http://uaprepasemi uas edu mx/libros/2do SEMESTRE/15 Biodiversidad pdf

Segundo semestre

3

a

edición

Contenido UAS

B

iodiversidad

1a _{edición, enero 2013}

© 2013. Universidad Autónoma de Sinaloa Dirección General de Escuelas Preparatorias Academia Estatal de Biología

Circuito interior oriente s/n Ciudad universitaria, Culiacán, Sinaloa, México. C.P. 80010

Tel. 667-712-16-56, fax 712-16-53; ext. 111 (Biología). http://dgep.uas.uasnet.mx

Imprenta:

Servicios Editoriales Once Ríos

DIseñoDeportaDaeInterIores:

Irán Ubaldo Sepúlveda León

Captura:

Alma Rebeca Galindo Uriarte Roberto C. Avendaño Palazuelos Amada Aleyda Angulo Rodríguez Carolina Pérez Angulo

revIsIón:

Alma Rebeca Galindo Uriarte Amada Aleyda Angulo Rodríguez Carolina Pérez Angulo

Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio sin autorización escrita de los autores.

Presentación

D

La palabra biodiversidad apareció hace apenas unas dos décadas en los ámbitos científico y académico dedicados a la conservación biológica y hoy forma parte del vocabulario de la pobla-ción en general. Biodiversidad significa el conjunto de las manifestaciones de la vida sobre el planeta, y como nos dice el doctor Soberón Mainero, la biodiversidad incluye los diferentes tipos de ecosistemas que existen en la Tierra, los millones de especies de plantas, animales, hongos y microorganismos que conforman los ecosistemas y la infinita variedad de materiales biológicos, fisiologías, vías metabólicas y genes que a su vez constituyen a las especies. Por tanto, el concepto de biodiversidad integra los campos de estudio de la taxonomía, de la ecología y de la biogeografía.

Los grandes avances de la ciencia y la tecnología nos han hecho pensar erróneamente que cada vez podemos estar más separados de la naturaleza sin daño alguno, pero tenemos que recordar que el ser humano es parte de la naturaleza no su dominador, y la ciencia y el potencial del dinero con el que tanto nos impresionan algunos países, no han permitido, ni siquiera, sustituir la humilde labor de las algas microscópicas y los árboles que nos dan el oxígeno que respiramos.

El Programa de las Naciones Unidas del Medio Ambiente, en 1982, declaró que “Cada especie y cada ecosistema añaden riqueza y belleza a la vida sobre la Tierra. Toda especie animal o vegetal

tiene un valor estético, ecológico, educativo, histórico, recreativo y científico para la nación y sus

habitantes”.

La biología como parte de las ciencias que estudian a la naturaleza y sus fenómenos, tiene entre sus propósitos primarios lograr el conocimiento acerca de todas las formas vivientes en la Tierra. A este objetivo primordial se le conoce como el inventario de especies o diversidad de especies. Este conocimiento del número de especies que habitan en nuestro planeta se ha integrado a nuevos conocimientos sobre la importancia que tienen las poblaciones de esas especies en los equilibrios de la naturaleza, además, de la inserción de los ambientes naturales y, la importancia y utilidad que tienen a largo plazo en la supervivencia del propio ser humano y sus sociedades. Con estas consideraciones, se ha consolidado el concepto de biodiversidad.

Este libro que presentamos a ustedes trata de reflejar todas estas descripciones y consideracio -nes, que están plasmadas en los objetivos de los programas de estudio referentes a biodiversidad correspondientes al segundo semestre de la asignatura de biología del Plan de Estudios 2009 del bachillerato de la Universidad Autónoma de Sinaloa.

Esperamos estimados estudiantes y profesores que les sea de mucha utilidad durante el desarrollo de dicho semestre escolar, el cual quedó estructurado en las siguientes unidades: clasificación de los seres vivos, virus, y los reinos que comprenden el estudio de eubacterias, arqueobacterias, protistas, hongos, plantas y animales. Se enriquece este trabajo con una última unidad que corresponde al comportamiento animal.

Contenido UAS

Contenido

Presentación l 7

Unidad 1

Clasificación de los seres vivos

Introducción l 15

Los sistemas de clasificación l 16 Inicios de la clasificación biológica l 16 Clasificación de los seres vivos l 18

Las relaciones naturales en el mundo vivo l 19 Los reinos de la vida en la Tierra l 21

Distinción entre organismos procariotas y eucariotas l 23 Particularidades de cada reino l 25

Autoevaluación l 28 Unidad 2

Virus

Características generales l 33 Estructura y composición l 35 Ciclos de replicación virales l 37

• Ciclo lítico l 37

• Ciclo lisogénico l 39 Importancia de los virus l 40

• Dengue l 41 • Influenza l 42

• SIDA l 45

• Verrugas venéreas o genitales l 50

• Herpes genital l 50

• Hepatitis B l 50

Virus parásitos de plantas l 51 Viroides l 52

Priones l 52

Virus emergentes, enfermedades emergentes l 53 Autoevaluación l 54

Unidad 3

Reino Eubacteria (bacterias)

Características generales l 61 Estructura y composición l 63 Endosporas l 65

Reproducción l 66

Nutrición y metabolismo l 67 Importancia l 68

• Ecológica l 68

• Salud l 69

de i de io o D G E P

Unidad 4

Reino Archaebacteria (arqueobacterias)

Características generales l 79 Termófilas extremas l 80 Metanógenas l 81 Halófilas extremas l 81

Importancia de las arqueobacterias l 82 Autoevaluación l 83

Unidad 5

Reino Protista

Características generales l 87

Protistas tipo animal (protozoarios) l 88

• Zooflagelados l 88

• Sarcodinos l 90

• Ciliados l 92

• Esporozoarios l 94 Protistas tipo vegetal (algas) l 95

• Euglenoides l 96

• Diatomeas l 96

• Dinoflagelados l 97

• Algas verdes l 98

• Algas rojas l 99

• Algas pardas l 100 Protistas tipo hongo l 101

• Mohos deslizantes plasmodiales l 101

• Mohos deslizantes celulares l 101

• Mohos acuáticos l 102 Autoevaluación l 103

Unidad 6

Reino Hongos

Características generales l 109 Reproducción de los hongos l 112 Clasificación de los hongos l 113

• Quitridiomicetos l 113

• Cigomicetos l 114

• Ascomicetos l 115

- Ascomicetos unicelulares l 115

- Ascomicetos pluricelulares l 116

• Basidiomicetos l 117 Importancia de los hongos l 119

Contenido UAS

Unidad 7

Reino Plantas

Características generales l 129 Origen evolutivo de las plantas l 131 Dos grandes grupos de plantas l 133 Diversificación de las plantas l 136 Reproducción l 136

Clasificación de las plantas l 136 Plantas no vasculares (briofitas) l 137

• Musgos l 137

• Hepáticas y antocerales l 139 Plantas vasculares (traqueofitas) l 139 Plantas vasculares sin semilla l 139

• Pteridofitas (helechos) l 139

• Licofitas, silofitas y esfenofitas l 141 Plantas vasculares con semilla l 141

- Gimnospermas l 143 • Coníferas l 143

• Cícadas l 145

• Ginkgo l 145

• Gnetófitas l 145

- Angiospermas o plantas con flor l 146 Autoevaluación l 150

Unidad 8

Reino Animal

Características generales l 157 Clasificación de los animales l 158 Presencia de tejidos l 159

Simetría l 159 Reproducción l 160 Capas germinales l 161 Cavidades corporales l 161 Poríferos (esponjas) l 162 Cnidarios l 165

Platelmintos l 168 Nemátodos l 171 Anélidos l 173 Moluscos l 174 Artrópodos l 176 Equinodermos l 180 Cordados l 181

de i de io o D G E P

D G E P de i de io o

• Clase Anphibia (anfibios) l 187

• Clase Reptilia (reptiles) l 190

• Clase Aves l 195

• Clase Mammalia (mamíferos) l 198 Autoevaluación l 204

Unidad 9

Comportamiento animal

Introducción l 211

Naturaleza contra crianza l 212 Comportamiento innato l 213

• Reflejos l 213

• Patrones de acción fija l 214

• Comportamiento programado complejo l 216 Comportamiento aprendido l 216

• Habituación l 217

• Condicionamiento clásico l 217

• Condicionamiento operante l 217

• Aprendizaje por discernimiento l 219 Combinación de instinto y aprendizaje l 220 Comportamiento interactivo (social) l 220 Ciclos de comportamiento l 221

• Cortejo l 221

• Competencia y agresión l 222 - Jerarquía dominante l 223

• Comunicación l 223

- Señales químicas l 224 - Comunicación visual l 224 - Comunicación táctil l 226 - Comunicación auditiva l 227 Lenguaje l 227

Autoevaluación l 229

Actividades de laboratorio l 233

Bibliografía l 256

UNIDAD

1

Clasificación de los seres viv

Clasificación de los seres vivos

Introducción

P

clasificación biológica.

