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La materia viva

Esta unidad es la primera del bloque «La base fisicoquímica de la vida», en el que se desarrollanlos conceptos relacionados con los elementos químicos y las moléculas que forman a los seresvivos. Para facilitar la comprensión del tema, es conveniente que el alumno o la alumna recuer-de los conceptos de enlaces covalente e iónico; moléculas hidrófilas e hidrófobas; y ácidos y ba-ses, que se estudiaron en el curso anterior.

La unidad se divide en tres partes: los bioelementos; las características de las biomoléculas; y lasbiomoléculas inorgánicas como el agua y las sales minerales.

• En la primera parte, deben fijarse los conceptos de bioelemento y oligoelemento. Es im-portante, además, que los estudiantes relacionen las características del átomo de carbonocon la gran variedad de moléculas orgánicas que produce. También debe recalcarse el papelde cofactor de algunos oligoelementos y su relación con las enfermedades carenciales.

• En la segunda parte, se diferencian las biomoléculas orgánicas e inorgánicas. Es muy im-portante que los alumnos y las alumnas conozcan y formulen los grupos funcionales, yaque facilitará el estudio de las unidades siguientes.

• Por último, se desarrollan las funciones de las biomoléculas inorgánicas: el agua y las salesminerales. Los estudiantes deben comprender que las propiedades y las funciones biológi-cas del agua derivan de las características químicas de la molécula. Hay que destacar la fun-ción de las sales minerales como sistemas amortiguadores que mantienen constantes lascondiciones del medio acuoso en el que se producen las reacciones químicas de los seres vi-vos. Consideramos de gran interés insistir en el comportamiento de la membrana plasmá-tica como una membrana semipermeable en la que se producen fenómenos osmóticos, yhacer hincapié en los conceptos de disolución isotónica, hipertónica e hipotónica.

Cuestiones previas

1 ¿Cuáles son los niveles de organización de los seres vivos?

2 ¿De qué están compuestos los seres vivos?

3 Nombra los bioelementos y las biomoléculas que conozcas.

4 Haz una clasificación de las biomoléculas orgánicas y pon algunos ejemplos.

1Planteamiento de la unidad

Los glúcidosPlanteamiento de la unidadAntes de comenzar esta unidad, los alumnos y las alumnas deben recordar algunos conceptosaprendidos en la anterior, lo que les ayudarán a comprender mejor los desarrollados a lo largode la presente unidad, como la tetravalencia del carbono o los principales grupos funcionales.

La unidad se inicia con las características generales de los glúcidos, su clasificación y sus funcio-nes. La clasificación servirá para que los alumnos conozcan de menor a mayor grado de com-plejidad los tipos de glúcidos que se van a ir estudiando.

Se considera importante que el alumno conozca los monosacáridos de interés biológico y suspropiedades como el poder reductor o los tipos de isomerías que presentan. Concretamente,deben memorizar las fórmulas de la glucosa, la fructosa y la ribosa por ser los glúcidos necesa-rios para la formulación de otros compuestos y para el estudio del metabolismo.

Se ha detallado el proceso de ciclación de una hexosa, con el objetivo de que entiendan bien elproceso y puedan reconocer y diferenciar las fórmulas lineales y las cíclicas, que en otras unida-des van a tener que utilizar.

Dentro de los holósidos, se ha planteado con mayor profundidad el estudio de los disacáridos yel tipo de enlace que se establece entre ellos; las cuestiones se centran, sobre todo, en la presen-cia o no de su poder reductor.

Los polisacáridos se han clasificado tanto por su estructura como por su función.

Dentro de los heteropolisacáridos, se dedica especial atención a la estructura del peptidogluca-no presente en la pared de las células procariotas.

Cuestiones previas

1 ¿Son necesarios los glúcidos para el funcionamiento de nuestro cuerpo?

2 ¿Qué es la isomería?

3 Escribe las fórmulas desarrollada y semidesarrollada de la glucosa.

2

3Los lípidos

El desarrollo de la unidad se inicia señalando las características comunes que presentan este gru-po heterogéneo de moléculas, así como sus funciones más destacadas.

Posteriormente, se estudian los ácidos grasos (concepto, tipos, propiedades, etc.) como consti-tuyentes de muchas de estas moléculas (lípidos saponificables). A continuación, se van desarro-llando los principales grupos de lípidos de acuerdo con las funciones que desempeñan en los se-res vivos: lípidos de reserva y protectores, aquí se incluirán los acilglicéridos y céridos; lípidos demembrana, en este grupo se engloban los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol; por últi-mo, los lípidos que desempeñan otras funciones incluyéndose aquí los terpenos, esteroides yprostaglandinas.

