Biología 1 Fundamentos 1.1 Carácter científico y metodológico de la biología Biología. Este campo de conocimiento que inició como la descripción y la clasificación del mundo Biología. viviente, se ha transformado en una ciencia que busca comprender las funciones y las estructuras de los seres vivos; integra temas fundamentales en el estudio de los organismos, como son: el desarrollo, la herencia, la evolución, la interacción con el medio y con otros organismos. Metodológica, por utilizar el método científico (El método científico está basado en los preceptos Metodológica, de falsabilidad y reproducibilidad reproducibilidad). ). Sus etapas son: son: la observación, planteamiento del problema, información previa, hipótesis, diseño experimental, experimentación, análisis de resultados, conclusiones, informe escrito, teoría y ley.
1.2 RELACIONES DE LA BIOLOGIA CON LA TECNOLOGIA Y LA SOCIEDAD De forma general, podemos definir la tecnología como la sistematización de los conocimientos y técnicas aplicables a cualquier actividad, comúnmente para fines prácticos o comerciales, en forma específica, cuando para esos mismos fines se utiliza o altera algunos organismos, célula o molécula biológica entonces se trata de biotecnología. La biotecnología surge desde épocas muy antiguas como las culturas neolíticas de Egipto y la del lejano oriente, que para la fabricación de la cerveza y el vino ya utilizaban la levadura y domesticaban plantas y animales en forma selectiva. Algo similar sucedía en esas épocas en algunas partes de América, como lo revelan las semillas de calabaza que se encontraron conservadas en una cueva en México, cuyas características de tamaño y grosor de cáscara revelan la práctica de cultivos selectivos. -BIOTECNOLOGIA MODERNA. MODERNA. El cultivo de plantas y la crianza de animales en forma selectiva se siguen practicando, pero el mejoramiento de sus características por reproducción normal es un proceso muy lento y solo sirve para los organismos de reproducción sexual. -INGENIERÍA GENÉTICA. GENÉTICA. Realiza la construcción o reconstrucción de moléculas de ADN ( ácidos desoxirribonucleicos desoxirribonucleic os ) que originan nuevas combinaciones de genes ( recuerda que un gen es la unidad de la herencia biológica formada por ADN ), mediante la aplicación de técnicas de la biología molecular in vitro; por lo que a la célula o al organismo tratados por medio de la ingeniería genética se han agregado, suprimido o modificado modificado genes, gracias en gran parte al descubrimiento del ADN recombinarte que puede contener genes, o partes de estos, de distintos organismos . A estos organismos a los que se les ha modificado el ADN o se han obtenido de otras especies, se les da el nombre de transgénicos transgénicos.. n
1a i g á P
E
Biología La biotecnología moderna ha trasformado significativamente los procesos de estudios e investigación, así como muchas de las actividades del hombre ejemplo:
Agricultura y ganadería. ganadería. mejor desarrollo; resistencia al clima, a ciertas enfermedades y hacia algunos virus, a insectos; mayor tamaño, mayor cantidad de individuos, mejor sabor de sus productos, mayor valor nutritivo, etcétera Medicina.. Proyectos de genoma humano, obtención de hormonas como la insulina y la del Medicina crecimiento humano. También se modifican vacunas, antibióticos, anticongelantes Preservación del ambiente. En ambiente. En el tratamiento de aguas negras, para combatir derrames de petróleo, para destoxificar algunas sustancias peligrosas de los depósitos de basura, utilización de microorganismos microorganismos para la recuperación de los suelos, etc.
La biotecnología también se aplica en terapias genéticas, genéticas, como al aplicar la ingeniería genética en algunas “células madre” para reemplazar los genes defectuosos. Se utiliza en las pruebas forenses
en la obtención o btención de medicamentos, etc. En México existen distintos centros de estudio e industrias, que trabajan e impulsan el desarrollo biotecnológico entre los principales son:
Instituto de biotecnología de la UNAM: UNAM: que principalmente realiza investigación que se fundamenta en la biología molecular de los microorganismos. Centro de investigación y Estudios Avanzados, Unidad Irapuato del IPN: IPN : Este centro es sumamente importante en biotecnología en vegetales. Departamento de Biotecnología de la UAM, Iztapalapa Iztapalapa:: sobre todo investigan alimentos y biotecnología ambiental. Centro Internacional para el Mejoramiento del Maíz y Trigo: Trigo: investiga todo lo referente al maíz transgénico resistente a los insectos, así como su mejoramiento por medio de la biología molecular. Departamento de Biotecnología del Centro de Investigación Científico de Yucatán: Yucatán: trabaja en biotecnología vegetal, sobre todo en el cultivo del cempasúchil y la elaboración de tequila, etcétera.
Por otra parte, en México ya existen cientos de empresas que elaboran diferentes productos comerciales obtenidos a base de técnicas biotecnológicas como sucede en la fabricación de distintos productos lácteos, bebidas alcohólicas, etcétera. La biología, como el resto de la ciencia, muchas veces es la misma sociedad la que, de acuerdo con sus necesidades, impulsa el desarrollo de la ciencia 2a n i g á P
E
Biología La avalancha de acontecimientos ocasionados por la aplicación de la biotecnología actual ha despertado grandes polémicas entre los distintos sectores de la sociedad. Un ejemplo concreto es el producto genoma humano, publicado en el año 2001, 200 1, que costó al gobierno de EE.UU., aproximadamente 3,000 millones de dólares, el cual consiste fundamentalmente en el total conocimiento e identificación identificación de cada uno de los aproximadamente 35,000 genes que determinan las características físicas y fisiológicas de la especie humana. La relación de la sociedad ante este acontecimient acontecimiento o ha sido muy controvertida, ya que mediante los análisis genéticos puede determinarse si una persona tiene probabilidades de desarrollar en alguna etapa de su vida enfermedades hereditarias. También puede darse el caso de que a alguna persona le detecten probabilidades de desarrollo ciertas enfermedades hereditarias de alto riesgo como cáncer o Alzheimer. Sin embargo, el presente un alto riesgo de desarrollar alguna de esas enfermedades no significa que necesariamente deba padecerla Por tanto, es evidente que la biotecnología actual este causando una verdadera revolución científica- tecnológica, pero por un lado, la potencialidad de esta tecnología en beneficio del medio ambiente de la humanidad parece evidente evidente y, por otra parte, también lo es el hecho de que existe el peligro del mal uso y abuso en la creación de organismos transgénicos con fines contrarios a los principios éticos que rigen en la humanidad
2 La evolución 2.1 Origen de la vida 1) El Creacionismo.Creacionismo.- es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser inteligente. Dos escuelas principales sobresalen:
El creacionismo religioso.religioso.- es la creencia que el universo y la vida en la tierra fueron creados por una deidad todopoderosa; Esta posición tiene un fundamento profundo en las escrituras. El Diseño Inteligente (DI).- No es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién es el Creador. El DI simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue fue inteligentemen inteligentemente te diseñado.