Para el estudio de la clasificación de los seres vivos surgió una auténtica ciencia llamada taxono

-mía (de la raíz griega taxis que significa ordenación). La organización que establece la taxonomía

tiene una estructura de árbol en la que las ramas, a su vez, se dividen en otras y estas a su vez, en otras menores. A cada una de las ramas ya sean grandes o pequeñas, desde donde nacen hasta su final, incluyendo todas sus ramificaciones se les denomina taxón.

Los organismos son producto de 3,800 millones de años de evolución. Este proceso evolutivo ha traído como consecuencia una diversificación de las formas de vida. Estudiar estas formas de vida es un trabajo amplísimo dado que en la actualidad se han reconocido y estudiado entre un millón y medio de organismos que hoy existen. Se dice que el número real de especies conocidas y desconocidas cuando menos es de 3 millones, pero que el número puede llegar a ser tan grande como 30 millones de especies diferentes, pero que aún no se conocen.

Uno de los principales intereses de los biólogos ha sido, desde la antigüedad, estudiar esta gran diversidad de especies vivientes.

El estudio de la diversidad biológica constituye la materia principal de la taxonomía, y su campo concreto es describir y clasificar esta vasta diversidad de la naturaleza.

En la diversidad reside el aspecto más impresionante del mundo vivo. Debe resaltarse que en poblaciones con reproducción sexual no existen dos individuos idénticos, tampoco existen dos especies, dos familias o dos poblaciones idénticas, entonces, cuando estudiamos a la naturaleza, vemos casos únicos.

Nuestro conocimiento de la diversidad de la vida ha ido aumentando durante los últimos 300 años. El biólogo Ernst Mayr señala que el conocimiento de los seres vivos, más allá de lo que es nuestro medio comenzó con los viajes de exploración, cuyas observaciones y colecciones revelaron diferencias en las faunas y floras de todo nuevo continente e isla que se exploraba. Luego siguió el estudio de los animales marinos y de agua dulce, incluyendo los de las profundidades oceánicas. La investigación de organismos microscópicos como los protozoarios y las bacterias, los parásitos y los fósiles, nos proporcionó información del vasto mundo de las formas de vida y de los lugares donde viven.

nid d1 UAS Todo sistema de clasificación tiene dos funciones principales: facilitar la recuperación de la información y servir de base para estudios comparativos.

La clasificación es la clave de cualquier sistema de almacenamiento de información en toda actividad cotidiana. En biología, este sistema de almacenamiento de información está formado por las colecciones de los museos y la amplia literatura científica que se puede leer en libros y revistas.

Los sistemas de clasificación

El primer registro histórico que existe acerca de la clasificación de los seres vivos es el del filósofo griego Aristóteles, quien en el año 330 a.C. dividió a los organismos en dos grupos: reino vegetal y reino animal. En ese tiempo introdujo el término especiepara indicar formas similares de vida. Hoy el términoespecie se refiere a un grupo de organismos similares estrechamente relacionados, que pueden entrecruzarse y producir crías fértiles.

Inicios de la clasificación biológica

Hipócrates (460-370 a.C.) llamado el “padre de la medicina” se ocupó del estudio de las plantas, aunque estos no fueron muy sistemáticos pues sólo las estudió desde el punto de vista de sus apli-caciones medicinales.

El filósofo griego Aristóteles(384-322 a.C.) con la obra Historia de los Animales inicia el primer período de la clasificación sistemática. A todos los organismos los ubicó en dos grupos principales que aún conocemos en la actualidad: animales y vegetales. En el reino de las plantas incluyó a todo tipo de hierbas, arbustos o árboles, dependiendo de su tamaño o estructura. Los animales los agrupaba usando criterios como su forma de vida en terrestres, acuáticos o aéreos. Otro criterio de Aristóteles para clasificar a los animales fue si estos eran de sangre roja o no, curiosamente, este criterio coincidía en varios aspectos con la clasificación actual de vertebrados e invertebrados.

Teofrasto(380-278 a.C.), botánico griego y discípulo de Aristóteles continúo la obra de clasi-ficación, escribiendo la obra Historia de las Plantas, donde las clasificó utilizando criterios como

el porte y domesticidad, describe numerosas plantas y las agrupa en árboles, arbustos y hierbas. Su trabajo fue trascendente de manera que a Teofrasto se le llama el “padre de la botánica”.

Dioscórides, reconocido naturalista griego y cirujano militar, estudió y describió a muchas es -pecies de plantas agrupándolas según los criterios en alimenticias, venenosas y medicinales. Estas formas de clasificar persistieron durante muchos siglos fundamentalmente porque en Europa hubo un declive en el estudio de los seres vivos que se alargó hasta la época del renacimiento.

C i i i n de o e e i o D G E P

En México y Centroamérica, desde los tiempos de los aztecas se recurría a las plantas con ca-racterísticas medicinales para combatir sus padecimientos orgánicos. En 1552, Martín de la Cruz, médico indígena escribió la obra Libro de hierbas medicinales de los indios. Este libro fue tradu-cido al latín porJuan Badiano, motivo por el cual, en la actualidad se le conoce como Códice de la Cruz-Badiano y contiene una descripción de 185 especies de plantas mexicanas con tal calidad y precisión que permitieron que en 1940 fueran clasificadas taxonómicamente. Se considera esta obra como el último gran herbario a la usanza medieval.

Un segundo florecimiento de la taxonomía inicia a partir del siglo XVI hasta fines del XVIII, viene una gran actividad en la que se estudian y describen numerosas especies de plantas y animales, comienzan a reconocerse sus relaciones naturales y se intenta dar un orden al conocimiento acerca de la diversidad biológica y se establecen las bases de la clasificación.

En el campo de la taxonomía de plantas fueron célebres los botánicos franceses de los siglos XVI, XVII y XVIII: Ruel, Robin, Belou, los hermanos Bauhin, Dalechamps, Tournefort, Magnol, De Jussieu, Adanson, Lamarck y otros. Sus importantes jardines botánicos y su aportación a los sistemas de clasificación les dieron un lugar en la historia de la taxonomía vegetal.

Durante ese tiempo, los cientos de especies por clasificar aumentaron a miles de especies. Se comenzó a discutir el sistema aristotélico, que se adaptó y modernizó a las necesidades de la época. La herencia de Aristóteles a los clasificadores fue tan importante que resultó imposible prescindir de sus ideas, principalmente de su principio de división lógica y del reflejo de las clases naturales del filósofo, a partir de la materia inanimada al humano, que se traducían en la noción de la progresión. A fines del siglo XVII aparece la primera obra totalmente desligada del concepto de utilidad, es decir, tenía el objeto de iniciar un estudio sistemático de la gran diversidad de especies. El botánico inglésJohn Ray (1628-1705), llegó a integrar un claro concepto de especie. Para él una especie consistía en la descendencia de padres similares entre sí. Este concepto se ha ampliado posterior-mente. Además, divide las plantas en hierbas y árboles; el primer grupo lo divide en hierbas sin flores y con flores, y éstas, las subdivide en monocotiledóneas

y dicotiledóneas, el mismo criterio aplica para los árboles. En el estudio de los animales, John Ray publica varios libros sobre aves, peces, cuadrúpedos e insectos. Introdujo un sistema de agrupamiento más complejo que los que se utilizaban ante -riormente y mejoró el lenguaje de las descripciones. Rechazó decididamente la superstición que influía en las investigaciones anteriores. Difundió el concepto de género como un grupo de especies afines.

