El árbol de la vida

Rescato de mi blog de 1º de bachillerato esta interesante animación sobre el origen y evolución de los seres vivos, así como de las relaciones filogenéticas entre los cinco reinos de la Naturaleza.

La Biotecnología y sus aplicaciones generales

Recupero de mi web de Ampliación de Biología y Geología esta entrada sobre la Biotecnología:

Las biotecnologías consisten en la utilización de bacterias, levaduras y células animales en cultivo para la fabricación de sustancias específicas. Permiten, gracias a la aplicación integrada de los conocimientos y técnicas de la bioquímica, la microbiología y la ingeniería química aprovechar en el plano tecnológico las propiedades de los microorganismos y los cultivos celulares.

Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos".

Unidad didáctica interactiva sobre biotecnología e ingeniería genética (Ministerio de Educación):

• Acción de las bacterias del yogur (animación).
• Manipulación del ADN (animación).
• Clonación de una oveja, como el caso de Dolly (animación).
• Plantas transgénicas resistentes a insectos (animación).
• Proyecto Genoma Humano (PGH) y sus conclusiones (animación).
• Beneficios e inconvenientes de la Ingeniería Genética.

De acuerdo al campo de aplicación la biotecnología puede ser distribuida o clasificada en seis amplias áreas que interactúan: Biotecnología en salud humana, Biotecnología animal, Biotecnología Industrial, Biotecnología Vegetal, Biotecnología ambiental y Biotecnología alimentaria.

• En la biotecnología alimentaria destaca el proceso de fermentación, con dos tipos principales:

1. Fermentación alcohólica o etanólica.
   El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible. El CO₂ que se libera en este proceso es también el causante del esponjamiento de la masa de pan durante su fermentación.
   
2. Fermentación láctica. En la fabricación de productos lácteos, como yogur, queso y otros lácteos fermentados (kéfir, kumis, etc.), así como en la elaboración de alimentos prebióticos y probióticos.

• En el campo de la biotecnología industrial farmacéutica destacan varias aplicaciones:

1. Producción de antibióticos (naturales, semisintéticos o sintéticos).
2. Obtención de proteínas recombinantes, como el ejemplo de la insulina humana.
3. Vacunas de nueva generación, como por ejemplo las vacunas recombinantes y comestibles.
4. Producción industrial de sueros.

• En la biotecnología ambiental también existen múltiples campos de aplicación:

1. La biorremediación para la limpieza de lugares contaminados.
2. Depuración de aguas residuales.
3. Tratamiento de residuos y compostaje.
4. La biodegradación de materiales (por ejemplo, los plásticos biodegradables)

• La biotecnología agropecuaria (vegetal y animal) es el conjunto de las posibles aplicaciones de la biotecnología a las actividades productivas del ámbito agropecuario (agricola y ganadero), utilizándose en varias vías de investigación:

1. Plantas resistentes a insectos.
2. Cultivos resistentes a los virus.
3. Tolerancia a herbicidas.
4. Mejora nutricional de los cultivos o bioenriquecimiento.
5. Cultivos tolerantes a ciertos metales del suelo, como el aluminio.
6. Organismos Modificados Genéticamente (OMG) o transgénicos. Sobre su aplicación alimentaria podéis ver los siguientes vídeos:
• Alimentos del futuro.
• Sandwich que no caduca
• Los transgénicos abundan.
• La toxicidad del trigo.
• Salmón transgénico.            

• En el caso sin duda más polémico, que es la biotecnología aplicada a la salud humana, se aportan varios documentos de apoyo sobre temas tan controvertidos como el uso de vegetales y animales transgénicos, la ética de los trasplantes, la terapia génica, la clonación, etc.

       Presentación sobre "Las herramientas de la Ingeniería genética"

Expresión de la información genética

Francis Crick (1970) alumbró la idea de un sistema fundamental de mantenimiento y flujo de la información genética en los organismos vivos que denominó Dogma Central de la Biología Molecular. 
De manera que la información genética contenida en el ADN se mantiene mediante su capacidad de replicación (ver la animación y esta otra). 
La información contenida en el ADN se expresa dando lugar a proteínas, mediante los procesos de transcripción (ver la animación), paso por el que la información se transfiere a una molécula de ARN mensajero (ARN-m) y, mediante el proceso de la traducción (ver la animación y esta otra) el mensaje transportado por el ARN-m se traduce a proteína.

