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Genética y evolución

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Genética y evolución

El ácido desoxirribonucleico, o ADN (como todos lo conocemos comúnmente), es una molécula extraordinaria que contiene nuestra información genética. Esta información genética contiene el plan para el desarrollo de un organismo, sus características y es la base de la herencia: ¿te has preguntado alguna vez por qué los hijos tienen rasgos similares a los de sus padres? ¡Es gracias al ADN!

Sin embargo, las diferencias entre hermanos, primos y, en general entre todos los organismos sobre la tierra, también se deben al ADN. ¿Pero, cómo ocurren estas diferencias y qué tiene que ver con la evolución? Aquí describimos qué es la información genética, cuál es el principio de la evolución y las teorías y disciplinas que estudian la relación entre la genética y la evolución.

Definición de información genética - Genética y evolución

La información genética es la información contenida en el ADN, incluye las instrucciones y la información para el desarrollo y mantenimiento de cualquier ser vivo. Esta información se propaga y perpetúa en forma de descendencia.

El ADN se encuentra en cada célula que forma un organismo; como es una molécula extremadamente larga, está organizada en estructuras compactas. En condiciones normales se encuentra en forma de cromatina, pero durante la división celular se compacta aún más y se agrupa para formar los cromosomas. Cada cromosoma está formado por cientos o miles de segmentos más pequeños, que contienen la información genética de rasgos específicos (por ejemplo, el color del pelaje de un animal); cada uno de estos segmentos es un gen.

La secuencia de nucleótidos de un gen funciona como un código, llamado código genético, para fabricar una proteína. Sin embargo, los genes no sintetizan directamente las proteínas. El proceso para pasar del gen a la proteína se llama expresión génica, porque las proteínas son el resultado visible de la información contenida en los genes.

En ciertos casos, pueden producirse alteraciones de la información genética (cambios en el ADN) que producen diferencias entre los individuos de una especie. Las principales causas de este fenómeno son las mutaciones y la recombinación genética.

El avance en el conocimiento de cómo funciona la información genética (su expresión y sus alteraciones) ha permitido el desarrollo de la ingeniería genética, la cual tiene numerosas aplicaciones en la agricultura, producción de alimentos de origen animal y la industria farmacéutica, entre otros.

Teoría de la evolución de Darwin - Genética y evolución

La teoría de la evolución por selección natural se atribuye, en gran medida, a Charles Darwin. La expuso en su libro El origen de las especies de 1859, aunque también fue concebida de forma independiente por Alfred Russell Wallace. Aunque en esa época no se conocían los genes, Darwin pudo comprobar que los rasgos se transmitían de padres a hijos en los animales que estudiaba. Entonces, Darwin basó su teoría en las siguientes observaciones:

  • Variación: existe variabilidad en los caracteres entre los individuos dentro de las poblaciones; por ejemplo, en la morfología, la fisiología y el comportamiento. Estos caracteres son heredables, es decir, se transmiten de padres a hijos.
  • Éxito reproductivo diferencial: estos caracteres variables confieren una aptitud diferencial, lo que significa que conducen a diferentes niveles de éxito en términos de supervivencia y reproducción (algunos individuos tendrán mayor probabilidad de sobrevivir y dejar más descendientes).
  • Sobreproducción: en cada generación, cada especie tiene la capacidad de producir más descendientes de los que pueden sobrevivir.
  • Límites sobre el crecimiento poblacional: los organismos compiten entre sí por los recursos limitados (alimento, espacio, depredadores, patógenos, etc.).

En resumen, Darwin sostenía que los miembros de una población tienen más probabilidades de ser reemplazados por la descendencia de los padres que tienen rasgos favorables, pues estos les confieren mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse. En otras palabras, de generación en generación, la selección natural promueve que los caracteres favorables aumenten su frecuencia en la población.

