenotipo que tiene un gen sobre otro gen no alelo se denomina epistasis. En esta aparece un gen epistático y otro hipostático. El primero es el que enmascara el efecto del segundo.
Se distinguen distintos tipos de epistasis: dominante, recesiva, doble dominante y doble recesiva, y en cada una las proporciones clásicas se ven alteradas.
Epistasis dominante. Se produce cuando el gen dominante es epistático sobre otro gen no alelo a él.
Epistasis recesiva. En este tipo de interacción un gen recesivo actúa como gen epistático sobre otro gen no alelo.
Epistasis doble dominante. En esta interacción, los genes presentes en los dos locus que intervienen en la característica, serán epistáticos en condición dominante.
Epistasis doble recesiva. Para que se produzca, los genes actúan como genes epistáticos deben estar en condiciones recesivas.
Pleiotropía
Es un tipo de interacción entre genes no alelos que ocurre cuando la acción o cambio de un solo gen provocan la aparición de muchos fenotipos distintos.
Genes modificadores
Son los que afectan la expresión de un gen diferente o no alelo. Un ejemplo de este tipo de interacción se observa en el color y distribución del manchado de los ratones.
Elementos genéticos transponibles
Hasta 1960, se pensaba que los genes ubicados en los cromosomas eran estables e inmóviles, ya que se podían hacer mapas de su ubicación. Sin embargo, en 1947, B. Mc Clintock identificó, por primera vez, un grupo de genes que llamó elementos genéticos controladores.
En la actualidad se les denomina transponibles, elementos genéticos transponibles o genes saltarines. Uno de estos genes es un fragmento de ADN que puede moverse por todo el material hereditario de un organismo contenido en una célula. Este movimiento ocasiona cambios en el material hereditario que se traduce en la síntesis de distintos polipéptidos, lo que a su vez genera distintos fenotipos.
Herencia cuantitativa
En algunas especies, los caracteres que se expresan como variaciones en cantidad o extensión, como el peso, la talla o el grado de pigmentación, suelen depender de muchos genes, así como de las influencias del medio.
Con frecuencia, los efectos de genes distintos parecen ser aditivos (se van sumando); es decir, parece que cada gen produce un pequeño incremento o descenso independiente de los otros genes.
Palmera enana. |
Por ejemplo, la altura de una planta puede estar determinada por una serie de cuatro genes: A, B, C y D.
Supongamos que cuando su genotipo es aabbccdd, la planta alcanza una altura media de 25 cm, y que cada sustitución por un par de alelos dominantes aumenta la altura media en unos 10 centímetros.
En el caso de una planta que es AABBccdd su altura será de 45 cm, y en aquella que esAABBCCDD será de 65 centímetros.
En realidad, los resultados no suelen ser tan regulares. Genes diferentes pueden contribuir de forma distinta a la medida total, y ciertos genes pueden interactuar, de modo que la aportación de uno depende de la presencia de otro.
La herencia de características cuantitativas que dependen de varios genes se denominaherencia poligénica. La combinación de influencias genéticas y del medio se conoce como herencia multifactorial.
Herencia mixta o en mosaico
Corresponde a un tipo de herencia en que ambos genes son dominantes y se expresan simultáneamente (ejemplo: gallinas andaluzas).
Si se cruzan gallinas de plumas negras con gallinas de plumas blancas salpicadas de negro, en F1 (primera generación) se obtiene el ciento por ciento de gallinas con plumas negras y plumas blancas salpicadas de negro, simultáneamente, dando a las gallinas un color azulado (variedad andaluza).
Gallinas negras
Genotipo: NN
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Gallinas blancas salpicadas
Genotipo BsBs
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100 % gallinas andaluzas |
Ahora, si se cruzan entre sí gallinas andaluzas, se obtiene:
25 % gallinas de plumas negras
50 % gallinas andaluzas
25 % gallinas de plumas blancas salpicadas, como lo demuestra el esquema siguiente.
