BIOLOGIA CONTEMPORANEA: BIOLOGÍA CONTEMPORÁNEA. ECA 2

COMPETENCIAS GENÉRICAS

SE AUTODETERMINA Y CUIDA DE SI

1.Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.

Atributos:

Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
Identifica sus emociones, las maneja de manera constructiva y reconoce la necesidad de solicitar apoyo ante una situación que lo rebase.
Elige alternativas y cursos de acción con base en criterios sustentados y en el marco de un proyecto de vida.
Analiza críticamente los factores que influyen en su toma de decisiones.
Asume las consecuencias de sus comportamientos y decisiones.
Administra los recursos disponibles teniendo en cuenta las restricciones para el logro de sus metas.

2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.

Atributos:

Valora el arte como manifestación de la belleza y expresión de ideas, sensaciones y emociones.
Experimenta el arte como un hecho histórico compartido que permite la comunicación entre individuos y culturas en el tiempo y el espacio, a la vez que desarrolla un sentido de identidad.
Participa en prácticas relacionadas con el arte.

3. Elige y practica estilos de vida saludables.

Atributos:

Reconoce la actividad física como un medio para su desarrollo físico, mental y social.
Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de consumo y conductas de riesgo.
Cultiva relaciones interpersonales que contribuyen a su desarrollo humano y el de quienes lo rodean.

SE EXPRESA Y COMUNICA

4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

Atributos:

Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas.
Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue.
Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas.
Se comunica en una segunda lengua en situaciones cotidianas.
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.

PIENSA CRITICA Y REFLEXIVAMENTE

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

Atributos:

Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.
Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.
Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.
Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.
Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.

6.Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.

Atributos:

Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.
Evalúa argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias.
Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.
Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética.

APRENDE DE FORMA AUTÓNOMA.

7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. Atributos:

Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción de conocimiento.
Identifica las actividades que le resultan de menor y mayor interés y dificultad, reconociendo y controlando sus reacciones frente a retos y obstáculos.
Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana.

TRABAJA EN FORMA COLABORATIVA.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

Atributos:

Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.
Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.
Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

PARTICIPA CON RESPONSABILIDAD EN LA SOCIEDAD.

9.Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

Atributos:

Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos.
Toma decisiones a fin de contribuir a la equidad, bienestar y desarrollo democrático de la sociedad.
ƒConoce sus derechos y obligaciones como mexicano y miembro de distintas comunidades e instituciones, y reconoce el valor de la participación como herramienta para ejercerlos.
Contribuye a alcanzar un equilibrio entre el interés y bienestar individual y el interés general de la sociedad.
Actúa de manera propositiva frente a fenómenos de la sociedad y se mantiene informado.
Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.

10.Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales.

Atributos:

Reconoce que la diversidad tiene lugar en un espacio democrático de igualdad de dignidad y derechos de todas las personas, y rechaza toda forma de discriminación.
Dialoga y aprende de personas con distintos puntos de vista y tradiciones culturales mediante la ubicación de sus propias circunstancias en un contexto más amplio.
Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integración y convivencia en los contextos local, nacional e internacional.

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

Atributos:

Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.
Reconoce y comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y sociales del daño ambiental en un contexto global interdependiente.
Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.

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COMPETENCIAS DISCIPLINARES EXPERIMENTALES

1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

7. Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.

9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.

11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de impacto ambiental.

12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

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CÉLULA PROCARIOTA

Los procariotas son el grupo más antiguo de organismos sobre la Tierra, como así mismo los más abundantes.

Pueden sobrevivir en muchos ambientes que no toleran otras formas de vida, por ejemplo en las extensiones heladas de la Antártida, en las oscuras profundidades del océano y en las aguas casi hirvientes de las fuentes termales naturales, pueden sobrevivir sin oxígeno libre, obteniendo su energía por procesos anaerobios y si las condiciones le son desfavorables, pueden formar esporas de paredes gruesas (formas resistentes inactivas), pudiendo permanecer latentes durante años.

El éxito de los procariotas se debe a su gran diversidad metabólica y a su rápido ritmo de división celular.

Desde un punto de vista ecológico, son los más importantes descomponedores, que degradan el material orgánico para que pueda ser utilizado por los vegetales.

