Bio4.pdf

ÍNDICE
Unidad
1 Información génica y proteínas 8
1. Expresión de la información genética 10
2. Fenotipos no observables a simple vista 11
3. ¿Qué son los genes? 12
4. ADN: la molécula de la herencia 14
5. Relación entre genes y proteína 18
6. Traspaso de la información desde los genes
a las proteínas
21
7. Estructura del ARN 22
8. Síntesis del ARN a partir del ADN 23
9. El código genético 25
10. Síntesis de proteínas 26
11. Mutaciones en el material genético 28
12. Continuidad del material genético: replicación del ADN 29
13. Biotecnología: manipulación del material genético 31
14. Proyecto Genoma Humano 33
15. Enzimas: proteínas con función catalítica 34
Proyecto: ¿Los tejidos vegetales presentan el mismo
contenido de ADN?
37
Trabajo con las actitudes: Organismos transgénicos:
legislación, aplicaciones y riesgos potenciales
38
Lectura científica: El ARN de interferencia y la regulación 42
de la expresión génica
Resumen de la Unidad 43
Comprueba lo que aprendiste 45
Glosario 47
6 Ciencias Biológicas
Unidad
2 Microbios, sistemas de defensa y salud 48
1. Las bacterias 50
2. Los virus 56
3. El sistema inmune 60
4. Tipos de inmunidad 62
5. Bacterias patógenas 69
6. Tratamiento de enfermedades bacterianas 70
7. Mecanismos de acción de los antibióticos 71
8. Infecciones virales agudas 72
9. La inmunodeficiencia adquirida 73
10. Las vacunas 80
11. Rechazo imnune y transfusiones de sangre 81
12. Rechazo inmune y trasplantes 83
13. Las alergias 84
Proyecto: Disposición a la donación de órganos
en mi colegio
85
Trabajo con las actitudes: Trasplante de órganos:
aspectos científicos, bioéticos y sociales
86
Lectura científica: Enfermedades autoinmunes:
un problema pendiente
90
Resumen de la Unidad 91
Comprueba lo que aprendiste 93
Glosario 95

Unidad
3 Organismo y ambiente 96
1. Interacciones entre los seres vivos 98
2. Competencia 99
3. Depredación 102
4. Herbivoría 105
5. Parasitismo 107
6. Comensalismo 109
7. Protocooperación 109
8. Mutualismo 109
9. Poblaciones y comunidades 111
10. Crecimiento de las poblaciones 112
11. Formas de crecimiento de las poblaciones 112
12. Factores que regulan el crecimiento de las poblaciones 115
13. Composición de las poblaciones 117
14. La población humana 118
15. Formación de las comunidades 120
16. Ecosistema y ser humano 122
Proyecto: Chile y su contribución relativa
al efecto de invernadero
123
Trabajo con las actitudes: Intervención humana
en los ecosistemas
124
Lectura científica: Impacto ecológico
de la colonización española
128
Resumen de la Unidad 129
Comprueba lo que aprendiste 131
Glosario 133
Anexo 1:
Medidas de seguridad en el trabajo de laboratorio 134
Anexo 2:
Uso del microscopio óptico 138
Anexo 3:
Secuencia de bases de la hormona del crecimiento 142
Anexo 4:
Actividad enzimática de la catalasa 144
Anexo 5:
¿Los tejidos vegetales presentan el mismo contenido
de ADN? 145
Anexo 6:
Observación de bacterias del yogur 146
Anexo 7:
Cultivo de microorganismos 147
Anexo 8:
Medidas de prevención del virus Hanta 154
Anexo 9:
Compatibilidad de los grupos sanguíneos 155
Anexo 10:
Diagrama de estructura de edades 156
Solucionario 157
Bibliografía 158
Agradecimientos 160
Ciencias Biológicas
7

UNIDAD
1
8 Ciencias Biológicas
Información génica
y proteínas
¿En qué te pareces a tus padres?
¿Cómo se expresa en tu organismo lo
heredado de tus padres? La herencia de características
como el color de ojos, el grupo sanguíneo
y otras tan “complejas” como la conducta, están
influidas por la interacción de muchos genes y, además,
por factores ambientales.
Desde el descubrimiento del ADN como la molécula responsable
de la herencia, hasta nuestros días, se han
revelado muchas incógnitas relacionadas con la naturaleza
de los genes. Estos avances han posibilitado el
desarrollo de técnicas que permiten la manipulación
de la información genética en diferentes
especies, y han permitido llevar a cabo
el llamado Proyecto Genoma
Humano.

En el transcurso de esta unidad
te invitamos a conocer la naturaleza
química de los genes, su relación con la
herencia, cómo expresan su información
en las células y el papel que desempeñan
en la síntesis de proteínas. También, podrás
reflexionar acerca de las implicancias de la
manipulación genética, tanto con fines
terapéuticos como comerciales, en torno
a sus efectos sobre la salud y el
ambiente.
Antes de comenzar…
En esta unidad…
Conocerás y comprenderás:
• Los conceptos de gen y fenotipo, y la relación
que existe entre ellos.
• La relación entre la información génica y las
proteínas.
• Las propiedades de las enzimas y el papel
que desempeñan en la regulación del metabolismo.
• El efecto de las enzimas sobre el fenotipo.
• La relación existente entre los genes y las
enfermedades hereditarias.
• Las principales etapas de la síntesis de proteínas.
• La relación entre genes, ADN, ARN y proteínas.
• La relación que existe entre mutación, agentes
mutágenos y algunas enfermedades en seres
humanos.
• Los principales fundamentos y aplicaciones
de la Biotecnología y del Proyecto Genoma
Humano.
Desarrollarás habilidades para:
• Analizar experimentos e interpretar sus
resultados.
• Elaborar e interpretar esquemas y gráficos.
• Analizar gráficos, esquemas y tablas.
• Formular hipótesis a partir de observaciones
experimentales.
• Analizar y comparar información.
Desarrollarás actitudes para:
• Apreciar las dimensiones éticas y sociales
de la manipulación genética en diferentes
organismos.
De acuerdo a lo que ya sabes, indica si la afirmación es verdadera (V) o falsa (F). Luego, justifica tus
respuestas en tu cuaderno.
• El fenotipo sólo depende del ambiente.
FOTOBANCO
• Los genes son el resultado de la expresión de las proteínas en la célula.
• La síntesis de proteínas ocurre en el núcleo.
• El ADN y el ARN tienen los mismos tipos de nucleótidos.
• Algunas mutaciones provocan cambios en las secuencias de aminoácidos de una proteína.
• Hay técnicas biotecnológicas que permiten insertar genes de una especie en células de otra especie.
Ciencias Biológicas
9

CONTENIDOS
1. Expresión de la información
genética
Habitualmente escuchamos o leemos frases que
incluyen los términos “genes” o “genoma”, como
por ejemplo el descubrimiento de los “genes”
involucrados en alguna enfermedad o las investigaciones
efectuadas en el marco del Proyecto
Genoma Humano. Estos conceptos se relacionan
con el material genético presente en los organismos,
el cual contiene la información genética,
que se manifiesta en el fenotipo a distintos niveles
del organismo. ¿Cuáles son estos niveles?
Organismo
Niveles de organización desde el organismo hasta
el material genético y la relación entre el genotipo
y fenotipo.
10 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Células
Núcleo
El fenotipo de un organismo depende del fenotipo
de las células que lo componen, el cual está
determinado en gran medida por los genes
(genotipo) presentes en dichas células. Pero, ¿el
fenotipo está determinado exclusivamente por
los genes? ¿Qué rasgos se pueden considerar fenotipos
y cuáles no?
El término fenotipo puede definirse como las
propiedades observables, tanto estructurales
como funcionales, producidas por la interacción
del genotipo con el ambiente. Por ejemplo, la
estructura ósea corresponde a un rasgo determinado
por los genes heredados de nuestros
padres y por el tipo de nutrición desde la gestación.
Sin embargo, en los organismos existen
características que han sido producidas directamente
por el ambiente y que no son heredables,
como el color de la piel luego de tomar el sol o
una cicatriz, entre muchas otras.
Cromosomas
ACTIVIDAD 1
• Analiza el esquema de esta página y señala posibles fenotipos en los diferentes niveles de organización
del organismo.
Gen

2. Fenotipos no observables a
simple vista
La observación del mundo microscópico, ha
revelado un conjunto de características heredables
a nivel celular. La forma de un determinado
tipo celular, como las neuronas motoras o los
gametos, observados mediante el uso de microscopios,
corresponden a características hereditarias
que también dependen de la interacción
genotipo-ambiente.
La utilización de herramientas bioquímicas más
modernas ha permitido analizar la estructura y
función de las moléculas en las células. Por lo
tanto, en los seres vivos es posible analizar los
fenotipos a nivel molecular.
2.1 Proteínas: fenotipos a nivel
bioquímico
Como hemos visto, los fenotipos pueden ser
analizados a escala microscópica o macroscópica.
Por lo tanto, cualquier molécula puede ser considerada
un fenotipo, siempre y cuando sea el
resultado de la interacción del genotipo y el
ambiente.
En las células, las proteínas son el resultado
directo de la expresión de los genes y, además,
son las responsables de la aparición de muchos
otros fenotipos a nivel macroscópico. Por ejemplo,
el que tu pelo sea liso, ondulado o crespo,
depende del ambiente y del tipo de proteínas
que “fabrican” las células de las glándulas pilosas,
a partir de la información genética que contienen.
A través de la alimentación, incorporamos
diversas proteínas presentes en los tejidos de
otros seres vivos. En el sistema digestivo estas
proteínas son digeridas hasta aminoácidos, los
que son incorporados a nuestras células a través
del sistema circulatorio. Los aminoácidos
obtenidos son utilizados como materia prima
para la síntesis de nuevas proteínas en nuestro
organismo.
Unidad 1 Información génica y proteínas
2.2 El papel de los genes en la síntesis
de proteínas
La mayoría de los genes tienen como función
constituir el “código” para la síntesis de proteínas,
es decir, la síntesis de una proteína se realiza a
través de la lectura de la información contenida
en un gen. Por lo tanto, las miles de proteínas
diferentes que existen en nuestras células son
sintetizadas a partir de la información contenida
en miles de genes diferentes.
Las proteínas pueden considerarse el fenotipo inicial
de una gran cantidad de fenotipos, en un organismo,
observables directamente. ¿Qué rasgos fenotípicos
reconoces en esta joven?
ACTIVIDAD 2
a. Averigua ejemplos de fenotipos en los
que participen proteínas.
b. Explica la importancia de las proteínas
en el metabolismo celular.
Ciencias Biológicas
11

CONTENIDOS
3. ¿Qué son los genes?
Si un árbol tiene frutos grandes y dulces o si un
animal es rápido y fuerte, probablemente sus
descendientes también lo serán, pero ¿cómo se
transmiten estos rasgos de progenitores a hijos?
Esta interrogante se pudo comenzar a dilucidar
después de la publicación, en 1865, de los trabajos
del monje agustino Gregorio Mendel, con
lo que se logró conocer los mecanismos básicos
que explican la herencia de los rasgos o caracteres
de padres a hijos.
Los trabajos realizados por Mendel, en plantas
de arveja, le permitieron establecer que los
caracteres heredados están determinados por
unidades de la herencia, que se encuentran en
cada célula y que se transmiten a los hijos a través
de los gametos. Mendel llamó a estas unidades
“factores de la herencia”, y corresponden a lo
que hoy conocemos como genes. Así, nació la
Genética, ciencia que estudia los problemas
relacionados con la herencia y la variabilidad
que existe entre los organismos vivos.
ACTIVIDAD 3
12 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
A partir de los trabajos realizados por Mendel,
se pudo determinar que los genes corresponden
a partículas ubicadas en los gametos.
Gregorio Mendel es considerado el padre de la
Genética.
• Reúnete con un compañero o compañera para desarrollar las tareas que se proponen a continuación.
a. Observen las fotografías de seres vivos que aparecen a continuación y elaboren una lista de rasgos
que sus descendientes probablemente hereden.
b. Elaboren un glosario con los siguientes conceptos: herencia, variabilidad, meiosis, célula haploide,
célula diploide, alelos, cromosomas y cromosomas homólogos. En una puesta en común, compartan
sus definiciones con el curso.

3.1 Propiedades de los genes
Los genes corresponden a la unidad de la herencia,
segregación, mutación y recombinación en
los seres vivos. A continuación analizaremos
cada una de estas propiedades.
• El hecho de que los cromosomas homólogos
se separen durante la meiosis, llevó a pensar
que las moléculas de la herencia se encontraban
en los cromosomas. El análisis bioquímico de los
cromosomas, a mediados del siglo XX, permitió
identificar un tipo de molécula, el ácido desoxirribonucleico
o ADN, como responsable de la
transmisión de la herencia en los seres vivos.
Así, cada una de las propiedades establecidas
para los genes se pudo detectar en la molécula
de ADN.
Biodatos
Unidad 1 Información génica y proteínas
ACTIVIDAD 4
• En tu cuaderno, responde las siguientes preguntas.
• Durante la formación de los gametos, mediante
la meiosis, los genes deben tener la capacidad
de segregar, es decir, separarse al azar de tal
modo que cada célula sexual tenga una copia
de ellos.
• La información contenida en los genes puede
modificarse, es decir, experimentar mutaciones
que originan nuevas variantes de genes o alelos.
• En las células sexuales, las copias de genes tienen
la capacidad de intercambiar información
durante la formación de los gametos, mediante
el proceso de recombinación.
En el interior de las células somáticas y
sexuales se encuentran los cromosomas
que portan los genes. ¿Cómo es la
dotación genética en ambos tipos de
células?
Se estima que en las células del ser humano existen aproximadamente 30.000 genes. La mayoría de ellos contiene la información para
llevar a cabo una función bioquímica: la síntesis de una proteína específica.
a. ¿Cuántas “copias” de genes tienen las células diploides?
b. ¿Dónde se encuentran los genes?
c. ¿En qué etapa de la meiosis ocurre la recombinación?
d. ¿Qué importancia crees que tienen los trabajos de Mendel en la determinación de las características
de los genes?
Ciencias Biológicas
13

CONTENIDOS
4. ADN: la molécula de la herencia
Como ya sabes, en el siglo XX se identificó al
ADN como la molécula responsable de la transmisión
de la herencia, pero ¿de qué modo se
llegó a este descubrimiento?
En 1928, Friedrich Griffith realizó un importante
experimento, llamado transformación bacteriana,
en el que demostró que las “moléculas
de la herencia” podían pasar de
una célula a otra y modificar el fenotipo
de las bacterias.
Para el experimento, Griffith utilizó dos
cepas de la bacteria Streptoccocus pneumoniae:
una cepa llamada “S”, cuyas
colonias poseen una superficie lisa y
produce la muerte de ratones, y otra
cepa llamada “R”, cuyas colonias tienen
superficie rugosa y que no produce
letalidad en los ratones de laboratorio.
El experimento de Griffith fue un avance,
al reconocer la existencia de una molécula
de la herencia, pero aún no se sabía
específicamente cuál era tal molécula.
En 1944, Oswald Avery y su equipo de
investigadores se propusieron identificar
la molécula responsable de la transformación
bacteriana, descubierta por
Griffith. Para esto, aislaron las diferentes
clases de moléculas de la cepa S y
analizaron el efecto de cada una sobre
el fenotipo de las células de la cepa R,
al añadirlas al medio de cultivo. El
resultado de su investigación fue que
solo una clase de moléculas, el ácido
ACTIVIDAD 5
14 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
A
Células de la cepa S vivas
B
Células de la cepa R vivas
C
D
desoxirribonucleico (ADN), produjo la transformación
bacteriana observada por Griffith. Este
experimento permitió identificar al ADN como
la molécula responsable de la herencia.
Aunque estos resultados no fueron aceptados
de inmediato por los científicos de la época,
otros experimentos, en diversos grupos de
organismos, terminaron por confirmar el hecho
de que el ADN es la molécula de la herencia.
• Junto a un compañero(a), analicen el esquema que se muestra en esta página, y respondan las
siguientes preguntas.
a. ¿Cuál es el problema que se quiere investigar con este experimento?
b. ¿Por qué se utilizaron células muertas de la cepa S en la situación D? ¿A qué se habría debido la
muerte del ratón si se hubiesen empleado células S vivas?
c. ¿Qué transformación experimenta la cepa R al estar en un medio de cultivo con células S muertas?
C
Células de la cepa R vivas
Células de la cepa S muertas
Células de la cepa R vivas y
Células de la cepa S muertas
Representación del experimento de Griffith
Inyección
Inyección
Inyección
Inyección
El ratón muere
El ratón sobrevive
El ratón sobrevive
El ratón muere
Células de la cepa S vivas
extraídas del ratón muerto

4.1 Composición química del ADN
¿Cómo se identificaron los componentes y la
estructura tridimensional del ADN? Sus elementos
básicos fueron aislados e identificados, a través
del análisis de ADN purificado y sometido a rompimiento
por agentes físicos y químicos.
Es así como se logró establecer que el ADN
corresponde a un polímero formado por la combinación
de cuatro monómeros: los nucleótidos.
Cada nucleótido está formado por moléculas
más pequeñas: una base nitrogenada, un azúcar
(desoxirribosa) y un grupo fosfato. Los cuatro
tipos de nucleótidos difieren solo en el tipo de
base nitrogenada que contienen. Esta base
puede ser: adenina, timina, guanina y citosina,
abreviadas como A, T, G y C, respectivamente.
Así, cada tipo de nucleótido puede nombrarse
por la base nitrogenada que posee. Por ejemplo,
un nucleótido que contiene adenina se denomina
“nucleótido de adenina” o simplemente
se designa con la letra “A”.
O
O=
P O
O
CH 2
O= P
O H
O
O
O
G
CH 2
O= P
Unidad 1 Información génica y proteínas
O H
O
O
O
C
CH 2
O= P
O H
O
7
8
9
N
5
6
1 N
4 3 2
N
H
N
O
O
O
T
CH 2
O
Existen dos tipos de bases nitrogenadas: aquellas
que tienen dos anillos fusionados en su estructura
(un hexágono y un pentágono) y las que
tienen solo un anillo (un hexágono). Las bases
que presentan dos anillos se denominan purinas,
estas son adenina y guanina; mientras que aquellas
que presentan solo un anillo se denominan
pirimidinas, que son timina y citosina.
El descubrimiento y posterior caracterización del
ADN como molécula responsable de la herencia,
fue un hallazgo que sorprendió a los científicos
debido a la notable simpleza de esta molécula,
ya que la combinación de solo cuatro tipos de
nucleótidos es la responsable de las características
hereditarias de los seres vivos.
A
Biodatos
En el tiempo de los experimentos de Avery se pensaba que
la molécula de ADN consistía en una monótona secuencia
de nucleótidos uno tras otro, que se repetía en conjuntos
de cuatro, una y otra vez en un orden fijo.
NH 2
NH 2
5 4 3 N
6 1 2
N
H
O
OH H
Nucleótido
de guanina.
CH 3
O
Nucleótido
de citosina.
5 4 3 N
6 1 2
N
H
O
Nucleótido
de timina.
NH 2
N
7 5
6
1 N
8
9 4 3 2
N N
Ciencias Biológicas
Nucleótido
de adenina.
15

CONTENIDOS
4.2 Estructura del ADN
Una vez conocida la composición química del
ADN, era importante determinar la estructura
de esta molécula, y en ello trabajaron dos científicos:
James Watson y Francis Crick.
En 1953, estos científicos analizaron los resultados
obtenidos del análisis con difracción de rayos X
de la molécula de ADN, que habían realizado
otros investigadores. Esta metodología consiste
en dirigir rayos X sobre fibras de ADN, de manera
que los rayos X, al chocar con los átomos de la
molécula, desvían su trayectoria y son captados
a través de una película fotográfica. Esta técnica
equivale a “fotografiar” la molécula de ADN,
produciendo imágenes cuya interpretación es
muy compleja. Este tipo de análisis, sumado a
otros antecedentes, permitió proponer un
modelo tridimensional de la molécula de ADN.
Una de las propiedades del modelo de Watson
y Crick es que una hebra del ADN se une a la
otra hebra a través de sus bases nitrogenadas,
de acuerdo a la siguiente regla: una base púrica
se une con una base pirimídica. Más aún, la
adenina se une con la timina y la guanina lo
hace con la citosina. Por lo tanto, cada secuencia
de nucleótidos tiene una secuencia complementaria.
Por ejemplo, la secuencia complementaria
de AATCGTTA es: TTAGCAAT.
16 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
ACTIVIDAD 6
• En tu cuaderno responde las preguntas que se plantean a continuación.
En la molécula de ADN, las bases nitrogenadas
de ambas hebras se unen mediante enlaces químicos,
llamados puentes de hidrógeno, que
son enlaces de baja energía y fáciles de romper.
La adenina se encuentra apareada con la timina
a través de dos puentes de hidrógeno, mientras
que la guanina se aparea con la citosina mediante
tres puentes de hidrógeno. La presencia de miles
de estos puentes de hidrógeno contribuyen con
la principal fuerza química que da estabilidad
al ADN.
Watson y Crick propusieron
la estructura del ADN como
una doble hélice. El sentido
de polimerización de los
nucleótidos de una hebra de
ADN, tiene una orientación
5’ – 3’, debido a que en el
primer nucleótido de la
hebra, en el carbono 5 de
la pentosa queda un fosfato
libre. En cambio, en el
carbono 3 de la desoxirribosa
del nucleótido terminal,
queda un grupo hidroxilo
libre. Entonces, ¿qué
orientación debería tener
la hebra complementaria?
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
Biologí@net
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@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
En las páginas www.ciencia-hoy.retina.ar/hoy08/adn.htm y www.biologia.edu.ar/adn/ encontrarás más información sobre la
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
molécula de ADN. Recuerda que las direcciones y sus contenidos pueden cambiar.
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@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
a. ¿Cuál es la secuencia complementaria de una hebra cuya secuencia es: TTAGCTTTACCCGGA?
b. ¿Qué sucederá con la estructura de la molécula de ADN si se cambia una purina por una pirimidina
en una de las hebras, sin cambiar su base complementaria?
c. ¿A qué crees que se debe el hecho de que los puentes de hidrógeno son uniones fáciles de romper?
• Confecciona un modelo de la estructura del ADN y monta una exposición con tu curso. Utiliza, en lo
posible, materiales de desecho.

4.3 El ADN dentro de la célula
¿Cuántas células forman nuestro cuerpo? El cuerpo
humano está formado por alrededor de 10
billones de células, y en la mayoría de ellas, excepto
en los gametos, hay aproximadamente 2
metros de ADN empaquetado en 46 cromosomas
dentro de cada núcleo. El diámetro promedio
de los núcleos celulares es de 0,006 milímetros, lo
que nos da una idea del extraordinario empaquetamiento
que experimenta el ADN dentro
del núcleo celular. Este empaquetamiento es
posible gracias a que, en eucariontes, el ADN se
encuentra asociado con diferentes tipos de
proteínas que posibilitan el enrollamiento de
las hebras de ADN en cada cromosoma.
¿Cuántas moléculas de ADN existen en nuestras
células? Cada cromosoma constituye un gran
segmento de ADN altamente empaquetado.
Después de la división celular, las células hijas quedan
con la misma dotación genética que su célula progenitora.
¿Qué ocurriría si antes de iniciar la mitosis no se duplicara
el material genético?
Unidad 1 Información génica y proteínas
Por lo tanto, los 46 cromosomas presentes en
nuestras células somáticas corresponden a 46
moléculas de ADN asociadas con proteínas.
Antes de la división celular ocurre la duplicación
del material genético, el que luego es repartido
entre las células hijas. Luego de la duplicación,
cada cromosoma contiene dos moléculas de
ADN de doble hebra cada uno. Es decir, cada
célula puede llegar a contener 92 moléculas de
ADN.
¿Todos los seres vivos poseen la misma cantidad
de ADN? La cantidad de ADN de las células presenta
grandes variaciones entre los diferentes
tipos de organismos. Por ejemplo, una bacteria
contiene alrededor de mil veces menos ADN
que una célula humana; y las células de maíz
tienen casi el doble de ADN que nuestras células.
En las células el ADN se encuentra disperso en el núcleo
y previamente a la mitosis se condensa asociándose a
proteínas y dando origen a los cromosomas.
ACTIVIDAD 7
• Averigua, en enciclopedias o en Internet, y responde las preguntas que se plantean a continuación.
a. ¿Qué diferencias estructurales presenta el ADN de las células procariontes en comparación al ADN
de las células eucariontes?
b. ¿Cómo se denominan las proteínas que están asociadas al ADN y que posibilitan su enrollamiento?
c. ¿Qué enfermedades se producen cuando varía la cantidad de cromosomas en nuestras células?
Indica tres ejemplos.
Ciencias Biológicas
17

CONTENIDOS
5. Relación entre genes y proteínas
Los genes y el ambiente determinan los diferentes
tipos de fenotipos de los organismos,
pero ¿cómo intervienen los genes en la producción
de fenotipos? Los primeros avances que
han permitido dilucidar esta interrogante, se
lograron a partir del estudio de enfermedades
hereditarias en humanos. A principios del siglo
XX, el físico Archibald Garrod, hizo notar que
muchas enfermedades de base hereditaria
eran producidas por alelos recesivos en estado
homocigoto. Por ejemplo, aa en vez de AA o Aa.
5.1 Los alelos y las proteínas
Un gen ocupa un lugar definido en un cromosoma
y puede estar representado por más de
un alelo, es decir, pueden existir variantes de
un mismo gen. ¿Cuál es la diferencia molecular
que existe entre los diferentes alelos? ¿Qué
relación existe entre esta diferencia y la estructura
y función de las proteínas?
Como hemos visto, la información genética
está almacenada en forma de “palabras” construidas
a partir de secuencias de cuatro “letras”
(nucleótidos): A (adenina), G (guanina), C (citosina)
y T (timina). Así, dos alelos difieren entre
sí en la secuencia nucleotídica que contienen.
Por ejemplo, si un gen está constituido por
2.000 nucleótidos y la secuencia de los últimos
10 nucleótidos de uno de sus alelos es
AATCGCCTAT, otro alelo de este mismo gen
podría contener la siguiente secuencia nucleotídica:
AAACGCCTAT. La diferencia en uno o más
nucleótidos puede dar origen a la síntesis de
proteínas similares, pero que difieren en la
composición de los aminoácidos que las constituyen.
En este sentido, la variación en la composición
nucleotídica, entre diferentes alelos,
da origen a diferencias en la estructura y, por lo
tanto, en la función de una proteína.
18 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Biodatos
Entre las enfermedades de base hereditaria encontramos
la fenilcetonuria. Esta enfermedad se caracteriza por la
ausencia de la enzima fenilalanina hidroxilasa que convierte
el aminoácido fenilalanina, en tirosina. Como resultado no se
puede metabolizar la fenilalanina. Los altos niveles de este
aminoácido son tóxicos para el sistema nervioso central
durante los primeros años de vida, período durante el cual el
cerebro se encuentra en desarrollo. Por lo que, si no se
trata a tiempo, puede ocasionar un retardo mental severo.
Averigua la frecuencia de esta enfermedad y cómo puede
detectarse en recien nacidos.
ACTIVIDAD 8
• Reunidos en parejas, analicen la genealogía
de la enfermedad fenilcetonuria y
respondan las preguntas que se plantean
a continuación.
Genealogía de la fenilcetonuria. ¿Qué representan los
círculos y los cuadrados? ¿Qué representan esos mismos
símbolos rellenos?
a. ¿Qué tipo de herencia presenta esta
enfermedad: dominante o recesiva?
b. ¿Por qué los heterocigotos son sanos y
los homocigotos recesivos son enfermos?
c. Si esta enfermedad se debe a una
alteración de la enzima que convierte la
fenilalanina en tirosina, ¿cuántos genes
están involucrados en esta enfermedad?