ç2) La generación espontánea o autogénesis autogénesis..- es una antigua teoría biológica biológica de abiogénesis que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. P
á
g
i
n
3a
E
Biología El italiano Francisco Redi (1626-1697) (1626-1697) usó usó la experimentación para justificar su duda. El experimento consistió en colocar un trozo de carne en tres jarras iguales, la 1º lo cerró herméticamente, la 2º lo cubrió con una gasa, y la 3º la dejó cubierta. Después de unas semanas Redi volvió. Vio que en la 1º (tapado) no había gusanos aunque la carne estaba podrida. En la 2º (tela) sobre la tela había huevecillos huevecillos de las moscas que que no pudieron atravesarla y en la 3° (descubierta) tenía gran cantidad cantidad de larvas y moscas. A finales del siglo XVII Antón A ntón van Leeuwenhoek, gracias al perfeccionamiento del microscopio óptico, fortaleció los ánimos de los seguidores de la "generación espontánea" 3) Spallanzani Y Needham. - John Needham (1713-1781) (1713-1781) sostenía sostenía que había una fuerza vital que originaba la vida. Sus suposiciones se basan en sus experimentos: hervía caldo de res en una botella, misma que tapaba con un corcho, la dejaba reposar varios días y al observar al microscopio muestra de la sustancia, encontraba organismos vivos. Sin embargo Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799) 1799) no no se dejó convencer como muchos científicos de su época, realizando los mismos experimentos de Needhad, pero sellada totalmente las botellas, las ponía a hervir, la dejaba reposar varios días y cuando hacia observaciones no encontraba organismos vivos. Esto lo llevo a concluir que los organismos encontrados por Needhad procedían del aire que penetraba a través del corcho. 4) Pasteur.- Louis Pasteur (1822-1895) (1822-1895) pensaba pensaba que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su hipótesis, diseño unos matraces cuello de cisne en los cuales colocó líquidos nutritivos que después hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente, observo que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos del aire y aunque este entraba en contacto con la sustancia nutritiva, no había putrefacción de la misma. Para verificar sus observaciones, rompió el cuello de cisne de un matraz, y al entrar en contacto el líquido con el aire se producía una descomposición de la sustancia nutritiva. Demostró que “lo vivo procede de lo vivo” .Fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea. 5) La Panspermia.- (tienen Panspermia.- (tienen su origen en algunas de las consideraciones del filósofo griego Anaxágoras 500 - 428 a. C.)El C.)El máximo defensor de la panspermia, el sueco sueco Svante Svante Arrhenius (1859 – 1927) 1927) cree cree que una especie de esporas o bacterias viajan por el espacio y pueden "sembrar" vida si encuentran las condiciones adecuadas. Viajan en fragmentos rocosos y en el polvo estelar, impulsadas por la radiación de las estrellas. La panspermia tiene dos versiones:
Panspermia dirigida. dirigida. La vida se propaga por el universo mediante bacterias muy resistentes que viajan a bordo de cometas. Panspermia molecular. Cree molecular. Cree que lo que viaja por el espacio no son bacterias sino moléculas orgánicas complejas. Al aterrizar en la Tierra se combinaron con el caldo primordial de aminoácidos e iniciaron las reacciones químicas que dieron lugar a la vida. á
g
i
n
4a P
E
Biología 6) La Teoría De Oparin (1924) – Haldane (1929).-o (1929).-o teoría del origen físico-químico de físico-químico de la vida. Esta teoría se basa en la suposición de que las condiciones físicas y químicas que existieron en la Tierra primitiva, eran radicalmente distintas a las actuales de manera que permitieron el desarrollo de la vida. Alexander Oparin (1894-1980) y (1894-1980) y John Haldane (1892-1964) propusieron (1892-1964) propusieron que en la Tierra primitiva existieron determinadas condiciones como: elevada temperatura, descargas eléctricas, erupciones volcánicas y radiaciones del Sol Sol,, que afectaron las sustancias que existían en los mares primitivos. La atmósfera era muy diferente a la actual, tenía un fuerte carácter reductor, es decir carecía de oxigeno libre y estaba formada de gases como: el hidrógeno (H (H2), el metano (CH (CH4), el amoniaco (NH3) y vapor de agua (H (H2O). Mediante evolución química, los compuestos orgánicos or gánicos sencillos (monómeros) generaron compuestos de mayor complejidad (polímeros), que originaron sistemas pre celulares como los protobiontes protobiontes,, los cuales pasarían por una etapa de evolución prebiológica. En el experimento de Miller y Urey (1953) se (1953) se demostró que a partir de compuestos inorgánicos se formaron compuestos orgánicos. 2.2 Evolución orgánica La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a t ravés del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. Se tienen como evidencias de la evolución orgánica: 1) Paleontología.Paleontología.- Corresponde al estudio de los fósiles Fósil:: Son partes de plantas o animales o cualquier impresión, trazo y vestigio de organismos Fósil Tipos de fósiles: Compresión e impresión Petrificación Moldes Fósiles vivientes 2) Taxonomía.- Es la disciplina científica que se preocupa de la clasificación de los seres vivos. 3) Sistemática.-Es Sistemática.-Es el estudio de las relaciones evolutivas entre los organismos o filogenia 4) Anatomía comparada.- Constató que las semejanzas básicas entre grupos de organismos son completamente independientes independientes de la forma de vida que llevan. homólogos.- Estructuras que poseen un origen evolutivo común, pero Órganos homólogos.desempeñan distintas funciones Ej. Extremidades anteriores del hombre, topo y murciélago Órganos análogos.- Son órganos que cumplen funciones similares, pero las estructuras que los conforman no están relacionadas evolutivamente entre sí .Ej.: Las alas de una mariposa y las alas de una paloma. 5) Embriología.Embriología.- Estudia el crecimiento, formación y morfogénesis de los órganos desde el óvulo fecundado. Se basa en el estudio comparado del desarrollo embrionario de los animales 6) Genética.Genética.- El estudio genético de los organismos or ganismos facilita la comprensión de los mecanismos hereditarios que generan la variabilidad, cómo se genera la variabilidad en las poblaciones y de qué manera contribuye a los cambios evolutivos.
E
P
á
g
i
n
5a
Biología 7) Bioquímica.- La Bioquímica.- La presencia de biomoléculas y macromoléculas con estructura y función semejantes hizo pensar a los científicos, que los seres vivos, las han heredado de antepasados comunes. Ej. La presencia de ATP en todos todos los organismos. 8) Biología molecular.- Existe molecular.- Existe diferencia en la composición de algunos aminoácidos, pero la función y estructura es la misma 2.3 Teorías de la evolución La teoría de la evolución afirma que las especies se transforman a lo largo de sucesivas generaciones y que, en consecuencia, están emparentadas entre sí al descender de antepasados comunes. La teoría de la evolución constituye la piedra angular de la biología, ya que sin ella esta disciplina sería una colección de datos inconexos. Las tres principales teorías de la evolución son: 1) La teoría de Lamarck (1809) Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) (1744-1829) fue fue el primer naturalista que formuló una teoría explicativa sobre los procesos evolutivos. La expuso en su Filosofía zoológica (1809).Sus (1809).Sus Puntos: La influencia del medio.- Los medio.- Los cambios medioambientales provocan nuevas necesidades en los organismos. desuso.- Para adaptarse al medio modificado, los organismos deben Ley del uso y del desuso.- Para modificar el grado de uso de sus órganos. Un uso continuado de un órgano produce su crecimiento (de aquí la frase: la función «crea» el órgano). Un desuso prolongado provoca su disminución. adquiridos.- Las modificaciones «creadas» por los distintos grados Ley de los caracteres adquiridos.- Las de utilización de los órganos se transmiten t ransmiten hereditariamente. Esto significa que a la larga los órganos muy utilizados se desarrollarán mucho, mientras que los que no se utilicen tenderán a desaparecer. Ejemplo.- el cuello corto de las jirafas fue creciendo por necesidad y fue heredando a sus descendientess de generación en generación, lo cual las hacía más aptas para sobrevivir descendiente 2) La teoría de Darwin-Wallace (1859) Charles Robert Darwin (1809-1882) es (1809-1882) es el padre de la actual teoría de la evolución. Participo en la expedición del Beagle por América del sur y el Pacífico en el año 1831. En los años sucesivos a su viaje Darwin fue elaborando sus propias ideas y recogiendo nuevos datos. En el año 1858 Darwin recibió un paquete que contenía un texto que resumía los resultados de la investigación llevada a cabo por Alfred Russel Wallace (1823-1913). Darwin (1823-1913). Darwin y Wallace compartieron sus descubrimientos y los presentaron a la Sociedad Linneana de Londres en 1858. Un año más tarde, Darwin publicó su obra en El origen de las especies (1859) por (1859) por selección natural, en la que explicaba su teoría apoyándola en numerosas observaciones de la naturaleza. Su teoría, expuesta se apoya en los siguientes principios: Existen pequeñas variaciones variaciones entre entre organismos que se transmiten t ransmiten por herencia. g
i
n
6a á P
E
Biología La selección natural: natural: Los organismos deben competir entre sí por la existencia. las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto"). gradual y se explica por acumulación selectiva de Según Darwin, la evolución biológica es gradual y variaciones favorables a favorables a lo largo de muchísimas generaciones. La teoría darwinista considera como motor de la evolución la adaptación al medio ambiente derivado del efecto combinado de la selección natural y de las mu taciones aleatorias.