Desempeñan un papel importante en el proceso de fijación del nitrógeno. Aunque este abunda en la atmósfera, los eucariotas no son capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico, y así el primer paso crucial en la incorporación del nitrógeno a los compuestos orgánicos depende principalmente de ciertas especies de procariotas.

Algunos procariotas son fotosintéticos, y unas pocas especies son a la vez fotosintéticas y fijadoras de nitrógeno como es el caso de algunas cianobacterias.

Clasificación se separe en dos subreinos: Arqueobacterias y Eubacterias. Los miembros del Subreino Arqueobacterias, son bioquímicamente muy distintos del resto de las bacterias.

Las arqueobacterias incluyen tres grupos:

1- HALÓFILAS.

Las halobacterias sólo pueden vivir en condiciones de salinidad extrema, como estanques salinos. Algunas pueden realizar fotosíntesis, capturando la energía solar en un pigmento llamado bacteriorrodopsina.

2- METANÓGENAS.

Son anaerobias, producen gas metano a partir de dióxido de carbono e hidrógeno.

Habitan en aguas de drenajes y pantanos y son comunes en el tracto digestivo del hombre y de otros animales, son las arqueobacterias más conocidas.

3- TERMOACIDOFILAS.

Crecen en condiciones ácidas y de temperaturas elevadas. Algunas se encuentran en manantiales azufrosos.

Las Eubacterias se dividen en tres grupos según las diferencias en sus paredes celulares.

1- Bacterias sin pared celular

2- Bacterias con pared celular Grampositivas

3- Bacterias con pared celular Gramnegativas

Descripción de las eubacterias o bacterias típicas Son unicelulares, aunque a menudo forman colonias o filamentos de células independientes.

Son diminutas, su tamaño varía desde 0,1 a 5µ.

Citoplasma: prácticamente no posee estructuras en su interior, tiene aspecto finamente granular por la gran cantidad de ribosomas que presenta y gránulos de almacenamiento que retienen glucógeno, lípidos o compuestos fosfatados.

Los ribosomas son más pequeños (70S) que los ribosomas eucariotas pero su forma es igual. Carecen completamente de organelos delimitados por membranas. Lo que más se destaca en el citoplasma es el cromosoma bacteriano ubicado en una zona denominada nucleoide, este cromosoma consiste en una sola molécula de DNA circular, asociado con una pequeña cantidad de RNA y proteínas no histónicas.

Puede contener uno o más plásmidos, pequeñas moléculas de DNA que se replican independientemente del cromosoma bacteriano y la mayoría son portadores de genes que confieren resistencia a antibióticos.

Membrana plasmática: posee una composición química similar a la de las células eucariotas, pero carecen de colesterol y otros esteroides, a excepción de los micoplasmas (las bacterias más pequeñas que se conocen).

La membrana plasmática suele replegarse hacia el interior constituyendo los llamados mesosomas, considerados el sitio de unión del ADN y que parece que interviene en la separación de los cromosomas replicados durante la división celular.

En el caso de las bacterias fotosintéticas, la membrana posee numerosos repliegues denominados lamelas o laminillas que contienen los pigmentos captadores de luz, también hay repliegues de membrana en las bacterias fijadoras de nitrógeno.

En el caso de los procariotas que son aeróbicos, en la membrana plasmática se encuentra el mismo sistema de transporte electrónico que está presente en la membrana mitocondrial interna de las células eucarióticas.

Pared celular: la mayoría de las células procarióticas son hipertónicas en relación al medio que las rodea, y presentan rodeando a la membrana plasmática una pared celular que evita que estallen, los micoplasmas, que viven como parásitos intracelulares en un ambiente isotónico, carecen por completo de pared.

La resistencia de la pared se debe a la presencia de peptidoglucano que consiste en dos tipos de azúcares poco comunes unidos a péptidos cortos.

De acuerdo a sus propiedades de tinción a las eubacterias con pared se las divide en dos grandes grupos:

Grampositivas:

absorben y conservan el colorante Violeta de Genciana, son ejemplos de bacterias Gram +: Bacillus subtilus, Staphylococcus aureus y Clostridium botulinum.

