BIOLOGASEGUNDA EDICIN MULTIMEDIA

CELULAR Y MOLECULAR

Luis Gustavo Celis R.

BIOLOGASEGUNDA EDICIN MULTIMEDIA

CELULAR Y MOLECULAR

Luis Gustavo Celis R.

Biologa celular y molecular. 3. edicin, 2. edicin digital. Luis Gustavo Celis R. ISBN: 978-958-12-0300-0 Universidad de La Sabana, 2012 John Kyrk, 2012, sobre las animaciones

Coordinacin editorial: Oficina de Publicaciones, Universidad de La Sabana Campus del Puente del Comn Km 7, Autopista Norte de Bogot, D. C. Cha, Cundinamarca, Colombia Telfonos: (571) 861 5555, 861 6666 Fax: (571) 861 6010 www.unisabana.edu.co publicaciones@unisabana.edu.co Animaciones: John Kyrk http://www.johnkyrk.com johnkyrk@johnkyrk.com Edicin digital: http://www.epigrafe.com, 2012

Prohibida la reproduccin total o parcial, por cualquier medio o con cualquier propsito, sin autorizacin escrita de la Universidad de La Sabana.

Hecho en Colombia Made in Colombia

A mis padres y hermanos, a mi querida esposa, a la memoria de mi abuela Amanda, a mi hija Mara Amanda de Los ngeles, a mis monitores y a mis maestros y profesores.

Contenido

Prefacio Introduccinalabiologa Caso clnico 1 Actividades de investigacin Bibliografa bsica Laclula Constituyentes bsicos Estructura de la clula Caso clnico 2 Actividades de investigacin Bibliografa bsica Metabolismo(respiracin) Respiracin anaerbica Respiracin aerbica Caso clnico 3 Actividades de investigacin Bibliografa bsica Desarrollocelular Mitosis Meiosis Caso clnico 4

7 11 16 16 18 21 23 27 36 36 38 39 39 40 44 45 46 47 49 51 55 5

Biologa celular y molecular

Actividades de investigacin Bibliografa bsica Genticamolecular Etapas del proceso de sntesis de protenas Mecanismos de regulacin gentica Caso clnico 5 Actividades de investigacin Bibliografa bsica Patologasgenticas Genopatas Cromosomopatas Desrdenes multifactoriales Caso clnico 6 Actividades de investigacin Bibliografa bsica Ecologa Caso clnico 7 Actividades de investigacin Bibliografa bsica Biotecnologa Impacto en el sector salud Implicaciones bioticas Ciencias micas Caso clnico 8 Actividades de investigacin Bibliografa bsica Clulasmadre Caso clnico 9 Actividades de investigacin Bibliografa bsica

56 57 59 60 62 68 69 71 73 73 74 75 77 78 79 81 87 88 90 93 94 106 109 111 112 114 117 120 123 124

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Prefacio

l libro Biologa celular y molecular no ha sido concebido como un texto tradicional, en donde se explicitan todos los contenidos que existen en este campo; por el contrario es un texto que llama a la reflexin, el cual busca que tanto el profesor como el alumno realicen un trabajo intelectual, que los lleve a la discusin, a la crtica, a la introspeccin, a que cada uno vierta sus propias ideas, hasta llegar a una conclusin. El texto no pretende explicarlo todo, pues ha sido concebido siguiendo los niveles de organizacin de la vida; cada captulo consta de una introduccin, cuyo objetivo es dar un marco de referencia sobre el tema; adems, presenta los aspectos ms relevantes del mismo y procura dar un repaso a los conceptos ms importantes que el estudiante debe haber asimilado al llegar a esta etapa. Posteriormente se plantea un caso clnico, porque una vez se poseen los conceptos biolgicos, el estudiante debe ser capaz de establecer su correspondencia con las aplicaciones prcticas, en especial con las distintas patologas por l estudiadas. Para alcanzar esta meta el texto ha sido elaborado mediante el aprendizaje a travs de problemas; cada caso se ha seleccionado de modo que tenga relacin con el captulo en que se desarrolla, pues con el problema (caso) se busca abrir la mente, que se d el salto de los conceptos bsicos al entendimiento de los fenmenos clnicos. Los objetivos enunciados en cada unidad sern las pistas por las cuales tanto el estudiante como su profesor lograrn discernir las acciones que se7

