La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos. Todos los seres vivos estamos formados por células.
La Célula
Una célula es la parte más pequeña de un ser vivo capaz de nutrirse, relacionarse y reproducirse.
Los elementos químicos más abundantes en los seres vivos son: C (carbono), H (hidrógeno), O (oxígeno), N (nitrógeno), P (fósforo) y S (azufre). Estos elementos se unen mediante enlaces y forman moléculas.
Las moléculas de los seres vivos pueden ser:
- Inorgánicas: presentes tanto en seres vivos como en la materia no viva (agua y sales minerales).
- Orgánicas: exclusivas de los seres vivos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
Las moléculas pueden ser pequeñas, como el agua o la glucosa, o grandes, como las proteínas (formadas por más de 100 aminoácidos) o los ácidos nucleicos (formados por miles de nucleótidos).
Genética
La genética es la ciencia que estudia la herencia de caracteres. Cada unidad hereditaria es un gen. Un gen es un fragmento de ADN con información sobre un carácter determinado. Los genes se encuentran en los cromosomas, y los cromosomas en el núcleo de las células.
Ácido Desoxirribonucleico (ADN)
El ADN es una biomolécula orgánica, una macromolécula que contiene la información genética de un organismo. En las células eucarióticas se encuentra en el núcleo, y en las células procarióticas en el citoplasma.
Composición del ADN
El ADN es un polímero de nucleótidos. Cada nucleótido está formado por:
- Un glúcido sencillo: la desoxirribosa.
- Una base nitrogenada: adenina (A), guanina (G), citosina (C) o timina (T).
- Un ácido fosfórico.
Estructura del ADN
El ADN tiene una estructura de doble hélice. Cada molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos unidas entre sí por las bases nitrogenadas.
Replicación del ADN
La replicación es el proceso de síntesis de ADN a partir de ADN. Las enzimas (proteínas que controlan las reacciones químicas de los seres vivos) llamadas ADN polimerasas realizan este proceso. En las células eucariotas, ocurre en el núcleo. El proceso implica:
- La separación de las dos cadenas de ADN.
- La síntesis de la cadena complementaria por las ADN polimerasas, utilizando nucleótidos del medio. (A se une con T, y G con C, y viceversa).
Expresión del ADN
Un gen se expresa mediante dos procesos: transcripción y traducción.
Transcripción
Es la síntesis de ARN a partir de ADN. El ARN (ácido ribonucleico) es una biomolécula, macromolécula y polímero de nucleótidos. Cada nucleótido de ARN contiene:
- Un azúcar: la ribosa.
- Una base nitrogenada: adenina (A), guanina (G), citosina (C) o uracilo (U).
- Un ácido fosfórico.
La transcripción ocurre en el núcleo de las células eucariotas y es realizada por las ARN polimerasas. El proceso implica:
- La separación de las dos cadenas de una molécula de ADN.
- La copia de la secuencia complementaria del gen, utilizando ribonucleótidos.
- El ARN mensajero (ARNm) formado sale al citoplasma y se dirige a un ribosoma para ser traducido. (A se traduce a U, y el resto igual).
Traducción
Las proteínas son moléculas orgánicas, polímeros de aminoácidos. La traducción es el proceso de síntesis de proteínas a partir de la información del ARNm. Tiene lugar en los ribosomas. El código genético es la relación entre los nucleótidos del ARNm y la secuencia de aminoácidos de la proteína que codifican. Tres nucleótidos del ARNm codifican un aminoácido. Los tripletes de terminación (stop) son: UAG, UAA y UGA.
Biotecnología
La biotecnología es el conjunto de técnicas que utilizan seres vivos para obtener productos útiles para el ser humano. Se divide en:
- Biotecnología clásica: iniciada hace unos 10,000 años con la agricultura y la ganadería.
- Biotecnología moderna: iniciada en el siglo XX, implica la manipulación del material genético de un ser vivo.
Ingeniería Genética
La ingeniería genética es el conjunto de técnicas que permiten cortar y modificar el ADN. Se utiliza ADN recombinante, formado por fragmentos de distintas especies. Las enzimas de restricción son clave en este proceso. Los organismos transgénicos son aquellos en cuyo ADN se han insertado genes de otras especies. Algunas aplicaciones son:
- Biorremediación: mejora del medio ambiente utilizando bacterias transgénicas capaces de digerir hidrocarburos y retirar metales pesados del suelo.
- Industria farmacéutica: producción de proteínas humanas por bacterias.
Clonación
Un clon es una copia idéntica. La clonación es el proceso de obtención de moléculas de ADN, células u organismos genéticamente idénticos.
Tipos de Clonación
A) Clonación de ADN:
- In vivo: utilizando bacterias.
- In vitro: se obtienen muchas copias a partir de un fragmento de ADN en poco tiempo.
B) Clonación de células:
Las células madre son células no especializadas, indiferenciadas, capaces de dividirse para dar lugar a nuevas células. Hay tres tipos:
- Totipotentes: pueden dar lugar a todos los tipos celulares de un organismo (ej: cigoto).
- Pluripotentes: pueden dar lugar a muchos tipos de células, pero no a todos.
- Multipotentes: pueden dar lugar a ciertos tipos de células.
Definiciones Adicionales
Célula somática: todas las células del cuerpo excepto los gametos.
Gametos: células encargadas de la reproducción sexual (óvulos y espermatozoides).
División Celular
Hay dos tipos de división celular: mitosis y meiosis.
- Mitosis: división celular en la que a partir de una célula madre se obtienen dos células idénticas entre sí y a la célula madre.
- Meiosis: división celular por la que se forman los gametos. A partir de una célula madre de gametos se obtienen cuatro células hijas, que no son iguales entre sí ni a la célula madre, y tienen la mitad de cromosomas que la célula madre. Las células somáticas son diploides (2 juegos de cromosomas), y los gametos son haploides (1 juego de cromosomas).