Glosario III: código genético

Código genético

El código genético es el conjunto de reglas por las que se rige la traducción de una secuencia de nucleótidos de ARN mensajero a una secuencia de aminoácidos en una proteína en todos los seres vivos. La secuencia del material genético se compone de las siguientes bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) y uracilo (U). El ADN se compone de las 4 primeras, siendo la adenina y la citosina por un lado, y la guanina y la timina por otro bases complementarias; sin embargo el ARN no tiene timina, siendo en su lugar la base complementaria de la guanina el uracilo.

Las bases nitrogenadas se agrupan en la cadena de ADN en grupos de 3, formando los tripletes. El ARNm (ARN mensajero) realiza la función de cadena complementaria del ADN, y para cada tres bases nitrogenadas complementarias a cada uno de los tripletes del ADN, tiene otras tres bases nitrogenadas agrupadas en el llamado codón.

Cada uno de estos codones se traduce como un aminoácido distinto, y cada grupo de aminoácidos se traduce en una proteína.

El código genético es el siguiente:

Actividades Proyecto Genoma Humano (PGH)

Actividades Proyecto Genoma Humano

1. ¿Cual es la diferencia entre cromosoma, ADN y gen? Define cada término, e ilustra la diferencia con un dibujo.

ADN (ácido desoxirribonucleico), es el material que contiene la información genética de los seres vivos, que es la que define sus caracteres, los cuales son hereditarios.

El ADN está formado por cadenas de nucleótidos, que son compuestos formados por moléculas orgánicas (cada uno formado por una desoxirribosa y una base nitrogenada, como puede ser la adenina, la guanina, la citosina y la timina), las cuales son muy largas y se enrollan formando los cromosomas, que se podrían describir como enrollamientos de esas cadenas.

Un gen es la cantidad de ADN necesaria para codificar un caracter del ser vivo. Su lugar en un determinado cromosoma es fijo, y recibe el nombre de locus.

2. Describe la estructura básica del ADN, mencionando la composición de un nucleótido, la forma en que se complementan las bases y la estructura tridimensional de los filamentos.

Está formado por cadenas de nucleótidos enrolladas formando los cromosomas. Cada nucleótido está formado por la pentosa desoxirribosa que se une a un grupo fosfato que a su vez se une con la siguiente desoxirribosa, y a la vez cada desoxirribosa está unida a una base nitrogenada (las bases nitrogenadas del ADN son la guanina, la citosina, la adenina y la timina). Cada cadena de nucleótidos está enrollada con otra de forma paralela, encontrándose sus bases nitrogenadas unidas por enlaces de hidrógeno de tal forma que la adenina se une a la citosina, y la guanina a la timina.

3. ¿Qué es el genoma?
El genoma es la estructura en común del ADN de todos los seres vivos de una especie. Por ejemplo, el genoma humano, que se compone de 23 pares de cromosomas (22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales), unos 3200 millones de pares de bases de ADN que contienen unos 20000-25000 genes.

4. ¿En qué consiste el PGH, Proyecto Genoma Humano? ¿Qué dos grupos de investigación lo han llevado a cabo, y con qué tipo de financiación?
El PGH fue un proyecto de investigación realizado por biólogos moleculares universitarios, y biólogos de institutos de investigación del Instituto Nacional de la Salud de los Estados Unidos, con el objetivo de conocer el genoma humano, es decir, descifrar el ADN humano conociendo sus genes, su localización, la función de cada fragmento de ADN, etc. Fue financiado de forma mixta entre el gobierno de los EEUU y el Instituto para la investigación genética.

5. ¿Qué interés puede tener el conocimiento del mapa genético humano?
Gracias al conocimiento del genoma humano, puede conocerse con exactitud la causa de enfermedades de origen genético, puede conocerse la similitud genética de los seres humanos con otras especies dando así cierta orientación respecto a cómo progresó la evolución, pueden investigarse las mutaciones genéticas causadas por la radiactividad u otros factores, puede investigarse qué implicación tienen los genes en ciertos caracteres, etc.

6. Describe las particularidades del genoma humano: número de cromosomas por célula, diferencia entre autosomas y cromosomas sexuales, número de pares de bases y número de genes.
Hay 46 cromosomas por células, clasificados en 23 pares, de los cuales 22 son autosomas (cromosomas cuyos genes codifican caracteres comunes a hombres y mujeres) y 1 es el par de cromosomas sexuales (los cromosomas XX en las mujeres y XY en los hombres, los cuales codifican caracteres propios de cada género). Hay unos 3200 millones de pares de bases y entre 20000 y 25000 genes (las últimas investigaciones apuntan que podrían ser unos 20500 genes).