Ejemplo.- hay 2 tipos de jirafa: cuello corto y cuello largo. Las de cuello largo alcanzan las hojas de los árboles y logran sobrevivir y las de corto no (ya que no las alcanzan) 3) La teoría sintética (1930) La teoría sintética o neodarwinismo neodarwinismo nación nación en 1930 con el libro La teoría genética de la selección natural (1930) por (1930) por Ronald Fisher (1890-1962) con (1890-1962) con los aportes de Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr y George Simpson consiste Simpson consiste fundamentalmente en un enriquecimient enriquecimiento o del darwinismo debido a los nuevos descubrimientos de la genética. Los mecanismos de la evolución son los siguientes: La selección natural Los natural Los organismos deben competir entre sí por la existencia. las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto"). mutaciones o o cambios aleatorios en la estructura genética de los organismos. Las mutaciones genética o proceso aleatorio por el cual a lo largo de varias generaciones se La deriva genética o modifica la estructura genética de las poblaciones ( donde participa un “cuello de botella”). El flujo genético o genético o proceso por el cual las poblaciones se vuelven genéticamente homogéneas. La teoría sintética es la teoría mayoritariamente aceptada por la comunidad científica. No obstante, existen teorías alternativas, como la teoría del equilibrio puntuado de Esteban Jay Gould (teoría que concibe la evolución a saltos y no como un proceso gradual) o el neutralismo de Kimura (según el cual las variaciones son neutras desde el punto de vista de su valor adaptativo). 3. Materia viva y procesos 3.1 Biología molecular (moléculas orgánicas, inorgánicas y bioelementos) 1) Moléculas orgánicas.carbohidratos.- son la fuente primaria de energía química para los sistemas vivos. Los Los carbohidratos.más simples son los monosacáridos monosacáridos (como (como la glucosa, desoxirribosa, fructosa, ribosa, r ibosa, galactosa) o "azúcares simples". Los monosacáridos pueden combinarse para formar disacáridos como disacáridos como la lactosa, maltosa, "dos azúcares” y polisacáridos polisacáridos (como (como almidón, quitina, glucógeno, celulosa) cadenas de muchos monosacáridos, algunas cumplen funciones reservas energéticas y otras estructurales.
E
P
á
g
i
n
7a
Biología Los lípidos.-también lípidos.-también conocidos como grasas grasas.. Su característica principal es ser insolubles en agua. Están formados por carbono, hidrogeno y oxígeno. Funcionan como reserva energética y energética y también aíslan el frio .Se clasifican en: Lípidos simples.simples.- solo contienen carbono, hidrogeno y oxígeno. En este grupo se clasifican las ceras, grasas y aceites y aceites y su función principal es la de reserva energética. energética. Muchas de las grasas naturales se forman mediante la unión de una molécula de glicerol con tres ácido graso, llamado triglicéridos. tr iglicéridos. Lípidos complejos: fosfolípidos.-además fosfolípidos .-además de carbono, hidrogeno y oxigeno tienen fosforo y nitrógeno. Son los componentes de las membranas celulares y celulares y por tanto forman parte de todos los seres vivos. Esteroides.- Son Esteroides. Son estructuralmente diferentes a los demás lípidos. Se componen de 4 anillos de carbono fusionados, unidos a distintos grupos funcionales. Ejemplo de un esteroide es el colesterol colesterol.. proteínas.-Son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, Las proteínas.-Son conocidas como cadenas polipeptídicas polipeptídicas (2 (2 aminoácidos= di péptido, <50= poli péptido, >50 = proteína).Funciones: proteína).Funciones: Estructural(colágeno, Estructural(colágeno, queratina),Movimiento queratina),Movimiento (actina,miosina), (actina,miosina), Defensa (anticuerpos), Defensa (anticuerpos), Almacenamiento Almacenamiento (albumina, (albumina, zeatina), Hormonas Hormonas (hormona (hormona del crecimiento, insulina), Catalizadora Catalizadora ( ( enzimas), Transportadoras Transportadoras (hemoglobina, (hemoglobina, mioglobina). nucleótidos.-Son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de Los nucleótidos.-Son cinco carbonos y una base nitrogenada (Bases ( Bases puricas: adenina, guanina; bases pirimidicas: timina y citosina). citosina). Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico desoxirribonucleic o (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética. Ejemplos: Adenosín trifosfato: ATP ATP,, Adenosín difosfato: ADP ADP,, Adenosín monofosfato: AMP AMP,, Citosín trifosfato: CTP CTP,, Citosín difosfato: CDP. 2) Moléculas inorgánicas.Están formados por distintos elementos pero en su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más importante. -El Agua.-Es Agua.-Es una molécula vital y con varias particularidades, tales como su polaridad, que permite que sea un excelente disolvente y su elevado calor específico. -Las Sales Minerales.-Éstas Minerales.-Éstas se separan al disolverse en el agua, formando iones, ya sea en el citoplasma o en el líquido extracelular. A pesar de que son mínimos en la composición de los seres vivos, son muy importantes, y cumplen diferentes funciones. Algunas de las sales minerales son: son : Cl, I, Fe, Cu, Ca, P, K, Na (I): Ayuda al funcionamiento de la tiroides (que tiroides (que controla gran parte de nuestro Yodo (I): Ayuda metabolismo) produciendo hormonas como la tiroxina. Está presente en mariscos y la sal yodada, entre otros. Si hay falta de yodo la tiroides puede acelerar su funcionamien funcionamiento to (hipertiroidismo) o bajar (hipotiroidismo). (Cl): Ayuda al buen funcionamiento del Sistema Nervioso, Nervioso, especialmente neuronas. Cloro (Cl): Ayuda Está presente en frutas y verduras y en la sal. En dosis mayores, Cl es tóxico. (Na+): Ayuda al funcionamiento del Sistema Nervioso. Nervioso. Está presente en frutas y Sodio (Na+): Ayuda verduras y en la sal.
E
P
á
g
i
n
8a
Biología
Potasio (K+): Ayuda (K+): Ayuda al funcionamiento del Sistema Nervioso y a la contracción c ontracción muscular (por eso los deportistas deben consumir Potasio, porque si no podrían sufrir calambres). Está presente en los cítricos y en los plátanos. Fósforo (P): Mantiene (P): Mantiene el nivel de salinidad en el cuerpo cuerpo.. Se encuentra en los huesos y dientes. Calcio (Ca): Ayuda en la contracción muscular y a la transmisión del impulso nervioso. nervioso. Forma parte de huesos y dientes. Cobre (Cu): Forma (Cu): Forma parte de enzimas que participan en el metabolismo energético. energético. Hierro (Fe+2): Forma (Fe+2): Forma parte de la hemoglobina (proteína hemoglobina (proteína que transporta oxígeno a las células) y otras proteínas que participan en el metabolismo m etabolismo energético.