Gramnegativas:

No conservan el colorante, son ejemplos de bacterias Gram -: Escherichia coli y Salmonella sp. Esta diferencia en la tinción se debe a diferencias estructurales de las paredes, las grampositivas tienen pared gruesa de peptidoglucano y las gramnegativas poseen una capa fina de peptidoglucano revestida de una capa gruesa de lipoproteínas y lipopolisacáridos que impiden la llegada del colorante.

Esta diferencia afecta a algunas características de las bacterias como su susceptibilidad a los antibióticos. Las grampositivas son más susceptibles a algunos antibióticos que las gramnegativas, y sus paredes son digeridas rápidamente por la lisozima, una enzima que se encuentra en las secreciones nasales, saliva y otros fluidos corporales.

Muchos patógenos importantes pertenecen al grupo de bacterias gramnegativas, por ejemplo el causante de la gonorrea Neisseria gonorrhoeae, y Haemophilus influenzae que produce infecciones en las vías respiratorias, oído y meningitis.

Cápsula:

Algunas bacterias poseen por fuera de la pared una cápsula de polisacáridos y su presencia se asocia a la actividad patogénica ya que la cápsula puede interferir con la fagocitosis que efectúan los glóbulos blancos del huésped. Por ejemplo Streptococcus neumoniae en su forma no capsulada no es virulento en tanto que su forma capsulada si lo es.

Flagelos y pelos:

Para su movilidad muchas bacterias poseen flagelos que son estructuralmente diferentes del flagelo eucariota.

Los flagelos bacterianos están constituidos por monómeros de una pequeña proteína globular llamada flagelina, que forma una triple hélice con una zona central hueca.

El flagelo no está encerrado en la membrana celular como en los eucariotas, sino que sale de la célula como un filamento proteínico desnudo.

En la base del flagelo hay una estructura compleja que produce un movimiento rotativo.

Las bacterias suelen presentar pelos, armados a partir de monómeros de una proteína llamada pilina, son más cortos y más finos que los flagelos y a menudo existen en gran cantidad, sirven para unir las bacterias a fuentes alimenticias o a dos bacterias en conjugación (transmisión de DNA entre bacterias). Los procariotas no poseen cilios.

4 Forma de las bacterias

Las bacterias presentan numerosas formas pero se las puede clasificar en los siguientes grupos:

Bacilos: forma recta en bastón, pueden presentarse separadas o en largas cadenas. Ej: Escherichia coli y Mycobacterium tuberculosis (causante de la tuberculosis).

Cocos: forma esférica, si se unen de pares forman diplococos, si forman cadenas se denominan estreptococos y si forman racimos estafilococos. estos últimos son responsables de muchas enfermedades que provocan formación de forúnculos o abscesos.

Espirilos: varillas largas en hélices, Ejemplo el Treponema pallidum, causante de la sífilis.

Cuando las condiciones son adversas las bacterias de muchas especies forman esporas resistentes y permanecen en vida latente hasta que las condiciones ambientales se tornan favorables.

La formación de las esporas incrementa en gran medida la capacidad de las células procariotas para sobrevivir. por ej. las esporas de la bacteria que causa el botulismo no se destruyen al ser hervidas durante varias horas.

Reproducción:

La mayoría de los procariotas se reproducen por división celular simple, también llamada fisión binaria. Una vez que se produce la replicación del ADN, se forma la pared transversa por crecimiento de la membrana y de la pared celular.

Cuando se multiplican los procariotas, se producen clones de células genéticamente idénticas. Sin embargo, suelen ocurrir mutaciones y estas, combinadas con el rápido tiempo de generación de los procariotas, son responsables de su extraordinaria adaptabilidad. Una adaptabilidad adicional es provista por las recombinaciones genéticas que son resultado de procesos de conjugación, transformación y transducción.

En la transformación los fragmentos de DNA liberados por una célula rota son tomados por otra célula bacteriana.

En la conjugación dos células con distinto tipo de apareamiento, se reúnen e intercambian sus materiales genéticos, a través de las vellosidades sexuales o vellosidades F que son pelos largos y delgados, que presentan un hueco axil por el que pasan los fragmentos de DNA de una bacteria a otra.

