Este es un bloq para los estudiantes universitarios, como material de apoyo para sus investigaciones.
sábado, 29 de mayo de 2010
viernes, 28 de mayo de 2010
ACTIIDAD DE ALCANOS
pública de Panamá
Ministerio de Educación
Instituto David
Cátedra de: Química
Informe de Laboratorio N°1
“Reacciones con alcanos”
Profesor:
Martín Concepción MSc.
I Bimestre
David, 26 de abril del 2010
Introducción
Los alcanos son hidrocarburos saturados, lo cual significa que los carbonos van unidos entre sí por enlaces covalentes sencillos. Se les conoce también con el nombre de parafinas. Son compuestos relativamente inertes comprados con otros; su reactividad depende de la elección del reactivo.
Entre sus principales reacciones están:
· Combustión: Se produce al quemar un alcano cualquiera. Se libera CO2, agua y energía en forma de calor.
· Pirolisis: ocurre al aplicarle grandes cantidades de calor al alcano. La cadena carbonada se rompe y da una mezcla de hidrocarburos más pequeños.
· Halogenación: es una reacción de sustitución no polar y se lleva a cabo por radicales libres.
· Nitración: Se produce al mezclar el alcano con ácido nítrico obteniendo un nitroalcano y agua.
· Isomerización: se lleva a cabo utilizando ácidos fuertes de Lewis, obteniendo una forma isomérica del alcano con el que se trabaja.
En las siguientes páginas mostraremos los resultados del experimento realizado.
Objetivo
· Demostrar la reactividad de los alcanos.
· Conocer las reacciones que presentan los alcanos
Materiales
· Butano
· Permanganato de potasio (KMnO4)
· Agua de bromo (Br2)
· Iodo (I2)
· Agua
· Tubos de ensayo
· Cubeta para agua
· Caja de fósforos
· Manguera
· Corchos
Método Experimental
1. Se tomó el butano y se conectó a una manguera.
2. Se tomaron los fósforos y se encendió uno. Se abrió la llave del butano y se colocó el fósforo en la boca de la manguera conectada al butano.
3. Se colocaron los tubos de ensayo en la cubeta llena de agua y se procedió a hacer lo mismo con la manguera del butano.
4. Se llenaron los tubos de ensayo con butano y se taparon con los corchos.
5. Se tomo un tubo que contenía butano y se le agregó permanganato de potasio. Se tomo nota de lo que ocurrió
6. Se tomó un tubo que contenía butano y se le agregó agua de bromo. Se tomó nota de lo ocurrido.
7. Se tomó un tubo que contenía butano y se le agregó Iodo en solución. Se tomó nota de lo ocurrido.
8. Se anotaron las reacciones ocurridas.
Resultados
1. Se suscitó algún cambio al hacer reaccionar el butano con los diferentes reactivos.
R: Solo ocurrió una reacción: La combustión. En las demás combinaciones no ocurrió ningún cambio.
2. Explique por qué no se dieron las reacciones
R: Las reacciones no se dieron por la poca reactividad del alcano. También porque los alcanos presentan muy pocas reacciones de adición. Esto ocurre porque su enlace sigma es muy duro de romper.
3. Escriba las reacciones que se llevaron a cabo:
· Butano + O2 + O2 4CO2 + 5H2O + E. calor
· Butano + Permanganato de potasio
+ KMnO4 No ocurre la reacción
· Butano + Agua de bromo
+ Br2 No ocurre la reacción
· Butano + Iodo
+ I2 No ocurre la reacción
Conclusiones
· Los alcanos son compuestos poco reactivos
· La poca reactividad de los alcanos se debe a que su enlace sigma es muy fuerte, y por tanto es más difícil romperlo.
· Las principales reacciones de los alcanos son: combustión, pirolisis, halogenación, nitración y la isomerización.
· Al llevarse a cabo la combustión se produce dióxido de carbono, agua y energía
· Recomendamos más experimentos como estos ya que llaman mucho la atención e instruyen en gran medida.
Bibliografía
Material didáctico
Ministerio de Educación
Instituto David
Cátedra de: Química
Informe de Laboratorio N°1
“Reacciones con alcanos”
Profesor:
Martín Concepción MSc.
I Bimestre
David, 26 de abril del 2010
Introducción
Los alcanos son hidrocarburos saturados, lo cual significa que los carbonos van unidos entre sí por enlaces covalentes sencillos. Se les conoce también con el nombre de parafinas. Son compuestos relativamente inertes comprados con otros; su reactividad depende de la elección del reactivo.
Entre sus principales reacciones están:
· Combustión: Se produce al quemar un alcano cualquiera. Se libera CO2, agua y energía en forma de calor.
· Pirolisis: ocurre al aplicarle grandes cantidades de calor al alcano. La cadena carbonada se rompe y da una mezcla de hidrocarburos más pequeños.
· Halogenación: es una reacción de sustitución no polar y se lleva a cabo por radicales libres.
· Nitración: Se produce al mezclar el alcano con ácido nítrico obteniendo un nitroalcano y agua.
· Isomerización: se lleva a cabo utilizando ácidos fuertes de Lewis, obteniendo una forma isomérica del alcano con el que se trabaja.
En las siguientes páginas mostraremos los resultados del experimento realizado.
Objetivo
· Demostrar la reactividad de los alcanos.
· Conocer las reacciones que presentan los alcanos
Materiales
· Butano
· Permanganato de potasio (KMnO4)
· Agua de bromo (Br2)
· Iodo (I2)
· Agua
· Tubos de ensayo
· Cubeta para agua
· Caja de fósforos
· Manguera
· Corchos
Método Experimental
1. Se tomó el butano y se conectó a una manguera.
2. Se tomaron los fósforos y se encendió uno. Se abrió la llave del butano y se colocó el fósforo en la boca de la manguera conectada al butano.
3. Se colocaron los tubos de ensayo en la cubeta llena de agua y se procedió a hacer lo mismo con la manguera del butano.
4. Se llenaron los tubos de ensayo con butano y se taparon con los corchos.
5. Se tomo un tubo que contenía butano y se le agregó permanganato de potasio. Se tomo nota de lo que ocurrió
6. Se tomó un tubo que contenía butano y se le agregó agua de bromo. Se tomó nota de lo ocurrido.
7. Se tomó un tubo que contenía butano y se le agregó Iodo en solución. Se tomó nota de lo ocurrido.
8. Se anotaron las reacciones ocurridas.
Resultados
1. Se suscitó algún cambio al hacer reaccionar el butano con los diferentes reactivos.
R: Solo ocurrió una reacción: La combustión. En las demás combinaciones no ocurrió ningún cambio.
2. Explique por qué no se dieron las reacciones
R: Las reacciones no se dieron por la poca reactividad del alcano. También porque los alcanos presentan muy pocas reacciones de adición. Esto ocurre porque su enlace sigma es muy duro de romper.
3. Escriba las reacciones que se llevaron a cabo:
· Butano + O2 + O2 4CO2 + 5H2O + E. calor
· Butano + Permanganato de potasio
+ KMnO4 No ocurre la reacción
· Butano + Agua de bromo
+ Br2 No ocurre la reacción
· Butano + Iodo
+ I2 No ocurre la reacción
Conclusiones
· Los alcanos son compuestos poco reactivos
· La poca reactividad de los alcanos se debe a que su enlace sigma es muy fuerte, y por tanto es más difícil romperlo.
· Las principales reacciones de los alcanos son: combustión, pirolisis, halogenación, nitración y la isomerización.
· Al llevarse a cabo la combustión se produce dióxido de carbono, agua y energía
· Recomendamos más experimentos como estos ya que llaman mucho la atención e instruyen en gran medida.
Bibliografía
Material didáctico
QUE ES QUIMICA
TRABAJO DE QUIMICA
MODULO #1
QUIMICA
PROFESOR:
MARTIN CONCEPCION TROETSCH MS.c
V SEMESTRE
Concepto de química
Es la rama de la ciencia que se dedica estudiar la composición, propiedades y estructura interna de la materia y la formas como las sustancias sufren sus cambios de una manera u otra.
Ciencia experimental
La química es una ciencia experimental, porque tiene su punto de apoyo básicamente en la experimentación, o sea la observación y el análisis de la repetición de fenómenos controlados en el laboratorio para determinar la calidad y cantidad de las sustancias que son sometidas al rigor de las diferentes pruebas de laboratorio.
En su desempeño le corresponde al químico observar con sentido critico la forma cuidadosa en que se suscitan los hechos durante las experiencias de laboratorio, apoyándose en los sentidos del tacto, olfato o la vista y en su capacidad de considerar y anotar todo lo que sucede en torno al objeto motivo de su investigación. Además cuenta con valiosos recursos materiales e instrumentales para realizar su labor.
Al realizar la practica en el laboratorio, hay que considerar y anotar todo lo que sucede.
Las características propias de un cambio químico, ya sea la formación o desaparición de un precipitado, la manifestación de liberación o absorción de energía calórica, la aparición o cambio de colores al combinar diferentes sustancias, conducen al químico a realizar experimentos para dar su opinión sobre lo sucedido. Por todos los motivo0s anteriores la química es una ciencia meramente experimental, ya que su identidad esta en las practicas realizadas en el laboratorio.
La química esta ubicada sobre una plataforma científica de resultados experimentales.
Ciencia que estudia la naturaleza
La química ha logrado descifrar muchos secretos de la naturaleza al estudiar la composición de organismos microscópicos como las bacterias, también las plantas y animales que forman la materia viva, al igual que se interna en el estudio de las rocas, minerales, combustibles y toda materia sin vida con el propósito de conocer sobre lo que nos rodea para facilitarle al hombre una vida mejor y un ambiente mas apropiado para su desempeño.
Es asombroso el esfuerzo que realiza el químico para culminar sus proyectos; por ejemplo, la elaboración de productos sintéticos a pesar de que nunca tuvo conocimientos de su naturaleza.
Igualmente en su investigación que hace de sus procesos fundamentales para la vida; tal es el caso del estudio sobre el proceso de la fotosíntesis desde el enfoque químico. Después d un sinnúmero de investigaciones y experimentaciones, el químico esta en capacidad de explicar el mecanismo de la fotosíntesis, y mas aun, dar a conocer la composición de las sustancias que participan en el proceso y los cambios químicos que se manifiestan durante la operación fotosintética.
Ciencia que emplea instrumentos y materiales especializados para sus investigaciones:
Además de los instrumentos y materiales de uso común en el laboratorio de química, como son los tubos de ensayo, probetas graduadas, mecheros, y tantos otros, el químico cuenta con un instrumental moderno para realizar con mayor eficiencia y rapidez sus investigaciones; entre los cuales podemos mencionar:
Medidor de ph:
Es un aparato que permite a los químicos determinar por medición la acidez o basicidad de una solución; o sea lo que se conoce por pH de la solución.
Contador Geiger:
Se utiliza para detectar la radiación que al desplazarse por el tubo del contador qeiger, produce una corriente electrónica que se amplifica, se mide y se muestra en una escala o medidor digital.
Láser químico:
Los láser son fuentes de luz muy especial. Pueden producir rayos de un solo color tan intensos que se usan para cortar moldes de acero. También pueden dar pulsos de luz tan cortos que le permite a los químicos ahora fotografiar los cambios químicos mas rápidos que se conocen.
Para la mayoría de las aplicaciones de la química, los láser modulados tienen numerosos usos. Son muy útiles en el estudio de materiales sólidos en el trabajo de las actuales investigaciones en el área de la química.
Computadoras:
Las computadoras son instrumentos sumamente valiosos en el desenvolvimiento de la química para alcanzar los niveles de la investigación que hoy la caracteriza.
Desde la década del 70 hasta el presente el desarrollo en el uso de las computadoras para experimentos químicos ha mejorado en gran medida la capacidad de adquisición de datos; también ha aumentado el control de experimentos por medio de la observación de controles críticos; y finalmente, ha permitido realizar operaciones para interpretar las informaciones recogidas a través de las investigaciones experimentales recogidas.
Sincrotón:
Es un aparato que utilizan los químicos nucleares para investigar la estructura del núcleo atómico. El sincrotón utiliza campos magnéticos para acelerar las partículas cargadas dentro del núcleo.
Espectrómetro de masas:
Es un valioso instrumento utilizado para medir las masas atómicas y la abundancia relativa de los isótopos de un elemento.
Áreas de la química
Cada día el campo del químico se va ampliando por los conocimientos que va adquiriendo y esta situación ha hecho difícil que pueda cubrir todo el espectro químico en sus aspectos y en su profundidad.
Para facilitar el estudio de esta disciplina científica se le ha fraccionado en diferentes áreas, que no se comportan como islas, sino, por el contrario, están estrechamente relacionadas. Estas áreas son:
M Química general: Se refiere a los principios fundamentales de la química, las propiedades físicas y químicas, las leyes fundamentales de la química.
MQuímica orgánica: Se relaciona principalmente con el estudio de los compuestos que tienen en su estructura al elemento carbono.
MQuímica inorgánica: Estudia todos los elementos y compuestos que no tienen las propiedades de los compuestos orgánicos.
MQuímica analítica: Hace un análisis cualitativo ( ¿ de que esta formada? ) y un análisis cuantitativo ( ¿ que cantidad esta presente? ) de las sustancias en general.
MFísico-química: Se refiere a las causas de una reacción química y cual es la energía total de la reacción.
MBio-química: Estudia la química de los procesos biológicos, tales como la utilización de los alimentos que producen energía y la necesidad del oxigeno durante los procesos del metabolismo.
La química como ciencia auxiliar esta vinculada con la mayoría de las situaciones de la naturaleza, su estudio se hace necesario para dar respuestas a lo que sucede en el mundo, siendo un valioso elemento como ciencia auxiliar en el campo interdisciplinario de la investigación.
La biología se apoya en la química para el estudio de la materia viva; esta vinculación ha dado como resultado un nuevo campo científico: la biología molecular. Igualmente la química mantiene estrecha relación con las matemáticas y el algebra para describir por medio de cálculos los fenómenos naturales y la determinación de formulas químicas; con la física ha dado como consecuencia la formulación de la ciencia físico-química, para estudiar los fenómenos físicos y químicos de la materia; con la geología ha originado la geoquímica para el estudio de la composición química y el origen de rocas y minerales.
Otras ramas de la ciencia como la astronomía y la mete reología reciben el apoyo de la química para realizar sus investigaciones que cubren desde donde vivimos hasta el amplio espacio sideral.
Aplicaciones e implicaciones de la química
La química tiene aplicaciones e implicaciones en las diferentes manifestaciones de la naturaleza, ya sea en la vida del hombre, como también en la industria, la medicina y el ambiente natural, entre otras.
La vida del hombre
Los químicos al analizar y preparar productos en el laboratorio y estudiar otros productos naturales, han logrado obtener mejores alternativas para el mejoramiento de la vida tanto del hombre como de las otras especies vivientes.
A través de la química se ha podido ir dominando el ambiente circundante y los grandes saltos que ha experimentado la evolución científica, con mayor énfasis en este siglo, se refleja directamente en la forma de la vida del hombre, al punto que ha logrado conquistas jamás imaginadas , como en el campo de la medicina con el uso de radioisótopos en el diagnostico y tratamiento de enfermedades, y en la agricultura al usar plaguicidas, abonos artificiales, reconocimientos de los componentes del suelo, etc.
Pero así como la química ha ayudado a mejorar la vida del hombre, también ha provocado peligros colaterales por el uso indiscriminado y sin control de productos químicos, tanto en el hogar como en la industria y el campo; que se han convertido, junto con sus deshechos, en agentes contaminantes del suelo, el aire y el agua.
La industria
La química tiene su participación en el adelanto tecnológico e industrial que se observa a nivel mundial, al punto que muchos países, caso de Japón, ha adquirido relevancia económica por manufacturar productos de gran demanda internacional.
Luego, una parte significativa de la economía mundial se basa en la industria química; sin embargo, los beneficios que aporte a la hu7manidad, dependerán en gran medida, de la habilidad que demuestren los químicos para desarrollar nuevos procesos que aumenten la eficiencia en el abastecimiento de alimentos, materiales de construcción, medicamentos, plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, etc.; pero controlando el equilibrio natural que constantemente es afectado por la multitud de contaminantes de los desechos industriales que llegan al aire, al agua y a los suelos; que tienen efectos perjudiciales para la salud, causando molestias, enfermedades e inclusive la muerte.
La medicina
Los problemas relacionados con la medicina son motivo de preocupación para los químicos, y a través de la labor de en conjunto del medico y el químico se logra resolver situaciones que afectan la salud del hombre. El químico elabora sustancias que ayudan al medico en el diagnostico y tratamiento de muchas enfermedades. Igualmente, el químico elabora medicamentos que sirven para combatir infecciones y controlar enfermedades.
La vida cotidiana y el ambiente natural
Puesto que la química esta relacionada con la vida y el medio natural del hombre, su estudio es importante para responder a los múltiples problemas de la vida cotidiana y el ambiente natural donde nos desenvolvemos.
A diario estamos en contacto con perturbaciones provocadas por la contaminación ambiental.
Este problema se manifiesta con mayor notoriedad en las ciudades donde hay grandes concentraciones humanas, mucha actividad industrial, y donde el consumo de energía aumenta cada día.
Ahora la atmósfera esta mas contaminada por el aumento de los desechos gaseosos de la industria, los combustibles y el mal manejo de insecticidas y aerosoles; todo esto agregado a la falta de conciencia publica para desarrollar actividades que disminuyan los efectos de los Agentes contaminantes.
Un peligro ecológico que esta llamando la atención de los ecologistas, es la llamada “lluvia acida”, la cual se debe a la presencia de desechos químicos de sulfuros y otras sustancias acidas en la atmósfera. Por ejemplo, el azufre al combinarse con el oxigeno del aire origina el dióxido de azufre, la forma gaseosa en la cual llega el azufre procedente de las chimeneas industriales. Al moverse el aire, el gas se combina con el agua para formar acido sulfúrico, el cual precipita en asocio con la lluvia, originando la lluvia acida que hace daños irreversibles a los automóviles, edificios, maquinarias, bosques, agua de los ríos, lagos, etc.
Los desechos industriales y las aguas negras depositadas en los ríos y mares también causan un desequilibrio ecológico, donde los peces son los organismos mas afectados.
La contaminación de las aguas puede ser accidental, pero en la mayoría de los casos es la consecuencia d la falta de responsabilidad y prevención, de la ignorancia y de la mala costumbre de arrojar la basura al agua. Todo esto trae como consecuencia un efecto negativo sobre la flora y la fauna acuática.
Método científico
En forma general llamamos método al orden o regla que aplicamos a las actividades que realizamos para lograr un resultado deseado.
Para el científico es: “el conjunto de procesos que se ejecuta en la investigación y demostración de la verdad“.
Científicos como Galileo y Bacon lograron resultados exitosos en sus investigaciones porque siguieron el orden de anotar los pasos realizados y los medios que utilizaron para culminar los resultados. Esta metodología de trabajo se ha ido perfeccionando a medida que el científico estudia y analiza los procesos que lo conducen a la demostración de sus ideas.
Concepto y paso del método científico
De manera muy general podemos entender el concepto del método científico, como:
“El orden que debemos seguir para interpretar hechos y verdades científicas, así como también para obtenerlos”.
Para entender lo que es un hecho, veamos los ejemplos que aparecen a continuación:
üLa caída de un cuerpo.
üLa congelación del agua.
üLa digestión de un trozo de carne.
üLa erupción de un volcán.
üUna descarga eléctrica.
El método científico no es una correa de fuerza; es flexible y nunca esta enmarcado bajo un procedimiento único de trabajo. Esto se debe a la naturaleza del objeto motivo del estudio. Por eso, son diferentes las técnicas o pasos que se utilizan para su aplicación; no obstante, podemos considerar los siguientes pasos:
¬Delimitación del problema: Significa establecer el problema en forma clara y precisa. De este planteamiento dependerá en gran medida dar con una solución. Al culminar los diferentes pasos del método científico se debe dar una respuesta al problema.
¬Hipótesis de trabajo: Sugiere una posible solución que se apoye en ciertas aplicaciones basadas en conjeturas; y debe expresarse siempre en sentido afirmativo o negativo, nunca en forma de pregunta.
¬Recolección de información: Indica la necesidad de llevar a cabo observaciones y, muy importante, registrar toda la información obtenida como: cambios de temperatura, de color, de estado físico, etc. Relacionada con la investigación.
¬Selección y organización de datos: Se hace un estudio de todo material obtenido para seleccionar organizar la información relacionada con el problema planteado.
¬Conclusiones: Luego de realizar el plan trazado se llega a una o varias soluciones tentativas que sirvan para explicar los hechos y las causas de los cambios observados.
¬Comprobación experimentación controlada: Para controlar la validez de las conclusiones, conocidas por hipótesis, se procede a reproducir los hechos en forma controlada, cuantas veces sea necesario, en el laboratorio. Se deben considerar todas las situaciones que se presentan y cuando las hipótesis no se ajustan a los resultados de los experimentos, hay que empezar de nuevo. Se tiene que revisar la situación desde el inicio; es decir, desde la delimitación del problema.
¬Comprobación con la realidad. Teoría y leyes: Llega el momento que, luego de someter las conclusiones al filtro de la experimentación tantas veces como lo exija el problema, y los resultados sean siempre los mismos y si las conclusiones son afirmativas de acuerdo con la realidad de los hechos, se establece la teoría.
Para alcanzar el paso cumbre del método científico, que es la ley o principio, es necesario que la teoría tenga aceptación universal y no exista ninguna duda en su comprobación.
Ahora, tanto la teoría como la ley científica son inmutables. Pueden modificarse siempre que se logre comprobar otro dato para obtener nuevos descubrimientos en la investigación. Aunque los hechos ya verificados no sufran modificaciones, puede ser necesario volver a revisar las teorías diseñadas para explicar los hechos.
La actitud científica y el método científico
La actitud científica como conjunto de valoraciones, sentimientos, destrezas y habilidades que deben reunir los hombres y mujeres que se dedican a la demostración y a la experimentación, ha hecho que el método científico sea un instrumento eficiente y efectivo para resolver los problemas de la materia y la energía.