3) Bioelementos.- Forman Bioelementos.- Forman entre ellos enlaces covalentes, covalentes, compartiendo electrones. Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C) o triples. t riples. Lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos. Primarios.-Son Son indispensables para la formación de biomoléculas fundamentales biomoléculas fundamentales (como Primarios.carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).Constituyen nucleicos).Constituyen el 97% de la materia viva. Son: C, H, O, N, P, S. Secundarios.-tienen tienen abundancia mayor a 0.1%.Son: Ca, Na, K, Mg, Cl. Secundarios. Oligoelementos.Oligoelementos.- Concentración Concentración menor a 0.1%.Son: F, Co, Cu, I, Fe, Mn, Si, Se, Zn. 3.2 Niveles de organización estructural del cuerpo humano Subatómico: este este nivel es el más m ás simple de todo y está formado por electrones, protones y Subatómico: neutrones, que son las distintas partículas que configuran el átomo. Átomo: es es el siguiente nivel de organización. o rganización. Es un átomo de oxígeno, de hierro, de Átomo: cualquier elemento químico. Moléculas: Moléculas: las las moléculas consisten en la unión de diversos átomos diferentes para formar, por ejemplo, oxígeno en estado gaseoso (O2), dióxido de carbono, o simplemente carbohidratos, proteínas, lípidos... Celular: las las moléculas se agrupan en unidades celulares con vida propia y capacidad de Celular: autoreplicación. Tisular:: las células se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular, óseo, Tisular cartilaginoso... Órgano: los los tejidos están estructuras en órganos: corazón, bazo, pulmones, cerebro, Órgano: riñones... aparato: representa el nivel más complejo de las unidades de Nivel de sistema o aparato: representa organización del cuerpo humano. Involucra una diversidad de órganos diseñados para llevar a cabo una serie de funciones complejas. -Sistema: es -Sistema: es un grupo gr upo de órganos asociados que concurren en una función general y están formados predominantemente por los mismos tipos de tejidos. Por ejemplo: el sistema esquelético, sistema nervioso, sistema endocrino. endocrino . n
9a i g á P
E
Biología
-Aparato: es un conjunto de órganos, constituidos por distintos tipos de tejidos, que -Aparato: es desempeñan una función función común y más amplia, Por ejemplo: el aparato digestivo, aparato respiratorio, aparato urinario. Organismo forman Organismo forman una organización superior como seres vivos: animales, plantas, insectos.
4. La célula 4.1 Origen de la célula y teoría genética 1) Origen de la célula.- Se célula.- Se acepta que su origen fue un fenómeno físico-químico físico-químico y y se cree que todos los organismos han evolucionado a partir de un tipo celular que apareció hace unos 3500 millones de años, años, denominado LUCA LUCA (en (en inglés, Last universal common ancestor). Esta célula debió ser sencilla, supuestamente semejante a los procariotas actuales. Sin embargo, la complejidad celular aumentó con la aparición de las células eucariotas. Los primeros restos fósiles apuntan a que estas células estaban presentes hace unos 1500 millones de años, pero se cree que aparecieron mucho antes. 2) Teoría genética.- En genética.- En 1839 1839 ocurrieron ocurrieron dos hechos sobresalientes en conexión con este tema Robert Hooke, Hooke, al describir describir las las "células", y Antonie van Leeuwenhoek, Leeuwenhoek, al observar observar por por vez primera los microorganismos): Purkinje Purkinje,, en Bohemia, acuña el término "protoplasma "protoplasma"" para significar el contenido vivo de la célula, y los alemanes Mathias Schleiden y Theodor Schwann presentan la idea de que todos los seres vivos están formados por células, células , provocando así el nacimiento de lo que más tarde habría de llamarse "teoría "teoría celular". celular". La teoría celular contiene cuatro puntos básicos: 1. Todo ser vivo está formado por una o más células (Schleiden -1838 y Schwann-1839). 2. Toda célula contiene las estructuras necesarias para su funcionamiento, no necesita estructuras externas a ella. 3. Toda célula proviene de la división de otra anterior (Remarck y Virchow 1855). 4. Toda célula contiene el material genético que contiene las características específicas específicas del ser vivo y se las transmite a la descendencia. 2) Teoría de la herencia genética En 1865 Gregor Johann Mendel (18221 –1884) 1884) presentó presentó su trabajo sobre la herencia Primera Ley: “Principio de uniformidad” “Al cruzar dos razas puras, la descendencia será heterocigótica y dominante“. Todos los descendientes del cruce entre dos razas puras son iguales entre sí. Segunda Ley: “Principio de distribución independiente” “Al cruzar dos razas híbridas, la descendencia será homocigótica e híbrida al 50% “ . Los genes que no se manifiestan en la primera generación filial debido al carácter dominante, en la segunda generación filial entre estos cruces, se pueda manifestar.
Tercera Ley: “Principio de la independencia de los caracteres”
“Al cruzar varios caracteres, cada uno de ellos se transmite de manera independiente“
E
n
1a
0
P
á
g
i
Biología 4.2 Características generales de la célula cé lula y procesos metabólicos
Características
Células procariontes
Células eucariontes
Organismos
Bacterias, arqueobacterias
Organización
Organismos unicelulares
Tamaño de las células
Citoplasma
1-5 µ Membrana y pared celular. En algunas, capsula gelatinosa, flagelos y cilios. Pueden resistir temperaturas extremas Sin citoesqueleto
Protistas, hongos, plantas, animales Organismos unicelulares y pluricelulares 10-100µ
Organelos
Solo ribosoma
Superficie celular
ADN Núcleo Organelo
C. Animal
Pared celular
X
Membrana plasmática
Núcleo
Nucléolo
Ribosoma
Retículo endoplasmático liso
Retículo endoplasmático rugoso
Aparato de Golgi Vacuolas y vesículas
E
Un solo cromosoma circular y sin proteínas Ausente, su ADN está disperso en el citoplasma
C. Vegetal
Membrana celular. En algunas, pared celular Con citoesqueleto Ribosomas, mitocondrias, vacuolas, cloroplastos, lisosomas, aparato de Golgi, etc.(tabla siguiente) Cromosoma en forma lineal, combinados con proteínas Presente
Función Regular el volumen celular y determinar la forma celular. Controla el contenido químico de la célula. Mantener el medio interno separado del externo Dirige la actividad celular, ya que contiene el programa genético Es la biogénesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN pre-ribosomal. Elabora proteínas de la información leída del ARN en el proceso de traslación. La síntesis de lípidos de membrana, el almacenamiento de calcio y la destoxificación de drogas. Participa en la síntesis de todas las proteínas que deben empacarse o trasladarse a la membrana plasmática o de la membrana de algún orgánulo. Transporte, maduración, acumulación y secreción de proteínas procedentes del R.E. Eliminar el exceso de agua. P
á
g
i
n
1a
1
Biología Lisosomas
X
Mitocondria
Cloroplastos
X
Citoesqueleto
MICROTUBOS O MICROTUBULOS
Centriolos
X
Eliminación de sustancias Participación en los procesos de endocitosis (digestión) La oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP.(Respiración celular) Se ocupan de la fotosíntesis. Estabilizar la estructura de la célula y producir movimiento. Determinación de la forma celular, son los responsables de diversos movimientos celulares Es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso acromático
Morfología bacteriana
FUNCIONES DE LA CELULA Irritabilidad:: Es la capacidad del protoplasma para responder a un estímulo. Es más Irritabilidad notable en las neuronas y desaparece con la muerte celular. Conductividad:: es la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la Conductividad célula a partir del punto de estimulación. Contractilidad:: es la capacidad de una célula para cambiar de forma, generalmente por Contractilidad acortamiento. Está muy desarrollada en las células musculares. Respiración:: Esencial para la vida, es el proceso por medio del cual las células producen Respiración energía al utilizar las sustancias alimenticias y el oxígeno absorbido, para tal fin, y además producir dióxido de carbono y agua. Absorción:: Es la capacidad de las células para captar sustancias del medio. Absorción Secreción:: Es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una Secreción enzima digestiva o una hormona. Excreción:: Es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular. Excreción Reproducción:: Es la división celular. Reproducción P
á
g
i
n
1a
2
E