Genotipos:
(1) NN
(2) NBs
(3) BsBs
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Fenotipos:
(1) Negras
(2) Andaluzas
(3) Salpicadas
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Proporción fenotípica: 1 : 2 : 1 (25 por ciento negras, 50 por ciento andaluzas y 25 por ciento salpicadas). |
Consanguinidad
Se habla de cruzamiento consanguíneo o endogamia cuando se cruzan entre si dos individuos con ascendentes comunes.
La consanguinidad, especialmente si es repetitiva, provoca taras y degeneración genética, ya que por consanguinidad tienen más probabilidades de aparecer en la descendencia genes letales recesivos. Es útil para fijar mutaciones e introducir nuevos caracteres que tienen lugar en caracteres recesivos.
¿Cuánto influye el genotipo en los deportistas? |
La consanguinidad aumenta considerablemente la aparición de enfermedades recesivas y cuanto más próxima sea la relación familiar, mayor será el riesgo de que ambos miembros de la pareja hayan heredado el gen anormal del antepasado común.
La enfermedad autosómica recesiva más frecuente (1:2.500 recién nacidos vivos en poblaciones caucásicas) es la fibrosis quística, caracterizada por trastornos pancreáticos, respiratorios y de la sudoración, cuyo gene (CFTR) ha sido localizado en los brazos largos del cromosoma 7.
Herencia del sexo
La especie humana posee 46 cromosomas, dispuestos en 23 pares. De ellos, solo un par es de cromosomas sexuales o heterocromosomas mientras que los 22 pares restantes son de cromosomas somáticos o autosomas.
Los cromosomas sexuales se han denominado X e Y. En los mamíferos, las células de los individuos machos contienen un par XYy las células de las hembras un par XX.
En la especie humana, como ya dijimos con una dotación de 46 cromosomas, cada célula somática femenina contiene 22 pares de autosomas más un par XX, y cada célula somática masculina contiene 22 pares de autosomas y un par XY.
La determinación sexual queda marcada en el momento de la fecundación y viene fijada por el tipo de gametos que se unen. Las mujeres sólo producirán un tipo de óvulo con 22 autosomas y un cromosoma sexual X, mientras que los varones formarán dos tipos de espermatozoides, el 50 por ciento serán portadores de un cromosoma X y el 50 por ciento serán portadores de un cromosoma Y.
Como la fecundacisn es producto del azar, un óvulo puede unirse a cualquiera de los tipos de espermatozoides, por lo que en la mitad de los casos se formarán hembras y en otro 50 por ciento se formarán machos.
Como la fecundacisn es producto del azar, un óvulo puede unirse a cualquiera de los tipos de espermatozoides, por lo que en la mitad de los casos se formarán hembras y en otro 50 por ciento se formarán machos.
Por lo tanto, queda claro que el cromosoma Y es el responsable de la masculinidad. Este cromosoma está casi vacío de genes, pero lleva suficiente información genética para el desarrollo sexual.
Herencia ligada al sexo
El cromosoma X es portador también de una serie de genes responsables de otros caracteres además de los que determinan el sexo.
Por eso decimos que la herencia de esos caracteres está ligada al sexo. Dos ejemplos bien conocidos son: el daltonismo y lahemofilia.
Ver: Herencia ligada al sexo.
La simbología mendeliana
Mendel ideó una simbología que le permitió representar y entender los mecanismos que hacen posible la trasmisión de las características hereditarias de padres a hijos.
Los rasgos o caracteres estudiados por Mendel tenían siempre dos posibles manifestaciones fácilmente distinguibles, por ejemplo: el tamaño de la planta era alto o bajo, la textura de las semillas era lisa o rugosa, además, una de las alternativas de manifestación dominaba siempre a la otra.
También usaba dos letras para representar los "factores" que controla cada rasgo o característica estudiada.
En el tamaño de la planta, "A" representa el gen para tallo alto y "a" el gen que produce un caso enano. La característica dominante se denota siempre con letra mayúscula; la recesiva, con la misma letra pero minúscula.