El científico debe tener una mente critica, objetiva y totalmente racional.
La actitud científica implica un rompimiento con todas las posiciones subjetivas y personales al punto que la objetividad hace que el trabajo científico sea impersonal, ya que solo interesa el problema y su solución. La aplicación del método científico en cualquier tiempo hará que el resultado sea siempre el mismo, bajo los controles establecidos, porque no depende de los sentimientos del hombre.
Finalmente, las destrezas y habilidades que manifiesta el científico le permitirán asumir una actitud de humildad y reconocimiento de sus limitaciones y de los errores que pueda cometer al aplicar el método científico, para ser honesto consigo mismo y con la ciencia.
Técnicas y recursos para recoger información
Llamamos técnicas a aquellos procedimientos utilizados por una ciencia determinada para realizar investigaciones especificas. Los recursos son los medios que se usan para ejecutar las técnicas en un momento dado y lograr información con el propósito de solucionar problemas al aplicar el método científico.
Técnicas para la recolección de información:
a. Bibliografía: el acopio de material bibliográfico tiene como objetivo lograr información en las publicaciones de trabajos científicos sobre el tema motivo de la investigación. La bibliografía da seriedad y rigor científico a la investigación y constituye una motivación a lecturas complementarias.
b. Encuestas: el investigador necesita información general sobre el tema que va a desarrollar. Un recurso que le servirá para alcanzar este propósito es consultar la opinión de personas con experiencias en situaciones relacionadas con su investigación. Así, las encuestas le va a permitir recoger opiniones por medio de un cuestionario para aclarar algún concepto referente al problema que tiene que resolver.
Toda encuesta debe tener naturaleza impersonal para asegurar uniformidad en la evaluación de una relación con otra. Debe ser limitada en su extensión y en su finalidad.
c. Censo: el censo constituye una lista estadística sobre un asunto en estudio. Este recurso facilita la información de conocer en términos numéricos lo referente a la observación que se hace para poder aplicarle método científico.
Ch. Entrevistas: la entrevista no es simplemente conversar. Es un intercambio de ideas orientado hacia un objetivo muy especifico y definido: obtener a través de cuestionar al entrevistado, datos para la investigación del problema. Estos datos se emplearan para el estudio de casos o de opiniones.
d. Excursiones: Las excursiones tienen un gran valor científico; porque sirven para realizar investigaciones de campo, donde se adquiere información directa del problema que se esta investigando. Las excursiones permiten obtener materiales necesarios para la investigación. Para tal fin se debe anotar todo tipo de observación que se ha identificado y localizado en la exploración realizada durante la excursión.
e. Observación de hechos naturales y sociales, fuera de su ambiente: la observación de acontecimientos fuera del ambiente donde se desarrolla la investigación también sirve para la diferenciación, y comparación de hechos y la toma de notas que mas adelante servirán para aclara conceptos y poder buscar soluciones al problema en estudio.
f. Experimentación: sirve para verificar la hipótesis mediante la repetición de un hecho bajo condiciones de control siempre iguales.
Instrumentos y materiales de uso común en el laboratorio de química.
El químico cuenta con una serie de aparatos y utensilios que utiliza frecuentemente en las manipulaciones químicas que realiza en el laboratorio. Entre otros tenemos:
¬ Tubos de ensayo
Son tubos de paredes delgadas, cerrados por uno de sus extremos, de empleo constante en el laboratorio químico para efectuar reacciones químicas. Son generalmente de vidrio pyrex para resistir el calor.
¬ Gradillas
Son soportes especiales para los tubos de ensayo, generalmente de madera.
¬ Balanza
Se utiliza para medir masa. Las hay diferencias formas y de acuerdo con el uso se conoce la balanza Roberval, de dos platos, que se utiliza en los trabajos en los cuales no se necesita una gran precisión.
¬Matraz o frasco de florencia:
Recipiente de vidrio con el fondo plano. Los hay de diferentes capacidades. Generalmente son de vidrio pyrex y se usan para calentar líquidos.
¬Matraz aforado
Se usa para medir con exactitud cantidades de líquidos y esta calibrado a un volumen determinado.
¬Matraz erlenmeyer
Recipiente de vidrio de forma cónica que tiene la ventaja de que los líquidos que en él se calientan no se proyectan al exterior por tener un cuello estrecho y largo. Se presenta de diferentes capacidades.
¬Vaso químico, vaso precipitado o beaker
Vaso cilíndrico de virio delgado y base plana. Casi siempre tiene un pico para facilitar el trasvase. Los hay de diferentes capacidades y pueden ser sometidos a la acción del calor, si son de vidrio pyrex o kimax. Son útiles para realizar diferentes operaciones en el laboratorio de química.
¬Probeta o cilindro graduado
Cilindro de vidrio o de plástico con base plana; casi siempre esta graduado. Presenta diferentes capacidades y se usa para medir líquidos.
¬Embudo de vidrio
Recipiente generalmente de vidrio, de forma cónica y abierto por su parte ensanchada mientras su parte mas estrecha se prolonga en un tubo recto y largo. Se usa para verter líquidos de un recipiente a otro y en las operaciones de filtración. Si la filtración es el vacío, se emplea una variedad llamada embudo de Büchner.
¬Matraz o balón de destilación
Matraz esférico con una extensión lateral llamada brazo que se conecta al condensador para realizar operaciones de destilación.
¬Bureta
Tubo cilíndrico largo y angosto graduado para medir volúmenes. En su extremo inferior tiene una llave de paso que controla la salida de los líquidos. Se presenta en diferentes capacidades.
¬Pipeta
Tubo alargado de diferentes capacidades. Se conoce por pipeta volumétrica cuando mide un volumen fijo; y por pipeta sexológica cuando esta calibrada para medir diferentes capacidades volumétricas.
¬Condensador o refrigerante
Presenta una forma cilíndrica alargada; sirve para condensar vapores del balón de destilación. Tiene dos tubos cilíndricos de diferentes diámetros adaptados uno dentro del otro para permitir que circule constantemente agua fría entre ellos, que condensa los vapores que circulan por el tubo interior.
¬Crisol
Recipiente de forma cónica hecho de material refractario al calor, por lo que se usa en el calentamiento a temperaturas muy elevadas por acción del fuego directo.
¬Mortero con su pistilo
Recipiente en forma de taza, de paredes gruesas, hecho preferentemente de vidrio o de porcelana. Se utiliza para triturar sustancias sólidas con el fin de reducirlas a polvo. Se complementa con el pistilo para realizar la acción de trituración.
¬Cápsula de evaporar
Vasija generalmente hecha de porcelana, en forma de taza de poca profundidad. Tiene su aplicación para calentar y evaporar líquidos.
¬Espátula
Utensilio hecho de porcelana o metal. Se usa para separar sales en pequeñas cantidades.
¬Vidrio plano
Vidrio plano de forma cuadrada con diferentes aplicaciones en el laboratorio, como la de tapar frascos colectores de gases.
¬Vidrio reloj
Vidrio cóncavo de forma redonda; se usa para observar cristales así como para tapar vasos químicos, y pesar sólidos.
¬Vasija de baño maría
Recipiente semejante a una olla, con una abertura lateral para dejar escapar el vapor del líquido que se calienta en forma indirecta cuando se coloca sobre su tapa que está formada por anillos concéntricos que se ajustan al diámetro que se deseé.
¬Pinza u horquilla de madera
Se usa para sujetar tubos de ensayo.
¬Pinza de metal
Horquilla hecha de metal que tiene el mismo uso que la pinza de madera,
¬Tenazas
Pinza de metal de forma alargada que se emplea para sujetar vasijas calientes tales como los crisoles y las cápsulas de evaporar.
¬Malla de asbesto
Tela metálica de forma cuadrada que presenta en su centro un área revestida de asbesto. Se usa para evitar el sobrecalentamiento del recipiente que se pone a calentar.
¬Triángulo
Pequeño triángulo de alambre con un revestimiento refractario, usado para sostener el crisol al momento que se va a calentar.
¬Soporte Universal
Aparato formado por una varilla de hierro con una base de soporte o sostén. Se complementa con pinzas y anillos de hierro que se adhieren por medio de tornillos, los cuales son colocados a diferentes alturas de acuerdo al uso que se le dé.
¬Trípode
Aparato de hierro formado por un anillo sostenido por tres soportes. Al colocarle una malla de asbesto o un triángulo, sostiene cualquier material que se vaya a calentar.
¬Mechero de bunsen
Aparato usado en el laboratorio para proveer calor en las experiencias de calentamiento.
¬Cola de paloma
Instrumento de metal que se coloca sobre el extremo superior del mechero. Sirve para repartir el calor en forma de abanico
¬Agitador de vidrio o policial
Varilla sólida de vidrio, de múltiples usos en el laboratorio.
MODULO #1
QUIMICA
PROFESOR:
MARTIN CONCEPCION TROETSCH MS.c
V SEMESTRE
Concepto de química
Es la rama de la ciencia que se dedica estudiar la composición, propiedades y estructura interna de la materia y la formas como las sustancias sufren sus cambios de una manera u otra.
Ciencia experimental
La química es una ciencia experimental, porque tiene su punto de apoyo básicamente en la experimentación, o sea la observación y el análisis de la repetición de fenómenos controlados en el laboratorio para determinar la calidad y cantidad de las sustancias que son sometidas al rigor de las diferentes pruebas de laboratorio.
En su desempeño le corresponde al químico observar con sentido critico la forma cuidadosa en que se suscitan los hechos durante las experiencias de laboratorio, apoyándose en los sentidos del tacto, olfato o la vista y en su capacidad de considerar y anotar todo lo que sucede en torno al objeto motivo de su investigación. Además cuenta con valiosos recursos materiales e instrumentales para realizar su labor.
Al realizar la practica en el laboratorio, hay que considerar y anotar todo lo que sucede.
Las características propias de un cambio químico, ya sea la formación o desaparición de un precipitado, la manifestación de liberación o absorción de energía calórica, la aparición o cambio de colores al combinar diferentes sustancias, conducen al químico a realizar experimentos para dar su opinión sobre lo sucedido. Por todos los motivo0s anteriores la química es una ciencia meramente experimental, ya que su identidad esta en las practicas realizadas en el laboratorio.
La química esta ubicada sobre una plataforma científica de resultados experimentales.
Ciencia que estudia la naturaleza
La química ha logrado descifrar muchos secretos de la naturaleza al estudiar la composición de organismos microscópicos como las bacterias, también las plantas y animales que forman la materia viva, al igual que se interna en el estudio de las rocas, minerales, combustibles y toda materia sin vida con el propósito de conocer sobre lo que nos rodea para facilitarle al hombre una vida mejor y un ambiente mas apropiado para su desempeño.
Es asombroso el esfuerzo que realiza el químico para culminar sus proyectos; por ejemplo, la elaboración de productos sintéticos a pesar de que nunca tuvo conocimientos de su naturaleza.
Igualmente en su investigación que hace de sus procesos fundamentales para la vida; tal es el caso del estudio sobre el proceso de la fotosíntesis desde el enfoque químico. Después d un sinnúmero de investigaciones y experimentaciones, el químico esta en capacidad de explicar el mecanismo de la fotosíntesis, y mas aun, dar a conocer la composición de las sustancias que participan en el proceso y los cambios químicos que se manifiestan durante la operación fotosintética.
Ciencia que emplea instrumentos y materiales especializados para sus investigaciones:
Además de los instrumentos y materiales de uso común en el laboratorio de química, como son los tubos de ensayo, probetas graduadas, mecheros, y tantos otros, el químico cuenta con un instrumental moderno para realizar con mayor eficiencia y rapidez sus investigaciones; entre los cuales podemos mencionar:
Medidor de ph:
Es un aparato que permite a los químicos determinar por medición la acidez o basicidad de una solución; o sea lo que se conoce por pH de la solución.
Contador Geiger:
Se utiliza para detectar la radiación que al desplazarse por el tubo del contador qeiger, produce una corriente electrónica que se amplifica, se mide y se muestra en una escala o medidor digital.
Láser químico:
Los láser son fuentes de luz muy especial. Pueden producir rayos de un solo color tan intensos que se usan para cortar moldes de acero. También pueden dar pulsos de luz tan cortos que le permite a los químicos ahora fotografiar los cambios químicos mas rápidos que se conocen.
Para la mayoría de las aplicaciones de la química, los láser modulados tienen numerosos usos. Son muy útiles en el estudio de materiales sólidos en el trabajo de las actuales investigaciones en el área de la química.
Computadoras:
Las computadoras son instrumentos sumamente valiosos en el desenvolvimiento de la química para alcanzar los niveles de la investigación que hoy la caracteriza.
Desde la década del 70 hasta el presente el desarrollo en el uso de las computadoras para experimentos químicos ha mejorado en gran medida la capacidad de adquisición de datos; también ha aumentado el control de experimentos por medio de la observación de controles críticos; y finalmente, ha permitido realizar operaciones para interpretar las informaciones recogidas a través de las investigaciones experimentales recogidas.
Sincrotón:
Es un aparato que utilizan los químicos nucleares para investigar la estructura del núcleo atómico. El sincrotón utiliza campos magnéticos para acelerar las partículas cargadas dentro del núcleo.
Espectrómetro de masas:
Es un valioso instrumento utilizado para medir las masas atómicas y la abundancia relativa de los isótopos de un elemento.
Áreas de la química
Cada día el campo del químico se va ampliando por los conocimientos que va adquiriendo y esta situación ha hecho difícil que pueda cubrir todo el espectro químico en sus aspectos y en su profundidad.
Para facilitar el estudio de esta disciplina científica se le ha fraccionado en diferentes áreas, que no se comportan como islas, sino, por el contrario, están estrechamente relacionadas. Estas áreas son:
M Química general: Se refiere a los principios fundamentales de la química, las propiedades físicas y químicas, las leyes fundamentales de la química.
MQuímica orgánica: Se relaciona principalmente con el estudio de los compuestos que tienen en su estructura al elemento carbono.
MQuímica inorgánica: Estudia todos los elementos y compuestos que no tienen las propiedades de los compuestos orgánicos.
MQuímica analítica: Hace un análisis cualitativo ( ¿ de que esta formada? ) y un análisis cuantitativo ( ¿ que cantidad esta presente? ) de las sustancias en general.
MFísico-química: Se refiere a las causas de una reacción química y cual es la energía total de la reacción.
MBio-química: Estudia la química de los procesos biológicos, tales como la utilización de los alimentos que producen energía y la necesidad del oxigeno durante los procesos del metabolismo.
La química como ciencia auxiliar esta vinculada con la mayoría de las situaciones de la naturaleza, su estudio se hace necesario para dar respuestas a lo que sucede en el mundo, siendo un valioso elemento como ciencia auxiliar en el campo interdisciplinario de la investigación.
La biología se apoya en la química para el estudio de la materia viva; esta vinculación ha dado como resultado un nuevo campo científico: la biología molecular. Igualmente la química mantiene estrecha relación con las matemáticas y el algebra para describir por medio de cálculos los fenómenos naturales y la determinación de formulas químicas; con la física ha dado como consecuencia la formulación de la ciencia físico-química, para estudiar los fenómenos físicos y químicos de la materia; con la geología ha originado la geoquímica para el estudio de la composición química y el origen de rocas y minerales.
Otras ramas de la ciencia como la astronomía y la mete reología reciben el apoyo de la química para realizar sus investigaciones que cubren desde donde vivimos hasta el amplio espacio sideral.
Aplicaciones e implicaciones de la química
La química tiene aplicaciones e implicaciones en las diferentes manifestaciones de la naturaleza, ya sea en la vida del hombre, como también en la industria, la medicina y el ambiente natural, entre otras.
La vida del hombre
Los químicos al analizar y preparar productos en el laboratorio y estudiar otros productos naturales, han logrado obtener mejores alternativas para el mejoramiento de la vida tanto del hombre como de las otras especies vivientes.
A través de la química se ha podido ir dominando el ambiente circundante y los grandes saltos que ha experimentado la evolución científica, con mayor énfasis en este siglo, se refleja directamente en la forma de la vida del hombre, al punto que ha logrado conquistas jamás imaginadas , como en el campo de la medicina con el uso de radioisótopos en el diagnostico y tratamiento de enfermedades, y en la agricultura al usar plaguicidas, abonos artificiales, reconocimientos de los componentes del suelo, etc.
Pero así como la química ha ayudado a mejorar la vida del hombre, también ha provocado peligros colaterales por el uso indiscriminado y sin control de productos químicos, tanto en el hogar como en la industria y el campo; que se han convertido, junto con sus deshechos, en agentes contaminantes del suelo, el aire y el agua.
La industria
La química tiene su participación en el adelanto tecnológico e industrial que se observa a nivel mundial, al punto que muchos países, caso de Japón, ha adquirido relevancia económica por manufacturar productos de gran demanda internacional.
Luego, una parte significativa de la economía mundial se basa en la industria química; sin embargo, los beneficios que aporte a la hu7manidad, dependerán en gran medida, de la habilidad que demuestren los químicos para desarrollar nuevos procesos que aumenten la eficiencia en el abastecimiento de alimentos, materiales de construcción, medicamentos, plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, etc.; pero controlando el equilibrio natural que constantemente es afectado por la multitud de contaminantes de los desechos industriales que llegan al aire, al agua y a los suelos; que tienen efectos perjudiciales para la salud, causando molestias, enfermedades e inclusive la muerte.
La medicina
Los problemas relacionados con la medicina son motivo de preocupación para los químicos, y a través de la labor de en conjunto del medico y el químico se logra resolver situaciones que afectan la salud del hombre. El químico elabora sustancias que ayudan al medico en el diagnostico y tratamiento de muchas enfermedades. Igualmente, el químico elabora medicamentos que sirven para combatir infecciones y controlar enfermedades.
La vida cotidiana y el ambiente natural
Puesto que la química esta relacionada con la vida y el medio natural del hombre, su estudio es importante para responder a los múltiples problemas de la vida cotidiana y el ambiente natural donde nos desenvolvemos.
A diario estamos en contacto con perturbaciones provocadas por la contaminación ambiental.
Este problema se manifiesta con mayor notoriedad en las ciudades donde hay grandes concentraciones humanas, mucha actividad industrial, y donde el consumo de energía aumenta cada día.
Ahora la atmósfera esta mas contaminada por el aumento de los desechos gaseosos de la industria, los combustibles y el mal manejo de insecticidas y aerosoles; todo esto agregado a la falta de conciencia publica para desarrollar actividades que disminuyan los efectos de los Agentes contaminantes.
Un peligro ecológico que esta llamando la atención de los ecologistas, es la llamada “lluvia acida”, la cual se debe a la presencia de desechos químicos de sulfuros y otras sustancias acidas en la atmósfera. Por ejemplo, el azufre al combinarse con el oxigeno del aire origina el dióxido de azufre, la forma gaseosa en la cual llega el azufre procedente de las chimeneas industriales. Al moverse el aire, el gas se combina con el agua para formar acido sulfúrico, el cual precipita en asocio con la lluvia, originando la lluvia acida que hace daños irreversibles a los automóviles, edificios, maquinarias, bosques, agua de los ríos, lagos, etc.
Los desechos industriales y las aguas negras depositadas en los ríos y mares también causan un desequilibrio ecológico, donde los peces son los organismos mas afectados.
La contaminación de las aguas puede ser accidental, pero en la mayoría de los casos es la consecuencia d la falta de responsabilidad y prevención, de la ignorancia y de la mala costumbre de arrojar la basura al agua. Todo esto trae como consecuencia un efecto negativo sobre la flora y la fauna acuática.
Método científico
En forma general llamamos método al orden o regla que aplicamos a las actividades que realizamos para lograr un resultado deseado.
Para el científico es: “el conjunto de procesos que se ejecuta en la investigación y demostración de la verdad“.
Científicos como Galileo y Bacon lograron resultados exitosos en sus investigaciones porque siguieron el orden de anotar los pasos realizados y los medios que utilizaron para culminar los resultados. Esta metodología de trabajo se ha ido perfeccionando a medida que el científico estudia y analiza los procesos que lo conducen a la demostración de sus ideas.
Concepto y paso del método científico
De manera muy general podemos entender el concepto del método científico, como:
“El orden que debemos seguir para interpretar hechos y verdades científicas, así como también para obtenerlos”.
Para entender lo que es un hecho, veamos los ejemplos que aparecen a continuación:
üLa caída de un cuerpo.
üLa congelación del agua.
üLa digestión de un trozo de carne.
üLa erupción de un volcán.
üUna descarga eléctrica.
El método científico no es una correa de fuerza; es flexible y nunca esta enmarcado bajo un procedimiento único de trabajo. Esto se debe a la naturaleza del objeto motivo del estudio. Por eso, son diferentes las técnicas o pasos que se utilizan para su aplicación; no obstante, podemos considerar los siguientes pasos:
¬Delimitación del problema: Significa establecer el problema en forma clara y precisa. De este planteamiento dependerá en gran medida dar con una solución. Al culminar los diferentes pasos del método científico se debe dar una respuesta al problema.
¬Hipótesis de trabajo: Sugiere una posible solución que se apoye en ciertas aplicaciones basadas en conjeturas; y debe expresarse siempre en sentido afirmativo o negativo, nunca en forma de pregunta.
¬Recolección de información: Indica la necesidad de llevar a cabo observaciones y, muy importante, registrar toda la información obtenida como: cambios de temperatura, de color, de estado físico, etc. Relacionada con la investigación.
¬Selección y organización de datos: Se hace un estudio de todo material obtenido para seleccionar organizar la información relacionada con el problema planteado.
¬Conclusiones: Luego de realizar el plan trazado se llega a una o varias soluciones tentativas que sirvan para explicar los hechos y las causas de los cambios observados.
¬Comprobación experimentación controlada: Para controlar la validez de las conclusiones, conocidas por hipótesis, se procede a reproducir los hechos en forma controlada, cuantas veces sea necesario, en el laboratorio. Se deben considerar todas las situaciones que se presentan y cuando las hipótesis no se ajustan a los resultados de los experimentos, hay que empezar de nuevo. Se tiene que revisar la situación desde el inicio; es decir, desde la delimitación del problema.