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Biologa celular y molecular

van a desarrollar a travs del respectivo caso. En el punto cuarto, que corresponde a las actividades de investigacin, el estudiante deber describir los aspectos ms relevantes del problema planteado a partir de los conceptos bsicos que generan las distintas reas que conforman las ciencias biolgicas; en esta parte se trabaja en dos sentidos: el primero, mediante la utilizacin del anlisis funcional, para descomponer el caso a partir de las ramas del saber antes mencionadas; el segundo es un enfoque holstico, que permite integrar el todo; de esta manera se funden los conceptos bsicos y aplicados de la biologa en la prctica de las ciencias de la salud. La bibliografa, al final de cada captulo, est concebida de manera investigativa con la intencin de que el alumno disponga de una lista bibliogrfica mnima, que le permita orientarse para responder a cada una de las preguntas formuladas en el texto; ello no excluye que se consulten otras fuentes, como las revistas especializadas. Finalmente se ha considerado pertinente incluir preguntas de biotica en el libro, porque los desarrollos de la biologa molecular han generado una serie de herramientas que tienen un gran impacto sobre el ser humano y la sociedad actual. La aparicin de diversas tecnologas, como el cido desoxirribonucleico (DNA, por sus siglas en ingls) recombinante, la fertilizacin in vitro, la clonacin de mamferos y otras, estn dando origen a nuevos problemas, que en muchos casos atentan contra la dignidad de la persona humana; de hecho, el captulo dedicado al estudio de estas tecnologas es el ms extenso. Aunque este texto no pretende ser un libro de biotica no podemos quedarnos al margen de llamar la atencin sobre los aspectos ticos derivados de la tecnologa, porque la encrucijada que vive el mundo actual requiere del aporte de todos para la construccin de una sociedad ms justa y al servicio de los ms necesitados. En la segunda edicin consideramos de importancia resaltar el desarrollo de la ciencias micas y hemos abordado dos problemas fundamentales: la relacin hombre y medio ambiente desde la perspectiva de la globalizacin y el derivado del reduccionismo gentico, los cuales estn teniendo gran incidencia en las polticas de los estados modernos del siglo xxi.8

Prefacio

En esta tercera edicin hemos incluido un nuevo captulo dedicado al tema de las clulas madres debido al impacto de la terapia celular en la prctica mdica, en especial por la innovacin realizada por Takahashi y Yamanka de las clulas madre pluripotentes inducidas (iPS en ingls). La inclusin de elementos multimedia, realizados por el bilogo de Harvard John Kyrk, se ha realizado con el fin de una ms fcil comprensin de los procesos descritos a travs del libro. Luis Gustavo Celis R.

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Introduccinalabiologa

a biologa es una ciencia natural y fundamentalmente experimental, cuyo objeto de estudio son los seres vivos y el medio ambiente que los rodea. Por ello utiliza el mtodo experimental, pero existen otras formas de conocer la realidad, como la filosofa, el arte o la teologa.

Como ciencia experimental, la biologa busca obtener un conocimiento que sea observable, medible, reproducible y objetivo, por ser una ciencia fundamentalmente ontolgica; sin embargo, autores como Maturana y Valera (5) plantean que al observar un fenmeno, este no necesariamente se comporta as en la realidad, sino que el observador lo aprecia a travs de su propia estructura cognitiva, que le permite comprender el fenmeno. Esto es de suma importancia, porque plantea nuevas alternativas para adquirir el conocimiento, distintas del mtodo cientfico tradicional; en casos como el estudio de los fenmenos moleculares, el investigador pasa a ser parte de la relacin sujeto-objeto y percibe solo aquello que sus sentidos pueden captar, de modo que no se generan resultados medibles o reproducibles. Cuando se estudia de cerca el fenmeno del conocimiento y las acciones propias surgidas de l se aprecia que toda experiencia cognoscitiva involucra al que conoce de una manera personal, enraizada en su estructura biolgica, donde toda experiencia de certidumbre es un fenmeno individual, ciego al acto cognoscitivo del otro, en una soledad que solo transciende en el mundo que crea con l.11