BIOLOGIA 1.1 Carácter científico y metodológico de la biología La biologia se considera científica, por que es nos explica los procesos de la naturaleza para saber en que mundo estamos, metodologica, por utilizar el metodo cientifico, donde la observacion, experimentacion son los pasos escenciales.. y el inevitable uso del metodo cientifico para formular las leyes e hipotesis de todo investigador.
1.2 relación de la biología con la tecnología y la sociedad 1.1. -El avance tecnológico como medio de control biológico. En este mundo, los seres humanos ya no son fruto de una relación vivípara, sino son seres creados y modelados en laboratorio. Los embriones, por medio de procesos físicos y químicos, son dotados de unas cualidades. Otro ejemplo de control biológico es el que ejerce el estado sobre la población, controlando la proporción proporción de hombres hombres y mujeres que deben nacer para mantener mantener en equilibrio equilibrio demográfico demográfico,, como deja ver esta cita: "Dejamos desenvolverse normalmente hasta un treinta por ciento de los embriones femeninos. A los restantes se les suministra una dosis de hormonas sexuales masculinas cada veinticuatro metros durante el resto de la carrera. ". El control sobre las enfermedades es muy grande. Todos los individuos están inmunizados contra éstas: la gente no enferma, no envejece, e nvejece, etc. La vejez no existe. Como se ha podido ver, el control biológico es muy grande. 1.2. -El avance tecnológico como medio de control social. . Un ejemplo de la producción de seres humanos en serie como medio de control social viene dado por la siguiente cita: "Tam "Tambi bién én pred predes esti tina namo moss y cond condic icio iona namo mos. s. Deca Decant ntam amos os a nues nuestr tros os crío críoss como como seres seres huma humano noss socializados, como Alfas o Epsilones, como futuros poceros o futuros interventores mundiales" Estas palabras, pronunciadas por el director de incubadoras, dejan bien clara la manipulación genética de los individuos por parte del estado para lograr un mayor control social. 2.1 Origen de la vida Teorías científicas a través del pensamiento científico. Es probable que el cosmos, integrado por todo aquello que pertenece a la realidad, 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. Quizá nuestro sistema solar surgió como una nube giratoria de gases que acabaron por condensarse formando el sol y los planetas. La Tierra debió iniciar iniciar su existencia como una masa gaseosa, pero después de un tiempo se formó un núcleo de metales pesados como el níquel y el plomo. Por encima de ese e se núcleo hay un manto grueso y, finalmente, una corteza relativamente delgada que constituye la superficie del planeta. Una teoría postula que en un principio la Tierra era fría, pero que se calentó al generarse generarse colosales colosales fuerzas de compresión compresión durante durante la sedimentación sedimentación y la síntesis síntesis de los materiales del núcleo. La radiactividad también produjo enormes cantidades de calor. Después de unos 750 millones de años, la Tierra se enfrió lo suficiente para que se formara la actual corteza. Así, puede decirse que vivimos en un planeta relativamente frío. El universo en el cual nosotros vivimos no es el único en el cosmos y se asemeja a otros tipos de universos. Asimismo, el Sol no es un tipo especial de
estrella. Tampoco es rara su posición y, en cuanto a dimensiones, cabe decir que es de mediana estrella. El planeta Tierra es más grande que Mercurio pro mucho más pequeño que Júpiter o Saturno. Todas las teorías científicas acerca del origen de la vida exigen que la edad de la Tierra sea de varios miles de millones de años. Se tienen pruebas que apoyan esa suposición. Una de las líneas de evidencia se basa en la observación observación de otros universos universos y en los estudios estudios de las atmósferas atmósferas de nuestros nuestros planetas vecinos. vecinos. Son dos las principales teorías acerca del origen de la vía. La teoría creacionista, basada en gran medida en la narración bíblica del Génesis, afirma que la Tierra no tiene más de 10,000 años de edad, que cada especie fue creada por separado durante un breve lapso de actividad divina ocurrido hace unos 6,000 años y que cada especie tiene a mantener a través del tiempo su peculiaridad única y bien definida. El creacionismo científic científico, o, un replanteamiento replanteamiento reciente reciente de la teoría creacionis creacionista ta postulado postulado por un grupo de geólogo e ingenieros conservadores, fue causa en Estado Unidos de una serie de infructuosas batallas legales provoc provocada adass por los fundam fundamenta entalis listas tas,, quienes quienes se empeña empeñaban ban en que los sistem sistemas as escola escolares res laicos laicos estadounidenses incluyeran la teoría creacionista como parte de las clases de biología, en las que por supuesto se enseña el concepto de evolución. La otra teoría (evolucionista) afirma que la vida surgió en un punto selecto ubicado en el extremo superior del espectro continuo de ordenamientos cada vez más complejos de la materia. Es decir, que cuando la materia se vuelve suficientemente compleja aparecen las características asociadas con la vida. A pesar de que ésta es una teoría mecanicista, en ella se dio cabida a epifenómenos biológicos como el amor, la conciencia, la moralidad, etc. cualidades que aparecen en las formas biológicas más danzadas; por ejemplo, el ser humano. Los biólogos se inclinan por un origen natural de la vida. Hipótesis de Alexandr Ivánovich Oparin En la teoría mecanicista de la la vida se postula que la mejor manera de explicar las complejas reacciones de los seres vivos es recurrir a las propiedades de sus partes componentes, además, se afirma que una ordenada serie de fenómenos de causa y efecto condujo al surgimiento de la vida a partir de conjuntos de sustancias inorgánicas sencillas, las cuales fueron convirtiéndose en macromoléculas orgánicas cada vez más complejas. A. I. Oparin presentó a sus colegas soviéticos en 1924 una clara y rigurosa explicación de cómo pudo haber acontecido esa evolución de la vida a partir del reino abiótico de la química y la física. Para 1936, sus ideas ya habían sido aceptadas en el mundo entero. La hipótesis de Oparin principia con el origen de la Tierra hace unos 4,600 millones de años. Es casi seguro que la atmósfera primitiva era reductora, quizá con altas concentraciones de metano (CH4), vapor de agua (H2O), amoniaco (NH3) y algo de hidrógeno (H2). Una atmósfera de esa naturaleza debió promover la síntesis química. Conforme la Tierra se enfrió, buena parte del vapor se conden condensó só para para formar formar los mares primit primitivo ivos. s. La mayor mayor parte parte del trabaj trabajo o experi experimen mental tal de Oparin Oparin se relacionó relacionó con la exploración exploración de las propiedades propiedades de los coacervados coacervados y su posible posible participación participación en la evolución de las primeras células vivas. En opinión de este científico, desde las primeras etapas del desarrollo de la materia viva debió haber síntesis de proteínas a partir de los aminoácidos. Stanley Miller dio apoyo experimental a la idea de Oparin de que las condiciones y las moléculas inorgánicas simples de la atmósfera atmósfera primitiva primitiva del planeta planeta tenían realmente realmente la capacidad capacidad de combinarse combinarse para formar moléculas orgánicas de los seres vivos. Miller, quien fue discípulo del premio Nobel Harold Urey (University of Chicago), dispuso un aparato de Tesla que producía pequeñas cargas eléctricas en el interior de un sistema cerrado que contenía metano, amoniaco, vapor de agua y un poco de hidrógeno gaseoso. Los resultados de esa estimulación enérgica de una atmósfera parecida a la de la Tierra primitiva fueron asombrosos. Se formaron diversas moléculas orgánicas entre las que se destacaron cetonas, aldehídos y ácidos, pero lo más importante de todo fue que se sintetizaron sintetizaron aminoácidos. Dado Dado que las proteínas son indispensables para la estructura y el funcionamiento de las células vivas. Fig. 1: Origen de la vida NH3 + CH4 + H2O + etc. Luz ultravioleta porfirinas nucleótidos aminoácidos porfirinas de Mg porfirinas de hierro ácidos ácidos proteínas proteínas (clorofila (clorofila)) célula célula de proteína proteína virus de escrapie escrapie células células simples simples de ácido ácido nucleico virus de algas v. ácido nucleic cloroplastos mitocondrias células complejas complejas de ácido nucleico nucleico bacterias bacterias célula animal animal moderna moderna célula vegetal vegetal moderna Origen de las células Los coacervados complejo pueden mantener su estructura a pesar de que se encuentran en un medio medio líquid líquido o amorfo amorfo.. Por otra parte, parte, a través través de las fronteras fronteras del coacer coacervad vado o hay interc intercamb ambio io de susta sustanci ncias as con el medio. medio. Aunque Aunque tales tales límit límites es parecer parecer estar estar consti constitui tuidos dos por molécu moléculas las de agua agua orientadas y otras sustancias inorgánicas sencillas, sus propiedades son semejantes a las características de permeabilidad observadas en las células y no sería remoto que fueran la estructura antecesora de la membra membrana na de la primer primeras as célula célulass procar procariót iótica icas. s. La comple complejid jidad ad cada cada vez mayor mayor de las susta sustanci ncias as orgánicas del interior del coacervado dependía de la política exterior de éste, la que cada vez era dictada
por la membrana externa. Por su parte, la membrana iba aumentando su complejidad conforme llegaban a su superficie las sustancias previamente introducidas en la célula. Aunque la evolución de las primeras células es fundamental para probar un hipótesis mecanicista del origen de la vida, a muchos biólogos también los los intriga intriga la transición entre las células procarióticas y eucarióticas. eucarióticas. La importancia importancia y el origen de los organelos Desde principios del siglos XX los biólogos advirtieron que hay semejanza entre diversos organe organelos los delimi delimitad tados os por membra membranas nas y cierta ciertass bacteri bacterias. as. Es partic particula ular, r, una una de las simili similitud tudes es más notorias es la que hay entre los cloroplastos y las cianobacterias cargadas de clorofila. Asimismo, muchos biólogos notaron el parecido que hay entre las mitocondrias y otras bacterias de vida libre. El hecho de que los cloroplastos y las mitocondrias posean su propio ADN y puedan dividirse en forma independiente del del resto resto de la célu célula la apoy apoya a la hipó hipótes tesis is de que que esto estoss y otro otross orga organe nelo loss fuero fueron n otro otrora ra bact bacteri erias as independientes que invadieron a las células primitivas y llegaron a establecer una relación permanente con ellas. Se piensa que los invasores fueron simbiontes a los que beneficiaba al hospedero capacidades y talentos de los que éste carecía. Esto significa que los cloroplastos bien pudieron ser cianobacterias que confirieron propiedades fotosintéticas a las células que empezaron a darles alojamiento. Otras moneras, sobre todo las de muy escasas dimensiones, pudieron dar origen de modo similar a otros organelos caracterís características ticas de la la célula célula eucariótic eucariótica. a. Lynn Margulis, Margulis, de la la Univers Universidad idad de Bosto Boston, n, ha ha recabado recabado un impresionante número de pruebas a favor de esta teoría acerca del origen or igen de los organelos llama teoría de la endosimbiótica. La teoría ha sido aceptada ya por muchos citólogos y ha dado origen a un buen número de trabajos experimentales encaminados a confirmaría o rechazaría. Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal poligonal y pared celular rígida. La Generación espontánea Aristóteles que los peces, las ranas, los ratones, los gusanillos y los insectos se generab generaban an a partir partir de un materi material al creado creadorr adecua adecuado, do, proced procedent ente e del lodo, lodo, de materia materia orgánica orgánica en descomposición y de los suelos húmedos. En la edad Media, esta teoría se vio reforzada por la literatura y algunas ideas fantásticas como la que afirmaba que los gansos eran producidos por los “árboles gansos”, bajo ciertas condiciones. En el siglo XVII, Juan van Helmont, un científico belga, construyó un aparato ara generar generar ratones de las camisas viejas. viejas. En el siglo siglo XVII, cuando cuando el físico físico y poeta italiano Francesco Francesco Redi refutó, en torno a 1660, la idea imperante de que las larvas de las moscas se generaban en la carne putref putrefact acta a expues expuesta ta al aire. aire. Francis Francisco co Redi Redi (1626 (1626 – 1627), 1627), poeta y médico médico italiano italiano llevó a cabo cabo un experim experiment ento o de gran gran trasce trascende ndenci ncia, a, motiva motivado do por sus sus ideas ideas contra contraria riass a la generac generación ión espont espontánea ánea.. Concluyó, como resultado de su experiencia, que los gusanos no eran generados por la materia putrefacta, sino que descendían de sus progenitores como todos los animales. Redi formuló la llamada teoría de la biogénesis en la que afirmaba que la vida sólo se origina de la vida. En 1768, el e l naturalista italiano Lazzaro Spallanzani eclesiástico italiano, demostró que si un caldo se esteriliza por medio de calor y se tapa herméticamente, no se descompone debido a que se impide el acceso a los microbios causantes de la putrefacción. Spallanzani empleó en sus experimentos cultivos de vegetales y otras sustancias orgánicas, que después de someter a elevadas temperaturas colocaban recipientes, algunos de los cuales cerraba herméticamente, mientras que otros los dejaba abiertos, lo que dio como resultado que en los primeros no se forma microbio, en tanto que en los abiertos sí. En 1836, el naturalista alemán Theodor Schwann proporcionó pruebas adicionales mediante experimentos más meticulosos de este tipo. La polémica, que duro más de dos siglos y en a que algunos científicos apoyaban la generación espontánea y otros la biogénesis biogénesis,, concluyó concluyó con el empleo del “matraz de Pasteur”, inventado inventado por el químico químico y microbiólogo microbiólogo francés Louis Pasteur, quien resumió sus hallazgos en su libro Sobre las partículas organizadas que existen en el aire (1862). En caldos de cultivo estériles, que se dejaba expuestos al aire, él encontraba, al cabo de uno o dos días, abundantes microorganismos vivos. El botánico alemán Ferdinand Julius Cohn clasificó a estos organismos entre las plantas (una clasificación vigente hasta el siglo XIX) y los llamó bacterias. Al final, el físico británico John Tyndall demostró en 1869, al pasar un rayo de luz a través del aire de un recipiente, que siempre que había polvo presente se producía la putrefacción y que cuando el polvo estaba ausente la putrefacción no ocurría. Estos experimentos acabaron con la teoría de la generación espontánea. La panespermia Existen, además de la generación espontánea, otras teorías que tratan de expl explic icar ar con con ciert ciertas as base basess cien cientí tífi fica cass el orig origen en de la vida vida en nues nuestr tro o plan planet eta. a. Una Una de ella ellass es la
panespermia, propuesta en 1908 por Arrhenius, y que afirma que ciertos gérmenes vivientes llegaron adheridos a algunos meteoritos, a los que se les da el nombre de cosmozoarios. Éstos, al encontrar las condiciones adecuadas en los mares terrestres, evolucionan hasta alcanzar el grado de desarrollo que presentan los organismos en la actualidad. Origen de la vida en la Tierra Es una declaración demasiado obvia decir que las condiciones condiciones de la Tierra fueron distintas al principio principio de lo que son ahora. La superficie del planeta fue quizá lo bastante caliente como para hervir el agua y la atmósfera consistió de gases venenosos. Las condiciones eran inhóspitas para la vida, como la conocemos ahora; sin embargo, bajo estas condiciones austeras, se piensa que la vida se originó hace aproximadamente 3 mil millones de años. La mayoría de los científicos piensan que la vida surgió de sustancias abióticas. Alternamente, algunos científicos sugieren que la vida, o cuando menos sus precursores, llegó a la tierra como esporas llevadas en meteoritos o que quizá fue sembrada por alguna civilización extraterrestre tecnológicamente avanzada. Sin embargo, estas alternativas sólo dan una respuesta; no explican cómo surgió la vida inicialmente. TEORIA DE LYNN MARGULIS MARGULIS Lynn Margulis, de la Universidad de Boston, Boston, ha recabado un impresionante número de pruebas a favor de esta teoría acerca del origen or igen de los organelos llama teoría de la endosimbiótica. Una de ellas, a la que daremos más énfasis, alega que estos orgánulos que forman part parte e de las las célu célula lass euca eucari rion onte tes, s, fuero fueron n ante antess de esta esta era orga organi nism smos os unic unicel elul ular ares es capa capace cess de autorr autorrepr eprodu oducir cirse se y de sinte sintetiz tizar ar la totali totalidad dad de sus proteí proteínas nas.. Conten Contenían ían y contie contienen nen las típica típicass macromoléculas informáticas y estructurales de la vida. O sea su mensaje genético, su genomio propio. Hoy en día toda célula eucarionte tiene dos mensajes genéticos: el mitocondrial fuera del núcleo y el que reside en el núcleo, inexistente en las formas que hasta ahora hemos visto. Tienen modernamente dos códigos aparentemente diferentes. El mitocondrial tiene un par de instrucciones diferentes con respecto al código "universal", que es el que se usa para la información en el núcleo. Material genético Origen del núcleo surgir la Disperso Mitocondria Pared celular: de quitina Origen de la La undolipodia Origen del Cloroplasto Relación de organelos que dieron origen a la célula eucarionte, presencia del ADN de cada uno. La teoría ha sido aceptada aceptada ya por muchos citólogos citólogos y ha dado origen a un buen número de trabajos experimentales encaminados a confirmaría o rechazaría. Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud. Se piensa que lo más probable es que las mitocomdrias, que fabrican ribosomas parecidos a los de las bacterias de pequeño tamaño y por los detalles de su composición química, provengan de bacterias púrpuras no sulfurosas que eran originariamente fotosintéticas y que perdieron esa capacidad. Taxonomía y sistemática: sistemática: Clasificación Clasificación de los organismos Organismo de de la vida: El estudio de la evolución es particularmente útil para dividir los organismos en grupos porque revelan cómo esos organismos están emparentados cronológicamente y morfológicamente entre sí. La clasificación de los organismos se denomina taxonomía, taxonomía, (Taxis = orden, rango) la taxonomía es la rama de la biología que que se ocupa de la clasificación de los seres vivos, y su tendencia actual es realizar clasificaciones naturales, la sistemáti sistemática ca clasifica clasifica a los seres vivos en diferentes categorías categorías taxonómicas taxonómicas.. Los taxónomos taxónomos utilizan las relaciones evolutivas para crear grupos. Aunque los esquemas de clasificación son por necesidad un tanto arbitrarios, es probable que representen el “árbol genealógico” de las diversas formas actuales. Cada organismo pertenece a uno de los cinco reinos. El reino es la categoría taxonómica más general. Esos cinco reinos son: Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. El reino Monera está formado por organismos unicelulares que carecen de núcleo y de muchas de las estructuras celulares de núcleo y de muchas de las estructuras celulares especializadas llamadas organelos. Se dice que tales organismos son procarióticos (pro = antes; karyon = núcleo) y se trata de las bacterias. Los demás reinos están integrados por seres eucarióticos (eu = verdadero), cuyas células contienen núcleo y un repertorio más completo de organelos. Los eucariotes unicelulares unicelulares pertenecen pertenecen al reino Protista, Protista, el cual abarca los protozoarios protozoarios y otros protistas protistas vegetaloides y fungoides. Los organismos pluricelulares que producen su propio alimento están agrupado del reino reino planta plantae; e; las flores flores,, los musgos musgos y los árboles árboles son ejemplo ejemplo.. Entonc Entonces es se puede puede decir que la Taxonomía es una ciencia la cual estudia la clasificación de animales y plantas. Es probable que el primer estudio científico sobre plantas consistiera en el intento de catalogarlas. Las primeras clasificaciones del mundo vegetal eran artificiales, debido a los escasos conocimientos sobre la estructura de las plantas. La más antigua establecía tres grupos: hierbas, arbustos y árboles. Estas categorías tan simples y arbitrarias sirvieron, no obstante, como material de partida para una clasificación basada en las relaciones existentes
entre los organismos. En época de Linneo se solía emplear tres categorías: la especie, el género, grupo de especies de aspecto similar, y unas categorías superior, el reino. Los naturalistas reconocían tres reinos: vegetal, animal y mineral. El reino todavía es la categoría más alta en clasificación biológica. Entre le nivel del género y el nivel del reino, empero, Linneo y los taxónomos ulteriores colocaron varias categorías más. Así, a los géneros se los agrupa en familias, a las familias en órdenes, a los órdenes en clases, y a las clases en phylum. Estas categorías pueden subdividirse más o integrarse en una cantidad de categorías que se emplean con menos frecuencia, como subfilo o superfamilia. Por convención, los nombres genéricos y específicos se escriben en bastardilla. Mientras que los otros nombres de familias, órdenes, clases y otros taxones cuyas categorías están por encima del nivel de género no, aunque se escriben en mayúscula. La sistemática Como mencionamos antes, la sistemática es el estudio de las relaciones entre los organismos. Para Linneo y sus sucesores inmediatos el objetivo de la clasificación era revelar el grande e invariable designio de la creación especial. Después de 1859 se empezaron a contemplar las diferencias y similitudes entre los organismos como consecuencias de su historia evolutiva (filogenia). Así, a los géneros se los vino a considerar más como grupos de especies fraternas que divergieron hace poco, a las familias como géneros divergentes no tan recientes y así sucesivamente. En consecuencia, con la clasificación se procuró cumplir dos funciones distintas: proveer métodos útiles para catalogar los organismos y reflejar el curso, a veces errático, de los cambios evolutivos. En la actualidad se discute si ambas funciones son compatibles o no. El sistema de clasificación permite hacer generalizaciones. Ya que hay información almacenada en la clasificación de un animal como mamífero, por ejemplo, o de una planta como Anthophyta. Se puede observar que la progresar hacia abajo desde el reino hacia la especie, aumentan los detalles, yendo de lo general a lo particular. En suma, la clasificación jerárquica es muy útil para almacenar información y recuperarla. Como mencionamos antes, a la especie se la puede considerar una realidad biológica, pero las otras categorías sólo existen en la mente humana. Tomemos por caso un grupo familiar: algunos taxónomos, los “unicistas”, agruparían todos los gatos, con excepción de uno, en el género Felis, incluyendo al chita porque no tiene zarpas retráctiles. Otros, los “divisionistas”, reservan la designación Felis para los gatos más pequeños, como el puma, el ocelote y el gato doméstico, y dividen a los
El origen de la vida. EL COMIENZO DE LA VIDA SEGÚN LA BIBLIA Hace mil o dos mil millones de años, cuando la tierra estaba todavía caliente, envuelta en espesas nubes de donde caían sin cesa aguaceros hirvientes, los primeros seres vivientes aparecieron en los mares. Eran seres minúsculos, como microbios, y que apenas hubieron aparecido, se multiplicaron y se transformaron.. Dios no había creado una colección de seres vivientes destinados a reproducirse siempre idénticos. Dios estaba creando la Vida, y la Vida se desarrollaba. No era solamente la lucha para sobrevivir la que hacía desaparecer a los más débiles y permanecer a los mejor armados. No era solamente la casualidad la que hacía brotar en cada especie seres con caracteres distintos de sus antepasados. En la materia viviente actuaban fuerzas espirituales, creando en cada especie órganos nuevos, tratando de solucionar de mil maneras distintos problemas: órganos para ver, oír, sentir, correr, nadar, volar. Luego de un largo proceso de desarrollo apareció una raza ya bien parecida al hombre actual: éstos ya sabían tallar las piedras, en forma muy rudimentaria. Luego, como un millón de años atrás, el famoso Pitecántropo, había vencido el temor al fuego propio de los animales, y lo usaba. ¿Era éste hombre verdadero, o sea, dotado de razón y libertad? No se sabe. 70.000 años después se multiplicaron los signos de una creatividad continua: progresan en las técnicas, preocupación por enterrar a los muertos, comienzos del arte, etc. La Biblia nos presenta dos relatos con el cual el mundo y la vida del hombre hubieran comenzado. Es nuestra responsabilidad entonces el creer o no creer según la fe de cada persona. Actualmente, la Biblia reconoce que durante mucho tiempo miles de personas creyeron que Dios había sido el creador de todo. Había puesto el Sol, la Luna, las estrellas y cada uno perdurando en su lugar por siempre. Además pensaban que Dios había hecho al Hombre, el caballo, la oveja, etc. Sin embargo, aunque lo reconozca no deja de creer que la creación de Dios se hace poco a poco y se forman especies nuevas. Y como ejemplo de estos toma a un niño que poco a poco crece y se desarrolla.
Principalmente lo que la Iglesia cree es que Dios si creo el mundo, creo un cielo, una tierra y un mar y puso animales sobre esta, y es aquí donde la iglesia reconoce que los animales que hoy conocemos son fruto de un largo camino por el desarrollo, es decir, han pasado millones de años para que el hombre sea hombre, el caballo sea caballo, y el mundo sea mundo.