En el tercer proceso de transferencia de genes, la transducción, el material genético de una bacteria es llevado hasta la otra por medio de un bacteriófago (virus que infecta a la bacteria).

Nutrición:

Según la forma de nutrición, las bacterias pueden clasificarse en:

Heterótrofas:

La mayoría de los procariotas son heterótrofos (obtienen compuestos orgánicos presintetizados por otros organismos).

De ellos la gran mayoría son saprobios, es decir se alimentan de materia orgánica muerta. De este modo las bacterias y otros microorganismos son responsables de la degradación y recirculación del material orgánico en el suelo, son una parte esencial de los sistemas ecológicos.

Algunas de estas bacterias heterótrofas son causantes de enfermedades (bacterias patógenas), otras tienen poco efecto sobre sus hospedadores y otras son realmente beneficiosas.

Las vacas y otros rumiantes pueden utilizar celulosa sólo porque sus estómagos contienen bacterias y protistas que tienen enzimas que digieren celulosa.

Nuestros propios intestinos contienen diversos tipos de bacterias generalmente inofensivas que incluyen a la E. coli. Algunas suministran vitamina K, necesaria para la coagulación de la sangre .

Otras evitan que desarrollemos infecciones serias.

Después de una prolongada terapia con antibióticos, nuestros tejidos son más vulnerables a los microorganismos causantes de enfermedades, ya que se destruyen los habitantes bacterianos normales.

Autótrofas:

algunas bacterias son autótrofas porque pueden producir sus propias moléculas orgánicas.

Las bacterias autótrofas pueden ser quimiosintéticas o fotosintéticas.

a) Autótrofos quimiosintéticos:

Obtienen su energía de la oxidación de compuestos inorgánicos. Sólo los procariotas son capaces de obtener energía desde los compuestos inorgánicos.

Absorben dióxido de carbono, agua y compuestos nitrogenados simples de su ambiente y con ellos sintetizan sustancias orgánicas complejas.

Algunas bacterias quimiosintéticas son esenciales en el ciclo del nitrógeno, un grupo oxida amoniaco o amonio transformándolo en nitrito, otro grupo oxida los nitritos produciendo los nitratos que es la forma en que el nitrógeno es absorbido por las raíces de las plantas.

Las plantas también necesitan azufre para la síntesis de aminoácidos y la actividad bacteriana quimiosintética oxida el azufre elemental a sulfato, que es la forma que puede ser absorbida por las plantas.

b) Autótrofos fotosintéticos:

Las cianobacterias realizan fotosíntesis de una manera similar a las algas y plantas.

Pero la fotosíntesis realizada por el resto de las bacterias fotosintéticas se diferencia en dos aspectos importantes de la realizada por algas, plantas y cianobacterias.

En primer lugar, la clorofila de las bacterias fotosintéticas absorbe en mayor proporción la luz de la región casi infrarroja del espectro lumínico en vez de la del espectro visible. Esto permite a las bacterias realizar fotosíntesis cuando están expuestas a luz roja que parecería demasiado débil para el ojo humano.

En segundo lugar la fotosíntesis bacteriana no produce oxígeno, puesto que no utiliza agua como dador de hidrógeno, sino que usan principalmente SH2. Independientemente de que las bacterias sean autótrofas o heterótrofas, la mayor parte de las células bacterianas son aerobias de modo que requieren oxígeno atmosférico para la respiración celular.

Algunas bacterias son anaerobias facultativas o sea pueden utilizar oxígeno para la respiración si tienen disponibilidad del mismo, pero realizan el metabolismo anaerobio cuando es necesario.

Otras bacterias son anaerobias obligadas, sólo obtienen energía a través de un metabolismo anaerobio (en ausencia de oxígeno), en algunas ocasiones estos anaerobios obligados mueren en presencia de pequeñas cantidades de oxígeno.

VIRUS

Los virus presentan pocas propiedades de la vida y no pueden ser clasificados en ninguno de los cinco reinos que agrupan a los seres vivos. No están formados por células, no pueden desplazarse y no pueden realizar actividades metabólicas en forma independiente. A diferencia de los demás organismos presentan o DNA o RNA, pero nunca los dos simultáneamente. Además carecen de ribosomas y de las enzimas necesarias para la síntesis de proteínas.