¬Comprobación con la realidad. Teoría y leyes: Llega el momento que, luego de someter las conclusiones al filtro de la experimentación tantas veces como lo exija el problema, y los resultados sean siempre los mismos y si las conclusiones son afirmativas de acuerdo con la realidad de los hechos, se establece la teoría.
Para alcanzar el paso cumbre del método científico, que es la ley o principio, es necesario que la teoría tenga aceptación universal y no exista ninguna duda en su comprobación.
Ahora, tanto la teoría como la ley científica son inmutables. Pueden modificarse siempre que se logre comprobar otro dato para obtener nuevos descubrimientos en la investigación. Aunque los hechos ya verificados no sufran modificaciones, puede ser necesario volver a revisar las teorías diseñadas para explicar los hechos.
La actitud científica y el método científico
La actitud científica como conjunto de valoraciones, sentimientos, destrezas y habilidades que deben reunir los hombres y mujeres que se dedican a la demostración y a la experimentación, ha hecho que el método científico sea un instrumento eficiente y efectivo para resolver los problemas de la materia y la energía.
El científico debe tener una mente critica, objetiva y totalmente racional.
La actitud científica implica un rompimiento con todas las posiciones subjetivas y personales al punto que la objetividad hace que el trabajo científico sea impersonal, ya que solo interesa el problema y su solución. La aplicación del método científico en cualquier tiempo hará que el resultado sea siempre el mismo, bajo los controles establecidos, porque no depende de los sentimientos del hombre.
Finalmente, las destrezas y habilidades que manifiesta el científico le permitirán asumir una actitud de humildad y reconocimiento de sus limitaciones y de los errores que pueda cometer al aplicar el método científico, para ser honesto consigo mismo y con la ciencia.
Técnicas y recursos para recoger información
Llamamos técnicas a aquellos procedimientos utilizados por una ciencia determinada para realizar investigaciones especificas. Los recursos son los medios que se usan para ejecutar las técnicas en un momento dado y lograr información con el propósito de solucionar problemas al aplicar el método científico.
Técnicas para la recolección de información:
a. Bibliografía: el acopio de material bibliográfico tiene como objetivo lograr información en las publicaciones de trabajos científicos sobre el tema motivo de la investigación. La bibliografía da seriedad y rigor científico a la investigación y constituye una motivación a lecturas complementarias.
b. Encuestas: el investigador necesita información general sobre el tema que va a desarrollar. Un recurso que le servirá para alcanzar este propósito es consultar la opinión de personas con experiencias en situaciones relacionadas con su investigación. Así, las encuestas le va a permitir recoger opiniones por medio de un cuestionario para aclarar algún concepto referente al problema que tiene que resolver.
Toda encuesta debe tener naturaleza impersonal para asegurar uniformidad en la evaluación de una relación con otra. Debe ser limitada en su extensión y en su finalidad.
c. Censo: el censo constituye una lista estadística sobre un asunto en estudio. Este recurso facilita la información de conocer en términos numéricos lo referente a la observación que se hace para poder aplicarle método científico.
Ch. Entrevistas: la entrevista no es simplemente conversar. Es un intercambio de ideas orientado hacia un objetivo muy especifico y definido: obtener a través de cuestionar al entrevistado, datos para la investigación del problema. Estos datos se emplearan para el estudio de casos o de opiniones.
d. Excursiones: Las excursiones tienen un gran valor científico; porque sirven para realizar investigaciones de campo, donde se adquiere información directa del problema que se esta investigando. Las excursiones permiten obtener materiales necesarios para la investigación. Para tal fin se debe anotar todo tipo de observación que se ha identificado y localizado en la exploración realizada durante la excursión.
e. Observación de hechos naturales y sociales, fuera de su ambiente: la observación de acontecimientos fuera del ambiente donde se desarrolla la investigación también sirve para la diferenciación, y comparación de hechos y la toma de notas que mas adelante servirán para aclara conceptos y poder buscar soluciones al problema en estudio.
f. Experimentación: sirve para verificar la hipótesis mediante la repetición de un hecho bajo condiciones de control siempre iguales.
Instrumentos y materiales de uso común en el laboratorio de química.
El químico cuenta con una serie de aparatos y utensilios que utiliza frecuentemente en las manipulaciones químicas que realiza en el laboratorio. Entre otros tenemos:
¬ Tubos de ensayo
Son tubos de paredes delgadas, cerrados por uno de sus extremos, de empleo constante en el laboratorio químico para efectuar reacciones químicas. Son generalmente de vidrio pyrex para resistir el calor.
¬ Gradillas
Son soportes especiales para los tubos de ensayo, generalmente de madera.
¬ Balanza
Se utiliza para medir masa. Las hay diferencias formas y de acuerdo con el uso se conoce la balanza Roberval, de dos platos, que se utiliza en los trabajos en los cuales no se necesita una gran precisión.
¬Matraz o frasco de florencia:
Recipiente de vidrio con el fondo plano. Los hay de diferentes capacidades. Generalmente son de vidrio pyrex y se usan para calentar líquidos.
¬Matraz aforado
Se usa para medir con exactitud cantidades de líquidos y esta calibrado a un volumen determinado.
¬Matraz erlenmeyer
Recipiente de vidrio de forma cónica que tiene la ventaja de que los líquidos que en él se calientan no se proyectan al exterior por tener un cuello estrecho y largo. Se presenta de diferentes capacidades.
¬Vaso químico, vaso precipitado o beaker
Vaso cilíndrico de virio delgado y base plana. Casi siempre tiene un pico para facilitar el trasvase. Los hay de diferentes capacidades y pueden ser sometidos a la acción del calor, si son de vidrio pyrex o kimax. Son útiles para realizar diferentes operaciones en el laboratorio de química.
¬Probeta o cilindro graduado
Cilindro de vidrio o de plástico con base plana; casi siempre esta graduado. Presenta diferentes capacidades y se usa para medir líquidos.
¬Embudo de vidrio
Recipiente generalmente de vidrio, de forma cónica y abierto por su parte ensanchada mientras su parte mas estrecha se prolonga en un tubo recto y largo. Se usa para verter líquidos de un recipiente a otro y en las operaciones de filtración. Si la filtración es el vacío, se emplea una variedad llamada embudo de Büchner.
¬Matraz o balón de destilación
Matraz esférico con una extensión lateral llamada brazo que se conecta al condensador para realizar operaciones de destilación.
¬Bureta
Tubo cilíndrico largo y angosto graduado para medir volúmenes. En su extremo inferior tiene una llave de paso que controla la salida de los líquidos. Se presenta en diferentes capacidades.
¬Pipeta
Tubo alargado de diferentes capacidades. Se conoce por pipeta volumétrica cuando mide un volumen fijo; y por pipeta sexológica cuando esta calibrada para medir diferentes capacidades volumétricas.
¬Condensador o refrigerante
Presenta una forma cilíndrica alargada; sirve para condensar vapores del balón de destilación. Tiene dos tubos cilíndricos de diferentes diámetros adaptados uno dentro del otro para permitir que circule constantemente agua fría entre ellos, que condensa los vapores que circulan por el tubo interior.
¬Crisol
Recipiente de forma cónica hecho de material refractario al calor, por lo que se usa en el calentamiento a temperaturas muy elevadas por acción del fuego directo.
¬Mortero con su pistilo
Recipiente en forma de taza, de paredes gruesas, hecho preferentemente de vidrio o de porcelana. Se utiliza para triturar sustancias sólidas con el fin de reducirlas a polvo. Se complementa con el pistilo para realizar la acción de trituración.
¬Cápsula de evaporar
Vasija generalmente hecha de porcelana, en forma de taza de poca profundidad. Tiene su aplicación para calentar y evaporar líquidos.
¬Espátula
Utensilio hecho de porcelana o metal. Se usa para separar sales en pequeñas cantidades.
¬Vidrio plano
Vidrio plano de forma cuadrada con diferentes aplicaciones en el laboratorio, como la de tapar frascos colectores de gases.
¬Vidrio reloj
Vidrio cóncavo de forma redonda; se usa para observar cristales así como para tapar vasos químicos, y pesar sólidos.
¬Vasija de baño maría
Recipiente semejante a una olla, con una abertura lateral para dejar escapar el vapor del líquido que se calienta en forma indirecta cuando se coloca sobre su tapa que está formada por anillos concéntricos que se ajustan al diámetro que se deseé.
¬Pinza u horquilla de madera
Se usa para sujetar tubos de ensayo.
¬Pinza de metal
Horquilla hecha de metal que tiene el mismo uso que la pinza de madera,
¬Tenazas
Pinza de metal de forma alargada que se emplea para sujetar vasijas calientes tales como los crisoles y las cápsulas de evaporar.
¬Malla de asbesto
Tela metálica de forma cuadrada que presenta en su centro un área revestida de asbesto. Se usa para evitar el sobrecalentamiento del recipiente que se pone a calentar.
¬Triángulo
Pequeño triángulo de alambre con un revestimiento refractario, usado para sostener el crisol al momento que se va a calentar.
¬Soporte Universal
Aparato formado por una varilla de hierro con una base de soporte o sostén. Se complementa con pinzas y anillos de hierro que se adhieren por medio de tornillos, los cuales son colocados a diferentes alturas de acuerdo al uso que se le dé.
¬Trípode
Aparato de hierro formado por un anillo sostenido por tres soportes. Al colocarle una malla de asbesto o un triángulo, sostiene cualquier material que se vaya a calentar.
¬Mechero de bunsen
Aparato usado en el laboratorio para proveer calor en las experiencias de calentamiento.
¬Cola de paloma
Instrumento de metal que se coloca sobre el extremo superior del mechero. Sirve para repartir el calor en forma de abanico
¬Agitador de vidrio o policial
Varilla sólida de vidrio, de múltiples usos en el laboratorio.
LA MEDICION EN QUIMICA
LA MEDICION EN QUIMICA
LA INCERTIDUMBRE EN LAS MEDICIONES.
En química a diario se realizan mediciones; por ejemplo, de volúmenes de líquidos. Pero no siempre las mediciones que se registran a pesar de usar el mismo instrumento de medición, dan igual resultados. La razón es que el proceso de medición interviene muchas variables, siendo la más significativa en el desarrollo humano que realiza la operación y los instrumentos que utiliza. Como resultado surge un problema de indecisión, de incertidumbre, en cuanto a la información obtenida.
Podemos concluir que toda medición, a pesar de tener la mayor cantidad de controles y se realiza cuidadosamente, en la mayor de los casos no es exacta; siempre queda un margen de error, de duda, de incertidumbre. Veamos el siguiente caso.
En el laboratorio se quería terminar el punto de ebullición del benceno. Al calentar la sustancia se obtuvo tres lecturas diferentes:
A) 80°C B) 80,1°C C) 80,159°C
El ejemplo anterior sirve para apreciar la diferencia que hay entre los conceptos de EXACTITUD y PRECISION en el campo de las mediciones. En el caso anterior la lectura 80,1° se hizo con exactitud por que en la lectura más cercana el valor real del punto de ebullición del benceno. La exactitud termina lo cerca que esta medición experimental del valor verdadero o estándar. La precisión describe la tendencia a obtener el mismo registro cada vez que se realice una medición.
CIFRAS SIGNIFICATIVAS
Supongamos que al tomarse una lectura en un probeta de 50 centímetros cúbicos (cm), calibrada en el espacio de 1 centímetro. Se entiende por cifras significativas el número de dígitos que son resultado de una medición y que tiene significado práctico. Estas cifras indican la precisión con que se efectúa la medición.
REGLAS PARA EL USO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS
Cuando se trata con números obtenidos a partir de una medición, se aplican las siguientes reglas:
A: Todos los dígitos entre 0 y 9 son cifras significativas. Ejemplos: 42..................... Dos cifras significativas 519.................... Tres cifras significativas
B: Los ceros colocados entre dígitos significativos, también son significativos. Ejemplos: 205................Tres cifras significativas
3,005.............. Cuatro cifras significativas
C: Todos los ceros a la derecha del último digito, en un número con decimales, son significativos. Ejemplos: 1,070................Cuatro cifras significativas
4,1100................Cinco cifras significativas
CH: Los ceros colocados a la izquierda de todos los dígitos diferentes de cero, no son significativos. Ejemplos: 0,01...........Una cifra significativa
0.0045.......Dos cifras significativas
D: Los ceros que se encuentran a la derecha del último digito diferente de cero, no son significativos si el número no contiene decimales. Ejemplos: 100..............Una cifra significativa
20000......... Una cifra significativa
REDONDEO DE NUMEROS
Cuando se efectúan cálculos a partir de datos experimentales, es necesario a menudo eliminar uno o más dígitos para lograr una respuesta con el número adecuado de cifras significativas. Las reglas que se siguen para redondear son:
A) Si el primer digito eliminado es menor que 5, 3, 1 2 3 dejar el digito anterior sin cambio. Dígito eliminado
Digito anterior
B) Si el digito eliminado es 3,1 2 7 3,13 mayor que 5, aumentar el digito Dígito eliminado anterior en 1. Digito anterior
C) Si el primer digito eliminado es 5, 4,1 2 5 redondear para hacer el digito dígito eliminado anterior un numero par. Dígito anterior
4,1 2 dígito par
DETERMINACION DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS
MULTIPLICACION Y DIVISION
Para simplificar la determinación de número de cifras significativas del resultado será igual al de la medición con menor número de cifras significativas, llamado limitante. Ejemplo: Multiplicar 2,32 cm x 1,2 cm
2, 32 x = 1,2 = 2,8cm
Tres cifras dos cifras redondeo Dos cifras
Significativos Significativas Significativos
EN LA SUMA Y RESTA
Al sumar o restar cifras significativas, el factor limitante es aquel que tenga menor cantidad de números decimales.
Antes de sumar o restar debe reducir el número de cifras significativas de todos los valores, hasta que sea igual a las que se posee el factor limitante. Por tanto antes de sumar o restar puede ser necesario eliminar una o mas cifras significativas de los números.
Ejemplo. Sumar 13.51 g + 15.0g + 1.274g + 0.2850g
13.51g
15.0 g
+ 1.274 g
0.2850 g
NOTACION CIENTIFICA
E n química frecuentemente tenemos que realizar operaciones matemáticas con números grandes tal: 602 300 000 000 000 000 000 000 que es el numero de moléculas en 1 mol. En otras oportunidades con números muy pequeños, tal como: 0, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911g que corresponde a la masa de un electrón. En ambos casos la operación que realicemos con estas cantidades resultan incomodas y muchas veces son causas de equivocaciones. Para superar esta dificultad emplearemos el método de notación científica o factor exponencial. Por ejemplo:
602 300 000 000 000 000 000 000 = 6,023 x 1023
Expresión numérica notación científica
La notación científica se forma por un valor numérico llamado coeficiente (que expresa el numero adecuadode cifras significativas con un solo digito a la izquierda de la coma decimal) que se multiplica por un termino cuya base es 10 con un exponente llamado potencia.
6,023 X 1023 Exponente
Coeficiente base
El termino 1023 indica la magnitud del coeficiente 6,023.
MANERA DE EXPRESAR LOS NUMEROS EN NOTACION CIENTIFICA
A) Para escribir un número en notación científica con exponente positivo.
Primero se desplaza la coma decimal hacia la izquierda hasta tener un solo digito a su izquierda. Este término será el coeficiente. Luego se pone el signo de multiplicación seguido de la base 10 y el exponente será igual al numero de veces que se movió la coma decimal hacia la izquierda ejemplo.
6152 = 6,552 x 10 23
Tres veces
B) Para escribir un numero en notación científica con exponente negativo.
Se mueve la coma decimal hacia la derecha del primer digito, el cual junto con los otros dígitos forman coeficiente. Debe quedar un solo digito a la izquierda de la coma decimal. Se continúa con el signo de multiplicación seguido de la base 10 y el exponente será igual al número de veces que se mueva la coma decimal hacia la derecha, el exponente será negativo. Ejemplo:
0, 00421 = 4,21 x 10 -3
La coma decimal se desplazo hacia la derecha quedando 4 como único digito a la izquierda de la coma decimal
OPERACIÓN CON NOTACION CIENTIFICA
Una de las principales ventajas es que se simplifica mucho los procesos de multiplicación, división, resta y suma. Al aplicar este proceso o números exponenciales seguimos las reglas discutidas para expresar respuestas con el número correcto de cifras significativas.
MULTIPLICACION
Para multiplicar cantidades exponenciales, primero se multiplica los coeficientes de la manera usual, se sigue con la base 10 y después sumamos los exponentes.
Ejemplo: (5,00 x 10 4) x (1,60 x 102)
Por comodidad primero separamos los coeficientes de los términos exponenciales. (5,00 x 1,60) x (104x 102)
Multiplicando los coeficientes y sumando los exponentes tendremos:
8,00 x 10(4+2)= 8,00 x 106
Ejemplo (6,0 x104) x (5,0 x 103)
Efectuando las operaciones en la forma usual, obtenemos. (6,0x5,0) x (104x 103)
Cifras Significativas y Redondeo
1. Cualquier dígito diferente de cero es significativo.
1234.56 6 cifras significativas
2. Ceros entre dígitos distintos de cero son significativos.
1002.5 5 cifras significativas
3. Ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos.
000456 3 cifras significativas
0.0056 2 cifras significativas
4. Si el número es mayor que (1), todos los ceros a la derecha del punto decimal son significativos.
457.12 5 cifras significativas
400.00 5 cifras significativas
5. Si el número es menor que uno, entonces únicamente los ceros que están al final del número y entre los dígitos distintos de cero son significativos.
0.01020 4 cifras significativas
6. Para los números que contengan puntos decimales, los ceros que se arrastran pueden o no pueden ser significativos. En este curso suponemos que los dígitos son significativos a menos que se diga los contrario.
1000 1, 2, 3, o 4 cifras significativas. Supondremos 4 en nuestros cálculos
0.0010 2 cifras significativas
1.000 4 cifras significativas
7. Supondremos que cantidades definidas o contadas tienen un número ilimitado de cifras significativas
NOTE: Es mucho más fácil contar y encontrar las cifras significativas si el número está escrita en notación significativa.
Uso en cálculos
1. Suma y Sustracción: El número de cifras significativas a la derecha del punto decimal en la suma o la diferencia es determinada por el número con menos cifras significativas a la derecha del punto decimal de cualquiera de los números originales.
6.2456 + 6.2 = 12.4456 redondeado a 12.4
nota: 3 cifras significativas en la respuesta
2. Multiplicación y División: El número de cifras significativas en el producto final o en el cociente es determinado por el número original que tenga la cifras significativas m{as pequeño.
2.51 x 2.30 = 5.773 redondeada a 5.77
2.4 x 0.000673 = 0.0016152 redondeado a 0.0016
Redondeando
1. Aumente en uno al dígito que sigue a la última cifra significativa si el primer dígito es menor que 5.
Redondear 1.61562 a 2 cifras significativas RESP: 1.6
2. Si el primer dígito a truncar es mayor que cinco, incrementar el dígito precedente en 1.
Redondear 1.61562 a 5 cifras significativas RESP: 1.6156
3. Si el primer dígito a truncar es cinco y hay dígitos diferentes de cero después del cinco, incrementa el dígito precedente en 1.
Redondear 1.61562 a 3 cifras significativas RESP: 1.62
Redondear 1.62500003 a 3 cifras significativas RESP: 1.63
4. Si el primer dígito a truncar es cinco y hay unicamente ceros después del cinco, redondee al número par.
Redondear 1.655000 a 3 cifras significativas RESP: 1.66
Round 1.625000 to 3 cifras significativas RESP: 1.62
5. SER CONSISTENTE EN SU REDONDEO.
LA INCERTIDUMBRE EN LAS MEDICIONES.
En química a diario se realizan mediciones; por ejemplo, de volúmenes de líquidos. Pero no siempre las mediciones que se registran a pesar de usar el mismo instrumento de medición, dan igual resultados. La razón es que el proceso de medición interviene muchas variables, siendo la más significativa en el desarrollo humano que realiza la operación y los instrumentos que utiliza. Como resultado surge un problema de indecisión, de incertidumbre, en cuanto a la información obtenida.
Podemos concluir que toda medición, a pesar de tener la mayor cantidad de controles y se realiza cuidadosamente, en la mayor de los casos no es exacta; siempre queda un margen de error, de duda, de incertidumbre. Veamos el siguiente caso.
En el laboratorio se quería terminar el punto de ebullición del benceno. Al calentar la sustancia se obtuvo tres lecturas diferentes:
A) 80°C B) 80,1°C C) 80,159°C
El ejemplo anterior sirve para apreciar la diferencia que hay entre los conceptos de EXACTITUD y PRECISION en el campo de las mediciones. En el caso anterior la lectura 80,1° se hizo con exactitud por que en la lectura más cercana el valor real del punto de ebullición del benceno. La exactitud termina lo cerca que esta medición experimental del valor verdadero o estándar. La precisión describe la tendencia a obtener el mismo registro cada vez que se realice una medición.
CIFRAS SIGNIFICATIVAS
Supongamos que al tomarse una lectura en un probeta de 50 centímetros cúbicos (cm), calibrada en el espacio de 1 centímetro. Se entiende por cifras significativas el número de dígitos que son resultado de una medición y que tiene significado práctico. Estas cifras indican la precisión con que se efectúa la medición.