7. ¿Por qué se habla de ADN basura?
Se denominó ADN basura al ADN que no codificaba proteínas y del cual no se conocía ninguna función, por ello el término "basura". Actualmente se conoce que tiene ciertas funciones como la reparación del ADN codificante, por ejemplo.

8. ¿Qué es un epigen?
Es la expresión de un gen en el organismo, es decir, la forma en que se manifiesta la información genética que contiene dicho gen.

9. ¿En qué consisten los proyectos Proteoma y Epigenoma humanos?
El Proyecto Proteoma Humano trata de descubrir las funciones que cumplen las proteínas codificadas por el ADN. El Proyecto Epigenoma Humano trata de descubrir en qué lugares de la cadena de nucleótidos tiene lugar la metilación, función que activa o inhibe genes.

10. ¿Qué es el Proyecto Enconde?
El Proyecto Enconde pretende averiguar las funciones del ADN basura.

11. ¿Qué opinas de las posibilidades de cambios en nuestras características?

Es bueno que la ciencia avance y que se haya descubierto dicha posibilidad, pero estoy de una forma radical en contra de que se puedan modificar los genes de un embrión con el fin de fecundar un "bebé a la carta". Me parece una aberración total a la dignidad humana, dado que si dos personas quieren tener un hijo deberían quererle igual tenga las características que tenga, y dicha persona debería ser tratada con la misma dignidad en la sociedad sin importar sus condiciones genéticas. 
Sería como fabricar seres humanos, seguramente hubiese padres que quisieran fabricar hijos como experimentos, o ya no habría cabida en la sociedad para personas con ciertas características genéticas cuyos padres no tuvieron dinero para comprar su genética. Diseñar a un ser humano es jugar a ser Dios o jugar a que las personas somos productos, ¿qué derecho tendrían mis padres en determinar a su juicio mis características? 
Creo profundamente que un ser humano debe nacer con los genes que le fueron dados de forma natural, y que tenga las características genéticas que tenga tiene derecho a la vida y a la dignidad como cualquier otra persona, y que por ello nadie tiene derecho a diseñar a otro ser humano a su gusto y a su juicio.

12. Expresa tu opinión personal en relación a los proyectos anteriores y su incidencia en la población.
Estoy a favor de la realización de dichos proyectos ya que la investigación científica y su avance son de una prioridad fundamental, y que la ciencia es un medio vital para el conocimiento. 
Ahora bien, los conocimientos científicos deben ser aplicados con ciertos límites morales, ya que no somos Dios, y por tanto no debemos apropiarnos el derecho de jugar con la naturaleza aberrándola en nuestro beneficio. ¿Es ético fecundar un óvulo creando un embrión cuyo único fin es la investigación científica? ¿O es ético desechar embriones de fecundaciones in vitro fallidas? Tengo mis dudas, pero me decanto hacia la postura de que es ético utilizar embriones "desechados" dado que yo no los llamaría seres humanos, ya que no tienen conciencia ni sentimientos, pero por otro lado no me convence del todo dado que técnicamente son personas en formación.
Creo que la incidencia en la población de dichos proyectos puede haber sido buena, pero personalmente temo que se legalicen los bebés a la carta, o que se utilicen como medio para el mal dichos conocimientos, por lo que creo que se debe tener enorme precaución con el cumplimiento de ciertas leyes a favor de la dignidad humana, y que se debe concienciar a los ciudadanos de que el empleo de la ciencia tiene límites.

Evolución del hombre

1. Algunos de los "errores" citados en el artículo están muy extendidos entre la población e incluso tienen sus defensores. Indica que errores crees que son los más habituales cuando hablamos de Darwin y la evolución. ¿A qué crees que es debido?

Uno de los errores más extendidos es afirmar que Darwin dijo que el hombre descendía del mono. Eso es falso ya que Darwin simplemente propuso la posiblidad de que ciertos grupos de especies similares descendiesen de un antepasado común, como sugirió en su siguiente libro como posiblidad aplicada a monos y hombres, descendiendo estos de un antecesor común.

Otra falacia es la de que Darwin explicaba el origen de la vida. Darwin únicamente ofrecía una teoría que explicase la variabilidad de la vida una vez esta ya existía.

También está extendido que Darwin se opone a la creación bíblica; no lo hace, que quepa la posiblidad de que las especies se fuesen diferenciando generación tras generación no niega la creación divina de la vida.

Darwin no inventó los conceptos de evolución ni supervivencia al más apto, ambos conceptos ya fueron propuestos antes.