Teoría Científica del ser humano El genero humano es un recién llegado a la Tierra. No llevamos mucho tiempo aquí, en comparación con la larga existencia de la Tierra, pero si mas del que se suele pensar. Y periódicamente los científicos siguen encontrando nuevos fósiles y nuevas mediciones cada vez mas antiguas. Hasta épocas modernas, los eruditos occidentales, incluso los científicos, daban por cierto que la humanidad (y la Tierra misma) tenia solo la edad de unos 6000 años (4004 a.c. para ser exactos) porque esto era lo según algunos daba a entender la Biblia. Con el paso del tiempo se fueron encontrando restos óseos (huesos) de seres que no eran totalmente humanos, aunque se parecían mas a estos que a los simios debido a la estructura de su esqueleto. Se los llamo Hominidos, y representan una larga serie de especímenes que fueron antepasados (o ramas colaterales) de los modernos seres humanos. Los Hominidos mas antiguos, criaturas que eran mas parecidas al hombre que al mono, fueron los australopithecos. Se los encontró por primera vez en África del sur, y luego también en África oriental. Habitaban estas zonas un una época que va desde los 4 millones de años a los 2-1.5 millones de años. Pudieron tener la talla y la complexión bastante pequeña (11,50 m de estatura y 30-60 kg.) y un cerebro (380-550cc) no mayor que el de un chimpancé, pero caminaban erguidos y en dos patas como nosotros. Hace 2.4 millones de años aparecía el Homo habilis ("hombre hábil"), primer integrante del genero Homo ("hombre" en latín), del cual formamos parte, y según los paleoantropologos fue el primero en fabricar herramientas de piedra (las mas antiguas datan de 2.5 millones de años). Caminaba erguido y tenia un cerebro mayor (500-800 cc) al de los austalopitecos, aunque no su talla (1.40 m de altura y 30-40 kg.). Por esta época tenemos dos géneros de hominidos coexistiendo en África. Un grupo de australopithecos y el genero Homo. Los australopithecos se dividían en dos especies: Austalopithecus ("simio del sur") africanus, que era grácil y de talla mas bien pequeña, y habitaba en África del sur; Austalopithecus boisei o robustus, que eran mas corpulentos y habitaban África oriental. Ambas especies eran principalmente recolectoras, y comían raíces y frutos duros. Del genero Homo estaba el Homo habilis, habitaban en el África oriental, y eran carroñeros y recolectores. Todos estos primeros Hominidos eran de poca talla. No aparecen grandes hominidos hasta hace 1.6 millones de años, época en que aparece en escena el Homo erectus (hombre erecto). Fue el primero en extenderce mas allá de África, llegando a aparecer en Asia continental (China) e insular (Java), Europa y Medio Oriente. El Homo erectus ya tenia un cerebro bastante desarrollado (750-1250cc) y una altura y peso (1.51.80 m y 40-80 kg.) como nosotros. Hace aproximadamente 1 millón de años era el único hominido sobre la tierra, los demás se habían extinguido, y continuo siéndolo hasta hace unos 200 mil años. Hace unos 600.000 años, la tierra entro en una serie de eras glaciales. Enormes capas de hielo llegaron a cubrir el norte de Europa, América y Asia. El nivel del mar llego a descender hasta 90 metros por la acumulación de agua en los grandes glaciares que se formaron. El Homo erectus aprendió a dominar el fuego ya hace unos 500 mil años, descubrimiento muy importante para la supervivencia, como abrigo para el rudo clima imperante para la cocción de los alimentos (mas digestivos que crudos). Hace unos 200 mil años atrás, los primeros hominidos con cerebro tan grande como el nuestro evolucionaron a partir del Homo erectus. Era el hombre de Neanderthal (Homo sapiens nenderthalensis), que habito en Europa y Medio Oriente. Sus características faciales y corporales estaban especialmente adaptadas al fríos. Eran mas morrudos y bajos que nosotros, y su cerebro era mayor (1600cc) al nuestro (1400-1500cc). Hace aproximadamente 100 mil años aparece en África el primer ser humano casi como nosotros, pero llamado Homo sapiens arcaico u Hombre de Cro-Magnon. 30 mil años atrás los neanderthales se extinguían y ya estaban los hombres completamente modernos, Homo sapiens, y unos 5.000 años mas tarde el hombre ya habitaba todos los continentes del mundo a exención de la Antártida.
La Evolución Convergente y Paralela. La evolución convergente es el producto de la evolución independiente de uno o más caracteres similares que, partiendo de formas ancestrales distintas, se desarrollan en líneas evolutivas separadas (especies independientes) hasta converger con el tiempo en una forma única.
Adaptación al vuelo
Un ejemplo muy ilustrativo de evolución convergente es el desarrollo de alas en animales tan diferentes como un murciélago, un ave o un insecto. Todos partieron de formas ancestralmente distintas, pero el carácter que permitió el desarrollo de ese órgano terminó por converger en ellos, aflorando caracteres análogos (véase más abajo el apartado sobre los caracteres análogos y homólogos). Determinados grupos de animales ya extinguidos (reptiles pterosaurios), también desarrollaron alas en su momento. La causa de esta evolución convergente en seres tan diferentes radica en la necesidad de adaptación a condiciones vitales similares, o a las condiciones ambientales. Igualmente, el ejemplo de las alas tiene su homología en otras formas adaptadas a la vida acuática, como peces y mamíferos marinos; en todos ellos se distingue un característica común, la de presentar cuerpos con formas hidrodinámicas, indicativo de su adaptación al medio físico en el que decidieron vivir; y en que algunos mamíferos, como los cetáceos, han ido perdiendo sus extremidades hasta quedar reducidos a simples vestigios.
Adaptación a la alimentación De la misma forma que se da la evolución convergente en órganos como las alas, también se aprecia este tipo de evolución en variadas adaptaciones a la alimentación. Así, determinados animales como los osos hormigueros, pangolines, equidnas, etc., unos de América del Sur, y otros de Australia, África o Asia, evolucionaron de forma independiente y desarrollaron estructuras perfectamente adaptadas para alimentarse de hormigas, tales como largos hocicos tubulares dotados de lenguas también muy largas y viscosas, con objeto de capturar los insectos dentro de sus nidos. Asimismo, también desarrollaron poderosas garras para romper los hormigueros y termiteros, y acceder más fácilmente al interior.
Evolución convergente a nivel molecular Algunos ejemplos de convergencia son muy llamativos por su especialización, ya que pueden llegar a desarrollarse a nivel molecular. Determinados animales vegetarianos, como los langures (monos de la subfamilia Colobinos) y los rumiantes, segregan en la saliva una enzima (la lisozima) que actúa en el estómago sobre las bacterias patógenas encargadas de la fermentación de los alimentos vegetales, destruyendo la pared celular de éstas y convirtiéndose en un agente no específico de la defensa del organismo.Los aminoácidos en Colobinos y rumiantes presentan similitudes únicas en su secuencia, convirtiéndose en un claro ejemplo de evolución convergente a nivel molecular. La fisiología y anatomía de la digestión en ambos también es ejemplo de otra forma de convergencia destacable.
Evolución paralela En ocasiones, la evolución convergente se distingue de la paralela. Como se ha dicho, en la evolución convergente uno o más caracteres parten de formas ancestrales diferentes, y evolucionan igualmente a lo largo de linajes separados hasta converger en una misma forma. Sin embargo, en la evolución paralela, aunque los caracteres pueden converger finalmente, en realidad parten de una misma forma ancestral. Estos conceptos son teóricos, pues aunque ambos tipos de evolución se dan en la naturaleza, esas diferencias son difíciles de identificar en casos reales, ya que generalmente se desconocen los estados ancestrales de los que parten los caracteres. Probablemente, determinadas especies de mariposas que comparten la misma coloración, como la virrey (comestible para sus depredadores) y monarca (no comestible), hayan seguido una evolución paralela. Otros ejemplos de evolución paralela podrían ser el oso marsupial y el oso hormiguero; la ardilla voladora y el marsupial volador; o el lobo de Tasmania (ya extinguido) y muchos cánidos que habitan en otros continentes. Aunque todos han derivado de un mismo ancestro marsupial, el aislamiento que han sufrido algunos de ellos en la región de Australasia les han forzado a una evolución paralela.
Conclusión: La evolución no es un hecho, sino un concepto explicativo, un paradigma que inspira diferentes teorías. Es importante tener presente esta distinción si se quiere conservar todo el rigor en la actuación científica y analizar de manera correcta la validez de los razonamientos empleados en las teorías evolucionistas. También debemos agregar que para nosotros este trabajo fue bastante difícil encontrar el material del anexo y la información pero se nos hizo entretenido y aprendimos mucho mas de lo que esperábamos.
Esperamos que le guste el trabajo ya que lo hicimos con mucho esfuerzo. Resumen. La teoría original de la evolución expuesta en forma lógica se debe a Juan Bautista de Lamarck,zoólogo francés, cuya Filosofía Zoológica se publicó en 1809. Lamarck 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. La teoría lamarquista explicaría la adaptación de muchos vegetales y animales al medio, pero e n definitiva es inaceptable, puesto que las pruebas genéticas son decisivas en el sentido de que los carateres adquiridos no se heredan. La contribución de Charles Darwin a los conocimientos científicos fue doble: presentó las pruebas para demostrar que la evolución había ocurrido, a la vez que formuló una teoría, la de la selección natural, para explicar el mecanismo de la evolución. En su viaje Darwin reunió gran cantidad de observaciones interesantes, estableció fecundas analogías, meditando sobre grandes cuestiones, tales como la adaptación de los seres vivos, la diversidad de las especies y sus mutuas relaciones, la lucha por la existencia, la formación de las islas volcánicas. En 1858 Darwin recibió un manuscrito de Wallace, joven naturalista que entonces estaba estudiando la distribución de las plantas y animales en la India y la Península Malaya. En su obra, Wallace formulaba la idea de la selección natural. La explicación propuesta por Darwin y Wallace respecto a la forma en que ocurre la evolución, puede resumirse en la forma siguiente: - La posibilidad de variación es característica de todas las especies de animales y plantas. Darwin y Wallace suponían que la variación era una de las propiedades innatas de los seres vivos. Hoy sabemos distinguir las variaciones heredadas de las no heredadas. Sólo las primeras, producidas por mutaciones, son importantes en la evolución. - De cualquier especie nacen más individuos de los que pueden obtener su alimento y sobrevivir. Sin embargo, como el número de individuos de cada especie sigue más o menos constante bajo condiciones naturales, debe deducirse que perece un porcentaje de la descendencia en cada generación. Si la descendencia de una especie prosperara en su totalidad, y sucesivamente se reprodujera, pronto avasallaría cualquiera otra especie sobre la Tierra. - Sentado que nacen más sujetos de los que pueden sobrevivir, tiene que declararse una lucha por la existencia, una competencia en busca de espacio y alimento. Esta lucha es directa o indirecta, como la de los animales y vegetales para sobrevivir ante condiciones de falta de agua o de bajas temperaturas o a otras condiciones desfavorables del medio ambiente. - Aquellas variaciones que capacitan mejor a un organismo para sobrevivir en un medio ambiente dado favorecerán a sus poseedores sobre otros organismos menos bien adaptados. Las ideas de la "lucha por la supervivencia" y "supervivencia del más apto" son la esencia de la teoría de la selección natural, de Darwin y Wallace. •
Los individuos supervivientes originarán la siguiente generación, y de este modo se transmiten variaciones "aventajadas" a la siguiente generación y a la siguiente.
Escala geológica detallada de las eras geológicas. Mediante el empleo de indicadores de edad relativa ha sido posible ordenar cronológicamente los distintos tramos rocosos que aparecen en la corteza terrestre construyendo una escala ordenada de eventos y materiales. De esta forma, la historia geológica de la corteza se ha dividido en distintas unidades, que de mayor a menor orden, son: eras (definidas principalmente a partir de discordancias, es decir, señalando
ciclos orogénico, es decir, períodos en que hubo formación de montañas); sistemas (definidos principalmente mediante discordancias y contenido faunístico) y pisos (definidos principalmente por contenido faunístico y cambios litológicos significativos). La siguiente es una tabla usada comúnmente en geología y paleontología: Eras
Cenozoico
periodos
Epocas
Cuaternario
Holoceno
Tiempo histórico y prehistórico
Pleistoceno
Evolución del hombre
Plioceno
Edad del hielo. Ancestros del hombre prosimios
Terciario
Mioceno Oligoceno Eoceno
Principales eventos biológicos
Millones de años
1.8 m.a
Dominio de las angiospermas (aparición de gramíneas). Radiación de los mamíferos, pájaros
6.5 m.a
e insectos polinizadores
Paleoceno Extinción de los dinosaurios y reptiles voladores Cretácico
en el continente, extinción de reptiles acuáticos y amonites en el mar.
145 m.a
Aparición y radiación de plantascon flores Mesozoico
Gran desarrollo de ammonites en el mar Jurásico
Expansión de los dinosaurios. Aparición de las aves. Bosques gigantes de Coníferas, Cycas y Gynkos Aparición de los Dinosaurios y mamíferos.
Triásico
Vegetación domindada por Gimnospermas.Reptiles mamiferoides
250 m.a
Expansión de los insectos Primera catástrofe del ecosistema terrestre con gran extinsión Pérmico
marina terrestre. Extinsión de los Trilobites.
290 m.a
Diversificación de reptiles primitivos Primeros reptiles. Anfibios dominantes. Bosques extensos Carbonífero
Inicio de glaciación en el hemisferio Austral
360 m.a
Expansión de los bosques primitivos.Primeras plantas con semillas. Devónico
Primeras plantas con semilla.Primeros anfibios e insectos
408 m.a
210 m.a
Paleozoico
Diversifiación de peces con esqueleto interno Silúrico
Diversificación de peces con mandíbula. Primeras plantas terrestres y
438 m.a
artrópodos. Diversidad de peces sin mandíbulas. Gran diversificación de la vida oceánica. Ordovícico
Trilobites. Primeros vertebrados.