REGLAS PARA EL USO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS
Cuando se trata con números obtenidos a partir de una medición, se aplican las siguientes reglas:
A: Todos los dígitos entre 0 y 9 son cifras significativas. Ejemplos: 42..................... Dos cifras significativas 519.................... Tres cifras significativas
B: Los ceros colocados entre dígitos significativos, también son significativos. Ejemplos: 205................Tres cifras significativas
3,005.............. Cuatro cifras significativas
C: Todos los ceros a la derecha del último digito, en un número con decimales, son significativos. Ejemplos: 1,070................Cuatro cifras significativas
4,1100................Cinco cifras significativas
CH: Los ceros colocados a la izquierda de todos los dígitos diferentes de cero, no son significativos. Ejemplos: 0,01...........Una cifra significativa
0.0045.......Dos cifras significativas
D: Los ceros que se encuentran a la derecha del último digito diferente de cero, no son significativos si el número no contiene decimales. Ejemplos: 100..............Una cifra significativa
20000......... Una cifra significativa
REDONDEO DE NUMEROS
Cuando se efectúan cálculos a partir de datos experimentales, es necesario a menudo eliminar uno o más dígitos para lograr una respuesta con el número adecuado de cifras significativas. Las reglas que se siguen para redondear son:
A) Si el primer digito eliminado es menor que 5, 3, 1 2 3 dejar el digito anterior sin cambio. Dígito eliminado
Digito anterior
B) Si el digito eliminado es 3,1 2 7 3,13 mayor que 5, aumentar el digito Dígito eliminado anterior en 1. Digito anterior
C) Si el primer digito eliminado es 5, 4,1 2 5 redondear para hacer el digito dígito eliminado anterior un numero par. Dígito anterior
4,1 2 dígito par
DETERMINACION DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS
MULTIPLICACION Y DIVISION
Para simplificar la determinación de número de cifras significativas del resultado será igual al de la medición con menor número de cifras significativas, llamado limitante. Ejemplo: Multiplicar 2,32 cm x 1,2 cm
2, 32 x = 1,2 = 2,8cm
Tres cifras dos cifras redondeo Dos cifras
Significativos Significativas Significativos
EN LA SUMA Y RESTA
Al sumar o restar cifras significativas, el factor limitante es aquel que tenga menor cantidad de números decimales.
Antes de sumar o restar debe reducir el número de cifras significativas de todos los valores, hasta que sea igual a las que se posee el factor limitante. Por tanto antes de sumar o restar puede ser necesario eliminar una o mas cifras significativas de los números.
Ejemplo. Sumar 13.51 g + 15.0g + 1.274g + 0.2850g
13.51g
15.0 g
+ 1.274 g
0.2850 g
NOTACION CIENTIFICA
E n química frecuentemente tenemos que realizar operaciones matemáticas con números grandes tal: 602 300 000 000 000 000 000 000 que es el numero de moléculas en 1 mol. En otras oportunidades con números muy pequeños, tal como: 0, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911g que corresponde a la masa de un electrón. En ambos casos la operación que realicemos con estas cantidades resultan incomodas y muchas veces son causas de equivocaciones. Para superar esta dificultad emplearemos el método de notación científica o factor exponencial. Por ejemplo:
602 300 000 000 000 000 000 000 = 6,023 x 1023
Expresión numérica notación científica
La notación científica se forma por un valor numérico llamado coeficiente (que expresa el numero adecuadode cifras significativas con un solo digito a la izquierda de la coma decimal) que se multiplica por un termino cuya base es 10 con un exponente llamado potencia.
6,023 X 1023 Exponente
Coeficiente base
El termino 1023 indica la magnitud del coeficiente 6,023.
MANERA DE EXPRESAR LOS NUMEROS EN NOTACION CIENTIFICA
A) Para escribir un número en notación científica con exponente positivo.
Primero se desplaza la coma decimal hacia la izquierda hasta tener un solo digito a su izquierda. Este término será el coeficiente. Luego se pone el signo de multiplicación seguido de la base 10 y el exponente será igual al numero de veces que se movió la coma decimal hacia la izquierda ejemplo.
6152 = 6,552 x 10 23
Tres veces
B) Para escribir un numero en notación científica con exponente negativo.
Se mueve la coma decimal hacia la derecha del primer digito, el cual junto con los otros dígitos forman coeficiente. Debe quedar un solo digito a la izquierda de la coma decimal. Se continúa con el signo de multiplicación seguido de la base 10 y el exponente será igual al número de veces que se mueva la coma decimal hacia la derecha, el exponente será negativo. Ejemplo:
0, 00421 = 4,21 x 10 -3
La coma decimal se desplazo hacia la derecha quedando 4 como único digito a la izquierda de la coma decimal
OPERACIÓN CON NOTACION CIENTIFICA
Una de las principales ventajas es que se simplifica mucho los procesos de multiplicación, división, resta y suma. Al aplicar este proceso o números exponenciales seguimos las reglas discutidas para expresar respuestas con el número correcto de cifras significativas.
MULTIPLICACION
Para multiplicar cantidades exponenciales, primero se multiplica los coeficientes de la manera usual, se sigue con la base 10 y después sumamos los exponentes.
Ejemplo: (5,00 x 10 4) x (1,60 x 102)
Por comodidad primero separamos los coeficientes de los términos exponenciales. (5,00 x 1,60) x (104x 102)
Multiplicando los coeficientes y sumando los exponentes tendremos:
8,00 x 10(4+2)= 8,00 x 106
Ejemplo (6,0 x104) x (5,0 x 103)
Efectuando las operaciones en la forma usual, obtenemos. (6,0x5,0) x (104x 103)
Cifras Significativas y Redondeo
1. Cualquier dígito diferente de cero es significativo.
1234.56 6 cifras significativas
2. Ceros entre dígitos distintos de cero son significativos.
1002.5 5 cifras significativas
3. Ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos.
000456 3 cifras significativas
0.0056 2 cifras significativas
4. Si el número es mayor que (1), todos los ceros a la derecha del punto decimal son significativos.
457.12 5 cifras significativas
400.00 5 cifras significativas
5. Si el número es menor que uno, entonces únicamente los ceros que están al final del número y entre los dígitos distintos de cero son significativos.
0.01020 4 cifras significativas
6. Para los números que contengan puntos decimales, los ceros que se arrastran pueden o no pueden ser significativos. En este curso suponemos que los dígitos son significativos a menos que se diga los contrario.
1000 1, 2, 3, o 4 cifras significativas. Supondremos 4 en nuestros cálculos
0.0010 2 cifras significativas
1.000 4 cifras significativas
7. Supondremos que cantidades definidas o contadas tienen un número ilimitado de cifras significativas
NOTE: Es mucho más fácil contar y encontrar las cifras significativas si el número está escrita en notación significativa.
Uso en cálculos
1. Suma y Sustracción: El número de cifras significativas a la derecha del punto decimal en la suma o la diferencia es determinada por el número con menos cifras significativas a la derecha del punto decimal de cualquiera de los números originales.
6.2456 + 6.2 = 12.4456 redondeado a 12.4
nota: 3 cifras significativas en la respuesta
2. Multiplicación y División: El número de cifras significativas en el producto final o en el cociente es determinado por el número original que tenga la cifras significativas m{as pequeño.
2.51 x 2.30 = 5.773 redondeada a 5.77
2.4 x 0.000673 = 0.0016152 redondeado a 0.0016
Redondeando
1. Aumente en uno al dígito que sigue a la última cifra significativa si el primer dígito es menor que 5.
Redondear 1.61562 a 2 cifras significativas RESP: 1.6
2. Si el primer dígito a truncar es mayor que cinco, incrementar el dígito precedente en 1.
Redondear 1.61562 a 5 cifras significativas RESP: 1.6156
3. Si el primer dígito a truncar es cinco y hay dígitos diferentes de cero después del cinco, incrementa el dígito precedente en 1.
Redondear 1.61562 a 3 cifras significativas RESP: 1.62
Redondear 1.62500003 a 3 cifras significativas RESP: 1.63
4. Si el primer dígito a truncar es cinco y hay unicamente ceros después del cinco, redondee al número par.
Redondear 1.655000 a 3 cifras significativas RESP: 1.66
Round 1.625000 to 3 cifras significativas RESP: 1.62
5. SER CONSISTENTE EN SU REDONDEO.
UNIDAD DIDACTICA EQUILIBRIO QUIMICO
MINISTERIO DE EDUCACIÓN
INSTITUTO DAVID
UNIDAD DIDACTICA # 1
Profesores: Martín Concepción.
Nivel: VI AÑO
Bimestre: 1
Fecha del 18 de mayo al 15 de junio 2010.
TITULO DE LA UNIDAD DIDACTICA
EQUILIBRIO QUIMICO
JUSTIFICACIÓN: El equilibrio químico es una condición que permite que dos tendencias opuestas se balanceen mutuamente. Dicho equilibrio existe cuando las sustancias reaccionantes se combinan rápidamente como la sustancia resultante de tal manera que la composición del sistema permanezca constante y no cambie. Para el sistema se encuentre en equilibrio está gobernada por el principio de Le Chatelier
OBJETIVOS GENERALES:
Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos, Equilibrio iónico.
OBJETIVOS DIDACTICOS:
Reconocer los principios que rigen el equilibrio químicos
CONCEPTOS:
Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos
-Concepto de equilibrio químico
-Expresión general de las ecuaciones
-Factores que afectan el equilibrio químico
-Derivadas de Ke
-Problema de aplicación
PROCEDIMENTALES:
v Aplicar el principio de Le Chatelier
v Realizar prácticas en donde se busque, equilibrio químico, concentración molar.
Concentración ionizada no ionizada, fracción molar, porcentaje de ionización.
ACTITUDINALES:
v Participar en actividades activamente.
v Mostrar interés en resolver todos los problemas de equilibrio químico
ACTIVIDADES DE MOTIVACIÓN:
v Crear grupos de trabajos competitivos.
ACTIVIDADES DE DESARROLLO.
v Desarrollar prácticas grupales.
v Desarrollar en el tablero problemas
v Desarrollar experiencias de laboratorio.
v Desarrollar prácticas en donde se busque, equilibrio químico, concentración molar.
Concentración ionizada no ionizada, fracción molar, porcentaje de ionización.
EVALUACIÓN:
DIAGNÓSTICA: preguntas orales.
FORMATIVA: resolución de problemas en grupos.
SUMATIVA: talleres, informe de laboratorio, ejercicios cortos, esquemas, resolución de problemas en el tablero.
ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN Y RECUPERACIÓN:
RECUPERACIÓN: Resolución de problemas.
AMPLIACIÓN: Aplicación de las mediciones en experiencias de laboratorio.
TIEMPO:
30 días
ESPACIO:
Aula de clases, hogares, laboratorio, biblioteca, e Internet., blogs
METODOLOGÍA: Investigación, demostración, trabajos grupales e individuales.
RECURSOS:
Humanos, Equipos de laboratorios, tableros, bibliografías, cuadernos, carpetas de investigaciones y laboratorios, revistas, figuras, Internet.
ACOSTA, JORGE. QUÍMICA 10 EDITORIAL ESCOLAR S.A. RUIZ, JAIME.
MANUAL DE LABORATORIO. EDITORIAL NORMA. MARTIN, RAFAEL. MATEMATICA QUÍMICA. EDITORIAL MONFER, S.A.
MONDRAGÓN CÉSAR. QUÍMICA INORGÁNICA. EDITORIAL SANTILLANA.
STEVEN S. Y ZUMDAHL. QUÍMICA. EDITORIAL MC GRAW HILL.
7
FIRMA DE LOS PROFESORES: _____________________________________,
____________________________________________.
INSTITUTO DAVID
UNIDAD DIDACTICA # 1
Profesores: Martín Concepción.
Nivel: VI AÑO
Bimestre: 1
Fecha del 18 de mayo al 15 de junio 2010.
TITULO DE LA UNIDAD DIDACTICA
EQUILIBRIO QUIMICO
JUSTIFICACIÓN: El equilibrio químico es una condición que permite que dos tendencias opuestas se balanceen mutuamente. Dicho equilibrio existe cuando las sustancias reaccionantes se combinan rápidamente como la sustancia resultante de tal manera que la composición del sistema permanezca constante y no cambie. Para el sistema se encuentre en equilibrio está gobernada por el principio de Le Chatelier
OBJETIVOS GENERALES:
Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos, Equilibrio iónico.
OBJETIVOS DIDACTICOS:
Reconocer los principios que rigen el equilibrio químicos
CONCEPTOS:
Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos
-Concepto de equilibrio químico
-Expresión general de las ecuaciones
-Factores que afectan el equilibrio químico
-Derivadas de Ke
-Problema de aplicación
PROCEDIMENTALES:
v Aplicar el principio de Le Chatelier
v Realizar prácticas en donde se busque, equilibrio químico, concentración molar.
Concentración ionizada no ionizada, fracción molar, porcentaje de ionización.
ACTITUDINALES:
v Participar en actividades activamente.
v Mostrar interés en resolver todos los problemas de equilibrio químico
ACTIVIDADES DE MOTIVACIÓN:
v Crear grupos de trabajos competitivos.
ACTIVIDADES DE DESARROLLO.
v Desarrollar prácticas grupales.
v Desarrollar en el tablero problemas
v Desarrollar experiencias de laboratorio.
v Desarrollar prácticas en donde se busque, equilibrio químico, concentración molar.
Concentración ionizada no ionizada, fracción molar, porcentaje de ionización.
EVALUACIÓN:
DIAGNÓSTICA: preguntas orales.
FORMATIVA: resolución de problemas en grupos.
SUMATIVA: talleres, informe de laboratorio, ejercicios cortos, esquemas, resolución de problemas en el tablero.
ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN Y RECUPERACIÓN:
RECUPERACIÓN: Resolución de problemas.
AMPLIACIÓN: Aplicación de las mediciones en experiencias de laboratorio.
TIEMPO:
30 días
ESPACIO:
Aula de clases, hogares, laboratorio, biblioteca, e Internet., blogs
METODOLOGÍA: Investigación, demostración, trabajos grupales e individuales.
RECURSOS:
Humanos, Equipos de laboratorios, tableros, bibliografías, cuadernos, carpetas de investigaciones y laboratorios, revistas, figuras, Internet.
ACOSTA, JORGE. QUÍMICA 10 EDITORIAL ESCOLAR S.A. RUIZ, JAIME.
MANUAL DE LABORATORIO. EDITORIAL NORMA. MARTIN, RAFAEL. MATEMATICA QUÍMICA. EDITORIAL MONFER, S.A.
MONDRAGÓN CÉSAR. QUÍMICA INORGÁNICA. EDITORIAL SANTILLANA.
STEVEN S. Y ZUMDAHL. QUÍMICA. EDITORIAL MC GRAW HILL.
7
FIRMA DE LOS PROFESORES: _____________________________________,
____________________________________________.
jueves, 27 de mayo de 2010
PLAN BIMESTRAL II BIMESTRE
REPÚBLICA DE PANAMÁ
MINISTERIO DE EDUCACIÓN
INSTITUTO DAVID
PLAN BIMESTRAL
ASIGNATURA: QUÍMICA NIVEL: 12ª BIMESTRE: I I PROFESORES: BETZAIDA RINCON,MARTIN CONCEPCION TROETSCH MSc.
TEMAS: , Propiedades de las sustancias ácidas y básicas que derivan de sus átomos , Explicar la disociación iónica del agua y sus efecto, Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos, Equilibrio iónico, Determinación del producto de solubilidad, Interpretación de la cinética química.
OBJETIVOS: Conocer las propiedades de las sustancias ácidas y básicas de acuerdo a su formación, Reconocer la disociación iónica del agua y su consecuente efecto en las soluciones, Conocer los principios que rigen el equilibrio químicos y las reacciones iónicas en las moléculas en solución, Establecer los factores que afectan los cambios específicos en la velocidad de las reacciones químicas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
CONCEPTUALES, PROCEDIMENTALES Y ACTITUDINALES
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y EVALUACIÓN
1- Identificar las propiedades de las sustancias ácidas y básicas de acuerdo a los átomos que la formen
2-. Explicar la disociación iónica del agua y su consecuente efecto en las solucione
3-Reconocer los principios que rigen el equilibrio químicos
4. Reconocer los principios que rigen el punto equilibrio de las reacciones iónicas en las moléculas en solución
5. Inferir el producto de solubilidad y precipitación de algunas reacciones químicas.
6. Identificar los factores que afectan los cambios específicos en la velocidad de las reacciones químicas
1. Propiedades de las sustancias ácidas y básicas que derivan de sus átomos
–Concepto de ácidas y básicas
–Según Arrhenius
–Según Bronsted y lowry
–Según Lewis
-Propiedades de las sustancias ácidas
-Propiedades de las sustancias ácidas
2. Explicar la disociación iónica del agua y sus efecto
-Constante de ionización del agua KW
-Concepto
-Concentraciones de iones
-hidronio
-hidroxilo
-Concepto PH y pOH
-soluciones buffer o amortiguadores
-Determinación colométrica del PH
-Reacciones de neutralización
-Técnica de titulación
-Indicadores
-Problema de aplicación
3.Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos
-Concepto de equilibrio químico
-Expresión general de las ecuaciones
-Factores que afectan el equilibrio químico
-Derivadas de Ke
-Problema de aplicación
4- Equilibrio iónico
-Concepto e importancia
-Equilibrio de ácidos Ka
-Equilibrio de bases Kb
-Mecanismos de solubilidad de electrólitos y no electrólitos
-Conceptos y relaciones pKa y pKb
5.Determinación del producto de solubilidad
- Concepto del producto de solubilidad
- Expresión: Kps
- equilibrio iónico y concentración
- formación de precipitado
- Relaciones molares en la precipitación
- Problemas de aplicación
6.. Interpretación de la cinética química
- Concepto de cinética química
- Factores que afectan la velocidad de reacción
- Ley de Acción de las Masas
- Principio de Le Chatelier
- Ecuación de Arrhenius
1. Discutirán la importancia de las Propiedades de las sustancias ácidas y básicas que derivan de sus átomos en físicoquímica.
2- Explicarán la disociación iónica del agua y sus efecto, a ionización del agua, y concentraciones de hidrogeniones
2,1 Resolverán problemas de PH,POH
3,1 harán titulaciones en donde verán la neutralización.
3-Identificaran los Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos.
3-2Resolverán problemas relacionados con el equilibrio químico
4- Resolverán problemas relacionados con el equilibrio químico
5- Resolverán problemas relacionados con el producto de solubilidad
6. Resolverán problemas relacionados con los Factores que afectan la velocidad de reacción en la cinética química
Bibliografía de estudiante:
. Acosta Jorge, Química 12 y Prácticas de Laboratorio,
Química General e Inorgánica, Editorial Santillana BIBLIOGRAFIA DEL PROFESOR
Socorro Maria Química enfoque práctico 10 y 11 Editorial Géminis, GARZON, GUILLERMO. QUIMICA GENERAL
EDITORIAL MCGRAWHILL
EDITORIAL PEARSON EDUCACION.
OBSERVACIONES: ______________________________________________
FIRMA RESPONSABLES: _________________________________________
FIRMA DEL COORDINADOR: ____________________________________
FIRMA DE LA DIRECTORA: _________________________________________
17 de mayo al a 23 julio 2010
GOMEZ R MIGUEL INVESTIGUEMOS 11 QUÍMICA
SEXTA EDICION
BIBLIOGRAFIA DEL ESTUDIANTE.
ACOSTA, JORGE. QUIMICA #12 EDITORIAL
ESCOLAR SA.
RUIZ, JAIME. MANUAL DE LABORATORIO.
EDITORIAL NORMA.
MARTIN, RAFAEL. MATEMATICA QUIMICA.
Observaciones: Correlación en Ingles, lógica y Español.
CRITERIOS DE EVALUACION
Uso correcto de la terminología específica del espacio curricular
Uso correcto de la lengua oral y escrita
En instancia escrita: redacción e integración de textos
En instancia oral: coherencia lógica
Manejo de los contenidos conceptuales y procedimentales del espacio curricular con fundamentación
Resolución de problemas
Manejo adecuado del material utilizado.
Correcta integración de los contendidos desarrollados
Libreta Completa.
MINISTERIO DE EDUCACIÓN
INSTITUTO DAVID
PLAN BIMESTRAL
ASIGNATURA: QUÍMICA NIVEL: 12ª BIMESTRE: I I PROFESORES: BETZAIDA RINCON,MARTIN CONCEPCION TROETSCH MSc.
TEMAS: , Propiedades de las sustancias ácidas y básicas que derivan de sus átomos , Explicar la disociación iónica del agua y sus efecto, Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos, Equilibrio iónico, Determinación del producto de solubilidad, Interpretación de la cinética química.
OBJETIVOS: Conocer las propiedades de las sustancias ácidas y básicas de acuerdo a su formación, Reconocer la disociación iónica del agua y su consecuente efecto en las soluciones, Conocer los principios que rigen el equilibrio químicos y las reacciones iónicas en las moléculas en solución, Establecer los factores que afectan los cambios específicos en la velocidad de las reacciones químicas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
CONCEPTUALES, PROCEDIMENTALES Y ACTITUDINALES
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Y EVALUACIÓN
1- Identificar las propiedades de las sustancias ácidas y básicas de acuerdo a los átomos que la formen
2-. Explicar la disociación iónica del agua y su consecuente efecto en las solucione
3-Reconocer los principios que rigen el equilibrio químicos
4. Reconocer los principios que rigen el punto equilibrio de las reacciones iónicas en las moléculas en solución
5. Inferir el producto de solubilidad y precipitación de algunas reacciones químicas.
6. Identificar los factores que afectan los cambios específicos en la velocidad de las reacciones químicas
1. Propiedades de las sustancias ácidas y básicas que derivan de sus átomos
–Concepto de ácidas y básicas
–Según Arrhenius
–Según Bronsted y lowry
–Según Lewis
-Propiedades de las sustancias ácidas
-Propiedades de las sustancias ácidas
2. Explicar la disociación iónica del agua y sus efecto
-Constante de ionización del agua KW
-Concepto
-Concentraciones de iones
-hidronio
-hidroxilo
-Concepto PH y pOH
-soluciones buffer o amortiguadores
-Determinación colométrica del PH
-Reacciones de neutralización
-Técnica de titulación
-Indicadores
-Problema de aplicación
3.Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos
-Concepto de equilibrio químico
-Expresión general de las ecuaciones
-Factores que afectan el equilibrio químico
-Derivadas de Ke
-Problema de aplicación
4- Equilibrio iónico
-Concepto e importancia
-Equilibrio de ácidos Ka
-Equilibrio de bases Kb
-Mecanismos de solubilidad de electrólitos y no electrólitos
-Conceptos y relaciones pKa y pKb
5.Determinación del producto de solubilidad
- Concepto del producto de solubilidad
- Expresión: Kps
- equilibrio iónico y concentración
- formación de precipitado
- Relaciones molares en la precipitación
- Problemas de aplicación
6.. Interpretación de la cinética química
- Concepto de cinética química
- Factores que afectan la velocidad de reacción
- Ley de Acción de las Masas
- Principio de Le Chatelier
- Ecuación de Arrhenius
1. Discutirán la importancia de las Propiedades de las sustancias ácidas y básicas que derivan de sus átomos en físicoquímica.