Biología 2) METABOLISMO El metabolismo de una célula son todas las reacciones químicas por medio de las cuales se efectúa la nutrición nutrición.. El metabolismo puede dividirse en dos procesos bien diferenciados: anabolismo y catabolismo. 1) Anabolismo.-Son Anabolismo.-Son las reacciones químicas de la célula cuyo objetivo fundamental es la síntesis (construcción o elaboración) de sustancias complejas a partir de sustancias más simples. simples. El anabolismo se comporta como un metabolismo constructivo o positivo, ya que es fundamental para el mantenimiento de todos los tejidos y para el crecimiento de células nuevas. Por otra parte, se obtiene energía de reserva para ser utilizada cuando sea necesario. Las reacciones anabólicas transforman las moléculas simples y de bajo peso molecular en molecular en macromoléculas nutritivas como nutritivas como los hidratos de carbono, carbono, los lípidos lípidos o o grasas, las proteínas proteínas y y los ácidos nucleicos. 2) Catabolismo.-Son Catabolismo.-Son los procesos donde las células descomponen o “degradan” las macromoléculas de carbohidratos, grasas y proteínas y las transforman en sustancias más simples.. De esa forma se libera la energía almacenada en ellas y puede utilizarse como simples combustible para realizar las distintas funciones orgánicas como, por ejemplo, mantener la temperatura normal del cuerpo, respirar o caminar. Las sustancias sustancias simples simples producidas producidas por por el catabolismo (dióxido (dióxido de carbono, urea, amoníaco, amoníaco, etc.) son eliminadas del organismo por los riñones, los intestinos, los pulmones y la piel. La energía obtenida se almacena como ATP ATP.. El catabolismo, o metabolismo destructivo, cumple entonces con dos propósitos: 1. Liberar energía útil para útil para las reacciones de síntesis de nuevas moléculas (anabolismo). 2. Aportar materia prima para prima para las reacciones r eacciones anabólica anabólica
4.3 Procesos fisiológicos, transporte molecular a través de la membrana 1) Procesos fisiológicos proteínas. - El movimiento de las proteínas sobre la célula para su uso en Movimiento de proteínas. la estructura y en los procesos enzimáticos. - Los procesos que facilitan el movimiento de El transporte activo y el transporte pasivo. - Los las moléculas dentro y fuera de las células. La autofagia. - El - El proceso por el cual las células "comen" sus propios componentes internos o invasores microbianos. m icrobianos. - Los procesos químicos que las células y otros tejidos se mantienen unidos. Adhesión. - Los - Un proceso célula eucariota que resulta en la formación de células La división celular. - Un hijas; hay dos tipos principales: la de la mitosis (profase, metafase, anafase, telofase, citocinesis) y la meiosis (profase I, metafase I, anafase I , telofase I, Intercinesis, profase II, metafase II, anafase II, telofase II células hijas). Movimiento de la célula.- La célula.- La quimiotaxis, contracción, cilios y flagelos. Señalización celular.- Regulación celular.- Regulación de la conducta celular mediante señales del exterior, tales como el uso de hormonas o neurotransmisores. P
á
g
i
n
1a
3
E
Biología
La reparación reparación del del ADN y la muerte muerte celular. celular. Metabolismo.- La glucólisis, la respiración, la fotosíntesis - procesos por los cuales la energía se almacena y/o liberada para su uso por la célula. La transcripción y empalme del ARNm.- Los ARNm.- Los procesos por los cuales los genes se expresan, principalmente a través de la transcripción de ARN y proteínas.
2) Transporte molecular a través de la membrana La membrana plasmática constituye la frontera física de la célula, por lo que todas las sustancias que hayan de entrar o salir de la misma deberán de un modo u otro atravesar esta esta barrera. Transporte pasivo.- En esta modalidad de transporte las sustancias atraviesan la membrana plasmática a favor de gradiente de concentración, concentración, es decir, desde el lado de la membrana en el que la sustancia se halla a concentración más elevada hacia el lado en el que dicha concentración es más reducida. Cuando se trata de iones o sustancias cargadas, además del gradiente gr adiente de concentración, interviene el gradiente eléctrico a través de la membrana (potencial de membrana), que vendrá dado por la cantidad y el signo (+ o -) de las cargas eléctricas a ambos lados de la misma. En este caso, el transporte tendrá lugar a favor de gradiente g radiente electroquímico. electroquímico. El transporte pasivo es un proceso espontáneo, transcurre de acuerdo con las leyes de la difusión antes citadas y, por lo tanto, tanto, no implica ningún consumo de energía energía.. Existen tres formas posibles: Simple: ocurre a través de la doble capa de Fosfolípidos, las sustancias solubles Difusión Simple: ocurre en lípidos pueden atravesar fácilmente la bicapa lipídica, moviéndose a favor de su gradiente de concentración. Esto sucede con moléculas pequeñas sin carga eléctrica neta como la urea y el glicerol o bien con moléculas hidrofóbicas como el oxígeno, los ácidos grasos y las vitaminas liposolubles. Difusión Facilitada: algunas Facilitada: algunas proteínas integrales presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un canal hidrofílico que puede ser atravesado por moléculas polares con carga eléctrica neta por ejemplo los iones pasan a través de las proteínas integrales. hipotónico:: afuera Ósmosis: se refiere sólo al movimiento de moléculas de agua. (medio hipotónico de la célula hay mucha agua y poco soluto por tanto el agua tiende a entrar en la célula. hipertónico: en el exterior hay más soluto y menos agua por tanto el agua tiende a salir. Isotónico: el medio esta balanceado). Transporte activo.- En activo.- En esta modalidad de transporte las sustancias atraviesan la membrana plasmática en contra de un gradiente de concentración, concentración, o bien, si se trata de sustancias con carga eléctrica, en contra de un gradiente electroquímico. En este caso, la dirección del transporte es contraria a la que predicen las leyes termodinámicas, es decir, se opone a la tendencia natural a que se alcancen por difusión idénticas concentraciones a ambos lados de la membrana. Por ello, el transporte activo no es un proceso espontáneo, sino que requiere energía metabólica que metabólica que debe ser aportada por la hidrólisis del ATP (molécula que las células utilizan universalmente para almacenar y transportar energía química).
E
P
á
g
i
n
1a
4
Biología 3.3 Genética y herencia 3.3.1 Conceptos e importancia de la genética y la herencia mendeliana. La genética es el campo de la biología que busca comprender la herencia biológica que se transmite de generación en generación. g eneración. El estudio de la genética permite comprender qué es lo que exactamente ocurre en el ciclo celular, (replicar nuestras células) y reproducción, (meiosis) de los seres vivos y cómo puede ser que, por ejemplo, entre seres humanos se transmiten características biológicas genotipo (contenido del genoma específico de un individuo en forma de ADN), características físicas fenotipo, de apariencia y hasta de personalidad. El principal objeto de estudio de la genética son los genes, formados por segmentos de ADN AD N (doble hebra) y ARN (hebra simple), tras la transcripción de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia, los cuales se sintetizan a partir de ADN. El ADN controla la estructura y el funcionamiento de cada célula, con la capacidad de crear copias exactas de sí mismo, tras un proceso llamado replicación, en el cual el ADN se replica. Importancia de la genética El conocimiento en genética ha permitido la mejora extensa en pro ductividad de plantas usadas para el alimento como por ejemplo el arroz, trigo, y el maíz. El conocimiento genético también ha sido un componente dominante de la revolución en salud y asistencia médica en este siglo. La genética tiene también una gran importancia en la bioingeniería, ya que ha permitido modificar el material genético de distintos organismos. Los avances en este campo han permitido también la alteración de diversos segmentos del ADN, resultando en la creación de nuevos genes y rasgos genéticos y logrando también evitar malformaciones genéticas. En el área de la salud ha permitido el tratamiento tr atamiento y prevención de la reaparición del síndrome de Down. La bioingeniería ofrece la esperanza de crear antibióticos más eficaces, además de descubrir una hormona del crecimiento para combatir el enanismo. Sin duda, la genética juega un papel muy importante en la evolución de la especie y la erradicación de enfermedades genéticas. 3.3.2 Herencia: unidades y estructura molecular DEFINICIÓN: La herencia genética es el proceso por el cual las características de los individuos se transmiten a su descendencia, ya sean características fisiológicas, morfológicas o bioquímicas de los seres vivos bajo diferentes condiciones ambientales ambientales n
1a
5 i g á P
E
Biología GEN: Es el factor hereditario que controla un carácter. Es el fragmento de ADN que contiene información para un carácter. ·Alelo o alelomorfo: son alternativas que puede poseer un gen y que cambia aspectos de un mismo carácter. El alelo no es algo físico. Son dos alelos iguales para un mismo m ismo carácter y el individuo se dice que es de raza pura. ·Heterocigoto: Son dos alelos distintos para un mismo carácter. Se dice que el individuo es híbrido. ·Homocigoto: Es el conjunto de factores hereditarios que posee un individuo (es el conjunto de genes) ·Genotipo: Es el conjunto de caracteres hereditario que se expresan externamente (es la manera de manera de manifestarse el genotipo, después de haber actuado sobre él los factores medioambientales) ·Fenotipo: Es el lugar que ocupa cada gen en el cromosoma. Cada uno de los cromosomas de los individuos de una misma especie presenta el mismo número de genes y ocupan la misma posición dentro del cromosoma. ·Locus: Es el lugar que ocupa cada gen en el cromosoma. Cada uno de los cromosomas de los individuos de una misma especie presenta el mismo número de genes y ocupan la misma posición dentro del cromosoma.