505 m.a
Abundantes algas marinas Expansión de los organismos con esqueleto externo. Cámbrico
Origen de casi todos todos los vertebrados.
590 m.a
Diversas algas Primeros organismos multicelulares.
Proterozoico
Precámbrio
Primeras algas verdes-Inicio de la fotosíntesis
3500 m.a
Procariotas: primeras bacterias Azoico
Consolidación de la tierra
4600 m.a
2.2 Evolución Orgánica 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 la poblaciones y a la aparición de nuevos caracteres se deben a dos cosas; mutaciones y recombinaciones genéticas. 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. RECOMBINACIONES GENÉTICAS, son combinaciones entre los genes del padre y de la madre en el momento de formarse los gametos. Las mutaciones junto con las recombinaciones genéticas hace 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).
Teoría neutralista: La propuso un japonés, Kimura, lo que sostiene es que las mutaciones no son ni perjudiciales ni 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.
Teoría saltacionista (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. Teoría 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. Reformulación (camino a la teoría de santiago) La idea de cambio se remonta a los filósofos presocráticos, específicamente en el postulado de “Heraclito de Efeso” quien decía: “no es posible descender dos veces al mismo río, tocar dos veces una sustancia mortal en el mismo estado, sino por el ímpetu y la velocidad de los cambios se dispersa y nuevamente se reúne y viene y desaparece”. Así como Heraclito concebía el cambio implícito de la Naturaleza, el trasformismo vino a adoptar esta idea y hacerla análoga a la fenomenología biológica . Posteriormente aceptada la mutabilidad de las especies que en un momento fue vista con aversión por parte de la escuela Lineana, pero luego aceptada y concretada por el libro llamado “Filosofía Zoológica” de Jean Baptista Lamark. En este texto que a lo largo de toda su trayectoria, no separa la mente del cuerpo, (tema el cual desarrollaremos en las siguientes paginas) es uno de los puntos más cruciales, para entender la evolución y la vida. Si bien el alud que comienza esta teoría se remonta a Heraclito, con firmeza toma cuerpo después de que Lyell, postulara que los cambios geológicos son los mismos que operan en nuestros días, vale decir: erosión eólica, hídrica, vientos, etc. que estimularon a Darwin a proponer científicamente un nuevo concepto y más propiamente una nueva teoría: “el origen de las especie por medio de la selección natural” La implicación del concepto naturaleza al cual Darwin hacia referencia queda claro, que sigue siendo subordinada bajo a la observación y comprobación de conocimiento del sujeto: “todos sabemos lo significa e implican tal expresiones metafóricas, que son casi necesaria para la brevedad. Del mismo modo, también, es difícil evitar la personificación de la palabra naturaleza; pero por naturaleza quiero decir solo la acción conjunta y le producto de muchas leyes naturales, y por leyes, la sucesión de hechos, en cuanto son comprobados por nosotros” Charles Darwin. En toda selección natural, vendría a significar todas las leyes físico-químicas que son parte del cosmos. Con el adelanto del conocimiento y las nuevas técnicas desarrolladas en nuestro tiempo, surgieron varias teorías para explicar como evolucionan. Entre una de ellas nos gustaría rescatar la que pertenece a la corriente sistémica u holista, por ser la que mejor satisface la explicación de la fenomenología biológica, ya que ni el propio Darwin tenia clara. El parecido morfológico que tiene las diferentes clases, familias, ordenes, generos, especies; conservan un plan general en su organización “podemos llamar esto conformidad con el tipo, sin acercarnos mucho a una explicación del fenómeno”.
La emergencia del pensamiento sistémico, nace básicamente de la visión de las partes, al todo; Así el mecanicismo cartesiano y la división de la mente* y cuerpo, se ve quebrantada por una nueva y revolucionaria teoría: La organización de lo vivo, la autopoiesis*, postulado por Humberto maturana. Entonces, el criterio clave para entender la evolución, esta centrado en entender lo que es la vida. Esta a su vez puede ser entendida con tres criterios claves: Patrón de organización: la configuración de las relaciones que determina las características esenciales del sistema Estructura: la corporeizacion física del patrón de organización del sistema Proceso vital: la actividad involucrada en la continua corporeizacion física del patrón de organización del sistema Por lo tanto, el ser y hacer de los sistemas vivos, son inseparables en su modo especifico de organización. La autopoiesis, es un patrón de respuesta en que la función de cada componente es participar en la producción o transformación en otros componentes de la red, de tal modo que esta se hace a si misma continuamente. *Mente: La caracterización de la mente hecha por Descartes como “la cosa que piensa” (res cogitans) es por fin abandonada. La mente no es ya una cosa, sino un proceso: el proceso de cognición, que se identifica con el proceso de la vida. *Autopoiesis: auto-si mismo, poiesis- crear. concepto difícilmente reductible a la etimología de la palabra. Vinculado con la organización de los sistemas vivos.(ver Maturana H. ,Varela F. 1972) Evolución Orgánica. INTRODUCCIÓN. La evidencia directa de la historia evolutiva de la Tierra se apoya en disciplinas científicas, como la Paleontología, Taxonomía, Anatomía Comparada, Embriología, Genética y más, pero en este trabajo se profundizara solo sobre las ya nombradas. Cada una de estas ha contribuido desde su ámbito a la comprensión y representación del proceso que ha permitido que las formas vivientes cambiaran, generación tras generación, parea permitir la colonización de todas las regiones del planeta. PALEONTOLOGIA. La mayoría de los seres vivos que han habitado el planeta y han desaparecido en el tiempo no han dejado huella, sin embargo unos pocos se han conservado en las rocas sedimentarias, a través de un proceso conocido como fosilización. El concepto de fósil significa encontrado bajo la tierra y se refiere a partes de plantas o animales o a cualquier impresión, trazo o vestigio morfológico dejado por organismos extinguidos. Los fósiles han preservado en algunos casos la detallada estructura de un organismo de modo que se pueda observar y deducir los vasos sanguíneos y nervios que constituían el organismo. La fosilización es un proceso lento y condicionado a factores geológicos y climáticos: Compresión y impresión. Cuando un organismo queda atrapado por sedimentos sin descomponerse por completo, por lo que es posible rescatar restos orgánicos. La impresión es cuando por presión o calor ambiental elevado, los residuos orgánicos desaparecen, dejando una huella del organismo original.
Petrificación. Cuando las partes sólidas (huesos, caparazones e incluso tejidos blandos) se reemplazan por minerales (carbonato de calcio o sílice), estos fósiles se llaman petrificaciones. Moldes. Cuando el material que rodea a un organismo muerto se solidifica, los tejidos luego se desecan y el molde se rellena con minerales que se endurecen, formando una copia exacta de las estructuras externas del organismo original. Los lugares mas apropiados para la fosilización son océanos y lagos, donde los depósitos sedimentarios, como areniscas y piedras calizas, se acumulan gradualmente. En la actualidad subsisten algunas especies que han conservado la anatomía y formas de vida muy primitivas. Ejemplos como el Nautilus, molusco del Mesozoico; el Celacanto, pez del periodo Devónico; y el Ginko biloba, de hace mas de 200 millones de años. La edad de un fósil se determina conociendo la vida media de un elemento radiactivo, así conociendo al proporción de ambos elementos en la muestra estudiada, es posible estimar el tiempo transcurrido en la transformación y, en consecuencia, la edad del fósil. Las evidencias paleontológicas han llegado a establecer líneas evolutivas como el linaje del caballo, en ella se ha permitido reconstruir la morfología, el hábitat y los hábitos alimenticios de las especies que precedieron a la especie, el caballo en este caso. TAXONOMIA y SISTEMATICA. Taxonomía es una disciplina científica que se preocupa de la clasificación de los seres vivos, basándose en un sistema jerárquico de grupos. Ordenados según sus semejanzas. El actual sistema se basa en el propuesto en 1735 por Carolus Linneo: Los seres vivos se agrupan en categorías taxonómicas: las especies se incluyen en géneros, varios géneros conforman la familia, las familias se agrupan en ordenes y las ordenes en clases. La siguiente categoría para animales y protistas es el phylum y para plantas y hongos la división; el último nivel taxonómico es reino. La taxonomía ha contribuido a establecer relaciones de parentesco en los distintos grupos, de acuerdo a las características morfológicas, fisiológicas y genéticas que comparten. El estudio de las relaciones evolutivas entre los organismos, o filogenia, esta a cargo de la SISTEMATICA. Los aportes que ha dado esta disciplina han logrado construir arboles filogenéticos, en los que se observa la historia evolutiva de los seres vivos desde el origen de los reinos y de sus principales divisiones, hasta las especies que conocemos en la actualidad. La clasificación de los organismos puede basarse en ancestros comunes. Si todos los subgrupos de un nivel taxonómico tienen un mismo ancestro, se denominan monofileticos; si por el contrario, provienen de varias líneas evolutivas, se llaman polifileticos. Las primeras diversificaciones evolutivas (hace 550 millones de años) produjeron muchas especies, de las cuales se diversificaron aun más, pero otros grupos taxonómicos se extinguieron y fueron sustituidos por otros que emergieron de otras ramas evolutivas, los grupos taxonómicos extinguidos presentaban características que fueron seleccionadas negativamente por el ambiente. ANATOMIA COMPARADA.
Las evidencias evolutivas surgen de haber constatado que las semejanzas básicas entre grupos de organismos son completamente independientes de la forma de vida que llevan. Richard Owen desarrollo dos conceptos: la homología y la analogía. Las extremidades anteriores del hombre, de un topo o de un murciélago, aunque superficialmente sean diferentes, están formadas por huesos, músculos y nervios en posiciones equivalentes. En el hombre, la mano cumple la función de presión, en el topo la de cavar y en el murciélago la del vuelo. Estas estructuras reciben el nombre de órganos homólogos, ya que tiene un origen evolutivo común, pero desempeñan distintas funciones. Así también existe órganos que cumplen funciones similares, pero las estructuras que los conforman no están relacionadas evolutivamente entre sí. Estos reciben el nombre de órganos análogos. Un ejemplo es las alas de una mariposa, estas cumplen la función de vuelo al igual que las de una gaviota o las del murciélago; sin embargo no tienen el mismo origen evolutivo. Esta evidencia permitió dentro del estudio evolutivo, construir filogenias basadas en el parentesco evolutivo de las especies y desechar las filogenias basadas en criterios funcionales. EMBRIOLOGIA. La embriología estudia el crecimiento, formación y morfogénesis de los organismos desde que el óvulo es fecundado. Las pruebas embriológicas de la evolución se basan en el estudio comparado de la ontogenia o desarrollo embrionario de los animales. Todos los animales cuyos estados embrionarios son similares, estarían emparentados. El aporte de esta disciplina científica al estudio de la evolución proporciona ejemplos de embriones de diferentes animales con características semejantes. La semejanza de los embriones de un grupo taxonómico podría ser una prueba de que estos han evolucionado de un antecesor común. BIOQUIMICA. La presencia de biomoléculas y macromoléculas con estructuras y función similares supuso que los organismos las han heredado de antepasados comunes, en el transcurso de la evolución. Por ejemplo, el ATP y los sistemas metabólicos que permitan regenerarlo, se encuentra en todos los seres estudiados. El creatín fosfato es una sustancia que se encuentra en los músculos de los vertebrados, se ha comprobado que también se encuentra en los hemicordados y en los equinodermos. Esta es la primera evidencia experimental que establece un parentesco evolutivo. La investigación bioquimico-evolutiva analiza también las semejanzas y diferencias en los pigmentos respiratorios de los animales. Mediante ésta hace pensar que estos organismos provienen de antepasados comunes. Esta investigación también analiza la relación de proteínas y enzimas levemente distintas en su composición aminoacídica. GENETICA de poblaciones. La selección natural además de las mutaciones, migraciones, deriva genéticas y los cruzamientos no aleatorios inciden en la evolución de las poblaciones lo que puede dar a lugar a nuevas especies biológicas. Este proceso es el resultado de dos tendencias: por un lado, el aumento de la variabilidad genotípica por mutaciones y recombinaciones meioticas, y por otro, la reducción de esta variabilidad por una presión selectiva del medio.
El estudio genético de los organismos facilita la comprensión de los mecanismos hereditarios que generan la variabilidad, como se mantiene esta variabilidad en las poblaciones de que manera contribuye a los cambios evolutivos.