Neodarwinismo - Genética y evolución

Aunque Darwin y Mendel fueron contemporáneos, Darwin no conoció el trabajo de Mendel sobre la herencia de caracteres con las plantas de guisantes. Entre los años 1930 y 1950, algunos autores se basaron en nuevos conocimientos descubiertos en sus campos de estudio para actualizar la teoría de la evolución por selección natural de Darwin, la cual denominaron teoría sintética o neodarwinismo (también se le conoce como síntesis moderna de la evolución). El nombre de teoría sintética se debe a que sintetiza o integra nuevas contribuciones, principalmente de los campos de la genética, la paleontología y la sistemática. Las principales disciplinas que contribuyeron al neodarwinismo y sus aportaciones fueron las siguientes:

  • Genética: es la ciencia que estudia los genes, la composición genética de los individuos, su variación y cómo son heredados. Importantes descubrimientos en esta disciplina ayudaron a sentar las bases genéticas de la herencia (leyes de la herencia, genes, mitosis, meiosis y genética de poblaciones). El desarrollo de la genética ayudó a explicar cómo se transmiten las variaciones y sus causas (mutación y recombinación genética).
  1. Mutación: una mutación genética es un cambio al azar en la secuencia de pares de bases de una molécula de ADN.
  2. Recombinación genética: proceso por el cual se forman nuevas combinaciones genéticas en la descendencia que no se encontraban en ninguno de los padres.
  • Paleontología: el estudio de restos fósiles apoyó la idea de Darwin de que los cambios evolutivos se dan gradualmente.
  • Biogeografía: el estudio de la distribución de los organismos en la Tierra, así como adelantos en sistemática (estudio de la identificación y clasificación de los organismos), apuntaron a la población como unidad evolutiva en lugar del individuo, como sugirió Darwin.

Genética de la evolución - Genética y evolución

Aunque ahora sabemos que la evolución tiene una base genética, la biología evolutiva y la genética se desarrollaron como disciplinas separadas desde sus inicios, debido a que Darwin y Mendel trabajaron separadamente sin conocer los descubrimientos del otro. Además, no fue sino hasta décadas después que los biólogos entendieron la relación entre los principios de la herencia y el proceso de evolución. De este modo, la genética (fundada en los trabajos de herencia de Mendel) fue incluida como una parte integral de la teoría sintética de la evolución descrita arriba.

Pero, ¿qué quiere decir que la evolución tenga una base genética? Definamos primero la evolución para entenderlo.

La evolución (o evolución biológica) se define como el cambio en los caracteres heredables dentro de una población de una generación a otra.

Estos cambios en los caracteres tienen un origen genético. Por ese motivo se dice que la evolución tiene una base genética.

Por ejemplo, los individuos que poseen distintas variaciones en el color del pelaje tienen una secuencia genética diferente en el gen que controla ese carácter.

Para estudiar las diferencias genéticas entre individuos, debemos hacerlo a nivel de población.

Una población es un grupo de organismos de la misma especie, que viven en un área específica, interactúan naturalmente (sin la influencia del ser humano) y se aparean entre ellos.

Así nació la genética de poblaciones, que es el estudio de la variabilidad genética entre individuos dentro de una población y entre poblaciones, así como de los mecanismos evolutivos que influencian esta variabilidad. Los hallazgos en esta disciplina ayudaron, en gran medida, a comprender mejor el proceso evolutivo.

Asimismo, para entender la evolución debemos estudiar la rama de la genética de la evolución o genética evolutiva, que se fundamenta en parte en la genética de poblaciones. La genética evolutiva incluye el estudio de procesos fundamentales que ocurren tanto a nivel del individuo (como la mutación y la selección natural) como a nivel poblacional (variabilidad genética, deriva genética, flujo génico, especiación o evolución).

En otras palabras, la genética evolutiva intenta explicar cómo la variabilidad genética conduce al cambio evolutivo.

La genética evolutiva hace uso de varias ramas de la biología, incluyendo la biología molecular y la genética molecular.

  • La biología molecular estudia a los seres vivos y los procesos que sustentan la vida, desde un punto de vista molecular.
  • La genética molecular estudia todo lo relacionado con los genes y la información genética, desde su expresión o función hasta su estructura o su regulación. Aunque a veces se utiliza el término indistintamente, la genética molecular es parte de la biología molecular.

Evolución y biodiversidad - Genética y evolución

Dado que cada individuo posee rasgos ligeramente diferentes, se deduce que cada individuo tiene un nivel de aptitud ligeramente diferente en relación con el entorno.

Por ejemplo, en una población de zorros del Ártico, los individuos con el pelaje más blanco podrán confundirse mejor con la nieve, lo que supone un menor riesgo de depredación. Esto significa que un mayor número de estos individuos podrá sobrevivir y reproducirse y, por tanto, tendrá una mayor aptitud.

Diferentes procesos evolutivos, como la selección natural, la selección sexual, la deriva genética y el flujo génico actúan sobre la variabilidad en la población, dando lugar a que algunos caracteres sean más comunes y otros menos frecuentes. De esta forma, con el tiempo, las poblaciones se adaptan a su entorno.