3.3.3 Herencia y reproducción La reproducción es una función vital. Se trata del proceso por el cual los seres vivos originan nuevos individuos parecidos a ellos mismos: su descendencia. La información genética de los seres vivos se encuentra almacenada en forma de moléculas de ADN. Estas moléculas contienen, codificada, toda la información necesaria para el funcionamiento y desarrollo de un ser vivo. Cuando un ser vivo se reproduce, pasa la información genética a sus descendientes. Cada molécula de ADN está formada por dos cadenas complementarias antiparalelas y enrolladas en forma de hélice. El ADN tiene la capacidad de replicarse, es decir, de realizar copias idénticas de sí mismo, lo que permite que las células hijas, tras la división, reciban r eciban la información genética de la célula madre. g
i
n
1a
6
á P
E
Biología El gen y el Control de las Características Hereditarias: La reproducción y la herencia dependen del ADN (ácido desoxirribonucleico). El ADN se establece en filamentos conocidos como cromosomas, en el interior de las células. La estructura llamada gen corresponde a un segmento o pedazo de molécula de ADN. Los genes poseen informaciones responsables por las características del individuo. El organismo de los seres vivos v ivos funciona con las órdenes do ADN. Las características de un organismo no dependen sólo del ADN, el medio ambiente también es importante. Las características son el resultado de un trabajo conjunto del gen y del medio. ·La Herencia Todos los seres vivos, animales y vegetales, tienen la propiedad de transmitir a sus descendientes una serie de caracteres biológicos que les hacen semejantes a ellos. Los factores hereditarios: Gen El único lazo material entre padres e hijos está constituido por los gametos. Son, por tanto, los gametos los portadores de la herencia. Pero la célula-huevo que de ellos resulta es una célula ordinaria. Los caracteres que transporta están sólo en potencia o esbozo, y reciben el nombre de Hereditarios o factores genéticos. Los factores hereditarios se encuentran en los cromosomas y son unas partículas especiales submicroscópicas llamadas genes. El conjunto de genes recibidos por un ser de sus progenitores se llama genotipo. Y el conjunto de los caracteres que de ellos resultan y que se manifiestan en un individuo, fenotipo. Éste está muy influido por las circunstancias ambientales ambientales y de alimentación.
3.3.4 Aplicaciones de la genética en la agricultura, ecología y ganadería. ·Aplicaciones de la genética en la agricultura Primero iniciemos definiendo la ingeniera genética; la cual consiste en la tecnología que se encarga de la manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro. Mediante esta técnica se ha podido modificar las características de gran cantidad de plantas para hacerlas más útiles al hombre , son las llamadas plantas transgénicas (Son aquellas plantas que están modificadas genéticamente para darle otro tipos de característica) 7
Hay diferentes tipos de técnicas de modificación en cultivos celulares: n á
g
i
1a P
E
Biología ·Técnica indirecta Transformación de células: Esta producida por la actuación de una bacteria llamada Agrobacterium tumefaciens. La bacteria transfiere un plásmido que entra en contacto con el ADN de la planta y estas provocan una proliferación dando unos tumores. ·Técnicas directas Electroporación, consiste en aumentar la conductividad eléctrica y la permeabilidad de la membrana plasmática celular Micro inyección, se basa en utilizar micro agujas para insertar el ADN de un organismo a otro. Penetra en la membrana nuclear para lanzar su contenido. Hay diferentes tipos de características que se le dar a las plantas transgénicas: Resistencia a herbicidas, insectos y enfermedades. Hay plantas que son sensibles a estos factores y provoca la muerte de estas. Para aumentar su resistencia, se usa la ingeniería genética para modificarla. Incremento del rendimiento fotosintético. Se modifican modifican estas plantas para lograr una mayor productividad a la hora de realizar r ealizar la fotosíntesis Algunos ejemplos de en los cuales se han aplicado esta técnica t écnica son: ·Maíz, la cual es resistente a herbicidas e insectos ·Tomates, piel más gruesa y resistencia r esistencia a plagas ·Papas, inmune a escarabajos y menos aceites ara freírlas ·Trigo, harina de mejor calidad ·Café, contiene menos cafeína ·Ganadería Antes de hablar de los usos de la ingeniería genética en la ganadería, hablaremos de los principios de esta. Dolly, fue la primera oveja transgénica tr ansgénica creada en Escocia. Sus creadores son Ian Wilmut y Keith Campbell. Fue una oveja resultado de una transferencia nuclear desde una célula donante diferenciada a un óvulo no fecundado y anucleado. La célula de la que venía Dolly era una célula ya diferenciada o especializada, procedente de un tejido concreto. Cinco meses después nacía Dolly, que fue el único cordero resultante de 277 2 77 fusiones de óvulos anucleados con núcleos de células mamarias. n
1a
8 i g á P
E
Biología ·Aplicaciones Aumentar el rendimiento del ganado Un incremento en la productividad del ganado lograría más beneficios. Producir animales con enfermedades humanas Para investigar distintos tipos de enfermedades humanas se usa a estos animales transgénicos. Elaboración de fármacos Para la creación de tipos de fármacos se emplean estos animales. Aunque detrás de todos estos beneficios, se esconde unos perjuicios en las aplicaciones de la ingeniería genética. Uno de estos peligros es el hecho de que detrás de los proyectos de manipulación genética están las compañías multinacionales muy preocupadas por el interés económico. También pueden “contaminar” otras plantas no transgénicas.
Pueden llegar a ser cancerígenas en el caso de ser consumidos por sujetos propensos o en un estado inmunológico deficiente. Puede producir alergias, algo que preocupa mucho a los productores de estos alimentos. Puede ser debida al material genético transferido, a la formación inesperada de un alérgeno o a la falta de información sobre la proteína que codifica el gen insertado Por lo tanto, hay que andarse con ojo a la hora de consumir algunos de estos alimentos transgénicos. Ya sea si proviene de la agricultura ag ricultura o de la ganadería.