2- Explicarán la disociación iónica del agua y sus efecto, a ionización del agua, y concentraciones de hidrogeniones
2,1 Resolverán problemas de PH,POH
3,1 harán titulaciones en donde verán la neutralización.
3-Identificaran los Principios que rigen el equilibrio en los sistemas químicos.
3-2Resolverán problemas relacionados con el equilibrio químico
4- Resolverán problemas relacionados con el equilibrio químico
5- Resolverán problemas relacionados con el producto de solubilidad
6. Resolverán problemas relacionados con los Factores que afectan la velocidad de reacción en la cinética química
Bibliografía de estudiante:
. Acosta Jorge, Química 12 y Prácticas de Laboratorio,
Química General e Inorgánica, Editorial Santillana BIBLIOGRAFIA DEL PROFESOR
Socorro Maria Química enfoque práctico 10 y 11 Editorial Géminis, GARZON, GUILLERMO. QUIMICA GENERAL
EDITORIAL MCGRAWHILL
EDITORIAL PEARSON EDUCACION.
OBSERVACIONES: ______________________________________________
FIRMA RESPONSABLES: _________________________________________
FIRMA DEL COORDINADOR: ____________________________________
FIRMA DE LA DIRECTORA: _________________________________________
17 de mayo al a 23 julio 2010
GOMEZ R MIGUEL INVESTIGUEMOS 11 QUÍMICA
SEXTA EDICION
BIBLIOGRAFIA DEL ESTUDIANTE.
ACOSTA, JORGE. QUIMICA #12 EDITORIAL
ESCOLAR SA.
RUIZ, JAIME. MANUAL DE LABORATORIO.
EDITORIAL NORMA.
MARTIN, RAFAEL. MATEMATICA QUIMICA.
Observaciones: Correlación en Ingles, lógica y Español.
CRITERIOS DE EVALUACION
Uso correcto de la terminología específica del espacio curricular
Uso correcto de la lengua oral y escrita
En instancia escrita: redacción e integración de textos
En instancia oral: coherencia lógica
Manejo de los contenidos conceptuales y procedimentales del espacio curricular con fundamentación
Resolución de problemas
Manejo adecuado del material utilizado.
Correcta integración de los contendidos desarrollados
Libreta Completa.
viernes, 21 de mayo de 2010
ORGANIZACIÓN DEL GENOMA EUCARIONTE
Organización del genoma eucarionte
En los organismos celulares el material genético está constituido por ADN de doble banda y está compuesto por las mismas bases nitrogenadas (A, T, C, G).
Existen notables diferencias:
· Una primera diferencia reside en el contenido de ADN de los diferentes organismos, por ejemplo la E. Coli posee un material genético equivalente a 4x106 bases.
· Una segunda diferencia en los procariotas el ADN ocupa un lugar central en la célula, sin que exista una separación física entre él y el resto del organismo.
En las células eucariontes el ADN total se encuentra dividido en un número variable de moléculas, característico de cada especie y formando con proteínas, estructuras muy complejas denominadas cromosomas: el número y la forma de los cromosomas son típicos de cada especie.
Hay dos tipos fundamentales de células en cuanto al número de cromosomas que contienen: las somáticas y las sexuales.
El ADN que forma parte de los cromosomas es una molécula que al parecer está en forma lineal y no circular. A todo su largo está asociado con proteínas que son fundamentalmente histonas.
Al conjunto de todos los genes contenidos en una célula se le da el nombre de genoma. Las secuencias que pueden ser exactamente iguales en ambos cromosomas o diferir en algo, siguen originando en esencia el mismo producto, aunque con pequeñas diferencias, esto se hace que en una población puedan existir numerosas formas del mismo gen. Uno de los ejemplos más sobresalientes en seres humanos es el gen que codifica la cadena B de la hemoglobina, este gen está localizado en el cromosoma 11 y de él se han reportado más de 200 formas que difieren por lo general en el cambio de alguna base nitrogenada que, aunque en muchos casos determina cambios en la secuencia aminoacídica de la proteína sigue siendo esencialmente la b-globina.
Diferentes tipos de alelos en la cadena B de la hemoglobina
Tipo
Defecto molecular
fenotipo
Hb S
Cambia en B6 glu-val
Sicklemia
Hb C
Cambia en B6 glu- lis
Hb E
Cambia en B26 glu-lis
Hb M Boston
Cambia en B53 his-tir
Meta Hb
Hb M sackatoon
Cambia en B63 his-tir
Meta Hb
Existen 3 combinaciones posibles para esta pareja de genes
Los 2 genes son de tipo silvestre, por lo que el organismo es homocigótico (AA) y todo el producto génico es normal.
Un gen es de tipo silvestre y el otro es mutante (Aa), el organismo es heterocigótico y sólo contiene aproximadamente la mitad del producto génico normal.
Los genes son mutantes (aa), el organismo es homocigótico, por lo que todo el producto génico es anormal. Si ese producto realiza una función importante para la vida, la célula en es condiciones no sobreviviría o la hará en condiciones precarias.
La distención entre caracteres dominantes y recesivos es muy importante en la práctica médica, pues hay enfermedades que se transmitan como un carácter dominante y otras como recesivos todo lo cual el médico debe tener muy presente para hacer los asesoramientos genéticos del paciente del paciente y de la familia.
Para los grupos sanguíneos ABO existen básicamente 3alelos. El grupo sanguíneo A es dominante y está determinado por el alelo A. El grupo sanguíneo B es también dominante y lo determina el alelo B. El grupo O tiene carácter recesivo y se origina por el alelo.
Genes y ADN
De acuerdo con numerosos estudios de ADN contenidos en una célula diploide humana es aproximadamente 7.3x10-12 g.
Por varios métodos genéticos se ha determinado que la célula humana contiene aproximadamente 70000 a 100000 genes.
Esto se debe a que la densidad del ADN es proporcional a su contenido en G+C y la composición promedio de cada fragmento que tiene varios cientos de bases, no varía mucho de uno a otro. Si se aplica el mismo procedimiento al ADN de un mamífero se obtiene 2 zonas, la mayor con una composición aproximada de A+T del 60 % pero la menor con más del 90% de A+T, lo cual constituye un hecho inusual. Al ADN contenido en esta zona se le denomina ADN satélite es la de estar formado por secuencias repetidas organizadas en tándem, una continuación de la otra.
Un procedimiento que ha dado muchos resultados es el estudio de la cinética del proceso de re naturalización. Para ello se extrae el ADN de un organismo y sin fraccionarlo se desnaturaliza, después se coloca en condiciones que permiten la re naturalización, siguiendo el proceso en función de la concentración inicial del ADN y el tiempo.
Un gen está constituido por uno o más segmentos específicos del ADN cuya secuencia de bases contiene la información necesaria para la síntesis de móleculas específicas o sea proteínas, ARNt y ARNr.
Así cada gen está constituido por un número de secuencias codificantes que alternan con secuencias no codificantes. Las primeras reciben el nombre de exones y las segundas el de los intrones. El número de exones es variable para los diferentes genes; el de las globinas presenta 3 exones, las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas 5,la ovoalbúmina 8, la conalbúmina 18y la cadena alfa del colágeno 53 .
Los nucleótidos se almacenan en fibras o hebras cuya estructura global forma lo que se conoce como ADN. La expresión básica de un nucleótido es el codón. Un codón recodificado en ARN forma un aminoácido y el conjunto de varios aminoácidos pueden llegar a codificar una proteína, si se dan las condiciones necesarias. El gen contiene los codones suficientes como para formar, en potencia, una proteína. Esta será usada para las necesidades celulares o del organismo. Los cromosomas contienen libros enteros guardados en tapas de ADN pasando a formar parte de la cromatina del nucléolo del [núcleo celular] de la célula.
Cuando se necesita acceder a la 'biblioteca', se da la orden para comenzar a buscar lo demandado. Se pone en marcha un 'puntero' pertenecientes al grupo de enzimas de las topoisomerasas. Este puntero localiza y transcribe la secuencia de nucleótidos necesarios, sustituye la estabilidad del ADN (definida por la existencia de timina como base nucleótida) por la gran versatilidad del ARN (definida por la transcripción de la Timina por el Uracilo), pasando por las enzimas necesarias que, dotarán a ese ARN del ATP necesario, formando un aminoácido, elemento básico de la proteína.Por lo tanto los codones correspondientes de la secuencia de nucleótidos es la riboncleasa una proteína hexocinasa. Con gran actividad óptica de la glucosa.
Todo este proceso se repite en todas las células, lo único que diferencian a unas de otras son las proteínas codificadas. Las que no se codifican se inhiben, y por ello se ha creído durante muchos años que el gen es la unidad básica de herencia, aunque más bien es una de las unidades tomadas en cuenta en la herencia. Otros factores son los autosomas, cromosoma Y, ADN mitocondrial y los epigenes, que recientemente se ha descubierto en el interior de los cromosomas.
Tipos de genes
Un gen es una secuencia o segmento de ADN necesario para la síntesis de ARN funcional, como el ARN de transferencia o el ARN ribosomal. Sin embargo, estos dos tipos de ARN no codifican proteínas, lo cual es hecho por el ARN mensajero. Para ello, la transcripción genera una molécula de ARN que posteriormente sufrirá traducción en los ribosomas, proceso por el cual se genera una proteína. Muchos genes se encuentran constituidos por regiones codificantes (exones) interrumpidas por regiones no codificantes (intrones) que son eliminadas en el procesamiento del ARN. En células procariontes esto no ocurre pues los genes de procariotas carecen de intrones. La secuencia de bases presente en el ARN determina la secuencia de aminoácidos de la proteína por medio del código genético.
Otros genes no son traducidos a proteína, sino que cumplen su función en forma de ARN. Entre éstos, encontramos genes de ARN transferente, ARN ribosómico, ribozimas y otros ARN pequeños de funciones diversas.
Algunos genes han sufrido procesos de mutación u otros fenómenos de reorganización y han dejado de ser funcionales, pero persisten en los genomas de los seres vivos. Al dejar de tener función, se denominan pseudogenes, y pueden ser muy parecidos a otros genes del mismo organismo que sean funcionales.
Estos aminoácidos contienen grupos neutros, es decir sin carga, por lo que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua. A la glicina algunas veces se le clasifica como aminoácido no polar, debido a que el grupo R consiste en un simple átomo de hidrógeno, demasiado pequeño como para afectar la polaridad de los grupos alfa amino y alfa carboxilo. En los amino serina, treonina y ceronina, la polaridad se debe a la a la presencia de grupo carboxilo (-OH) en el caso de la asparagina y de la glutamina.
Familias génicas
Muchos genes eucariontes funcionalmente relacionados pueden formar grupos denominados familias génicas. La actividad de los miembros de la familia es habitualmente regulada de forma coordinada.
Se clasifican habitualmente en tres grupos:
· Familias multigénicas simples
· Familias multigénicas complejas
· Familias multigénicas complejas controladas por el desarrollo
Distribución de genes relacionados. Las familias multigénicas son aquellas donde las secuencias de los ADN de sus miembros comparten homología y sus productos están funcionalmente relacionados. En algunos casos se encuentran juntas en el cromosoma, en otras se encuentran dispersas en varios cromosomas. Las familias de genes de las globinas, responsables de codificar para diferentes péptidos que forman parte de las moléculas de hemoglobina, son ejemplos que proporcionan muchas ideas sobre la organización del genoma. Otros son los genes en tandem, como el de las histonas y los ARN ribosómicos. Los miembros de genes de la familia alfa y beta globina, ubicados en los cromosomas 11 y 16, codifican polipéptidos de globina, que se combinan en una sola molécula tetramérica, que interacciona con grupos hemo que puede unir oxígeno de manera reversible. Dentro de cada grupo de genes, estos se activan e inactivan coordinadamente durante los estadios de desarrollo embrionario (fetal, adulto).
La familia génica de la alfa y beta globina humanas contienen respectivamente 5 y 6 genes. La familia alfa ubicada en el cromosoma 16 (HSAp16) con 30.000 pares de nucleótidos (30kb) contiene 5 genes; el gen zeta que se expresa en el estadio embrionario, dos pseudogenes no funcionales, y dos copias del gen alfa que se expresan durante los estadios fetal y adulto (ver figura).
Los miembros de ambas familias muestran homología, codifican polipéptidos de globinas que se combinan en una sola molécula tetramérica, que interacciona con grupos hemo que pueden unir oxígeno de manera reversible. Dentro de cada grupo de genes, los miembros se activan y se desactivan coordinadamente, durante los estadios de desarrollo embrionario, fetal y adulto La figura de los pseudogenes han sufrido deleciones y duplicaciones significativas, por lo que no transcriben.
Alineación de genes correspondientes a las familias de las globinas. Familia génica alfa, ubicada en cromosoma HSA16 y familia génica beta, ubicada en cromosoma HSA11.
1. Familias multigénicas simples: Uno o varios genes están repetidos en tándem., los más notables son los genes del ARN ribosomal en el xenopus.
2. Familia multigénicas compleja: Están formadas por grupos de genes relacionados cada uno con transcripción independiente y separada por secuencias espaciadoras.
3. Familias multigénicas complejas controladas por el desarrollo: se trata de un grupo de genes que se activan e inactivan en diferentes etapas del desarrollo ontogénico del organismo.
El genoma Humano
El genoma es todo el ADN de un organismo, incluidos sus genes, unos 30.000 en el caso de los humanos.
Los humanos poseemos 10 billones de células. Cada célula tiene un núcleo en el que se almacena la información genética en 46 cromosomas organizados en 23 pares.
Los 23 paresde cromosomas.
El Genoma Humano es el número total de cromosomas del cuerpo. Los cromosomas contienen aproximadamente 80.000 genes, los responsables de la herencia. La información contenida en los genes ha sido decodificada y permite a la ciencia conocer mediante tests genéticos, qué enfermedades podrá sufrir una persona en su vida. También con ese conocimiento se podrán tratar enfermedades hasta ahora incurables. Pero el conocimiento del codigo de un genoma abre las puertas para nuevos conflictos ético-morales, por ejemplo, seleccionar que bebes van a nacer, o clonar seres por su perfección. Esto atentaría contra la diversidad biológica y reinstalaría entre otras la cultura de una raza superior, dejando marginados a los demás. Quienes tengan desventaja genética quedarían excluidos de los trabajos, compañías de seguro, seguro social, etc. similar a la discriminación que existe en los trabajos con las mujeres respecto del embarazo y los hijos. Un genoma es el número total de cromosomas, o sea todo el D.N.A. (ácido desoxirribonucleico) de un organismo, incluido sus genes, los cuales llevan la información para la elaboración de todas las proteínas requeridas por el organismo, y las que determinan el aspecto, el funcionamiento, el metabolismo, la resistencia a infecciones y otras enfermedades, y también algunos de sus procederes. En otras palabras, es el código que hace que seamos como somos. Un gen es la unidad física, funcional y fundamental de la herencia. Es una secuencia de nucleótidos ordenada y ubicada en una posición especial de un cromosoma. Un gen contiene el código específico de un producto funcional. El DNA es la molécula que contiene el código de la información genética. Es una molécula con una doble hebra que se mantienen juntas por unioneslábiles entre pares de bases de nucleótidos. Los nucleótidos contienen las bases Adenina(A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). La importancia de conocer acabadamente el genoma es que todas las enfermedades tienen un componente genético, tanto las hereditarias como las resultantes de respuestas corporales al medio ambiente. El Proyecto Genoma Humano es una investigación internacional que busca seleccionar un modelo de organismo humano por medio del mapeo de la secuencia de su DNA.Se inició oficialmente en 1990 como un programa de quince años con el que se pretendía registrar los 80.000 genes que codifican la información necesaria para construir y mantener la vida. Los rápidos avances tecnológicos han acelerado los tiempos esperandose que se termine la investigación completa en el 2003. Cuando faltan sólo tres años (2003) para el cincuentenario del descubrimiento de la estructura de la doble helice por parte de Watson & Crick (1953), se ha producido el mapeo casi completo del mismo. Los objetivos del Proyecto son:Identificar los aproximadamente 100.000 genes humanos en el DNA.Determinar la secuencia de 3 billones de bases químicas que conforman el DNA.Acumular la información en bases de datos.Desarrollar de modo rápido y eficiente tecnologías de secuenciación.Desarrollar herramientas para análisis de datos.
ORGANIZACIÓN DEL GENOMA
Las personas estamos formadas por un ingente número de células y, aunque las que constituyen la piel, el hígado, el músculo, la sangre, el sistema nervioso, etc., muestran características morfológicas y funcionales diferentes, todas ellas encierran, en compartimentos específicos, una información genética idéntica, la cual no se expresa de forma simultánea en una misma célula sino que a lo largo del desarrollo se seleccionan grupos de genes que determinan su futuro estructural y funcional. En este sentido, todas las células de nuestro organismo proceden, por divisiones sucesivas, de una célula precursora común que comparte una información materna y paterna para constituir su propio genoma, y las características morfo-funcionales propias de cada tipo celular dependen básicamente del particular grupo de genes que han sido seleccionados para manifestarse.
El ADN es la molécula responsable del soporte de la información genética, la cual está basada en una secuencia específica de otras moléculas muchísimo menores denominadas nucleótidos. El orden de estos nucleótidos en el ADN es de cruciaI importancia porque define la secuencia específica de aminoácidos que tendrá la futura proteína. Sólo participan 4 nucleótidos diferentes que, combinados en grupos de tres, establecen un código específico que define el significado de esta información. Cada nucleótido dispone de tres elementos: una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. La base es la verdaderamente responsable de la especificidad de la información y existen cuatro diferentes, que se identifican con las letras A (Adenina), G (Guanina), C (Citosina) y T (Timina) y representan las cuatro letras con las que se escribirá el libro de la vida; los otros componentes del nucleótido (el azúcar y el grupo fosfato) desempeñan una función estructural y facilitadora de la polimerización mediante el engarce consecutivo de los diferentes nucleótidos.
Estructuralmente, el ADN es una molécula de doble cadena, cada una de las cuales está dirigida en sentido antiparalelo (considerando la dirección de su polimerización o crecimiento) y ambas cadenas forman una estructura en espiral (a modo de escalera de caracol) en donde los grupos azúcar-fosfato constituyen el esqueleto o armazón que representan los laterales paralelos de la escalera de caracol, mientras que las bases nitrogenadas están orientadas hacia el eje central de la espiral y representan los peldaños de la escalera. El apareamiento de las bases entre ambas cadenas se realiza con una extraordinaria selectividad, de acuerdo con la siguiente regla: Adenina con Timina (A-T) y Citosina con Guanina (C-G) y cada 10 pares de bases (peldaños) da lugar a una vuelta completa de la hélice.
La información contenida en el ADN es decodificada en dos etapas consecutivas denominadas transcripción y traducción. La transcripción supone la síntesis de ARN (ácido ribonucleico) constituido por una secuencia de cuatro nucleótidos (ribonucleótidos) conteniendo las mismas bases que los nucleótidos que forman parte del ADN (desoxirribonucleótidos) con la salvedad que la Timina es sustituida por Uracilo. El orden de los nucleótidos en el ARN viene definido por la secuencia de los mismos en una de las cadenas del ADN que sirve de molde. Por último, la traducción supone el cambio del código basado en una secuencia de nucleótidos en otro basado en una secuencia de aminoácidos (proteína), merced a unas moléculas de ARN especiales denominadas ARNt (ARN de transferencia).
ESTABILIDAD DEL GENOMA
Dada la importante función que tiene asignada la molécula de ADN, tanto en el propio individuo como en la preservación de la información genética a través de la evolución, el ADN debe garantizar la estabilidad de esta información, que será transmitida a sus propias células y a la descendencia. Para garantizar la estabilidad del genoma, éste no sólo se encuentra protegido y localizado en compartimentos específicos dentro de la célula, sino que además se establecen mecanismos de control que garantizan la ausencia de errores al realizar las copias del mismo. En la actualidad se asume que durante la duplicación del material genético se comete sólo un error cada mil millones de pares de bases, lo cual permite apreciar la gran fidelidad de las copias y el elevado grado de estabilidad de la información en el proceso de la herencia. Pero, el genoma humano no es una entidad absolutamente estable, sino que puede ser objeto de diferentes tipos de cambios denominados mutaciones, las cuales pueden llegar a ser transmisibles a la descendencia si estos cambios afectan a las células germinales. Las mutaciones surgen como resultado de la actividad normal de la célula (mutaciones espontáneas) o de su interacción con agentes químicos o físicos del entorno (mutaciones inducidas) y pueden ser de diferentes tipos, oscilando entre la alteración de un simple par de bases (mutaciones puntuales) hasta las anomalías cromosómicas a gran escala. Las mutaciones de genes y cromosomas han contribuido tanto a la biodiversidad genética de los individuos como a la aparición de patologías de origen genético.