A medida que las poblaciones se especializan cada vez más en sus entornos específicos, aisladas de otras poblaciones, se van diferenciando entre ellas y pueden convertirse en especies distintas. Este proceso de conoce como especiación; la enorme cantidad de especies y diversidad que hay en el planeta es el resultado de este proceso.

Actualmente, la hipótesis más aceptada es que toda la vida en la Tierra comparte un ancestro común, conocido como Último Ancestro Común Universal (LUCA, por sus siglas en inglés), que vivió hace unos 3.500-3.600 millones de años. Miles de millones de años de evolución y especiación han dado lugar a la increíble diversidad de vida que podemos observar hoy en día.

Genética y Evolución - Puntos clave

  • Toda la información genética de un individuo está contenida en el ADN; es la que determina el plan para el desarrollo del individuo, sus características y es la base de la herencia.
  • La variabilidad genética está causada por las mutaciones y la recombinación genética.
  • La teoría de la evolución de Darwin (y de Wallace) sostiene que la selección natural favorece la herencia de los caracteres que aumentan la supervivencia y la reproducción en los individuos en su entorno.
  • El neodarwinismo, o síntesis moderna de la evolución, integra nuevas contribuciones de los campos de la genética, la paleontología y la sistemática a la teoría de la evolución de Darwin.
  • La genética de la evolución (o genética evolutiva) intenta explicar cómo la variabilidad genética conduce al cambio evolutivo.
  • La evolución, a través del proceso de especiación, ha dado lugar a la increíble diversidad de vida que podemos observar hoy en día.

Preguntas frecuentes sobre Genética y evolución

La evolución es el cambio en los caracteres heredables de una población (es decir, en las frecuencias de los genes y alelos) de generación en generación. La genética es la ciencia que estudia los genes, la composición genética de los individuos, su variación y los procesos de herencia de los genes. 

La genética es la ciencia que estudia los genes, la composición genética de los individuos, su variación y los procesos de herencia de los genes. Por otro lado, la evolución se define como el cambio en los caracteres dentro de una población de una generación a otra. Estos cambios en los caracteres tienen un origen genético y son heredables. Debido a esto, existe una relación entre la genética y la evolución. 

La teoría de la evolución de Darwin expone que esta se da por medio de la selección natural. Darwin formuló que la selección natural actúa sobre la variabilidad en los caracteres entre individuos, lo que les confiere diferencias en la capacidad de sobrevivir y reproducirse.  Por eso los individuos más aptos heredan sus caracteres con más frecuencia a la siguiente generación.

La diferencia entre la biología molecular y la genética molecular es que la biología molecular estudia a los seres vivos y los procesos que sustentan la vida, desde un punto de vista molecular; mientras que la genética molecular estudia todo lo relacionado con los genes. Por tanto, la genética molecular es parte de la biología. molecular. 

Se denomina evolución biológica o simplemente evolución (en biología) al cambio en los caracteres dentro de una población de una generación a otra debidos a cambios genéticos.


Cuestionario final de Genética y evolución

Pregunta

La selección natural es la _____________ y ________ de los individuos debido a las diferencias en su _________.

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Answer

supervivencia diferencial; reproducción; fenotipo

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Pregunta

Son factores ambientales que afectan a las posibilidades de supervivencia de un individuo.

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Answer

Presiones de selección

Show question

Pregunta

_______ es la capacidad de un organismo para sobrevivir y transmitir sus genes a su descendencia.

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Answer

Fitness

Show question

Pregunta

_______ es crucial para que la selección natural actúe. Las poblaciones pequeñas tienen _____ variación que las poblaciones grandes.

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Answer

variación; menos

Show question

Pregunta

Indique dos razones por las que las poblaciones más pequeñas son más vulnerables a la extinción.

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Answer

Las poblaciones más pequeñas tienen menos variación Deriva genética

Show question

Pregunta

La genética _____ es el cambio gradual de las frecuencias alélicas en una población pequeña debido al azar, y no a la selección natural.

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Answer

deriva

Show question

Pregunta

Verdadero o falso. La especiación se produce a través de la evolución.

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Answer

True

Show question

Pregunta

Una población imaginaria de polillas tiene dos morfos: los emergentes tempranos, cuyas orugas nacen en julio, y los emergentes tardíos, cuyas orugas nacen en septiembre. Estas orugas sólo se alimentan de una especie de planta con flor. Supone que, históricamente, las plantas son más abundantes en julio-agosto. Sabrías decir qué tipo de polilla es más probable que domine en la población?