2.3 Teorías de la Evolución Generación Espontánea La teoría de la generación espontánea, también conocida como autogénesis es una antigua teoría biológica de abiogénesis que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Para referirse a la "generación espontánea", también se utiliza el término abiogénesis, acuñado por Thomas Huxley en 1870, para ser usado originalmente para referirse a esta teoría, en oposición al origen de la generación por otros organismos vivos (biogénesis). La generación espontánea antiguamente era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Galileo. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada. La autogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así que de un trozo de carne podían generarse larvas de mosca. Precisamente, esta premisa era como un fin de una observación superficial, ya que -según los defensores de esta corriente- no era posible que, sin que ningún organismo visible se acercara al trozo de carne aparecieran las larvas, a menos que sobre ésta actuara un principio vital generador de vida. Francesco Redi, un médico italiano, realizó un experimento en 1668 en el que colocó cuatro vasos en los que puso respectivamente un pedazo de serpiente, pescado, anguilas y un trozo de carne de buey. Preparó luego otros cuatro vasos con los mismos materiales y los dejó abiertos, mientras que los primeros permanecían cerrados herméticamente. Al poco tiempo algunas moscas fueron atraídas por los alimentos dejados en los vasos abiertos y entraron a comer y a poner huevos; transcurrido un lapso de tiempo, en esta serie de vasos comenzaron a aparecer algunas larvas. Esto no se verificó, en cambio, en los vasos cerrados, ni siquiera después de varios meses. Por tal motivo, Redi llegó a la conclusión que las larvas (gusanos) se originaban de las moscas y no por generación espontánea de la carne en descomposición. Teorías sobre el origen de la vida: Una de las bases fundamentales de la biología es el origen de la vida sobre la Tierra. Las numerosas hipótesis formuladas como respuesta pueden resumirse en cuatro teorías principales: creacionismo, generación espontánea, teoría de la panspermia y teoría naturalista.
El creacionismo: Todavía a mediados del siglo pasado era una opinión generalizada que la vida en la Tierra había sido creada por una fuerza sobrenatural, después de un acto creativo único o bien a intervalos sucesivos. Además, esta teoría sostenía que cada una de las distintas especies se había originado separadamente de las otras y que no había experimentado modificación alguna en el transcurso de las generaciones sucesivas (inmovilismo de las especies).
Dado que no pueden someterse a una verificación experimental, los fundamentos del creacionismo están excluidos del campo de aplicación de la ciencia y actualmente son ignorados por la mayor parte de la comunidad científica. El fundador de esta teoría fue Aristóteles, que, hacia mediados del siglo IV a. C., se dedicó al estudio de las ciencias naturales.
La generación espontánea es la hipótesis que dice que los seres vivientes se pueden originar de materia no viviente. Aristóteles creía en la abiogénesis, que es otro nombre para la generación espontánea. John Needham apoyo la teoría de la generación espontanea ya que con sus experimentos llego a esa concusión pero el no se dio cuenta de que los frascos con los que se hizo los experimentos no estaban bien cerrados y pensaba que hirviendo los caldos los microorganismos se morían. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) era un científico italiano que repitió los experimentos de Needham. Spallanzani tuvo particular cuidado al hervir las mezclas y al llenar los frascos. Usó corchos para tapar la mitad de los frascos. Selló herméticamente la otra mitad de los frascos. Spallanzani observó que los seres vivientes aparecieron solamente en los frascos tapados con corcho. Presentó este experimento como evidencia de que no hay generación espontánea.
Creacionismo Se denomina creacionismo al conjunto de creencias, inspirada en doctrinas religiosas, según la cual la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente provienen de un acto de creación por uno o varios seres divinos, cuyo acto de creación fue llevado a cabo de acuerdo con un propósito divino. Creacionismo es una doctrina filosófica que asegura que cada cosa existente fue creada por una Inteligencia Superior. Las personas que se adhieren a esta doctrina son llamados creacionistas. Son aquellas personas, científicos o no, que creen que la Tierra, y en general el sistema solar y el resto de las estrellas del Universo, fue creada por Dios en seis días y hace no más de 10000 años, aproximadamente. Ellos basan su cronología en el libro del Génesis (hebreo: Bereshit) mediante la suma de las edades de los personajes bíblicos cuando tuvieron sus primogénitos. Esa edad cosmológica, evidentemente, no concuerda con la realidad física de nuestro universo, el cual tiene una edad de aproximadamente 14 mil millones de años. Aún tomando a la Tierra sola, la cifra creacionista es inverosímil porque la edad real de nuestro planeta es cerca de 4 mil 800 millones de años.
EL VITALISMO las vitalistas o finalistas, que proponen que la vida tiene su origen en una fuerza superior que insufla a los seres un principio vital, que en el caso del hombre se identifica con el alma. Teoría que explica los procesos vitales por la acción de fuerzas vitales propias de los seres vivos e inexplicables por leyes físicoquímicas. El principal precursor fue Hans Driesch que postulo en 1890 la teoría vitalista de la “Entelequia” ! en todas las formas de vida existe un factor interior que activa la vida! fuerza o principio vital. -Esta teoría fue rápidamente desechada por acientica! vitalismo no podía ser cualificado, ya que el nuevo factor causal de vida no podía ser demostrado. -Esta fuerza vital no podía ser estudiada de forma empírica o mediante investigación científica. -No se necesita atribuir la fuerza vital a 1 creador o poder sobrenatural. -Los organismos vivos se distinguen de las entidades inertes porque poseen fuerza vital que no es ni física, ni química. Sostiene que existe una energía vital entre la mente y el cuerpo. Esta energía es totalizadora, armoniza y otorga finalidad a las funciones. La anatomía es el resultado de una fuerza vital conformadora de la materia. El hombre es una unidad indivisible en mente, cuerpo y fuerza vital
J. B. Lamarck (1744 - 1829)
Fue el fundador de las teorías de la generación espontánea y del transformismo. Decía que las especies de los seres organizados proceden de una forma elemental de la cual, por evolución, nacieron las más perfectas y complejas. Lamarquismo: se basa en que la modificación de los seres orgánicos y la evolución de las especies, son resultado de la adaptación al ½ ambiente. Transformismo: dice que los caracteres típicos de las especies animales y vegetales pueden variar por acción de distintos factores externos o internos. Esta teoría se basa entonces en la modificación de determinados órganos del cuerpo debido al uso intensivo de éstos, siendo estas nuevas características heredadas, es decir, se produce una herencia de caracteres adquiridos. Juan Bautista Lamarck fue el primer naturalista que formuló una teoría explicativa sobre los procesos evolutivos. La expuso en su Filosofía zoológica, publicada en 1809. Podemos resumir la concepción de Lamarck en los siguientes puntos:
La influencia del medio. Los cambios medioambientales provocan nuevas necesidades en los organismos. Ley del uso y del desuso. Para adaptarse al medio modificado, los organismos deben 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. Ley de los caracteres adquiridos. Las modificaciones creadas por los distintos grados de utilización de los órganos se transmiten hereditariamente. Esto significa que a la larga los órganos muy utilizados se desarrollarán mucho, mientras que los que no se utilicen tenderán a desaparecer. En resumen, según Lamarck la evolución se explica por acumulación de caracteres adquiridos en el curso de varias generaciones. La teoría de Lamarck es falsa porque los caracteres adquiridos no se transmiten hereditariamente. Charles Darwin (1809 -1882) LA TEORIA DE DARWIN En 1859, el británico Charles Darwin publicó el libro El Origen de las Especies. En este libro explica su teoría de la evolución. En su teoría, Darwin plantea que la evolución de las especies se basa en dos factores: la variedad de la descendencia y la selección natural. La variedad de la descendencia. Darwin plantea que los hijos son diferentes entre sí y diferentes a sus padres en algunas características físicas. La aparición de seres vivos, en una misma especie se debe a la reproducción sexual. La reproducción sexual permite que los descendientes hereden caracteres de ambos padres, lo cual los hace diferentes. Si tomamos como ejemplo las jirafas antiguas, se cree que había una descendencia de jirafas con el cuello más largo que otras. La selección natural. La selección natural es el proceso mediante el cual sobreviven los individuos mejor adaptados a su medio. Esto quiere decir que los organismos que tienen órganos más adecuados a las características del medio donde viven son los que sobreviven. Los que no se adaptan al mercado son eliminados naturalmente. El lugar donde Darwin pudo reafirmar su teoría sobre la evolución fue en Ecuador, con las Islas Galápagos. Ahí encontró en cada isla las mismas especies en apariencia. Dsp se percato que solo eran las mismas razas y no las mismas especies, debido a que cada animal y planta había evolucionado con respecto a las características de cada isla. Postulo tb el concepto de que todos los organismos emparentados, descienden de 1 en común. Darwin aporta a la ciencia la creación de las teorías de la evolución, de la selección natural y de la selección sexual:
Teoría de la Evolución: La evolución como tal ! el mundo está en una evolución constante y irreversible. La Continuidad ! todas las especies han evolucionado a través de otras. El gradualismo ! la evolución ocurre en forma gradual, progresiva y lentamente. La irreversibilidad de esta ! un cambio en un ser vivo en sentido evolutivo, no puede ser vuelto hacia atrás. La extinción es real ! ninguna especie en evolución, si se extingue, se volverá a repetir, ya que cada especie es única.
Teoría de la Selección Natural: Solo una parte de los nacidos sobrevive hasta reproducirse. Los individuos de 1 misma población tienen variaciones en sus caracteres y siempre parte de esta variación se hereda. Las actividades que realizan y el entorno del ser vivo, determinan los rasgos favorables para la supervivencia. Siempre el organismo más capacitado será elegido. Es un proceso = que la evolución, gradual y es la causa de la evolución de los organismos. Teoría de la Selección Sexual: Este desarrollo favorece los logros a obtener pareja. Puede o no ser producente, con respecto al desarrollo evolutivo. Algunas Obras de Darwin: El Origen de las Especies (1839), La Descendencia Humana y la Selección Natural(1871) y La variación de los Animales y Plantas Bajo la Acción de la Domesticación(1868).
Mecanicismo Implica el intento por demostrar que el universo no es más que un vasto sistema en movimiento. El mecanicismo es casi equivalente al materialismo. Todos los fenómenos se explican en base a su masa y movimiento local.
Teoría del Big Bang o de la Gran Explosión En 1948 George Gamow planteo que el Universo se creo en una explosión enorme y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos dsp de la Gran Explosión(Big Bang), cuando la Tº altísima y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos. Cálculos más recientes indican que el H y el He fueron productos primarios de la Gran explosión, y los elementos mas pesado se produjeron mas tarde, dentro de las estrellas. La teoría de Gamow es una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el He y el H se enfriaron y se condensaron en estrellas y galaxias. Mientras se expandía el Universo, la radiación residual de la G.E. continuo enfriándose y llego a 3ºK(-270ºC). Estos vestigios de radiación detectados en 1965 fue la confirmación de la teoría de la G.E. Evolución del Universo: 1 problema sin resolver es si el Universo es abierto o cerrado(sí se seguirá expandiendo o se contraerá). Multiplicando la masa de una galaxia por la masa de un cúmulo de galaxias
se obtiene una densidad mucho mayor que indicaría que el Universo está cerrado. Algunos astrónomos en Hawai han registrado cientos de galaxias, pero predomina un tipo: una clase de galaxias pequeñas y compactas que contienen muchas menos estrellas que la Vía Láctea u otras de su clase. Las jóvenes galaxias en la actualidad se pueden haber formado por la fusión de fragmentos galácticos de masa baja, mucho dsp de la G.E. y pueden representar cada uno de los estadios en la evolución del Universo. Estas teorías también han conducido a especulaciones tan osadas como la posibilidad de una infinitud de universos producidos de acuerdo con el modelo inflacionario. La mayoría de los cosmólogos! se preocupan del paradero de la materia oscura. La minoría! encabezada por Hannes Alfvén piensan que no es la gravedad sino los fenómenos del plasma, la clave para comprender la estructura y la evolución del Universo.
Panspermia Se refiere a la teoría de que la tierra esta llena de semillas. Y el término panspermia fue acuñado por primera vez por el biólogo Alemán Hermann Ritcher en 1865. Que viene del griego pan= todo sperma= semilla La teoría de la Panspermia afirma que la vida aparecida en la Tierra no surgió aquí, sino en otros lugares del universo, y que llegó a nuestro planeta utilizando los meteoritos y los asteroides como forma de desplazarse de un planeta a otro. Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas basadas en la química del carbono, importantes en la composición de las formas de vida que conocemos, se pueden encontrar en muchos lugares del universo. El astrofísico Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia por la comprobación de que ciertos organismos terrestres, llamados extremófilos, son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas. A la teoría de la Panspermia también se la conoce con el nombre de 'teoría de la Exogénesis', aunque para la comunidad científica ambas teorías no sean exactamente iguales. Una propuesta mas para resolver el problema del origen de la vida la presento Svante Arrhenius, en 1908. su teoría se conoce con el nombre de panspermia. Según esta, la vida llego a la Tierra en forma de esporas y bacterias provenientes del espacio exterior que, a u vez, se desprendieron de un planeta en la que existían.
Sintesis Abiótica La teoría de la síntesis abiótica, también llamada teoría de Oparin-Haldane, surgió con el fin de explicar el origen de la tierra y de los seres vivos e intenta estableces con rigor científico, los causales químicos y orgánicos que han dado lugar a la creación de vida en el planeta. Oparin, por un lado, y Haldane, por otro, suponen que la vida apareció en la Tierra en un medio rico en materias orgánicas y desprovisto de oxígeno. Esta teoría está en la base de los argumentos que actualmente se barajan para explicar el origen de la vida.