5.2 ¿Cómo se producen las variaciones
en la composición nucleotídica de un
gen?
Como aprendiste en años anteriores, en las
células de nuestro organismo pueden ocurrir
una serie de alteraciones en la información
genética producto del azar, o por acción de factores
físicos o químicos. A los cambios que
experimenta la información genética se les
denomina mutación. ¿Todas las mutaciones tienen
efectos negativos en el organismo? No,
algunas mutaciones pueden ser ventajosas,
mientras que otras son consideradas neutras.
Sin embargo, cuando una mutación afecta la
estructura y función de una proteína, pueden
verse afectadas funciones importantes del
organismo.
Coma ya vimos, la información para la síntesis
de proteínas está contenida en los genes, por lo
que el cambio en solo un nucleótido del ADN
puede originar la síntesis de proteínas “anormales”.
Las enfermedades causadas por mutaciones
en el material genético, se denominan
enfermedades de base hereditaria.
A partir del análisis de la herencia de enfermedades
metabólicas, en donde las enzimas tienen
un papel protagónico, se propuso una hipótesis
para explicar la relación gen-fenotipo. Esta
hipótesis, denominada “un gen, una enzima”,
ACTIVIDAD 9
a. Busca, en libros e Internet, información
sobre una de las enfermedades hereditarias
que aparecen en la sección Biodatos de
esta página.
b. Con la información recopilada, realiza
una exposición de la enfermedad seleccionada,
señalando el tipo de alteración
genética que la provoca y sus principales
características.
Unidad 1 Información génica y proteínas
establece que los genes corresponden a
secuencias de ADN que tienen como principal
función producir enzimas. Actualmente se sabe
que los genes codifican no solo para enzimas,
sino que para cualquier tipo de proteína. Así,
cada gen codificaría una proteína estructural, o
alguna enzima específica que participa en una
cadena metabólica.
Esta hipótesis permitió establecer la relación
gen-fenotipo a nivel bioquímico, y sirvió de
base para lo que hoy sabemos acerca de la
manera en que “trabajan” los genes.
Biodatos
Alguna de las enfermedades de base hereditaria son:
- Anemia falciforme
- Fibrosis quística
- Corea de Hungtington
- Síndrome de Down
- Síndrome de Turner
- Síndrome de Klinefelter
- Síndrome cri du chat
- Fenilcetonuria
- Neurofibromatosis
- Daltonismo
- Hemofilia
- Distrofia muscular de Duchenne
- Espina bífida
- Albinismo
Gentileza FONADIS.
El síndrome de Down se produce por la presencia de
un cromosoma extra en el par 21.
Ciencias Biológicas
19

CONTENIDOS
5.3 Relación gen-proteína
y enfermedades de base hereditaria
Las mutaciones pueden determinar una alteración
en la forma y función de una proteína, lo
cual puede tener consecuencias a nivel celular y
en el fenotipo del organismo. En muchas enfermedades
los cambios de nucléotidos en los
genes causan que las proteínas resultantes no
cumplan su función normal. Por ejemplo, en la
cadena metabólica que culmina con la producción
de melanina (pigmento que da color a la
piel, al pelo y al iris del ojo), participan varias
enzimas, cada una codificada por un gen distinto.
Un cambio en los genes que codifican enzimas
que participan en la producción de melanina,
puede producir un cambio en el producto final
y, por lo tanto, en el fenotipo, como ocurre con
el albinismo.
Como sabes, las proteínas están formadas por
monómeros, llamados aminoácidos. Algunas
veces, basta que ocurra el cambio en solo uno,
o unos pocos aminoácidos de una proteína,
para originar una patología.
La anemia falciforme, por ejemplo, es una
enfermedad de base hereditaria, provocada
por la sustitución de un aminoácido en la proteína
hemoglobina, que es la responsable del
transporte de oxígeno a través de la sangre.
Esta patología se produce por la sustitución
aminoacídica del glutamato, presente en la
proteína normal, por valina. Los glóbulos rojos
de estos pacientes se caracterizan por presentar
forma de hoz.
Esquema que muestra las consecuencias de la sustitución
de aminoácidos en la hemoglobina. ¿Qué sistemas
orgánicos se ven alterados en las personas que
padecen anemia falciforme?
Daño
gastrointestinal
20 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Daño cardíaco
Valina Histidina Leucina Treonina Prolina Glutamato Glutamato
Secuencia de los primeros siete aminoácidos que constituyen
la hemoglobina normal.
Valina Histidina Leucina Treonina Prolina Valina Glutamato
Secuencia de los primeros siete aminoácidos que constituyen
la hemoglobina alterada.
Destrucción de los
glóbulos rojos
que produce
Anemia
Daño renal
Base incorrecta en el ADN
determina
Hemoglobina anormal
que provoca
Glóbulos rojos
en forma de hoz
que determinan
Alteración de la
circulación
(por acumulación)
Falla en la irrigación
sanguínea
Acumulación
de glóbulos rojos
en ganglios
que provoca que produce
que ocasiona
Daño ganglionar
Daño cerebral Daño pulmonar

6. Traspaso de la información
desde los genes a las proteínas
Si el ADN se encuentra en el núcleo de las células
eucariontes y la síntesis de proteínas se realiza
en el citoplasma, ¿de qué manera la información
codificada en los genes se “traslada” desde el
núcleo hasta el citoplasma? Antes del conocimiento
de la respuesta definitiva a esta pregunta,
los investigadores sospechaban la existencia
de una molécula intermediaria que
transmitía la información desde los genes hasta
las proteínas.
Alrededor de 1920 se descubrió una molécula
de ácido nucleico formada por unidades nucleotídicas
similares al ADN, y que se denominó
ácido ribonucleico o ARN. La similitud de la
composición entre ambas moléculas y el hecho
de que el ARN se encontraba en gran cantidad
en células con mayor actividad de síntesis proteica,
convertían al ARN en el candidato de intermediario
entre el gen y la proteína.
Núcleo
ACTIVIDAD 10
Precursores de
ARN irradiados
Citoplasma
Unidad 1 Información génica y proteínas
Tiempo
6.1 Experimento de pulso y caza
A través de experimentos de “pulso y caza”, se
pudo establecer que el ácido ribonucleico o ARN,
correspondía a la molécula intermediaria entre
genes y proteínas. Este experimento consiste
en hacer crecer células, en medios de cultivo
adecuados, y agregar moléculas precursoras de
ARN previamente “marcadas” con pulsos de
uracilo radiactivo. El uracilo es una base nitrogenada
presente en el ARN. La célula incorpora
estos precursores marcados y los utiliza para
producir moléculas de ARN. De esta manera, es
posible seguir la pista del movimiento de las
moléculas de ARN en las células, puesto que la
radiación de los precursores puede ser detectada
con películas fotográficas sobre las que las partículas
irradiadas dejan huellas fotográficas. Así se
pudo establecer que el ARN era producido en el
núcleo celular y luego de un tiempo se trasladaba
hacia el citoplasma. El ARN se constituyó
así, en la molécula “candidata” para el traspaso
de la información desde los genes a las proteínas.
Tiempo
• Analiza el esquema del experimento de pulso y caza, y luego responde las preguntas que se plantean
a continuación.
a. ¿Por qué es necesario detectar la posición del ARN a diferentes tiempos?
b. ¿Cuál es la hipótesis que este experimento intenta poner a prueba?
c. ¿Qué resultados habrían permitido rechazar la hipótesis? Dibújalos en tu cuaderno.
Representación del experimento
de pulso y caza.
Ciencias Biológicas
21

CONTENIDOS
7. Estructura del ARN
Aunque la molécula de ARN es bastante similar
a la de ADN, ya que corresponde a una molécula
de ácido nucleico, existen algunas diferencias
estructurales que implican grandes diferencias
en sus propiedades químicas. En primer lugar,
la molécula de ARN es usualmente de simple
hebra, a diferencia del ADN que cuenta con
una doble hebra. Además, mientras la molécula
de ADN tiene desoxirribosa como azúcar, el
ARN posee el azúcar ribosa. Finalmente, el ARN
posee las siguientes bases nucleotídicas en su
estructura: adenina (A), guanina (G), citosina (C)
y uracilo (U), es decir, las mismas que las del ADN,
excepto que la base uracilo remplaza a la timina.
7.1 Traspaso de la información
desde los genes a las proteínas
Experimentos de pulso y caza,
similares al descrito anteriormente,
permitieron
establecer que el tiempo
de vida de las moléculas
ADN
de ARN es muy corto, a
diferencia de las de ADN.
Por lo tanto, las moléculas
de ARN eran producidas en
el núcleo, luego transportadas
al citoplasma para la síntesis de
proteínas, y finalmente eran degradadas.
El proceso de síntesis de proteínas
requiere, entonces, de la continua
síntesis de ARN en el núcleo.
22 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Núcleo
La similitud entre ARN y ADN, y las características
del ARN descritas, permitieron proponer que el
ARN se sintetiza a partir de la información contenida
en el ADN.
Las moléculas de ARN sintetizadas en el núcleo,
transportan la información genética hasta el
citoplasma, en donde esta información es traducida
en moléculas de proteínas. Esta dirección
del traspaso de la información hereditaria se ha
denominado dogma central de la biología
molecular.
El flujo de la información desde el ADN al ARN
y a las proteínas, ha sido el centro de interés de
quienes han estudiado las bases moleculares de
la herencia.
Citoplasma
ARN ARN
PROTEÍNA
Representación de las etapas de la síntesis de
proteínas en una célula eucarionte.
ACTIVIDAD 11
• En el proceso de síntesis de proteínas existen dos etapas: la transcripción y la traducción. Analiza el
esquema que representa etapas de la síntesis de proteínas en una célula eucarionte e infiere en qué
consiste cada una de esas etapas. Luego, realiza un esquema en tu cuaderno que represente ambas
etapas.

8. Síntesis del ARN a partir
del ADN
De acuerdo con lo analizado hasta ahora, se
puede concluir que el ARN es una molécula
intermediaria entre genes y proteínas, dado
que “transporta” la información genética hasta
los sitios de síntesis de proteínas. El “mensaje”
de los genes es “leído” en el núcleo y transformado
en un mensaje de ARN. El ARN se traslada
desde el núcleo al citoplasma celular y su mensaje
es leído, pero esta vez para sintetizar una
cadena de aminoácidos, es decir, una proteína.
De esta manera, el ADN contiene información
que determina primero el tipo de ARN y luego
el tipo de proteínas sintetizadas.
El proceso de lectura de la secuencia de un gen
para producir una molécula de ARN y luego
una proteína, se denomina expresión génica.
Un gen se expresa cuando enzimas nucleares y
citoplasmáticas leen la información genética
para formar ARN y proteínas, respectivamente.
Este proceso se inicia con la síntesis de una
molécula de ARN a partir de ADN, proceso
denominado transcripción.
Para que la transcripción se inicie, deben existir
señales al interior de la célula que indiquen
qué genes deben expresarse. Por ejemplo, la
hormona del crecimiento estimula la expresión
de genes que codifican para proteínas y enzimas
involucradas en la proliferación de algunos
tipos celulares en nuestro cuerpo.
La transcripción es un proceso complejo que
ocurre en varias etapas, y en el que participan
muchas enzimas. Esta maquinaria de enzimas
lee la secuencia de ADN contenida en un gen y,
a la vez, sintetiza una molécula de ARN complementaria.
Esto quiere decir que cuando en
la secuencia de ADN existe una C (citosina), la
maquinaria enzimática agrega una G (guanina)
a la molécula de ARN en formación, y vicecersa.
Si existe una T (timina) en la molécula de ADN,
agrega una A (adenina) en la de ARN. Sin
embargo, como en el ARN no existe timina (T)
Unidad 1 Información génica y proteínas
sino que uracilo (U), la secuencia TAAGCCG será
transcrita como AUUCGGC en el ARN respectivo.
La molécula de ARN experimentará algunas
transformaciones antes de salir del núcleo de la
célula, proceso denominado maduración. Como
la molécula de ARN resultante de la transcripción
lleva un “mensaje” genético desde el núcleo al
citoplasma, a este tipo de ARN se le ha denominado
ARN mensajero o, simplemente, ARNm.
ADN
ARN
AACAATTTGCGTTTCGGAA
Transcripción
UUGUUAAACGCAAAGCCUU
Durante el proceso de transcripción, una de las hebras de
la molécula de ADN es leída para dar origen a una hebra
de ARN complementaria.
ACTIVIDAD 12
• A partir de la siguiente secuencia de ADN:
ACTCGCGTAAATCAGCCGCGGTA
a. Escribe la secuencia de la hebra de ADN
complementaria.
b. Escribe la secuencia del ARNm que se
formaría a partir de cada hebra de ADN.
Ciencias Biológicas
23

CONTENIDOS
8.1 Inicio de la transcripción
El ADN que va a transcribirse debe ser “leído”
por las enzimas, es decir, la secuencia de nucleótidos
de ADN debe estar “disponible” para que
la maquinaria enzimática actúe. Pero, ¿cómo se
encuentra el ADN en el interior del núcleo de
las células eucariontes? La molécula de ADN en
estos organismos se encuentra empaquetada
en los cromosomas, formando una estructura
compacta o condensada. Por lo tanto, la transcripción
de un gen debe iniciarse con la descondensación
de la cromatina que, como recordarás,
corresponde a ADN asociado a diferentes proteínas.
Si no se produjera esta descondensación, las
enzimas encargadas de la transcripción no podrían
“leer” el mensaje contenido en los genes.
Factor de transcripción
ARN polimerasa
Biodatos
ARNm
Unidad 1 Información génica y proteínas
Mientras algunos genes son transcritos a baja velocidad, otros son transcritos constantemente, acumulándose una gran cantidad
de ARNm en el núcleo y en el citoplasma. Estas diferencias están relacionadas con los requerimientos de proteínas de cada célula.
Una vez que el ARNm participa en la síntesis de proteínas, muchas de estas moléculas son degradadas por enzimas especiales,
llamadas endonucleasas.
24 Ciencias Biológicas
Secuencia de inicio
Secuencia de término
ADN
Enzima que separa las
hebras de ADN (helicasa)
A
B
¿Qué sucede una vez que ocurre la descondensación
del material genético? ¿Se transcriben
simultáneamente las dos hebras de un fragmento
de ADN? Una vez que el ADN se encuentra en
estado “laxo”, es decir menos empaquetado,
una serie de enzimas producen la separación
de las hebras de ADN. Este proceso es importante,
pues la eliminación de los enlaces entre
ambas cadenas permite que la maquinaria de
transcripción reconozca y lea aquella hebra de
ADN que contiene la secuencia del gen a transcribir.
Al mismo tiempo, proteínas especiales
“detectan” la localización de un gen uniéndose a
una región cercana al sitio de inicio. Este sitio
está constituido por la secuencia de tres nucleótidos:
TAC. Estas proteínas se denominan factores
de transcripción, y facilitan la actividad de las
enzimas de transcripción.
Una vez que el factor de transcripción se ha
unido a una región cercana al gen por transcribir,
la enzima ARN polimerasa inicia la lectura del
ADN y la síntesis del ARNm complementario. El
nombre de esta enzima refleja su función: sintetizar
polímeros de ARN.
La ARN polimerasa comienza la síntesis de ARN a
partir de la lectura de la secuencia TAC y finaliza
al llegar a una secuencia de término, conformada
por alguno de los siguientes trinucleótidos:
ATT, ACT o ATC.
A: En la transcripción, la enzima helicasa separa las
hebras de ADN; y un factor de transcripción se une
a una de las hebras de ADN, cerca de la secuencia
de inicio. B: Luego, la ADN polimerasa comienza la
síntesis del ARNm, hasta llegar a una secuencia de
término.

9. El código genético
¿Cuál es el código de los genes?, ¿cómo está
contenida la información en las secuencias de
ADN? La información genética, como en todo
código, esta “escrita” en algún “lenguaje” que
pueda ser interpretado por la maquinaria
encargada de la síntesis de proteínas. Este lenguaje,
debe estar codificado por las diferentes bases
nucleotídicas del ADN. Así, en una secuencia de
ADN existen “palabras” formadas por la combinación
de los cuatro nucleótidos (A, T, C y G).
En los seres vivos existen 20
aminoácidos diferentes, a
partir de los cuales se forman
las diferentes proteínas.
Cada aminoácido está especificado
o “codificado” por
secuencias de tres nucleótidos
en el ARNm, llamadas
codones. Pero, ¿por qué tres
nucleótidos y no uno, o dos?
Como sabes, existen 4 tipos
de nucleótidos: A, T, C y G;
y son 20 los aminoácidos
necesarios para sintetizar
las proteínas. Por lo tanto, las
secuencias de ADN formadas
por tres nucleótidos, deben
ser suficientes como para
Unidad 1 Información génica y proteínas
Primer nucleótido
U
C
A
G
UUU
UUC
UUA
UUG
CUU
CUC
CUA
CUG
AUU
AUC
AUA
AUG
GUU
GUC
GUA
GUG
Phe
Leu
Leu
Ile
Met
Val
codificar los veinte aminoácidos. Si los codones
estuvieran formados por 2 nucleótidos, existiría
un total de tan solo 16 codones diferentes (4 2 ).
Por lo tanto, no sería posible codificar cada uno
de los aminoácidos. Sin embargo, al estar formados
por tres nucleótidos, el número de codones
que se pueden formar son 64 (4 3 ). Cada
codón contiene el código para un solo aminoácido
y como son solo veinte los aminoácidos,
cada aminoácido puede estar codificado por
más de un codón. Por este motivo, se dice que el
código genético es degenerado o redundante.
El código genético constituye el “diccionario” a través del cual la información
genética es expresada en la síntesis de proteínas.
ACTIVIDAD 13
• Busca el Anexo 3 de la página 142 y consigue lápices de colores. Reúnete con tu compañero o
compañera de banco para analizar la secuencia del gen de la hormona del crecimiento y desarrollar
las actividades que se proponen en la página.
UCU
UCC
UCA
UCG
CCU
CCC
CCA
CCG
ACU
ACC
ACA
ACG
GCU
GCC
GCA
GCG
Segundo nucleótido
U C A
Ser
Pro
Thr
Ala
UAU
UAC
UAA
UAG
CAU
CAC
CAA
CAG
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
Tyr
Término
His
Gln
Asn
Lys
Asp
Glu
UGU
UGC
UGA
UGG
CGU
CGC
CGA
CGG
AGU
AGC
AGA
AGG
GGU
GGC
GGA
GGG
G
Cys
Término
Trp
Arg
Ser
Arg
Gly
Ciencias Biológicas
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
25
Tercer nucleótido

CONTENIDOS
10. Síntesis de proteínas
Una vez que el ARNm se ha sintetizado y ha
madurado en el núcleo celular, tiene lugar la
síntesis de las proteínas en el citoplasma, a partir
de la “lectura” de este ARNm. Este proceso se
denomina traducción.
La maduración del ARNm no forma
parte de la etapa de traducción, sin
embargo, es necesario conocer este
proceso, pues el ARNm que participa
en la traducción no es idéntico al
ARNm resultante de la transcripción.
La maduración del ARNm se caracteriza
por la eliminación de segmentos que
no participan de la síntesis de proteínas,
denominados intrones. Estos segmentos
son eliminados por enzimas
especiales que se encuentran en el
núcleo. En cambio, los segmentos de
ARN que sí participan en la síntesis de
proteínas se denominan exones, y
son unidos entre sí por otro conjunto
de enzimas presentes en el núcleo
celular.
10.1 Proceso de traducción
A partir de la información contenida en el
ARNm se produce la síntesis de proteínas en los
ribosomas. Estos organelos corresponden a un
conjunto de proteínas y ARN; este último es
diferente al ARNm, y como forma parte de
estos organelos se denomina ARN ribosomal
(ARNr). A las proteínas que forman parte de los
ribosomas se les llama proteínas ribosomales.
Entonces la traducción ocurre cuando la molécula
de ARNm, que contiene la información
para la síntesis de una proteína, se “desplaza”
a través del ribosoma. A la vez, en el ribosoma
ocurre la “lectura” de cada uno de los codones
del ARNm.
26 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
ADN
ARNm
inmaduro
ARNm
maduro
Por lo tanto, en las células de organismos eucariontes,
la maduración del ARNm incluye un
proceso de corte de intrones y empalme de
exones, lo que determina que la molécula de
ARNm recién transcrita, sea más larga que la
molécula de ARNm maduro.
Transcripción
Corte de intrones
Empalme de exones
Traducción
Proteína
Representación del proceso de corte de intrones y
empalme de exones. En el esquema, los intrones aparecen
representados de color naranjo y los exones, de color
amarillo.
Cada vez que un codón es leído, se añade un
nuevo aminoácido a la proteína que se está sintetizando.
Este proceso de traducción comienza
con la lectura del primer codón en el ARNm,
que corresponde a AUG (secuencia complementaria
al sitio de inicio de la transcripción:
TAC). Este codón codifica para el aminoácido
metionina. Por lo tanto, este aminoácido se
encuentra en el extremo inicial de todas las
proteínas. La traducción termina cuando en el
ribosoma se “leen” algunos de los codones de
término: UAA, UGA y UAG, que son las secuencias
complementarias a las secuencias de término
de la transcripción.

10.2 ¿Cómo ocurre el reconocimiento del
aminoácido preciso para cada codón?
Existe un tipo de molécula capaz de “traducir”
el mensaje de los codones para la síntesis de
proteínas. Estas moléculas se denominan ARN
de transferencia, o simplemente, ARNt.
Los ARNt se unen a un codón específico a través
de una de sus regiones, llamada anticodón.
Esta unión se realiza por complementariedad
de bases, es decir, un ARNt que se une al codón
AUG lo hace a través de una región que contiene
la secuencia UAC (anticodón). Cada molécula
de ARNt contiene un solo anticodón. Por lo
tanto, para cada codón en el ARNm existen
moléculas de ARNt que contienen un anticodón
complementario.
Además del anticodón, el ARNt presenta una
región a través de la cual se une a un aminoácido
específico, entre todos los que se encuentran
dispersos en el citoplasma, el cual está
especificado por el codón al que se unirá el
anticodón. Por ejemplo, si una molécula de
ARNt presenta un anticodón UAC, entonces se
unirá al codón AUG y, además, se unirá al aminoácido
metionina.
Pero, ¿cuántas moléculas de ARNt existen? Como
existen 64 codones diferentes, existen también
64 moléculas de ARNt, cada una con un
anticodón diferente. La unión codón-anticodón
no está catalizada por enzimas, sino que ocurre
“espontáneamente”, en cambio, la unión del aminoácido
al ARNt es catalizada por un grupo de
enzimas denominadas aminoacil ARNt sintetasa.
IR A LAWEB
Visita la página www.santillana.cl/bio4 y desarrolla las
actividades que ahí se presentan.
ACTIVIDAD 14
• Analiza el esquema de esta página y
describe las etapas A, B, C y D. Compara
tus descripciones con las de un compañero
o compañera y, de ser necesario, complementen
su trabajo.
Unidad 1 Información génica y proteínas
A
ARNm
B
C
D
ARNt
Met
A UGC UGU A AG
UCUGGCAGAGA
A A G
Met
Leu
Met Leu
Met
Leu
Leu
Phe
Phe
Phe Trp
Phe
Trp
Esquemas que representan el proceso de traducción en la
síntesis de proteínas.
Trp
Aminoácido
A C C
AAGACC
AUGC UGUUCUGGCAGAGA
AAGACC
AUGC UGUUCUGGCAGAGA
AC C
AUGC UGUUCUGGCAGAGA
Ribosoma
Trp
Ciencias Biológicas
Anticodón
27

CONTENIDOS
11. Mutaciones en el material
genético
Como aprendiste en años anteriores, una mutación
corresponde a una alteración en la información
genética y puede afectar al genoma de
diferentes maneras.
Algunas mutaciones pueden alterar la estructura
de grandes trozos de ADN, como cuando ocurre
la eliminación de un trozo completo de un cromosoma,
involucrando la pérdida de millones de
nucleótidos a la vez. Otras alteraciones cromosómicas
involucran un cambio en la posición de
un trozo de ADN, lo cual puede cambiar el funcionamiento
de los genes contenidos en este segmento.
Se denomina mutación cromosómica, al
cambio en la estructura de los cromosomas.
Por otro lado, las mutaciones puntuales corresponden,
habitualmente, a un cambio de un
nucleótido. Existen mutaciones puntuales que
alteran el tipo de nucleótido que se encuentran
en un segmento de ADN. A estos tipos de mutaciones
de remplazo de nucleótidos se les denomina
sustituciones.
Biodatos
28 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Pero, ¿cómo se originan las mutaciones? Diver -
sos agentes, llamados agentes mutágenos, pueden
inducir una alteración en la información
genética. La mayoría de estos agentes actúan
produciendo un daño directo sobre las secuencias
nucleotídicas, o bien, provocando el quiebre
o fractura de los cromosomas. En otros
casos, los agentes mutágenos actúan de manera
indirecta, alterando la eficacia de la maquinaria
de reparación de daño sobre el ADN que existe
en cada célula.
¿Todas las mutaciones se heredan? Numerosas
mutaciones pueden originarse en las células
somáticas, y estas se transmiten a las células
hijas, no a la descendencia. En cambio, cuando
las mutaciones afectan el genoma de los gametos
de los progenitores, esta alteración puede
ser transmitida a su descendencia.
Las radiaciones ionizantes (que producen la formación de iones en la materia)
provenientes de la radiación solar, provocan el “salto” de un electrón en las
bases nucleotídicas. De esta manera, la base queda expuesta a unirse con
otros compuestos químicos, provocando una alteración en la estructura de
la molécula y una modificación en la información genética.
ACTIVIDAD 15
• Imagina que en la secuencia de ADN del gen de la hormona del crecimiento, del Anexo 3 de la
página 142, se ha eliminado la base nitrogenada número 12, debido a una mutación.
• Escribe en tu cuaderno la secuencia de los primeros 10 aminoácidos a partir del sitio de inicio (UAC), y
compárala con la obtenida en la actividad de la página 25. Utiliza el código genético que aparece en ella.
• A partir del trabajo realizado, responde las preguntas que se plantean a continuación:
a. ¿Cómo se llama el tipo de mutación que simulaste en el ejercicio?
b. ¿Qué efecto tiene este tipo de mutación sobre la síntesis de proteínas?
ATGACCAAC
Mutación
ATGACTAAC
Representación de una mutación de sustitución.
¿Qué nucleótido fue remplazado en la hebra original?