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Answer

Las emergentes tempranas

Show question

Pregunta

Una población imaginaria de polillas tiene dos morfos: los emergentes tempranos, cuyas orugas nacen en julio, y los emergentes tardíos, cuyas orugas nacen en septiembre. Estas orugas sólo se alimentan de una especie de planta con flor. Debido al cambio climático, el ciclo de floración de la planta huésped comienza más tarde en el año. Sabrías decir qué polilla dominará la población en el futuro?

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Answer

Las emergentes tardías

Show question

Pregunta

________ La selección selecciona para los fenotipos medios y contra los fenotipos más extremos.

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Answer

Estabilización

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Pregunta

________ La selección favorece un fenotipo extremo y suele producirse cuando los cambios en el entorno desplazan el fenotipo óptimo hacia la izquierda o la derecha del valor original.

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Answer

Direccional

Show question

Pregunta

________ La selección, también conocida como selección diversificadora, favorece los fenotipos extremos en lugar de los intermedios, y es la forma de selección menos común.

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Answer

Disruptiva

Show question

Pregunta

¿Qué es el polimorfismo?

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Answer

El polimorfismo es la existencia de varios fenotipos en una población. Se produce cuando hay muchas formas genéticamente distintas (morfos) de una especie que siguen cruzándose en la misma población.

Show question

Pregunta

¿Qué forma de la polilla moteada era más abundante en la Inglaterra industrial?

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Answer

La forma oscura

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Pregunta

Sugiera qué forma de selección describe mejor la siguiente afirmación. Los osos polares con un peso al nacer inferior a 0,4 kg tienen una tasa de supervivencia significativamente menor.

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Answer

Selección direccional

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Pregunta

Sugiere qué forma de selección describe mejor la siguiente afirmación. Este tipo de selección interviene en la especiación.

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Answer

Selección divergente

Show question

Pregunta

Sugiere qué forma de selección describe mejor la siguiente afirmación. Las polillas grises tienen menos éxito que las blancas o las negras.

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Answer

Selección divergente

Show question

Pregunta

Sugiere qué forma de selección describe mejor la siguiente afirmación. Los pangolines con lenguas más largas son capaces de forrajear más eficazmente.

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Answer

Selección direccional

Show question

Pregunta

¿Qué es la selección natural?

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Answer

La supervivencia y reproducción diferencial de los individuos debido a las diferencias en su fenotipo.

Show question

Pregunta

¿Por qué es importante la variación genética?

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Answer

Porque sin la variación genética, una población no podría evolucionar en respuesta al entorno cambiante y, como resultado, podría tener un mayor riesgo de extinción.

Show question

Pregunta

¿Cuáles son los tres tipos de selección?

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Answer

Selección estabilizadora Selección direccional Selección disruptiva

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Pregunta

¿Qué es la variación continua?

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Answer

Una característica que cambia gradualmente en un rango de valores muestra una variación continua. Por ejemplo, la altura y el peso.

Show question

Pregunta

¿Qué es la variación discontinua?

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Answer

Una característica de cualquier especie con un número limitado de valores posibles muestra una variación discontinua. Por ejemplo, el sexo y el color de los ojos.

Show question

Pregunta

¿En qué tipo de entorno se produce la selección estabilizadora?

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Answer

Un entorno en el que las condiciones ambientales permanecen constantes durante largos periodos.

Show question

Pregunta

Para que se produzca la especiación, las poblaciones deben experimentar ______________.

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Answer

Aislamiento reproductivo y, luego, acumular diferencias genéticas a través de la selección natural.

Show question

Pregunta

¿Cuáles son los dos tipos principales de especiación?

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Answer

Alopátrica y simpátrica

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Pregunta

Nombra tres ejemplos de mecanismos de aislamiento que dan lugar a la especiación simpátrica:

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Answer

Espacial, temporal y de comportamiento

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Pregunta

Menciona dos ejemplos de barreras físicas que pueden dar lugar a la especiación alopátrica. 

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Answer

Dos de los siguientes: océanos, lagos, ríos, montañas, cordilleras, desiertos, presas y carreteras.

Show question

Pregunta

¿Cuál de las siguientes poblaciones tiene pocas probabilidades de sufrir especiación?

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Answer

Una población de aves insulares que tiene acceso a una variedad de dietas y hábitats.

