Fotosíntesis: El Proceso de Conversión Energética

Fase Luminosa (Etapa 1)

La fotosíntesis comienza con la Fase Luminosa (o fase clara), que ocurre en la membrana de los tilacoides dentro de los cloroplastos (orgánulos propios de la célula vegetal). Al recibir la luz solar, se libera energía (ATP y NADPH) y oxígeno (O₂).

Fase Oscura (Etapa 2): Ciclo de Calvin

La Fase Oscura se conoce como el Ciclo de Calvin y tiene lugar en el estroma del cloroplasto. En esta fase se utilizan los productos energéticos de la Fase Luminosa (ATP y NADPH).

El dióxido de carbono (CO₂) del aire se fija a una molécula. Una proteína crucial, la Rubisco, cataliza (rompe los enlaces del CO₂) y produce glucosa.

Esta glucosa se transporta a través del tallo en forma de sacarosa y se almacena en la raíz en forma de almidón.

Resumen de la Fotosíntesis

Gracias al dióxido de carbono, la luz solar y el agua del ambiente, se produce glucosa y oxígeno.

Ciclo Celular y División Nuclear

Fases de la Interfase

El ciclo celular se compone de la interfase (G1, S, G2) y la mitosis.

• G1: La célula crece (2n2c).
• S: La célula sintetiza y duplica el ADN (2n4c).
• G2: La célula repara el ADN dañado y duplica los centriolos (2n4c).

Mitosis: División del Núcleo

La mitosis es la división del núcleo. Es importante saber que el ADN de la célula original es idéntico al ADN de las células resultantes.

El orden de las fases mitóticas se puede recordar con la mnemotecnia “Profe MAT”:

Etapas de la Mitosis

1. Profase (P): La cromatina se condensa en cromosomas y la membrana nuclear desaparece.
2. Metafase (M): Los cromosomas son visibles, se alinean en el plano ecuatorial y el huso mitótico está completamente desarrollado.
3. Anafase (A): Los centrómeros (unión de las cromátidas) se dividen, las cromátidas se separan y migran a polos opuestos.
4. Telofase (T): Los cromosomas se descondensan nuevamente en cromatina, la membrana nuclear reaparece y el núcleo se divide en dos.

Citocinesis (División del Citoplasma)

La citocinesis es diferente en células animales y vegetales:

• Células animales: La célula se divide completamente gracias a un anillo contráctil formado por las proteínas actina y miosina, que provoca la separación.
• Células vegetales: No se separan completamente, sino que quedan unidas por una membrana de fibras llamada fragmoplasto. Estas células conectadas se comunican a través de poros denominados plasmodesmos.

Meiosis y Gametogénesis

Meiosis: División Reduccional

En la meiosis, el ADN de las células originales es diferente al de las células resultantes, ya que ocurre una combinación de los ADN parentales. El producto final son cuatro células haploides.

Importante: En la Profase I, ocurre el crossing over (entrecruzamiento), que es la combinación y recombinación de los genes del padre y la madre.

Gametogénesis

La gametogénesis es el proceso para producir gametos:

• En la mujer: Ovogénesis (produce ovocitos).
• En el hombre: Espermatogénesis (produce espermatozoides).

Fases de la Gametogénesis

1. Proliferación: Ocurre en la etapa embrionaria. Las células germinales se dividen, produciendo ovogonios (mujer) y espermatogonios (hombre).
2. Crecimiento: Se atraviesan las etapas G1, S y G2, aumentando el ADN. Los ovogonios se transforman en ovocitos I (etapa embrionaria en la mujer). Los espermatogonios se transforman en espermatocitos I (pubertad en el hombre).
3. Maduración:
   • Mujer: En la pubertad (efectos hormonales), el ovocito I se divide en un polocito I y un ovocito II. Durante la ovulación, el ovocito II sigue dividiéndose, dando origen a otro ovocito y otro polocito. Solo si la mujer se embaraza, el ovocito se transforma en óvulo.
   • Hombre: Ocurre en la pubertad y durante toda su vida. Los espermatocitos I se dividen formando dos espermatocitos II. Estos se dividen nuevamente, formando cuatro espermátidas, las cuales pasan por un proceso de maduración (espermiogénesis) para transformarse en espermatozoides.

Conceptos Genéticos Clave

Cáncer y Apoptosis

El cáncer se produce porque las células malignas no sufren apoptosis (muerte celular programada). Estas células crecen de forma muy rápida, lo que puede producir metástasis.

