Conceptos Esenciales de Biología: Fotosíntesis, Genética, Microbiología y Biotecnología

Fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso que ocurre en los cloroplastos de los organismos autótrofos. Permite sintetizar la materia orgánica que requieren a partir de CO₂, agua y sales minerales. Para ello, se necesita energía lumínica, la cual es transformada en energía química. La ecuación general de la fotosíntesis es:

6CO₂ + 6H₂O → Glucosa + 6O₂

Fase Luminosa

Se lleva a cabo en los tilacoides, donde se absorbe la energía luminosa que se utiliza para formar ATP. La energía luminosa se libera en forma de luz y calor. La clorofila, asociada a un aceptor y dador de electrones, forma lo que se conoce como fotosistema.

Fotosíntesis Oxigénica

A medida que las moléculas absorben energía, se excitan algunos electrones de la clorofila. Cuando hay algún aceptor, la clorofila queda cargada positivamente y, para equilibrarse, recibe un electrón gracias a la rotura de la molécula de agua. Hay dos tipos de transporte de electrones:

• No cíclico: Acumulación de NADPH y síntesis de ATP. El ciclo de Calvin, para formar glucosa, tendrá que darse dos veces. Por cada glucosa se han gastado 18 ATP y 12 NADPH.
• Cíclico: No se acumula NADPH, pero sí se sintetiza ATP.

Fase Oscura

Ocurre en el estroma y no necesita energía luminosa.

Genética

• Gen: Fragmento de ADN que lleva la información para un carácter.
• Fenotipo: Caracteres observables.
• Homocigoto: Dos alelos iguales.
• Heterocigoto: Dos alelos diferentes.
• Alelo dominante: Se expresa en heterocigosis.
• Alelo recesivo: Se expresa en homocigosis.
• Alelos codominantes: Generan un fenotipo intermedio.

Teoría Cromosómica de la Herencia

1. Los genes se encuentran en los cromosomas.
2. La ordenación de los genes es lineal.
3. Al fenómeno de recombinación le corresponde un sobrecruzamiento.
4. A-T, G-C.

La Expresión del Mensaje Genético

ADN → Transcripción (núcleo) → ARNm → Traducción (citoplasma) → Proteínas

Transcripción

Bacterias

• Iniciación: La ARN-polimerasa reconoce el ADN (promotor). Después, se desenrolla permitiendo la polimerización de ARN.
• Elongación: Se sintetiza una hebra de ARN en dirección 5' → 3'.
• Finalización: Se produce en una secuencia rica en G y C que posibilita la autocomplementariedad de la cola del ARN, provocando su separación.

Eucariotas

Igual que en bacterias, solo que hay un proceso de maduración en el que se eliminan los intrones.

Código Genético

• Es degenerado.
• No tiene solapamientos.
• Es universal.
• Codón de iniciación: AUG.
• Codones de STOP: UAA, UAG, UGA.

Traducción

Se activan los aminoácidos (aa), que son capaces de asociarse a un ARNt.

Microorganismos Patógenos

• Epidemia: Muchos casos de una enfermedad al mismo tiempo en un área geográfica.
• Endémica: Enfermedad que afecta de manera constante a una población, pero sin una alta incidencia.

Enfermedades Infecciosas

• Por contacto directo a través de la piel: Rabia y tétanos.
• A través del aire: Resfriado, gripe, sarampión, varicela.
• Por vía sexual: SIDA, herpes genital, gonorrea, sífilis.
• Agua y alimentos: Hepatitis A, salmonelosis, cólera.
• Por animales: Malaria, peste, fiebre amarilla, enfermedad del sueño.

Mutaciones

• Génicas: Alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen. Puede ser por sustitución de bases (púrica-pirimidínica, púrica-púrica), por pérdida o inserción de nucleótidos.
• Cromosómicas: Por deleción (pérdida de un fragmento del cromosoma), duplicación, inversión, translocación (cambio de posición).
• Genómicas: Por aneuploidía (alteración en el número de ejemplares de uno o más tipos de cromosomas) o euploidía (alteración de haploides).

Ingeniería Genética

Engloba las técnicas referidas a la clonación de genes. Pasos:

1. Dividir el ADN en segmentos (se corta con las enzimas de restricción).
2. Unir a vectores de clonación (vehículos capaces de introducirlos en células hospedadoras).
3. Hacer que estos vectores invadan las células hospedadoras, cultivarlas e identificar y aislar el gen de interés.

Aplicaciones

• Médicas: Producción de fármacos, obtención de vacunas, diagnóstico clínico, terapia génica (introducción de genes en el organismo).
• En agricultura y ganadería: Conseguir plantas resistentes, protección de plantas, mejora del producto. A partir de animales transgénicos se producen proteínas de utilidad farmacológica.

Microbiología

Bacterias

Ribosomas, membrana plasmática, pared, citoplasma, pili, cápsula, flagelos.

Metabolismo

• Fotoautótrofas: Utilizan la luz como fuente de energía.
• Quimioautótrofas: Obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos.
• Heterótrofas: Utilizan materia orgánica para la obtención de energía.
• Aerobias: Utilizan el oxígeno para degradar la materia orgánica.
• Anaerobias: No utilizan el oxígeno; degradan la materia orgánica por fermentaciones.

Reproducción

• Transformación: Intercambio genético.
• Transducción: Transferencia de material genético a través de un virus.
• Conjugación: Intercambio entre una bacteria donadora y una receptora, a través de los pili.

Virus

Ácido nucleico y cápsida (cubierta externa de proteína). ADN sencillo o doble. Según el huésped que parasitan, se clasifican en bacteriófagos, animales o vegetales.

Retrovirus

Son virus ARN de una sola cadena, que se replican a través de intermediarios de ADN bicatenario.

Otras Formas Acelulares

• Viroides.
• Priones: Partículas proteínicas infecciosas.

Hongos

Eucariotas y heterótrofos. Presentan paredes celulares. Se reproducen por esporas. Amplia distribución.

• Mohos: Hongos filamentosos.
• Levaduras: Hongos unicelulares.

Protozoos

Microorganismos eucariotas unicelulares no fotosintéticos.

Algas Microscópicas

Individuos eucariotas que contienen clorofila y que realizan la fotosíntesis oxigénica.

Crecimiento Microbiano

Fases

• Latencia: Las células aumentan de tamaño.
• Exponencial: Las bacterias se multiplican.
• Estacionaria: La población se mantiene estable.
• Muerte: La población disminuye.

Esterilización

Tratamiento mediante el cual se eliminan todas las formas de vida de un medio de cultivo.

Pasteurización

Consiste en reducir la población microbiana.