3.1 Biología Molecular (moléculas inorgánicas, orgánicas y elementos biogenésicos) biologia molecular Los elementos que forman parte de los seres vivos son sorprendentemente similares entre si en estructura y funcion. todos los organismo qeu conocemos tienen proteinas, acidos nucleicos y todos depénden del agua para sobrevivir. En el transcurso de la formacion de los seres vivos se fueron eligiendo de manera natural aquellos que tenian la capacidad de combinarse con otros y tener un numero atomico bajo. de los 92 elementos naturales que se conocen, 25 son los que forman parte de los seres vivos y cumplen en ellos una función. Los elementos que forman parte de los seres vivos se conocen como elementos biogenesicos y se clasifican en bioelementos primarios y secundarios. Estos elementos son fundamentales para la formacion de biomolecula fundamentales, tales como carbohidratos, lipidos, proteinas y acidosnicleicos. Estos elementos constituyen aproximadamente el 97% de la materia viva y son carbono,hidrogeno, oxigeno, nitrogeno, fosforo y azufre. los bioelementos secundarios son todos los elementos biogenesicos restantes. se pueden distinguir entre ellos los que tienen una abundancia mayor al 0.1% en los organismos. Esto no significa que no tengan importancia, ya que una
pequeña cantidad de ellos es suficiente para que el organismo viva. calcio, sodio, cloro, potasio, magnesio, fluor, cobalto, cobre, yodo, hierro, manganeso, silicio, selenio y zinc.
moleculas inorganicas de interes biologico EL AGUA las propiedades del agua son mu especiales, tanto que gracias a ella la vida se ha podido desarrollar en nuestro planeta. Esta formada por dos atomos de hidrogeno y uno de oxigeno y su formula quimica es H20la molecula del agua no tiene carga neta, pero su carga interna se encuentra distribuida de manera desigual, de forma que el extremo donde esta el oxigeno es un tanto negativo y el extremo donde estan los hidrogenos un tanto positivo. De manera que esta polarizada. De manera que se forman puentes de hidrogeno que son breves y unen las moleculas del agua.
Propiedades •
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cohesion.- entre las moleculas del agua es elevada y hace que el agua sea casi incompresible. le brinda turgencia a las plantas (les da forma). tension superficial.-pelicula o capa sobre la superficie provocada por puentes de hidrogeno. adhesion.- da lugar a la capilaridad por lo cual es agua sube por un capilar. favorece el sistema vascular de los arboles y plantas. tiene alto calor especifico.- los puentes de hidrogeno gastan energia por lo que para elevar la temperatura hay que aplicar gran cantidad de calor. permite esta caracteristica que lascelulas se mantengan estables y no hiervan con el calor que provocan sus procesos sirve como solvente.- sirve como solvente para gran cantidad de sustancias, com olas azucares y otras moleculas polares, a las llamadas hidrofilas.
Salesminerales Generalmente ingresan a nuestro organismo como parte de una sal. las sales minerales actuan como soluciones buffer o amortiguadoras, que mantienen el pH del organismo, lo cual es esencial para que las funciones no se alteren. Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.
Moléculas Inorgánicas Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, ácido nucleico) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+). - El AGUA (H2O) es un alimento vital y está formado por 2 átomos de Hidrógeno y 1 átomo de Oxígeno unidos mediante energía química o de activación. El agua es vital porque: a) Es el principal componente del organismo. b) Es el disolvente que permite el cumplimiento del fenómeno de ósmosis mediante el cual se cumplen procesos fundamentales en las funciones digestiva, respiratoria y excretora. c) Es imprescindible para las Enzimas que provocan y regulan las reacciones químicas que se producen en el organismo. - Las SALES MINERALES son necesarias para la constitución de diferentes estructuras orgánicas y para diversas funciones. La única SAL que ingerimos directamente es el Cloruro de Sodio (ClNa o sal de cocina). Otras sales como el Potasio, Yodo, Hierro, Calcio, Fósforo y otras sales en pequeñas cantidades se incorporan por estar contenidos en distintos alimentos.
- El CLORO (Cl) es necesario para la elaboración del Ácido Clorhídrico del tejido gástrico. - El SODIO (Na) interviene en la regulación del balance hídrico provocando la retención de agua en el organismo. - El POTASIO (K) actúa en el balance hídrico favoreciendo la eliminación de agua del organismo. - El YODO (I) es necesario para que la Glándula Tiroides elabore la secreción hormonal que regula el metabolismo de los Glúcidos. - El HIERRO (Fe) es imprescindible para la formación de la Hemoglobina de los glóbulos rojos. - El CALCIO (Ca) y el FÓSFORO (P) son los que constituyen la parte inorgánica de los huesos.
Biomoleculas organicas. El carbono es un elemento muy versatil. Juega un papel muy importante en los procesos de los seres vivos, ya que toda la quimica de la vida gira alrededor de el. Los compuestos organicossiempre contienen carbono, por lo que el estudio de la quimica del carbono se le ha llamado laquímica orgánica. Su propiedad mas importante es que puede formar enlaces covalente con otros átonos y con mas carbono. El carbono contiene 4 electrones en la ultima capa de valencia. Este elemento tiene una tendencia a compartir, mas que a donar o recibir electrones. Esta capacidad ha dado origen a muchasmoléculas, que cumplen infinidad de funciones al participar de manera activa en los procesosquímicos de los seres vivos. los compuestos del carbono pueden asumir formas de cadenas, ramificaciones y anillos, y pueden estar formados por cientos o hasta miles de atomos, como sucede en las moleculas tan complejas como las proteinas del ADN. La funcion esta determinada por la estrcutura molecular. Las principales moleculas organicas de los seres vivos son los carbohidratos, los lipidos, las proteinas los acidos nucleicos. Estas moleculas suelen estar formadas por subunidades que se ensamblan entre si, como si fueran ladrillos que conforman una construccion. Cada unidad es llamada monomero y a la union de monomeros se les llama poilimeros
carbohidratos Siempre contienen C, H, y O , y químicamente se pueden definir como polialcoholes con un grupo carbonilo (aldehído ó cetona). Realizan las siguientes funciones: - Proporcionan energía , hasta 4 Klas/gr (glucosa), y la almacenan (almidón, glucógeno). -Forman estructuras (celulosa, ribosa del RNA, etc.) -Constituyen moléculas de tipo dinámico (vitamina C, heparina, etc.).
Los carbohidratos se clasifican en: Monosacáridos
Aldosas Cetosas Disacáridos
Sacarosa Maltosa
Lactosa Polisacárido
Almidón Glicógeno Dextrina Celulosa los carbohidratos se forman de cadenas de 3 a 7 carbonos. Llamados por este numero: triosas, tetrosas, pentosas y asi sucesivamente. Entonces la glucosa, que esta formada por 6 carbonos, es una hexosa, lo mismo que la fructosa o azucar de las frutas. En el caso de la fructosa y la glucosa es que tienen el grupo cetona o el grupo aldehido. La glucosa no se encuentra en forma lineal en la naturaleza, tiende a formar un anillo. ejemplos de monosacaridos: ribosa: presente en el ARN, participa en la elaboracion de proteinas. desoxirribosa. es tambien una pentosa y forma parte del ADN, la molecula de la herencia. Fructosa. Es el azucar de las frutas Glucosa: es el monosacarido mas abundante en los seres vivos. lo producen las plantas por la fotosintesis. Galactosa: Es una hexosa que forma parte del azucar de la leche.
Oligosacaridos Son dulces y proporcionan energia. Un ejemplo es la sacarosa que se obtiene a partir de la caña de azucar o de la remolacha. Los oligosacaridos estan formados por dos monosacaridos unidos por medio de un enlace glucosidico. Al unirse dos moleculas de azucar, se pierde una molecula de agua. En la sacarosa, se unen una molecula de glucosa y una e fructosa. Otro disacarido es la lactosa, que es el azucar de la leche. esta formada por la union de una molecula de glucosa y una de galactosa. La maltosa es el disacarido que se produce cuando se rompen polisacaridos formados por unidades de glucosa. Esta formado por la union de moleculas de glucosa y aparece en nuestro tubo digestivo cuando iniciamos la digestion de los alimentos que contienen polisacaridos.
polisacaridos los polisacaridos son polimeros formados por la union de muchos monosacaridos. Algunos de ellos funcionan como reserva energeticas, tanto en plantas como animales. Otros cumplen funciones estructurales y dan firmesa a ciertos organismos.
Almidon: es el polisacarido de reserva de la plantas. esta formado por la union de cientos de unidades de glucosa que forman espirales compactas, de manera que se puedan almacenar adecuadamente. El enlace que se forma entre estas unidades de glucosa se comoce como alfa-glucosidico. glucogeno: se le conoce como almidon animal. esta formado por la union de moleculas de glucosa formando una estructura muy ramificada, es decir, con muchas cadenas laterales que se desprenden de una cadena lateral. Los enlaces que se forman son alfa-glucosidicos. celulosa: la celulosa contiene moleculas de glucosa enlazadas de manera distinta a como se une el almidon y el glucogeno. En este caso los enlaces son beta-glucosidicos. La orientacion de las moleculas de glucosa hacen que la celulosa sea fibrosa y por ello cumpla funcion estructural. los polimeros de glucosa, en este caso se unen para formar microfrillas y estas, a su vez, forman fibrilla que dan la forma a los tallos y hojas de las plantas. La celulosa se encuentra en las paredes de las celulas vegetales. Debido al enlace existente en las unidades de la celulosa, esta no es digerible para los seres humanos. Pero cumple la funcion de eliminar mejor los desechos como un vehiculo que permite mantener la regularidad en las evacuaciones intestinales. quitina: este polisacarido se encuentra en el exoesqueleto de cangrejosm langostas e insectos y tambien forma parte de la pared celular de los hongos. La uitina se puede utilizar para elaborar un tipo especial de hilo que se usa como material de sutura.
Lipidos Son conocidos como grasas y forman un grupo amplio de sustancias diversas cuya caracteristica principal es ser insolubles en el agua y solubles en solventes organicos no polares como el eter, el cloroformo o el benceno. estan formados de carbono, hisrogeno y oxigeno. Los lipidos funcionan como reservas energéticas, de las que se obtiene mas energía en comparación a los carbohidratos los lipidos tambien sirven de capa aislante que se ubica denajo de la piel de muchos animales. asi, las ballenas y los mamiferos marinos tienen una capa importante de grasa debajo de la piel. los lipidos se clasifican en 3 tipos principales: •
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lipidos simples, que solo tienen carbono, hidrogeno y oxigeno lipidos complejos, que ademas tienen otros elementos como fosforo o nitrogeno. A este grupo pertenecen los fosfolipidos. Esteroides, que son moleculas formadas por anillos fusionados.
lipidos simples En este grupo se clasifica a los aceites, grasas y ceras. las funciones principales de aceites y grasas, es de
reservas energeticas. Muchas de las grasas naturales se forman mediante la union de una molecula de glicerol con tres de acido graso, de alli que tambien se les llame trigliceridos. Los acidos grasos pueden ser saturados si todos los enlaces del la cadena son simples o insaturados si existe algun doble enlace entre ellos. Estos en laces dobles, le dan la propiedad de ser menos rigidos y que se conviertan mas facil de solido a liquido.
En el caso de las ceras, estas forman cubiertas aislantes que protegen el pelaje, plumaje, hojas y frutos. Los lipidos evitan la entrada o salida de agua en exceso de los organismos.
lipidos complejos: fosfolipidos.
Los fosfolipidos contienen un grupo fosfato asociado a un lipido, Esencialmente se forman de la misma manera que un triglicerido, solo que en este caso se coloca un grupo fosfato en lugar del tercer acido graso. Este grupo se convierte entonces en la cabeza polar de la molecula, que va a ser hidrofilica y las dos cadenas de acidos grasos se convierten en las colas hidrofobicas. Estos fosfolipidos forman las membranas nucleares de las celulas y por lo tanto forman parte de todos los seres vivos.
esteroides los esteroides son estructuralmente diferentes a todos los demas lipidos. se componen de cuatro anillos de carbono fusionados, unidos a distintos grupos funcionales. como el colesterol, el cual es un componente vital de las membranas de las celulas animales y tambien participa en la sintesis de otros esteorides, como las hormonas sexuales femeninas y masculinas, o la aldosteorna, hormona que controla los niveles de sal.