2. Infórmate sobre el viaje que Darwin realizó a bordo del barco Beagle en una travesía que duró cerca de 30 años. ¿A donde fue? ¿Para qué? ¿Qué estudió? ¿Qué le aportó? ...

Viajó a Cabo Verde, Brasil, Punta Alta (Monte Hermoso), Tierra del Fuego, Chile, Australia, e Islas Cocos. Fue con el objetivo de arrojar luz sobre su hipótesis acerca de las similitudes entre especies y una causa que las explicase. Estudió la fauna y flora de aquellos lugares, observando sus características y cómo éstas favorecían su supervivencia y adaptación al medio en que se encontraban. Le aportó información muy valiosa para acercarse a la teoría de la evolución, gracias a las similitudes que observaba entre unas especies y otras, los fósiles de otras ya extinguidas, y la diferenciación de características según las presiones ambientales, viendo probable una adaptación de los seres vivos a éstas.

3. Los defensores del creacionismo han vuelto a resurgir en los últimos años con un nuevo nombre "El diseño inteligente", busca información acerca de esta teoría e indica que pretenden y en qué se basan. Con la información obtenida justifica, desde tú punto de vista si crees que es una teoría o una creencia.

Los defensores del diseño inteligente proponen la teoría de que la vida ha sido diseñada de forma inteligente debido a su complejidad, y creen poco probable que surgiese por mera casualidad. No hacen referencia al diseñador, únicamente concluyen su existencia. Los argumentos en los que se apoya el diseño inteligente son: el universo "bien afinado", es decir, que son tantísimas y tan poco probables las condiciones para que se diese la vida que cabe esperar que estas condiciones fuesen provistas y cuidadas por un creador; la "complejidad irreductible", que se basa en la sucesión de procesos, uno tras otro, para el que es necesario la vida; la "complejidad específica", Dembski afirma que cuando algo tiene complejidad específica se puede asumir que fue producido por una causa inteligente (es decir, fue diseñado) en lugar de ser el producto de un proceso natural. El Discovery Institute pretende ofrecer un punto de vista menos materialista para la ciencia, porque la ciencia y Dios no son hechos enfrentados, sino que se apoyan el uno sobre el otro.

El diseño inteligente no puede considerarse una teoría científica dado que sus argumentos únicamente aportan una hipótesis probable, y no se ha investigado científicamente. No puede demostrarse que Dios exista y haya diseñado los hechos que dieron lugar a la vida, pero sabemos que todas las condiciones en que ésta se ha dado eran muy poco probables. Aunque se supiera con absoluta certeza todo lo que dio lugar a la vida, no puede saberse si estos hechos fueron diseñados por un ser trascendente a lo material o no, por lo que es falso concluir que Dios no existe únicamente porque la vida se haya originado por hechos que hayan podido ser casuales. Aun así, por reducidísima que fuera la posibilidad de que la vida surgiese como lo hizo y siguiese existiendo a día de hoy, no determina que fuese diseñada, pero sí cabe concluir que la posiblidad del diseño inteligente es más que aceptable.

¿Qué es la vida?

1. ¿Cuáles son los elementos más abundantes en nuestro organismo? ¿Cuál es el fin de los 4 elementos más abundantes?
Los elementos más abundantes en nuestro organismo y en el de cualquier ser vivo con el carbono (C), el oxígeno (O), el hidrógeno (H), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S), que componen el ADN y el ARN.
Los 4 elementos más abundantes son el H, el C, el O y el N. Su función es formar las estructuras de los organismos y otras sustancias que los componen, como ácidos nucleicos, ácidos grasos, proteínas, etc.

2. ¿Es el agua imprescindible para la vida?
Sí, ya que cumple múltiples funciones en los organismos por sus propiedades; es termorreguladora, por encontrarse en estado líquido a temperatura ambiente puede encargarse del transporte de sustancias, forma el citoplasma de las células, etc. Además, contiene H y O, dos elementos fundamentales para los seres vivos.

3. ¿Cuál crees que es el motivo por el que toda nuestra vida está basada en el carbono?
Porque el carbono forma moléculas de dos átomos consigo mismo pudiendo ofrecer de 1 a 5 enlaces, aunque cuando se trata de compuestos orgánicos suele tener 4. Además, es un no metal, lo que hace que sea poco denso, que pueda formar moléculas solubles en agua, etc. Algunos científicos plantean la teoría de que se pueda formar vida basada en el silicio (Si), que es muy similar al carbono y también ofrece 4 enlaces, pero el carbono tiene mayor estabilidad.