12. Continuidad del material
genético: replicación del ADN
La continuidad de la información genética
desde una célula madre a cada célula hija es
una de las propiedades más importantes de los
seres vivos. Esta continuidad de la información
genética es el resultado de un proceso que asegura
que el ADN sea “copiado” antes de cada
división celular. Este proceso de copia del ADN
se denomina replicación. Como aprendiste anteriormente,
este proceso también es conocido
como síntesis, o bien, duplicación del ADN.
La replicación del ADN es importante, pues asegura
la continuidad de la información genética
durante el crecimiento y la reparación de los
tejidos. Además, este proceso asegura la continuidad
de la información genética de padres a
hijos, a través de las generaciones. Por otro
lado, gracias a la replicación ha sido posible la
continuidad de la vida desde los organismos
primitivos, nuestros ancestros, hasta los organismos
actuales, entre ellos, los seres humanos.
Replicación
Unidad 1 Información génica y proteínas
Transcripción Traducción
ADN ARN Proteínas
ACTIVIDAD 16
12.1 Condiciones previas a la replicación
Al igual que en la transcripción, para que el
ADN pueda ser leído por las enzimas, primero
debe ser liberado de las proteínas con las que
se encuentra asociado. A medida que cada cromosoma
se va descondensando o desempaquetando
de sus proteínas, comienzan a unirse al
ADN las enzimas que iniciarán la replicación.
Además del desempaquetamiento de los cromosomas,
antes del inicio de la replicación,
debe ocurrir la separación de las dos hebras de
ADN. Esta separación de las hebras se produce
gracias a la actividad de una enzima llamada
helicasa. De esta manera, las hebras de ADN
forman una estructura en forma de Y, llamada
horquilla de replicación, a través de la cual se
desplazan las enzimas que catalizan la replicación
del ADN. A medida que estas enzimas van
sintetizando el nuevo ADN, se va formando
nuevamente la doble hebra y la horquilla de
replicación se va desplazando, permitiendo así
el avance de las enzimas replicativas.
La replicación, junto con los
procesos de transcripción y
traducción, forman parte del
llamado “dogma central de la
Biología Molecular”.
a. A partir del siguiente esquema de ADN, coloca las bases nucleotídicas que faltan en los recuadros.
A
C A C C A C A G T T G C
T T G G G T G T A A C A G
b. Luego, escribe el producto de la replicación, señalando cuáles son las nuevas hebras de ADN
sintetizadas a partir de cada hebra molde.
Ciencias Biológicas
29

CONTENIDOS
12.2 El proceso de replicación
La principal enzima que cataliza la replicación
es la ADN polimerasa. La hebra de ADN leída ADN polimerasa
por esta enzima, sirve como molde
para la síntesis de una hebra com-
Horquilla
plementaria. Por ejemplo, si la
de replicación
secuencia de un trozo de la hebra
molde es AATCTCGAG,
la enzima “leerá”
esta secuencia y sin-
Hebra de ADN complementaria
tetizará la secuencia
complementaria:
TTAGAGCTC.
La replicación del ADN es “semiconservativa”, pues
mantiene una hebra antigua y sintetiza una nueva.
En cada uno de los cromosomas que constituyen
el cariotipo de un mamífero, existen numerosos
orígenes de replicación, por lo que la replicación
ocurre simultáneamente en varios puntos, lo
que permite que la replicación de un cromosoma
completo ocurra en pocos minutos. A pesar de
la alta velocidad en que ocurre la replicación,
este es un proceso altamente eficiente, pues
muchos de los errores de la replicación son
corregidos por la ADN polimerasa, a medida
que va sintetizando la nueva hebra. Además,
existen otras enzimas de reparación que corrigen
los errores de replicación.
12.3 Replicación y corrección de errores
durante el ciclo celular
Como sabes, el ciclo celular se divide, generalmente,
en cuatro etapas: M (mitosis), G1, S (síntesis
de ADN) y G2.
Durante la etapa G1, la célula “chequea” sus
condiciones para dividirse, tales como el tamaño
y el estado del ADN. Durante la etapa S, tiene
lugar la replicación del ADN. Luego, durante la
etapa G2 la “maquinaria de reparación” del
ADN repara los errores que podrían haber ocurrido
durante la replicación. De esta manera, si
durante la replicación se han acumulado suficientes
errores, la etapa G2 se alarga, hasta que
el ADN esté en condiciones de continuar el ciclo
celular.
30 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Hebra de ADN molde
ACTIVIDAD 17
• Reúnanse en parejas para analizar los
gráficos que representan la duración de
las etapas del ciclo celular en células que
han sido sometidas a rayos ultravioleta y
en un grupo control. Luego, respondan las
preguntas que se plantean a continuación.
4 horas
8 horas
S
G2
M
2 horas
G1
Células sometidas
a rayos UV.
8 horas
Grupo control.
10 horas
8 horas
G2
2 horas
G1
10 horas
a. ¿Qué etapas han experimentado un
cambio en el tiempo de duración?
b. ¿Cómo podrían explicar lo anterior?
c. ¿Cuál sería el efecto de los rayos
ultravioleta?
S
M

13. Biotecnología: manipulación
del material genético
La biotecnología es la disciplina que tiene como
objetivo el diseño de procedimientos para la
modificación genética de los organismos.
Entre los procedimientos utilizados por esta disciplina
para manipular la información genética
se encuentra la tecnología del ADN recombinante.
Este procedimiento se basa en la incorporación
de genes de una especie en parte del genoma
(conjunto de genes) de otra especie. De esta
manera, una característica presente en una
especie puede ser “incorporada” en organismos
de otra especie. A los organismos que han sido
modificados a través de esta práctica, se les
denomina “organismos transgénicos”.
3
1
Unidad 1 Información génica y proteínas
13.1 ¿Cómo se originan los organismos
transgénicos?
El proceso se inicia con el aislamiento del gen
que se desea incorporar a un organismo. Para
esto se usan enzimas de restricción, de origen
bacteriano, capaces de reconocer secuencias
cortas de ADN y cortarlo en lugares específicos.
Una vez que el gen ha sido aislado de las células,
es necesario multiplicar su número de copias.
Para esto, el gen aislado es incorporado al citoplasma
de bacterias, lo que se logra adicionando
el ADN a medios de cultivo bacteriano. Cada
vez que una bacteria se divide, replica también
el gen incorporado, de manera que a partir de
unas pocas copias del gen, se obtienen cientos
de miles de nuevas copias.
Las copias obtenidas del gen son extraídas
desde las bacterias, para ser introducidas en las
células del organismo que se desea manipular
genéticamente. Actualmente, y como
2 se muestra en el esquema, existen
diversas técnicas para introducir las
copias del gen en las células receptoras.
4
1
2
3
4
Proyectiles. Se “disparan” pequeñas
esferas de material sólido, que
ingresan a la célula y que llevan
consigo copias del gen foráneo.
Inyección. El ADN se inyecta en
las células a través de agujas muy
finas.
Difusión. El gen puede atravesar
la membrana plasmática y llegar
hasta el núcleo.
Virus. Los virus se caracterizan por
“inyectar” su ADN en las células.
Representación de las cuatro maneras de incorporar un gen
en una célula.
Ciencias Biológicas
31

CONTENIDOS
13.2 Aplicaciones de la tecnología del
ADN recombinante
Una vez en el núcleo celular, el segmento de
ADN manipulado puede incorporarse al genoma
de la célula receptora. Si la incorporación del
gen se realiza en unas pocas células de un
organismo ya adulto, entonces el gen foráneo se
encontrará en todas las células hijas de aquellas
que llevan consigo dicho gen. En cambio, si
esta célula corresponde a un huevo fecundado,
entonces el gen incorporado se encontrará en
todas las células del organismo adulto. Pero,
¿qué sucede con estos genes foráneos en las
células receptoras y en sus células hijas?
La tecnología del ADN recombinante presenta
una gran gama de posibilidades de mejoramiento
de plantas y animales para beneficio del
ser humano. Por ejemplo, pueden incorporarse
genes que codifiquen para una proteína, en
bacterias o en animales, de manera que los
organismos transgénicos pueden transformarse
en verdaderas “fábricas” de proteínas de nuestro
interés.
Tipo de gen utilizado en transgénesis
Unidad 1 Información génica y proteínas
GENES UTILIZADOS EN PLANTAS TRANSGÉNICAS Y LOS CARACTERES QUE LES CONFIEREN
32 Ciencias Biológicas
Carácter que confiere a la planta
Toxina de Bacillus thuringensis. Resistencia a insectos.
Proteína de la cubierta viral. Resistencia a virus.
Quitinasas, glucanasas de plantas
y otros organismos.
Lisozima humana y de cerdo.
Otros péptidos bactericidas.
Genes cuyos productos afectan
la biosíntesis de aminoácidos,
o la fotosíntesis.
Genes cuyos productos afectan la
biosíntesis del etileno, o la formación
de la pared celular.
Resistencia a hongos.
Resistencia a bacterias.
Resistencia a herbicidas.
Retraso en la maduración de frutos.
Los productos transgénicos, ¿son tan beneficiosos
como los productos naturales? Si bien la biotecnología
permite el mejoramiento de ciertas
características de plantas y animales, se debe
tener en consideración que los productos
transgénicos son artificiales, por lo tanto, aún
queda por establecer si constituyen algún tipo
de riesgo para nuestra salud.
Uno de los problemas que se ha detectado en
los animales y plantas transgénicos es el efecto
de los genes insertados, sobre el metabolismo de
las células. Una nueva proteína, por ejemplo,
podría eventualmente producir una alteración
en las vías metabólicas de la célula, generándose
un conjunto de nuevos compuestos químicos
que no se encuentran, de manera natural, en
estos organismos.
13.3 Impacto sobre el ecosistema
Grandes extensiones de terreno han sido utilizadas
para el cultivo de plantas transgénicas,
por lo que algunos ecologistas han planteado
la necesidad de estudiar el impacto que podrían
tener sobre el ambiente los cultivos de estas
plantas. Por otro lado, muchas de
estas plantas son resistentes a insectos
que constituyen plagas, los que
se ven afectados negativamente, al
igual que los organismos que se alimentan
de ellos.

14. El Proyecto Genoma Humano
Después de la identificación de la molécula de
ADN como la responsable de la herencia, en el
año 1944, se ha avanzado aceleradamente en
el estudio de los genes y de la herencia. Una de
las metas propuestas por los científicos ha sido
obtener la secuencia completa de cada uno de
los 23 pares de cromosomas humanos. En otras
palabras, obtener la secuencia completa del
genoma humano.
A este proyecto se le denominó Proyecto
Genoma Humano (PGH). Comenzó en 1989, y ha
involucrado a unos veinte centros de investigación
en todo el mundo. Este proyecto concluyó,
en más del 95%, en febrero del año 2001, arrojando
interesantes resultados y también dejando
abiertos un gran número de interrogantes y
potenciales aplicaciones médicas.
El éxito del Proyecto Genoma Humano se debe,
en parte, al avance tecnológico desarrollado
por científicos de diversas áreas. Uno de estos
avances corresponde a la construcción de
máquinas diseñadas para la secuenciación
automatizada del ADN. A través de esta tecnología,
un lector especial es capaz de registrar
cientos de nucleótidos en pocos segundos.
Pero, ¿qué importancia tiene conocer la
secuencia de ADN de todos los cromosomas
humanos? Podemos considerar la secuencia del
genoma humano como un “gran libro” que
contiene todas las instrucciones que hacen posible
la vida. Conociendo estas secuencias, los
Biodatos
Se ha estimado que el genoma humano está constituido
por unos 30.000 genes codificantes de proteínas (menos
del 5 % del ADN), número muy inferior a los 100.000 mil
esperados al comienzo de este proyecto. Esta evidencia
hace pensar que muchas de las mutaciones producidas en
el material genético no afectan la síntesis de proteínas.
Unidad 1 Información génica y proteínas
científicos podrían identificar muchas proteínas
hasta ahora desconocidas. Por otra parte,
este logro podría permitir, en poco tiempo, detectar
genes vinculados a enfermedades, lo que permitiría
su oportuno diagnóstico y tratamiento.
REFLEXIONA
El Proyecto Genoma Humano (PGH) tuvo como propósito,
en el año 1989, determinar la secuencia completa del genotipo
de nuestra especie. El descubrimiento de los genes responsables
de enfermedades en el ser humano hará factible
la creación de curas efectivas, que podrán ser aplicadas
incluso antes que el individuo nazca, mediante diagnósticos
más certeros que los actuales. No obstante, es importante
reconocer las desventajas que generaría el conocimiento
acabado del código de la vida y su utilización como herramienta
discriminatoria al conocerse de antemano las potencialidades
de una persona o el mejoramiento antinatural de
las capacidades humanas.
Sin embargo, el PGH es solo la descripción de las “letras”
que forman el libro de la vida, el que hoy es necesario
“leer”. Para lograr esto, se abrió otro capítulo en la investigación
biológica: la Proteómica, una nueva disciplina que
busca describir las proteínas que actúan en nuestro cuerpo
en base a los resultados del PGH.
¿Qué efectos tendrá, a tu juicio, la aplicación de este nuevo
conocimiento en el mejoramiento de la calidad de vida de
la población mundial? Dado el gran valor que tiene este
conocimiento, ¿qué importancia tiene la regulación del uso
de esta información?
Ciencias Biológicas
FOTOBANCO
33

CONTENIDOS
15. Enzimas: proteínas
con función catalítica
Hasta ahora hemos analizado diversos aspectos
relacionados con la expresión de la información
genética, lo cual determina, en parte, el fenotipo
de los organismos. Esta expresión tiene como
proceso central la síntesis de proteínas. Es decir,
en el genoma de un organismo se encuentran
los genes que codifican para diversas proteínas,
muchas de las cuales son estructurales, como
las proteínas de la membrana celular. Sin embargo,
existen muchas proteínas que participan
en el metabolismo celular, permitiendo la
obtención de energía por parte de la célula o la
producción de otros compuestos químicos fundamentales
para el funcionamiento celular en
particular, y del organismo en general. Estas
proteínas son las enzimas.
15.1 Las reacciones químicas en la
célula
La mayoría de las transformaciones de la materia
que ocurren en los seres vivos son el resultado
de reacciones químicas. Muchas de estas
reacciones no ocurren espontáneamente en el
ambiente, sino que requieren energía y tiempo
para que se produzcan.
ACTIVIDAD 18
• Analiza el siguiente gráfico y luego
responde las preguntas que se
plantean a partir de él.
a. ¿Qué sucede con la energía que se
requiere para que ocurra la reacción
en presencia de la enzima (A), en
relación a la requerida en ausencia
de esta (B)?
b. ¿Qué puedes concluir?
34 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Energía requerida
Reactantes
En nuestras células, estas transformaciones pueden
ocurrir en pocos segundos y a temperatura
corporal. Esto es posible gracias a la actividad de
las enzimas, un tipo especial de proteínas que
presentan actividad catalítica, es decir, aceleran
las reacciones químicas.
15.2 Energía de activación
en las reacciones químicas
En los enlaces químicos “existe” gran cantidad
de energía química que une fuertemente a los
átomos. Aunque las reacciones catabólicas
(reacciones que consisten en la ruptura de enlaces
químicos presentes en las moléculas, para
dar origen a moléculas simples), generalmente,
liberan energía, estas no siempre ocurren de
manera espontánea, sino que se requiere cierta
cantidad de energía para iniciarse. A esta energía
se le denomina energía de activación. Entonces,
el rol de las enzimas consiste en disminuir la
energía de activación necesaria para que se lleven
a cabo las reacciones químicas.
BIOLAB
Busca el Anexo 4, de la página 144 del libro,
para realizar los experimentos que ahí se
proponen. Recuerda leer atentamente las
instrucciones.
B (sin enzima)
A (con enzima)
Productos
Transcurso de la reacción

15.3 Mecanismo de acción enzimática
¿Cómo disminuyen las enzimas la energía de
activación de las reacciones químicas? Para responder
a esta pregunta es necesario conocer
las características estructurales de las enzimas y
analizar su forma de acción.
Como vimos anteriormente, las enzimas son un
tipo especial de proteínas que se caracterizan
por su actividad catalítica. Por lo tanto, las enzimas
deben tener la capacidad de interactuar
con las moléculas que van a ser transformadas
en las reacciones químicas, es decir, con los sustratos.
A las moléculas resultantes de la interacción
enzima-sustrato, se les denomina productos.
En cada enzima es posible reconocer uno o más
sitios estructuralmente aptos para el contacto
con el sustrato. A estos sitios de la enzima se les
denomina sitios activos. La unión de los aminoácidos
del sitio activo con el sustrato, está
determinada por el tipo de grupos radicales
que presentan en esta región de la enzima.
Algunos radicales cargados positivamente, por
ejemplo, se unen a los sitios eléctricamente
negativos de la molécula del sustrato.
Por otro lado, el sitio activo presenta una
estructura tridimensional particular, que favorece
este tipo de interacción. Por lo tanto, cada enzima
es capaz de reconocer un tipo de sustrato, con el
que presenta afinidad a nivel del sitio activo, y
cataliza, entonces, un tipo específico de reacción
química. A esta propiedad de las enzimas
se le denomina especificidad enzimática.
La unión de la enzima con el sustrato da como
resultado una estructura llamada complejo
enzima-sustrato. Esta unión dura un tiempo
definido, unos pocos milisegundos, tiempo
durante el cual ocurren importantes cambios
en la estructura tridimensional de la enzima,
que facilitan la transformación del sustrato en
producto. Una vez que se origina el producto,
la enzima puede seguir catalizando miles de
otras reacciones en pocos segundos.
Unidad 1 Información génica y proteínas
Enzima
Esquema representativo de la unión de la enzima
con el sustrato.
ACTIVIDAD 19
Sustrato
Aminoácidos cargados positivamente.
Aminoácidos cargados negativamente.
• Reunidos en grupos de 3 o 4 integrantes,
busquen información sobre el modelo
de llave-cerradura que representa la
interacción de una enzima con un sustrato.
Pueden consultar su texto de Biología
de Primer Año Medio, enciclopedias
multimediales e Internet.
• Reproduzcan el modelo empleando
diferentes materiales, como plasticina,
papel lustre, etcétera.
• Adjunten a su modelo una breve
explicación y una vez que lo hayan
confeccionado expónganlo al curso,
junto con los de los otros grupos
de trabajo.
• Averigüen acerca de otros modelos de
unión de las enzimas con los sustratos.
Ciencias Biológicas
35

CONTENIDOS
15.4 Actividad catalítica y cambio en
la forma de las enzimas
El cambio de la estructura tridimensional de la
enzima, durante el tiempo que dura la interacción
enzima-sustrato, puede tener muchas causas.
Por ejemplo, la unión con el sustrato puede
producir cambios en la carga eléctrica de alguna
región de la enzima, lo que producirá nuevas
atracciones o repulsiones eléctricas entre diferentes
regiones de la enzima. En las proteínas,
la carga eléctrica está relacionada con la forma
tridimensional y, por lo tanto, con su función
partícular.
Si la enzima está unida al sustrato y luego cambia
de forma, la enzima produce a su vez cambios en
la estructura del sustrato, alejando o acercando
átomos dentro de la molécula, o bien cambiando
la carga eléctrica en diferentes regiones del sustrato.
Estos pequeños cambios en la estructura
del sustrato, permiten disminuir la energía de
activación de la reacción química.
En el caso de las reacciones anabólicas, la enzima
puede facilitar el encuentro de dos monómeros
y favorecer la formación de enlaces entre ellos
(dímero).
ACTIVIDAD 20
36 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
En el caso de las reacciones catabólicas, los
cambios en la forma de la enzima y del sustrato
facilitarán el rompimiento de enlaces dentro de
la molécula de sustrato.
Biodatos
Las reacciones anabólicas son aquellas que utilizan energía
“almacenada” en la célula para sintetizar moléculas complejas
a partir de moléculas más simples y las reacciones
catabólicas tienen como resultado la formación de moléculas
simples a partir de moléculas más complejas, liberándose
energía en este proceso.
¿Podría un cambio en los genes alterar la capacidad
catalítica de una enzima? ¿Por qué?
Puesto que todas las enzimas están codificadas
por secuencias de ADN, el cambio en estas
secuencias puede originar estructuras tridimensionales
diferentes en las enzimas, y con ello
cambios en la función enzimática, que pueden
ser perjudiciales para la supervivencia del organismo.
A las enfermedades provocadas por
defectos en las enzimas, debido a cambios en
los respectivos genes, se les denomina enfermedades
metabólicas.
• Observa el esquema que representa la actividad catalítica de una enzima. Luego, responde las preguntas
que se plantean a continuación.
a. ¿Qué ocurre con la forma de la enzima en la situación B?
b. ¿Qué efectos tiene el cambio de la forma de la enzima en la formación del producto?
c. ¿Qué ocurre con la forma de la enzima una vez que ha ocurrido la reacción?
Sustrato 1
Sustrato 2
A
Enzima
B C
Representación de la actividad
catalítica de una enzima.
A. Enzima y sustratos 1 y 2.
B. Enzima unida a los sustratos
1 y 2. C. Unión de los sustratos
1 y 2 por acción de la enzima.

PROYECTO
Antes de realizar la actividad, lee atentamente las
Medidas de Seguridad en el trabajo de laboratorio
que aparecen en el Anexo 1 (páginas 134-137).
¿Los tejidos vegetales presentan el mismo contenido de ADN?
- Juguera
- 2 vasos plásticos de 200 mL
- Cucharita plástica de té (5 mL)
- Cuchara sopera plástica (10 mL)
- Filtro cónico de café Nº 2 o varias capas
de gasa
- Tubos de ensayo
- 1 plátano
- 2 kiwis
- 1 brócoli
- 5 ramitas de apio
Procedimiento
1. Organícense en cuatro grupos y elijan el vegetal con el que trabajarán: plátano, kiwi, brócoli
o apio.
2. Busquen el Anexo 5 de la página 145 del libro, para realizar el procedimiento experimental de la
extracción de ADN. Antes de comenzar, recuerden leer atentamente las medidas de seguridad en
el laboratorio.
3. Al término del experimento comparen con los demás grupos, la cantidad de ADN extraído.
4. Analicen en conjunto los resultados y, si existen diferencias, discutan al respecto.
Análisis de resultados
Unidad 1 Información génica y proteínas
Materiales
- Champú o lavalozas
- Sal de mesa
- Agua destilada
- Alcohol de 95º frío (guardado en el
freezer o mantenerlo en hielo)
- Pipeta Pasteur plástica
- Varilla de vidrio pequeña
- Mechero
- Balanza
- Cuchillo
a. ¿Qué papel juega el detergente y la juguera en la primera etapa de la extracción?
b. ¿Qué habría pasado si antes de agregar la solución de ADN al alcohol, la hubieras agitado
fuertemente? ¿Por qué?
c. ¿Difiere el contenido de ADN obtenido por cada grupo? ¿A qué creen que se deben estas
diferencias?
d. ¿Qué grupo obtuvo mayor cantidad relativa de ADN?
e. ¿Qué relación existe entre el tejido vegetal utilizado en la extracción y el contenido relativo
de ADN obtenido? Fundamenta tu respuesta.
f. En tu cuaderno, escribe las principales conclusiones de este trabajo.
Ciencias Biológicas
37

TRABAJO CON LAS ACTITUDES
1. Explorar el problema
Desde el punto de vista de la genética, la modificación
o mutación del material hereditario es
un hecho que se da de manera permanente en
la historia evolutiva de las poblaciones de seres
vivos. Las mutaciones son la “materia prima”
de la evolución, y ocurren por errores en la
replicación del ADN, por la acción de agentes
mutagénicos químicos o físicos que alteran el
orden y/o la posición de las bases nucleotídicas
en el ADN, o bien por la inserción de genes de
origen viral o bacteriano en el genoma de bacterias
o eucariontes. Según lo anterior, todos
los organismos tienen una alta probabilidad de
ser “genéticamente modificados” de manera
natural. Sin embargo, los términos “organismo
genéticamente modificado” u “organismo transgénico”,
que es más adecuado, se utilizan en la
actualidad para referirse a organismos a los
cuales se les han insertado artificialmente
genes provenientes de otras especies, originando
genomas que no podrían obtenerse por
medios naturales. Un aspecto relevante desde
el punto de vista de la industria biotecnológica
es que los organismos transgénicos pueden
reproducirse normalmente con miembros no
transgénicos de su misma especie.
El principal objetivo que se busca al crear organismos
transgénicos es obtener, a bajo costo y
probada eficacia, productos biológicos de importancia
para la salud, la agroindustria y el cuidado
del medio ambiente, entre otros. Desde la
obtención del primer organismo transgénico, el
año 1973 a partir de una colonia de bacterias
Escherichia coli, la industria de los organismos
38 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
Organismos transgénicos:
legislación, aplicaciones
y riesgos potenciales
transgénicos ha crecido a niveles que eran insospechados
hace un par de décadas. Por ejemplo,
en 1999, a nivel mundial, el cultivo de soya transgénica
alcanzó la cifra de 21 millones de hectáreas,
y el de tabaco superó los 40 millones de
hectáreas.
La planta de poroto de soya transgénica tiene incorporado
en su genoma, genes que le otorgan resistencia a los
herbicidas.

a. Aspectos legales
Si bien en los países desarrollados existe una
amplia legislación sobre el tema de los organismos
transgénicos, en Latinoamérica solo México
cuenta con un instrumento legal para: “regular
las actividades de utilización confinada, liberación
experimental, liberación en programa piloto,
liberación comercial, comercialización, importación
y exportación de organismos genéticamente
modificados, con el fin de prevenir, evitar o
reducir los posibles riesgos que estas actividades
pudieran ocasionar a la salud humana o al medio
ambiente y a la diversidad biológica o a la sanidad
animal, vegetal y acuícola”. (“Ley de Bioseguridad
de Organismos Genéticamente Modificados”,
Mexico, 8 de febrero de 2005). En Chile se ha
discutido este aspecto, pero aún no se dispone
de una normativa específica que regule de
manera general el manejo y producción de organismos
transgénicos. Se cuenta con un decreto
(Nº 115, del 25 de noviembre de 2003), que exige
el conocimiento público de los alimentos que
contienen productos obtenidos de organismos
transgénicos, señalando: “Los eventos biotecnológicos,
que modifiquen determinados alimentos
y/o materias primas alimentarias para
consumo humano, y los alimentos, ingredientes
y materias primas alimentarias nuevos, deberán
figurar en la nómina dictada por el Ministerio
de Salud para tales efectos, mediante la correspondiente
norma técnica basada en la evidencia
científica internacionalmente aceptada”.
b. Técnicas de obtención y aplicaciones
En la obtención de organismos transgénicos se
aplican técnicas de ADN recombinante, basadas
en el aislamiento de fragmentos de ADN, como
los plasmidios de origen bacteriano, los que tienen
la capacidad de incorporar los genes exógenos
que interesa transferir al genoma receptor.
Cuando el organismo receptor es una bacteria,
el ingreso del gen exógeno se logra simplemente
“cargando” dicho gen en un bacteriófago, virus
que libera el fragmento de ADN al interior de
la célula bacteriana luego de que esta es infectada.
Las aplicaciones de la tecnología del ADN
recombinante en microorganismos, tanto bac-
Unidad 1 Información génica y proteínas
terias como levaduras, están dirigidas, principalmente,
a la obtención de vacunas, productos
farmacéuticos y agentes detoxificadores de
los desechos industriales.
En plantas, el rol de vector lo cumplen bacterias
de la especie Agrobacterium tumefaciens, capaces
de insertar parte de su ADN en la forma de un
plasmidio, el cual incorpora en el genoma de la
planta el gen de interés. Debido a que los vegetales
tienen la propiedad natural de formar un
nuevo organismo a partir de células somáticas, los
nuevos cultivos transgénicos se obtienen de la
propagación de vástagos de plantas infectadas
por A. tumefaciens a las que previamente se les
incorporó, por ejemplo, un gen que otorga
resistencia a las heladas, al ataque de plagas, o
que manifiesta otros fenotipos de importancia
para la agricultura. En las plantas monocotiledóneas,
sin embargo, a las que pertenecen los
principales cultivos de granos (maíz, trigo,
arroz y cebada, entre otros), esta técnica no se
puede aplicar, ya que estas plantas no reaccionan
debidamente a la infección por A. tumefaciens.
En su lugar, se utilizan balines de oro, de tamaño
muy reducido, los cuales son “bañados”
por el ADN que se desea introducir, y luego son
disparados contra la planta a alta velocidad.
Una vez al interior de la planta, el ADN se libera
del proyectil y se incorpora al genoma receptor.
Los genes de mayor uso para obtener transgénicos
en vegetales son de origen bacteriano y
otorgan tolerancia a herbicidas o resistencia al
ataque de plagas de insectos.
A diferencia de las plantas, en mamíferos los
genes exógenos deben inyectarse directamente
en el núcleo del cigoto que será implantado en
una hembra “nodriza” (los vectores, sin embargo,
son similares a los utilizados en microorganismos
y plantas). El principal objetivo de los
programas de obtención de mamíferos transgénicos
es lograr incorporar proteínas que sean
posteriormente secretadas con la leche. Entre
estas se encuentran agentes terapéuticos, como
anticuerpos contra enfermedades.
Ciencias Biológicas
39

TRABAJO CON LAS ACTITUDES
c. Riesgos potenciales
Pero los logros de la biotecnología no han estado
exentos de críticas respecto de los riesgos que
eventualmente podría conllevar la práctica
transgénica para el medio ambiente y la salud
de las personas.
Por ejemplo, en 1996 se publicaron los resultados
de una investigación en la que se mostraba
que la incorporación en la soya de un gen que
codifica para una proteína rica en metionina,
aminoácido de alto valor nutritivo, generaba
una fuerte reacción alérgica en algunas personas.
La causa de esta reacción era el origen del
gen exógeno, obtenido de una nuez brasileña,
de grandes propiedades alergénicas. Este
hecho llevó a detener la producción de este
tipo de soya transgénica y motivó la creación
de una comisión especial de Naciones Unidas
destinada a evaluar y normar
la alergenicidad de los alimentos
genéticamente modificados.
Otro riesgo potencial de los
productos transgénicos se relaciona
con los efectos colaterales
que pueden tener sobre la biodiversidad
del planeta, cuando
sus genes escapan al medio
ambiente y se incorporan al
hábitat silvestre de la misma
especie o de especies emparentadas
mediante fecundación
por el polen de la planta
transgénica. Es el caso de variedades
de maíz nativo en
México que han sido contaminadas
por genes provenientes
de maiz transgénico importado
desde Estados Unidos. Una de las estrategias
para evitar el escape al medio ambiente de
genes transgénicos en plantas, es introduciéndolos
en el ADN del cloroplasto en lugar de los
cromosomas nucleares.
40 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
De acuerdo con el Dr. Romilio Espejo, del Instituto
de Nutrición y Tecnología de los Alimentos (INTA)
de la Universidad de Chile, lo que puede ser beneficioso
o perjudicial para la población humana
no es la tecnología de obtención de transgénicos,
sino que los productos que genera dicha tecnología.
Lo ideal es que cada uno de estos
nuevos productos sea evaluado por sus propios
méritos, prefiriendo aquellos que ya han sido
aprobados en los países donde existe una legislación
al respecto, y se han superado exitosamente
períodos razonables de experimentación.
Además, las mayores exigencias deben ponerse
a los productos transgénicos destinados para la
alimentación, especialmente de mujeres embarazadas,
niños o de personas con respuestas alérgicas
crónicas a ciertos vegetales.
Al igual que a la planta de poroto de soya, al trigo se le
han incorporado genes que le otorgan resistencia a los
herbicidas.