Carl von Linneé oCarlos Linneo (1707-1778) naturalista y médico sueco, aportó contribuciones notables al sistema de clasificación. Se le llama el “padre de la taxonomía” por -que desarrolló un método de clasificación -que aún se usa en la actualidad. A diferencia de Aristóteles, Linneo utilizó el criterio de las características físicas de los seres vivos que los relacionaran en forma natural. Por ejemplo, a los murcié -lagos los clasificó como mamíferos en lugar de aves porque, a pesar de que vuelan, tienen pelo y las madres amamantan a sus crías.

Figura1.1 El inglés John Ray.

nid d1 UAS En 1735, Carlos Linneo presenta su obra de clasificación bio

-lógicaSistema Naturae, pero fue hasta 1758 cuando conforma un sistema de nomenclatura donde se registra el nombre del género que mencionaba John Ray y, además, el nombre de la especie al que corresponde; estos dos términos están escritos en latíny hasta la fecha continúa esta forma de referirse científicamente a los seres vivos. A esta forma de dar nombre a los organismos se le llama nomenclatura binaria.

En esta obra, Linneo reconoce la existencia de 4,236 espe-cies de animales. Además estableció una serie de categorías dispuestas jerárquicamente, es decir, de siete niveles. Del menor al mayor son: especie, género, familia, orden, clase, filo y reino.

La nomenclatura binaria muestra el principio de jerarquía, pues señala el género, que incluye subordinadamente a varias especies.

A Linneo se le asigna un lugar destacado en la historia de la biología y en la taxonomía por el uso de la nomenclatura binaria para caracterizar las especies de plantas y animales.

El trabajo de Linneo estableció un orden universal para denominar a las especies. Además describió miles de especies vegetales y animales que hoy, por acuerdo internacional, son el punto de partida para la nomenclatura botánica y zoológica. Las obras que contienen las descripciones y denominaciones son tres, pero básicamente es Systema Naturae el más conocido. A pesar de su nombre, se trata de un sistema artificial. Con Linneo y sus colegas se fomentaron expediciones en las que la tripulación de los barcos participaba en el trabajo de recolección, preparación y toma de datos de los especímenes encontrados. Dichas expediciones serían de gran importancia posteriormente. En México se realizaron las reales expediciones españolas, la expedición de Humboldt y Bon-plandt, a fines del siglo XVIII y principios del XIX respectivamente. El viaje del Beagle en donde participó el famoso Charles Darwin, los célebres viajes en el Pacífico sur del capitán y botánico inglés Hooker y los viajes de Wallace, Bates y otros más son muy buenos ejemplos de ello.

Clasificación de los seres vivos

En la nomenclatura binaria, se asigna a cada especie un nombre científico constituido por dos palabras escritas en latín. El primer término se refiere al género al que pertenecen y el segundo se refiere a la especie. Es un acuerdo mundial, que el primero de estos dos términos, es decir el que se refiere al género debe ser escrita con la primera letra en mayúscula, y todo el resto del término se escribe con minúsculas, de la misma manera, el segundo término, es decir, el que se refiere a la especie, se debe de escribir todo en minúsculas. Estos nombres científicos deben de ir subrayados o escritos en letra cursiva.

Todos y cada uno de los nombres científicos son únicos, por lo que cuando se refiere a un orga -nismo por su nombre científico se elimina cualquier posibilidad de confusión. Los nombres comunes de los organismos pueden variar de acuerdo al lugar donde se les dio nombre o por el idioma que se use. Así, el uso del nombre científico se considera universal einconfundible.

Figura 1.2 Carlos Linneo introdujo

C i i i n de o e e i o D G E P

Tabla 1.1

C C

C

C

C C

Canis familiaris

C

C

Felis domesticus

C

Schistocerca americana

Alium cepa

Phaseolus vulgaris

El nombre científico de una especie se puede abreviar, usando la primera letra del nombre del género seguido del nombre de la especie, como en C. familiaris. En caso de que existan subespecies o variedades de la especie, se le añadirá una tercera palabra al nombre científico.

Es un hecho que los seres vivos se agrupan en una serie de escalas llamadastaxón, cada una de las cuales es superior que la anterior. Los taxones se acomodan de tal manera que el taxón superior abarca a los taxones inferiores. Así cuando hablamos de organismos que son similares y se repro-ducen exitosamente entre sí son de la misma especie. Tenemos que reconocer que hay especies similares en sus características generales que tendrán que ser ubicadas en un taxón superior que le llamamosgénero. un ejemplo es el caso de tres especies cercanas que comparten características: el perro, el lobo y el coyote que, de acuerdo con la nomenclatura binomial se les nombra Canis familiaris, Canis lupus yCanis latrans, respectivamente.

De la misma manera, se establecen taxones superiores así, por ejemplo, podemos citar que el géneroCanis pertenece a la familiade los cánidos. Estos y los demás géneros similares como los felinos se unen para formar el orden de los carnívoros. Los carnívoros y otros órdenes similares como los insectívoros forman la clase de los mamíferos; y los mamíferos junto con clases similares como aves, peces y otros forman elfilo de los cordados. El reino Animalia abarca finalmente a todos los filos de animales. De esta manera, se establece un modo jerárquico de ordenar a los seres vivos.

Las relaciones naturales en el mundo vivo

nid d1 UAS

Dominio: Eukarya

Reino: Animalia

Filo: Chordata

Subfilo: Vertebrata

Superclase: Tetrapoda

Clase: Mammalia

Orden: Primates

Familia: Hominidae

Género:

Homo

Especie:

sapiens

Figura 1.3 Principales categorías taxonómicas para clasificar a los seres vivos. En este ejemplo clasificamos

C i i i n de o e e i o D G E P

Los reinos de la vida en la Tierra

DesdeAristóteles hasta mediados del siglo XX, se clasificaba a los organismos vivos en dos rei -nos, siendo estos, el reino de lasPlantas y el reino de los Animales. Sin embargo, desde mediados del siglo XIX muchos científicos habían notado que ciertos organismos como las bacterias y los mohos tenían grandes diferencias con respecto a estos dos reinos, lo que motivó la conformación de un tercer y hasta un cuarto reino para dar un adecuado lugar a esos organismos que quedaban fuera de las especificaciones animales o vegetales. En 1866, el evolucionista alemán Ernest

Haeckel (1834-1919) hizo varias propuestas para un tercer reino de organismos donde se in-cluyera a las bacterias y algas verdeazul que se caracterizaban por no tener núcleo celular; este reino se llamaría Protista. Sin embargo, en ese tiempo no hubo respuesta seria a esta propuesta. El estadounidense Herbert Copeland, en 1938, además de reconocer el reino protista, aparta a las bacterias de ese reino creando para ellas el reino

Monera, proponiendo un sistema de clasificación de cuatro reinos: plantas, animales, protoctista (protista) y monera, mismo que fue ganando aceptación de una manera muy paulatina. No fue sino hasta cerca de 1960, cuando los avances en la microscopía electrónica permitieron mostrar diferencias sustanciales en la estructura subcelular, dando lugar a una amplia propuesta de Robert

Whittaker quien en 1969 reconocía los cuatro reinos de Copeland y, además, introduce uno nuevo destinado para los hongos, el reino Fungi. Este sistema de los cinco reinos, con algunas modifica -ciones ha permanecido durante más de tres décadas. Estos cinco reinos son: reino Monera, reino Protista, reino Animalia, reino Fungi y reino Plantae.

