Conceptos Clave de Genética, Evolución y Metabolismo Celular

Genética y Variabilidad: Las Bases de la Herencia

Variaciones

Conjunto de diferencias que existen entre individuos de la misma especie.

Tipos de Variaciones

• Variaciones Genotípicas: Residen en los genes, dentro de los cromosomas. Se transmiten hereditariamente y rara vez sufren alteraciones.
• Variaciones Fenotípicas: Son el resultado de procesos de desarrollo que se llevan a cabo dentro del organismo. Es la capacidad que presenta un individuo para modificarse por la influencia de factores ambientales. No son hereditarias. Ejemplo: el ejercicio diario que realiza un atleta para aumentar su musculatura.

Subtipos de Variaciones Fenotípicas

• A lo largo del tiempo: Determinados animales al nacer son muy distintos en su etapa adulta.
• Sociales: Se refiere a las especies que viven en sociedad, donde la variedad entre individuos puede depender de factores como los alimentos que ingieren (ej. castas en insectos sociales).
• Ecológicas: El lugar, la altitud y el clima contribuyen para que la misma especie modifique su fenotipo.

Conceptos Fundamentales de Genética

Genes: Son los responsables de la transmisión hereditaria de los caracteres estructurales y metabólicos en las células.

Genoma: Es el contenido total de genes de una célula, característico de cada especie.

Ácido Nucleico: Es un polímero compuesto por nucleótidos. Cada nucleótido está formado por un azúcar pentosa, un grupo fosfato (ácido fosfórico) y una base nitrogenada.

• ADN (Ácido Desoxirribonucleico): El azúcar es la desoxirribosa. Son cadenas helicoidales entrelazadas (doble hélice) formadas por moléculas de desoxirribosa, enlaces de fosfato y cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).
• ARN (Ácido Ribonucleico): Su función principal es la síntesis de proteínas. Contiene el azúcar ribosa y la base nitrogenada uracilo (U) en lugar de timina.

Genética de Poblaciones y Evolución

Fondo común de genes (Pool genético): La totalidad de los genes y sus alelos existentes en una población dada y en un momento determinado.

Población biológica: Conjunto de organismos de la misma especie que coexisten en un mismo espacio y tiempo, y que se reproducen entre sí.

Equilibrio genético (Ley de Hardy-Weinberg): Principio según el cual las poblaciones tienden a mantener constante la frecuencia de sus genes (frecuencias alélicas y genotípicas) a lo largo de las generaciones, en ausencia de factores evolutivos.

Evolución: Es el proceso mediante el cual las poblaciones modifican sus características en el transcurso del tiempo.

Reproducción diferencial: Individuos cuyo material genético (con mutaciones o combinaciones favorables) les permite adaptarse mejor al ambiente, tienden a sobrevivir y reproducirse más, dominando en las generaciones futuras de la población. Es la base de la selección natural.

Ejemplo de la acción del ambiente en el fenotipo

En la mosca Drosophila melanogaster, existe un gen recesivo que provoca que las alas se enrollen si las moscas se desarrollan en un ambiente a 25°C. Sin embargo, si se mantienen a temperaturas inferiores a 16°C, las alas se desarrollan rectas, a pesar de tener el mismo genotipo.

Factores que Alteran el Equilibrio Genético

El equilibrio genético de una población puede ser alterado por varios factores:

• Mutaciones
• Recombinaciones genéticas
• Selección natural
• Migración (flujo genético)
• Aislamiento reproductivo

Mutaciones

Son variaciones que aparecen bruscamente en el material genético de uno o varios individuos y que son capaces de transmitirse por herencia.

Clasificación de las Mutaciones

Según la célula afectada:

• Mutación somática: Afecta a una célula del tejido somático. No se transmite a la descendencia y afecta solo a las células que se derivan de ella.
• Mutación germinal: Afecta a una célula reproductiva (gameto) y, por lo tanto, se transmite a la descendencia por herencia.

Según su localización y alcance:

• Puntuales o génicas: Afectan a un solo gen mediante la alteración de uno o varios de sus nucleótidos.
• Cromosómicas estructurales: Se altera una parte del cromosoma que afecta a varios genes, modificando la morfología del cromosoma.
  • Deleción: Pérdida de un fragmento del cromosoma.
  • Duplicación: Repetición de un determinado fragmento de cromosoma.
  • Translocación: Intercambio de fragmentos entre cromosomas distintos (no homólogos).
  • Inversión: Un segmento de un cromosoma cambia de posición al girar 180 grados.
• Cromosómicas numéricas o genómicas: Afectan al número de cromosomas.
  • Aneuploidía: Falta o exceso de un cromosoma entero (ej. trisomías, monosomías).
  • Euploidía: Afecta a todo el juego de cromosomas (dotación genética). Da origen a poliploidías, que pueden ser anormales en animales pero son comunes en plantas.

Procesos Metabólicos Fundamentales

Fotosíntesis

Reacción general:

6CO₂ + 6H₂O + Energía lumínica → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

(Proceso realizado en presencia de clorofila)

• Sustancias de la fase luminosa: Se generan moléculas de alta energía como el ATP (Adenosín trifosfato) y el NADPH (Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato hidrogenado).
• Sustancias de la fase oscura (Ciclo de Calvin): Participan el CO₂, el ATP y el NADPH para formar glucosa. Involucra la fijación del anhídrido carbónico.

Factores que influyen en la fotosíntesis:

• Presencia e intensidad de la luz solar
• Concentración de anhídrido carbónico (CO₂)
• Temperatura
• Concentración de humedad (disponibilidad de agua)
• Presencia de elementos inorgánicos (nutrientes)

Respiración Celular

Reacción general:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Energía (ATP)

Fermentación Alcohólica

Proceso anaeróbico:

C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH (Etanol) + 2 ATP

Enzimas

Son catalizadores orgánicos, generalmente proteínas, que aceleran la velocidad de las reacciones metabólicas sin consumirse en el proceso.