2. Analizar el problema
• Considerando la información entregada
en estas páginas, y buscando información
adicional en la biblioteca de tu colegio
e Internet, desarrolla las siguientes
actividades.
a. ¿Por qué el término “organismo
genéticamente modificado” no es el
más adecuado para referirse a los
organismos transgénicos?
b. Elabora una definición de “organismo
transgénico” que incluya los términos
“artificial”, “vector” y “ADN
recombinante”.
c. Compara los instrumentos legales sobre
manejo de organismos transgénicos
utilizados en México y Chile. ¿En qué
aspectos centrales difieren ambas
propuestas? ¿Cuáles son los aspectos
científicos relevantes en ambas
propuestas?
d. Averigua qué productos alimenticios
comercializados en Chile contienen
productos transgénicos.
e. Respecto de las plantas transgénicas,
propón una hipótesis que explique:
¿Por qué la inserción de nuevos genes
en los cloroplastos, en lugar del núcleo,
bloquearía el escape al medio ambiente
de esos genes? (Infórmate sobre los
organelos celulares contenidos en el
polen de las plantas).
3. Tomar una decisión
a. ¿De qué manera influyen los factores
sociales y políticos a nivel mundial en el
desarrollo, manejo y consumo de productos
obtenidos de organismos transgénicos?
b. ¿De qué manera influyen estos mismos
factores en la existencia en nuestro país
de una opinión pública informada sobre
el tema de los organismos transgénicos?
Unidad 1 Información génica y proteínas
c. Si hicieras una encuesta sobre los
problemas que más preocupan a los
chilenos en general, ¿qué lugar ocuparía
el del consumo de productos transgénicos?
¿Por qué?
d. ¿Qué rol debe jugar la comunidad
científica en informar al público general
sobre las bondades y riesgos del desarrollo
de organismos transgénicos? ¿Por qué?
4. Mi compromiso
• Organiza en tu curso un debate sobre
el estado actual del conocimiento que se
tiene en Chile sobre el desarrollo y manejo
de organismos transgénicos. Utiliza como
antecedente las noticias aparecidas sobre
el tema en las versiones electrónicas
de la prensa nacional disponibles en
Internet durante el último mes.
Resume las principales conclusiones
derivadas de esta actividad y publícalas
en el diario mural de tu colegio.
Ciencias Biológicas
41

LECTURA CIENTÍFICA
La mosca del vinagre ha sido uno de
los modelos ampliamente estudiados
por la genética y la biología molecular,
debido a su facilidad de manejo, a su
alta fecundidad y al gran número
de fenotipos mutantes fácilmente
42 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
El ARN de interferencia y la regulación de la
expresión génica
La biología ha mostrado ser una ciencia profundamente dinámica. Por ejemplo,
durante mucho tiempo se consideró que el flujo de transferencia de la
información hereditaria ocurría exclusivamente desde el ADN al ARN.
Este supuesto fue bautizado por Francis Crick como el “dogma central
de la biología molecular”. Sin embargo, el hecho de que la transcriptasa
reversa es capaz, en muchos tipos de virus, de codificar ADN a partir de una
hebra de ARN, mostró que los dogmas en Ciencia no existen o, al menos,
tienen un período de vida relativamente breve. El reciente hallazgo de
una familia de moléculas de ARN capaces de interferir en la expresión génica
mediante el silenciamiento del ARN mensajero, es un ejemplo más de lo
anterior.
identificables. Los ARN de interferencia (ARNi) son
moléculas de ARN de doble hebra
presentes en el citoplasma de las células
de importantes organismos modelo
de la genética y la biología molecular,
como la mosca del vinagre (Drosophila
melanogaster), el gusano plano de la
especie Caenorhabditis elegans, el
hongo Neurospora crassa, además de
algunas plantas. En mamíferos se han
descrito pequeñas moléculas de ARN,
de aproximadamente 22 nucleótidos
de tamaño, denominadas microARN,
que cumplen la función de silenciar la
expresión de otros genes. En el caso de
los ARNi, este proceso ocurre a partir de
la degradación de una molécula de ARN
de doble hebra de gran tamaño, la que
es fragmentada en secuencias de menor
tamaño, o ARNi. En invertebrados,
hongos y plantas, estos fragmentos
son capaces de degradar los ARN
mensajeros de otros genes, impidiendo
la síntesis de las respectivas proteínas.
El conocimiento de la estructura y
función de estos ARN “heterodoxos”
(ARN de doble hebra con capacidad
de inhibir la expresión de otros ARN),
ha sido de suma utilidad para utilizarlos
como “sondas” de reconocimiento e
identificación de genes responsables
de enfermedades de alto impacto sobre
la salud de la población. Cuando los
ARNi son introducidos a cultivos de
células de las que se sospecha que
expresan un fenotipo asociado a la
enfermedad, dicho fenotipo debiera
desaparecer.
El uso de esta técnica ha permitido
identificar algunos de los genes que
determinan la síntesis de proteínas reguladoras
del ciclo vital del VIH /SIDA,
de la proteína ARN polimerasa del virus
de la hepatitis C, así como numerosos
oncogenes y genes supresores de tumor,
relacionados con diversos tipos de
cáncer en seres humanos.
A PARTIR DE LA LECTURA ANTERIOR Y DE LO QUE APRENDISTE EN ESTA UNIDAD, RESPONDE:
a. ¿En qué sentido el hallazgo del ARNi es una prueba más de que la biología,
como la Ciencia en general, no puede basar sus predicciones en “dogmas” o
verdades supuestamente inamovibles?
b. A partir de tus conocimientos sobre la estructura del ARN “normal” (ARNm,
ARNt y ARNr), ¿qué otras conformaciones de ARN esperarías encontrar en la
célula eucarionte, que compartieran el carácter “heterodoxo” del ARNi?
c. Propón otras formas de “silenciamiento” de la expresión génica, a través de moléculas
de ARN, que podrían estar actuando en las células de nuestro organismo.

RESUMEN DE LA UNIDAD
El material hereditario
(ADN o ARN, en el caso
de muchos virus) contiene la
información genética que se
manifiesta fenotípicamente
en distintos niveles de la
organización biológica.
La utilización de la microscopía
y de las técnicas de la biología
molecular permite analizar los
fenotipos no observables a
simple vista, como las proteínas,
que son sintetizadas a partir
de la información contenida
en el código genético.
Los genes pueden sufrir
mutaciones, intercambiar
información (recombinarse)
y segregar. En los organismos
con reproducción sexual, estos
dos últimos procesos ocurren
durante la meiosis.
Los trabajos de transformación
bacteriana realizados por
Griffith y, posteriormente, por
Avery, permitieron identificar
al ADN como la molécula de
la herencia. La estructura
tridimensional del ADN fue
develada en 1953 por James
Watson y Francis Crick. Esta
consiste en una doble hélice
de bases nitrogenadas (A, T, C
y G), unidas por puentes de
hidrógeno hacia el interior,
y por desoxirribosa y enlaces
fosfato hacia el exterior.
El modelo del ADN de Watson
y Crick explica las propiedades
de autorreplicación, mutación,
almacenamiento y variación
de la información genética,
necesarias para la continuidad
y evolución de los seres vivos.
El cuerpo humano está formado
por unos 10 billones de células,
Unidad 1 Información génica y proteínas
y en cada una de ellas hay
cerca de 2 metros de ADN
ubicado en, aproximadamente,
0.006 mm de diámetro.
El empaquetamiento del ADN
en las células eucariontes se
logra gracias a la relación
estructural entre la molécula
de ADN y un conjunto de
proteínas (histonas), cuyas
propiedades electroquímicas
les otorgan una alta afinidad
con el ADN.
Las variantes (alelos) de un
mismo gen ocupan el mismo
lugar (locus) en los cromosomas
de origen materno y paterno.
Los alelos presentan entre sí
diferencias menores a nivel de la
secuencia de bases nucleotídicas,
originadas por procesos de
mutación y recombinación
genética. Estas diferencias se
traducen en proteínas que
pueden tener funciones similares,
muy distintas o no ser
funcionales.
Las mutaciones pueden
determinar alteraciones en
la forma o en la función de
las proteínas reflejadas en el
fenotipo a nivel macroscópico.
Las enfermedades de base
hereditaria, como la anemia
falciforme, son un ejemplo
de lo anterior.
El traspaso de la información
desde los genes a las proteínas
ocurre gracias a la presencia de
moléculas de ARN (ácido
ribonucleico). El ADN contiene
la información que determina,
primero, el tipo de ARN
que abandonará el núcleo
(mensajero o ARNm, de
transferencia o ARNt, y
ribosomal o ARNr), y, luego,
el tipo de proteínas que serán
sintetizadas en el citoplasma.
La información contenida en el
código genético es redundante
o “degenerada”, debido a que
cada aminoácido puede estar
codificado por más de una
tripleta de bases nucleotídicas
o “codón”.
En la etapa de transcripción,
las moléculas de ARN son
sintetizadas en el núcleo a
partir de una de las hebras del
ADN, en presencia de enzimas
nucleares y citoplásmicas.
La enzima helicasa separa las
hebras de ADN, y un factor de
transcripción se une a una de
las hebras de ADN, cerca de
la secuencia de inicio de la
transcripción. Luego, la enzima
ADN polimerasa comienza la
síntesis de ARNm, hasta llegar
a una secuencia de término.
Antes de abandonar el núcleo,
el ARNm es “editado”. En este
proceso se eliminan los intrones,
o segmentos que no participan
en la síntesis de proteínas,
y el ARNm “maduro” queda
formado solo por secuencias
que participan en la síntesis
de proteínas (“exones”).
La síntesis de proteínas se
produce en los ribosomas,
formados por ARNr y proteínas
ribosomales. La traducción
ocurre cuando la molécula
de ARNm se desplaza a través
del ribosoma, donde ocurre la
lectura de la información
obtenida previamente durante
la transcripción. Cada vez que
Ciencias Biológicas
43

RESUMEN DE LA UNIDAD
un codón es leído, se añade un
nuevo aminoácido a la proteína
que se está sintetizando.
En el reconocimiento del
aminoácido preciso para cada
codón participa el ARNt. Este
se une al codón presente en el
ARNm gracias a una secuencia
complementaria, denominada
anticodón. El ARNt presenta,
además, una región de unión y
reconocimiento específico para
cada aminoácido, catalizada
por el complejo de enzimas
aminoacil ARNt sintetasa.
Las mutaciones en el material
hereditario se deben a la acción
de los agentes mutágenos y
pueden tener como resultado
la eliminación de grandes
segmentos de ADN, el cambio
de posición, la eliminación o
inserción de un gen o parte
de un gen. También ocurren
mutaciones puntuales, que
corresponden a un cambio
en unos pocos pares de
nucleótidos.
El proceso de replicación del
ADN es una condición necesaria
Mapa
conceptual
44 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
para asegurar la continuidad
del material hereditario
durante el crecimiento, la
reparación de tejidos y la
transmisión de la información
a las siguientes generaciones.
Al inicio de la replicación, el
ADN se libera de las proteínas
que lo mantienen condensado
y ocurre la separación de las
hebras, formándose la horquilla
de replicación. A esta región
confluyen los complejos de
enzimas que participan en la
formación de una nueva hebra
de ADN, entre las que se
encuentra la ADN polimerasa.
En el genoma eucarionte, la
replicación ocurre en varios
puntos del ADN a la vez.
La mayor parte de los errores
de la replicación se corrigen
durante la etapa G2 del ciclo
celular, en el núcleo, durante
la interfase.
Las enzimas son proteínas con
función catalítica, que permiten
disminuir la energía de
activación necesaria para que
se lleven a cabo las reacciones
químicas al interior de la célula.
La acción enzimática tiene
como condición la unión de la
enzima al sustrato a través de
un sitio activo, altamente
específico para ese sustrato.
En este proceso, el cambio de
la estructura tridimensional de
la enzima produce cambios en
la estructura del sustrato, que
permiten disminuir la energía
de activación necesaria para
modificar anabólicamente o
catabólicamente dicho sustrato.
La tecnología del ADN
recombinante se basa en la
incorporación de genes de una
especie en parte del genoma
de otra especie. En la
actualidad se utiliza para
obtener productos génicos
de interés agroindustrial o
farmacológico.
Como resultado del Proyecto
Genoma Humano se ha
obtenido la secuencia completa
del genoma de nuestra
especie. Ello permite optimizar
las estrategias para diagnosticar
y tratar enfermedades
hereditarias.
Te invitamos a construir un mapa conceptual de la unidad, utilizando al menos 15 de los conceptos
que aparecen a continuación. Puedes incluir otros, si lo estimas necesario.
Material genético - ADN - ARN - ARNt - ARN m - Genes - Meiosis - Doble hélice - Bases
nitrogenadas - Desoxirribosa - Grupo fosfato - Cromosomas - Proteínas - Fenotipo -
Transcripción - Adenina - Guanina - Citosina - Timina - Replicación - Codón – Anticodón -
ADN polimerasa - Intrones - Exones - Síntesis de proteínas - Aminoacil ARNt sintetasa -
Traducción - Enzimas - Sitio Activo - Sustrato - Tecnología del ADN recombinante -
Proyecto Genoma Humano - Mutación - Agentes mutágenos - Ribosomas - Núcleo -
Citoplasma - Puentes de hidrógeno.

COMPRUEBA LO QUE APRENDISTE
1. Las siguientes dos secuencias de aminoácidos forman parte de la proteína K2PT en dos
individuos diferentes.
Individuo 1 : Valina – serina – arginina – serina – lisina – isoleusina – arginina – treonina
Individuo 2 : Valina – lisina – arginina – serina – lisina – isoleusina – arginina – treonina
Al respecto, es correcto señalar que:
I. uno de los individuos tiene una patología debido a la proteína defectuosa.
II. hay exactamente una mutación en el gen de esta proteína.
III. estas dos secuencias están codificadas por el mismo gen pero por distintos alelos.
a) Solo I c) Solo III e) I, II y III
b) Solo II d) I y II
2. Un investigador ha marcado uracilo con un compuesto radiactivo que permite localizar dicho
monómero en el interior celular. En un cultivo normal de células ha detectado uracilo en el
núcleo y en el citoplasma. Sin embargo, luego de añadir una toxina X, detectó que el uracilo
solo se localiza en el núcleo. ¿Cuál es el efecto más probable de esa toxina sobre el
funcionamiento celular?
a) Bloqueo de la replicación.
b) Bloqueo de la transcripcion.
c) Bloqueo de la traducción.
d) Bloqueo de los poros nucleares.
e) Bloqueo de los ribosomas.
3. Las siguientes secuencias corresponden a las secuencias nucleotídicas y aminoacídicas de un
gen, su ARNm y la proteína.
1 AUGAAGUGCACUUCUGUAAAG
2 Met – Lys – Cys – Thr – Ser – Val – Lys
3 TACTTCACGTGAAGACATTTC
Al respecto, es correcto señalar que:
Unidad 1 Información génica y proteínas
Te invitamos a responder las siguientes preguntas tipo PSU. Lee atentamente
el enunciado de cada pregunta y las alternativas, recuerda que solo una de
ellas es la correcta. Al finalizar, revisa tus preguntas en el Solucionario de la
página 157 del libro.
I. la secuencia 1 corresponde a ARN, la 2 a la proteína y la 3, al ADN.
II. la secuencia 1 se sintetiza a partir de la secuencia 3 durante la transcripción.
III. la secuencia 2 se sintetiza a partir de la secuencia 3 durante la traducción.
IV. el aminoácido Lys está codificado por el codón AAG.
Ciencias Biológicas
45

COMPRUEBA LO QUE APRENDISTE
a) I y II d) II, III y IV
b) II y III e) I, II, III y IV
c) I, II y IV
46 Ciencias Biológicas
Unidad 1 Información génica y proteínas
4. El gen Fuse1 presenta 3.500 nucleótidos en su secuencia. La proteína expresada a partir de
este gen contiene 600 aminoácidos. Por lo tanto:
I. el ARNm inmaduro contiene alrededor de 3.500 nucleótidos.
II. hay 600 codones en el ARNm.
III. el ARNm maduro contiene 600 nucleótidos.
a) Solo I d) I y II
b) Solo II e) I, II y III
c) Solo III
5. ¿Qué efecto se esperaría encontrar si se bloqueara la actividad de las enzimas aminoacil ARNt
sintetasas?
a) Inhibición de la transcripción.
b) Aumento de la actividad de los ribosomas.
c) Inhibición de la traducción.
d) Detención de la replicación.
e) Bloqueo de la unión codón-anticodón.
6. Si la secuencia de un codón en el ARNm es AUC, entonces la secuencia en el ADN y en el anticodón
serán, respectivamente:
a) ATC, AUC
b) AUC, ATC
c) UAG, TAG
d) TAG, UAG
e) ATC, TAG
7. ¿Por qué una mutación en el ADN puede tener como consecuencia una enzima defectuosa?
I. Porque las mutaciones pueden afectar la secuencia de los nucleótidos de un gen.
II. Porque las enzimas son proteínas y por lo tanto sus aminoácidos están codificados por genes.
III. Porque la actividad de las enzimas depende de los aminoácidos, especialmente en los sitios
activos.
a) Solo I d) I y II
b) Solo II e) I, II y III
c) Solo III

GLOSARIO
Unidad 1 Información génica y proteínas
ADN (ácido desoxirribonucleico). Polímero de doble hebra formado
por la combinación de cuatro bases nitrogenadas (adenina, timina,
citosina y guanina), un azúcar (desoxirribosa) y un grupo fosfato.
Las bases púricas (A y T) se aparean con las bases pirimídicas (C y G)
mediante puentes de hidrógeno, dando origen a una secuencia
complementaria en la segunda hebra de ADN.
ARN (ácido ribonucleico). Polímero de hebra simple formado por
la combinación de cuatro bases nitrogenadas (adenina, uracilo,
citosina y guanina), un azúcar (ribosa) y un grupo fosfato. Participa
en el traspaso de la información desde los genes a las proteínas.
Código genético. Principios de coordinación y correspondencia
entre la información genética del ADN, la transcripción al ARNm
y la traducción a la secuencia de aminoácidos de la proteína.
Enfermedad de base hereditaria. Causada por mutaciones en el
material hereditario.
Expresión génica. Proceso de lectura, transcripción en ARN y
traducción a proteínas de la información contenida en un gen.
Fenotipo. Propiedades observables de los organismos, tanto
estructurales como funcionales, producidas por la interacción del
genotipo con el ambiente.
Gen. Unidad de la herencia, segregación, mutación y recombinación
del material hereditario formada por una secuencia de ácidos
nucleicos (ADN o ARN), ubicadas en el citoplasma de las células
procariontes y en el citoplasma (mitocondrias y cloroplastos) y el
núcleo (cromosomas) de las células eucariontes, y cuya principal
función es contener la información necesaria para la síntesis de
proteínas estructurales y enzimas.
Organismo transgénico. Organismo genéticamente modificado
con secuencias provenientes de genomas distintos al de la especie
a la que pertenece ese organismo.
Reacción anabólica. Es aquella en la que se utiliza energía
“almacenada” en la célula para sintetizar moléculas complejas
a partir de moléculas simples.
Reacción catabólica. Tiene como resultado la formación de moléculas
simples a partir de moléculas complejas, con liberación de energía
que puede ser almacenada por la célula en forma de ATP.
Traducción. Proceso de síntesis de proteínas en el citoplasma
mediante la participación del ARNr, que forma los ribosomas, el
ARNt y el ARNm.
Transcripción. Proceso de transmisión de la información genética
desde el ADN al ARN. En eucariontes ocurre al interior del núcleo.
Ciencias Biológicas
47

UNIDAD
2
¿Conoces a alguien que no
se haya resfriado nunca en su vida?
Seguramente tu respuesta es no. Las
enfermedades infecciosas son muy frecuentes,
entre otras razones, por las características
de los agentes que las producen. Si pudiéramos
hacer una observación microscópica de
nuestro alrededor, nos daríamos cuenta que
estamos rodeados de muchos microbios que
producen enfermedades infecciosas. Sin
embargo, no siempre estamos enfermos.
¿A qué se debe esto?
48 Ciencias Biológicas
Microbios, sistemas
de defensa y salud

En esta unidad te queremos invitar
a conocer las principales características
de los microorganismos que producen
enfermedades, a analizar los mecanismos mediante
los cuales nuestro organismo “combate”
tales enfermedades, y a comprender cómo los
componentes de nuestro sistema de defensa se
articulan para proteger a nuestro organismo del
“ataque” de los microorganismos. Además, te
queremos proponer que seas parte activa en el
cuidado de tu salud, a través de la prevención
de las enfermedades infecciosas,
dado que es la mejor forma de
“combatirlas”.
Antes de comenzar…
En esta unidad…
• Lee las siguientes preguntas y marca con un aquellas que podrías responder.
1. ¿Cómo se previenen las enfermedades infecciosas?
2. ¿Qué son los antibióticos?
3. ¿Cuál es la función del sistema inmunológico?
4. ¿Qué son los linfocitos?, ¿cuál es su función?
5. ¿Cómo se contagia el SIDA?
6. ¿Qué son las alergias?
FOTOBANCO
Conocerás y comprenderás:
• Las diferencias estructurales que existen entre
las bacterias.
• Las aplicaciones útiles de las bacterias para el
mejoramiento de la calidad de vida del ser
humano.
• La morfología de los diferentes tipos de virus
y sus ciclos.
• Los componentes de la respuesta inmune,
innata y adquirida, su funcionamiento y sus
semejanzas y diferencias.
• La vacunación como un mecanismo de
protección contra agentes infecciosos.
• Los mecanismos de acción de los antibióticos
y antimicrobianos.
• El funcionamiento del sistema inmune en
el rechazo de órganos trasplantados, en
las transfusiones y en las enfermedades
autoinmunes.
Desarrollarás habilidades para:
• Realizar montajes de diseños experimentales.
• Interpretar gráficos, tablas y esquemas.
• Confeccionar modelos de procesos biológicos.
• Buscar y seleccionar información en diferentes
fuentes.
Desarrollarás actitudes para:
• Apreciar las dimensiones éticas, científicas y
sociales del trasplante de órganos.
• Manifestar en forma respetuosa una opinión
respecto al trasplante de órganos.
Ciencias Biológicas
49

CONTENIDOS
1. Las bacterias
¿Qué tipo de organismos son las
bacterias? ¿Qué diferencias y
semejanzas tienen con las células
de otros seres vivos? Las bacterias
son microorganismos
procariontes de tamaño muy
pequeño y de estructura simple,
si los comparamos con una
de nuestras células.
Entre las bacterias existen pocas
variantes morfológicas: algunas tienen
forma de bastón (bacilos), otras son esféricas
(cocos), otras helicoidales (espirilos) y otras tienen
forma de coma (vibriones). Algunas pueden
agruparse en racimos o cadenas, pero la mayoría
es de vida libre.
Estos microorganismos presentan diversos mecanismos
de nutrición; algunos se nutren por
absorción de nutrientes y otros son autótrofos,
es decir, realizan fotosíntesis o quimiosíntesis.
Todos se reproducen asexualmente.
Citoplasma Pared celular
Membrana plasmática
Principales estructuras de una bacteria.
ACTIVIDAD 1
50 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
ADN
Ribosomas
¿Cómo es la forma de las
bacterias que aparecen
en las fotografías?
1.1 Estructura de las bacterias
FOTOBANCO
En estos microorganismos, el material genético
se encuentra en el citoplasma y, a diferencia de
las células eucariontes, no está rodeado por
una membrana nuclear. Estos microorganismos
poseen solo una molécula de ADN circular, a la
cual se le denomina cromosoma. Algunas especies
bacterianas tienen, además, un ADN extracromosomal
que también es circular, constituido
por los plasmidios y episomas, que les confieren
características específicas, como la resistencia a
antibióticos.
Las bacterias no poseen citoesqueleto, ni organelos
celulares membranosos. Por otro lado, poseen
una pared celular distintiva, relativamente
delgada y rígida. La composición química de la
pared celular de las bacterias es muy diferente
a la que presentan las células vegetales y los
hongos.
• A partir de lo que acabas de conocer acerca de las bacterias, responde las siguientes preguntas.
a. ¿Qué estructuras son comunes en las células procariontes y eucariontes? ¿En cuáles difieren?
b. ¿Hay ADN extranuclear en las células eucariontes? ¿Dónde se ubica?
c. ¿Qué ventajas presentan las bacterias que tienen plasmidios en comparación con las que carecen de ellos?