Eso sí, el procesamiento de la información tiene diferencias significativas en procariotas y en eucariotas: ver animación:

Para practicar un ejemplo de transcripción y traducción

Este esquema central de flujo de la información pronto fue modificado, ya que en algunos virus cuyo material hereditario es ARN, la información se conserva o mantiene mediante replicación del ARN. Además, también se comprobó que la información no va siempre del ADN hacia el ARN (ADN→ARN), en algunos casos la información puede fluir del ARN hacia el ADN (ARN→ADN), es decir sintetizar ADN tomando como molde ARN, teniendo lugar el fenómeno de la transcripción inversa. H. Temin recibió el Premio Nobel en 1975 por sus descubrimientos en relación con la interacción entre los virus tumorales y el material genético en la célula, en particular por el descubrimiento de la transcripción inversa en virus ARN-ADN. 

Por tanto, la ciencia es un ente dinámico que no se asienta, salvo notables excepciones, en dogmas. De este modo, han surgido una serie de elementos que implican la ampliación de este dogma tan tajante. Estas excepciones atañen, entre otras situaciones o elementos, a los priones, ribozimas y la enzima transcriptasa inversa.

• Transcriptasa inversa: Ciertos virus ARN (los retrovirus) tienen la facultad de sintetizar ADN mediante una polimerasa, la transcriptasa inversa, que tiene como molde ARN. Esto supone una evasión al dogma, que sólo permite la replicación del ADN empleando ADN, y que supedita el ARN al ADN.
• Existen moléculas de ARN con propiedades autocatalíticas, los ribozimas, capaces de modificarse y replicarse a sí mismos, en ausencia de proteína y ADN.
• Priones: Los priones son proteínas libres de ácido nucleico que, según los modelos genéticos actuales, se propagan en su naturaleza polipeptídica, sin que medie ningún tipo de replicación o transcripción directa; simplemente, afectan a proteínas de su misma secuencia, previamente existentes, alterando su conformación.

Anímate con el ADN

Fuente: http://www.canalgif.net

Aquí tenéis varias animaciones para ayudaros a entender la estructura del ADN y la relación que tiene la misma con la importantísima función de esta macromolécula:

• Estructura sencilla del ADN en el tema de "La ingeniería genética" del CIDEAD.
• ¿Cómo es el ADN?
• Anatomía del ADN en johnkyrk.com.
• Monta tu ADN (el puzzle del ADN).
• Animaciones moleculares del ADN y la transmisión de su información genética (bastante más complejas y en formato de vídeo Quicktime).

El Ciclo de Wilson animado

El esquema básico de la evolución de las placas es muy sencillo: un continente se fragmenta (por ejemplo, la zona de fosas tectónicas de África oriental), sus fragmentos se dispersan (por ejemplo, la zona del Mar Rojo y el Golfo de Adén), separados por un océano de tipo Atlántico (sus costas no son bordes destructivos de placa); luego vuelven a aproximarse cuando el océano se convierte en uno de tipo Pacífico (sus costas son bordes destructivos: arcos insulares y orógenos marginales), hasta que colisionan dos o más continentes o microplacas, formándose nuevas suturas: Animación en Cienciasnaturales.es y más información en:

Fuente

   
Esta evolución básica ha sido llamada ciclo de Wilson en honor del geofísico canadiense John Tuzo Wilson. El ciclo de Wilson representa actualmente la gran idea sintética de la dinámica terrestre.

El ciclo supercontinental (actualización del ciclo de Wilson), postula que cada 400-500 millones de años todas las masas de tierra emergidas se unen, formando un supercontinente. El desplazamiento de las placas se realiza sobre una superficie esférica, por lo que los continentes terminan por chocar y soldarse, formándose una gran masa continental, un supercontinente o pangea, como lo llamó Wegener.