4. ¿Qué otra cosa además de materia es necesaria para que exista la vida? ¿A partir de donde se obtiene? ¿Cómo se ha fabricado la materia orgánica?
Son necesarias unas determinadas condiciones de temperatura, gravedad y presión atmosférica. Ello viene dado por la materia. La materia de la que están compuestos los seres vivos se obtiene de materia inorgánica presente en la Tierra, como el carbono, el agua, y algunos minerales que los organismos emplean como oligoelementos. Los organismos autótrofos son los que fabrican materia orgánica a partir de materia inorgánica, y los heterótrofos no son capaces, por lo que se alimentan de organismos autótrofos y fabrican sus propias sustancias a partir de "materia orgánica de segunda mano".

5. Lee el siguiente texto que aparece en el libro Cosmos de Carl Sagan y argumenta si el fuego es un ser vivo o no:

"Después de la tormenta hubo un chisporroteo y un crujido en el bosque cercano. Fuimos a ver qué pasaba. Había una cosa brillante, caliente y movediza, amarilla y roja. Nunca habíamos visto cosa semejante. Ahora le llamamos «llama». Tiene un olor especial. En cierto modo es una cosa viva. Come comida. Si se le deja come plantas y brazos de árboles, incluso árboles enteros. Es fuerte. Pero no es muy lista. Cuando acaba toda su comida se muere. Es incapaz de andar de un árbol a otro a un tiro de lanza si no hay comida por el camino. No puede andar sin comer. Pero allí donde encuentra mucha comida crece y da muchas llamas hijas. Uno de nosotros tuvo una idea atrevida y terrible: capturar la llama, darle un poco de comer y convertirla en amiga nuestra. Encontramos algunas ramas largas de madera dura. La llama empezó a comérselas, pero lentamente. Podíamos agarrarlas por la punta que no tenía llama. Si uno corre deprisa con una llama pequeña, se muere. Sus hijos son débiles. Nosotros no corrimos. Fuimos andando, deseándole a gritos que le fuera bien. «No te mueras» decíamos a la llama. Los cazadores nos miraban con ojos asombrados. "

Con los conocimientos actuales podemos saber que el fuego es un ser vivo dado que no tiene material genético, no está compuesto de materia ya que es simplemente energía luminosa y térmica desprendida de una reacción de combustión.

El origen de la vida: actividades

1. En algunos libros de la Edad Media se daban fórmulas magistrales para “fabricar ratones a partir de harapos, desperdicios y algunos otros ingredientes. Una de estas recetas es la de Van Helmont (principios del siglo XVII). “Se pone trigo en una vasija junto con una camisa sudada. Al cabo de unos días, un fermento procedente de la camisa penetra en los granos de trigo convirtiéndolos en ratones. Esta metamorfosis es admirable pues los ratones que provienen del trigo y la camisa no son pequeños ni están en época de mamar, sino que están muy bien formados”.

a) ¿Qué teoría subyace en la fórmula de Van Helmont?

 La teoría griega de la generación espontánea.

b) Explica las líneas básicas de dicha teoría.

La teoría espontánea dice que la vida surge espontáneamente de restos orgánicos componiéndose a partir de estos, y que de este modo se dio su origen.

c) Con los conocimientos científicos que has ido adquiriendo a lo largo de la unidad didáctica, ¿cómo explicarías la aparición de ratones en la experiencia de Van Helmont?.

Los ratones no surgen espontáneamente de estos compuestos, sino que al oler la descomposición del trigo acuden instintivamente ya que perciben comida.

2. Aporta argumentos a favor y en contra de la teoría de la panspermia.

Los argumentos a favor: en la Tierra colisionaron una gran cantidad de meteoritos en los cuales se demostró mediante experimentos que contienen materia orgánica. Además, la Tierra pudo ser fecundada por vida mediante esporas impulsadas por radiación hasta nuestro planeta. Los argumentos en contra: se ha probado que el origen químico de la vida en la Tierra es posible, y no se explica el origen de la vida en otro astro.

3. Ordena adecuadamente las siguientes viñetas que representan las diferentes fases propuestas por Oparin y Haldane para origen químico de la vida, y escribe un breve comentario que aclare lo que ocurre en cada una de ellas.

En la atmósfera primitiva de produjeron continuas tormentas solares.

Las tormentas solares cesaron ya que la atmósfera se fue transformando paulatinamente.

Elementos como carbono, hidrógeno y oxígeno habían precipitado acumulándose en los océanos.

Los elementos se unían formando los primeros compuestos inorgánicos.

Los primeros compuestos inorgánicos se unieron formando los primeros compuestos orgánicos.