El ADN no se encuentra en la célula como molécula desplegada y desnuda sino que habitualmente se repliega sobre sí mismo y se asocia con otras moléculas, fundamentalmente proteínas, para generar una estructura más estable y compleja denominada cromosoma. Cualquier cromosoma esta constituido básicamente por un centrómero (región central), dos telómeros (uno en cada extremo) y un número variable de orígenes de replicación, distribuidos a lo largo del mismo, que son los puntos en donde se inicia, de forma asincrónica, la duplicación del material genético. Para que el cromosoma sea realmente operativo, éste ha de ser capaz de replicarse (realizar una copia exacta de sí mismo), segregarse en dos copias durante el proceso de la mitosis y autoconservarse en la célula durante generaciones, ya que el número de copias necesarias desde la primera célula hasta el individuo adulto, rebasa la cifra de la unidad seguida de catorce ceros (1014). Durante la división celular, las células hijas reciben una dotación genética idéntica a la célula progenitora mediante un proceso de replicación o duplicación del ADN durante el cual, las dos hebras de la doble hélice de ADN se separan y cada una de ellas sirve de molde para generar una nueva hebra complementaria, de acuerdo con la regla de apareamiento de bases anteriormente mencionada (A-T y C-G). La transmisión o herencia de esta información en el ADN es de tipo semiconservativa de forma que cada una de las células hija recibe una hebra de nueva síntesis y su complementaria antigua, que ha servido de molde para generar la nueva.
LOCALIZACIÓN DEL GENOMA
El genoma humano está constituido por un genoma nuclear y otro mitocondrial. La parte más importante del genoma se localiza en el núcleo de la célula (genoma nuclear) el cual está separado del resto por una envoltura nuclear que limita y regula el intercambio que se establece entre el interior del núcleo (en donde se encuentra el ADN) y el exterior del mismo (citoplasma celular) donde se encuentra la maquinaria relacionada con la decodificación de la información genética, responsable en última instancia de la síntesis de proteínas. El genoma nuclear, que está dispuesto en forma lineal y representa el genoma al que habitualmente nos referimos al hablar del genoma humano, está constituido por algo más de tres mil millones de pares de bases (o nucleótidos) conteniendo aproximadamente unos mil genes. Cada cromosoma nuclear está constituido por una sola hebra de doble cadena de ADN (lógicamente asociada a proteínas) con una longitud de 1,7 a 8,5 cm, conteniendo entre 50 y 250 millones de pares de bases de nucleótidos. Sin embargo, esta molécula habitualmente se encuentra en grados de mayor o menor empaquetamiento y esta especial forma de replegamiento de los cromosomas permite que todo el genoma pueda ser almacenado en el espacio nuclear de la célula, que viene a representar una esfera con un diámetro de unas cinco milésimas de milímetro, en donde se almacena una información equivalente al contenido de 800 Biblias. El otro genoma es el genoma mitocondrial, ubicado en la matriz de un orgánulo celular (mitocondria). La organización del genoma mitocondrial humano es radicalmente diferente del genoma nuclear, pero tiene grandes similitudes con la mayoría de los genomas de las bacterias (células procariotas): es más simple, está constituido por unos dieciséis mil seiscientos pares de bases, conteniendo 37 genes y con una disposición circular. Se cree que la célula eucariótica actual, conteniendo ambos genomas nuclear y mitocondrial, procede de la simbiosis entre dos células diferentes, una nucleada (eucariota) y otra sin núcleo diferenciado (procariota). Esta simbiosis debe ser entendida en los orígenes de la vida. Ésta surgió en un ambiente con una atmósfera reductora y las células liberaban oxígeno al medio como residuo de su metabolismo. En esta época, el oxígeno resultaba ser altamente tóxico para la inmensa mayoría de células eucariotas, aunque surgieron algunas células procariotas con capacidad para utilizar el oxígeno con fines metabólicos. La masiva liberación de oxígeno al medio (hace unos 1500 millones de años), provocó un enriquecimiento de oxígeno en la atmósfera de la tierra, incompatible con la vida. Sin embargo, gracias a la simbiosis de algunas células eucariotas primitivas con las células procariotas (con capacidad para consumir el oxígeno), las primeras pudieron adaptarse y sobrevivir en las nuevas condiciones oxidantes de la atmósfera.
HERENCIA DEL GENOMA
En nuestro organismo podemos diferenciar dos grandes grupos celulares, en función de la carga genómica disponible. Unas son las células somáticas las cuales participan estructural y funcionalmente en la actividad de nuestro organismo y son la mayoría de las que forman parte de nuestro ser. Se caracterizan por disponer de una información genética nuclear duplicada (numero diploide de cromosomas) dispuesta en 22 pares de cromosomas homólogos (autosomas) y dos tipos de cromosomas sexuales X e Y, de cuya combinación depende el sexo femenino (XX) o masculino (XY) de la persona. Las otras células, presentes en menor proporción, son aquellas cuya función está relacionada con la fecundación y son las células germinales o gametos, denominadas óvulo (en el caso de la mujer) o espermatozoide (en el hombre). Todas ellas disponen de una dotación simple de cromosomas (número haploide) constituido por 22 autosomas más un cromosoma sexual. Durante la fecundación, cada una de las células germinales, aportará una dotación haploide de cromosomas, de cuya combinación dependerá el sexo masculino o femenino del nuevo ser, con una dotación final diploide de cromosomas. De ahí que el genoma nuclear del nuevo ser esté constituido al 50% por la información genética derivada del padre y el otro 50% derivado de la madre. Esta información paterna y materna permanecerá almacenada en las células somáticas siempre de forma físicamente independiente (son cromosomas homólogos pero diferentes) mientras que en las células germinales se produce una recombinación entre cromosomas homólogos, generando cromosomas singulares basados en la recombinación del ADN materno y paterno. Además, cada célula germinal esta constituida por una de las 223 posibles combinaciones haploides de cromosomas matemos y paternos. En este sentido, el mecanismo de reproducción sexual garantiza la diversidad evolutiva de la especie, ya que asegura que el genoma nuclear del nuevo individuo es el resultado de una recombinación particular (en las células germinales) de los respectivos genomas de sus progenitores. Sin embargo, debemos destacar que la herencia mitocondrial es exclusivamente materna puesto que durante la fecundación el espermatozoide sólo aporta su núcleo al óvulo, mientras que en el óvulo se encuentran ambos genomas, el nuclear y el mitocondrial, ubicado este último en los orgánulos mitocondriales citoplasmáticos. En este sentido, el genoma mitocondrial es un instrumento de gran utilidad para seguir el linaje materno en el proceso de la herencia.
TECNOLOGÍA Y AVANCES SOBRE EL GENOMA
Los conocimientos requeridos para el avance del conocimiento sobre el genoma humano requieren al menos tres etapas consecutivas: i) completar la secuenciación de bases del ADN para obtener la información genética común a partir de un número suficiente de personas; ii) conocer qué genes o grupos de genes participan en cada tipo celular y en qué enfermedades podrían estar implicados; iii) adquirir datos referentes a todas las que se producen en la célula y su presencia relativa en los distintos tipos celulares y en las distintas enfermedades. Hasta la actualidad el conocimiento sobre la expresión de los genes se lleva a cabo de una forma muy reducida y selectiva, analizando o estudiando gen a gen su comportamiento e implicaciones en la salud y la enfermedad y a lo sumo estudiando simultáneamente un número reducido de genes. Los nuevos procedimientos basados en análisis sobre micromatrices (microarrays) de ADN permitirán analizar de forma simultánea la práctica totalidad de los genes, utilizando un soporte (chip) con una superficie aproximada de un centímetro cuadrado. Esta nueva capacidad de identificación simultánea y rápida de los genes, permitirá conocer el grado de interrelación entre genes o grupos de genes y su influencia en relación con la actividad funcional normal de la célula y por tanto, también de sus alteraciones e implicaciones en la patología. De igual modo, facilitará conocer la influencia de sustancias químicas exógenas sobre la expresión o alteración de los genes en los individuos. En un sentido amplio, nos permitirá comprender mejor que el genoma es el soporte de un potencial desarrollo físico del individuo y que su manifestación definitiva viene también definida por los factores ambientales que modulan la expresión del genoma de cada persona. En la actualidad los expertos están de acuerdo en que más de 6.000 enfermedades tiene un origen claramente hereditario y de ellas, tan solo en un 3% de los casos se ha podido llegar a identificar el gen responsable de la misma. Enfermedades como el Parkinson, Alzheimer, hemofilia, Síndrome de Down, multitud de patologías cardiacas, etc. podrían beneficiarse directamente de los avances en el conocimiento del genoma pero, las aplicaciones diagnósticas y terapéuticas podrían incrementarse por un factor importante, considerando que la manipulación genética de células puede ser utilizada también de forma indirecta con fines terapéuticos, modificando o modulando la expresión génica de células normales, por ejemplo con el fin de potenciar la respuestas del sistema inmunitario, como es el caso de las vacunas. Esto abre también nuevas expectativas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades adquiridas, como son el cáncer, las enfermedades infecciosas, etc. En este contexto, surge la terapia génica como una parte especializada de este conocimiento que pretende estudiar y evaluar la posibilidad de reparar, sustituir o silenciar parte del repertorio genético de las células, con fines terapéuticos. Pero destacar que detrás de estos descubrimientos hay importantes intereses económicos, con un gran potencial de suculentos beneficios, lo cual abre un amplio debate sobre la posibilidad de patentar los genes o las aplicaciones médicas de estos nuevos hallazgos. El desarrollo de nuevos fármacos basados en la información derivada de nuestro conocimiento sobre el genoma abre, pues, un nuevo espacio en donde los conceptos bioéticos deberán aportar luz o límites a la hora de regular el posible conflicto de intereses que pudiera presentarse entre los beneficios a la humanidad y los intereses privados de empresas o grupos comerciales. En este sentido, no debe resultar baldío insistir en que el genoma humano es uno de los más valiosos patrimonios del ser humano y, por tanto, su información genética debe ser considerada como un patrimonio indiscutible de la humanidad.
PERSPECTIVAS DEL GENOMA
Con el fin de apreciar el insospechado potencial que tiene el conocimiento del genoma desde el punto de vista socio-sanitario, diremos que todo lo mencionado en relación con las enfermedades deriva del conocimiento que en la actualidad disponemos respecto de los genes, los cuales son aquellas regiones del ADN que se manifiestan en forma de proteína después de ser decodificada su información genética. Los genes son la parte más importante del genoma porque es la región que define las características estructurales y funcionales de nuestro organismo. Sin embargo, debemos señalar que las regiones génicas representan solo el 3% del genoma, mientras que el resto de este gran libro de la vida, es decir, el 97% restante de las secuencias de nucleótidos presentes en el ADN, no tiene una función claramente codificante y desempeña funciones reguladoras, estructurales y, en gran medida, su función es desconocida. Algunos autores se refieren a estas regiones como ADN basura, lo cual no deja de ser una interpretación reduccionista. En cualquier caso, el mayor conocimiento sobre el significado y función de cada una de las partes del genoma y la posibilidad de modular o regular las funciones de los genes, actuando no sólo directamente sobre los mismos, sino también sobre las regiones no codificantes, abrirá, sin lugar a dudas, un potencial de aplicación socio-sanitario con insospechadas ventajas. En este sentido, es razonable pensar que un conocimiento completo desde el punto de vista estructural y funcional del genoma humano no se alcanzará antes de varias décadas. Sin embargo, los conocimientos actualmente disponibles son muy alentadores y ponen de manifiesto que constituyen los cimientos de la medicina molecular del siglo XXI. Mientras tanto, debemos señalar que el conocimiento adquirido en los últimos años sobre el genoma nos ha de permitir comprender mejor la normalidad y la enfermedad, las limitaciones y expectativa de vida de un individuo, las bases moleculares de la enfermedad, los mecanismos de la diferenciación celular, la regulación de la expresión de los genes, la biodiversidad de los individuos y las especies en la naturaleza y de cómo en la actualidad los avances en la tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética, sumados a los conocimientos derivados del Proyecto Genoma Humano, tendrán una repercusión directa en las nuevas terapias basadas en la utilización elementos genéticos (terapia génica), así como ofrecernos un marco de comprensión del significado potencial de la clonación humana y su potencial aplicación en el transplante, como fuente inagotable de tejidos y órganos.
En los organismos celulares el material genético está constituido por ADN de doble banda y está compuesto por las mismas bases nitrogenadas (A, T, C, G).
Existen notables diferencias:
· Una primera diferencia reside en el contenido de ADN de los diferentes organismos, por ejemplo la E. Coli posee un material genético equivalente a 4x106 bases.
· Una segunda diferencia en los procariotas el ADN ocupa un lugar central en la célula, sin que exista una separación física entre él y el resto del organismo.
En las células eucariontes el ADN total se encuentra dividido en un número variable de moléculas, característico de cada especie y formando con proteínas, estructuras muy complejas denominadas cromosomas: el número y la forma de los cromosomas son típicos de cada especie.
Hay dos tipos fundamentales de células en cuanto al número de cromosomas que contienen: las somáticas y las sexuales.
El ADN que forma parte de los cromosomas es una molécula que al parecer está en forma lineal y no circular. A todo su largo está asociado con proteínas que son fundamentalmente histonas.
Al conjunto de todos los genes contenidos en una célula se le da el nombre de genoma. Las secuencias que pueden ser exactamente iguales en ambos cromosomas o diferir en algo, siguen originando en esencia el mismo producto, aunque con pequeñas diferencias, esto se hace que en una población puedan existir numerosas formas del mismo gen. Uno de los ejemplos más sobresalientes en seres humanos es el gen que codifica la cadena B de la hemoglobina, este gen está localizado en el cromosoma 11 y de él se han reportado más de 200 formas que difieren por lo general en el cambio de alguna base nitrogenada que, aunque en muchos casos determina cambios en la secuencia aminoacídica de la proteína sigue siendo esencialmente la b-globina.
Diferentes tipos de alelos en la cadena B de la hemoglobina
Tipo
Defecto molecular
fenotipo
Hb S
Cambia en B6 glu-val
Sicklemia
Hb C
Cambia en B6 glu- lis
Hb E
Cambia en B26 glu-lis
Hb M Boston
Cambia en B53 his-tir
Meta Hb
Hb M sackatoon
Cambia en B63 his-tir
Meta Hb
Existen 3 combinaciones posibles para esta pareja de genes
Los 2 genes son de tipo silvestre, por lo que el organismo es homocigótico (AA) y todo el producto génico es normal.
Un gen es de tipo silvestre y el otro es mutante (Aa), el organismo es heterocigótico y sólo contiene aproximadamente la mitad del producto génico normal.
Los genes son mutantes (aa), el organismo es homocigótico, por lo que todo el producto génico es anormal. Si ese producto realiza una función importante para la vida, la célula en es condiciones no sobreviviría o la hará en condiciones precarias.
La distención entre caracteres dominantes y recesivos es muy importante en la práctica médica, pues hay enfermedades que se transmitan como un carácter dominante y otras como recesivos todo lo cual el médico debe tener muy presente para hacer los asesoramientos genéticos del paciente del paciente y de la familia.
Para los grupos sanguíneos ABO existen básicamente 3alelos. El grupo sanguíneo A es dominante y está determinado por el alelo A. El grupo sanguíneo B es también dominante y lo determina el alelo B. El grupo O tiene carácter recesivo y se origina por el alelo.
Genes y ADN
De acuerdo con numerosos estudios de ADN contenidos en una célula diploide humana es aproximadamente 7.3x10-12 g.
Por varios métodos genéticos se ha determinado que la célula humana contiene aproximadamente 70000 a 100000 genes.
Esto se debe a que la densidad del ADN es proporcional a su contenido en G+C y la composición promedio de cada fragmento que tiene varios cientos de bases, no varía mucho de uno a otro. Si se aplica el mismo procedimiento al ADN de un mamífero se obtiene 2 zonas, la mayor con una composición aproximada de A+T del 60 % pero la menor con más del 90% de A+T, lo cual constituye un hecho inusual. Al ADN contenido en esta zona se le denomina ADN satélite es la de estar formado por secuencias repetidas organizadas en tándem, una continuación de la otra.
Un procedimiento que ha dado muchos resultados es el estudio de la cinética del proceso de re naturalización. Para ello se extrae el ADN de un organismo y sin fraccionarlo se desnaturaliza, después se coloca en condiciones que permiten la re naturalización, siguiendo el proceso en función de la concentración inicial del ADN y el tiempo.
Un gen está constituido por uno o más segmentos específicos del ADN cuya secuencia de bases contiene la información necesaria para la síntesis de móleculas específicas o sea proteínas, ARNt y ARNr.
Así cada gen está constituido por un número de secuencias codificantes que alternan con secuencias no codificantes. Las primeras reciben el nombre de exones y las segundas el de los intrones. El número de exones es variable para los diferentes genes; el de las globinas presenta 3 exones, las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas 5,la ovoalbúmina 8, la conalbúmina 18y la cadena alfa del colágeno 53 .
Los nucleótidos se almacenan en fibras o hebras cuya estructura global forma lo que se conoce como ADN. La expresión básica de un nucleótido es el codón. Un codón recodificado en ARN forma un aminoácido y el conjunto de varios aminoácidos pueden llegar a codificar una proteína, si se dan las condiciones necesarias. El gen contiene los codones suficientes como para formar, en potencia, una proteína. Esta será usada para las necesidades celulares o del organismo. Los cromosomas contienen libros enteros guardados en tapas de ADN pasando a formar parte de la cromatina del nucléolo del [núcleo celular] de la célula.
Cuando se necesita acceder a la 'biblioteca', se da la orden para comenzar a buscar lo demandado. Se pone en marcha un 'puntero' pertenecientes al grupo de enzimas de las topoisomerasas. Este puntero localiza y transcribe la secuencia de nucleótidos necesarios, sustituye la estabilidad del ADN (definida por la existencia de timina como base nucleótida) por la gran versatilidad del ARN (definida por la transcripción de la Timina por el Uracilo), pasando por las enzimas necesarias que, dotarán a ese ARN del ATP necesario, formando un aminoácido, elemento básico de la proteína.Por lo tanto los codones correspondientes de la secuencia de nucleótidos es la riboncleasa una proteína hexocinasa. Con gran actividad óptica de la glucosa.
Todo este proceso se repite en todas las células, lo único que diferencian a unas de otras son las proteínas codificadas. Las que no se codifican se inhiben, y por ello se ha creído durante muchos años que el gen es la unidad básica de herencia, aunque más bien es una de las unidades tomadas en cuenta en la herencia. Otros factores son los autosomas, cromosoma Y, ADN mitocondrial y los epigenes, que recientemente se ha descubierto en el interior de los cromosomas.
Tipos de genes
Un gen es una secuencia o segmento de ADN necesario para la síntesis de ARN funcional, como el ARN de transferencia o el ARN ribosomal. Sin embargo, estos dos tipos de ARN no codifican proteínas, lo cual es hecho por el ARN mensajero. Para ello, la transcripción genera una molécula de ARN que posteriormente sufrirá traducción en los ribosomas, proceso por el cual se genera una proteína. Muchos genes se encuentran constituidos por regiones codificantes (exones) interrumpidas por regiones no codificantes (intrones) que son eliminadas en el procesamiento del ARN. En células procariontes esto no ocurre pues los genes de procariotas carecen de intrones. La secuencia de bases presente en el ARN determina la secuencia de aminoácidos de la proteína por medio del código genético.
Otros genes no son traducidos a proteína, sino que cumplen su función en forma de ARN. Entre éstos, encontramos genes de ARN transferente, ARN ribosómico, ribozimas y otros ARN pequeños de funciones diversas.
Algunos genes han sufrido procesos de mutación u otros fenómenos de reorganización y han dejado de ser funcionales, pero persisten en los genomas de los seres vivos. Al dejar de tener función, se denominan pseudogenes, y pueden ser muy parecidos a otros genes del mismo organismo que sean funcionales.
Estos aminoácidos contienen grupos neutros, es decir sin carga, por lo que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua. A la glicina algunas veces se le clasifica como aminoácido no polar, debido a que el grupo R consiste en un simple átomo de hidrógeno, demasiado pequeño como para afectar la polaridad de los grupos alfa amino y alfa carboxilo. En los amino serina, treonina y ceronina, la polaridad se debe a la a la presencia de grupo carboxilo (-OH) en el caso de la asparagina y de la glutamina.
Familias génicas
Muchos genes eucariontes funcionalmente relacionados pueden formar grupos denominados familias génicas. La actividad de los miembros de la familia es habitualmente regulada de forma coordinada.
Se clasifican habitualmente en tres grupos:
· Familias multigénicas simples
· Familias multigénicas complejas
· Familias multigénicas complejas controladas por el desarrollo
Distribución de genes relacionados. Las familias multigénicas son aquellas donde las secuencias de los ADN de sus miembros comparten homología y sus productos están funcionalmente relacionados. En algunos casos se encuentran juntas en el cromosoma, en otras se encuentran dispersas en varios cromosomas. Las familias de genes de las globinas, responsables de codificar para diferentes péptidos que forman parte de las moléculas de hemoglobina, son ejemplos que proporcionan muchas ideas sobre la organización del genoma. Otros son los genes en tandem, como el de las histonas y los ARN ribosómicos. Los miembros de genes de la familia alfa y beta globina, ubicados en los cromosomas 11 y 16, codifican polipéptidos de globina, que se combinan en una sola molécula tetramérica, que interacciona con grupos hemo que puede unir oxígeno de manera reversible. Dentro de cada grupo de genes, estos se activan e inactivan coordinadamente durante los estadios de desarrollo embrionario (fetal, adulto).
La familia génica de la alfa y beta globina humanas contienen respectivamente 5 y 6 genes. La familia alfa ubicada en el cromosoma 16 (HSAp16) con 30.000 pares de nucleótidos (30kb) contiene 5 genes; el gen zeta que se expresa en el estadio embrionario, dos pseudogenes no funcionales, y dos copias del gen alfa que se expresan durante los estadios fetal y adulto (ver figura).
Los miembros de ambas familias muestran homología, codifican polipéptidos de globinas que se combinan en una sola molécula tetramérica, que interacciona con grupos hemo que pueden unir oxígeno de manera reversible. Dentro de cada grupo de genes, los miembros se activan y se desactivan coordinadamente, durante los estadios de desarrollo embrionario, fetal y adulto La figura de los pseudogenes han sufrido deleciones y duplicaciones significativas, por lo que no transcriben.
Alineación de genes correspondientes a las familias de las globinas. Familia génica alfa, ubicada en cromosoma HSA16 y familia génica beta, ubicada en cromosoma HSA11.