1.2 Pared celular de las bacterias
En las bacterias, la pared celular es determinante
de la forma celular y también ha servido como
criterio de clasificación.
En 1884, el bacteriólogo francés Christian Gram
desarrolló un método para observar bacterias
al microscopio óptico empleando una tinción
específica. Sin embargo, no todas las bacterias
se teñían con este método, lo que determinó
que se las clasificara en dos grupos: las bacterias
gram positivas, que sí se tiñen, y las gram negativas,
que no se tiñen. Pero, ¿a qué se debe esto?
Flagelo
Peptidoglicano
Membrana
citoplasmática
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Fimbria
Fimbria
Peptidoglicano
Flagelo
Cápsula Cápsula
A
Membrana
citoplasmática
B
Esto se debe a que la pared celular de las bacterias
presenta algunas diferencias en su estructura.
En las bacterias gram positivas, está formada
principalmente por peptidoglicano y ácido teicoico.
En cambio, en las bacterias gram negativas,
además del peptidoglicano, tienen una membrana
externa, que contiene moléculas de lipoproteínas
y lipopolisacáridos.
El conocimiento de la estructura de la pared bacteriana
ha sido de gran importancia para el tratamiento
contra las bacterias patógenas, pues ha
permitido el desarrollo de vacunas, antibióticos,
y otros mecanismos de defensa contra ellas.
Esquemas que representan la envoltura celular de bacterias gram positivas (A) y gram negativas (B).
ACTIVIDAD 2
a. Completa la tabla escribiendo Sí o No en los recuadros.
ADN dentro del núcleo
ADN extranuclear
Característica Bacterias Células vegetales
Presencia de organelos membranosos
Presencia de citoesqueleto
Presencia de membrana citoplasmática
Presencia de pared celular
Células animales
Membrana externa
Periplasma
b. Compara la estructura de la pared celular de bacterias gram positivas y gram negativas, señalando
diferencias y semejanzas.
c. Averigua cuál es la función de la cápsula, del flagelo y de la fimbria, en las bacterias.
Ciencias Biológicas
51

CONTENIDOS
1.3 Reproducción de las bacterias
Las bacterias, como todos los representantes
del reino mónera, se reproducen por simple
división. Durante este proceso, las células
duplican su ADN y luego lo reparten equitativamente
entre las células hijas, junto con los
diferentes componentes celulares. De esta
manera, a partir de una bacteria progenitora,
se generan dos bacterias hijas y, si cada una de
estas se duplica, luego existirán cuatro.
La cantidad de bacterias presentes en un medio
determinado, donde existan condiciones óptimas
de nutrientes, temperatura, luminosidad,
entre otros factores, puede aumentar con el
tiempo en forma exponencial (1, 2, 4, 8, 16,
32,...). La mayoría de las bacterias se divide en
menos de una hora, generalmente, cuando se
encuentran en condiciones óptimas. Sin embargo,
otras, como las que producen lepra y tuberculosis,
demoran mucho más tiempo.
Si se observa el crecimiento de bacterias en un
cultivo, se registra cada cierto tiempo la cantidad
de organismos presentes en el medio y se
realiza un gráfico del número de individuos en
función del tiempo, se obtiene una curva de
crecimiento, en la que se pueden reconocer diferentes
etapas o fases:
Logaritmo del
número de células
1
52 Ciencias Biológicas
2
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
3
4
Tiempo
Estudiar el aumento de la población bacteriana es muy
importante, especialmente si se trata de bacterias patógenas,
como los neumococos que se observan en esta muestra de
sangre.
Fase de latencia, período en que las bacterias
se están adaptando a las condiciones ambientales
para iniciar su crecimiento, lo que requiere
de la síntesis de nuevas proteínas y enzimas.
Fase exponencial, que se caracteriza por la multiplicación
acelerada de las bacterias, debido a
que las condiciones del medio son óptimas.
Fase estacionaria, durante la cual el crecimiento
de la población bacteriana experimenta una
reducción debido al agotamiento de los nutrientes
y por la acumulación de desechos metabólicos
producidos por las propias bacterias.
Fase de declinación, caracterizada por el aumento
sostenido de la mortalidad de la población,
lo que determina su extinción.
ACTIVIDAD 3
a. Analiza el gráfico de crecimiento
bacteriano y señala el nombre de las
etapas representadas por los números:
1, 2, 3 y 4.
b. Si una parte de una población de
bacterias, que se encuentra en la fase 2
de la curva, se transfiere a un medio en
condiciones óptimas, entonces ¿cómo
será su curva de crecimiento?
Fundamenta.
c. Si una especie de bacteria se divide cada
30 minutos y al término de la fase 1 existen
100 individuos, ¿cuántas bacterias habría,
teóricamente, al término de la fase 3 al
cabo de 5 horas?

1.4 Transferencia de material
genético en bacterias
La transferencia de material genético
en los organismos procariontes
se produce por inserción
en una célula receptora de un
fragmento de ADN genéticamente
diferente, proveniente de
una célula donante. En las bacterias
existen tres mecanismos de
transferencia: transformación,
transducción y conjugación.
Como ya sabes, la transformación implica la inserción
de fragmentos de ADN libre, provenientes
de otras bacterias destruidas. La inserción
del nuevo fragmento de ADN, provoca un
cambio genético en la célula receptora. En la
transducción, en cambio, el fragmento de ADN
que se transfiere de una bacteria a otra se realiza
mediante la participación de un virus.
La conjugación bacteriana consiste en la transferencia
de ciertos genes, desde una bacteria a
otra, a través de un puente proteico llamado
pilli. Como resultado de esta conjugación, la
bacteria receptora posee genes que antes no
tenía.
En el caso de la conjugación, el ADN que se inserta
en la célula receptora puede provenir tanto
del plasmidio como del cromosoma de la célula
donante. En la conjugación plasmidial, una
hebra del plasmidio se abre y es transferida a la
bacteria receptora, donde se duplica la hebra
transferida. Una vez ocurrida la conjugación
plasmidial, ambas bacterias poseen plasmidios
y tienen la capacidad de transferir los genes
contenidos en ellas. En la conjugación cromosomal
se abre una hebra del ADN cromosomal,
que ha integrado previamente su plasmidio (en
el cromosoma). Una de las hebras es transferida
a la bacteria receptora, donde luego se replica.
Generalmente, no se transfieren todos los genes,
por lo que la bacteria receptora rara vez se
“convierte” en célula donante.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Plasmidio
ADN cromosomal
Bacteria donante
Pilli
Bacteria receptora
Representación de la conjugación plasmidial.
Representación
de la conjugación
cromosomal.
Genes
ACTIVIDAD 4
Plasmidio integrado
al ADN cromosomal
Pilli
ADN
cromosomal
• Reunidos en parejas, analicen los esquemas
que representan la conjugación cromosomal
y la plasmidial. Luego respondan las
preguntas que se plantean a continuación.
a. ¿Qué diferencias existen entre ambos
tipos de conjugación?, ¿y qué semejanzas
hay entre ellos?
b. ¿Qué ventajas representa para las bacterias
el proceso de conjugación?
Ciencias Biológicas
53

CONTENIDOS
1.5 Resistencia bacteriana
a los antibióticos
La reproducción bacteriana origina múltiples
“copias de individuos idénticos”, que se conocen
como clones. Sin embargo, es probable que las
bacterias experimenten mutaciones durante los
procesos de replicación del ADN. Como aprendiste
en años anteriores, las mutaciones generan
variabilidad genética y pueden ocurrir en forma
espontánea o ser inducidas por agentes químicos,
físicos o biológicos, presentes en el medio.
Los mecanismos de transferencia de ADN en
las bacterias incrementan la variabilidad
genética entre los organismos
y les pueden conferir
una ventaja adaptativa.
Por ejemplo, los genes que
producen resistencia a los
antibióticos se encuentran
en los plasmidios y pueden
pasar de una bacteria a
otra a través del proceso de
conjugación. Como consecuencia,
se generan poblaciones bacterianas
que no son sensibles al tratamiento con
determinados antibióticos, como la penicilina.
ACTIVIDAD 5
• Reunidos en grupos de 4 estudiantes,
diseñen una encuesta para averiguar
sobre el problema de la automedicación,
con preguntas como la siguiente:
Cuando estás enfermo(a), ¿tomas remedios
sin que te los recete un médico?
• Tabulen sus resultados, considerando:
sexo, edad y otras variables que estimen
importantes; y luego, grafíquenlos.
• Analicen sus resultados y compárenlos
con los de otros grupos del curso y
comenten sobre el significado que estos
tienen en relación al fenómeno de la
resistencia bacteriana.
54 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
¿Cómo influye el ser humano en la ocurrencia
de la resistencia bacteriana? El uso descontrolado
de antibióticos, especialmente sin supervisión
médica, determina la “selección” de variedades
de bacterias que no se ven afectadas por el
antibiótico y que luego originan clones de bacterias
resistentes. Estas bacterias, al ser “esparcidas”
por alguna persona enferma, ponen en
peligro a toda la comunidad.
La resistencia bacteriana es la causante de que
se requieran mayores dosis de antibióticos, llegando
a un punto en que son ineficaces contra
estos microorganismos. En la actualidad, la comunidad
científica trabaja intensamente para desarrollar
nuevos antibióticos con los cuales
derrotar a estos agentes infecciosos, situación
que resulta aún más urgente al
considerar que enfermedades como
la tuberculosis están ganando terreno
a velocidades muy preocupantes.
La automedicación tiene importantes
consecuencias en nuestra salud, desde
enmascarar una enfermedad hasta generar
resistencia a los medicamentos.
REFLEXIONA
Los medicamentos son sustancias ajenas al metabolismo normal
de nuestro cuerpo, los que pueden competir con los nutrientes
que ingerimos con los alimentos, alterando la absorción, la
excreción y el metabolismo en general. Cada vez que ingerimos
algún medicamento sin consultar al médico y considerando solo
la recomendación de algún familiar, alteramos en algún grado el
funcionamiento armónico de nuestro organismo.
La práctica de la automedicación tiene connotaciones negativas
y hasta peligrosas para la salud de las personas, dado
que no existe un diagnóstico profesional de los síntomas que
se padecen y no hay un seguimiento terapéutico del tratamiento,
lo que puede llevar a resistencia a los antibióticos,
por ejemplo, o a la generación de cuadros de gastritis y
hemorragias digestivas.
Considerando lo que ya sabes, ¿crees que el consumo de
medicamentos sin receta médica es una conducta adecuada
para la salud de las personas? ¿Por qué?

1.6 Importancia de las bacterias para el
ser humano y para los ecosistemas
¿Todas las bacterias son perjudiciales? Ciertamente
no. Muchas especies de bacterias son
“útiles” para el ser humano, debido a que han
sido utilizadas por las personas para obtener
beneficios de ellas. Algunas se aprovechan
en la industria alimenticia, para
la fabricación de quesos y yogures.
Sin embargo, el aporte más
significativo probablemente
es el logrado con la manipulación
genética, mediante
las técnicas del ADN recombinante.
Utilizando estas técnicas
se han “generado” especies
de bacterias, que tienen
incorporados genes “foráneos”,
que producen sustancias químicas
de importancia para la salud y la economía
de la población humana. Por ejemplo, con
el uso de esta tecnología se ha logrado incorporar
genes humanos codificantes de insulina
(hormona que participa en la regulación de la
glicemia), en el genoma de bacterias para que
estos microorganismos sinteticen dicha hormona.
Esto ha permitido producir insulina con fines
médicos.
Pero, ¿todas las bacterias beneficiosas son manipuladas
por el ser humano? Existen diferentes
especies de bacterias presentes en el interior de
nuestro organismo, que tienen una importancia
fundamental en nuestra vida. Por ejemplo,
las bacterias que se encuentran en nuestro aparato
digestivo, producen vitamina K; otras
especies, producen ciertas formas de vitamina
B y ácido fólico. Por otro lado, las bacterias presentes
en el intestino, que constituyen la flora
bacteriana normal, evitan que otras bacterias
patógenas se alojen en él y causen enfermedades.
¿Por qué las bacterias son importantes en los
ecosistemas? En la próxima unidad se analizará
con mayor detalle el concepto de ecosistema y
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
el rol de las bacterias en él. Por el momento, es
necesario señalar que las bacterias tienen un
importante rol ecológico al actuar como descomponedores
en las cadenas y tramas alimentarias.
Son importantes también, en los ciclos
de la materia: algunas especies captan el nitrógeno
atmosférico incorporándolo a las cadenas
y tramas alimentarias.
De acuerdo a la OMS, el queso es el
producto fresco o madurado obtenido
por la coagulación y separación del suero
de la leche, nata, leche parcialmente
desnatada o por una mezcla de estos
productos. Para esto, se utilizan distintos
microorganismos. En el caso del queso
roquefort, el organismo responsable del
cuajado es el hongo Penicillium roqueforti.
De acuerdo a la OMS, el yogurt es la leche coagulada
obtenida por la fermentación ácido láctica, realizada
por las bacterias termófilas Streptococus termophillus
y Lactobacillus bulgaricus.
BIOLAB
• Busca el Anexo 6 de la página 146 del libro,
para realizar la observación de bacterias al
microscopio óptico. Recuerda leer atentamente
las instrucciones y seguir las medidas
de seguridad recomendadas.
Ciencias Biológicas
55

CONTENIDOS
2. Los virus
Habitualmente estamos escuchando o leyendo
información respecto de las enfermedades provocadas
por los virus. Por ejemplo, una enfermedad
viral frecuente es la influenza. Pero,
¿tienes claro lo que es un virus? Los virus son
agentes patógenos bastante particulares, pues
no han sido clasificados en ningún grupo de
seres vivos, por lo tanto, no pueden ser considerados
microorganismos. Un virus es una partícula
submicroscópica que contiene un solo
tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), rodeado
por una cubierta proteica denominada cápside
viral, que en conjunto constituyen la nucleocápside.
Pueden tener, además, una envoltura
similar a la membrana celular formada por proteínas
y lípidos.
Un virus representa un elemento genético en
tránsito, ya que puede alternar entre dos estados
distintos, extracelular e intracelular. En la fase
extracelular, la partícula viral, denominada también
virión, es metabólicamente inerte, es decir,
no lleva a cabo reacciones químicas. El virión
transporta el material genético viral desde una
célula en la cual ha sido producido, hasta una
célula donde se pueda introducir el ácido
nucleico viral. Una vez en el interior de una
célula, se inicia el estado intracelular, fase en la
cual el virus se replica, para lo cual se sintetiza
el genoma viral y las moléculas que componen
la cubierta del virus.
Biodatos
56 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
El ácido nucleico, contenido en el interior de la
cápside, puede ser ADN o ARN; y estar abierto,
cerrado, o encontrarse en estado de hebra simple
o doble. Sin embargo, a pesar de estas leves
diferencias, todos los virus son parásitos intracelulares
submicroscópicos, que “dirigen” o reorientan
la maquinaria metabólica de la célula
receptora para producir nuevas partículas virales,
a través de un ciclo viral.
La mayoría de los virus posee un rango de huésped
muy estrecho, por lo que se les ha clasificado
en tres grupos, de acuerdo a las células de los
organismos que parasitan. Se reconocen así:
virus animales, virus vegetales y bacteriófagos
(que atacan a bacterias).
FOTOBANCO
El virus del herpes simple (HVS) es un tipo de virus animal
que se caracteriza por tener dos variantes, el HVS-1 y HVS-2,
los que afectan de la misma forma a dos zonas distintas del
cuerpo. ¿A qué lugares del cuerpo afectan estas variantes?
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Biologí@net
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Visita las páginas www.microbe.org/espanol/microbes/viruses.asp y www.monografias.com/trabajos5/virus/virus.shtml . En ellas
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encontrarás abundante información sobre las características y formas de propagación de los distintos tipos de virus. Recuerda que
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las direcciones o su contenido pueden cambiar.
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Los virus son mucho más pequeños que las células. El virus del sarampión, por ejemplo, es uno de los más grandes, tiene aproximadamente
200 nm (nanómetros) de diámetro. Un nm es un millón de veces más pequeño que un milímetro. Un bacteria de tamaño típico
mide entre 1 a 2 µm (micrómetros) de largo. Un µm equivale a 1000 nm.

2.1 Ciclo de un bacteriófago
En algunos casos, el ciclo de los virus que infectan
bacterias produce la destrucción de estas, pero
en otras ocasiones, integran su material genético
en el genoma de la bacteria, el cual se duplica a
través de la duplicación del ADN bacteriano.
Estos procesos corresponden a la vía lítica y vía
lisogénica, respectivamente.
Ciclo de un virus bacteriófago.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Bacteria
ACTIVIDAD 6
Bacteriófago Inyección del ADN
del bacteriófago
en la bacteria
Integración del ADN viral
en el ADN cromosomal de
la bacteria
Vía lisogénica
División
celular
El ADN viral integrado se replica
junto con el ADN cromosomal
de la bacteria, produciendo
nuevas copias de ADN viral o
integrado
a. Analiza el esquema de esta página y
explica la principal diferencia entre las vías
lítica y lisogénica de un bacteriófago.
b. En tu cuaderno explica por qué los
virus pueden ser considerados agentes
patógenos y agentes de cambios
genéticos.
El ADN viral adopta
una forma circular
Vía lítica
Síntesis de las proteínas virales
necesarias para la formación de
los nuevos virus
Proteínas virales
Rápida replicación y expresión génica
del ADN viral; empaquetamiento en
partículas virales.
Lisis celular y liberación de un
gran número de bacteriófagos
Ciencias Biológicas
57

CONTENIDOS
2.2 Vía lítica y lisogénica de los virus
¿Cuáles son los principales eventos de las vías
lítica y lisogénica? En la vía lítica se “activa” el
material genético viral. Como consecuencia, sus
genes se transcriben y traducen activamente
para dirigir el ensamble de nuevas partículas
virales, que conducen a la ruptura (lisis) de la
célula receptora del material genético viral
(célula infectada).
Glicoproteínas Nucleocápside
1
Receptores
11
2
ADN viral
ARNm
10
9
Representación del ciclo de un virus que posee ADN.
58 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
4
3
6
Proteínas de
la cápside
viral
Vesícula proveniente
del aparato de Golgi
5
8
Proteínas de
la cápside viral
7
Vía retículo
endoplasmático
rugoso-Golgi para
el transporte de
glicoproteínas
En la vía lisogénica se produce la integración del
material genético viral en el ADN de la célula
receptora. Durante esta etapa, existe una mínima
expresión de los genes virales, pero el virus
mantiene toda la potencialidad para dirigir la
síntesis de nuevos virus.
2.3 Ciclo de los virus que poseen ADN
No todos los ciclos de los virus son iguales, las
variaciones que presentan dependen del tipo de
células infectadas (procariontes o eucariontes) y
del material genético que contiene el virus
(ADN o ARN). A continuación analizaremos, de
manera general, el ciclo de vida de un virus que
posee ADN.
1. Se produce la unión específica de proteínas ubicadas
en la superficie del virus (glicoproteínas)
con otras ubicadas en la superficie de la célula
infectada, llamadas receptores.
2. Se produce la fusión entre las membranas, y la
nucleocápside del virus ingresa a la célula.
3. Se produce el desensamble de la nucleocápside.
El ADN del virus queda en el citoplasma de la
célula receptora y las proteínas de la cápside
viral son degradadas.
4. El ADN viral se replica.
5. El genoma viral es transcrito, lo que determina
la síntesis de ARN mensajeros (ARNm).
6. El ARN es traducido, lo que determina la síntesis
de proteínas de la cápside viral y de glicoproteínas.
7. Las glicoproteínas son transportadas en vesículas
hacia la membrana de la célula receptora.
8. Se produce fusión de membranas de la vesícula
que contiene las glicoproteínas y la célula
receptora.
9. Se produce el “ensamblaje” del ADN con las
proteínas de la cápside viral.
10. La nuclecápside se ensambla con la membrana de
la célula infectada (que posee glicoproteínas).
11. Se originan nuevos virus que infectarán otras
células.

2.4 Ciclo de los virus que poseen ARN
¿Todos los ciclos de vida de los virus que poseen
ARN son iguales? No. Hay virus ARN, como el
del SIDA, que exhiben un ciclo de vida algo
diferente. En ellos existe la enzima transcriptasa
reversa, que lleva a cabo la síntesis de ADN a
1. Se produce la unión específica
entre las glicoproteínas del virus
con los receptores de la célula
que será infectada.
2. Se produce fusión de membranas
y la nucleocápside del virus
ingresa a la célula.
3. Ocurre el desensamble de la
nucleocápside. El material
genético del virus queda en el
citoplasma de la célula receptora
y las proteínas de la cápside viral
son degradadas.
4. Se produce la replicación del
ARN viral.
5. El genoma viral es transcrito,
lo que determina la síntesis de
ARN mensajeros.
6. El ARNm se traduce, por acción
de los ribosomas citoplasmáticos
de la célula, generando la enzima
ARN polimerasa viral y proteínas
de la nucleocápside.
7. El ARN es traducido, lo que determina
la síntesis de glicoproteínas.
8. Las glicoproteínas son transportadas
en vesículas hacia la
membrana de la célula infectada.
9. Se produce fusión de membranas
entre las vesículas que llevan las
glicoproteínas y la célula infectada.
10. Ocurre el “ensamblaje” del ARN
con las proteínas de la cápside
viral, formando la nucleocápside.
11. La nucleocápside se ensambla con
la membrana de la célula infectada
que contiene glicoproteínas.
12. Se originan nuevos virus que
infectarán otras células.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Proteínas de la
cápside viral
Representación del ciclo de un virus que posee ARN.
ACTIVIDAD 7
ARN viral
9
8
partir de ARN. Cuando el ARN se incorpora en
el citoplasma, actúa como molde para la síntesis
de ADN, el que produce nuevas copias de ARN
viral. Algunas copias del ARN viral se traducen
generando proteínas estructurales y nuevas copias
de la transcriptasa reversa, que se ensamblan en
nuevas partículas virales.
12
Vesícula
del aparato
de Golgi
ARN
polimerasa
viral
Aparato
de Golgi
Vesícula
6
del retículo
endoplasmático
rugoso
Núcleo
11
10
ARN
mensajero
• En algunos libros se denomina célula huésped a la célula que
recibe el material genético del virus (célula infectada). Muchos
biólogos se refieren a los ciclos virales como ciclos de vida de los
virus. Explica, en tu cuaderno, por qué estas denominaciones no
son del todo precisas.
5
Glicoproteínas
ARN polimerasa viral
4
7
1
Proteínas de la
cápside viral
ARN mensajero
Nucleocápside
3
Ciencias Biológicas
2
59

CONTENIDOS
3. El sistema inmune
Nuestro organismo, al igual que el de todos los
vertebrados, posee una serie de mecanismos
que le permiten defenderse de gran parte de
los agentes patógenos, es decir, de agentes que
causan enfermedades infecciosas tales como los
virus o cierto tipo de bacterias, hongos y protozoos.
El conjunto de estructuras biológicas (células,
tejidos y órganos) que posibilitan la defensa
frente a dichos agentes forman parte del
sistema inmune, y el conjunto de mecanismos
que permiten dicha defensa constituyen la
inmunidad. La inmunidad también contempla
la respuesta frente a partículas extrañas al organismo,
tales como ciertas macromoléculas. La
ciencia que estudia el sistema inmune se denomina
inmunología.
3.1 Inicios de la inmunología
Los primeros intentos por inducir la inmunidad
se encuentran en las antiguas costumbres de
chinos y turcos, en el siglo XV, quienes hacían
que los niños inhalaran el polvo obtenido de las
lesiones de personas que se estaban recuperando
de viruela. La idea de esta práctica, conocida
como variolación, era estimular de alguna forma
al organismo para que adquiriera inmunidad a
esa enfermedad.
Biodatos
60 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
La técnica de variolación fue mejorada por el
médico inglés Edward Jenner, en 1798, quien
estaba intrigado al observar que las mujeres
que ordeñaban vacas podían contraer la varicela
bovina, pero no la humana. ¿Se podría producir
resistencia a la varicela humana mediante la
introducción de fluidos obtenidos de las vacas,
contaminadas con varicela bovina?
Para responder esta interrogante, Jenner diseñó
un procedimiento experimental en el cual inoculó
a un niño sano de 8 años de edad, con una
muestra de fluido obtenida de una pústula de
varicela bovina. Luego, intencionalmente, infectó
al niño con la varicela humana. Como era
esperado, el niño no desarrolló la enfermedad.
El término inmune en su contexto biomédico, significa
protección contra una enfermedad, más específicamente,
contra una enfermedad infecciosa.
El término inmunidad deriva de la voz latina immunitas, que se refiere a la protección frente a los procedimientos judiciales que se
ofrecía a los senadores romanos durante el ejercicio de su cargo.
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Biologí@net
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Visita la página http://ciencia.nasa.gov/headlines/y2002/23jan_cellwars.htm, donde se comenta una particular característica del
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sistema inmune, la disminución de su acción en la ingravidez. Recuerda que las direcciones o su contenido pueden cambiar.
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3.2 Inmunidad y vacunación
La técnica de Jenner se expandió ampliamente
en Europa, pero no fue hasta 100 años después
que se aplicó en otras enfermedades, como el
cólera, gracias a los trabajos de Louis Pasteur,
quien logró aislar y cultivar en el laboratorio la
bacteria causante del cólera. Él
observó que al inyectar cultivos
bacterianos antiguos
en pollos, estos desarrollaban
la enfermedad,
pero, para su sorpresa,
se recuperaban rápidamente.
Entonces,
Pasteur quiso repetir
sus experimentos
con pollos frescos.
Sin embargo, no había
pollos disponibles,
por lo que tuvo que inocular
a pollos que ya habían
sido tratados. El resultado
nuevamente lo sorprendió: los pollos
sobrevivieron y fueron completamente
protegidos de la enfermedad.
A partir de estos resultados, Pasteur concluyó
que el “envejecimiento” de las bacterias dismi-
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
nuye su potencialidad para producir la enfermedad
(virulencia) y que estas variedades atenuadas
pueden administrarse para proteger al
organismo. Él llamó a esta variedad atenuada
“vacuna” (que en latín significa vaca) en honor
a los experimentos realizados por Edward Jenner.
Posteriormente, Pasteur expandió estos hallazgos
a otras enfermedades, y en 1885, administró
la primera vacuna a un ser humano, que había
sido mordido por un perro rabioso,
logrando su recuperación.
La medicina y otras áreas de la ciencia,
como la inmunología, han desarrollado
algunas “herramientas” para contribuir
a la lucha contra los microbios, como
las vacunas.
ACTIVIDAD 8
• Reunidos en parejas, averigüen sobre las vacunas que han recibido y, en sus cuadernos, completen la
tabla que aparece a continuación.
Recién nacido
2 meses
4 meses
6 meses
12 meses
18 meses
4 años
Edad Vacuna
Enfermedades que previenen
Ciencias Biológicas
61

CONTENIDOS
4. Tipos de inmunidad
Pero, ¿el sistema inmune previene o combate a
las infecciones? Ambas son funciones del sistema
inmune. Sin embargo, una ocurre después de la
otra. Combatir las infecciones implica que los
agentes patógenos han vulnerado al organismo.
Existen dos tipos básicos de inmunidad: la
innata o natural y la adaptativa o adquirida.
Ambos tipos de inmunidad implican la defensa
contra agentes patógenos.
4.1 Inmunidad innata y sus componentes
La inmunidad innata, natural o nativa, incluye a
todos aquellos “mecanismos” que posee el organismo
para combatir al microbio antes de que
ocurra la infección. Corresponde a la primera
línea de defensa contra los agentes patógenos.
Entre los principales componentes de la inmunidad
innata, se encuentran las barreras físicas,
las barreras químicas, las células fagocíticas y
las proteínas plasmáticas.
a. Barreras físicas o mecánicas. Los epitelios que
forman la piel y los tejidos mucosos, que revisten
al tubo digestivo y las vías respiratorias,
son ejemplos de este tipo de barreras.
La piel constituye una gruesa
barrera física que impide,
o dificulta, el ingreso de los
patógenos. Además, su permanente
“renovación” (descamación
de la piel) permite
la eliminación de aquellos
microorganismos que se encuentren
en su superficie. Es
muy poco probable que las
bacterias ingresen por la piel
intacta, en cambio, cuando se
rompe por algún corte o quemadura,
es el foco de ingreso
para una infección.
62 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Al igual que la piel, las membranas mucosas,
ubicadas en las cavidades del cuerpo que se
comunican con el exterior, actúan como una
barrera. Las células de la mucosa producen
mucus, que lubrica y atrapa los microbios. En
el epitelio de la nariz y la tráquea, existen
células ciliadas que “barren” los gérmenes
contenidos en el mucus hasta la faringe, y
luego pasan al estómago donde son destruidos
por el ácido clorhídrico.
Las lágrimas, la saliva, la piel y las secreciones son los
principales componentes de la primera barrera defensiva,
eminentemente física, contra la acción de los agentes
patógenos.
La piel es una de nuestras
principales barreras de defensa
contra los agentes patógenos,
por lo cual hay que protegerla
del sol y mantenerla seca.