Proteinas Son los elementos principales que forman a los seres vivos. las uñas que estan formadas por queratina; la piel que envuelve el cuerpo esta envuelta en colageno; debajo de la piel en los musculos esta la actina y miosina; la sangre contiene hemoglobina que transporta el oxigeno a las celulas; la insulina tambien es transportada por la sangre y controla los niveles de azucar en la sangre; los anticuerpos que defienden el organismo en caso de infecciones tambien son proteinas. Son biomoleculas grnades, formadas de la union de monomeros llamados aminoacidos. Un aminoacido contiene un carobono central al que se une un grupo amino, un grupo carboxilo, un hidrogeno y algun sustituyente al que llamamos grupo R. Hay veinte aminoacidos que forman parte de los seres vivos y la diferencia entre ellos esta exclusivamente en el grupo R. Cada organismo produce varios cientos de proteinas diferentes, caracteristicas de su especie. En una proteina los aminoacidos se encuentran unidos por medio de enlaces peptidicos. los enlaces se forman por la union del grupo amino de un aminoacido con el grupo carboxilo del otro.
Estructura primaria Se refiere a la secuencia de aminoacidos que la forma. En este caso la proteina es lineal y se distingue de otras por las secuencias de aminoacidos que estan determinadas por el ADN.
Estructura secundaria Los distintos grupos R de cada aminoacido de una proteina tienden a interactuar entre si, los que tienen ligeras cargas positivas y negativas forman puentes de hidrogeno, de manera que se acercan o alejan entre si , dando forma a la cadena de aminoacidos. Se puede formar entonces una estructura enrrollada parecida a un resorte, llamada helice alfa. o en otras como la lamina beta plegada que se asemeja a una lamina de asbesto ondulada. Estructuraterciaria Cuando las proteinas adoptan una forma tridimensional a la que llamamos terciaria. Esta forma de aminoacidos de la proteina que, situados en algunos puntos, pueden unirse fuertemente aun estando alejados unos de otros. En el caso de los aminoacidos se forman puentes disulfuro y modifican la forma de la proteina. Deacuerdo con su forma tridimensional, las proteinas pueden clasificarse en globulares, de forma esferica y fibrosas, de forma delgada.
Estructura cuaternaria Este nivel solo se presenta cuando las proteinas estan formadas de dos o mas cadenas polipeptidicas como en el caso de la hemoglobina que contiene cuantro cadenas unidas entre si por medio de puentes de hidrogeno. Las proteinas pierden su funcionalidad si se someten a calor excesivo o a un pH extremo. En este caso se rompen los enlaces debiles y se dice que la proteina se ha desnaturalizado.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tienen la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que hederadan la información. Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etc.) no encajan en ninguna de las anteriores categorías citadas. Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. Una pentosa o azúcar de cinco carbonos: se conocen dos tipos de pentosas que forman parte de los nucleótidos, la ribosa y la desoxirribosa, esta última se diferencia de la primera por que le falta un oxígeno y de allí su nombre. El ADN sólo tiene desoxirribosa y el ARN tiene sólo ribosa, y de la pentosa que llevan se ha derivado su nombre, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico, respectivamente. El ADN y el ARN se diferencian porque: - el peso molecular del ADN es generalmente mayor que el del ARN - el azúcar del ARN es ribosa, y el del ADN es desoxirribosa - el ARN contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el ADN presenta timina
Ácido Desoxirribonucleico (ADN) El Ácido Desoxirribonucleico o ADN (en inglés DNA) contiene la información genética de todos los seres vivos. Es como el código de barra de todos los organismos vivos que existen en la tierra, que está formado por segmentos llamados genes. La combinación de genes es específica para cada organismo y permite individualizarnos. Estos genes provienen de la herencia de nuestros padres y por ello se utiliza los tests de ADN para determinar el parentesco de alguna persona. Ácido Ribonucleico (ARN): El “ayudante” del ADN Ácido nucleico formado por nucleótidos en los que el azúcar es ribosa, y las bases nitrogenadas son adenina, uracilo, citosina y guanina. Actúa como intermediario y complemento de las instrucciones genéticas codificadas en el ADN. La información genética está, de alguna manera, escrita en la molécula del ADN, por ello se le conoce como “material genético”. Por esto, junto con el ácido ribonucleico (ARN) son indispensables para los seres vivos. El ARN hace de ayudante del ADN en la utilización de esta información. Por eso en una célula eucariótica (que contiene membrana nuclear) al ADN se lo encuentra sólo en el núcleo, ya sea formando a los genes, en cambio, al ARN se lo puede encontrar tanto en el núcleo como en el citoplasma.
Transcripción o síntesis a ARN
Básicamente, la relación entre el ADN, el ARN y las proteínas se desarrolla como un flujo de actividad celular. Dicho flujo, que hoy constituye el dogma central de la biología molecular, podríamos graficarlo así: ADN --------> ARN ----------------> PROTEINAS replicación --> transcripción --> traducción Descriptivamente, diremos que el ADN dirige su propia replicación y su transcripción o síntesis a ARN (reacción anabólica), el cual a su vez dirige su traducción (reacción anabólica) a proteínas. De lo anterior se desprende que la transcripción (o trascripción) es el proceso a través del cual se forma el ARN a partir de la información del ADN con la finalidad de sintetizar proteínas (traducción). Para mayor comprensión, el proceso de síntesis de ARN o transcripción, consiste en hacer una copia complementaria de un trozo de ADN. El ARN se diferencia estructuralmente del ADN en el azúcar, que es la ribosa y en una base, el uracilo, que reemplaza a la timina. Además el ARN es una cadena sencilla. El ADN, por tanto, sería la "copia maestra" de la información genética, que permanece en "reserva" dentro del núcleo. El ARN, en cambio, sería la "copia de trabajo" de la información genética. Este ARN que lleva las instrucciones (traducción) para la síntesis de proteínas se denomina ARN mensajero(ARNm). La replicación y la transcripción difieren en un aspecto muy importante, durante la replicación se copia el cromosoma de ADN completo, pero la transcripción es selectiva, se puede regular.
El ARNm ARN mensajero: molécula de ARN que representa una copia en negativo de las secuencias de aminoácidos de un gen. Las secuencias no codificantes (intrones) han sido ya extraídas. El ARNm es un completo reflejo de las bases del ADN, es muy heterogéneo con respecto al tamaño, ya que las proteínas varían mucho en sus pesos moleculares. Es capaz de asociarse con ribosomas para la síntesis de proteínas y poseen una alta velocidad de recambio. El ARN mensajero es una cadena simple, muy similar a la del ADN, pero difiere en que el azúcar que la constituye es ligeramente diferente (se llama Ribosa, mientras que la que integra el ADN es Desoxi Ribosa). Una de las bases nitrogenadas difiere en el ARN y se llama Uracilo, sustituyendo a la Timina.
Tipos de ARN Los productos de la transcripción no son sólo ARNm. Existen varios tipos diferentes de ARN, relacionados con la síntesis de proteínas. Así, existe ARN mensajero (ARNm), ARN ribosómico (ARNr), ARN traductor (ARNt) y un ARN heterogéneo nuclear (ARN Hn). Dentro del ADN hay genes que codifican para ARNt y ARNr.
ARNHn ARN heterogéneo nuclear = ARNm primario: localizado en el núcleo y de tamaño variable. Precursor del ARN mensajero, se transforma en él tras la eliminación de los intrones, las secuencias que no codifican genes.
ARNm Con pocas excepciones el ARNm posee una secuencia de cerca de 200 adeninas (cola de poli A), unida a su extremo 3' que no es codificada por el ADN. Codones y aminoácidos La información para la síntesis de aminoácidos está codificada en forma de tripletes, cada tres bases constituyen un codón que determina un aminoácido. Las reglas de correspondencia entre codones y aminoácidos constituyen el código genético. La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma. Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia, específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el ARN mensajero, dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde. Un vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente. RN implicados en la síntesis de proteínas • ARN mensajero: lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína desde el ADN, lugar en que está inscrita, hasta el ribosoma, lugar en que se sintetizan las proteínas de la célula. Es una molécula intermediaria entre el ADN y la proteína. En eucariotas, el ARNm se sintetiza en el nucleoplasma del núcleo celular y de allí accede al citosol, donde se hallan los ribosomas, a través de los poros de la envoltura nuclear. • ARN de transferencia: son cortos polímeros de unos 80 nucleótidos que transfiere un aminoácido específico al polipéptido en crecimiento; se unen a lugares específicos del ribosoma durante la traducción. Tienen un sitio específico para la fijación del aminoácido (extremo 3') y un anticodón formado por un triplete de nucleótidos que se une al codón complementario del ARNm mediante puentes de hidrógeno. • ARN ribosómico: se halla combinado con proteínas para formar los ribosomas, donde representa unas 2/3 partes de los mismos. En procariotas, las subunidad mayor del ribosoma contiene dos moléculas de ARNr y la subunidad menor, una. En los eucariotas, la subunidad mayor contiene tres moléculas de ARNr y la menor, una. En ambos casos, sobre el armazón constituido por los ARNr se asocian proteínas específicas. El ARNr es muy abundante hallado en el citoplasma de las células eucariotas. Los ARNr son el componente catalítico de los ribosomas; se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis de proteínas; actúan, pues, como ribozimas. ARN reguladores Muchos tipos de ARN regulan la expresión génica gracias a que son complementarios de regiones específicas del ARNm o de genes del ADN. • ARN de interferencia: (ARNi o iRNA) son moléculas de ARN que suprimen la expresión de genes específicos mediante mecanismos conocidos globalmente como ribointerferencia o interferencia por ARN. Los ARN interferentes son moléculas pequeñas (de 20 a 25 nucléotidos) que se generan por fragmentación de precursores más largos. Se pueden clasificar en tres grandes grupos:
○
Micro ARN: (miARN o RNAmi) son cadenas cortas de 21 ó 22 nucleótidos hallados en
células eucariotas que se generan a partir de precursores específicos codificados en el genoma.
○
ARN
interferente pequeño: (ARNip o siARN), formados por 20-25 nucleótidos, se producen con frecuencia por rotura de ARN virales, pero pueden ser también de origen endógeno.