Fenotipo: raza negra. |
La genética actual, a partir del trabajo de Mendel, ha desarrollado algunos conceptos que son claves para entender los mecanismos de la herencia: fenotipo, genes alelosy genotipo.
Fenotipo. Es la apariencia externa o visible de un organismo, todo lo que podemos observar y que es la expresión de la información genética. Por ejemplo, el color del cabello, de la piel, modelos de ojos, el tamaño y ubicación de las flores, la forma de las hojas y muchas otras.
Genes alelos. Son segmentos específicos del ADN que determinan una característica hereditaria. Cada gen se ubica en uno de los cromosomas que forman el par homólogo, lo que permite su separación en diferentes gametos durante la meiosis.
En los estudios de Mendel los factores "A" y "a" son alelos por que ambos codifican para la misma característica (tamaño en la planta), aunque con expresiones distintas: alta y enana, respectivamente. Además, cada gen se ubica en un cromosoma de par homólogo, y están a la misma altura, en un lugar llamado “locus”.
Genotipo. Es la constitución genética de un ser vivo, lo cual determina su fenotipo. El genotipo no es observable directamente, aunque sí se puede inferir a partir del análisis de las proporciones fenotípicas.
Cuando un organismo tiene genes alelos iguales, se dice que su genotipo es homocigoto (homo = igual). Existen dos tipos de homocigotos: dominantes y recesivos. El primero tiene sólo genes alelos dominantes (AA); el segundo lleva sólo genes alelos recesivos (aa).Cuando el individuo porta genes alelos distintos (Aa), se dice que su genotipo es heterocigoto.
Ver: PSU: Biología, Pregunta 06_2005
Simbología Mendeliana, a modo de resumen |
• Estudio de un carácter con expresión antagónica y fácilmente distinguible Por ejemplo: estatura, puede ser alto (A) o bajo (a).
• Diferenciación entre una condición dominante y otra recesiva para un carácter (Aa = carácter de alto es dominante sobre el bajo).
• Uso de letras mayúsculas y minúsculas para diferenciar el antagonismo en un mismo carácter. Por ejemplo: estatura, puede ser alto (A) o bajo (a).
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Conceptos básicos, a modo de resumen |
Genotipo:
Es la constitución genética de un ser vivo, la cual determina su fenotipo. El genotipo se puede inferir, pero no es observable directamente. Puede ser genotipo homocigoto o genotipo heterocigoto.
Fenotipo:
Expresión de la información genética (lo que se ve al exterior). FENOTIPO = GENOTIPO + MEDIO AMBIENTE
Genes alelos:
Son segmentos específicos de ADN que determinan un carácter hereditario.
Ejemplo: si estudiamos el tamaño de una planta tenemos dos opciones: alta(A) o baja(a). Cada cromosoma tendrá en algún sector específico un “locus” dedicado a este gen.Como tenemos dos progenitores, en cada uno de los dos cromosomas habrá uno de estos dos genes.
Un ejemplo:
Del cruce Rr x Rr (donde R y r representan genes alelos) se obtiene una descendencia cuya proporción genotípica es:
50% : Rr (genotipo heterocigótico dominante)
25% : RR (genotipo homocigótico dominante) 25% : rr (genotipo homocigótico recesivo)
Ver: PSU: Biología: Pregunta 06_2005
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Los procesos de mitosis y meiosis proporcionan una de las claves para explicar el aparente conflicto mantenido entre dos tendencias observables en el mundo de los seres vivos: la tendencia hacia la conservación de la información merced a su correcta transmisión vía patrones de herencia y, por otro lado, la tendencia hacia la presencia de variación para posibilitar una mejor respuesta a cambios en el medio, la posibilidad de selección y, en definitiva, la evolución.
Por lo tanto, la mitosis, al mantener invariable el contenido genético presente en los individuos de generaciones diferentes, es un proceso conservativo de la información hereditaria, mientras que la meiosis se presenta como un proceso con capacidad para generar una enorme cantidad de variación, debido a que posibilita la trasmisión independiente y el entrecruzamiento de los cromosomas, además de la reproducción sexual.