Sin embargo, en años recientes se ha comenzado a aplicar técnicas de biología molecular para intentar una clasificación más natural de los microorganismos, especialmente de las bacterias, dado que las archaebacterias representan una línea evolutiva de organización celular ciertamente pro-cariota, pero que parecen no estar más relacionadas con el resto de las bacterias de lo que lo están con el núcleo de los eucariotas; muestran diferencias moleculares, de organización y expresión genética, fisiológicas y ecológicas suficientemente importantes respecto del resto de las bacterias como para justificar la creación de dos reinos procariotas perfectamente diferenciados: Archae

-bacteria y Eubacteria.

La determinación de secuencias génicas indica que las arqueobacterias tienen una combinación de genes tipo bacteriano y de tipo eucariótico que las hace asemejarse más a los eucariotas que a las eubacterias. Dominio: Eukarya Reino: Plantae Filo: Anthophyta Clase: Monocotiledónea Orden: Commelinales Familia: Poaceae Género: Zea Especie: mays

nid d1 UAS

De esta manera, nuestro esquema de clasificación se convierte en un sistema de

seis reinos, pues el reino Mo-nera desaparece y se separa en reino de las archeobacterias y reino de las eubacterias.

Partiendo de las diferen-cias moleculares entre ar-queobacterias, eubacterias y eucariotas, muchos biólogos han empleado un nivel de clasificación superior al del reino, llamado dominio, de tal manera que, desde 1977 el microbiólogo Carl Woese y colaboradores, han pro-puesto un nuevo esquema de clasificación basado en tres dominios. Este sistema se le ha llamado bacteriocéntrico por estar muy cargado a la cuestión microbiológica. Este esquema de clasificación de lostres dominios está organi-zado de la siguiente manera:

• Dominio Archaea

for-mado por las arqueobacterias.

• Dominio Bacteria integrado por las bacterias verdaderas.

• Dominio Eukarya incluye cuatro reinos: Protista, Fungi, Plantae y Animalia.

El sistema de Carl Woese está basado solamente en criterios moleculares, especialmente en las secuencias nucleotídicas del arnribosomal y no considera los criterios de clasificación morfológica

y de desarrollo de las especies, lo que motiva desde muchos puntos de vista adoptar el sistema de los seis reinos, base de clasificación que utilizaremos en este curso.

Es claro que la clasificación de los seres vivos es un proceso cambiante, que está supeditado a los nuevos conocimientos que se están alcanzando con los métodos modernos de investigación en los distintos campos de especialización biológica.

En verdad, podemos suponer que existe un conflicto entre los taxónomos para clasificar a todas las formas de vida en la Tierra con este esquema de los seis reinos o con el esquema de clasifica -ción de los tres dominios.

En realidad este aparente conflicto lo podemos resolver al considerar a los dominios como un concepto de superreino, es decir, una categoría donde se pueden agrupar varios reinos. Así, hasta

Protistas Cianobacterias Bacterias heterótrofas Protistas Plantas Hongos Animales Antecesor común BACTERIA _ARCHAEA EUKARYA

Figura 1.5 Sistema de clasificación de los tres dominios: Bacteria,

C i i i n de o e e i o D G E P

ahora el dominio Archaea comprende sólo el reino Archaebacteria, el dominio Bacteria comprende al reino de Eubacterias o bacterias verdaderas, y el dominio Eukarya agrupa a los cuatro reinos euca-riotas, que son, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. No hay esquema de clasificación que desprecie alguna especie biológica, pues todas son consideradas para su estudio.

Distinción entre organismos procariotas y eucariotas

En 1937, el biólogo marino francés Edouard Chatton (1883-1947) escribió un artículo en una re-vista sugiriendo que se usará el término procariota(del griego pro: anterior y karyon que significa

núcleo o semilla) para ser usado en la descripción de las bacterias y de las algas verdeazul, orga-nismos que se caracterizan por la ausencia de un núcleo definido y, además, propuso otro término, el de eucariota(del griego eu: verdadero) para ser usado en la descripción de células de plantas y animales. Esas propuestas hoy son plenamente aceptadas.

Las células procariotas hoy son reconocidas como las células propias de los reinos archaebacteria y eubacteria. Todos los demás reinos están constituido por células eucariotas, es decir, células que presentan núcleo celular y organelos membranosos.

Se ha observado que las diferencias entre células procariotas y eucariotas son diversas y no se limita sólo a la presencia o ausencia de núcleo celular, pues las células procariotas son más

Figura 1.6 Estas fotografías representan los tres dominios: Eubacteria, Archaea y Eukarya, incluye un

ejemplo de los cuatro reinos del dominio Eukarya.

Dominio Eukarya, reino hongos (champiñon).

Dominio Eukarya, reino protista (Paramecium)

Dominio Eukarya, reino plantas (margarita)

Dominio Eukarya, reino animal (lobo gris) Dominio Bacteria,

(Escherichia coli)

nid d1 UAS

Figura 1.7 Dibujo de una célula procariota.

¿Qué organelos no posee está célula con respecto a una eucariota?

Figura 1.8 Dos células eucariotas: vegetal (izquierda) y animal (derecha). ¿Cuáles son las diferencias

estructurales entre una célula vegetal y una animal?

Vacuola

Citoesqueleto Centriolos

Mitocondrias

Retículo edndoplásmico

liso Retículo endoplásmico

rugoso

Aparato de Golgi Núcleo

Membrana plasmática Peroxisoma

Ribosomas

Lisosoma Cloroplasto

Plasmodesmo

Pared celular Pili (estructuras

utilizadas para la sujeción)

Gránulo de reserva

Membrana plasmática Ribosomas

Cromosoma bacteriano

(ADN)

Plásmido (ADN) Área nuclear

(nucleoide) Membrana externa

Pared celular Capa de

peptidoglucano

Flagelo

C i i i n de o e e i o D G E P

sencillas en su estructura y son más pequeñas. Al observar al microscopio las diferencias son evidentes, por ejemplo, a toda estructura visible al interior de una célula se le llama organelo. Las células procariotas contiene algunos organelos como los carboxisomas o vacuolas de gas, pero las células eucariotas contienen organelos únicos heredables, separados del citoplasma por sus propias membranas como las mitocondrias que están ausentes en los procariotas, aún cuando sus enzimas oxidantes se encuentran en su membrana. Otro organelo visible en eucariotas es el cloroplasto que contiene clorofila. Este organelo no está presente en bacterias fotosintéticas, aún cuando sí contienen dispersa a la clorofila. Los ribosomas son organelos sin membrana y se encuentran presentes tanto en procariotas como en eucariotas.

Particularidades de cada reino

Archaebacteria y Eubacteria

El mundo de los procariotasestá comprendido en uno de los dos reinos: Archaebacteria y Eubacteria. No existe ningún organismo en archaebacteria o en eubacteria que no sea procariota. Estos dos reinos son exclusivos de los procariotas, es decir, son células cuyo núcleo no está en-vuelto en una membrana. Son organismos microscópicos y casi todos unicelulares.

Los primeros procariotas que aparecieron en el registro fósil datan de hace 3,400 millones de años. Se han identificado más de 10,000 especies y la

mayoría pertenecen al reino eubacteria, (las bacterias verdaderas). Algunas pocas, las arqueobacterias (las bacterias antiguas), se encuentran en ambientes ex-tremos, como lagos salados, pantanos y en ventilas hidrotérmicas del fondo del océano.

Protista

Unprotista es un organismo eucariota que carece de sistema de órganos complejos y vive en ambien -tes húmedos. Todos los protistas tienen núcleo y las demás características de los eucariotas, muchos son

heterótrofos, otros son fotosintéticos.

Los protistas aparecieron por primera vez en la Tierra hace 1,200 millones de años.

Son de los reinos con mayor diversidad pues inclu-ye organismos unicelulares y pluricelulares. Algunos de ellos parecen plantas como es el caso de las algas, otros se parecen a los animales como los protozoarios y algunos más son parecidos a los hongos.