Se debe hacer hincapié en la diferencia que existe entre los lípidos saponificables y los insaponi-ficables, entre los ácidos grasos saturados y los insaturados. Los alumnos y las alumnas tienenque poner ejemplos de cada uno de ellos.

Igualmente, es importante que los estudiantes formulen, a partir de sus unidades constituyen-tes, estas moléculas; se recomienda que lo hagan de forma esquemática y sin memorizar las fór-mulas. De esta manera, podrán identificarlas y diferenciarlas de las de otros compuestos. Tam-bién, en aquellas moléculas que tengan carácter anfipático, tienen que diferenciar las regioneshidrófobas de las hidrófilas.

Es importante destacar el comportamiento de los lípidos anfipáticos y el papel fundamentalque desempeñan en la formación de las membranas celulares. Estos conocimientos son necesa-rios para unidades posteriores.

Por último, resulta de gran interés que los alumnos y las alumnas conozcan la trascendencia quetienen los lípidos en el correcto funcionamiento del organismo y en la salud humana.

Cuestiones previas

1 ¿Qué es un lípido?

2 ¿Qué significa anfipático?

3 ¿Qué es una reacción de esterificación? ¿Y de saponificación?

4 ¿Qué es el colesterol? ¿Por qué su exceso o su escasez son nocivos para el ser humano?

Planteamiento de la unidad

Las proteínasy la acción enzimática

Planteamiento de la unidadAntes de comenzar esta unidad, los alumnos y las alumnas deben recordar algunos de los con-ceptos estudiados en las unidades anteriores, como el sistema regulador de pH, los carbonosasimétricos, etc.

La unidad se inicia con el estudio de los aminoácidos como unidades constitutivas de las pro-teínas y el enlace que las une, el enlace peptídico.

A continuación, se detallan las diferentes estructuras y propiedades que presentan las proteínashaciendo especial hincapié en la desnaturalización y en la especificidad. La clasificación y lasprincipales funciones que desempeñan estas moléculas se dejan para el final, con el propósitode enlazar su función catalizadora con el estudio de los enzimas, que se desarrollan, junto conlas vitaminas, en la última parte de la unidad.

Los alumnos y las alumnas deben ser capaces de escribir las fórmulas: general de un a-aminoá-cido y lineal de una proteína, y de describir su comportamiento químico.

Por otro lado, es importante que conozcan los diferentes niveles estructurales que presentan lasproteínas, que, en último término, dependen de la secuencia de aminoácidos, y determinan suconfiguración espacial de la cual dependen sus propiedades y, por tanto, su función biológica.

En cuanto al estudio la actividad enzimática, conviene introducir a los estudiantes los concep-tos elementales de cinética (energía de activación, complejo activado, etc.). También, habríaque incidir en las definiciones de cofactor, centro activo o especificidad enzimática.

Los alumnos y las alumnas pueden utilizar, además de los esquemas del libro de texto, los quecontiene su CD-ROM que les ayudarán a comprender muchos de estos conceptos nuevos paraellos.

Cuestiones previas

1 Además del agua, ¿qué otros componentes son los más abundantes en una célula?

2 ¿Cómo se llama el enlace que une a dos aminoácidos?

3 ¿Qué es un catalizador?

4 ¿Cuáles son los catalizadores biológicos?

4

5Los nucleótidosy los ácidos nucleicos

Antes de comenzar esta unidad, los alumnos y las alumnas deben recordar algunos conceptosaprendidos en la unidad 2 sobre los glúcidos, como son la estructura de las pentosas y la forma-ción del enlace hemiacetal intramolecular en la ciclación de pentosas y hexosas, así como elconcepto de esterificación, la composición química de los enzimas y de las vitaminas que ac-túan como coenzimas, lo que les permitirá seguir con soltura el desarrollo de esta unidad.

Se inicia el estudio de la unidad con una pequeña introducción acerca del descubrimiento, lle-vado a cabo por Miescher de los ácidos nucleicos en el núcleo de la célula y que lo podrás verampliado en el CD-ROM del profesor.

La composición química de los ácidos nucleicos, partiendo para ello de cada uno de los compo-nentes fundamentales, es decir, las bases nitrogenadas, pentosas y ácido fosfórico, es el comien-zo en sí de la unidad. A continuación, se describen los distintos tipos de enlaces que se estable-cen entre ellos hasta constituir los dos tipos de ácidos nucleicos.

Posteriormente, se estudiará el ADN como portador de la información genética, exponiendo laestructura primaria y secundaria y los diferentes grados de condensación y empaquetamiento, y,de manera breve, se habla de la desnaturalización del ADN.