Células Madre y Clonación

• Células Madre: Son células que no tienen un papel asignado en el cuerpo humano y son capaces de transformarse en muchos tipos celulares.
• Clonación: Es importante saber que el individuo que nace es idéntico al donador del ADN, no al donador del óvulo.

Mutaciones Cromosómicas (Síndromes)

Las mutaciones pueden generar diversas enfermedades genéticas:

• Síndrome de Turner: Afecta solo a mujeres. Nomenclatura: 45, X.
• Síndrome de Down: Trisomía en el cromosoma 21. Nomenclatura: 47, XX +21 (mujer) o 47, XY +21 (hombre).
• Síndrome de Klinefelter: Afecta solo a hombres. Nomenclatura: 47, XXY.
• Síndrome XXX (Trisomía X): Ocurre en la mujer. Nomenclatura: 47, XXX.
• Síndrome de Patau: Trisomía en el cromosoma 13. Nomenclatura: 47, XX +13 (mujer) o 47, XY +13 (hombre).

Patrones de Herencia

A continuación, se describen los patrones de herencia genética:

• Autosómico Dominante: Todas las generaciones tienen algún individuo afectado.
• Autosómico Recesivo: Hay saltos de generaciones (individuos sanos portadores).
• Holándrica (Ligada al Y): Todos los afectados son hombres.
• Herencia Extracromosómica o Mitocondrial: La mujer transmite el gen a todos sus hijos (hombres y mujeres), pero solo las mujeres pueden seguir transmitiendo el gen a la siguiente generación.
• Dominante Ligada al Cromosoma X: No se salta generaciones. Los hombres transmiten a todas sus hijas, y las mujeres transmiten a sus hijos e hijas.
• Recesiva Ligada al Cromosoma X: Aparece con mayor frecuencia en los hombres. La madre es quien transmite el gen a los hijos varones.

Ejemplos de Enfermedades Genéticas

• El daltonismo y la hemofilia son enfermedades recesivas ligadas al sexo (cromosoma X).
• El albinismo es una enfermedad autosómica recesiva.

Evolución y Mecanismos de Cambio

Evidencia de la Evolución

Es importante saber que:

• Los estudios en el desarrollo embrionario sirven para determinar semejanzas y diferencias entre el parentesco evolutivo.
• En los registros fósiles, mientras más profundo se encuentre un fósil en la tierra, más antiguo es.

Tipos de Órganos

• Homólogos: Distinta función, igual estructura. Indican que tienen un descendiente común.
• Análogos: Igual función, distinta estructura. Tienen distinto origen evolutivo.
• Vestigiales: Órganos homólogos que han perdido su función original.

Microevolución

Deriva Genética

Es el cambio de frecuencias alélicas de una población. Cuanto menor es la población, mayor es el impacto. Puede producirse por dos situaciones:

1. Cuello de Botella: Muerte drástica que disminuye una población.
2. Efecto Fundador: Pequeños individuos abandonan la población original para establecer una nueva.

Flujo Genético

Ocurre con las migraciones e inmigraciones. Estos movimientos cambian la frecuencia de alelos de una población: si emigran, restan alelos; si inmigran, aumentan los alelos.

Selección Natural

Propuesta por Darwin, implica que una especie con características favorables tiene mayor probabilidad de sobrevivir y lograr éxito reproductivo. Existen tres tipos de selección:

1. Selección Estabilizadora: Favorece a los individuos que tienen un valor normal o promedio de un fenotipo. Ejemplo: El tamaño promedio de los bebés tiene más posibilidades de supervivencia que los extremos (muy pequeños o muy grandes).
2. Selección Disruptiva: Favorece a los organismos de los extremos. Ejemplo: Los salmones más grandes o los más pequeños son los más aptos para la fecundación, mientras que los de tamaño mediano no lo son.
3. Selección Direccional: Favorece a los organismos que se encuentran en un extremo del rango fenotípico. Ejemplo: Las jirafas con el cuello más largo son las más aptas para alcanzar alimento.

Especiación

Es el proceso por el cual surgen nuevas especies a partir de otras preexistentes.

• Alopátrica: Causada por aislamiento geográfico, lo que lleva a la reproducción y formación de especies distintas.
• Simpátrica: No hay barrera geográfica, pero ocurre una mutación en algún individuo que provoca aislamiento genético y la formación de una nueva especie.