Figura 1.9 Dos especies de eubacterias.

nid d1 UAS

Hongos

Soneucariotas heterótrofosunicelulares o multicelulares con pared celular de quitina, son in-móviles y absorben sus nutrientes por descomposición de sustancias orgánicas del exterior o prove-nientes de organismos muertos, motivo por el cual se les considera organismos descomponedores; algunos son parásitos y otros simbiontes. Los hongos aparecieron por primera vez en el registro fósil entre los 450 a 500 millones de años. Se han descrito alrededor de 100,000 especies de hongos.

Plantas

Soneucariotas multicelulares embrionarios e inmóviles. La mayoría son autótrofas ya que realizan la fotosíntesis. Las células vegetales están rodeadas por una pared celular rígida y rica en celulosa que la soporta y define su forma. Los fósiles más antiguos datan de hace 450 millones de años.

Figura 1.12 Ejemplos de algunas plantas. ¿Por qué se dice que las plantas son organismos autótrofos?

C i i i n de o e e i o D G E P

Animales

Todos son organismos eucariotas, heterótrofos (que comen y digieren a otros seres vivos) y

multicelulares cuyas células no tienen pared celular. Casi todos los animales tienen capacidad de movimiento y tejidos organizados en órganos y complejos sistemas orgánicos. Los animales apa -recieron por primera vez hace 700 millones de años.

e o de nid d UAS

Autoevaluación

Repaso de la unidad

Contesta las siguientes preguntas.

1. ¿Cuáles fueron las aportaciones de Carlos Linneo al sistema de clasificación moderno? ___________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

2. ¿Por qué los biólogos asignan a cada organismo un nombre universalmente aceptado? ___________________________________________________________________________

3. ¿En qué difieren los dominios y reinos?

___________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

4. ¿Qué características distinguen el reino Animal del reino Plantas?

___________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Indica cual de las siguientes afirmaciones son verdaderas (v) o falsas (f).

1. Jhon Ray difundió el concepto de género como un grupo de especies afines. ( ) 2. Juan Badiano escribió el libro de hierbas medicinales de los indios. ( )

3. La categoría taxonómica reino está constituida por filos. ( )

Elige la respuesta correcta.

1. Es la historia evolutiva de una especie:

a. Taxonomía b. Filogenia

c. Diversidad biológica d. Clasificación biológica

2. El nombre científico del perro es Canis familiaris, por lo tanto pertenece a: a. La familia Canis

b. La especie familiaris

c. El género familiaris

toe i n D G E P

3. El estudio de la _______________________ constituye la materia principal de la

__________________.

a. Biodiversidad, ecología b. Biodiversidad, genética c. Biodiversidad, taxonomía d. Diversidad biológica, evolución

4. El _______________________universal fue establecido por ________________________. a. Árbol filogenético, Ernst Mayr

b. Árbol filogenético, Carl Woese 3. Árbol genealógico, Ernest Haeckel d. Árbol genealógico, Herbert Copeland

5. ¿En el sistema de clasificación de Linneo, los órdenes se agrupan juntos en?

a. Clase b. Especies

c. Familias d. Géneros

Completa el siguiente mapa conceptual de la clasificación biológica.

BIODIVERSIDAD

No se consideran seres vivos

Platelmintos Hongos

Reino Protista

Dominio Archaea

abarca a Se clasifica en Se clasifican en

UNIDAD

2

Partículas de virus (VIH)

Células bacterianas (E. coli)

Célula eucariota (Glóbulo rojo

humano) 0.1 µm

2 µm

7 µm

Virus

Características generales

A

Los virus no son células, sino diminutas partículas y por esta razón no son considerados seres vivos, porque no cumplen con todos los requisitos o características de la vida, por lo tanto, no están asignados a ninguno de los seis reinos biológicos.

Los virus no tienen metabolismo, es decir, no respiran, no se alimentan y no crecen y se multi-plican únicamente en el interior de una célula huésped (la célula infectada por el virus), por lo que en la actualidad se definen como agente infeccioso no celular. El problema es que estas partículas pueden entrar a una célula para apoderarse de sus organelos y lograr multiplicarse produciéndole la muerte a la célula.

En las primeras etapas de la virología, los virus se clasificaban según su patogenicidad, su presencia en determinados órganos o el modo en que se transmitían. El advenimiento de nuevas técnicas, como la microscopía electrónica, permitió visualizar directamente las partículas virales y determinar más precisamente su forma y tamaño. Por otra parte, los avances de la biología mo-lecular aportaron nuevas herramientas para la clasificación de los virus, ya sea que posean aDn o arn de cadena simple o doble.

Dado que los virus no son seres vivos, no reciben nombre en latín. Con frecuencia toman el nombre de las enfermedades que ocasionan, por ejemplo, el virus de la rabia y el virus de la po

-liomielitis. Otros se nombran según el órgano o tejido que infectan, por ejemplo, los adenovirus que se detectaron por primera vez en el tejido de las adenoides en la parte posterior de la garganta. En algunos casos se usa un código numérico para distinguir varios virus que infectan al mismo

huésped, por ejemplo, los siete virus que infectan a la bacteria intestinal

Escherichia coli, reciben el nombre de bacteriófago T1 a T7 (T de tipo). Unbacteriófagoofago es un virus que infecta a bacterias. Mucho de lo que se sabe acerca de los virus proviene del estudio de los bac-teriófagos ya que se cultivan con facilidad en el laboratorio, dentro de bacterias vivas. Se han identifi -cado a la fecha más de 2,000 fagos.

Figura 2.1 Los virus son mucho más pequeños que las células

nid d2 UAS

Los virus son muy pequeños y se miden en nanómetros (nm), que es la milésima parte de un micrómetro. El virus causante de la polio, es uno de los virus más pequeños conocidos, mide unos 30 nm de diámetro. El tamaño de los virus va desde 30 nm hasta aproximadamente 400 nm.

Todos los tipos de células, tanto procariotas como eucariotas, son susceptibles de infección por virus específicos capaces de establecer una interacción con sus receptores de membrana.

Cada tipo de virus se especializa en atacar células específicas del huésped, por ejemplo, los virus que provocan el resfriado común atacan a las membranas del tracto respiratorio; los que producen la viruela, infectan la piel; el virus de la rabia, ataca a las células nerviosas. Cierto tipo de herpesvirus invade las membranas mucosas de la boca y los labios y produce fuegos labiales. Otros virus que se transmiten por contacto sexual, producen úlceras en los órganos genitales. La reciente identifi -cación del papilomavirus que origina verrugas genitales, en 90% de cánceres muestreados sugiere que este virus puede ser la causa de dichos cánceres.

El sistema inmune de los vertebrados detecta a ciertas proteínas virales. El problema es que los genes de diversas proteínas virales mutan frecuentemente de modo que el virus puede eludir las células del sistema inmune, por lo que las personas susceptibles a infecciones pulmonares deben recibir vacunas para la “gripe” cada año, porque la envoltura con proyecciones de los virus de influenza continúa modificándose.

Los virus difieren entre sí en su tamaño, forma y composición química del genoma (la totalidad del material genético). El tamaño del genoma viral varía desde 3 genes hasta más de 240, según el tipo de virus. Estas características son utilizadas para su identificación y clasificación.

Tabla 2.1 Comparación de virus y células

Característica Virus Célula

Estructura dn n --

-Reproducción

-Código genético dn n dn

Crecimiento y

desarrollo N o

-Obtención y uso de energía N o

Respuesta al ambiente N o

i D G E P

Estructura y composición

Unapartícula viral (también llamada virus,viriónopartícula vírica) es un parásito intracelular obligado constituido por tres partes principales:

• El genomael cual es pequeño y puede estar formado por arn o por adn, pero no por ambos.

• Una capa de proteína llamada cápside, formada por unidades llamados capsómeros, acomodados en torno al material genético o genoma.

• En ocasiones, la cápside puede estar rodeada de una envoltura, formada a partir de la membrana plasmática de la célula huésped, la cual consta de una bicapa de fosfolípidos y proteínas integrales y periféricas, estas son las encargadas de la unión del virus al receptor celular.

El ácido nucleico contenido en los virus es utilizado para producir copias de sí mismos y mul-tiplicarse, invadiendo células vivas y tomando el control de su maquinaria metabólica (organelos

Figura 2.2 Arriba, dibujos de tres virus diferentes y abajo sus microfotografías electrónicas respectivas.