. Barreras químicas. Corresponden a ciertas
secreciones que afectan el desarrollo de los
microbios o producen su muerte, en forma
directa o indirecta. Algunos ejemplos de
estas barreras son las lágrimas, la saliva, las
secreciones mucosas de los epitelios de los
aparatos digestivo y respiratorio. Se incluyen
también las secreciones de las glándulas sebáceas
y sudoríparas.
Las lágrimas y la saliva, a diferencia del ácido
clorhídrico, que tiene un efecto bactericida
por su gran acidez, poseen una enzima llamada
lisozima que destruye la pared celular
de las bacterias y con ello ocasiona su muerte.
El sebo, producido por las glándulas sebáceas,
contiene ácidos grasos que determinan el pH
ácido de la piel, lo que inhibe el crecimiento
bacteriano. Además, su consistencia oleosa
actúa como una barrera en sí. El sudor, producido
por las glándulas sudoríparas, aporta
lisozima y “arrastra” a los patógenos fuera
del cuerpo.
c. Células fagocíticas. Si los patógenos superan
las barreras físicas y químicas, el organismo
dispone de otra línea de defensa, representada
por células con capacidad fagocítica.
Entre ellas encontramos los macrófagos, los
neutrófilos y las células NK (del inglés natural
killers) o asesinas naturales.
Biodatos
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
En esta microfotografía de frotis
de sangre se observa la presencia de
eritrocitos y monocitos, que son un tipo
de glóbulo blanco. Además de estos,
¿qué otros tipos celulares son elementos
figurados de la sangre?
Los macrófagos son leucocitos (glóbulos blancos)
derivados de los monocitos. Cuando los
monocitos abandonan la sangre y pasan a
ciertos tejidos, completan su diferenciación y
originan a los macrófagos. Estos últimos pueden
adoptar diversas formas y estar presentes
en tejidos tan diferentes como el sistema
nervioso central, el epitelio alveolar e intestinal,
el hígado, los huesos, etcétera. Sin embargo,
todos presentan una elevada capacidad
fagocítica, que les permite detectar y eliminar
una gran cantidad de microorganismos
patógenos. Es importante destacar que los
macrófagos son inespecíficos, es decir, fagocitan
todo aquello que les resulta ajeno. También,
pueden participar de la inmunidad
adaptativa, como veremos más adelante.
Los neutrófilos y las células asesinas naturales
también son células fagocíticas. Las NK corresponden
a una variante de linfocitos que
pueden fagocitar células infectadas por virus
y células tumorales, entre otras funciones.
Eritrocito
Monocito
La autoinmunidad es la agresión de los distintos elementos que forman el sistema inmune de un individuo contra estructuras propias,
provocando un daño en el órgano o estructura al que apuntan los mecanismos defensivos del organismo.
Ciencias Biológicas
63

CONTENIDOS
d. Proteínas plasmáticas. La última barrera que
participa en los procesos de inmunidad natural
la constituyen las proteínas específicas,
llamadas citoquinas, interleuquinas o linfoquinas.
Estas proteínas participan en la
inducción de la respuesta inflamatoria, en la
regulación de la producción de glóbulos
blancos y en la producción de anticuerpos,
entre otras funciones.
Otras proteínas presentes en la sangre, que
intervienen en la defensa innata del organismo,
están representadas por los interferones
y las proteínas del sistema del complemento.
Los interferones son proteínas liberadas por
las células del organismo que han sido infectadas
por virus. También son liberadas por
los macrófagos y otros tipos celulares. Los
interferones son captados por células específicas,
que poseen receptores para ello, y responden
secretando péptidos que inhiben o
interfieren la replicación viral. De esta forma,
el organismo posee un mecanismo de defensa
contra algunos virus. Además, los interferones
estimulan la actividad de células fagocíticas,
como los neutrófilos y las células asesinas
naturales, aumentando así su potencial destructivo
contra los microbios.
El sistema del complemento está formado
por una veintena de proteínas plasmáticas y
de unión a membrana, que normalmente se
encuentran inactivas. Cuando las proteínas
se activan, complementan (de ahí su nombre)
y potencian ciertas reacciones inmunes,
alérgicas e inflamatorias, que contribuyen a
la defensa del organismo.
ACTIVIDAD 9
• En tu cuaderno, realiza un cuadro resumen
que señale la función de cada uno de los
siguientes componentes de la inmunidad
innata: piel, membranas mucosas, células
ciliadas, lágrimas, saliva, sebo, sudor, jugo
gástrico, interferones, sistema del complemento
y células asesinas naturales.
64 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
La activación del complemento puede ocurrir
a través de una respuesta inmunitaria o, de
forma más directa, por microorganismos invasores.
Cuando ocurre la activación del complemento,
se forman grandes complejos proteicos,
denominados complejos de ataque de
membrana, que producen perforaciones en
la membrana del microorganismo y pueden
llegar a destruirlo.
Respuesta inmune mediada
por anticuerpos (*)
activa
Recubrimiento de
los microorganismos
e inducción de la
fagocitosis
C1
C2
C4
Activación de C3
C5
C6
C7
C8
C9
Complejos de ataque de membrana
Lisis celular
Polisacáridos de la
superficie microbiana
activan
Representación de la activación del complemento. B, D,
C1-C9: componentes reactivos del sistema del complemento.
(*) Anticuerpos: proteínas generadas en respuesta a
la presencia de agentes extraños al organismo, y se
caracterizan porque reconocen al agente, lo inactivan
y facilitan su destrucción.
D
B
Inflamación

4.2 Inmunidad adaptativa
y sus componentes
La inmunidad adaptativa o adquirida surge en
respuesta a la exposición a agentes infecciosos
específicos, e incrementa en magnitud y capacidad
con cada exposición a un microbio en
particular. Como este tipo de inmunidad se desarrolla
en respuesta a una infección, y
representa una adaptación a ella, es
que recibe su nombre.
Las principales características que
presenta la inmunidad adquirida son
su increíble especificidad y la capacidad
de “recordar” y responder a
repetidas exposiciones a un mismo
microbio (memoria). Dada su increíble
capacidad de distinguir entre microbios
diferentes, pero estrechamente
emparentados, es que la inmunidad
adaptativa se conoce también como
inmunidad específica. Los componentes
de la inmunidad adaptativa son
los linfocitos y sus productos. Los linfocitos
participan en las respuestas
inducidas por los agentes extraños al
organismo, conocidos como antígenos.
Existen diferentes tipos de linfocitos
que difieren en cómo reconocen
y destruyen a los antígenos.
Los linfocitos B producen anticuerpos como
resultado del reconocimiento de un antígeno
determinado. Los linfocitos T ayudadores (helpers),
al reconocer un antígeno presentado por
ACTIVIDAD 10
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Producción de anticuerpos
una célula accesoria, secretan citoquinas que
estimulan la proliferación y especialización de
otros linfocitos, incluidos los macrófagos, además
de la respuesta inflamatoria. Las células asesinas
naturales, que son un tipo de linfocito menos
especializado, destruyen células infectadas por
patógenos intracelulares, como los virus.
Antígeno A Antígeno A + Antígeno B
Primera
inmunización Anticuerpos anti–A
Respuesta
primaria
anti–A
Anticuerpos anti–B
Segunda
inmunización
Respuesta
secundaria
anti–A
Respuesta
primaria
anti–B
0 2 4 6 8 10 12
Semanas
Producción de anticuerpos de un animal de experimentación
que es enfrentado a un antígeno A, en la semana 2, y que
luego, en la semana 7, es enfrentado al mismo antígeno A
y a otro diferente: antígeno B.
• Junto a un(a) compañero(a), analicen el gráfico y luego respondan las preguntas que se plantean a
continuación. Recuerden el concepto de anticuerpo desarrollado en la página anterior.
a. ¿Qué ocurre con la producción de anticuerpos contra el antígeno A, en la primera y segunda
inmunización?
b. ¿A qué se debe esta diferencia en la producción de anticuerpos?
c. ¿Cómo sería la velocidad de producción del anticuerpo contra el antígeno B, si se realiza una
segunda inmunización con este antígeno?
d. ¿En qué consiste la “memoria inmunológica”?
Ciencias Biológicas
65

CONTENIDOS
a. Inmunidad adaptativa humoral. Resulta de
la producción de proteínas muy específicas,
generadas en respuesta a un antígeno en
particular, llamadas anticuerpos. Los anticuerpos
corresponden a inmunoglobulinas,
y circulan por la sangre y otros fluidos del
cuerpo reconociendo antígenos microbianos
específicos.
Además de reconocer a los antígenos de
manera específica, los anticuerpos
pueden neutralizar la capacidad de
infectar de los patógenos y los “marcan”
para facilitar su eliminación.
También son específicos en cuanto
al tipo de respuesta que inducen.
Algunos promueven la fagocitosis y
otros gatillan la secreción de mediadores
químicos que participan en la
respuesta inflamatoria y en la activación
del complemento, por ejemplo.
La inmunidad humoral es el principal
mecanismo de defensa contra
los microbios extracelulares y sus
toxinas.
ACTIVIDAD 11
• Reunidos en parejas, analicen
el esquema que muestra las
respuestas humoral y celular.
A partir de él:
a. Describan ambos tipos de respuesta
inmune en sus cuadernos.
b. ¿Qué importancia tienen las
citoquinas? ¿Qué tipo de
linfocito las produce?
c. ¿Qué función cumplen los
linfocitos citolíticos?
66 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Representación de la
inmunidad adaptativa
humoral y celular.
Inmunidad humoral
El linfocito B
se diferencia
en una célula
plasmática
productora de
anticuerpos
Célula plasmática
productora de
anticuerpos
Linfocito B
Antígeno
Anticuerpos
Eliminación
del antígeno
b. Inmunidad adaptativa celular. Los patógenos
intracelulares, como los virus y algunas bacterias,
pueden sobrevivir y proliferar dentro
de los fagocitos y otras células, donde no
pueden llegar los anticuerpos circulantes. En
este caso, la defensa contra estos agentes es
responsabilidad de la inmunidad celular. Este
tipo de inmunidad se caracteriza por la participación
de los linfocitos T.
Linfocito T
helper
Citoquinas
Producción
de citoquinas
Antígeno
Inmunidad celular
Linfocito T
se diferencia
diferenciación
Linfocito
citolítico en
diferenciación
(Linfocito
T c)
Linfocito T
citolítico
(CTL)
Destrucción de la célula que
produce antígenos foráneos

4.3 Respuesta inmune adaptativa
La respuesta inmune adaptativa se desarrolla
en tres fases: el reconocimiento del antígeno,
la activación de los linfocitos y la fase efectora
(eliminación del antígeno). Como consecuencia
de estas fases, el organismo logra la eliminación
del antígeno, recuperando así la homeostasis,
y además queda provisto de un grupo de
células que ha “memorizado” al antígeno para
destruirlo en infecciones futuras.
a. Reconocimiento del antígeno. ¿Cómo reconoce
nuestro sistema inmune los elementos
extraños a él? Según la teoría de la
selección clonal, cada organismo genera,
aleatoriamente, una gran variedad
de linfocitos. Frente a la exposición
a un antígeno, solo determinados
linfocitos (los que presentan el
Los linfocitos con
receptores para el
antígeno A se unen
al antígeno radiactivo
y son eliminados.
Radiación
Antígeno A
radiactivo
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
A
Los linfocitos con
receptores para el
antígeno A se unen al
antígeno y quedan
adheridos a las esferas.
Linfocitos sin
receptores para
el antígeno A
Administración de linfocitos
a ratones que no pueden
producir respuesta inmune
(radiación *).
Radiación
mecanismo inmunológico adecuado para dicho
antígeno) participaron en la defensa. Es
decir, solo algunos linfocitos son seleccionados
para participar en la respuesta inmune.
Durante su desarrollo, cada linfocito queda
destinado a reaccionar con un antígeno determinado,
incluso antes de haber sido expuesto
a él. Esto está determinado por ciertas
proteínas presentes en la superficie de la
membrana celular del linfocito, que actúan
como receptores para el antígeno. Por consiguiente,
un antígeno ajeno al organismo,
estimula solo a aquellas células que
presentan receptores para dicho antígeno
(selección clonal).
Linfocitos
B
Los ratones no
responden al
antígeno A, pero
sí a otros antígenos.
C
Antígeno A
Experimento que pone a prueba
la teoría de la selección clonal.
Esfera recubierta con
antígeno A.
* La radiación suprime
el sistema inmunológico
propio del ratón, lo que
permite evaluar solo el
efecto de los linfocitos
que se inyectaron.
Ciencias Biológicas
67

CONTENIDOS
b. Activación de los linfocitos. Esta fase requiere
de dos señales diferentes y se conoce como
hipótesis de las dos señales.
La presencia de antígeno, conocida como primera
señal, asegura que la respuesta inmune
obtenida sea específica. La presencia de alguna
manifestación de la respuesta inmune
innata (segunda señal), como por ejemplo la
secreción de sustancias como citoquinas, asegura
que la respuesta inmune se manifieste
en el momento oportuno.
Linfocito B
inmaduro
Linfocito T
inmaduro
Antígeno
+
segunda señal
Antígeno
+
segunda señal
ACTIVIDAD 12
Síntesis de nuevas
proteínas
Gran linfocito
(linfoblasto)
Gran linfocito
(linfoblasto)
68 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Proliferación Diferenciación Homeostasis
La respuesta de los linfocitos a ambas señales
determina la síntesis de proteínas específicas,
proliferación celular y diferenciación a células
efectoras y de memoria.
c. Fase efectora (eliminación del antígeno).
Durante esta fase, los linfocitos que han sido
activados específicamente por su antígeno,
llevan a cabo la eliminación de este último.
Los anticuerpos eliminan a los microbios
extracelulares, mientras que los linfocitos T a
los intracelulares. Ambos mecanismos requieren,
generalmente, de
la participación de
componentes de la
inmunidad innata. Así,
los mismos agentes
que brindan la primera
línea de defensa al
organismo, participan
en la respuesta adaptativa
en contra de los
antígenos.
Linfocito B efector que secreta anticuerpos
Células B de memoria
Linfocito T efector que produce citoquinas (CTL)
Células T de memoria
Muerte celular
programada
(apoptosis)
Muerte celular
programada
(apoptosis)
Fases de la
respuesta producida
por linfocitos.
• Reunidos en parejas analicen el experimento que pone a prueba la teoría de la selección clonal de la
página 67 de este libro, y respondan las preguntas que se plantean a continuación.
a. ¿Cuál es el experimento control en esta experiencia?
b. Si los linfocitos no fueran específicos para un antígeno determinado, ¿qué habría ocurrido con los
ratones B y C?
• Posteriormente, analicen el esquema de esta página, que representa las fases de las respuestas
producidas por linfocitos, y expliquen por qué la respuesta inmune disminuye con el tiempo y por
qué se produce el fenómeno de “memoria inmunológica”.

5. Bacterias patógenas
Las bacterias patógenas son aquellas que producen
enfermedades, es decir, que provocan
daño en el hospedero. Generalmente, las bacterias
patógenas son específicas, ya que un tipo
de bacteria origina un tipo de enfermedad. Por
ejemplo, Neisseria gonorrhoeae produce la
gonorrea y Neisseria meningitidis, la meningitis.
En algunas ocasiones, una bacteria que no es
patógena puede llegar a serlo, si se localiza en
una ubicación diferente a la que habitualmente
se encuentra, produciendo así la enfermedad.
Es el caso de ciertos representantes del género
Invasividad
Susceptibilidad del hospedero
Condiciones del medio
Producción de sustancias químicas
Endotoxinas
Exotoxinas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Capacidad del patógeno para multiplicarse en el hospedero.
Bacteroides que forman parte de la flora bacteriana
intestinal y que en caso de lesiones en el
intestino grueso pueden producir peritonitis.
Estos microbios se conocen como patógenos
oportunistas.
La capacidad de las bacterias de producir enfermedad
se relaciona con el daño que producen en
el hospedero debido a su aumento en número.
Esta capacidad también está determinada por
la producción de sustancias químicas que afectan
al hospedero. Las consecuencias que puede
ocasionar una infección bacteriana dependen
de diversos factores, los que se describen en la
tabla que aparece a continuación.
Depende de variables como la edad, la condición nutricional y la disposición genética del
hospedero, que lo hacen más o menos resistente a la acción de la bacteria.
Si las condiciones de saneamiento ambiental son precarias, el medio se convierte en
un ambiente propicio para la multiplicación bacteriana, lo que aumenta las probabilidades
de infección.
Sustancias que afectan específicamente al hospedero, conocidas como toxinas bacterianas,
que pueden ser de dos tipos: endotoxinas y exotoxinas.
Lipopolisacáridos asociados a la membrana externa de las bacterias gram negativas.
Su toxicidad reside en la región lipídica, ya que cuando la bacteria se “destruye”,
los lípidos de su membrana externa se unen a las células del sistema inmune provocando
fiebre y otros síntomas propios de la infección.
Son liberadas por las bacterias al medio provocando trastornos en los tejidos donde ocurre
la infección, como por ejemplo, trastornos neurológicos o intestinales.
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
Biologí@net
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Visita la página www.monografias.com/trabajos/bacterias/bacterias.shtml, donde encontrarás amplia información sobre
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características y fisiología de las bacterias. Recuerda que las páginas de Internet o su contenido pueden cambiar, por lo que te
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
recomendamos realizar tu propia búsqueda en la red.
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ACTIVIDAD 13
• Lee la información presentada en la tabla y explica qué acciones generales, que involucren al medio
y a tu organismo, puedes realizar para prevenir infecciones bacterianas.
Ciencias Biológicas
69

CONTENIDOS
6. Tratamiento de enfermedades
bacterianas
Además de los mecanismos que forman parte
del sistema inmune, la medicina, la química, la
biotecnología y otras disciplinas científicas han
contribuido con el desarrollo de herramientas
terapéuticas para combatir las bacterias patógenas.
Una de las más importantes se encuentra
representada por los antibióticos.
La penicilina y la tetraciclina son dos tipos de antibióticos
muy comunes y ampliamente usados en todo el mundo
para combatir enfermedades producidas por bacterias.
BIOLAB
70 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Antes de realizar la actividad, revisa las Medidas
de seguridad en el trabajo de laboratorio que
aparecen en el Anexo 1 (páginas 134-137).
Los antibióticos son sustancias químicas que
inhiben el crecimiento bacteriano o que destruyen
estos microbios. En ambos casos detienen el
avance de la infección y erradican la enfermedad.
El primer antibiótico fue descubierto por Alexander
Fleming, en 1928. Fleming observó que en
una cápsula de Petri que contenía un cultivo de
bacterias, existía un moho (Penicillium notatum)
en torno al cual no crecían las bacterias. Esta
observación hizo pensar a Fleming, que el moho
liberaba una sustancia que afectaba a las bacterias.
Esta sustancia era la penicilina, el primer
antibiótico descubierto.
La penicilina se usó por primera vez en 1941,
pero pasaron varios años para que se lograra
establecer un protocolo de purificación de esta
sustancia para poder extender su uso en el tratamiento
de las enfermedades infecciosas.
En un comienzo, los antibióticos solo tenían un
origen natural. Luego, fueron modificados químicamente
y en la actualidad se sintetizan en
laboratorios, lo que ha permitido aumentar su
capacidad antimicrobiana e incluso extender sus
efectos a otras especies de agentes patógenos.
1. Reunidos en grupos de tres a cinco compañeros o compañeras, preparen medios de cultivo en los cuales
puedan observar colonias bacterianas. Para esto sigan las instrucciones que se entregan en el Anexo 7
de las páginas 147-153.
2. Elaboren un diseño experimental que les permita evaluar el crecimiento de colonias bacterianas en las
siguientes situaciones:
a. con diferentes concentraciones de antibiótico.
b. con antibióticos diferentes.
3. Antes de llevar a cabo su experimento, presenten un informe a su profesor(a) que incluya materiales
y procedimiento.
4. Una vez hechas las sugerencias, realicen sus experimentos y entreguen un informe con los resultados
y conclusiones. Luego, respondan las siguientes preguntas: ¿Qué ocurriría con los resultados que obtuvieron
si usan una cepa bacteriana diferente?, ¿serían los mismos o cambiarían?

7. Mecanismos de acción de los
antibióticos
Existen muchos tipos de antibióticos y sus efectos
son muy diversos. En general, los antibióticos
interfieren en la producción de los componentes
que son necesarios para el funcionamiento
bacteriano. Por ejemplo, la penicilina inhibe la
síntesis de los componentes de la pared celular
bacteriana. En cambio, la tetraciclina, la eritromicina
y la estreptomicina inhiben la síntesis
de proteínas al afectar la función de los ribosomas.
Por su parte, las sulfamidas inhiben la síntesis
de los ácidos nucleicos o de su estructura
y la polimyxina altera la membrana celular.
¿A qué se debe que el antibiótico no afecte el
funcionamiento de las células del hospedero?
Los antibióticos son altamente específicos. Si
un antibiótico altera la síntesis de la pared celular
de las bacterias, las células del hospedero
(eucariontes) no se ven alteradas, ya que no
poseen pared celular. Lo mismo ocurre cuando
un antibiótico bloquea la síntesis de proteínas,
ya que los ribosomas procariontes y eucariontes
presentan diferencias.
¿Qué antibiótico es más eficaz para “combatir”
una bacteria en particular? Para evaluar la
capacidad de un antibiótico para afectar a una
bacteria se utiliza la técnica del antibiograma.
ACTIVIDAD 14
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
• Reunidos en parejas, analicen el siguiente antibiograma y
respondan las preguntas que se plantean a continuación.
a. ¿Cuál es el antibiótico más eficaz? ¿Cuál menos?
b. ¿Qué relación existe entre el diámetro del halo de inhibición
y la eficacia del antibiótico?
c. ¿Esperarían los mismos resultados para otra especie bacteriana?
¿Por qué?
A: Ampicilina P: Penicilina
E: Estreptomicina T: Tetraciclina
N: Neomicina CL: Cloramfenicol
Esta técnica consiste en colocar discos de papel
impregnados con el antibiótico que se desea
evaluar, en cultivos bacterianos. Los antibióticos
difunden al medio en que crecen las bacterias y
cuando el antibiótico es efectivo, se forma un
halo de inhibición que se aprecia como una
zona transparente en torno al disco de papel.
De acuerdo al tamaño del halo de inhibición
del crecimiento bacteriano, que se genera en
torno al disco, se tiene una idea del poder del
antibiótico contra una bacteria determinada.
Si se interrumpe, total o parcialmente, un tratamiento
con antibióticos, es probable que se seleccionen las
bacterias de mayor resistencia, las cuales comenzarán a
multiplicarse preferencialmente.
A
CL
E
T
N
P
Ciencias Biológicas
71

CONTENIDOS
8. Infecciones virales agudas
A continuación revisaremos cómo actúan algunos
virus que tienen graves consecuencias en la
salud de las personas.
• Virus Hanta. El hantavirus es un virus ARN que
ingresa, específicamente, a las células hospederas
en las que se replica. Este virus produce
el síndrome pulmonar, que es una enfermedad
infecciosa aguda muy grave, que tiene
una mortalidad cercana al 50%. Esta enfermedad
está presente en toda Asia, principalmente
en China. En Japón y Europa Oriental
también suelen presentarse casos. Además,
en los últimos años, se han identificado casos
de esta enfermedad en el oeste de Estados
Unidos, en Brasil, Paraguay, Argentina y Chile.
El reservorio, o lugar donde se concentran los
patógenos, del hantavirus son los ratones silvestres.
Estudios realizados en la ciudad de
Coyhaique, en nuestro país, demostraron que
existen varias especies de ratones silvestres
que portan este virus, entre los cuales el más
preocupante es el Oligoryzomys longicaudatus
(ratón colilargo), cuyo hábitat se extiende
desde el extremo sur del desierto de Atacama
hasta el extremo austral de la XI Región, lo
que demuestra la incidencia que puede tener
esta enfermedad en nuestro país.
ACTIVIDAD 15
• Reunidos en pareja lean la información
sobre la distribución del organismo
reservorio del virus Hanta y los síntomas
de la enfermedad producida por este
virus. Luego, analicen la información
del Anexo 8, de la página 154, sobre las
medidas de prevención de este virus y
seleccionen aquellas que puedan ser
aplicadas en diferentes situaciones
(vacaciones, trabajo, etc.). Diseñen una
campaña de prevención contra el hantavirus
y planifiquen su difusión, ya sea
en el colegio como en la comunidad
en general.
72 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Pero, ¿cuáles son los síntomas de la enfermedad
producida por el hantavirus?
Los primeros síntomas se asemejan a los de una
gripe común, y se acompañan de fiebre, dolor
de cabeza, dolores abdominales y musculares,
además de dolores en la parte baja de la columna,
náuseas y vómitos. Luego, los síntomas se
agudizan y se produce una brusca alza de temperatura
y, como síntoma principal, dificultad
para respirar, causada por la acumulación de
líquido en los pulmones.
Biodatos
El síndrome pulmonar por virus Hanta es una enfermedad
que se contrae al respirar aire contaminado con excretas,
orina o saliva de ratones silvestres o a través del contacto
directo con los ratones o sus excretas y posiblemente a través
de mordeduras. En Chile, el ratón colilargo (Oligoryzomys
longicaudatus) es el principal vector de la enfermedad; sin
embargo, se han encontrado tres especies más de roedores
que portan el virus, el ratón oliváceo (Akodon olivaceus),
el ratón pelilargo (Abrothix longipilis) y en menor medida
el ratón orejudo (Phylotis darwini).
Es importante acudir rápidamente al médico si, después
de haber estado en lugares silvestres, se manifiesta
alguno de los síntomas de la enfermedad producida
por el hantavirus.