El supercontinente impide la liberación del calor interno, por lo que se fractura y comienza un nuevo ciclo. Esto ha ocurrido varias veces a lo largo de la historia de la Tierra.

 Hay evidencias de la existencia de al menos cuatro supercontinentes:
1. Columbia (hace entre 1.500 y 1.800 millones de años)
2. Rodinia (hace aproximadamente 1.100 millones de años)
3. Pannotia o Gran Gondwana (hace unos 600 millones de años)
4. Pangea (entre 240 y 280 millones de años). Es el más actual.

Inconvenientes de las teorías orogénicas fijistas y verticalistas

Rescato de mi blog de 1º de bachillerato este pequeño documento sobre los principales inconvenientes de las teorías orogénicas fijistas. Así, podréis comprender mejor la razón por la cual se impusieron las teorías movilistas, aunque con enormes reticencias al principio.

1. Respecto de la teoría del geosinclinal:
La transformación geosinclinal-orógeno se convirtió pronto en el gran problema de esta teoría. Para plegar las rocas hace falta una fuerza; para producir magmas hace falta calor. ¿Cuál era el origen de estas transformaciones? El americano J. Hall propuso que cuando los sedimentos alcanzaban grandes profundidades a causa de la subsidencia, podían fundirse parcialmente originándose así magmas, que al subir deformarían los materiales no fundidos.

Sin embargo, el también americano James D. Dana en 1873 observó que la fuerza que producía los plegamientos es generalmente horizontal o tangencial, como lo demostraba la asimetría del plegamiento, y en particular la existencia de mantos de corrimiento. Descartó la elevación del magma como causa del plegamiento y la sustituyó por una supuesta contracción de la Tierra, de ahí el nombre de teoría contraccionista con el que también se conoce esta hipótesis.

El argumento de la contracción terrestre se rechaza actualmente, ya que  se sabe que el volumen de la Tierra permanece más o menos constante. Además, el acortamiento producido en los Andes por ejemplo implica una disminución de 450 km, lo que requeriría un enfriamiento de unos 2.400 grados, algo imposible. Así, la transformación de geosinclinal a orógeno quedó sin explicarse de ninguna forma. Según palabras del mismo Dana, ésta era “una teoría sobre el origen de las montañas en la que se omite el origen de las montañas”.

2. Respecto de la teoría de las undaciones:
Postulada inicialmente por Arman en 1930. La escuela holandesa de la Universidad de Utrecht recogió sus ideas.

El principal problema que queda sin resolver en la teoría de las undaciones es precisamente el origen del astenolito o geotumor granítico, porque los magmas procedentes del manto suelen ser basálticos. Por otra parte, las pendientes necesarias para los deslizamientos gravitacionales requerirían geotumores de alturas enormes. En tercer lugar, los plegamientos parecen producirse en las cadenas montañosas antes que la elevación. Por último, un cálculo de la energía producida por las undaciones indica que ésta es muy pequeña, ya que no llega más que a la tercera parte de la energía que liberan los terremotos en todo el mundo.

3. Respecto de la teoría de la oceanización:
Desde el punto de vista teórico, el principal punto débil de la hipótesis de V. Beloussov reside en el principio de la isostasia (ver animación), ya que para poder hundirse en el manto cualquier material tiene que ser más denso que él. Además, el material granítico se fundiría al llegar al manto, recuperando rápidamente su posición superficial.

Animaciones biotecnológicas

Para "animar" un poco el tema de la Ingeniería genética y biotecnología, aquí tenéis varios aspectos interesantes:

Fuente: mundoescolar.com

• Acción de las bacterias del yogur
• Fabricando cerveza.
• Manipulación del ADN
• Aplicaciones biotecnológicas tradicionales.
• Clonación de una oveja, como el caso de Dolly
• Plantas transgénicas resistentes a insectos
• Aplicaciones biotecnológicas modernas
• Proyecto Genoma Humano (PGH) y sus conclusiones
• Beneficios e inconvenientes de la Ingeniería Genética.

La información ha sido obtenida del tema del CIDEAD sobre"La ingeniería genética".