Los apartados siguientes se ocupan de la estructura y los tipos de ARN, y se hace especial hin-capié en la estructura del ARN transferente, ya que, en la unidad 14 (La base molecular de la he-rencia) nos va a resultar de gran utilidad.

Para acabar la unidad, se tratan los derivados de los nucleótidos de interés biológico que, debi-do a las diferentes funciones que realizan, aparecerán con mucha frecuencia en otros temas.

Cuestiones previas

1 ¿Por qué fue tan importante conocer la estructura del ADN?

2 ¿Qué es una base nitrogenada?

3 ¿En qué se diferencian dos cadenas de ADN?

4 ¿Cuál es la función biológica del ADN?

5 ¿Qué es el ATP?

Planteamiento de la unidad

La teoría celular

Planteamiento de la unidadEsta unidad abre el bloque temático «Las moléculas forman estructuras» en el que, por un lado,se amplía el conocimiento que los estudiantes tienen del curso pasado de la teoría celular y delos modelos de organización celular y, por otro, se profundiza en los orgánulos que constituyenlas células y en las funciones que estos realizan.

Esta unidad permite utilizar la historia de la ciencia como recurso; es decir, analizando cómo sellegó a formular la «teoría celular», los estudiantes pueden valorar los profundos cambios pro-ducidos a lo largo del tiempo y la influencia del contexto histórico, lo que hará que perciban eltrabajo científico como una actividad en constante construcción. Además, también apreciaránla importancia de los avances tecnológicos: el descubrimiento de la célula no hubiera sido posi-ble sin el descubrimiento del microscopio.

En la unidad, se recuerdan las estructuras generales de las células procariota y eucariota –animaly vegetal–, que el alumnado conoce de cursos anteriores. Es importante que los alumnos y lasalumnas distingan claramente entre estos dos grados de complejidad de la célula.

A continuación, se describen las condiciones de la Tierra primitiva y cómo se formaron las mo-léculas orgánicas que con el tiempo darían lugar a las primeras células, según las hipótesis másaceptadas en la actualidad. Es importante destacar el aspecto evolutivo que ha hecho posible,desde un precursor ancestral, la multitud de formas de vida que pueblan nuestro planeta.

Si los medios disponibles en el centro lo hacen posible, sería conveniente que los estudiantes vi-sualicen diferentes preparaciones celulares en un microscopio óptico. Además de diferenciar cé-lulas animales de vegetales, pueden realizar bocetos de sus observaciones.

Cuestiones previas

1 ¿Qué postula la teoría celular?

2 ¿Qué aportó Ramón y Cajal a esta teoría?

3 ¿En qué se diferencia una bacteria de una célula eucariota?

4 ¿Qué características debe tener una muestra para poder ser observada en el microscopioóptico?

5 Explica cómo crees que ha sido el origen de la vida.

6

7Envolturas celulares

Para abordar esta unidad, los estudiantes deberán recordar conceptos estudiados en las unidadesanteriores, como los oligosacáridos, los lípidos de las membranas, las proteínas, la teoría celular,los modelos de organización celular y la ósmosis.

En esta unidad se van analizando los componentes químicos, la estructura y la función de lamembrana plasmática, para finalizar con otras envolturas celulares.

Es importante que los alumnos y las alumnas conozcan la disposición de los lípidos, las proteínasy los glúcidos en la membrana; además, deben ser capaces de hacer esquemas sencillos que mues-tren esta disposición.

Para explicar el transporte a través de la membrana, se utilizan esquemas que muestran cómo sellevan a cabo los diferentes tipos de transporte. Se considera necesario este soporte visual, yaque son conceptos que necesitan, por parte del alumnado, un gran nivel de abstracción.

El mismo razonamiento se puede aplicar a las uniones celulares (desmosomas, plasmodesmos,uniones tipos gap, etc.), por lo que también se abusa de las ilustraciones.

La unidad finaliza con el estudio de otras envolturas celulares, haciendo hicapié en las paredescelulares de las algas y de las plantas. La pared celular de los moneras y de los hongos se estudia-rá en unidades posteriores.

Al igual que en la unidad anterior, la historia de la ciencia puede utilizarse como recurso, en es-te caso, con la aparición de las diversas teorías sobre la estructura de la membrana plasmática,que se encuentra en el CD-ROM.

Cuestiones previas

1 ¿Qué es la difusión simple? ¿Cómo se lleva a cabo?

2 ¿Qué es el transporte activo?