9. La inmunodeficiencia adquirida
La inmunodeficiencia es un tipo de enfermedad
que se caracteriza por una falla en la función de
alguno de los componentes celulares del sistema
inmune, o por una escasez relativa de estos.
Existen dos formas de inmunodeficiencia: las
primarias o congénitas y las secundarias o
adquiridas. Las inmunodeficiencias congénitas
se manifiestan durante los primeros años de
vida y las personas nacen con esta enfermedad.
Las inmunodeficiencias adquiridas, en cambio,
son causadas por un agente externo al organismo,
de manera que las personas enfermas adquieren
el agente en alguna etapa de su vida y
luego desarrollan la enfermedad.
¿Conoces algún tipo de inmunodeficiencia adquirida?
Probablemente estés pensando en el
SIDA, o síndrome de la inmunodeficiencia
adquirida, causada por el virus de la inmunodeficiencia
humana (VIH) que ataca a los linfocitos
T. El VIH, como veremos más adelante,
puede ser adquirido por las personas antes de
nacer, lo cual no quiere decir que sea un tipo de
ACTIVIDAD 16
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
inmunodeficiencia congénita, ya que se produce
por el contagio de un agente adquirido en
alguna etapa de la vida.
9.1 El problema mundial del SIDA
Se considera que la epidemia del SIDA tiene la
condición de pandemia y se extiende por el mundo
a una velocidad vertiginosa. Según datos de
organismos especializados que dependen de las
Naciones Unidas, se estima que desde sus inicios,
en la década de los 80, hasta 1997, se han
contagiado unos 40 millones de personas y casi
12 millones han muerto. Estas mismas fuentes
consideran que se contagian, aproximadamente,
unas 16.000 personas diariamente.
Biodatos
Una epidemia es una enfermedad que afecta a un número
muy alto de individuos en una población y que se propaga
rápidamente. Puede estar restringida a un área local o
puede tener una distribución más amplia. Si una epidemia
se ha extendido a muchos países, entonces se habla de
pandemia.
• Reunidos en parejas analicen la tabla de SIDA en el mundo, que aparece a continuación.
Luego, respondan las preguntas que se plantean.
Muertes
por VIH
Nuevos
casos
Personas
con VIH
América
del Norte
Caribe
América
del Sur
Europa
Occidental
Europa
Oriental
y Asia
Asia
Central
y Pacífico
Asia
(Sur y
Sureste)
África
Medio
Oriente
20.000 32.000 50.000 7.000 14.000 25.000 470.000 24.000 500
a. ¿En qué región del mundo se encuentra la mayor cantidad de personas infectadas con el VIH?
¿En cuál la menor?
b. ¿Existe alguna relación entre el número de infectados y la condición de desarrollo del país o
continente? Expliquen.
Australia
Nueva
Zelanda
45.000 60.000 150.000 30.000 250.000 130.000 780.000 80.000 500
920.000 390.000 1.400.000 540.000 700.000 640.000 5.800.000 400.000 15.000
Valores aproximados, considerados para el año 2000. ONUSIDA, OMS, OPS.
Fuente: MINEDUC. Programa de estudio Biología. Cuarto Año Medio. 2001. Página 112.
Ciencias Biológicas
73

CONTENIDOS
9.2 Virus de la inmunodeficiencia
humana
El virus del SIDA pertenece a un grupo de virus
llamados retrovirus, y su material genético es el
ARN. El VIH está limitado externamente por
una bicapa lipídica en la cual se insertan las glicoproteínas
gp 120 y gp 41. Estas proteínas presentan
zonas que se encuentran muy conservadas
en todas las variantes de virus, y otras altamente
variables, cuyos genes tienen una elevada
tasa de mutación. Estas glicoproteínas,
o proteínas de superficie, son muy
importantes, porque a través de ellas
el virus logra introducirse en las
células del sistema inmune, “mi-
Proteasa
nando” lentamente la capacidad
de defendernos contra
los agentes infecciosos, hasta
Integrasa
desencadenar el SIDA.
REFLEXIONA
Representación del VIH.
74 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
En países como Estados Unidos, Gran Bretaña y Francia, el desarrollo de nuevas terapias
ha permitido detener el avance de esta enfermedad. Sin embargo, en regiones del
mundo donde la pobreza es extrema, la enfermedad parece expandirse indiscriminadamente,
como ocurre en África, en el sur y sudeste de Asia y en América Latina.
¿Existen diferencias entre personas con más y menos recursos, en cuanto al deber de
prevenir o al derecho de tratar enfermedades como el SIDA? Fundamenta tu respuesta y
discútela con tu curso.
Por debajo de la cubierta lipoproteica del virus,
se encuentran dos envolturas proteicas distintas,
que contienen en su interior dos moléculas
de ARN. Estas moléculas de ARN codifican para
tres genes estructurales y al menos seis genes
involucrados en la expresión del virus. Existen
también copias de las enzimas transcriptasa
reversa, integrasa y proteasa.
Transcriptasa
reversa
gp 41
gp 120
ARN
viral

9.3 Ciclo del virus de la
inmunodeficiencia humana
Más adelante se describirán los mecanismos de
transmisión del VIH, sin embargo, cualquiera
sea la manera de incorporación al organismo,
el virus experimenta una interacción específica
con ciertas células del sistema inmune.
El conjunto de procesos que se llevan a cabo
entre el virus y las células del sistema inmune, y
que permiten la replicación viral, se conoce
ACTIVIDAD 17
CD4
1
Correceptor
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Proteasa
ADN de
la célula
huéped
ARN
Integrasa
2
3
Transcriptasa
reversa
Integrasa
Provirus
VIH
como ciclo de vida del VIH. Es necesario recordar
que el VIH, como cualquier virus, no es considerado
un ser vivo y solo manifiesta propiedades
“de la vida” cuando se encuentra dentro de
células del sistema inmune. De ellas, su principal
blanco son los linfocitos T helpers o linfocitos T
CD4, que reciben este último nombre debido a
la presencia de un tipo particular de proteína
de superficie llamada CD4. Esta proteína del
linfocito es la que se une con una proteína de
la superficie viral, la gp 120, lo que constituye
el inicio de la infección viral.
ADN (copia
del ARN viral)
Etapas de la infección viral. 1. El virus se une a la superficie celular del linfocito. 2. El virus se “funde” con la membrana del linfocito y
vierte su “contenido” en el citoplasma de este. 3. A partir del ARN, la transcriptasa reversa produce moléculas de ADN viral de doble
hebra. 4. Con ayuda de una proteína del virus llamada integrasa, el ADN viral se incorpora al genoma de la célula huésped. El virus
permanece latente, en un estado conocido como provirus. 5. A partir del ADN integrado o provirus, la célula “fabrica” proteínas
víricas y ARN. 6. La proteasa del VIH escinde las nuevas proteínas. 7. Las proteínas virales junto con el ARN forman nuevas partículas
víricas que salen de la célula huésped para infectar otras células.
• Reunidos en parejas observen el esquema que representa el mecanismo de infección del virus del
SIDA, y luego respondan las preguntas que se plantean a continuación.
a. ¿Cuáles son las etapas de infección lisogénica y lítica? Márquenlas con color azul y rojo, respectivamente.
b. ¿Cuáles podrían ser los puntos vulnerables del proceso de infección que permitirían desarrollar estrategias
terapéuticas contra el VIH? Márquenlos con color verde.
4
Proteasa
5
Partículas de VIH
nacientes
Proteínas
del VIH
6
7
ARN
del VIH
Ciencias Biológicas
75

CONTENIDOS
9.4 Fases del síndrome de la
inmunodeficiencia adquirida
La infección evoluciona en tres fases: una aguda,
una crónica y el desarrollo del SIDA.
a. Fase aguda. Aumenta notablemente el número
de partículas virales y, paralelamente, disminuye
el número de linfocitos T CD4. A las tres
semanas de iniciada la infección muchas personas
manifiestan síntomas similares a la mononucleosis,
tales como fiebre, inflamación de
los ganglios linfáticos, dolores musculares y
cefalea (dolor de cabeza).
b. Fase crónica. De una a tres semanas después
de la fase aguda, disminuyen los síntomas
señalados anteriormente, como consecuencia
de la acción del sistema inmune que ejerce
cierto control sobre el virus.
Durante esta fase, existe una recuperación
aparente, manteniéndose relativamente constante
la concentración de virus en el organismo,
incluso por varios años. Este período dura, en
promedio, unos 8 a 10 años y es común que
los infectados se sientan bien, no presenten
síntomas, o que estos sean menores.
ACTIVIDAD 18
• Junto a tu compañero o compañera
de banco, analiza el siguiente
gráfico que representa el curso
clínico natural de la infección por
VIH. Posteriormente, respondan
las siguientes preguntas.
76 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Recuento de células T CD4 (células por mm 3 de sangre)
1200
1000
En la fase crónica, los linfocitos T CD4 estimulan
a los linfocitos citotóxicos o citolíticos (CD8)
para que destruyan a las células infectadas
por el virus. Además, estimulan la producción
de anticuerpos, por parte de los linfocitos B,
que ayudan a destruir las partículas virales
libres.
A pesar de esta “mejoría” relativa, el sistema
inmune, en general, no logra “derrotar” a la
infección y el virus termina por “vencer”,
produciendo una reducción significativa de
la cantidad de linfocitos, que cuando alcanzan
un recuento inferior a los 200 por milímetro
cúbico de sangre se considera que el
infectado ha manifestado el SIDA.
c. Desarrollo del SIDA. Cuando se declara el SIDA,
el sistema inmune ha sido superado y comienzan
a manifestarse las enfermedades
oportunistas, producidas por microorganismos
que, en condiciones normales, el organismo
logra mantener controlados. Ejemplos
de estas enfermedades oportunistas son la
neumonía y la toxoplasmosis. Una vez que
estas enfermedades se manifiestan, la sobrevida
del enfermo no supera los dos años.
Fase aguda Fase crónica SIDA
Muerte
Enfermedades
oportunistas
a. ¿Qué ocurre con la cantidad de
linfocitos T CD4 y la cantidad de
virus (carga vírica), en cada una
de las etapas?
b. ¿Cómo se explican estas
variaciones?
c. ¿Qué valor aproximado debe
alcanzar el recuento de linfocitos
T CD4 para diagnosticar el SIDA?
200
10
d. ¿Qué factores pueden influir en
la extensión de la fase crónica?
0
0 6
Semanas
12 1 2 3 4 5 6 7
Años
8 9 10 11
Fuente: Adaptado de Anthony Fanciental, en Annals of Internal Medicine. Vol. 124: 1996.
3
102 104 105 800
Células T CD4
Síntomas generales
600
400
Carga vírica
10 7
10 6
Carga vírica (copias de ARN del VIH por mm de plasma)

9.5 Transmisión del VIH
El VIH se incorpora al organismo principalmente
a través de las relaciones sexuales, o por compartir
agujas con una persona infectada. Además,
puede transmitirse de una madre portadora
a su hijo, durante el embarazo, en el momento
del parto (cuando los fluidos maternos contaminados
se contactan con las mucosas del bebé)
o durante la lactancia.
Es importante que hombres y mujeres que decidan tener
hijos, se efectúen el test de ELISA si han estado expuestos
a alguna situación de riesgo de contagio por VIH.
9.6 Detección del VIH
Desde 1985, está disponible en nuestro país la
técnica inmunológica conocida como ELISA, del
inglés Enzime Linked Immuno Sorbent Assay
(Ensayo Inmunoabsorbente Ligado a Enzimas)
que permite detectar el VIH.
Esta técnica requiere la incubación de una
muestra de suero del posible infectado, con
una preparación que contiene proteínas virales,
empleadas como antígeno. Después de un tiempo
de incubación, se evalúa la presencia de
anticuerpos específicos contra esas proteínas
del VIH. Si existen anticuerpos anti-proteínas
virales, entonces el individuo es seropositivo, es
decir, se ha contagiado con VIH. Por el contrario,
si no se detectan los anticuerpos, es seronegativo,
es decir, normal.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
9.7 Estrategias para combatir el VIH
El tratamiento ideal para combatir el SIDA, y en
el que se está trabajando actualmente, es la
elaboración de una vacuna que evite la infección
del VIH e impida el surgimiento de esta
enfermedad. Lamentablemente, los resultados
obtenidos hasta ahora no son esperanzadores,
al menos a corto plazo.
Otro mecanismo para hacer frente a esta enfermedad
está representado por la farmacoterapia,
y ha dado resultados bastante positivos en estos
últimos años. En la actualidad existen algunos
medicamentos que permiten a los enfermos llevar
una vida mejor, ya que retardan el efecto
nocivo del virus, aumentando con ello las expectativas
de vida.
Inicialmente, la enfermedad se enfrentaba con
fármacos como el AZT o zidovudina, medicamentos
que inhiben la acción de la transcriptasa
reversa, enzima viral que produce ADN a partir
del ARN. Sin embargo, la inhibición es transitoria
y luego de un tiempo el virus continúa multiplicándose,
destruyendo la célula infectada.
En la actualidad se están produciendo otros
medicamentos que inhiben la actividad de la
proteasa, enzima viral que se requiere para
que las proteínas del virus se procesen para
ensamblar nuevas partículas virales.
Gentileza GlaxoSmithKline.
Distintos medicamentos
para combatir los
efectos del SIDA.
Ciencias Biológicas
77

CONTENIDOS
9.8 Resistencia del VIH
Otra limitante del tratamiento con medicamentos
es el surgimiento del fenómeno de resistencia.
El tratamiento farmacológico que no logra
contener el crecimiento viral, o un inadecuado
uso de los medicamentos al no cumplir los
horarios o dosis, determina este fenómeno.
Las drogas usadas para enfrentar al VIH se pueden
clasificar en tres grandes grupos: inhibidores
de la transcriptasa reversa, que son similares
en estructura a los nucléotidos (análogos
de bases); inhibidores específicos de la
transcriptasa; e inhibidores de la proteasa.
Estos dos últimos son especialmente
sensibles a la aparición del fenómeno de
resistencia.
Se estima que en una persona infectada,
diariamente se pueden generar hasta 10
millones de nuevas partículas virales.
Como consecuencia de esta elevada tasa
proliferativa del virus, surgen mutaciones
y, como consecuencia, nuevas variantes
víricas que son insensibles a la acción del
fármaco, es decir, resistentes. Más aún, el
uso de medicamentos provoca un proceso
de selección de las cepas resistentes,
como consecuencia de la eliminación de
las variantes sensibles a la droga.
Por eso es de vital importancia que una
vez seleccionada la terapia, esta no se
abandone para evitar el surgimiento de
este fenómeno. Sin embargo, existe una
alta probabilidad de que la resistencia se
manifieste.
Biodatos
De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (OMS),
en solo dos decenios, la pandemia de SIDA ha cobrado 20
millones de vidas e infectado a 38 millones más, donde los
adolescentes de entre 15 a 24 años de edad constituyen
el 50% de las personas que se agregan a los infectados
con el VIH (una cada 14 segundos). ¿Qué medidas de prevención
son eficaces para evitar el contagio con el virus
del SIDA?
78 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Otra alternativa que se evalúa actualmente para
desarrollar nuevas estrategias de tratamiento,
considera la existencia de individuos que son
menos susceptibles a la acción del VIH. Se sabe
que entre un 10 y un 25% de los individuos que
tienen contacto con el virus, ya sea por contacto
sexual, por consumo de drogas endovenosas o
por transfusiones con sangre contaminada, tardan
tiempos inusitadamente mayores, o sencillamente
no exhiben presencia del virus. Este
hecho demuestra la existencia de una resistencia
genética a la infección.
La identificación de estos genes de resistencia, junto
con el conocimiento aportado por el Proyecto Genoma
Humano y las técnicas del ADN recombinante, aparecen
como una nueva alternativa de tratamiento para el SIDA.
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
Biologí@net
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
Visita la página www.conasida.cl , donde encontrarás
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
importante información sobre campañas de prevención
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
y presencia del VIH/SIDA en nuestro país.
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

9.9 Prevención del SIDA
La forma más importante de prevenir infecciones
por VIH, a gran escala, es la modificación de las
conductas de riesgo de la población, tales como
las prácticas sexuales no protegidas y la inyección
de drogas endovenosas.
Las transfusiones sanguíneas dejaron de representar
un riesgo a partir de 1984, año en que se
estableció la obligatoriedad de aplicar el examen
de detección del virus en las muestras de sangre,
previo a la transfusión.
Según investigaciones realizadas en otros países,
las campañas informativas dirigidas específicamente
hacia los grupos de riesgo, como la
población heterosexual adolescente, los homosexuales,
los drogadictos, entre otros, dan buenos
resultados.
Si bien, la única conducta totalmente eficaz
para prevenir el contagio del virus del SIDA es la
abstinencia sexual, algunos estudios demuestran
que muchos adolescentes mantienen una vida
sexual activa. Por esto, es necesario desarrollar
campañas educativas que expliquen la importancia
de llevar a cabo una sexualidad segura,
que promueva una pareja sexual única y el uso
correcto del preservativo, como medidas que
disminuyen el riesgo de contagio con el VIH.
También, es fundamental entender que la abstinencia
sexual es una decisión personal, que
debe ser respetada por las personas que no
compartan dicha opción.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Por otro lado, las campañas preventivas deben
considerar la influencia que pueden tener los
líderes de grupo al respecto. Se ha visto que
cuando compañeros o compañeras influyentes
son instruidos sobre el SIDA y estos transmiten
lo aprendido al resto del grupo, existe una
importante reducción de las conductas de riesgo.
Debido al gran aumento de infectados por VIH, es de
suma importancia informar a la población las formas de
prevención de esta mortal enfermedad.
ACTIVIDAD 19
a. Organizados en grupos de máximo cinco compañeros o compañeras, elaboren preguntas relacionadas
con las formas de transmisión del VIH, las fases del SIDA y las estrategias para tratar y prevenir esta
enfermedad.
b. Comenten sus preguntas con el(la) profesor(a) y elaboren un cuestionario para ser aplicado a
diferentes integrantes del colegio y de la comunidad en general.
c. Identifiquen la edad, el sexo y la actividad de cada persona encuestada.
d. Revisen las respuestas y asígnenle una puntuación a cada cuestionario. Posteriormente, tabulen sus
resultados de acuerdo con las diferentes variables (sexo, edad, actividad, etc.). Elaboren una conclusión
respecto del nivel de conocimiento sobre el SIDA y posibles diferencias entre los diferentes grupos
de personas encuestadas.
Gentileza Ministerio de Salud.
Ciencias Biológicas
79

CONTENIDOS
10. Las vacunas
Las vacunas son una importante “herramienta”
desarrollada por el ser humano para prevenir el
contagio de enfermedades infecciosas como la
viruela, la poliomielitis y la influenza. Generalmente,
para producir una vacuna que permita
enfrentar una enfermedad infecciosa se utilizan
muestras de virus enteros y “muertos”, o
variantes atenuadas. Estas vacunas, una vez en
el interior del organismo, producen inmunidad
(adaptativa o adquirida), debido a que generan
una respuesta inmunológica específica.
El objetivo final de una inmunización ideal no
es solo la producción de anticuerpos (inmunidad
humoral) sino que también el desarrollo de
células citotóxicas capaces de destruir a las células
infectadas por el virus (inmunidad celular).
10.1 En búsqueda de una vacuna
contra el SIDA
Desde el descubrimiento de los terribles efectos
del SIDA, los investigadores se han abocado a la
búsqueda de una vacuna para controlar la
infección del VIH, pero los resultados no han
sido los esperados. Los fracasos se deben a que
la respuesta inmune natural del organismo no
es capaz de destruir al virus.
En la elaboración de vacunas contra el VIH se
han empleado proteínas de la superficie o de la
envoltura viral. El virus del SIDA usa una de
estas proteínas para infectar a sus células huéspedes,
la proteína gp 120, por lo que el desarrollo
de anticuerpos que se unan a esta proteína
debería evitar la infección.
80 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Además de la proteína gp 120, se ha manejado la
gp 41, proteína que ancla la gp 120 a la membrana
del virus, como candidata a una vacuna
anti-VIH. En condiciones experimentales, ambas
proteínas desencadenaron la producción de
anticuerpos que fueron capaces de neutralizar
a los virus contenidos en tubos de ensayo, bloqueando
la infección de linfocitos humanos mantenidos
en cultivo. Sin embargo, estos anticuerpos
fueron incapaces de neutralizar virus obtenidos
directamente de pacientes seropositivos.
REFLEXIONA
En Chile, el primer caso de SIDA se registró en el año 1984.
Desde entonces y hasta el año 2004, cerca de 12.000 nuevos
casos, entre portadores y enfermos, han aparecido.
A pesar del número creciente de casos que se presenta en
el país, existe un amplio desconocimiento de las características
de la enfermedad y de sus modos de contagio, lo que
lleva a segregaciones y discriminaciones de las personas
que sufren esta terrible enfermedad. Para evitar la segregación,
el Estado ha elaborado una serie de medidas legales
que permiten una mejora integral en el trato, la no discriminación
y una mejor atención asistencial, además de la subvención
del gasto necesario para afrontar los efectos de las
enfermedades oportunistas que afectan al enfermo de SIDA.
¿De qué manera se puede lograr la integración del
enfermo de SIDA?
ACTIVIDAD 20
• Aplicando lo que ya sabes y de lo expuesto en estas páginas, elabora un esquema que represente
las etapas de producción de una vacuna.
• Luego, compara tu esquema con el de otros compañeros(as) de curso y elaboren en conjunto uno
que recoja el aporte de todos.
• Generen un debate en torno a las limitantes que enfrentan estos procedimientos.

11. Rechazo inmune
y transfusiones de sangre
Los eritrocitos poseen antígenos específicos que
determinan cada uno de los grupos sanguíneos.
Los cuatro grupos sanguíneos resultan de la
combinación de tres antígenos (A, B y 0) y de la
presencia de anticuerpos en el plasma.
Fenotipo
ACTIVIDAD 21
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Genotipo
(alelos presentes)
Antígenos
específicos de los
glóbulos rojos
0 00 –
¿Qué otros antígenos presentan las células sanguíneas?
Luego del descubrimiento del sistema
AB0, se han identificado otros antígenos presentes
en las células sanguíneas. Estos también
se deben tener en cuenta al momento de llevar
a cabo una transfusión sanguínea, reduciendo
la posibilidad de rechazo por incompatibilidad.
Entre los antígenos más importantes se encuentra
el factor Rh. Su nombre se debe a que fue
identificado en la superficie de los eritrocitos
de un tipo de mono, el macaco Rhesus.
El grupo A posee antígeno A y anticuerpo anti B;
el grupo B presenta el antígeno B y el anticuerpo
anti A; el grupo AB posee ambos antígenos (A
y B), pero carece de anticuerpos; el grupo 0,
carece de antígenos, pero posee los dos anticuerpos:
anti A y anti B. A partir de esta información,
se pueden llevar a cabo transfusiones
compatibles, evitando las combinaciones que
reúnan al antígeno del donante con el respectivo
anticuerpo del receptor. Por ejemplo, una
persona del grupo A no puede donar sangre a
otra del grupo B.
Anticuerpos en el
plasma sanguíneo
Anticuerpo anti A
Anticuerpo anti B
Reacción con anticuerpos
Anticuerpo anti A
Anticuerpo anti B
No No
A AA, A0 A Anticuerpo anti B Sí No
B BB, B0 B Anticuerpo anti A No Sí
AB AB A, B – Sí Sí
• En parejas, analicen la tabla que aparece en esta página y el esquema que aparece en el Anexo 9
de la página 155. Luego, respondan las siguientes preguntas.
a. ¿Cuántas combinaciones genéticas determinan cada grupo sanguíneo?
b. ¿Qué grupo sanguíneo corresponde al dador universal?, ¿y cuál al receptor universal?
c. ¿Por qué no son importantes los anticuerpos del donante?
Dependiendo de la presencia o ausencia de
este antígeno, las personas se clasifican como
Rh positivos (Rh+) o Rh negativos (Rh-), respectivamente.
En condiciones normales, las personas
no poseen anticuerpos contra este antígeno en
el plasma. Por lo tanto, la herencia del factor
Rh sigue un patrón mendeliano, en que la condición
Rh+ domina sobre la Rh-.
Ciencias Biológicas
81

CONTENIDOS
11.1 Incompatibilidad sanguínea
durante el embarazo
Cuando una madre Rh negativo engendra un
hijo Rh positivo, existe la posibilidad de que
durante el embarazo, principalmente durante
los últimos meses, parte de los glóbulos rojos
del feto pasen a la circulación materna. Como
consecuencia de este hecho, el factor Rh presente
en los eritrocitos fetales, y ausente en los
de la madre, es reconocido como un elemento
ajeno al organismo, lo que determina la producción
de anticuerpos anti factor Rh. Lo mismo
puede ocurrir al momento del parto, cuando la
sangre materna y la fetal se mezclan, posibilitando
que la madre se inmunice a causa del
factor Rh presente en los eritrocitos fetales.
Los anticuerpos anti Rh producidos por la madre
pueden atravesar la placenta y destruir los glóbulos
rojos del feto. El desenlace de esta situación
puede ser fatal, incluso poco antes del
nacimiento o tiempo después de ocurrido este.
Este problema se conoce como eritroblastocis
fetal o anemia hemolítica.
El riesgo de esta condición de incompatibilidad
materno-fetal aumenta en los próximos embarazos,
si es que ellos también son Rh positivos.
Esto se debe a que la madre ha producido
anticuerpos contra el factor Rh, los que pueden
cruzar la placenta y destruir los glóbulos rojos
del siguiente hijo, e incluso desencadenar una
respuesta inmune más intensa.
En casos extremos, las alternativas terapéuticas
consideran la realización de transfusiones de
sangre intrauterinas. Actualmente, la estrategia
que se emplea es preventiva, y consiste en
tratar a la madre Rh negativa que ha dado a luz
un hijo Rh positivo, con un suero (antisuero)
que contiene anticuerpos contra los antígenos
de los glóbulos rojos fetales. De esta manera, se
destruyen las células sanguíneas fetales que
poseen el antígeno y con ello se evita la estimulación
del sistema inmune de la madre. El plazo
máximo para inyectar el antisuero es de 72
82 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
A
horas, ya que después de este período la madre
ya ha sido sensibilizada.
Representación de la eritroblastocis fetal. A. Última etapa del
primer embarazo. B. Última etapa del segundo embarazo.
ACTIVIDAD 22
• Reunidos en parejas, analicen el esquema
que representa la eritroblastocis
fetal, y luego, respondan las preguntas
que se plantean a continuación.
Glóbulos rojos que
llevan el antígeno Rh
Anticuerpos maternos
contra el antígeno Rh
a. ¿Por qué la producción de anticuerpos
de la madre se restringe principalmente
a los últimos meses del embarazo o al
momento del parto?
b. ¿Por qué el segundo hijo Rh positivo tiene
mayor probabilidad, que el primero, de ser
“atacado” por los anticuerpos producidos
por la madre?
B

12. Rechazo inmune y trasplantes
Estudios realizados acerca de las funciones del
sistema inmune y los rechazos observados en
trasplantes de órganos, muestran que este hecho
está relacionado con un grupo de glicoproteínas
específicas que están presentes en casi todas
las células del organismo, con excepción de los
glóbulos rojos, llamadas moléculas del complejo
de histocompatibilidad mayor o CHM.
Se sabe que este complejo está controlado por
unos 20 genes, cada uno de los cuales posee
entre 8 y 10 alelos diferentes en el ser humano.
La gran cantidad de combinaciones de nucleótidos
que pueden presentar estos genes demuestra
por qué es tan común la ocurrencia de los
rechazos de trasplantes de órganos.
Existen dos tipos de proteínas del grupo CHM:
de clase I y de clase II. Ambas actúan como antígenos.
Los antígenos de la clase I están presentes
en todas las células del organismo (excepto
en los eritrocitos) y son necesarios para que los
Biodatos
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Muchos biólogos sugieren que el complejo de histocompatibilidad mayor está
involucrado en el reconocimiento a nivel individual en especies de vertebrados.
Esto significa, por ejemplo, que dos individuos muy emparentados pueden
reconocerse aunque nunca se hayan visto.
IR A LAWEB
linfocitos T reconozcan a las células que los portan
como parte del organismo. Los de la clase II
están presentes solo en las células del sistema
inmune y sirven para que estas se reconozcan
entre sí.
Todos los seres humanos poseemos diferentes
antígenos de histocompatibilidad, lo que reduce
enormemente el éxito de un trasplante. Pero,
¿por qué se produce el rechazo de un órgano
trasplantado? Los antígenos de histocompatibilidad
mayor presentes en las células del dador
son reconocidos como ajenos por los linfocitos
del receptor, lo que estimula una respuesta
inmune que produce el rechazo.
¿De qué manera se trata el rechazo de órganos
trasplantados? El tratamiento incluye el uso de
drogas inmunodepresoras o inmunosupresoras,
es decir, drogas que disminuyen la intensidad
de la respuesta inmune del organismo al detectar
un elemento extraño, en este caso, el órgano
trasplantado.
Visita la página www.santillana.cl/bio4 para observar la animación que ahí se encuentra y desarrollar las actividades que se
proponen.
ACTIVIDAD 23
• Lee la información presentada en esta página y responde las preguntas que se plantean a
continuación.
a. ¿Por qué se deben restringir las visitas al trasplantado y usar mascarillas cuando se comparte con él?
b. ¿Por qué para realizar un trasplante se recurre a parientes cercanos del paciente?
Ciencias Biológicas
83

CONTENIDOS
13. Las alergias
Las alergias pueden considerarse como un tipo
de respuesta inmune extremadamente exacerbada,
frente a sustancias aparentemente inocuas.
Algunas alergias comunes son la fiebre del heno,
las alergias a los mariscos, al pescado, al polen,
e incluso, a ciertos antibióticos. Pero, ¿por qué
se producen las alergias?
Aunque la mayoría de las personas están
expuestas a sustancias como las señaladas, no
todas presentan una respuesta del sistema
inmune tan extrema.
La reacción de alergia o hipersensibilidad, como
se la designa técnicamente, se caracteriza porque
en los primeros “encuentros” con el alergeno o
agente que la provoca, el organismo no manifiesta
ningún tipo de respuesta. Pero, después
de una segunda exposición, se produce una
reacción inflamatoria muy rápida. Además, se
activan ciertos grupos de linfocitos T helpers
que secretan citoquinas, las que, a su vez, activan
los linfocitos B productores de un tipo especial
de anticuerpos, las IgE. Además, se producen
células de memoria.
Los anticuerpos IgE permanecen poco tiempo
en circulación, sin embargo, logran estimular
ciertos grupos de células sanguíneas, las que
secretan diferentes sustancias químicas, como la
histamina, la serotonina y otras conocidas como
leucotrienos y prostaglandinas, que median la
respuesta inflamatoria.
La inflamación provoca un aumento del “riego
sanguíneo” por vasodilatación, y con ello produce
un mayor aporte de células defensivas.
Además, determina una constricción de la musculatura
bronquial, produciendo esa característica
sensación de ahogo que manifiestan las
personas asmáticas frente a un alergeno.
Algunos científicos piensan que esta reacción
evita el ingreso de patógenos potenciales.
Como consecuencia de la reacción inflamatoria
se aprecian, además, un aumento de la secreción
de mucus, dermatitis (picazón), eczema (irritación
84 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
de la piel), e incluso diarreas, en aquellas alergias
a ciertos alimentos.
El tratamiento de las alergias considera el empleo
de antihistamínicos y, en algunos casos, se combinan
con descongestionantes.
El polen es uno de los alergenos ambientales más comunes,
junto con el polvo y el humo.
El estornudo es causado por la irritación de las membranas
mucosas de la nariz o garganta, provocada por algunos
agentes ambientales.
ACTIVIDAD 24
• Reunidos en parejas, averigüen sobre
los test cutáneos que se aplican para las
pruebas de alergia. Investiguen cómo,
dónde y por qué se realizan, y qué tipo
de información entregan. Luego, elaboren
un informe sobre lo investigado e
incluyan sus principales conclusiones.