1. Familias multigénicas simples: Uno o varios genes están repetidos en tándem., los más notables son los genes del ARN ribosomal en el xenopus.
2. Familia multigénicas compleja: Están formadas por grupos de genes relacionados cada uno con transcripción independiente y separada por secuencias espaciadoras.
3. Familias multigénicas complejas controladas por el desarrollo: se trata de un grupo de genes que se activan e inactivan en diferentes etapas del desarrollo ontogénico del organismo.
El genoma Humano
El genoma es todo el ADN de un organismo, incluidos sus genes, unos 30.000 en el caso de los humanos.
Los humanos poseemos 10 billones de células. Cada célula tiene un núcleo en el que se almacena la información genética en 46 cromosomas organizados en 23 pares.
Los 23 paresde cromosomas.
El Genoma Humano es el número total de cromosomas del cuerpo. Los cromosomas contienen aproximadamente 80.000 genes, los responsables de la herencia. La información contenida en los genes ha sido decodificada y permite a la ciencia conocer mediante tests genéticos, qué enfermedades podrá sufrir una persona en su vida. También con ese conocimiento se podrán tratar enfermedades hasta ahora incurables. Pero el conocimiento del codigo de un genoma abre las puertas para nuevos conflictos ético-morales, por ejemplo, seleccionar que bebes van a nacer, o clonar seres por su perfección. Esto atentaría contra la diversidad biológica y reinstalaría entre otras la cultura de una raza superior, dejando marginados a los demás. Quienes tengan desventaja genética quedarían excluidos de los trabajos, compañías de seguro, seguro social, etc. similar a la discriminación que existe en los trabajos con las mujeres respecto del embarazo y los hijos. Un genoma es el número total de cromosomas, o sea todo el D.N.A. (ácido desoxirribonucleico) de un organismo, incluido sus genes, los cuales llevan la información para la elaboración de todas las proteínas requeridas por el organismo, y las que determinan el aspecto, el funcionamiento, el metabolismo, la resistencia a infecciones y otras enfermedades, y también algunos de sus procederes. En otras palabras, es el código que hace que seamos como somos. Un gen es la unidad física, funcional y fundamental de la herencia. Es una secuencia de nucleótidos ordenada y ubicada en una posición especial de un cromosoma. Un gen contiene el código específico de un producto funcional. El DNA es la molécula que contiene el código de la información genética. Es una molécula con una doble hebra que se mantienen juntas por unioneslábiles entre pares de bases de nucleótidos. Los nucleótidos contienen las bases Adenina(A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). La importancia de conocer acabadamente el genoma es que todas las enfermedades tienen un componente genético, tanto las hereditarias como las resultantes de respuestas corporales al medio ambiente. El Proyecto Genoma Humano es una investigación internacional que busca seleccionar un modelo de organismo humano por medio del mapeo de la secuencia de su DNA.Se inició oficialmente en 1990 como un programa de quince años con el que se pretendía registrar los 80.000 genes que codifican la información necesaria para construir y mantener la vida. Los rápidos avances tecnológicos han acelerado los tiempos esperandose que se termine la investigación completa en el 2003. Cuando faltan sólo tres años (2003) para el cincuentenario del descubrimiento de la estructura de la doble helice por parte de Watson & Crick (1953), se ha producido el mapeo casi completo del mismo. Los objetivos del Proyecto son:Identificar los aproximadamente 100.000 genes humanos en el DNA.Determinar la secuencia de 3 billones de bases químicas que conforman el DNA.Acumular la información en bases de datos.Desarrollar de modo rápido y eficiente tecnologías de secuenciación.Desarrollar herramientas para análisis de datos.
ORGANIZACIÓN DEL GENOMA
Las personas estamos formadas por un ingente número de células y, aunque las que constituyen la piel, el hígado, el músculo, la sangre, el sistema nervioso, etc., muestran características morfológicas y funcionales diferentes, todas ellas encierran, en compartimentos específicos, una información genética idéntica, la cual no se expresa de forma simultánea en una misma célula sino que a lo largo del desarrollo se seleccionan grupos de genes que determinan su futuro estructural y funcional. En este sentido, todas las células de nuestro organismo proceden, por divisiones sucesivas, de una célula precursora común que comparte una información materna y paterna para constituir su propio genoma, y las características morfo-funcionales propias de cada tipo celular dependen básicamente del particular grupo de genes que han sido seleccionados para manifestarse.
El ADN es la molécula responsable del soporte de la información genética, la cual está basada en una secuencia específica de otras moléculas muchísimo menores denominadas nucleótidos. El orden de estos nucleótidos en el ADN es de cruciaI importancia porque define la secuencia específica de aminoácidos que tendrá la futura proteína. Sólo participan 4 nucleótidos diferentes que, combinados en grupos de tres, establecen un código específico que define el significado de esta información. Cada nucleótido dispone de tres elementos: una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. La base es la verdaderamente responsable de la especificidad de la información y existen cuatro diferentes, que se identifican con las letras A (Adenina), G (Guanina), C (Citosina) y T (Timina) y representan las cuatro letras con las que se escribirá el libro de la vida; los otros componentes del nucleótido (el azúcar y el grupo fosfato) desempeñan una función estructural y facilitadora de la polimerización mediante el engarce consecutivo de los diferentes nucleótidos.
Estructuralmente, el ADN es una molécula de doble cadena, cada una de las cuales está dirigida en sentido antiparalelo (considerando la dirección de su polimerización o crecimiento) y ambas cadenas forman una estructura en espiral (a modo de escalera de caracol) en donde los grupos azúcar-fosfato constituyen el esqueleto o armazón que representan los laterales paralelos de la escalera de caracol, mientras que las bases nitrogenadas están orientadas hacia el eje central de la espiral y representan los peldaños de la escalera. El apareamiento de las bases entre ambas cadenas se realiza con una extraordinaria selectividad, de acuerdo con la siguiente regla: Adenina con Timina (A-T) y Citosina con Guanina (C-G) y cada 10 pares de bases (peldaños) da lugar a una vuelta completa de la hélice.
La información contenida en el ADN es decodificada en dos etapas consecutivas denominadas transcripción y traducción. La transcripción supone la síntesis de ARN (ácido ribonucleico) constituido por una secuencia de cuatro nucleótidos (ribonucleótidos) conteniendo las mismas bases que los nucleótidos que forman parte del ADN (desoxirribonucleótidos) con la salvedad que la Timina es sustituida por Uracilo. El orden de los nucleótidos en el ARN viene definido por la secuencia de los mismos en una de las cadenas del ADN que sirve de molde. Por último, la traducción supone el cambio del código basado en una secuencia de nucleótidos en otro basado en una secuencia de aminoácidos (proteína), merced a unas moléculas de ARN especiales denominadas ARNt (ARN de transferencia).
ESTABILIDAD DEL GENOMA
Dada la importante función que tiene asignada la molécula de ADN, tanto en el propio individuo como en la preservación de la información genética a través de la evolución, el ADN debe garantizar la estabilidad de esta información, que será transmitida a sus propias células y a la descendencia. Para garantizar la estabilidad del genoma, éste no sólo se encuentra protegido y localizado en compartimentos específicos dentro de la célula, sino que además se establecen mecanismos de control que garantizan la ausencia de errores al realizar las copias del mismo. En la actualidad se asume que durante la duplicación del material genético se comete sólo un error cada mil millones de pares de bases, lo cual permite apreciar la gran fidelidad de las copias y el elevado grado de estabilidad de la información en el proceso de la herencia. Pero, el genoma humano no es una entidad absolutamente estable, sino que puede ser objeto de diferentes tipos de cambios denominados mutaciones, las cuales pueden llegar a ser transmisibles a la descendencia si estos cambios afectan a las células germinales. Las mutaciones surgen como resultado de la actividad normal de la célula (mutaciones espontáneas) o de su interacción con agentes químicos o físicos del entorno (mutaciones inducidas) y pueden ser de diferentes tipos, oscilando entre la alteración de un simple par de bases (mutaciones puntuales) hasta las anomalías cromosómicas a gran escala. Las mutaciones de genes y cromosomas han contribuido tanto a la biodiversidad genética de los individuos como a la aparición de patologías de origen genético.
El ADN no se encuentra en la célula como molécula desplegada y desnuda sino que habitualmente se repliega sobre sí mismo y se asocia con otras moléculas, fundamentalmente proteínas, para generar una estructura más estable y compleja denominada cromosoma. Cualquier cromosoma esta constituido básicamente por un centrómero (región central), dos telómeros (uno en cada extremo) y un número variable de orígenes de replicación, distribuidos a lo largo del mismo, que son los puntos en donde se inicia, de forma asincrónica, la duplicación del material genético. Para que el cromosoma sea realmente operativo, éste ha de ser capaz de replicarse (realizar una copia exacta de sí mismo), segregarse en dos copias durante el proceso de la mitosis y autoconservarse en la célula durante generaciones, ya que el número de copias necesarias desde la primera célula hasta el individuo adulto, rebasa la cifra de la unidad seguida de catorce ceros (1014). Durante la división celular, las células hijas reciben una dotación genética idéntica a la célula progenitora mediante un proceso de replicación o duplicación del ADN durante el cual, las dos hebras de la doble hélice de ADN se separan y cada una de ellas sirve de molde para generar una nueva hebra complementaria, de acuerdo con la regla de apareamiento de bases anteriormente mencionada (A-T y C-G). La transmisión o herencia de esta información en el ADN es de tipo semiconservativa de forma que cada una de las células hija recibe una hebra de nueva síntesis y su complementaria antigua, que ha servido de molde para generar la nueva.
LOCALIZACIÓN DEL GENOMA
El genoma humano está constituido por un genoma nuclear y otro mitocondrial. La parte más importante del genoma se localiza en el núcleo de la célula (genoma nuclear) el cual está separado del resto por una envoltura nuclear que limita y regula el intercambio que se establece entre el interior del núcleo (en donde se encuentra el ADN) y el exterior del mismo (citoplasma celular) donde se encuentra la maquinaria relacionada con la decodificación de la información genética, responsable en última instancia de la síntesis de proteínas. El genoma nuclear, que está dispuesto en forma lineal y representa el genoma al que habitualmente nos referimos al hablar del genoma humano, está constituido por algo más de tres mil millones de pares de bases (o nucleótidos) conteniendo aproximadamente unos mil genes. Cada cromosoma nuclear está constituido por una sola hebra de doble cadena de ADN (lógicamente asociada a proteínas) con una longitud de 1,7 a 8,5 cm, conteniendo entre 50 y 250 millones de pares de bases de nucleótidos. Sin embargo, esta molécula habitualmente se encuentra en grados de mayor o menor empaquetamiento y esta especial forma de replegamiento de los cromosomas permite que todo el genoma pueda ser almacenado en el espacio nuclear de la célula, que viene a representar una esfera con un diámetro de unas cinco milésimas de milímetro, en donde se almacena una información equivalente al contenido de 800 Biblias. El otro genoma es el genoma mitocondrial, ubicado en la matriz de un orgánulo celular (mitocondria). La organización del genoma mitocondrial humano es radicalmente diferente del genoma nuclear, pero tiene grandes similitudes con la mayoría de los genomas de las bacterias (células procariotas): es más simple, está constituido por unos dieciséis mil seiscientos pares de bases, conteniendo 37 genes y con una disposición circular. Se cree que la célula eucariótica actual, conteniendo ambos genomas nuclear y mitocondrial, procede de la simbiosis entre dos células diferentes, una nucleada (eucariota) y otra sin núcleo diferenciado (procariota). Esta simbiosis debe ser entendida en los orígenes de la vida. Ésta surgió en un ambiente con una atmósfera reductora y las células liberaban oxígeno al medio como residuo de su metabolismo. En esta época, el oxígeno resultaba ser altamente tóxico para la inmensa mayoría de células eucariotas, aunque surgieron algunas células procariotas con capacidad para utilizar el oxígeno con fines metabólicos. La masiva liberación de oxígeno al medio (hace unos 1500 millones de años), provocó un enriquecimiento de oxígeno en la atmósfera de la tierra, incompatible con la vida. Sin embargo, gracias a la simbiosis de algunas células eucariotas primitivas con las células procariotas (con capacidad para consumir el oxígeno), las primeras pudieron adaptarse y sobrevivir en las nuevas condiciones oxidantes de la atmósfera.
HERENCIA DEL GENOMA
En nuestro organismo podemos diferenciar dos grandes grupos celulares, en función de la carga genómica disponible. Unas son las células somáticas las cuales participan estructural y funcionalmente en la actividad de nuestro organismo y son la mayoría de las que forman parte de nuestro ser. Se caracterizan por disponer de una información genética nuclear duplicada (numero diploide de cromosomas) dispuesta en 22 pares de cromosomas homólogos (autosomas) y dos tipos de cromosomas sexuales X e Y, de cuya combinación depende el sexo femenino (XX) o masculino (XY) de la persona. Las otras células, presentes en menor proporción, son aquellas cuya función está relacionada con la fecundación y son las células germinales o gametos, denominadas óvulo (en el caso de la mujer) o espermatozoide (en el hombre). Todas ellas disponen de una dotación simple de cromosomas (número haploide) constituido por 22 autosomas más un cromosoma sexual. Durante la fecundación, cada una de las células germinales, aportará una dotación haploide de cromosomas, de cuya combinación dependerá el sexo masculino o femenino del nuevo ser, con una dotación final diploide de cromosomas. De ahí que el genoma nuclear del nuevo ser esté constituido al 50% por la información genética derivada del padre y el otro 50% derivado de la madre. Esta información paterna y materna permanecerá almacenada en las células somáticas siempre de forma físicamente independiente (son cromosomas homólogos pero diferentes) mientras que en las células germinales se produce una recombinación entre cromosomas homólogos, generando cromosomas singulares basados en la recombinación del ADN materno y paterno. Además, cada célula germinal esta constituida por una de las 223 posibles combinaciones haploides de cromosomas matemos y paternos. En este sentido, el mecanismo de reproducción sexual garantiza la diversidad evolutiva de la especie, ya que asegura que el genoma nuclear del nuevo individuo es el resultado de una recombinación particular (en las células germinales) de los respectivos genomas de sus progenitores. Sin embargo, debemos destacar que la herencia mitocondrial es exclusivamente materna puesto que durante la fecundación el espermatozoide sólo aporta su núcleo al óvulo, mientras que en el óvulo se encuentran ambos genomas, el nuclear y el mitocondrial, ubicado este último en los orgánulos mitocondriales citoplasmáticos. En este sentido, el genoma mitocondrial es un instrumento de gran utilidad para seguir el linaje materno en el proceso de la herencia.
TECNOLOGÍA Y AVANCES SOBRE EL GENOMA
Los conocimientos requeridos para el avance del conocimiento sobre el genoma humano requieren al menos tres etapas consecutivas: i) completar la secuenciación de bases del ADN para obtener la información genética común a partir de un número suficiente de personas; ii) conocer qué genes o grupos de genes participan en cada tipo celular y en qué enfermedades podrían estar implicados; iii) adquirir datos referentes a todas las que se producen en la célula y su presencia relativa en los distintos tipos celulares y en las distintas enfermedades. Hasta la actualidad el conocimiento sobre la expresión de los genes se lleva a cabo de una forma muy reducida y selectiva, analizando o estudiando gen a gen su comportamiento e implicaciones en la salud y la enfermedad y a lo sumo estudiando simultáneamente un número reducido de genes. Los nuevos procedimientos basados en análisis sobre micromatrices (microarrays) de ADN permitirán analizar de forma simultánea la práctica totalidad de los genes, utilizando un soporte (chip) con una superficie aproximada de un centímetro cuadrado. Esta nueva capacidad de identificación simultánea y rápida de los genes, permitirá conocer el grado de interrelación entre genes o grupos de genes y su influencia en relación con la actividad funcional normal de la célula y por tanto, también de sus alteraciones e implicaciones en la patología. De igual modo, facilitará conocer la influencia de sustancias químicas exógenas sobre la expresión o alteración de los genes en los individuos. En un sentido amplio, nos permitirá comprender mejor que el genoma es el soporte de un potencial desarrollo físico del individuo y que su manifestación definitiva viene también definida por los factores ambientales que modulan la expresión del genoma de cada persona. En la actualidad los expertos están de acuerdo en que más de 6.000 enfermedades tiene un origen claramente hereditario y de ellas, tan solo en un 3% de los casos se ha podido llegar a identificar el gen responsable de la misma. Enfermedades como el Parkinson, Alzheimer, hemofilia, Síndrome de Down, multitud de patologías cardiacas, etc. podrían beneficiarse directamente de los avances en el conocimiento del genoma pero, las aplicaciones diagnósticas y terapéuticas podrían incrementarse por un factor importante, considerando que la manipulación genética de células puede ser utilizada también de forma indirecta con fines terapéuticos, modificando o modulando la expresión génica de células normales, por ejemplo con el fin de potenciar la respuestas del sistema inmunitario, como es el caso de las vacunas. Esto abre también nuevas expectativas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades adquiridas, como son el cáncer, las enfermedades infecciosas, etc. En este contexto, surge la terapia génica como una parte especializada de este conocimiento que pretende estudiar y evaluar la posibilidad de reparar, sustituir o silenciar parte del repertorio genético de las células, con fines terapéuticos. Pero destacar que detrás de estos descubrimientos hay importantes intereses económicos, con un gran potencial de suculentos beneficios, lo cual abre un amplio debate sobre la posibilidad de patentar los genes o las aplicaciones médicas de estos nuevos hallazgos. El desarrollo de nuevos fármacos basados en la información derivada de nuestro conocimiento sobre el genoma abre, pues, un nuevo espacio en donde los conceptos bioéticos deberán aportar luz o límites a la hora de regular el posible conflicto de intereses que pudiera presentarse entre los beneficios a la humanidad y los intereses privados de empresas o grupos comerciales. En este sentido, no debe resultar baldío insistir en que el genoma humano es uno de los más valiosos patrimonios del ser humano y, por tanto, su información genética debe ser considerada como un patrimonio indiscutible de la humanidad.
PERSPECTIVAS DEL GENOMA
Con el fin de apreciar el insospechado potencial que tiene el conocimiento del genoma desde el punto de vista socio-sanitario, diremos que todo lo mencionado en relación con las enfermedades deriva del conocimiento que en la actualidad disponemos respecto de los genes, los cuales son aquellas regiones del ADN que se manifiestan en forma de proteína después de ser decodificada su información genética. Los genes son la parte más importante del genoma porque es la región que define las características estructurales y funcionales de nuestro organismo. Sin embargo, debemos señalar que las regiones génicas representan solo el 3% del genoma, mientras que el resto de este gran libro de la vida, es decir, el 97% restante de las secuencias de nucleótidos presentes en el ADN, no tiene una función claramente codificante y desempeña funciones reguladoras, estructurales y, en gran medida, su función es desconocida. Algunos autores se refieren a estas regiones como ADN basura, lo cual no deja de ser una interpretación reduccionista. En cualquier caso, el mayor conocimiento sobre el significado y función de cada una de las partes del genoma y la posibilidad de modular o regular las funciones de los genes, actuando no sólo directamente sobre los mismos, sino también sobre las regiones no codificantes, abrirá, sin lugar a dudas, un potencial de aplicación socio-sanitario con insospechadas ventajas. En este sentido, es razonable pensar que un conocimiento completo desde el punto de vista estructural y funcional del genoma humano no se alcanzará antes de varias décadas. Sin embargo, los conocimientos actualmente disponibles son muy alentadores y ponen de manifiesto que constituyen los cimientos de la medicina molecular del siglo XXI. Mientras tanto, debemos señalar que el conocimiento adquirido en los últimos años sobre el genoma nos ha de permitir comprender mejor la normalidad y la enfermedad, las limitaciones y expectativa de vida de un individuo, las bases moleculares de la enfermedad, los mecanismos de la diferenciación celular, la regulación de la expresión de los genes, la biodiversidad de los individuos y las especies en la naturaleza y de cómo en la actualidad los avances en la tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética, sumados a los conocimientos derivados del Proyecto Genoma Humano, tendrán una repercusión directa en las nuevas terapias basadas en la utilización elementos genéticos (terapia génica), así como ofrecernos un marco de comprensión del significado potencial de la clonación humana y su potencial aplicación en el transplante, como fuente inagotable de tejidos y órganos.
FLUJO CELULAR
FLUJO CELULAR DE INFORMACION
Una de las características mas sobresalientes de los seres vivos es la de poseer, conservar y transmitir a sus descendientes un elevado grado de organización, que constituye a su vez un requisito indispensable para su funcionamiento.
INFORMACIÓN MOLECULAR
Es el fenómeno por medio de cual las estructuras biológicas adquieran, mantienen y transmiten un elevado grado de organización, a pesar de la tendencia natural al desorden.
Lo más característico en la composición química de los seres vivos es la existencia de las macromoléculas, a partir de las cuales se forman todas las estructuras celulares, cuyas funciones son en última instancia las resultantes de las propiedades, las funciones y las formas específicas de organizarse las macromoléculas que las constituyen. Es precisamente la organización estructural de esas macromoléculas la que condiciona la aparición de la información molecular.
FORMAS DE LA INFORMACIÓN MOLECULAR
Se pueden distinguir 2 tipos principales de información a nivel molecular: la información secuencial, y la información conformacional.
· La secuencial corresponde a macromoléculas donde se da en un todo armónico la unidad de lo monótono y lo diverso, pero donde lo diverso desempeña una función de codificación, la de constituir un conjunto de signos sucesivos con un ordenamiento lineal y con una significación precisa. Esta forma de organización de la información es la mas adecuada para su conservación porque puede existir en macromoléculas de elevada estabilidad, tanto química como metabólica, con lo cual puede mantenerse inalterable durante un tiempo prolongado.
· La información conformacional esta contenida también en macromoléculas, donde existe la unidad de lo monótono y lo diverso, pero este ultimo se distribuye en las tres dimensiones del espacio, ocupando posiciones precisas que hacen posible la realización de funciones especificas, determinadas por esa disposición espacial.