3 Representa en un esquema el proceso de la fagocitosis, e indica los nombres de las estructu-ras dibujadas.

4 Se dice que las membranas presentan «fluidez» y «asimetría». ¿Cuál es el significado de estasdos características?

Planteamiento de la unidad

8Los orgánulos celulares I

Planteamiento de la unidadUna vez estudiados los límites celulares (membrana plasmática y paredes celulares), en esta uni-dad se abordan el citoplasma y algunas de las estructuras (citoesqueleto) y orgánulos inmersosen él; en concreto, los orgánulos sin membrana (ribosomas e inclusiones citoplasmáticas) y losorgánulos con membrana simple (el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, los lisoso-mas, las vacuolas y los perosixomas).

Para facilitar que el alumnado comprenda la forma de cada orgánulo, se ha optado por utilizar,además de microfotografías electrónicas, abundantes esquemas. En algunos casos, la ilustraciónparte de la microfotografía, lo que ayuda a ver la forma tridimensional, es decir, el volumen decada estructura y de cada orgánulo.

Al igual que en la unidad anterior, se van analizando los componentes químicos, la estructura ylas funciones de cada uno de los orgánulos mencionados.

Los alumnos y las alumnas tienen que diferenciar entre la morfología interna y un corte, ya seatransversal o longitudinal, que es lo que habitualmente se reproduce en fotografías o en esque-mas.

En muchas de las pruebas de acceso a la universidad, aparecen microfotografías o esquemas deestos orgánulos (aparato de Golgi, retículo endoplasmático, ribosomas, etc.) en los que losalumnos y las alumnas deben reconocer los componentes y las estructuras presentes en ellos.

Cuestiones previas

1 Relaciona los términos siguientes: cilios, flagelos y centriolos. ¿En qué función biológica es-tán implicados?

2 Cuando se observa una célula al microscopio, se puede apreciar que su citoplasma presentauna apariencia granulosa, en la que abundan vesículas de distinto tamaño. El aspecto granu-loso se debe a unas estructuras que se encuentran asociadas al retículo endoplasmático rugo-so o a la membrana nuclear, o que se hallan libres en el citosol. ¿A qué estructuras nos referi-mos?

3 ¿Qué significa que el aparato de Golgi está polarizado?

9Los orgánulos celulares II

En esta unidad, se continúa con el estudio de los orgánulos celulares que presentan doble mem-brana: el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos.

El núcleo celular tiene un papel destacado en el control de la actividad celular, ya que contieneel material genético. Los alumnos y las alumnas deben conocer las características y la estructurade este orgánulo, ya que son conceptos básicos para el desarrollo de las unidades dedicadas a lareproducción celular y a la base molecular de la herencia.

En las mitocondrias y en los cloroplastos se producen las rutas fundamentales del metabolismo,como la respiración (en la mitocondria) y la fotosíntesis (en el cloroplasto), por lo que tradicio-nalmente se les denomina orgánulos membranosos energéticos. Al igual que en el caso del nú-cleo, el conocimiento de sus características y de su estructura resulta básico para abordar los capí-tulos dedicados al metabolismo.

También se ha utilizado, para su explicación, abundantes esquemas y microfotografías con di-versos cortes transversales y longitudinales.

Se finaliza la unidad con la génesis de las mitocondrias y cloroplastos, recordando la teoría de laendosimbiosis que se estudió en la unidad de la teoría celular.

Cuestiones previas

1 En el núcleo de las células eucariotas, el ADN está asociado a proteínas formando una es-tructura empaquetada y compacta. ¿Cómo se llama esta estructura?

2 Explica el significado de la frase siguiente: Las mitocondrias se encuentran distribuidas de ma-nera uniforme por todo el citoplasma, existiendo numerosas excepciones relacionadas con las nece-sidades energéticas de la célula.

3 Cuando se habla de enfermedades genéticas, se suele pensar en alteraciones del ADN nu-clear, pero en 1988 se descubrió que el ADN mitocondrial puede sufrir alteraciones que danlugar a muchas enfermedades. ¿Qué es el ADN nuclear y qué es el ADN mitocondrial?

Planteamiento de la unidad

10El metabolismo I. El catabolismoPlanteamiento de la unidadLa unidad se inicia con una introducción al metabolismo celular, para aclarar algunos concep-tos necesarios para el estudio del catabolismo –tratado al final de la unidad– y del anabolismo –tratado en la unidad siguiente–. Es importante que los alumnos y las alumnas recuerden algu-nos conceptos, como la regulación de la actividad enzimática; las vitaminas con actividad decoenzimas; la composición química y la estructura de los nucleótidos mono, di y trifosfato, es-pecialmente el ATP; y los nucleótidos de flavina y piridina. Los conceptos de reacciones ender-gónicas y exergónicas y los procesos de oxidación-reducción que, aunque se han estudiado encursos anteriores, se introducen en el texto para facilitar la comprensión de los procesos meta-bólicos. Los estudiantes deben comprender que las reacciones metabólicas son procesos de oxi-dación-reducción en los que se produce variación de energía libre. Es importante señalar quelos procesos anabólicos son procesos de reducción y, por tanto, necesitan incorporar energía li-bre, mientras que los catabólicos suponen la oxidación de moléculas orgánicas con la consi-guiente liberación de energía. Se debe incidir, además, en la relación que se establece entre elanabolismo y el catabolismo por acción de los intermediarios de energía (ATP y transportado-res de electrones).