TAXOMÍA
a taxonomía es la ciencia que trata de los principios de la clasificación de los seres vivos. El criterio actual aceptado como base de la taxonomía es el que refleja la filogenia de los seres vivos y que tiene en cuenta la comparación de los caracteres morfológicos, anatómicos, citogenéticos, etc.
La taxonomía clásica es la universalmente aceptada: agrupa los seres vivos en función de determinadas características comunes y hereditarias; así, considera cinco grandes grupos llamados taxones a los que da la categoría de reino (mónera, protistas, hongos, plantas o vegetales y animales); cada reino se divide en fila,filum en singular (que equivale a división en el caso de las plantas); los taxones básicos que siguen en orden decreciente son: clase, orden, familia, género yespecie, admitiéndose otras categorías intermedias (subclase, superorden, etc.).
La botánica descriptiva o sistemática
La botánica descriptiva o sistemática, tiene por objeto la descripción científica y nomenclatura de las especies vegetales y su ordenación en un sistema. Por especie se entiende en Botánica el conjunto de individuos, que concuerdan en todos sus caracteres esenciales y no se pueden separar más por los no esenciales, que los descendientes de un mismo individuo. Todas aquellas especies, diferentes entre sí, que en los órganos de reproducción (flor y fruto o esporas y esporangios), o en otras relaciones morfológicas importantes concuerdan en lo esencial, hasta el punto de poder derivarse por alteración de algunas cualidades en el transcurso de las generaciones de una forma primitiva común, se reúnen en un género.
Las diferentes visiones de la agrupación sistemática
La agrupación sistemática de las plantas puede emprenderse conforme a diferentes puntos de vista y proponiéndose diversos fines. Cada sistema construido según las leyes de la lógica, corresponde a la necesidad del espíritu humano de clasificar, para alcanzar una inspección del conjunto. También para determinar una planta, es decir, para hallar un lugar en el sistema y con ello asegurarse de su nombre genérico y específico, puede servir todo sistema construido sobre base lógica.
En realidad, se han ideado muchos sistemas, y para la determinación de las plantas se han elaborado en forma de claves analíticas. De estos sistemas o clasificaciones, las artificiales (llamadas sistemas en sentido estricto) utilizan caracteres arbitrariamente elegidos para la distinción de las divisiones y subdivisiones. Las naturales (llamadas también métodos) parten del supuesto de que las plantas vivientes en la actualidad, se han derivado por evolución en diferentes direcciones de origen en comunes y así han de estar en relación de parentesco. Este parentesco debe llevarse a expresión en la agrupación metódica de la clasificación llamada natural. Para descubrir el grado de parentesco natural la paleontología del Reino vegetal no da puntos de apoyo esenciales por la escasez y los vacíos del material utilizable.
Existen dos grandes tipos celulares: las células eucariotas y las procariotas. Animales, plantas, hongos, protozoos y algas, todos poseen células de tipo eucariota ¿En qué se diferencian las células eucariotas de las procariotas?
Existen dos grandes tipos celulares: las células eucariotas y las procariotas. Animales, plantas, hongos, protozoos y algas, todos poseen células de tipo eucariota. Sólo las bacterias (Eubacterias y Archaebacterias) tienen células de tipo procariota. La diferencia más notoria entre las células procariotas y eucariotas es la presencia, en estas últimas, de membranas internas que delimitan espacios, cada uno con características y funciones diferentes.
Las células procariotas tienen el ADN en el citoplasma y no en un núcleo como las eucariotas, de allí el nombre de cada tipo celular. Esta compartimentalización hace que las células eucariotas puedan realizar sus procesos de una manera más eficiente y segura, pudiendo aumentar también su tamaño.
Las células procariotas tienen el ADN en el citoplasma y no en un núcleo como las eucariotas, de allí el nombre de cada tipo celular. Esta compartimentalización hace que las células eucariotas puedan realizar sus procesos de una manera más eficiente y segura, pudiendo aumentar también su tamaño.
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