PROYECTO
Disposición a la donación de órganos en mi colegio
- Encuestas
- Lápices
Encuesta 1: ¿Aceptaría ser donante de órganos o tejidos, en caso de un accidente fatal?
No
Solo a un pariente
cercano
A quien lo requiera
Total
M: Masculino F: Femenino
Procedimiento
1. Reproduce la encuesta y aplícala entre los profesores y los alumnos(as) de 3º y 4º de Educación
Media de tu colegio (máximo de 20 hombres y 20 mujeres por nivel, seleccionados al azar).
Antes de responder, a los entrevistados se les mencionarán como ejemplos de órganos requeridos
para trasplante: los riñones, el corazón, los pulmones y el hígado, y como ejemplos de tejido: las
córneas, la médula ósea, las válvulas cardíacas y la piel, garantizándose el total anonimato de
sus respuestas.
2. Tabula en una sola encuesta los resultados obtenidos del total de la muestra.
3. Grafica estos resultados según el sexo y el grupo al que pertenecen los entrevistados.
Análisis de resultados
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Alumnos 3 o medio
M
F
Materiales
- Calculadora
Alumnos 4 o medio Profesores
M F M F Total
a. ¿Cómo varía la disposición a donar órganos entre alumnos y profesores?, ¿hay mayor disposición
en un grupo en particular?, o ¿hay diferencias según el sexo, independientemente de si se trata
de alumnos o profesores?
b. Entre quienes están dispuestos a donar sus órganos, ¿hay diferencias en relación al receptor del
órgano? ¿Dependen estas diferencias del grupo al que pertenece el entrevistado?
c. Elabora una lista con los factores que explican los hallazgos obtenidos al llevar a cabo este
proyecto.
Ciencias Biológicas
85

TRABAJO CON LAS ACTITUDES
1. Explorar el problema
El trasplante de órganos
es una necesidad permanente
en las clínicas y hospitales
de todo del mundo.
Según datos de la
Corporación de Fomento
del Trasplante, solo durante
el mes de julio de 2005,
en Chile fueron registrados
1.157 pacientes en espera
de un trasplante. De
ellos, 948 requerían un
riñón, 180 un hígado, 20
un corazón y 9 un par de
pulmones. Además, más
de 1.000 pacientes aguardaban
por el implante de
un tejido como córneas,
válvulas cardíacas, médula
ósea o piel. Sin embargo,
entre 1993 y 2004 el promedio
de donantes de
órganos alcanzó en nuestro
país solo a las 107 personas
por año. Entre 2000
y 2004 esta cifra aumentó
a un promedio de apenas
132 donantes. Además del aspecto social relacionado
con el problema de la donación de
órganos, el trasplante de órganos y el implante
de tejidos está supeditado a aspectos científicos
y bioéticos de gran importancia. ¿Cómo manejar
adecuadamente el rechazo de órganos en
quienes han recibido un trasplante? ¿Es posible
clonar órganos en condiciones de laboratorio?
86 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Trasplante de órganos:
aspectos científicos, bioéticos
y sociales
¿Debe ser la donación de órganos un acto voluntario
u obligatorio?
a. Aspectos científicos
El éxito del trasplante de
un órgano o del implante
de un tejido depende, en
primer lugar, de los genes
que comparten el donante
y el receptor. Mientras
mayor consanguineidad,
menor es la probabilidad
de rechazo del trasplante.
En este sentido, juegan un
rol fundamental los genes
que codifican para las proteínas
involucradas en el
reconocimiento de antígenos
y cuerpos extraños al
or ganismo, o complejo de
histocompatibilidad mayor
(CHM, o HLA en el ser humano).
El prendimiento o
rechazo de un trasplante
también está relacionado
con el uso adecuado de
drogas inmunodepresivas
y de productos tecnológi-
FOTOBANCO
cos que impiden el reconocimiento
inmediato del órgano o tejido trasplantados
por el sistema inmune del receptor.
Uno de los modelos que mayor atención ha recibido
en el último tiempo para elaborar nuevas
estrategias que impidan el rechazo de órganos
es el feto humano.

El feto es un injerto de tejido extraño (o aloinjerto)
a la madre que, a pesar de poseer genes
CHM de origen paterno, es tolerado por el sistema
inmune de esta última. Entre las causas
que explican la tolerancia inmunológica del
feto por parte de la madre se encuentran la
estructura y función de la placenta. La zona de
contacto placentaria entre los tejidos materno
y fetal (trofoblasto), no expresa las proteínas
tipo I y tipo III del CHM, lo que impide su reconocimiento
por los linfocitos T maternos y, consecuentemente,
el rechazo del tejido fetal.
Además, las células del trofoblasto participan
activamente en la inhibición indirecta de la
actividad de las células T maternas, gracias a la
secreción de una enzima, la indolamindioxigenasa,
que cataboliza triptofano, un aminoácido
esencial para la nutrición de los linfocitos T.
Algunos científicos proponen utilizar este tipo
de “estrategias” naturales para impedir el
rechazo de órganos trasplantados por medios
artificiales.
Por último, ya es posible desarrollar a partir de
células indiferenciadas, como las células del cordón
umbilical o de otros tejidos embrionarios,
órganos que pueden ser luego trasplantados a
los pacientes que los necesiten. Si bien esto no
soluciona del todo el problema de la compatibilidad
genética, permitiría un avance sustancial
en el problema del permanente déficit de
donantes de órganos. En Inglaterra, por ejemplo,
ya se aprobó una ley que autoriza la realización
de experimentos utilizando células madres o
indiferenciadas para obtener, en condiciones
de laboratorio, órganos para trasplantes.
b. Aspectos bioéticos
Según un informe del Grupo de Estudios sobre
Muerte Encefálica, de las Sociedades Chilenas de
Nefrología y de Trasplante, publicado en Revista
Médica de Chile (2004, 132:109-118), “En el
trasplante de órganos convergen prácticamente
la totalidad de los problemas éticos de la medicina,
por lo que se ha llegado a considerar un
micromodelo bioético, donde se adelanta el
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
debate y la resolución de los problemas, aplicándose
luego en otros campos de la medicina”.
Los temas que han sido objeto de debate en la
historia del trasplante de órganos desde los inicios
de esta práctica en la década de 1950, se
refieren al uso de seres vivos con fines experimentales,
a la donación de cadáveres y la definición
de muerte encefálica, a la distribución
equitativa de órganos, al problema del comercio
de órganos y de la organización necesaria
para regular la donación y los trasplantes de
manera óptima. Entre los aspectos bioéticos
que fundamentan actualmente la medicina del
trasplante y donación de órganos se encuentra
el principio de autonomía, en el sentido de no
considerar al ser humano como un mero “depósito”
de órganos, por más loables que sean los
fines, y de enfatizar la libertad de las personas
involucradas en este acto, tanto donante como
receptor, sobre la base del consentimiento
informado. También, debe tomarse en cuenta
la seguridad de los procedimientos como contraparte
del principio de solidaridad que sustenta
el acto de la donación de un órgano.
c. Aspectos sociales
No obstante los avances logrados en los aspectos
científico y bioético, el trasplante de órganos
sigue siendo una necesidad que deben
cubrir los centros de salud de todo el mundo
aplicando una política de donación de órganos
informada y responsable. En Chile, esta labor la
realiza el Ministerio de Salud en conjunto con
la Corporación de Fomento del Trasplante y el
apoyo de la Sociedad Chilena de Trasplante. De
acuerdo con el resumen estadístico 2004 preparado
por la Sociedad Chilena de Trasplante
para la mencionada corporación (disponible en
el sitio www.trasplante.cl), el número de donantes
efectivos entre 1998 y 2004 no superó la
tasa de 8.6 donantes por millón de habitantes,
siendo lo esperado de acuerdo a los requerimientos
del país 30 donantes por millón. El gráfico
resume el total de donantes de órganos en
Chile entre 1993 y 2004.
Ciencias Biológicas
87

TRABAJO CON LAS ACTITUDES
Número de donantes
160 DONANTES DE ÓRGANOS (CHILE, 1993-2004)
140
120
100
80
60
40
20
52
1993
Respecto de la distribución por sexo de los
donantes, hay una leve diferencia a favor de los
hombres (52.2%), respecto de las mujeres
(47.8%). En relación a la edad promedio de los
donantes (período 1993-2004), esta bordea los
33 años. Aunque en el último tiempo esta cifra
aumentó a los 38 años de edad, aún está por
debajo de los promedios de países que muestran
un desarrollo importante en el área de obtención
de órganos, donde los donantes alcanzan
entre los 45 y 50 años de edad.
La tabla resume el total de trasplantes realizados
en Chile entre 1992 y 2004, según el órgano
trasplantado, obtenido de donantes muertos.
88 Ciencias Biológicas
0
72
61
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
96 95
116
132
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Año
Fuente: Resumen Estadístico 2004. Corporación de Fomento del Trasplante (www.trasplante.cl)
Órgano
Riñones
TOTAL DE TRASPLANTES ACUMULADO POR ÓRGANO EN CHILE
ENTRE 1992 Y 2004 (DONANTE CADÁVER)
147
Hígados 402
Corazones 118
Pulmones 51
Páncreas 13
Intestino 1
Fuente: Resumen Estadístico 2004. Corporación de Fomento del Trasplante (www.trasplante.cl)
127
117
136
134
De acuerdo con la Sociedad Chilena de Trasplante,
el problema del bajo crecimiento en el número
de donantes no depende de la negativa de los
familiares que, aunque es alta (33%), es la más
baja de América Latina. Tampoco estaría asociado
directamente con la difusión, dada la creciente
cobertura de los medios de comunicación
al tema de la donación de órganos, de los
resultados obtenidos en trasplantes de alta
complejidad y de los contenidos de la Ley de
Trasplante, promulgada en 1996. Según los especialistas
de la mencionada agrupación “la problemática
(del trasplante de órganos) reside en
la necesidad de profesionalizar la actividad,
creando una estructura encargada del procuramiento
de órganos que
Total
2.365
dependa del Ministerio
de Salud con un profesional
a cargo, con experiencia
en este tipo de
actividad”.

2. Analizar el problema
• Considerando la información contenida
en las páginas anteriores, y buscando
información adicional en la biblioteca
de tu colegio e Internet, desarrolla las
siguientes actividades.
a. ¿Por qué el grado de parentesco entre
donante y receptor es tan importante
para aumentar la probabilidad de éxito
de un trasplante?
b. ¿Por qué las células a partir de las cuales
se pretende obtener un nuevo órgano
(células “madre”) en condiciones de
laboratorio, deben encontrarse en un
estado indiferenciado?
c. Respecto del gráfico de la página 88,
propón una hipótesis que explique el
aumento a casi el doble en el número de
donantes a partir de 1996.
d. De acuerdo con los datos recogidos en la
tabla de la página 88, ¿qué factores
médicos y sociales explican el hecho de
que el número de trasplantes de riñón
supere significativamente al de otros
órganos, como hígado, corazón o
pulmones?
3. Tomar una decisión
a. ¿Por qué el principio bioético de la
autonomía debe primar para establecer
una política responsable e informada
de donaciones y trasplantes de órganos
y tejidos?
b. Según el Reglamento de la Ley Nº 19.541
que establece normas sobre trasplante
y donación de órganos, la prioridad de
un receptor para recibir un trasplante
“considerará la compatibilidad-grupo
sanguíneo y HLA según órgano-
anticuerpos linfocitotóxicos y tiempo
de espera en programa para trasplante,
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
de acuerdo a los requerimientos del
órgano a trasplantar”. Sobre la base de
esta información, responde: ¿Por qué es
necesario aplicar un sistema de puntajes
para decidir cuál de los pacientes en
espera debe recibir antes que otro un
trasplante renal? ¿Deben los factores
mencionados tener el mismo peso o
ponderación al momento de tomar la
decisión sobre el trasplante? ¿Por qué?
¿Qué otros factores deberían considerarse
para calcular este puntaje?
c. El Artículo 6 de la Ley de Trasplante
establece, en relación al donante, que
su consentimiento para donar órganos
“podrá ser revocado en cualquier
momento antes de la extracción,
sin sujeción a formalidad alguna”.
¿Qué principio bioético se encuentra
implícito en este enunciado de la ley?
4. Mi compromiso
• Con ayuda de tu profesor(a) organiza
un debate en tu curso sobre el tema
“La donación de órganos: ¿Un acto de
solidaridad humana?”. Considera entre
los problemas a discutir si debiera quedar
establecida la calidad de donante en la
cédula de identidad. Enumera los factores
que impiden que el número de donantes
en Chile aumente de manera significativa.
Resume los antecedentes disponibles y los
resultados del debate en tablas y gráficos.
Publica los resultados del debate en el
diario mural de tu colegio.
Ciencias Biológicas
89

LECTURA CIENTÍFICA
La autoinmunidad se debe a la pérdida
de los mecanismos responsables del
mantenimiento de la tolerancia a los
tejidos del cuerpo por parte de los
leucocitos. En la microfotografía se
observa a un macrófago de gran
tamaño a punto de fagocitar a un
linfocito.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
a. Propón una hipótesis que explique: ¿Por qué la miastenia severa puede producir la muerte por asfixia? (Repasa
tus conocimientos sobre anatomía del sistema respiratorio).
b. ¿Por qué las diferencias en la frecuencia del lupus en hombres versus mujeres tendrían una base hormonal?
c. ¿Por qué los científicos estudian las citoquinas para comprender la causa de las enfermedades autoinmunes?
90 Ciencias Biológicas
FOTOBANCO
Enfermedades autoinmunes: un problema
pendiente
En condiciones normales, el sistema inmune produce anticuerpos y
moviliza células como reacción de defensa frente a la presencia de
microorganismos o de cuerpos extraños que no reconoce como propios.
Sin embargo, hay personas que padecen enfermedades autoinmunes
caracterizadas por una respuesta inmune exagerada que afecta de manera
crónica a los tejidos y células propios, incluso con peligro de muerte.
Por ejemplo, quienes sufren de miastenia
severa producen anticuerpos
contra los receptores de acetilcolina
ubicados en las células de su musculatura
estriada. Como consecuencia,
los anticuerpos interfieren con el
normal funcionamiento de este tejido,
pudiendo la persona afectada morir de
asfixia por una ventilación pulmonar
deficiente. En el caso del lupus eritematoso
sistémico ocurre un trastorno
inflamatorio crónico que puede afectar
a muchos sistemas de órganos como la
piel, las articulaciones y los órganos
internos, especialmente los riñones,
produciendo severos cuadros de
glomerulonefritis. Los anticuerpos
generados en los cuadros de lupus
reconocen como autoantígenos no
solo a los receptores de la membrana
celular de los tejidos afectados, sino
que también ingresan a la célula y
pueden unirse al ADN, las histonas
y los ribosomas. Más aún, evidencias
obtenidas en distintas poblaciones
a nivel mundial muestran que la proporción
de mujeres con lupus supera en
hasta 10 veces al número de hombres
que sufre esta enfermedad. Entre las
causas potenciales de este sesgo
dependiente del sexo en la prevalencia
del lupus se ha propuesto el efecto de
los estrógenos sobre el sistema inmune,
A PARTIR DE LA LECTURA ANTERIOR Y DE LO QUE APRENDISTE EN ESTA UNIDAD, RESPONDE:
los bajos niveles de andrógenos y las
diferencias en los niveles de hormona
liberadora de gonadotrofina. Además,
por causas hasta ahora desconocidas,
se sabe que el lupus afecta en mayor
frecuencia a los afroamericanos y los
asiáticos. Otras enfermedades autoinmunes
de amplia distribución son la
diabetes mellitus dependiente de
insulina, la esclerosis múltiple y la
anemia hemolítica autoinmune.
Aún no se ha propuesto una hipótesis
que explique de manera unificada las
causas de la autoagresión inmune.
No obstante, se han realizado avances
relacionados con el eventual rol que
podrían jugar algunas citoquinas en
este proceso, como el factor de necrosis
tumoral (TNF-α) y ciertas interleuquinas
(IL-1, IL-12, IL-15, IL-18).
Las citoquinas son mediadores naturales
de la respuesta inmune, comunicando
a las células involucradas en la
generación de la reacción de inflamación
de los tejidos. Experimentos con
modelos animales y pruebas realizadas
en voluntarios que presentan artritis
reumatoidea han probado que el uso
de anticuerpos anti-TNF-α bloquea
la inflamación crónica y reduce la
severidad con que normalmente se
manifiesta la enfermedad.

RESUMEN DE LA UNIDAD
Las bacterias son células
procariontes que se
distinguen por su forma, el tipo
de pared celular y la secuencia
de ADN propia de cada especie.
La pared celular puede estar
formada por peptidoglicano y
ácido teicoico (bacterias gram +)
o, además del peptidoglicano,
una membrana externa de
lipoproteínas y liposacáridos
(bacterias gram -).
El crecimiento de una colonia de
bacterias se caracteriza por un
período inicial de adaptación
al medio ambiente (fase de
latencia), una etapa de
reproducción ilimitada (fase
exponencial), un estado de
acumulación de desechos
metabólicos y detención del
crecimiento (fase estacionaria)
y un estado de aumento
sostenido de la mortalidad
(fase de declinación).
Las bacterias intercambian
material hereditario mediante
tres procesos: por inserción de
plasmidios provenientes de otra
bacteria (transformación), por
infección viral (transducción) o
por transferencia entre bacterias
de ADN cromosómico o
plasmidial a través de un puente
citoplasmático (conjugación).
La variabilidad genética de las
bacterias se incrementa gracias
a las mutaciones y los
mecanismos de intercambio
de material hereditario.
Las bacterias han tenido gran
importancia para el desarrollo
de la industria alimenticia,
farmacéutica y biotecnológica.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Además, de manera natural se
hallan presentes en la flora
intestinal, son responsables de
la síntesis de varias vitaminas
esenciales para el ser humano
y juegan un importante rol
ecológico al incorporar
nitrógeno atmosférico a
las cadenas alimentarias.
Los virus necesitan para su
reproducción, de la maquinaria
de replicación de la célula que
han infectado, sea esta animal,
vegetal o bacteriana. Los
bacteriófagos son virus que
insertan su material hereditario
en las células bacterianas,
pudiendo integrarlo en el ADN
cromosomal de la bacteria y
propagarlo mediante los
sucesivos ciclos de replicación
bacteriana o bien, mantenerlo
en estado circular y utilizarlo
como “molde” para la síntesis
de nuevas partículas virales,
las cuales se liberan por lisis
de la bacteria infectada.
La replicación del material
hereditario de los virus con ADN
ocurre gracias al uso directo
de la maquinaria de replicación
bacteriana, donde el ADN viral
es “leído” y sintetizado como
si fuera parte del ADN de la
bacteria. En los virus que
poseen ARN la enzima
transcriptasa reversa del virus,
sintetiza copias de ADN
complementario a partir del
ARN viral. Estas copias de ADN
sirven de molde para producir
nuevas moléculas de ARN viral
al interior de la bacteria.
La inmunidad innata del sistema
inmune permite prevenir el
ingreso de patógenos al
organismo mediante barreras
físicas (piel y mucosas), químicas
(lágrimas, saliva, sebo, sudor),
celulares (macrófagos,
neutrófilos y células asesinas
naturales) y moleculares
(proteínas plasmáticas como
las citoquinas, interleuquinas
e interferones).
La inmunidad adaptativa o
específica se desarrolla en
respuesta al ingreso a nuestro
organismo de un agente
patógeno o de sus toxinas,
y puede estar mediada por
proteínas que reconocen e
inactivan los antígenos del
patógeno (respuesta humoral
de anticuerpos secretados por
linfocitos) o por células con
actividad fagocitaria y de
apoyo de la respuesta humoral
(respuesta celular por linfocitos
T). En la respuesta humoral
ocurre el reconocimiento del
antígeno, la activación de los
linfocitos y la eliminación del
antígeno gracias a un complejo
sistema de señales celulares.
La capacidad de una bacteria
de producir daño y enfermedad
dependen de su invasividad,
de la susceptibilidad del
hospedero, de las condiciones
sanitarias del medio y de la
potencial nocividad de las
toxinas liberadas.
Los antibióticos son sustancias
químicas de acción altamente
específica que inhiben vías
metabólicas claves del ciclo
de vida de la bacteria, y cuya
eficacia se puede determinar
previamente a través del uso
de la técnica del antibiograma.
Ciencias Biológicas
91

RESUMEN DE LA UNIDAD
La inmunodeficiencia es un
tipo de enfermedad debido a
la falla en la función de alguno
de los componentes celulares
del sistema inmune, o a una
escasez relativa de estos,
pudiendo darse desde el
nacimiento (primaria o
congénita) o ser adquirida por
acción de un agente externo
al organismo, como el VIH
causante del SIDA, enfermedad
de carácter pandémico.
El VIH es un tipo de retrovirus,
formado por una hebra de
ARN que contiene información
para sintetizar enzimas
(transcriptasa reversa, proteasa,
integrasa) que facilitan la
infección de las células de
nuestro sistema inmune
(linfocitos T) y proteínas de la
cápside, con las cuales reconoce
a dichas células al inicio de la
infección. La infección de SIDA
por VIH tiene una fase aguda
(aumento de partículas virales)
una fase crónica (latencia viral
Mapa
conceptual
92 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
y recuperación aparente del
paciente) y una fase de
desarrollo del SIDA.
Las vías de transmisión del
VIH son los fluidos sexuales,
la sangre y, en las madres
portadoras del virus, durante
el embarazo, el parto y la
lactancia. El virus se detecta
mediante el ensayo de
inmunoabsorción ligado a
enzimas (ELISA, en inglés),
basado en el reconocimiento
por el sistema inmune de
proteínas virales empleadas
como antígeno.
El VIH se combate
farmacológicamente mediante
el uso de medicamentos que
inhiben la actividad de la
transcriptasa reversa o de la
proteasa, requerida por el
virus para ensamblar nuevas
partículas virales. Una nueva
alternativa al tratamiento
del SIDA se basa en la
identificación de los genes
de resistencia a la acción de
estos fármacos.
La prevención del SIDA busca
modificar las conductas de
riesgo de la población, tales
como las prácticas sexuales sin
uso correcto de preservativos
y la inyección de drogas
endovenosas. Conductas
eficaces que previenen el
contagio son la abstinencia
sexual, la pareja sexual
única y el uso correcto del
preservativo.
Las transfusiones de sangre
compatibles buscan evitar
la reacción de los antígenos
específicos de los glóbulos
rojos del donante con los
anticuerpos del receptor.
La incompatibilidad sanguínea
durante el embarazo conduce
a la eritroblastocis fetal, y se
evita con un antisuero que
impide la reacción de rechazo
de una madre Rh– a la sangre
Rh+ del hijo.
Te invitamos a construir un mapa conceptual de la unidad, con los conceptos que se entregan a
continuación. Puedes incluir otros si lo estimas necesario.
Bacterias – ADN cromosomal – ADN plasmidial - Gram - - Gram + - Transformación -
Transducción - Conjugación - Virus - Bacteriófago – Transcriptasa reversa – Inmunidad
innata – Inmunidad adaptativa – Respuesta humoral – Respuesta celular – Antibióticos –
Inmunodeficiencia – VIH.

COMPRUEBA LO QUE APRENDISTE
Te invitamos a responder las siguientes preguntas tipo PSU. Lee
atentamente el enunciado de cada pregunta y sus alternativas,
recuerda que solo una de ellas es la correcta.
Al finalizar, revisa tus respuestas en el Solucionario de la página
157 de tu libro.
El siguiente gráfico muestra los resultados obtenidos al medir los niveles de anticuerpos: Anti P
y Anti Q, luego de la exposición a los antígenos P y Q.
Concentración de anticuerpos
10 3
10 2
10 1
Antígeno P
A partir de los resultados de este experimento, responde las preguntas 1, 2, 3 y 4.
1. Estos anticuerpos son producidos por:
a) macrofagos.
b) células T.
c) células B.
d) neutrofilos.
e) células asesinas naturales.
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Antígeno P
Antígeno Q
Antígeno P +
Antígeno Q
7 14 21 28 35 42 49 56
Tiempo (días)
2. El nivel más alto de secreción, obtenido tras una estimulación secundaria, se produjo debido a:
a) proliferación y diferenciación de células de memoria.
b) aumento de los antígenos en el organismo.
c) proliferación y activación de células T.
d) activación de la inmunidad pasiva.
e) diferenciación de células T en células B.
3. La respuesta secundaria, respecto de la respuesta primaria:
I. produce alrededor de 1.000 veces más anticuerpos.
II. es estimulada por 1.000 veces más antígenos.
III. dura el doble del tiempo.
Ciencias Biológicas
93

COMPRUEBA LO QUE APRENDISTE
a) Solo I d) I y II
b) Solo II e) I, II y III
c) Solo III
4. La respuesta secundaria anti P, respecto de la respuesta primaria anti Q:
a) responde a los mismos antígenos.
b) produce los mismos anticuerpos.
c) presentan la misma intensidad.
d) presentan diferente especificidad.
e) es producida por diferentes tipos celulares.
5. El VIH tiene como blanco las células de linfocitos T helper. Por lo tanto, la consecuencia más
inmediata de la infección en una célula es:
a) disminución de la producción de antibióticos.
b) detención de la producción de citoquinas.
c) bloqueo de la inmunidad humoral.
d) aumento de las respuestas secundarias.
e) aumento de la inmunidad celular.
6. ¿Cuál de las siguientes parejas entre receptores y donantes son incompatibles para una
transfusión sanguínea?
a)
b)
c)
d)
e)
7. ¿Cuál(es) de las siguientes enfermedades están directamente relacionadas con el sistema inmune?
I. Hemofilia
II. Síndrome pulmonar
III. Alergia al polen
a) Solo I
b) Solo II
c) I y II
d) II y III
e) I, II y III
94 Ciencias Biológicas
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Grupo sanguíneo receptor Grupo sanguíneo donante
0 0
AB A
0 AB
B 0
AB 0

GLOSARIO
Unidad 2 Microbios, sistemas de defensa y salud
Bacterias. Microorganismos procariontes que se reproducen
asexualmente, poseen un ADN circular de doble hebra o ADN
cromosómico, y pueden poseer fragmentos de ADN extracromosómico
(plamidios) que les confieren resistencia a los agentes
antibióticos.
Bacteriófago. Virus que parasitan bacterias.
Eritroblastocis fetal. Ocurre cuando la madre produce
anticuerpos que atacan los glóbulos rojos del feto debido a
que la madre y el bebé tienen tipos sanguíneos incompatibles.
La incompatibilidad del factor Rh es causante de la enfermedad
hemolítica del feto.
Rechazo inmune. Se presenta cuando el sistema inmune del
receptor de un transplante genera anticuerpos contra el órgano
o tejido transplantados De la misma manera, la presencia de
sangre con antígenos específicos para los anticuerpos eritrocitarios
puede desencadenar una reacción de incompatibilidad a la
transfusión.
Sistema inmune. Conjunto de estructuras biológicas que
posibilitan la defensa del organismo frente a la acción de
agentes patógenos y le confieren inmunidad o respuesta con
memoria humoral o celular.
Vacuna. Variedad atenuada de cepas bacterianas que estimulan
la respuesta inmune del organismo y lo preparan para enfrentar
una eventual infección.
Vía lisogénica. Integración del material hereditario del virus en
el ADN de la célula receptora, con mínima expresión del genoma
viral.
Vía lítica. Reproducción de partículas virales mediante transcripción,
traducción y ensamble de nuevas partículas virales que conducen a
la lisis o ruptura de la célula receptora.
Virus. Elementos genéticos móviles formados por una hebra
simple o doble de ADN o de ARN que codifica para enzimas de
la transcripción y proteínas del cápside.
Ciencias Biológicas
95