En la segunda parte de la unidad, se estudian los procesos catabólicos. Se inicia con una visióngeneral de las vías aerobia y anaerobia de la oxidación de la glucosa. La unidad se ha desarrolla-do de forma sencilla, intentando simplificar al máximo las diferentes rutas, por lo que no se ha-ce una exposición etapa por etapa de cada una de ellas, solamente se describen en detalle la glu-cólisis y el ciclo del ácido cítrico en las páginas finales de la unidad.

El alumnado debe saber definir cada fase de las diferentes rutas metabólicas y su localización ce-lular, explicar los procesos fundamentales que suceden en ellas, calcular su balance energético yconocer los compuestos iniciales y finales, así como algunos metabolitos intermedios de interés.Además, debe ser capaz de reconocer sobre esquemas las distintas fases del catabolismo de laglucosa. Es importante que reconozca la glucólisis como una vía universal de degradación de laglucosa que es común a la respiración aerobia y a la fermentación, el carácter anfibólico del ci-clo de Krebs y el mecanismo de síntesis de ATP en la fosforilación oxidativa asociado al trans-porte de electrones. Además, debe hacerse hincapié en las diferencias entre la fermentación y larespiración celular.

Cuestiones previas

1 ¿Qué entiendes por metabolismo? ¿Cuáles son sus tipos?

11

La unidad se inicia con la definición de anabolismo ya vista en la unidad anterior y se hace unavisión general de las rutas anabólicas más comunes (anabolismo de glúcidos, de lípidos y deproteínas) y de las rutas anabólicas exclusivas de los organismos autótrofos. Se han utilizado es-quemas muy simples que ayuden a los estudiantes a recordar que los procesos anabólicos sonprocesos constructivos que requieren energía.

Una vez se tiene la visión general de los procesos anabólicos, los epígrafes siguientes se dedicanal estudio de la fotosíntesis, primero con una introducción para explicar a los alumnos y a lasalumnas que no siempre el dador de hidrógeno es el agua y el aceptor es el dióxido de carbono,que existen otros casos.

A continuación, se describen con detalle las fases luminosa y oscura de la fotosíntesis. Es im-portante que los alumnos y las alumnas conozcan los tipos de clorofila y el funcionamiento deun fotosistema, en qué consiste la fotofosforilación y las diferencias entre el transporte cíclico yno cíclico de electrones; para ello, al final del epígrafe, se incluye una tabla que muestra resumi-damente estas diferencias.

De la fase oscura o ciclo de Calvin, se tiene que insistir en su localización celular, en los pro-ductos iniciales y finales y en la necesidad de dar tres vueltas para obtener una molécula de G3P.

Los estudiantes deben reconocer en gráficas cómo influyen la temperatura, la concentración deCO2 y de O2, la humedad y la intensidad de la luz en la fotosíntesis.

Al igual que en la unidad anterior, el alumnado debe saber definir cada fase de las diferentes ru-tas metabólicas y su localización celular, explicar los procesos fundamentales que suceden enellas, y conocer los compuestos iniciales y finales, así como algunos metabolitos intermedios deinterés. Además, debe ser capaz de reconocer, sobre esquemas, las distintas fases de la fotosíntesis.

La unidad finaliza con la quimiosíntesis, sus fases y los tipos de organismos que la realizan. Losalumnos y las alumnas tienen que recordar algunos nombres de bacterias que realizan estos pro-cesos.

Cuestiones previas

1 Escribe la ecuación general de la fotosíntesis.

2 Describe qué ocurre en las fases luminosa y oscura de la fotosíntesis.

3 ¿Qué es la quimiosíntesis?

Planteamiento de la unidad

El metabolismo II.El anabolismo

12El ciclo celularPlanteamiento de la unidadEl objetivo principal de la unidad es proporcionar una visión de conjunto sobre la célula, en-tendiéndola como un organismo vivo que desarrolla un ciclo de vida. De este ciclo vital formanparte inseparable los procesos de apoptosis o muerte celular, y también los conceptos de muta-ción y cáncer.