Los virus presentan una gran variedad de tamaños y formas. ¿Por qué los virus son considerados partículas inanimadas?

Cápside

(amplificación: 82, 000x) (amplificación: 200, 000x) (amplificación: 1, 000,000x)

Bacteriófago T4 Virus del mosaico_{del tabaco}

Virus de la influenza

Fibra de la cola

ADN ARN

ARN

Proteínas de la cápside

Proteínas

superficiales Envoltura de la _membrana Cápside

nid d2 UAS

y moléculas) y energía. Sin la apropiación de esta maquinaria y energía, serían tan inertes como cualquier otra macromolécula.

La cápside consta de uno o más tipos de subunidades proteicas las cuales determinan la forma del virus. Las cápsides virales suelen ser helicoidales o poliédricas, o bien tener una combinación compleja de ambas formas (observa la figura 2.2). Además de que sirve para proteger al material genético durante el viaje hacia una nueva célula huésped, contiene proteínas que sirven para en -lazarse con receptores específicos que se encuentran sobre las células huésped.

Algunos virus poseen además una envoltura

lipídica ( pro-venientes de la célula infectada) en la que están insertadas pro-teínas virales. La mayor parte de esas proteínas son glucosiladas y se denominan glucoproteínas d e e n v o l t u r a . Con base en la presencia o en la ausencia de en-voltura, los virus se clasifican en

virus con envol

-tura, que son los virus animales, y virus desnudos, que son los virus vegetales y los bacteriófagos. Las proteínas de la cápside o las de la envoltura determinan la especificidad de un virus. Una célula puede ser infectada por un virus, siempre y cuando la proteína viral pueda “encajar” en uno de los sitios receptores específicos de la membrana plasmática de la célula huésped. De este modo, los bacteriófagos atacan a las células bacterianas; el virus del mosaico del tabaco, infecta las células de las hojas de las plantas de tabaco; los adenovirus y los rinovirus causantes del resfrío común, invaden las células de las membranas mucosas del tracto respiratorio, y los virus de la polio infec-tan las células del tracto respiratorio superior, a las del intestino y del sistema nervioso. El hecho de que algunos virus solo pueden infectar algunos tipos de células, tiene una enorme relevancia. A fines de la década de 1970, la oms (Organización Mundial de la Salud) declaró erradicada la viruela, una enfermedad que ha sido responsable de millones de muertes a lo largo de la historia de la humanidad. Una razón por la cual esta erradicación fue posible, se debió a que el virus de la viruela, solo podía infectar a los humanos. Hubiera sido mucho más difícil erradicarla si también pudiera infectar otros animales. La erradicación de la viruela fue a través de programas de vacu-nación. Hoy está extinta en la naturaleza; las únicas muestras del virus que aún se conservan se guardan en laboratorios de investigación.

Figura 2.3 Microfotografía electrónica del

virus del herpes simple (izquierda) causante de lesiones en la piel. A la derecha un dibujo que nos muestra la envoltura (amarilla) por fuera de la cápside. ¿Cuál es el origen de la envoltura?

Envoltura

Cápside

i D G E P

Ciclos de replicación virales

Existen dos ciclos de multiplica-ción virales: líticoylisogénico.

Ciclo lítico

Se llama ciclo líticoporque el virus lisa (destruye) a la célula huésped. Lítico proviene del griego lyein

que significa “romper”. Cuando el virus infecta una célula huésped susceptible la obliga a emplear su maquinaria metabólica para multi-plicar partículas virales. Los virus con ciclo lítico se describen como

virulentos (letales). Un ciclo lítico

típico se divide en cinco pasos, observa el que se muestra en la figura 2.5.

1. Fijación, absorción o acoplamiento

El virus se une a los receptores de la pared celular bacteriana (célula huésped).

Cuando la célula solo tiene membrana plasmática, como en el caso de las células animales, el virus se une a ella.

2. Penetración o entrada

Una vez acoplado a la pared celular de la bacteria, el virus inyecta su ácido nucleico como si fuera una jeringa, dejando su cápside acoplada a la pared celular.

Cabe aclarar que el método para entrar a la célula huésped, depende de la forma del virus. Muchos virus que infectan células animales entran intactos a la célula huésped. Algunos tienen proteínas en su envoltura que se unen a los receptores de la membrana plasmática huésped, la cual los encierra dentro de una vacuola en el citoplasma de la célula (endocitosis), entonces los virus salen de la vacuola y liberan su ácido nucleico en el citoplasma.

3. Multiplicación o replicación

Una vez dentro de la célula huésped, primero destruye o inactiva al ácido nucleico celular, por lo que las actividades metabólicas normales de la célula se detienen. El genoma viral contiene toda la información necesaria para producir nuevos virus. Usando los recursos (ri-bosomas, enzimas, nutrientes, atp) de la célula huésped, el ácido nucleico viral hace copias de sí mismo y de sus proteínas. Durante el tiempo en que el ácido nucleico viral se duplica y las proteínas virales se sintetizan, suele ser inhibida la síntesis de adn,arn y proteínas de la célula huésped.

Figura 2.4 Microfotografía electrónica de bacteriófagos

unidos a la pared celular de la bacteria Escherichia coli.¿En qué etapa del ciclo lítico se encuentran estos bacteriófagos?

nid d2 UAS

4. Ensamblaje

Los componentes virales recién sintetizados (ácidos nucleicos y cápsides) se ensamblan para formar nuevos virus. El material genético viral queda rodeado por su capa protectora (cápside).

5. Liberación

Al producirse suficientes virus nuevos, la célula explota o revienta, liberando los virus. El rompimiento de las células se llama lisis. Los virus recién liberados infectan otras células y el proceso vuelve a iniciar. Los virus también pueden salir o abandonar la cé-lula infectada brotando desde la membrana de la célula. En general, los virus envueltos brotan y los no envueltos revientan.

La lisis y pérdida de materiales y energía causan enfermedades. Un bacteriófago puede completar un ciclo lítico en 25 a 45 minutos, produciendo cientos de bacteriófagos nue-vos. Un poliovirus puede producir la sorprendente cantidad de 100,000 nuevos virus en una sola célula huésped.

Figura 2.5 Esquema del ciclo

lítico de un bacteriófago. ¿Qué molécula del bacteriófago es la que entra a la bacteria?

Bacteriófago

Ácido nucleico

ADN bacterial Célula huésped bacteriana

Acoplamiento

1

2 Entrada

Se inyecta el ácido nucleico en la célula

CICLO LÍTICO

3 Replicación

El ADN huésped se destruye; se fabrica ADN y proteínas virales

4 Ensamblado

Se ensamblan partículas virales nuevas

5 Lisis y liberación

i D G E P

Ciclo lisogénico

No todos los virus son virulentos. Los virus que permanecen dentro de sus células huéspedes durante mucho tiempo sin causar lisis se llaman virus templados. Estos virus se encuentran en ciclolisogénico (no provocan que la célula huésped estalle y se destruya).

Este ciclo inicia cuando el virus se fija o acopla a la célula huésped e inyecta su adn. Ahora lo que ocurre es diferente a lo que sucede en el ciclo lítico:

En lugar de destruir el adn del huésped y fabricar nuevos virus, el adn viral se vuelve parte del

adn huésped; es decir, el genoma del virus (adn) queda integrado en el genoma (adn) de la célula huésped, de tal manera que no expresa sus genes (no causa enfermedad).

Una vez que el adn del virus está insertado en el cromosoma de la célula, este recibe el nom-bre de provirusoprofago.Este no interfiere en el funcionamiento normal de la célula huésped, la cual sigue siendo capaz de seguir llevando a cabo sus procesos metabólicos. Cada vez que la célula huésped se reproduce, el provirus (adn del virus) se replica junto al cromosoma de la célula

huésped. Esto significa que cada descendiente de la célula huésped tendrá una copia del provirus en su cromosoma. Esta fase del ciclo lisogénico puede continuar sin que sea detectada durante muchos años.