Los primeros compuestos orgánicos se unieron formando los coacervados.

El origen de la vida: teorías

TEORÍAS FIJISTAS

Fijismo 

Es la teoría que sugiere que las especies permanecen invariables a lo largo de las generaciones, es decir, que han permanecido tal y como son desde que apareció la vida. Algunos fijistas son creacionistas, ya que piensan que las especies fueron creadas por Dios tal y como las vemos hoy. 

Catastrofismo 

Es una teoría fijista, que explica la existencia de fósiles de especies distintas a las actuales como restos de especies extinguidas cuya descendencia no llegó a nuestros días, ya que las especies actuales son las que han ido sobreviviendo generación tras generación a las distintas catástrofes naturales que se han producido en la Tierra.

TEORÍAS EVOLUCIONISTAS

La evolución es el conjunto de cambios que se producen en los seres vivos dando lugar a nuevas especies, clases, órdenes, géneros y familias. Hay distintas teorías evolucionistas, según cómo se produce la evolución.

Lamarckismo 

Lamarck propuso la teoría de que los seres vivos desarrollaban características a lo largo de su vida que facilitaban su supervivencia, y dichos caracteres eran heredados por su descendencia. La ley de uso-desuso sostenía que mientras unas características inútiles se atrofiaban, y las útiles se desarrollaban.

Darwinismo 

Darwin y Wallace elaboraron una teoría que se basaba en el principio de selección natural, la variabilidad intraespecífica (las variedades dentro de una especie), y la formación de nuevas especies. Se apoyaron en la teoría del gradualismo de Lyell y el viaje de Beagle para su investigación. Según la teoría darwinista, que resultó polémica y poco verosímil para la sociedad en su tiempo, las especies evolucionaban para su supervivencia.

Neodarwinismo 

Se inspiró en la teoría darwinista aportando mayores avances en bioquímica y genética. Se ofrecían dos posibilidades para la variabilidad intraespecífica: una era la mutación genética, y la otra era la variabilidad reparadora sexual (los genes mutaban como les convenía).

Neutralismo 

Sostiene que la evolución se produce por mutaciones genéticas, y que estas no son ni favorables ni desfavorables a la supervivencia, que son fortuitas. Esta modificación genética se transmite a la descendencia, y así los seres vivos con las mutaciones más favorables sobreviven y se reproducen, de modo que se da la selección natural y perduran las especies mejor adaptadas al medio. Al aislarse reproductivamente ejemplares mutados, aparecen nuevas especies.

Teoría del equilibrio puntuado 

Sugiere que la evolución no se produce de forma progresiva, sino en grandes cambios a causa de la alternancia de épocas de gran variedad de especies y épocas de grandes extinciones.

Tectónica de placas

Cuestiones
1. El artículo hace referencia al único lugar del planeta donde puede observarse un continente quebrándose en tierra firme. Localiza en Internet alguna imagen de ese hecho que se comenta.

Se trata del valle del Rift en Etiopía.

















2. Los científicos siguen hoy día debatiendo acerca de la naturaleza de las placas tectónicas. Explica brevemente, al hilo de los ejemplos que se señalan, a qué pueden referirse al considerarlas duras o blandas.
Se hace referencia a la placa tectónica asiática como una placa dura "como un plato de cerámica", siendo esta quebradiza y favorable a agrietarse en caso de colisión con otra placa tectónica. También se hace referencia a la zona del Tíbet y las montañas del Tien Shan como una zona "blanda" que "parecen deformarse como plastilina", lo cual significa que en caso de colisión son favorables a su deformación en lugar de su quiebra, formando así cordilleras.

3. También hace mención a ciertos hechos que en la actualidad sigue sin explicar la tectónica de placas. Aporta alguna reflexión acerca de esa realidad, en relación con los límites de la ciencia y su evolución dinámica.
La tectónica de placas no explica la formación de ciertas islas volcánicas que no están en zonas de colisión entre placas, pero se ha ofrecido la teoría de penachos térmicos, que apoya que se han producido debido a una abertura en la corteza terrestre que ha permitido que sustancia del manto terrestre, más caliente y menos densa, salga disparada y se solidifique al llegar a la superficie. Es el caso de islas como las Canarias, Hawai o Galápagos. Esta teoría sigue sin convencer a muchos geólogos.
La teoría de penachos térmicos es aparentemente fiable, pero es verdad que parece poco probable que se formen volcanes simplemente a partir de erupciones de manto, ya que éstos son bastante altos y expulsan lava cuando entran en erupción, no expulsan manto.