Al inicio de la unidad se analizan el concepto y las fases de ciclo celular, describiéndose sus eta-pas y los acontecimientos más significativos de cada una de ellas.

En un segundo apartado, se estudia la mitosis como mecanismo de división conservacional, li-gado al crecimiento celular. El análisis comparativo de sus etapas y la comparación del procesoentre células vegetales y animales ocupan esta parte del tema.

A continuación, se produce, con los mismos objetivos que en el apartado anterior, un estudiode la meiosis como proceso ligado a la división sexual. Es especialmente importante recalcar larelevancia evolutiva de este tipo de división, como fuente de la variabilidad genética que susten-ta la capacidad de evolución de los seres vivos.

Finaliza este primer bloque descriptivo de la «normalidad celular», una presentación comparati-va de los diferentes tipos de meiosis que ya se estudiaron en primero de Bachillerato. En estaocasión, se deberá hacer hincapié en la situación de la meiosis en estos ciclos biológicos. Por úl-timo, se realiza, a modo de repaso, una comparación entre la mitosis y la meiosis y entre sus di-ferentes fases, y se describe la regulación del ciclo celular.

La última parte de la unidad está dedicada al estudio de la influencia de algunos factores en elcrecimiento celular. Con los dos experimentos propuestos, se trata de que los alumnos y lasalumnas se familiaricen con las estrategías características de la investigación científica y de la in-terpretación de resultados.

Cuestiones previas

1 ¿Qué entiendes por mitosis? ¿Y por meiosis?

2 Explica los ciclos biológicos que conozcas.

13Genética mendeliana

Antes de comenzar esta unidad, los alumnos y las alumnas deben recordar algunos conceptosaprendidos sobre los ácidos nucleicos. El repaso de su estructura les ayudará a entender mejorlos conceptos de genética.

El desarrollo de la unidad se inicia estudiando conceptos generales de genética, para que los es-tudiantes puedan definirlos de manera clara y utilizarlos con soltura a lo largo de la unidad.

Se continúa con los trabajos de Mendel, señalando cuáles fueron sus principales aciertos paraseguir con sus experimentos y las leyes que, más tarde, fueron formuladas. La formulación delas leyes de Mendel se destacan en un recuadro y, posteriormente, se explican y se describen losexperimentos que Mendel llevó a cabo. En este momento, se puede hacer un inciso y recordarlas características del método científico, la dificultad de elaborar teorías y de que estas seanaceptadas por la comunidad científica.

Las variaciones de la herencia mendeliana se incluyen en el libro de texto y es decisión del pro-fesor o de la profesora el que se traten con mayor o menor profundidad.

En la explicación de la teoría cromosómica de la herencia, se ha optado por el predominio deesquemas en lugar de texto, para explicar los conceptos de ligamiento y de recombinación.

La unidad se completa con el tratamiento de la genética del sexo: determinación del sexo, he-rencia ligada al sexo y caracteres limitados o influidos por el mismo.

En las páginas finales, se encuentran una serie de actividades que servirán para repasar los con-ceptos generales de genética, las leyes de Mendel y algunos problemas variados.

Cuestiones previas

1 ¿Qué es el genotipo? ¿Y el fenotipo?

2 Enuncia las leyes de Mendel.

3 ¿Qué es un gen? ¿Y un gen ligado al sexo?

4 Explica qué entiendes pot teoría cromosómica de la herencia.

Planteamiento de la unidad

14La base molecularde la herenciaPlanteamiento de la unidadAntes de comenzar, los alumnos y las alumnas deben recordar algunos conceptos aprendidos enunidades anteriores, lo que les facilitarán la comprensión de los contenidos que se irán desarro-llando a lo largo de esta unidad. Algunos de estos conceptos son el de gen, la estructura de lasproteínas y los enzimas, las estructuras del ADN y de los distintos tipos de ARN, etc.

El desarrollo de la unidad se inicia con los experimentos realizados por Griffith y Hershey yChase que probaron que el ADN es el portador de la información genética. Los estudiantes tie-nen que analizar los trabajos de investigación que llevaron a conocer la naturaleza molecular delgen.

Se continúa con la estructura de los genes y cómo se produce el flujo de la información genéti-ca, para pasar, a continuación, a explicar los procesos responsables de que la información fluyahasta que se produzca la síntesis de proteínas.

En las páginas siguientes, se detalla la replicación y sus tipos, las fases de la transcripción y el có-digo genético con sus características para llegar a la traducción.

En los apartados siguientes, se trata la regulación de la expresión génica tanto en procariotas co-mo en eucariotas, las mutaciones y la relación entre estas últimas y la evolución.