Show question

Pregunta

Considera la siguiente afirmación y determina qué tipo de especiación la describe mejor:

Dos poblaciones de rana toro viven en el mismo lago, pero se aparean durante diferentes estaciones del año.

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Answer

Especiación simpátrica

Show question

Pregunta

Considera el siguiente enunciado y determina qué tipo de especiación lo describe mejor: 

Dos poblaciones de hormigas están separadas por un río.

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Answer

Especiación alopátrica

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Pregunta

Considera el siguiente enunciado y determina qué tipo de especiación lo describe mejor: 

Una población de pinzones se alimenta de insectos en las ramas de un árbol, mientras que otra población se alimenta de los frutos y semillas que caen al suelo.

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Answer

Especiación simpátrica

Show question

Pregunta

Revisa la siguiente pregunta y determina qué tipo de especiación la describe mejor. 

¿Cuál es la razón por la que las poblaciones pequeñas tienen menos probabilidades de divergir en especies separadas que las poblaciones más grandes?

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Answer

Deriva genética

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Pregunta

Determina si es probable que el siguiente entorno tenga una diversidad de especies alta o baja: una selva tropical sufre largos periodos de sequía que la separan en una serie de regiones más pequeñas. Estas regiones vuelven a unirse durante los periodos más húmedos. El ciclo de ruptura y fusión se produce a lo largo de varios millones de años.

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Answer

Alta diversidad de especies

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Pregunta

Determina si es probable que el siguiente entorno tenga una alta o baja diversidad de especies: una parcela de tierra sufre una desertización

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Answer

Baja diversidad de especies

Show question

Pregunta

Determina si es probable que el siguiente entorno tenga una diversidad de especies alta o baja: una masa de tierra grande y bien poblada se rompe en varias islas más pequeñas que están a una distancia significativa entre sí

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Answer

Alta diversidad de especies

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Pregunta

Determina si es probable que el siguiente entorno tenga una diversidad de especies alta o baja: una gran parte de la selva tropical es talada para uso agrícola.

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Answer

Baja diversidad de especies

Show question

Pregunta

¿Qué es la especiación alopátrica?

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Answer

La especiación alopátrica se produce cuando las poblaciones se separan geográficamente unas de otras y viven en lugares diferentes.

Show question

Pregunta

La especiación se produce principalmente cuando dos poblaciones se someten a ___________.

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Answer

aislamiento reproductivo

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Pregunta

¿Qué es la oncología?

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Answer

La oncología es el estudio del cáncer.

Show question

Pregunta

Los tumores benignos son agresivos y se extienden al resto del cuerpo. ¿Verdadero o falso?

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Answer

Falso.

Show question

Pregunta

¿En qué fase del ciclo celular se pueden producir mutaciones en la síntesis del ADN?

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Answer

Las mutaciones en la síntesis del ADN se producirán en la interfase.

Show question

Pregunta

Completa los espacios en blanco sobre el desarrollo de las células cancerosas:


 Durante la interfase, pueden producirse ____ o _____en el código del ADN. Su acumulación puede alterar la secuencia de ______. Los genes responsables del cáncer se denominan _____. Los genes _______ de _______ actuarán para frenar la división celular y ayudar a reparar o destruir el ADN dañado. Cuando estos genes funcionan mal, la célula no responde a la muerte celular programada o ______.

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Answer

Errores o mutaciones / nucleótidos / oncogenes / supresores / tumores / apoptosis

Show question

Pregunta

¿Cómo se le llama a un agente causante de cáncer?

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Answer

Carcinógeno.

Show question

Pregunta

¿Qué consecuencias puede traer un tumor benigno? 

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Answer

 Puede presionar los vasos sanguíneos o los nervios. 

Show question

Pregunta

Nombra dos causas de los tumores benignos.

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Answer

La genética y la dieta.

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Pregunta

¿Cuáles pueden ser dos ejemplos de tumores benignos?

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Answer

El lipoma y el mioma.

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Pregunta

¿Qué es el cáncer metastásico?

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Answer

El cáncer metastásico es un cáncer que se extiende desde su sitio primario (de origen) a sitios secundarios en el cuerpo.

Show question

Pregunta

¿Cómo se extiende un tumor maligno a otras partes del cuerpo?

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Answer

Un tumor maligno se extiende a través del sistema linfático y del torrente sanguíneo. Esto se llama metástasis. 

Show question

Pregunta

Da dos ejemplos de un examen para detectar el cáncer.

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Answer

Pruebas de laboratorio y biopsia.

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