·3.4 Ecología 3.4.1 Ecología de poblaciones, comunidad y ecosistema (PDF) 3.4.2 Relaciones intra e inter poblacionales o específicas. Los seres vivos que integran las comunidades biológicas tienen necesidades necesidades vitales como alimentarse, crecer y reproducirse. Para satisfacerlas deben disponer de agua, aire, luz, alimento y un espacio o territorio. Como esas necesidades son comunes a todos los individuos de la misma especie y también a los de especies diferentes, se establecen entre ellos relaciones que pueden ser de dos tipos: ·Intraespecíficas:: Se producen entre los individuos de la misma especie. ·Intraespecíficas 9
·Interespecíficas: ·Interespecífic as: Entre individuos de distintas especies. n
1a i g á P
E
Biología Las relaciones r elaciones intraespecíficas: Pueden ser de lucha o antagonismo, o de beneficio o ayuda. ·Antagonismo Cuando algún elemento vital, como la luz, el agua, el alimento o el espacio, no existe en cantidad suficiente para satisfacer las necesidades de todos los individuos de una población, se establece entre ellos una lucha o competencia. Los animales también compiten entre sí por diversas causas: una de ellas es el alimento. Cuando el recurso escasea o cuando aumenta el número de individuos de una población, la lucha por conseguir alimento es cada vez mayor. De este modo se van eliminando los más débiles o los menos adaptados. La territorialidad. Se asocia a la búsqueda de alimento o reproducción. Cada especie utiliza señales específicas. Como olores, sonidos, etc. ·Relaciones de ayuda o cooperación Es frecuente en algunas poblaciones la formación de agrupaciones transitorias o permanentes. ·RELACIONES FAMILIARES Se establecen relaciones de reproducción o de cuidado de la prole. Existen varios tipos: Parentales monógamas: macho y hembra con sus crías. Parentales polígamas: macho con varias hembras y sus crías. Matriarcales: hembra con sus crías
·RELACIONES GREGARIAS. La vida en grupo gr upo El grupo es un conjunto de individuos que desarrolla actividades comunes y tienen comportamientos semejantes. semejantes. Las ventajas de la vida en grupo son numerosas: Defensa ante el ataque Defensa contra las inclemencias del tiempo t iempo Mayor facilidad para procurar alimento 0
Favorece la reproducción r eproducción n
2a i g á P
E
Biología ·RELACIONES ESTATALES. SOCIEDADES La sociedad está integrada por un conjunto de individuos que se comunican entre sí por medio de diversos estímulos y entre los cuales existe una especializ especialización ación de tareas y una jerarquía social. Los casos de organización social más elevada están dados por las hormigas, las abejas y las avispas. ·RELACIONES COLONIALES. La población de individuos se asocia de manera extrema de forma que llegan a formar una unidad, es decir un organismo común. También puede haber una división del trabajo o simplemente una unión defensiva. Es el caso de los corales, o los pólipos. ·Las relaciones interespecífic interespecíficas as Las relaciones entre los individuos de diferentes especies que forman un ecosistema y que forman la comunidad o biocenosis, pueden ser muy diferentes: Beneficiosas para las dos especies. ( +,+) Perjudiciales para las dos especies ( +, - ) Beneficiosa para una y perjudicial para otra ( +, - ) Beneficiosa para una e indiferente para la otra ( +, 0 ) - MUTUALISMO: ( +,+) Ambas especies salen beneficiadas con la asociación. No es una unión íntima sino una asociación. Ej. Musgo y árboles, polinización y dispersión de las semillas (animales y plantas), pájaros desparasitadotes de grandes herbívoros. - SIMBIOSIS: ( +, +) También es beneficiosa para ambos organismos, pero en este caso la unión es estructural y permanente para ambos. Ej. Bacterias de la flora intestinal, líquenes (asociación de alga y hongo). - COMENSALISMO: ( +, 0 ) Una especie se aprovecha de los desperdicios dejados por otras especies, restos de alimentos, mudas, descamaciones,.... descamaciones,.... Para uno de ellas es beneficioso, la otra especie no sale perjudicada. Ej. Las esponjas tienen en su interior animales más pequeños que se alimentan de los restos de la comida y se protegen. Los cangrejos ermitaños usan las caracolas marinas vacías para instalarse, también junto a ellos anidan gusanos que aprovechan los desperdicios del cangrejo. Carroñeros. Cuando una especie utiliza a otra como lugar para vivir o criar hablamos de INQUILINISMO. n
2a
1 i
- DEPREDACIÓN: ( +, -)
E
P
á
g
Biología En este caso una de las especies sale claramente perjudicada, ya que sirve de alimento para la otra especie. Se trata de dos especies de vida libre. No hay una relación anterior y directa entre ambos Podemos diferenciar varios tipos de depredadores, entre ellos: -Herbívoros. Se alimentan de plantas verdes, sus frutos y sus semillas. Las plantas son ingeridas en su totalidad o parcialmente. -Carnívoros. Son los típicos depredadores, se alimentan de herbívoros o de o tros carnívoros. - PARASITISMO. ( +, -) Los parásitos son depredadores muy especializados, que no causan la muerte del huésped de los que toman el alimento, pero si los debilitan. La relación entre parásito y hospedador suele mantenerse en equilibrio ya que de morir el huésped, moriría también el parásito. Hay dos tipos de parásitos: ECTOPARÁSITOS Parásitos externos. Viven en el exterior de los organismos Son las chinches, pulgas, garrapatas, piojos,... ENDOPARÁSITOS Parásitos internos. Viven en el interior de los organismos. Pueden parasitar a todo tipo de organismos. Algunos viven en el intestino humano, como la tenía. - COMPETENCIA ( -, - ) La competencia entre diferentes especies se desarrolla cuando las dos compiten por un mismo recurso, la luz, el alimento, el cobijo, el territorio, la humedad. Se suele decir que los seres vivos que compiten ocupan el mismo NICHO ECOLÓGICO, es decir, ocupan el mismo lugar en la cadena trófica, se alimentan de lo mismo o aprovechan los mismos recursos. ·Relación intraespecífic intraespecífica: a: En biología y especialmente en ecología la relación intraespecífica es la interacción biológica en la que los organismos que intervienen pertenecen a la misma especie, este tipo de relación sólo se presenta en una población. Un ejemplo es la colmena, en donde la colonia de abejas está formada por la reina, zánganos y obreras; hay división En una población, mientras más elevada sea la densidad, mayor será la oportunidad de la relación intraespecífica debido a que hay más contactos entre los individuos. La convivencia entre individuos de la misma especie origina competencia intraespecífica, la cual se acentúa cuando el espacio y el alimento son limitados; obligando a los organismos a competir por ellos. Esta situación actúa como proceso selectivo en el que sobreviven los organismos mejor adaptados. También existe la competencia interespecífica, que se registra entre diferentes especies.
E
P
á
g
i
n
2a
2
Biología ·Relación interespecífi interespecífica: ca: En ecología una relación interespecífica es la interacción que tiene lugar en una comunidad entre individuos de especies diferentes, dentro de un ecosistema. Las relaciones interespecificas son relaciones ambientales que se establecen entre los organismos de la biocenosis. También puede dividirse en armónicas y desarmónicas. 3.4.3 Estructura y funcionamiento del ecosistema Estructura y funcionamiento de los ecosistemas. Se puede definir a un ecosistema como el conjunto formado por un biotopo (el medio) y una biocenosis (los organismos) y las relaciones que se establecen entre ellos. Es un sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí y con el conjunto de factores no vivos que forman el ambiente: temperatura, sustancias químicas presentes, clima, características geológicas, etc. ·Biocenosis La biocenosis o comunidad de un ecosistema es el conjunto de todos los organismos vivos que viven en el biotopo, entre los que se establecen determinadas relaciones. Se destacan los siguientes conceptos relacionados con la biocenosis: ·Población: Los organismos vivos que pertenecen a una misma especie se denomina población. Como en un ecosistema existe normalmente un determinado número de especies, tanto vegetales como animales, en el ecosistema existen diferentes poblaciones de organismos. ·Hábitat: El lugar donde un organismo or ganismo vive se llama hábitat. Es como saber la dirección del organismo (en el suelo, debajo de una piedra, en el fondo de un río, en una cueva, etc.) Nicho ecológico: Se denomina así a la función que desempeña un organismo en el ecosistema. Es como saber la profesión del organismo (es un depredador, un comedor de semillas, un descomponedor de materia muerta, etc.) ·Biotopo El biotopo comprende el medio físico y natural de un ecosistema y sus propiedades físicoquímicas. Estas propiedades dependen de los factores ambientales, que son el conjunto de condiciones físicas y químicas que influyen en la vida de los seres vivos del ecosistema. 3
Los principales factores ambientales son: ·La luz: es necesaria para los organismos fotosintéticos.
i
n
2a P
á
g
E
Biología ·El agua: es indispensable para el desarrollo de todos los organismos. ·La temperatura: condiciona el grado de calor o frío del entorno. ·La salinidad del agua: es la cantidad de sales disueltas en el agua. ·El pH: determina el grado de acidez o basicidad del medio. ·Funcionamiento ·Funcionamient o del Ecosistema El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema, mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y principal de energía es el sol. En todos los ecosistemas existe, además, un movimiento continúo de los materiales. Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire. En el ecosistema la materia se recicla -en un ciclo cerrado- y la energía pasa – fluye- generando organización en el sistema.