Se tiene que hacer hincapié en señalar las diferentes características del proceso de expresión gé-nica en procariotas y en eucariotas, y en la influencia de las mutaciones génicas en la diversidady en la evolución de los seres vivos.

Cuestiones previas

1 ¿Qué molécula es fundamental para que un ser vivo se pueda reproducir?

2 Utiliza un esquema para explicar cómo se produce el flujo de la información genética.

3 ¿En qué consiste el proceso de la transcripción?

Con esta unidad se abre el bloque dedicado a la microbiología, incluye los contenidos referentesa las formas acelulares (plásmidos, viroides y priones) y los virus, que si bien no son seres vivos,han pasado a formar parte del estudio que tradicionalmente abarcaba la microbiología.

La unidad se inicia con el estudio de los virus, su estructura, clasificación, morfología y sus ci-clos de multiplicación. El virus del sida se tratará en profundidad en los temas dedicados al sis-tema inmunitario y sus alteraciones. Además de conocer las diferencias entre los ciclos lítico ylisogénico de los virus, los estudiantes tienen que diferenciarlos en esquemas. A continuación,se describen los viroides, los priones y los plásmidos, haciendo hincapié en la importancia de es-tos últimos en la ingeniería genética.

El resto de la unidad se dedica a explicar las características estructurales de los microorganismosde los reinos moneras, protoctistas y hongos. Con esta exposición se pretende que los alumnosy las alumnas conozcan la heterogeneidad de los grupos taxonómicos en los que se incluyen losmicroorganismos.

Cuando se describen las eubacterias, conviene recordar las paredes celulares que se estudiaronen la unidad 7, para que se establezcan las diferencias entre los distintos tipos.

La unidad contiene numerosas fotografías y esquemas con el fin de facilitar el aprendizaje com-prensivo de unos conceptos que se prestan a la memorización mecánica.

Cuestiones previas

1 ¿Qué se entiende por forma acelular?

2 ¿Los virus son seres vivos?

3 Explica la diferencia entre ciclo lítico y ciclo lisogénico.

4 ¿Para qué sirve la tinción de Gram?

Planteamiento de la unidad

15Las formas acelularesy los microorganismos

Esta unidad tiene dos partes diferenciadas. En la primera, se aborda la preparación de los mi-croorganismos y su mantenimiento en un ambiente controlado para su observación y estudio.En ella se repasan diversas técnicas de aislamiento, esterilización o siembra, que permiten sucultivo en diferentes medios, y se analiza su crecimiento en el laboratorio en las condicionesmás apropiadas.

Si se dispone de medios en el centro, se recomienda llevar a cabo alguna actividad de siembra,para, posteriormente, observar las diferentes formas bacterianas al microscopio óptico.

La segunda parte de la unidad se dedica a los contenidos relacionados con la trascendencia quetienen los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos (se detallan el ciclo del carbono y eldel nitrógeno) y en la salud del ser humano. Las aplicaciones de la microbiología en las indus-trias alimentaria y farmaceútica, y en la mejora del medio ambiente, se tratan en la unidad 19dedicada a la biotecnología.

Se describe el concepto de enfermedad infecciosa y se nombran algunas de las más importantes,sus formas de transmisión y las medidas que se deben tomar frente a ellas.

Cuestiones previas

1 ¿Qué es la esterilización? ¿Para qué se utiliza?

2 ¿Por qué son importantes los microorganismos en la naturaleza?

3 Explica qué entiendes por virulencia.

4 Enumera algunas vías de transmisión de enfermedades infecciosas.

Planteamiento de la unidad

16El estudiode los microorganismos

Para el desarrollo de la unidad, es importante que el alumnado recuerde algunos conceptos yaestudiados: componentes y funciones de la piel, órganos hematopoyéticos, tipos de células san-guíneas, etc.

La unidad se inicia con unas ideas generales sobre los mecanismos defensivos del organismo,para seguir con el sistema inmunitario y estudiar sus características y su composición. A conti-nuación, se profundiza en el desarrollo de los antígenos y de los anticuerpos, su naturaleza quí-mica, su estructura, sus tipos, etc.

Más tarde, de forma simplificada, utilizando la terminología más sencilla posible, y con abun-dantes esquemas, se estudian los mecanismos defensivos inespecíficos (reacción de inflamacióny sistema del complemento) y las respuestas defensivas específicas (celular y humoral).

Se debe hacer hincapié en el concepto de sistema inmunitario, sus características y los diferentestipos de respuesta que presenta. Igualmente, es importante que los alumnos y las alumnas co-nozcan las células que intervienen en este sistema y el papel que desempeñan.