Los virus se reproducen sólo dentro de otras células vivas a las que infectan. Se los agrupa según cuatro criterios principales: a) tamaño, b) forma, c) presencia o ausencia de envoltura externa y d) tipo de ácido nucleico que poseen (DNA o RNA).

También pueden ser agrupados teniendo en cuenta el tipo de enfermedad que causan o el modo de transmisión.

Un virus es una partícula infecciosa que presenta un ácido nucleico rodeado por una cubierta proteica llamada cápside.

Algunos virus presentan una cubierta membranosa externa denominada envoltura externa.

El genoma viral está contenido en el ácido nucleico ya sea DNA o RNA y posee de 5 a varios cientos de genes.

Todos los virus, excepto el de la viruela que es más grande, tienen un diámetro menor de 0.25 µm y pueden ser observados sólo con microscopio electrónico. La forma de un virus está determinada por la organización de las subunidades proteicas que forman la cápside. La cápside puede ser: a) helicoidal: como por ejemplo el virus del mosaico del tabaco. Las proteínas de la cápside se ensamblan en una hélice que forma un cilindro hueco que encierra al ácido nucleico.

En este caso los virus se observan como largos hilos o barras. b) poliédrica: las proteínas forman placas triangulares que se disponen en un poliedro. El virus tiene una forma casi esférica. Algunos virus poliédricos, como por ejemplo el virus de la atrofia arbustiva vegetal, carecen de envoltura externa. Otros pueden presentar, como el virus de la influenza, envoltura membranosa y glucoproteínas, o picos proteicos, como los adenovirus. c) combinaciones complejas de formas helicoidales y poliédricas: como el bacteriófago T4.

Bacteriófagos

Se los llama simplemente “fagos”. Son virus que infectan bacterias. Su forma más común consiste en una larga cadena de ácido nucleico enrollada dentro de una cápside poliédrica. Muchos de ellos presentan una cola y fibras que se extienden desde la cola con las que se fijan a la célula huésped. La mayoría de los fagos tienen DNA como material genético. Los fagos que infectan a cada cepa o especie de bacteria son específicos. Se cultivan con facilidad en el laboratorio y la mayor parte de los conocimientos sobre virus provienen del estudio de los bacteriófagos.

Existen bacteriófagos virulentos o líticos que destruyen o lisan la célula huésped y bacteriófagos templados o lisogénicos que no matan la célula durante su ciclo. Infección lítica: cuando un virus lítico infecta una célula huésped susceptible, usa la maquinaria metabólica de la célula huésped para duplicar el ácido nucleico viral y producir sus proteínas.

La infección de un bacteriófago lítico ocurre en las siguientes etapas:

a) fijación: el fago se une a sitios receptores específicos en la pared celular de la bacteria huésped.

b) penetración: la cola del fago se contrae, perfora la pared celular de la bacteria e inyecta el ácido nucleico a través de la membrana plasmática. La cápside permanece en el exterior.

c) duplicación: el DNA de la bacteria es degradado y se replica el DNA del fago, utilizando ribosomas, energía y enzimas de la célula huésped. El genoma del fago contiene toda la información para formar nuevos fagos.

d) ensamblaje: los componentes virales recién sintetizados se ensamblan y forman nuevos bacteriófagos.

e) liberación: la pared de la bacteria es degradada por una enzima producida por el fago, la célula se rompe y quedan en libertad alrededor de 100 bacteriófagos que pueden infectar otras células.

Entre las enfermedades causadas por virus se encuentran: moquillo, leucemia felina, varicela, herpes, paperas, rubéola, rabia, sarampión, hepatitis y SIDA. También se sabe que tanto virus con DNA como con RNA son causantes de algunos tipos de cáncer.

Virus que infectan plantas

Muchos tipos de virus vegetales contienen RNA, el cual actúa como RNA mensajero. Las enfermedades virales de las plantas son dispersadas por insectos, a través de semillas infectadas o por propagación asexual.

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CÉLULA EUCARIONTE