1

2

3

Acoplamiento y entrada

Formación del provirus

División celular

Cromosoma de la bacteria huésped Provirus

El provirus está inactivo, pero se replica junto con el cromosoma de la bacteria por muchas generaciones

El ADN viral se inserta en el cromosoma bacteriano, donde se llama provirus

CICLO LISOGÉNICO

CICLO LÍTICO

El virus inyecta ADN en una bacteria

La célula se destruye por lisis liberando los virus nuevos que infectan otras células bacterianas

La bacteria fabrica proteínas y ácidos nucleicos virales nuevos

El provirus deja el cromosoma bacteriano y entra a un ciclo lítico

Figura 2.6 Comparación del ciclo lisogénico y del lítico. ¿Qué condiciones externas provocan que el provirus

nid d2 UAS

Las células huéspedes que portan provirus se denominan células lisogénicas. Sin embargo, el provirus puede salir del cromosoma del huésped en cualquier momento y entrar en ciclo lítico, es decir, empieza a replicarse y a matar a la célula huésped. Determinadas condiciones externas como radiación ultravioleta y rayos x, exposición al frío o calor, estrés, son los causantes de que los provirus inicien un ciclo lítico.

Algunas bacterias que contienen determinados provirus exhiben nuevas propiedades, esto se llamaconversión lisogénica. Un interesante ejemplo tiene que ver con la bacteria Corynebacterium diphtheriaeque causa la difteria. Existen dos cepas (subespecies) de esa especie, una que produce una toxina (y causa la difteria) y otra que no lo hace. La única diferencia entre ambas cepas es que las bacterias formadoras de toxinas contienen un provirus específico. El adn del provirus codifica

la potente toxina que causa los síntomas de la difteria.

El proceso lisogénico explica por qué el herpes de la boca es recurrente. Una vez que una persona ha tenido herpes simple 1, permanece el provirus en el cromosoma de sus células. Cuando el virus sale del cromosoma y entra en el ciclo lítico vuelve a aparecer el herpes.

Esto también explica por qué la mayoría de la gente infectada con el vih desarrollará finalmente

elsida. A medida que los provirus salen del cromosoma de los linfocitos y entran al ciclo lítico, habrá una pérdida gradual de linfocitos, los cuales son importantes para los procesos de defensa del cuerpo. Esta pérdida resultará en la falla total de defensa del organismo, lo cual es característico delsida. Una persona infectada con vih y que no tenga síntomas es porque el virus está en ciclo lisogénico, pero es capaz de transmitir el virus.

Otras enfermedades causadas por virus templados son: herpes genital, hepatitis B y varicela.

Importancia de los virus

Los virus son parásitos de bacterias, de plantas y de animales (incluyendo los seres humanos) a los que causan enfermedades y muerte. La mayoría de las personas sufren de dos a seis infecciones virales cada año. Algunas enfermedades humanas causadas por virus son el resfriado común, pape-ras, rubéola, sarampión, rabia, verrugas, mononucleosis infecciosa, poliomielitis, influenza, sida, verrugas genitales, herpes genital, hepatitis a, b, c, d, dengue, etc. Los virus que sólo infectan al ser humano, son los que sus proteínas de fijación se combinan con sitios receptores presentes en las superficies de las células humanas. Los investigadores que estudian los virus se centran en dos objetivos: 1) desarrollar vacunas que ayuden a los huéspedes a combatir la enfermedad sí resultan afectados y 2) desarrollar fármacos (medicamentos) antivíricos que prevengan la replicación del virus en el interior del huésped. Una vacunaes una preparación que ayuda al sistema inmunitario del paciente a responder a un tipo específico de virus.

i D G E P

Tabla 2.2 Algunas enfermedades virales humanas

Enfermedad Efecto en el cuerpo Transmisión

C

-i )

-C

-- C

-)

C

Dengue

Cada año contraen esta enfermedad 50 millones de personas, de las cuales medio millón requieren ser hospitalizadas y cerca de 12,500 mueren.

Eldenguees causado por cuatro subtipos del virus del dengue (den-1,den-2,den-3 y den-4), los cuales son transmitidos al ser humano por el piquete del mosquito Aedes aegypti y el Aedes albopictus.

Las personas que viven en riesgo de contraer dengue son las que viven en las regiones tropicales y subtropicales del mundo. La mayor parte del territorio mexicano, sobre todo sus costas, están catalogadas como peligrosas.

nid d2 UAS Los síntomas del dengue hemorrágico son: fiebre súbita

acompañada de un dolor de cabeza que se manifiesta típicamente detrás de los ojos, dolores musculares y en las articulaciones, razón por lo que se conoce como “fiebre quebranta huesos”. Estos síntomas están acompañados con erupciones cutáneas y una molesta comezón. La mayoría de los pacientes superan la enfermedad en unos 10 días.

Las manifestaciones del dengue hemorrágico son muy variadas: pue-den reducirse sólo a unas pequeñas hemorragias en la piel (petequias). Sin embargo, a veces incluyen san-grado de la nariz, de las encías y de los intestinos, que puede causar una falla vascular generalizada y la muerte.

Evidentemente aquellas regiones del mundo donde coexiste más de un subtipo del virus son las que tienen mayor incidencia de dengue hemorrágico. México es una de ellas.

La manera de evitar el dengue es eliminando los charcos, recipientes con agua, ya que es en agua donde se reproduce el mosquito.

Influenza

Lainfluenzaes una enfermedad aguda de las vías respiratorias causada por los “virus de influenza” y que para mayor claridad, se les ha clasificado en tres grandes categorías: a, b y c.

Losvirus de influenza tipo a infectan las células de una amplia variedad de aves y mamíferos. Se dividen en subtipos y son los responsables de la mayor parte de las influenzas estacionales, es decir, de las gripes que padecemos en invierno y han sido responsables de tres pandemias (epide-mias que existen en más de un continente) ocurridas el siglo pasado.

Losvirus de la influenza b solo infectan a humanos y debido a que sólo existe un subtipo de ellos tienen un bajo potencial pandémico, aunque sí pueden provocar enfermedades respiratorias serias.

Losvirus de influenza C infectan humanos y cerdos, causan enfermedades respiratorias mode-radas y han sido poco estudiados.

Todos hemos padecido los síntomas de un catarro comúnogripe: flujo nasal, dolor de garganta, cuerpo cortado, congestión nasal, tos, estornudos y a veces un poco de fiebre y dolor de cabeza. En general la recuperación toma unos cuantos días. Las personas que se recuperan adquieren una inmunidad de por vida, pero únicamente ante el virus particular que las infectó, porque de una epi-demia estacional a la otra, dicho virus cambia lo suficiente como para evadir nuestras defensas. Esta enfermedad es causada por diferentes tipos de virus que infectan las vías respiratorias superiores (nariz y faringe) sin afectar los pulmones.

Figura 2.7 Fotografías de las dos especies de

moscos del género Aedes transmisores del virus

i D G E P

A diferencia del catarro común, en la infección por influenza se presenta:

• Fiebre alta (de más de 39o

C) que dura de tres a cuatro días

• Intenso dolor de cabeza

• Intenso dolor muscular

• Flujo nasal

• Ojos irritados

• Dolor de garganta y tos

• Poca congestión nasal

• Algunos pacientes han reportado vómito y diarrea Los primeros síntomas tardan en manifestarse de 24 a 72 horas y se acompañan de un estado de fatiga o postración general.

El tiempo que tarda la persona en sanar, depende de su sistema inmune y por lo general es de 7 a 10 días.

El genoma del virus de la influenza a está compuesto

so-lamente por ocho pequeñas moléculas de arn que contiene la información para producir las proteínas que conforman a este virus. La superficie del virus está básicamente formada por dos clases de proteínas: La h (hemaglutinina) y la n (neuraminidasa), esenciales en el proceso de infección.