Por último, el alumnado debe conocer qué son los anticuerpos y los antígenos, y tener una ideade las interacciones que se establecen entre ellos.

Es decir, al finalizar la unidad, los estudiantes tienen que comprender cómo actúan las defensasexternas e internas, específicas e inespecíficas, contra la infección y deben identificar los meca-nismos de acción de la respuesta inmunitaria y los tipos celulares implicados.

Cuestiones previas

1 Haz un esquema de las células sanguíneas.

2 Explica alguno de los mecanismos por los que el organismo se defiende de los organismosextraños que pueden invadirlo.

3 Haz un esquema de cómo se produce una reacción inflamatoria.

Planteamiento de la unidad

17El sistema inmunitario

Para el desarrollo de la unidad, es importante que el alumnado recuerde los conceptos generalesde inmunología estudiados en la unidad anterior, como la respuesta inmune, la memoria inmu-nológica, la autotolerancia, etc.; y otros tratados con anterioridad, como el ciclo de un retrovi-rus, o la herencia de los grupos sanguíneos.

La unidad se inicia con el concepto de inmunidad, para, posteriormente, tratar con más pro-fundidad los dos principales métodos de obtenerla artificialmente: las vacunas y los sueros.

A continuación, se explican, de forma somera, las principales inmunopatologías: enfermedadesautoinmunes, inmunodeficiencias, reacciones de hipersensibilidad, especialmente las alergias.

La relación entre el sistema inmunológico y los trasplantes se trata en el epígrafe siguiente, de-tallando los tipos de trasplantes y las formas de prevenir el rechazo inmunológico; aquí se inclu-yen las transfusiones sanguíneas como un tipo de trasplante. Por último, se estudia el papel quedesempeña el sistema inmunológico en la prevención del cáncer.

Se debe hacer hincapié en que el alumnado comprenda lo que es la inmunidad y los diferentesmodos que tiene el organismo para obtenerla.

Igualmente, es importante que entienda los conceptos de enfermedad autoinmune, alergia e in-munodeficiencia, destacando, en este último caso, el sida.

Por último, resaltar la importancia del sistema inmunológico en el rechazo de los trasplantes deórganos y en la lucha contra el cáncer.

Cuestiones previas

1 Explica en qué consiste la vacunación e infórmate de qué enfermedades estás vacunado.

2 ¿Qué grupos sanguíneos conoces?

3 Explica qué entiendes por rechazo inmunológico.

Planteamiento de la unidad

18Las alteraciones del sistema inmunitario

Este tema, que aparece frecuentemente relegado a una posición última del temario y con unarepercusión normalmente pequeña en la construcción de las pruebas PAU, es, sin embargo, deuna especial trascendencia para la comprensión de la realidad y actualidad científica. La mayorparte de las noticias científicas vinculadas a la biomedicina tienen que ver con desarrollos, avan-ces o aplicaciones de la biotecnología. Este tema se ha estructurado en tres partes, claramentediferenciadas: por un lado, una exposición de los instrumentos, herramientas, técnicas y proce-dimientos de mayor importancia en el trabajo biotecnológico; por otro, una revisión de losprincipales campos en los que la biotecnología se está aplicando; y, finalmente, se exponen los datos clave que han de permitir al alumnado, asesorado por el profesor, reflexionar sobre lasconnotaciones éticas y sociales de la biotecnología y favorecer la adopción de criterios persona-les fundados a favor o en contra de los diferentes aspectos de esta nueva biología.

Se inicia el tema con una comparación entre los procesos biotecnológicos tradicionales, basadosen las fermentaciones, y la nueva biotecnología, apoyada en la ingeniería genética.

Entre las técnicas presentadas en la unidad se destacan: los anticuerpos monoclonales, la tecno-logía del ADN recombinante, los procedimientos de clonación génica, la reacción en cadena dela polimerasa, la secuenciación del ADN, la transgénesis y la clonación mediante transferenciasomática de núcleos.

Con el fin de que los estudiantes puedan valorar las aplicaciones de la biotecnología, se descri-ben algunas de ellas en las industrias alimentaria, química y energética; en la minería, en la agri-cultura y la ganadería; en la medicina y el medio ambiente.

En el último bloque se encontrarán referencias a los aspectos éticos y sociales vinculados al de-sarrollo de la biotecnología.

Cuestiones previas

1 Podrías describir esquemáticamente el proceso de fabricación del queso.

2 ¿Qué entiendes por ingeniería genética?

3 ¿Cómo se clonó la oveja Dolly?

Planteamiento de la unidad

19La biotecnología