·Se trata de sistemas abiertos, dinámicos y complejos: Abiertos: los ecosistemas se transforman debido a factores externos y nuevos, Dinámicos: los ecosistemas evolucionan sin la influencia de factores externos, Complejos: en los ecosistemas actúan de diversas formas todos los mecanismos y estrategias de la ecología.
3.4.4 Impacto ambiental por el desarrollo humano El impacto ambiental es el efecto que produce la actividad humana sobre el medio ambiente. El concepto puede extenderse a los efectos de un fenómeno natural catastrófico. Técnicamente, es la alteración de la línea de base ambiental. ·La ecología es la ciencia que se encarga de medir este impacto y tratar de minimizarlo. Las acciones de las personas sobre el medio ambiente siempre provocarán efectos colaterales sobre éste. La preocupación por los impactos ambientales abarca var ios tipos de acciones, como la contaminación de los mares con petróleo, los desechos de la energía radioactiva, la contaminación acústica, la emisión de gases nocivos, o la pérdida de superficie de hábitats naturales, entre otros. ot ros. á
g
i
n
2a
4
P
E
Biología
La evaluación de impacto ambiental (EIA) es un procedimiento pr ocedimiento por el que se identifican y evalúan los efectos de ciertos proyectos sobre el medio físico y social. La Declaración de Impacto Ambiental (DIA) es el documento oficial que emite el órgano ambiental al final del procedimiento de EIA, que resume los principales puntos del mismo y concede o deniega la aprobación del proyecto desde el punto de vista ambiental. La identificación y mitigación de impactos ambientales es el principal objetivo del procedimiento de Evaluación de Impacto Ambiental. La aplicación de acciones de mitigación, siguiendo la denominada "jerarquía de mitigación", pretende contrarrestar los efectos negativos de los proyectos sobre el medio ambiente.
·3.5 Evolución 3.5.1 Origen de la vida Es probable que el cosmos, integrado por todo aquello que pertenece a la realidad, r ealidad, tuviera su origen hace unos 10,000 a 20,000 millones de años. La región específica del cosmos en la que se encuentra nuestro planeta es el universo denominado vía láctea. Por universo se entiende un conjunto formado por millones de estrellas, aunque el vulgo suele aplicar este nombre al cosmos entero. El sol es una estrella de medianas dimensiones situada aproximadamente a dos terceras partes de la distancia entre el centro y la periferia de la Vía láctea. El sol y sus satélites planetarios constituyen el sistema solar. La teoría más aceptada sobre el origen del cosmos establece que éste surgió hace muchos millones de años como resultado de una descomunal explosión de materia densamente condensada: teoría del big bang o de la gran explosión. Los vestigios de esa antiquísima explosión se han estudiado mediante poderosos telescopios que hoy día captan la luz emitida hace millones de años por estrellas muy lejanas.
3.5.2 Evolución Orgánica En su sentido más general, el término EVOLUCIÓN se refiere a los cambios que ocurren a través del tiempo, por lo que puede prácticamente ser aplicado a cualquier cosa que no permanezca igual a través del tiempo, t iempo, desde el mismo universo hasta la cultura.
5 2a i
n
3.5.3 Teorías de la evolución P
á
g
E
Biología ·LAMARCKISMO: suponía que los seres vivos están animados por una fuerza innata con la cual luchan frente al antagonismo del ambiente. Aceptaba también que las adaptaciones a ese ambiente, una vez fijadas, se propagaban a las generaciones sucesivas, o sea que los caracteres adquiridos se heredan. Al desarrollar el concepto de que aparecen nuevos órganos como respuesta a las necesidades de la lucha con el medio, dedujo que su tamaño e importancia se relacionaba con la ley del "uso y la falta de uso", lo cual también se hereda en el curso de las generaciones.
·DARWIN-WALLACE: Teoría de la selección natural de las especies.
·ALFFRED RUSSEL WALLACE: estudió, también al igual que Darwin, pero él el continente Asiático. Este comento su hallazgo con Darwin y llegaron a las mismas m ismas conclusiones. Vio que todos los seres vivos creces o se desarrollan de manera geométrica.
·DARWIN: Darwin observó la flora y la fauna del continente sudamericano y las islas galápagos: El potencial reproductor de los seres vivos es alto crecen de forma geométrica. Los individuos descendientes descendientes de una pareja son todos distintos. En la naturaleza hay escasez de recursos, es decir, de alimentos, espacio para reproducirse, etc. Por tanto se va a establecer una lucha entre todos los individuos de esa especie por esos recursos, con lo cual los mejor dotados vas a sobrevivir, y los menos dotados no. Esto lo llamó Selección Natural. Estos individuos que sobreviven pasan sus características a sus descendientes. Decía que los caracteres adquiridos se heredan. ·Neodarwinismo: Teoría sintética. Pierde el nombre de darwinismo porque pretende llevar al día los postulados de Darwin. Al perder ese nombre llegaron a una conclusión, los que evolucionaban no son los individuos aislados, sino poblaciones enteras. En segundo lugar, los cambios que se producen en las poblaciones y a la aparición de nuevos caracteres se deben a dos cosas; mutaciones y recombinacion recombinaciones es genéticas. 6 2a
·Mutaciones, son cambios que se producen de forma espontánea y su frecuencia es de 1x 10 -5. A priori, se puede considerar que una mutación es perjudicial. P
á
g
i
n
E
Biología ·Recombinaciones Genéticas, son combinaciones entre los genes del padre y de la madre en el ·Recombinaciones momento de formarse los gametos. Las mutaciones junto con las recombinaciones genéticas hacen que los individuos sean todos distintos. El Genotipo (no se ve) es un conjunto de genes que tiene un individuo, que es el que se transmite a sus descendientes. El genotipo y la influencia del ambiente es el fenotipo. (Se ve).
·NEUTRALISTA: * La propuso un japonés, Kimura, lo que sostiene es que las mutaciones no son ni perjudiciales ni benefíciales, benefíciales, y que la selección de los individuos se lleva a cabo al azar. * Una mutación, iguales seleccionada al azar, el mecanismo que realiza estos cambios se llama deriva genética, totalmente aleatoria de ciertas variaciones genéticas.
·SALTACIONISTA (GOLDSCHMIDT, (GOLDSCHMIDT, W. BATESON DE VRIES) * La evolución no es gradual ni progresiva, sino que se efectúa por saltos determinados periodos, seguidos por otros periodos mucho más largos de estabilidad en la especies. Los periodos en los que no hay evolución se llaman de estasis, cuando se producen cambios se llaman de Puntuación.
·Estasis Saltacional Gradual. Los seres que no cambian y que todavía hoy existen se les llama fósiles vivientes, y están en periodos de estasis.
DEL GEN EGOÍSTA: * Supone que no evolucionaron ni los individuos ni las poblaciones, ni las especies, sino que evolucionan los genes, produciéndose una competición entre los genes alelos (son aquellos que levan diferente información para el mismo carácter, se van a encontrar en el mismo cromosoma y en la misma posición LOCUS) y no entre individuos, solo los genes existen como unidades individuales permanentes a lo largo de la evolución y los seres vivos serian simplemente estrategia de supervivencia de los genes. 7 2a n i g á P
E