Se conocen aproximadamente 16 variedades de proteínas h y 9 de proteínas N; basándose en estas proteínas se pueden clasificar los virus en subtipos. El que está causando problemas actualmente es del subtipo h1n1, es decir, un virus que contiene en su superficie la hemaglutinina tipo 1 y la

neuraminidasa tipo 1, y como este virus es de la categoría a, se designa como a/h1n1.

Los virus de la influenza presentan constantes variaciones en el tipo de proteínas de superficie H y n que presentan, lo cual les resulta útil para escapar a la respuesta inmunitaria de sus huéspedes, es decir cambia su estructura debido a que intercambian genes entre los subtipos.

Figura 2.9 Esquema del

virus de la influenza A/ H1N1. Observa la capa de proteínas (H y N) que envuelve al material

genético. ¿Cómo esta constituido el genoma de este virus?

Hemaglutinina

Neuraminidasa

ARN

Figura 2.8 Microfotografía

electrónica de seis virus de la influenza (A/H1N1).

Figura 2.10 Microfotografía electrónica donde se observa la liberación de

virus de la influenza, estos tienen una envoltura que toman de la membrana plasmática de la célula que infectan.

Virus de la influenza

nid d2 UAS

Cuando el genoma del virus (for-mado por 8 moléculas de arn) de la influenza humana se mezcla con las moléculas del genoma del virus de la influenza de las aves, genera un virus rearreglado que tiene las propiedades mezcladas de los vi-rus participantes. Este vivi-rus puede presentar proteínas virales de su-perficie desconocidas para nuestro sistema inmune y ser por ello muy peligroso. Además, este nuevo virus retiene las propiedades que agilizan la transmisión de persona a persona.

El virus a/h1n1 que en el 2009 causo serios problemas en muchos países es un virus rearreglado, ya que sus componentes genéticos son una mezcla de los virus de la influenza tanto de cerdo como de aves provenientes de Norteamérica, y de virus de la influenza de cerdos europeos y de influenza humana.

Una de las causas por las que se originan las pandemias es que los humanos por necesidad conviven estrechamente con los cerdos y las aves de corral que cuidan a fin de consumirlos o comerciar con ellos. Esta convivencia propicia que en muy raras ocasiones los virus de influenza que portan las aves o los cerdos infecten a los humanos.

El virus de la influenza se trans -mite a través de las microgotitas,

Figura 2.11 Intercambio de genes entre dos subtipos de virus de la influenza A (H1N1 y H3N2), generando

un nuevo virus, el H3N1.

Virus H1N1

NA

HA

Virus H3N2 Virus H3N1

Gen viral PB2 PB1 PA HA NP NA M NS Ave Norteaméricana Humano Ave Norteaméricana Cerdo Norteaméricano Cerdo Norteaméricano Cerdo Euroasia Cerdo Euroasia Cerdo Norteaméricano

Especie de origen

Figura 2.12 Esquema del virus de la influenza A/H1N1. Este virus

causante de la última epidemia en abril de 2009 en México es una mezcla compleja de genes de origen aviar, humano y porcino.

Figura 2.13 Las pequeñas gotitas de saliva que pueden

i D G E P

expelidas por las personas infectadas que al toser o estornudar, entran en contacto con nuestras mucosas. El jabón, el alcohol y otros desinfectantes desactivan el virus eficientemente.

Cada año se enferman a nivel mundial alrededor de 500 millones de personas por virus de in-fluenza a; de ellas, ente 3 y 5 millones se convierten en casos graves que provocan alrededor de 250,000 a 500,000 defunciones.

Lavacuna contra el virus de la influenza, debe estimular la producción de anticuerpos contra la hemaglutinina y la neuraminidasa. Como este virus cambia de un año a otro, hace falta una nueva vacuna para cada temporada de influenza.

SIDA

El síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida) es una enfermedad causada por el virus de in-munodeficiencia humana (vih). El vih es actualmente el virus más estudiado dado su impacto sobre la población humana. El vih es parásito de un determinado tipo de células que son los linfocitos t

colaboradoresy los macrófagos. Estas células componen el sistema inmunitario, que es el sistema de defensa del organismo contra las bacterias y virus invasores causantes de las enfermedades. El

vih al multiplicarse dentro de los linfocitos t los destruye disminuyendo así su número en sangre. De tal manera que el organismo no puede combatir eficientemente a las bacterias y virus patógenos, los cuales se multiplican sin obstáculos.

En casi todos los casos, una o más de esas infecciones resultan fatales. El vih mata a las personas de manera indirecta, haciéndolos sus-ceptibles a enfermades como la neumonía, in-fecciones por hongos y algunos tipos de cáncer. Los primeros casos de esta nueva y extraña enfermedad fueron reportados en la ciudad de Los Ángeles a mediados de 1981.

El primer anuncio oficial sobre el padeci -miento fue publicado por la agencia epidemio-lógica federal de los Estados Unidos. En este documento se hablaba de cinco personas que presentaban un cuadro clínico parecido: todos padecían neumonía causada por Pneumocystis carinii, que rara vez causa enfermedad salvo si existe una deficiencia en el sistema inmunoló -gico. Los cinco sufrían también de candidiasis, una enfermedad en general benigna de las mu-cosas producida por un hongo, presentaban el sarcoma de Kaposi (un tumor maligno que afecta los revestimientos endoteliales de los vasos sanguíneos y que produce manchas púrpuras en la piel), y todos tenían el sistema inmunológico deprimido. El examen de sangre reveló una disminución en el número de glóbulos blancos,

Figura 2.14 Microfotografía electrónica de

partículas del VIH (color azul) atacando a un

nid d2 UAS específicamente los linfocitos T, además no respondían a ningún tratamiento. Estas cinco personas tenían otras características en común: eran hombres jóvenes y homosexuales practicantes. Por lo que se penso que el virus no se había transmitido por lo que comieron o respiraron, sino por medio de la actividad sexual.

Los investigadores de onusida (la sección de la Organización de Naciones Unidas dedicada a la lucha contra el sida), estiman que la enfermedad ya ha matado a 28 millones de personas en el mundo. Que 40 millones ya están infectadas y que 4.4 millones se infectan cada año.

En sus inicios, la epidemia afectó en especial a los hombres homosexuales, pero actualmente el número de mujeres (infectadas sobre todo por relaciones heterosexuales) y de niños (infectados principalmente durante el embarazo, el parto o la lactancia) y por transfusiones de sangre, se ha incrementado y esta tendencia continúa.

Elsida es una enfermedad mortal que se ha dispersado por toda la población humana a un ritmo alarmante. Actualmente, es la cuarta causa de muerte a nivel mundial, pero es la número uno en el continente africano.

El primer caso diagnósticado de sida en México fue en 1983. En Sinaloa, el primer caso se pre-sentó en Ahome en 1985. Los municipios con mayor incidencia de sida son Mazatlán y Culiacán.

Estructura del VIH

El vih es un retrovirus, un virus de arn que contiene la enzima transcriptasa inversa para transcribir el genoma de arn a adn, en estos virus se invierte el sentido usual de adn a arn de la información genética.

Este virus consta de una zona central interna en la que se encuentran: dos moléculas de arn, dos o más moléculas de la enzima transcriptasa inversa, integrasas y proteasas.

Rodeando la zona central hay dos envolturas proteicas distintas, la cápside y lasproteínas de

matriz. Estas envolturas proteicas se encuentran cubiertas por una bicapa lipídica (que se deriva de la membrana plasmática de la célula huésped donde el virus previamente se replicó) y en la que se encuentran insertadas las gluco-proteínas gp120 y gp41.

La característica única (y mortal) de las glucoproteínas de superficie, es que ellas forman un par tridimensional que encaja perfectamente con las moléculas

cd4 que se encuentran en las células t

colaboradoras (de ayuda) y en los ma-crófagos. Cuando el vih se encuentra con una célula que porta la molécula

cd4, esta molécula funciona como un receptor y le permite al virus entrar en los linfocitos t ó a los macrófagos por endocitosis mediada por receptor.

Figura 2.15 Estructura del virus de inmunodeficiencia humana

(VIH). ¿Por qué se clasifica el VIH como un retrovirus?