Esta distribución permite, por un mecanismo de complementariedad espacial el reconocimiento de moléculas especificas de igual o diferente naturaleza
El fenómeno de la identificación o reconocimiento molecular es el nivel básico de manifestación de la información conformacional, pues mientras una molécula no posea la capacidad de reconocer o identificar a otra, no podrá la primera realizar ninguna acción específica sobre la segunda, o lo que es lo mismo no podrá realizar acciones definitivas.
En resumen se necesitan 4 estratos básicos de manifestación de información conformacional:
Reconocimiento-inmovilización-transconformacion-transformación.
Reconocimiento-inmovilizacion-transconformacion-modulación.
Reconocimiento-inmovilizacion-transconformacion-translocalizacion.
Reconocimiento-inmovilizacion-transconformacion.
Nótese que en cada paso lo primero que se necesita es la identicacion como uno de los primeros pasos.
TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN
La información molecular se transmite siempre desde una molécula con información secuencial hacia otra molécula con información conformacional; esto es lo que hemos denominado: principio de transferencia de información.
Esta transferencia de información se manifiesta en los organismos vivos mediante 3 mecanismos básicos:
1. La conservación: tiende a mantener la información lo mas invariable posible, utilizando estructura de elevada estabilidad y procesos de rectificación y reparación.
2. La transmisión: garantiza el paso de la información de un organismo a sus descendientes con el más elevado grado de fidelidad, de modo que todos los descendientes posean en esencia la misma información.
3. La expresión: consiste fundamentalmente en la dirección de la síntesis de moléculas, donde se produzca la transición hacia la información conformacional, y esta se exprese en funciones específicas que permitan el mantenimiento, desarrollo y reproducción del organismo que la posee.
Estos tres procesos se llevan a cabo en cualquier momento de la vida celular.
CICLO CELULAR
Todas las células al pasar de una generación ala siguiente experimentan una secuencia periódica de eventos que recibe el nombre de ciclo celular. En muchos microorganismos y en células cultivadas de organismos superiores, tienen lugar previo a cada división, la duplicación casi exacta del tamaño de la célula y del número de sus componentes moleculares.
La síntesis de los componentes celulares a lo largo del ciclo puede realizarse de forma continua o discreta. Por ejemplo la síntesis de ADN se realiza de forma discreta en un momento determinado del ciclo celular.
Se distinguen 4 etapas del ciclo celular:
· La “M” o de división celular.
· La “S” o de síntesis del ADN.
· La “G1”
· La “G2”: que junto con la anterior separan las dos primeras etapas.
Los principales componentes macromoleculares de las células se sintetizan de forma discreta, como lo es el ADN y la Histonas; y de forma continua, como los ARNs, las proteínas los lípidos componentes de la membrana.
Para el estudio de estos aspectos se utilizan las técnicas de cultivos de células de crecimiento sincronizado y de captación de precursores radiactivos entre otros.
El concepto de transcripción se define como: la copia de información biológica de una molécula de ADN de doble hebra a una molécula de ARN de hebra simple catalizada por un complejo de transcripción compuesto por ARN polimerasa y factores asociados.
Mientras el termino traducción se refiere a lo que es la síntesis de proteínas es decir un poli péptido cuya secuencia refleja la secuencia de nucleótidos de una molécula de ARN mensajero.
REGULACION DEL CICLO CELULAR
Los mecanismos moleculares de regulación del ciclo celular no están totalmente conocidos. Existen factores reguladores positivos y negativos; así como un grupo de familias proteínicas implicadas en el proceso como lo son:
o Las ciclinas: proteínas quinasas dependientes de ciclinas Cdk.
o Los inhibidores de las Cdk (CDI).
o Las fosfoproteínas fosfatasas y otras proteínas con diversas funciones. Casi todas substratos de las quinasas.
Las ciclinas son proteínas con relativo bajo peso molecular, que pueden ser consideradas como componente principal de estos mecanismos reguladores. Las ciclinas funcionan como las unidades reguladoras de las Cdk.
Las proteínas quinasa dependientes de ciclinas (Cdk) son enzimas que transfieren un grupo fosfato del ATP hacia residuos de serina o treonina de proteínas sustratos.
Las Cdk resultan a su vez reguladas por ciclos de fosforilación- desfosforilación. La enzima mejor estudiada es la Cdk2 que contiene tres sitios de fosforilación:
Ø Treonina14 (T14)
Ø Tirosina15 (Y15)
Ø Treonina16 (T161)
La fosforilación de los dos primeros sitios tiene un efecto inhibitorio, mientras que la del tercero es activarte. Existen quinasas específicas para la fosforilación en T14 y Y15.
La fosforilación en T161 se realiza por la quinasa activadora de la Cdk2, cuya subunidad catalítica es la Cdk7 y la reguladora es la ciclina H. si la Cdk2 esta fosforilada, pero no esta unida a ciclinas, puede ser desfosforilada por la fosfatasa asociadas a las quinasas (KAP), pero en presencia de la ciclina esta desfosforilación no es posible.
El conocimiento del ciclo celular tiene importancia en la práctica médica por su vinculación con la génesis del cáncer.
Una de las características mas sobresalientes de los seres vivos es la de poseer, conservar y transmitir a sus descendientes un elevado grado de organización, que constituye a su vez un requisito indispensable para su funcionamiento.
INFORMACIÓN MOLECULAR
Es el fenómeno por medio de cual las estructuras biológicas adquieran, mantienen y transmiten un elevado grado de organización, a pesar de la tendencia natural al desorden.
Lo más característico en la composición química de los seres vivos es la existencia de las macromoléculas, a partir de las cuales se forman todas las estructuras celulares, cuyas funciones son en última instancia las resultantes de las propiedades, las funciones y las formas específicas de organizarse las macromoléculas que las constituyen. Es precisamente la organización estructural de esas macromoléculas la que condiciona la aparición de la información molecular.
FORMAS DE LA INFORMACIÓN MOLECULAR
Se pueden distinguir 2 tipos principales de información a nivel molecular: la información secuencial, y la información conformacional.
· La secuencial corresponde a macromoléculas donde se da en un todo armónico la unidad de lo monótono y lo diverso, pero donde lo diverso desempeña una función de codificación, la de constituir un conjunto de signos sucesivos con un ordenamiento lineal y con una significación precisa. Esta forma de organización de la información es la mas adecuada para su conservación porque puede existir en macromoléculas de elevada estabilidad, tanto química como metabólica, con lo cual puede mantenerse inalterable durante un tiempo prolongado.
· La información conformacional esta contenida también en macromoléculas, donde existe la unidad de lo monótono y lo diverso, pero este ultimo se distribuye en las tres dimensiones del espacio, ocupando posiciones precisas que hacen posible la realización de funciones especificas, determinadas por esa disposición espacial.
Esta distribución permite, por un mecanismo de complementariedad espacial el reconocimiento de moléculas especificas de igual o diferente naturaleza
El fenómeno de la identificación o reconocimiento molecular es el nivel básico de manifestación de la información conformacional, pues mientras una molécula no posea la capacidad de reconocer o identificar a otra, no podrá la primera realizar ninguna acción específica sobre la segunda, o lo que es lo mismo no podrá realizar acciones definitivas.
En resumen se necesitan 4 estratos básicos de manifestación de información conformacional:
Reconocimiento-inmovilización-transconformacion-transformación.
Reconocimiento-inmovilizacion-transconformacion-modulación.
Reconocimiento-inmovilizacion-transconformacion-translocalizacion.
Reconocimiento-inmovilizacion-transconformacion.
Nótese que en cada paso lo primero que se necesita es la identicacion como uno de los primeros pasos.
TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN
La información molecular se transmite siempre desde una molécula con información secuencial hacia otra molécula con información conformacional; esto es lo que hemos denominado: principio de transferencia de información.
Esta transferencia de información se manifiesta en los organismos vivos mediante 3 mecanismos básicos:
1. La conservación: tiende a mantener la información lo mas invariable posible, utilizando estructura de elevada estabilidad y procesos de rectificación y reparación.
2. La transmisión: garantiza el paso de la información de un organismo a sus descendientes con el más elevado grado de fidelidad, de modo que todos los descendientes posean en esencia la misma información.
3. La expresión: consiste fundamentalmente en la dirección de la síntesis de moléculas, donde se produzca la transición hacia la información conformacional, y esta se exprese en funciones específicas que permitan el mantenimiento, desarrollo y reproducción del organismo que la posee.
Estos tres procesos se llevan a cabo en cualquier momento de la vida celular.
CICLO CELULAR
Todas las células al pasar de una generación ala siguiente experimentan una secuencia periódica de eventos que recibe el nombre de ciclo celular. En muchos microorganismos y en células cultivadas de organismos superiores, tienen lugar previo a cada división, la duplicación casi exacta del tamaño de la célula y del número de sus componentes moleculares.
La síntesis de los componentes celulares a lo largo del ciclo puede realizarse de forma continua o discreta. Por ejemplo la síntesis de ADN se realiza de forma discreta en un momento determinado del ciclo celular.
Se distinguen 4 etapas del ciclo celular:
· La “M” o de división celular.
· La “S” o de síntesis del ADN.
· La “G1”
· La “G2”: que junto con la anterior separan las dos primeras etapas.
Los principales componentes macromoleculares de las células se sintetizan de forma discreta, como lo es el ADN y la Histonas; y de forma continua, como los ARNs, las proteínas los lípidos componentes de la membrana.
Para el estudio de estos aspectos se utilizan las técnicas de cultivos de células de crecimiento sincronizado y de captación de precursores radiactivos entre otros.
El concepto de transcripción se define como: la copia de información biológica de una molécula de ADN de doble hebra a una molécula de ARN de hebra simple catalizada por un complejo de transcripción compuesto por ARN polimerasa y factores asociados.
Mientras el termino traducción se refiere a lo que es la síntesis de proteínas es decir un poli péptido cuya secuencia refleja la secuencia de nucleótidos de una molécula de ARN mensajero.
REGULACION DEL CICLO CELULAR
Los mecanismos moleculares de regulación del ciclo celular no están totalmente conocidos. Existen factores reguladores positivos y negativos; así como un grupo de familias proteínicas implicadas en el proceso como lo son:
o Las ciclinas: proteínas quinasas dependientes de ciclinas Cdk.
o Los inhibidores de las Cdk (CDI).
o Las fosfoproteínas fosfatasas y otras proteínas con diversas funciones. Casi todas substratos de las quinasas.
Las ciclinas son proteínas con relativo bajo peso molecular, que pueden ser consideradas como componente principal de estos mecanismos reguladores. Las ciclinas funcionan como las unidades reguladoras de las Cdk.
Las proteínas quinasa dependientes de ciclinas (Cdk) son enzimas que transfieren un grupo fosfato del ATP hacia residuos de serina o treonina de proteínas sustratos.
Las Cdk resultan a su vez reguladas por ciclos de fosforilación- desfosforilación. La enzima mejor estudiada es la Cdk2 que contiene tres sitios de fosforilación:
Ø Treonina14 (T14)
Ø Tirosina15 (Y15)
Ø Treonina16 (T161)
La fosforilación de los dos primeros sitios tiene un efecto inhibitorio, mientras que la del tercero es activarte. Existen quinasas específicas para la fosforilación en T14 y Y15.
La fosforilación en T161 se realiza por la quinasa activadora de la Cdk2, cuya subunidad catalítica es la Cdk7 y la reguladora es la ciclina H. si la Cdk2 esta fosforilada, pero no esta unida a ciclinas, puede ser desfosforilada por la fosfatasa asociadas a las quinasas (KAP), pero en presencia de la ciclina esta desfosforilación no es posible.
El conocimiento del ciclo celular tiene importancia en la práctica médica por su vinculación con la génesis del cáncer.
NÚCLEO CELULAR
Núcleo Celular
La diferencia fundamental entre las células procariotas y eucariotas es la presencia en estas últimas de la envoltura nuclear que separa el ADN, diferencias entre los procesos relacionados con el ADN y el citoplasma. En las procariotas el proceso de transcripción y traducción es casi de manera simultánea.
La envoltura nuclear posibilitó la separación entre los procesos de transcripción y traducción.
Las estructuras que conforman el núcleo son: la envoltura nuclear, el nucleolo, la cromatina (cromosomas) y el jugo nuclear. Cuando las células se encuentran en interfase podemos ver todas las estructuras nucleares.
Envoltura Nuclear:
Separa las células en dos compartimientos: el citoplasma y el núcleo. Limita el paso de sustancias entre ambos compartimientos y permitió evolucionar el mecanismo de regulación, así como suceder el paso de sustancias entre ambos espacios celulares y evolución del ADN en el núcleo y la síntesis del ADN y el ARN.
La envoltura nuclear la forma una doble membrana con un espacio entre ellas llamado perinuclear. A su vez posee unos poros que permiten la comunicación entre el nucleoplasma y el citoplasma. La membrana que esta en contacto con el citoplasma es una continuación del retículo endoplásmico rugosa y sus composiciones lipídicas y proteicas son casi iguales.
La membrana interna la conforman dos proteínas: las lamininas A y B.
Complejo del poro nuclear:
En un canal formado aproximadamente por 100 polipéptidos diferentes, los cuales reciben el nombre de nucleoporinas. Dos aros formados cada uno por 8 subunidades bordean esporo por cada lado de la envoltura nuclear. El punto donde se unen las dos membranas se llama cintura. El diámetro del poro es de 80 nm, sin el complejo celular y con este es de 9nm; pero por cada poro pueden pasar partículas del doble del tamaño. Si las moléculas son muy grandes pasan por transporte activo.
Por esporo deben pasar al interior las proteínas sintetizadas en el citoplasma, que se requieren para la síntesis de los ADN y ARN, y para el resto de los procesos que ocurren en el núcleo.
El poro funciona como paso selectivo de sustancias y tampón de volumen.
Nucleolo
En el nucleolo ocurre la síntesis del ARN y las subunidades de los ribosomas. Estos de encuentran en los organizadores nucleolares. En las eucariotas se sintetizan diferentes ARN. También la organización supramacromolecular de los ribosazas ocurre aquí.
Las proteinas que forman parte de los ribosomas se sintetizan en el citoplasma, pero pasan por los poros al núcleo y allí, conforman las 2 subunidades ribosomales.
Estos tienen una porción fibrilar (transcripción) y otra periférica (ensamblaje de los ribosomas).
Nucleoplasma:
Contiene un carioesqueleto y sustancias para la síntesis como las enzimas, los sustratos, los cofactores y los productos.
Cromatina – Cromosoma:
La cromatina es la forma de organización un tanto desenrollada de la desoxirribonucleoproteína, se encuentra en interfase y se transcribe de forma continua, mientras que el cromosoma es la forma compacta.
Cromatina:
El ADN esta unidos a proteínas básicas llamadas histonas. Esta formada por los nucleosomas, que están unidos por estructuras de ADN de doble banda. El ADN está formado por el ADN enrollados sobre un octámero de histonas. La organización de los nucleosomas puede cambiar según si el gen está activo.
En estos procesos interviene la nucleoplasmina y la topoisomeras I, la primera evita asociaciones erróneas y la segunda el superenrollamiento.
Cromosomas:
La cadena de nucleosomas se enrolla y forma una estructura en solenoide.
Cromosomas: forma y tamaño
Todas las células de un mismo organismo tienen igual dotación genética. Están formados por cuatros brazos y se unen en el centrómero. Al pequeño fragmento que queda Terminal a la constricción secundaria se le denomina satélite. A la distribución de los cromosomas para cada especie por tamaño se le llama cariotipo.
Cariotipo Humano Normal:
El hombre posee 46 cromosomas, que se compone de 7 tipos:
Grupo A: metacéntricos, de brazos largos.
Grupo B: submetacéntricos, sus brazos tienen diferentes tamaños.
Grupo C: submetacéntricos, de brazos diferentes, pero de menor tamaño
Grupo D: acrocéntricos con satélite y de menor tamaño.
Grupo E: metacéntricos y submetacéntricos de menor tamaño.
Grupo F: metacéntricos y de menor tamaño.
Grupo G: acrocéntricos con satélite y sin ellos y de menor tamaño.
Alteraciones del cariotipo:
Los cambios en el número o es la estructura de los cromosomas producen graves enfermedades. La trisomía del cromosoma 21 es viable. También existen muchas otras enfermedades de acuerdo a si falta algún cromosoma o si ay una copia extra.
Mitosis:
Es el proceso de duplicación de las células eucariotas, el cual ocurre en la fase M del ciclo celular. Es un proceso en que se separan los componentes celulares entre las 2 células hijas.
Se divide en: profase, metafase, anafase y telofase. Antes del inicio de este proceso la cromatina ya ha empezado a condensarse y el nucleolo a desaparecer.
Profase: formación del huso mitótico y la desintegración de la envoltura nuclear.
Metafase: la orientación direccional de los cromosomas en el plano ecuatorial.
Anafase: la separación de las cromátidas.
Telofase: reaparición del núcleo.
La diferencia fundamental entre las células procariotas y eucariotas es la presencia en estas últimas de la envoltura nuclear que separa el ADN, diferencias entre los procesos relacionados con el ADN y el citoplasma. En las procariotas el proceso de transcripción y traducción es casi de manera simultánea.
La envoltura nuclear posibilitó la separación entre los procesos de transcripción y traducción.
Las estructuras que conforman el núcleo son: la envoltura nuclear, el nucleolo, la cromatina (cromosomas) y el jugo nuclear. Cuando las células se encuentran en interfase podemos ver todas las estructuras nucleares.
Envoltura Nuclear:
Separa las células en dos compartimientos: el citoplasma y el núcleo. Limita el paso de sustancias entre ambos compartimientos y permitió evolucionar el mecanismo de regulación, así como suceder el paso de sustancias entre ambos espacios celulares y evolución del ADN en el núcleo y la síntesis del ADN y el ARN.
La envoltura nuclear la forma una doble membrana con un espacio entre ellas llamado perinuclear. A su vez posee unos poros que permiten la comunicación entre el nucleoplasma y el citoplasma. La membrana que esta en contacto con el citoplasma es una continuación del retículo endoplásmico rugosa y sus composiciones lipídicas y proteicas son casi iguales.
La membrana interna la conforman dos proteínas: las lamininas A y B.
Complejo del poro nuclear:
En un canal formado aproximadamente por 100 polipéptidos diferentes, los cuales reciben el nombre de nucleoporinas. Dos aros formados cada uno por 8 subunidades bordean esporo por cada lado de la envoltura nuclear. El punto donde se unen las dos membranas se llama cintura. El diámetro del poro es de 80 nm, sin el complejo celular y con este es de 9nm; pero por cada poro pueden pasar partículas del doble del tamaño. Si las moléculas son muy grandes pasan por transporte activo.
Por esporo deben pasar al interior las proteínas sintetizadas en el citoplasma, que se requieren para la síntesis de los ADN y ARN, y para el resto de los procesos que ocurren en el núcleo.
El poro funciona como paso selectivo de sustancias y tampón de volumen.
Nucleolo
En el nucleolo ocurre la síntesis del ARN y las subunidades de los ribosomas. Estos de encuentran en los organizadores nucleolares. En las eucariotas se sintetizan diferentes ARN. También la organización supramacromolecular de los ribosazas ocurre aquí.
Las proteinas que forman parte de los ribosomas se sintetizan en el citoplasma, pero pasan por los poros al núcleo y allí, conforman las 2 subunidades ribosomales.
Estos tienen una porción fibrilar (transcripción) y otra periférica (ensamblaje de los ribosomas).
Nucleoplasma:
Contiene un carioesqueleto y sustancias para la síntesis como las enzimas, los sustratos, los cofactores y los productos.
Cromatina – Cromosoma:
La cromatina es la forma de organización un tanto desenrollada de la desoxirribonucleoproteína, se encuentra en interfase y se transcribe de forma continua, mientras que el cromosoma es la forma compacta.
Cromatina:
El ADN esta unidos a proteínas básicas llamadas histonas. Esta formada por los nucleosomas, que están unidos por estructuras de ADN de doble banda. El ADN está formado por el ADN enrollados sobre un octámero de histonas. La organización de los nucleosomas puede cambiar según si el gen está activo.
En estos procesos interviene la nucleoplasmina y la topoisomeras I, la primera evita asociaciones erróneas y la segunda el superenrollamiento.
Cromosomas:
La cadena de nucleosomas se enrolla y forma una estructura en solenoide.
Cromosomas: forma y tamaño
Todas las células de un mismo organismo tienen igual dotación genética. Están formados por cuatros brazos y se unen en el centrómero. Al pequeño fragmento que queda Terminal a la constricción secundaria se le denomina satélite. A la distribución de los cromosomas para cada especie por tamaño se le llama cariotipo.
Cariotipo Humano Normal:
El hombre posee 46 cromosomas, que se compone de 7 tipos:
Grupo A: metacéntricos, de brazos largos.
Grupo B: submetacéntricos, sus brazos tienen diferentes tamaños.
Grupo C: submetacéntricos, de brazos diferentes, pero de menor tamaño
Grupo D: acrocéntricos con satélite y de menor tamaño.
Grupo E: metacéntricos y submetacéntricos de menor tamaño.
Grupo F: metacéntricos y de menor tamaño.
Grupo G: acrocéntricos con satélite y sin ellos y de menor tamaño.
Alteraciones del cariotipo:
Los cambios en el número o es la estructura de los cromosomas producen graves enfermedades. La trisomía del cromosoma 21 es viable. También existen muchas otras enfermedades de acuerdo a si falta algún cromosoma o si ay una copia extra.
Mitosis:
Es el proceso de duplicación de las células eucariotas, el cual ocurre en la fase M del ciclo celular. Es un proceso en que se separan los componentes celulares entre las 2 células hijas.
Se divide en: profase, metafase, anafase y telofase. Antes del inicio de este proceso la cromatina ya ha empezado a condensarse y el nucleolo a desaparecer.
Profase: formación del huso mitótico y la desintegración de la envoltura nuclear.
Metafase: la orientación direccional de los cromosomas en el plano ecuatorial.
Anafase: la separación de las cromátidas.
Telofase: reaparición del núcleo.
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