Elementos Biogenesicos Materia Viva es un sistema coloidal cuyo medio de dispersión es el agua y cuya face dispersa y esta constituida por dispersiones moleculares he iónicas de materias orgánicas he inorgánicas o los elementos químicos. Elementos Biogenésicos: Bio = Vida Genesicos = Origen de la vida Biogenésicos Concepto: los elementos biogenésicos son todos aquellos elementos químicos que se designa para formar parte de la materia viviente. Se clasifican: Según su frecuencia y sus micros componentes En la frecuencia: Bioelementos primarios o principales: son los elementos mayoritarios de la materia viva; constituyen el 95% de la masa total. Estos son: el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y el nitrógeno(N). Que se encuentran en las legumbres, Vegetales, Granos
Elementos Cecambrios: Son todos Aquellos que se encuentran en todos los organismos Como por ejemplo: Magnesio, Sodio, Potasio, Hierro, Azufre, Cloro Todos ellos corresponden al 0,05% del 100% del peso total del organismo. Elementos Secundarios Variables: Son aquellos que se encuentran en concentraciones muy variables en los organismos unos en grandes cantidades y el otro en pocas cantidades como por ejemplo: Zinc, Titanio, Bromo. Elementos Micro componentes: Son Aquellos que se encuentran en pequeñas cantidades y se dividen en: Elementos Invariables: Son aquellos que se encuentran en todas las especies vivientes en concentraciones sumamente bajas, menos del 0,005% del 100% peso total del organismo. Elementos Variables: son aquellos que se encuentran en un organismo y en otro no como por ejemplo: Plata, Berilo, Estroncio, Arsénico, Cromo, Níkel, Cobalto. Según la función se clasifican en: 1) Elementos plásticos: son aquellos que entran en la composición de la materia orgánica he inorgánica, y le dan forma al organismo como por ejemplo Carbono, hidrógeno, Oxigeno, nitrógeno. Elementos Oligosinergicos: son aquellos elementos que son indispensables para el funcionamiento de los organismos como por ejemplo A) a los que actúan como electrolitos que se encuentran disueltos en el agua como ácidos, bases, y sales. B) a los que actúan como elementos catalíticos como por ejemplo el yodo y el hierro. C) a los que actúan en forma desconocida tales como el manganeso y el cobre A aquellos que intervienen en la conformación de los seres vivos. Los más importantes son el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Clasificación de los elementos biogenésicos:
Bioelementos secundarios: son el azufre (S), fósforo (P), magnesio (Mg), calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K) y cloro (Cl). Los encontramos formando parte de todos los seres vivos y en una proporción de 4,5%. Oligoelementos: son aquellos elementos químicos que se encuentran presentes en forma residual. Son muy escasos o están en pequeñísimas cantidades. En los seres vivos se han aislado unos 60 oligoelementos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos. Estos son: hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), flúor (F), yodo (I), boro (B), silicio (Si), vanadio (V), cromo (Cr), cobalto (Co), selenio (Se), molibdeno (Mb) y estaño (Sn). Elementos biogenésicos Los organismos vivos pueden considerarse como sistemas químicos complejos que crecen y se mantienen a expensas de la energía y materia que adquieren del medio ambiente. A pesar de la enorme variedad de especies animales y vegetales que existen en la biosfera los organismos tienen propiedades comunes en su organización y composición química que son el resultado de una selección natural a lo largo de millones de años. La composición química de los seres vivos ha estado condicionada, tanto por la disponibilidad de los materiales en el medio ambiente como por las propiedades especiales de algunos átomos y moléculas que pueden realizar funciones específicas en los procesos de la vida. Se denominan elementos biogenésicos a los elementos químicos que forman parte permanente de los seres vivos. Cuando se compara cualitativa y cuantitativamente los elementos que entran a formar parte de la materia viva y de la corteza terrestre, se encuentran bastantes diferencias que pueden explicarse, al menos parcialmente, teniendo en cuenta algunas consideraciones esencialmente químicas. El enlace iónico: se produce entre 2 o más átomos, uno de los cuales capta y el otro cede. Es decir Un átomo pierde un electrón y el otro lo gana. El enlace covalente: el cual se produce por la interacción de dos o más átomos en los cuales los electrones se comportan creando una gran estabilidad. 3.2 Niveles de Organización estructural del cuerpo humano El cuerpo humano se puede comparar con un edificio. Esta constituído de varias clases de estructuras (techo, paredes, ladrillos, entre otros), así el cuerpo humano se encuentra formado por diferentes estructuras; éstas se conocen como células, las que a su vez se agrupan para formar tejidos. Los tejidos se unen para construir órganos y los órganos integran sistemas (o aparatos). En resumen, tenemos que los niveles estructurales fundamentales del cuerpo humano son: Nivel químico: Representa la organización de los constituyentes químicos del cuerpo humano. El resultado en materia viva, lo cual implica metabolismo, irritabilidad, conductividad, contractilidad, crecimiento, y reproducción. (Que vendrían siendo las biomoleculas oorganicas e inoganicas y elementos biogenesicos). Nivel celular: La unidad básica de la vida es la célula. Estas unidades de la vida, todas juntas, dan lugar al tamaño, forma y característica del cuerpo. Cada célula tiene tres partes principales que son: el citoplasma, núcleo y la membrana. Las células son controladas por genes, las unidades de la herencia. Los genes contienen las instrucciones biológicas que conforman las características del cuerpo humano. Todas las células de nuestro cuerpo se generan de la célula creada por la fusión de un espermatozoide proveniente del padre y de un óvulo proveniente de la madre. Nivel tisular: Las células se organizan para formar los tejidos del organismo, los cuales se especializan para ejecutar ciertas funciones especializadas. Por ejemplo, los tejidos se puede especializar como epiteliar, conectivo, muscular y nervioso. Nivel de órgano: Los órganos se forman cuando diversos tejidos se organizan y agrupan para llevar a cabo funciones particulares. Además, los órganos no solo son difrentes en funciones, pero también en tamaño, forma, apariencia, y localización en el cuerpo humano. Nivel de sistema o aparato: Representan el nivel más complejo de las unidades de organización del cuerpo humano. Involucra una diversidad de órganos deseñados para llevar a cabo una serie de funciones complejas. En otras palabras, un sistema es la organización de varios órganos para desempeñar funciones específicas. Los órganos que integran un sistema trabajan coordinados para efectuar una actividad biológica particular, i.e., trabajan como una unidad. Los principales sistemas del cuerpos son, a saber: 1) tegumentario o piel, 2) esquelético y articular, 3) muscular, 4) nervioso, 5) endocrino, 6) cardiovascular o circulatorio, 7) linfático e inmunológico, 8) respiratorio o pulmonar, 9) digestivo o gastointestinal. 10) urinario o renal, y 11) reproductorio.
El cuerpo humano consiste de varios niveles de organización estructural, que se asocian entre sí de varias maneras. Aquí se consideran los principales niveles que serán de utilidad para aprender la manera que se organiza el cuerpo humano. El nivel más bajo de organización, es el nivel químico, ya que aquí se incluyen todas las sustancias químicas esenciales para mantener la vida. Todas esas sustancias químicas están formadas de átomos que se encuentran juntos de diversas maneras. Las sustancias químicas por su parte se unen para formar el siguiente nivel de organización. El siguiente nivel de organización estructural, es el nivel celular. Las células son las unidades básicas estructurales y funcionales de un organismo, existiendo muchos tipos de células presentes en el cuerpo como son, las células nerviosas, musculares, sanguíneas, de las cuales cada una tiene una estructura diferente y realiza una función distinta. El nivel de los tejidos, es el siguiente nivel de organización estructural, considerando que los tejidos son un grupo de células similares embriológicamente y realizan funciones específicas. Cada célula del tejido tiene una función especial, las células mucosas producen moco, es una secreción que lubrica los alimentos en la medida que transitan por el estomago, las células parietales producen ácido en el estomago, y las células cimógenas producen enzimas necesarias para digerir las proteínas. Otros tejidos corporales son el tejido conectivo, el tejido muscular, y el tejido nervioso.En muchos sitios del cuerpo se unen diferentes tipos de tejidos para formar un nivel todavía más alto de organización siendo los órganos estructuras compuestas de dos o más tejidos diferentes con funciones específicas y formas reconocibles. Ejemplo: El corazón, el hígado, los pulmones, el cerebro, el estómago. Etc. El siguiente nivel superior de organización estructural es el nivel superior de sistemas. Un sistema consiste en una asociación de órganos que tiene una función común. ejemplo el sistema digestivo que interviene en la degradación y absorción de los alimentos compuestos por varios organismos como la boca, la lengua, glándulas salivales, faringe, esófago, intestino delgado, intestino grueso, recto, ano, hígado, páncreas y vesícula biliar. El nivel más alto de organización es el nivel de organismo. En donde todas las partes del cuerpo funcionan entre si para constituir el organismo total de individuo viviente. Niveles de organización del cuerpo humano: El ser humano no es una masa amorfa sino una masa organizada. Los siguientes niveles organizan el cuerpo humano. 1- Células. 2- Tejidos 3- Órganos 4- Sistemas 5- Aparatos 1- Célula: Es la unidad estructural y funcional de todo ser vivo. Es el elemento más pequeño del cuerpo humano. Todo el cuerpo está formado por células. Puede tener vida propia, puede ser independiente como ocurre con los seres unicelulares (bacterias por ejemplo), no obstante la mayoría de los seres vivos son pluricelulares. La célula es un ente dinámico y tridimensional, nunca está parada, se construye y se crea continuamente, es además una esfera que puede adoptar diferentes formas (redonda, cuadrada, rectangular…) Se puede decir que el organismo enferma porque enferma sus células. En la estructura de la célula vamos a encontrar una un membrana plasmática, núcleo y un citoplasma ( organelas, peraplasma, citoesqueleto, hialoplasma) . La membrana plasmática aisla a las células del exterior, intenta que la célula no se deshidrate. La célula recibe estímulos que determinan lo que ésta debe hacer en cada momento. Dentro del núcleo están los cromosomas formados por los genes donde se encuentra la información?? posible que la célula tiene. El citoplasma es el espacio que hay entre el núcleo y la membrana plasmática, en este espacio hay órganos para que la célula pueda vivir que es lo que se denomina organelas. El paraplasma son las sustancias de reserva que tiene la célula. El hialoplasma es un líquido. ---------------------------: Mecanismo mediante el cual se multiplican las células de nuestro organismo. Su finalidad es la de permitir el crecimiento del niño, reparar lesiones o permitir la renovación de ciertas estructuras del cuerpo. Sólo hay tres tipos de células que no se dividen en nuestro cuerpo:
-células nerviosas o neuronas. -células musculares del corazón. -células musculares esqueléticas. Las células pueden ser de dos tipos: - somáticas: son las que componen los tejidos, órganos… Son las más numerosas, las que dan lugar o forman el cuerpo. Se dividen por mitosis: La célula multiplica su material genético dando lugar a 2 células con el mismo material genético (46 cromosomas) - germinales: dan lugar a los gametos (son el óvulo y el espermatozoide entre otros), estas células tienen la mitad de cromosomas que las células somáticas. Se dividen por meiosis: es una mitosis muy particular, es un proceso mediante el cual previamente la carga genética del óvulo y del espermatozoide se divide en 2 (si antes su carga genética era 2n ahora esas 2 nuevas células tendrán una carga genética de n), por lo tanto dan lugar a 4 minicélulas (2 del óvulo y 2 del espermatozoide, con la mitad de la carga genética), al unirse 1 célula del óvulo y otra del espermatozoide con un carga n dan lugar a una célula con una carga energética adecuada, es decir, de 2n 2- Tejidos: Las células se agrupan por similitudes para constituir estructuras más complejas llamadas tejidos. Por ejemplo nombraremos el tejido epitelial, está formado por una o varias capas de células yuxtapuestas que recubren todas las superficies libres del organismo y constituyen el recubrimiento interno de las cavidades, órganos, huecos, conductos del cuerpo y de la piel, además forman las mucosas y las glándulas (que son un conjunto de células epiteliales) El tejido epitelial puede adoptar estas dos formas: células epiteliales y glándulas. Este tejido se regenera rápidamente por ejemplo como ocurre con el epitelio de la piel, cuando en verano tomamos un mayor tono de color no significa nada porque al cabo de poco tiempo volvemos a adoptar nuestro color inicial, esto es porque el epitelio de la piel se regenera. Lo mismo ocurre con el epitelio del útero, éste se renueva cada 28 días. Debajo del epitelio hay una serie de capas protectoras como son la membrana basal y por debajo de ésta el tejido conjuntivo, este tejido a su vez está formado de linfocitos. 3- Órganos: Son un conjunto de tejidos que se agrupan con una función determinada. Por ejemplo el útero se forma a través del tejido epitelial (se va formando sobre todo en los primeros 14 días para todo lo que sucederá en el embarazo) y del tejido muscular liso que protegerá al feto. 4- Sistemas: Un conjunto de órganos se agrupan para llevar a cabo una función. Por ejemplo el sistema digestivo está formado por varios órganos como pueden ser el estómago, esófagos, intestinos (son parte del tubo digestivo), también el páncreas (funciona como una glándula de secreción interna que vierte a la sangre), el hígado (funciona como una glándula exócrina porque vierte a un conducto con relación al exterior o al exterior en si mismo, además secreta la bilis, ésta a su vez facilita la digestión de las grasas) 5- Aparato: Un conjunto de sistemas se asocian para realizar una determinada función. Por ejemplo el aparato locomotor está formado por el sistema nervioso, muscular, óseo. Nivel organismo es la unión de varios sistemas o aparatos que realizan una función diferente, pero que complementan las del resto, dan como resultado a un organismo o al cuerpo humano en su totalidad.
4.1 Origen de la Célula y teoría Celular 1. Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia la célula viva. Las evidencias disponibles sugieren que los precursores de las primeras células surgieron en forma espontánea, mediante el autoensamblaje de moléculas simples. La Teoría Celular, tal como se la considera hoy, puede resumirse en cuatro proposiciones: 1. En principio, todos los organismos están compuestos de células. 2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas de organismo. 3. Las células provienen tan solo de otras células preexistentes. 4. Las células contienen el material hereditario. Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos están formados por células; es la unidad de función, porque de ella depende nuestro
funcionamiento como organismo y es la unidad de origen porque no se puede concebir a un organismo vivo si no esta presente al menos una célula. Por sus aportaciones, Theodor Schwann y Mathias Schleiden son considerados los fundadores de la Teoría Celular Moderna La célula es el nivel de organización de la materia más pequeño que tiene la capacidad para metabolizar y autoperpetuarse, por lo tanto, tiene vida y es la responsable de las características vitales de los organismos. En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de nuevos materiales para crecer, r eproducirse, repararse y autorregularse; asimismo, produce la energía necesaria para que esto suceda. Todos los seres vivos están formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas.
4.2 Caracteísticas Generales de la célula y procesos metabólicos Individualidad: Todas las células están rodeadas de una membrana plasmática que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial eléctrico de la célula. Algunas células como las bacterias y las células vegetales poseen una pared celular que rodea a la membrana plasmática. Contienen un medio hidrosalino, el citoplasma, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares. Poseen: ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las instrucciones para el funcionamiento celular. ARN, que expresa la información contenida en el ADN. Enzimas y otras proteínas que ponen en funcionamiento la maquinaria celular. Una gran variedad de otras biomoléculas. Existen dos tipos básicos de células: procariotas y eucariotas. Las células procariotas son estructuralmente mas simples que las eucariotas. Conformaron los primeros organismos del tipo unicelular que aparecieron sobre la tierra, hace unos 3.500 millones de años. Las células procariotas tienen el material genético concentrado en la región central del citoplasma, pero sin una membrana protectora que defina un núcleo. La célula no tiene orgánulos –a excepción de ribosomas- ni estructuras especializadas. Como no poseen mitocondrias, los procariotas obtienen energía del medio mediante reacciones de glucólisis en los mesosomas o en el citosol. Están representados por los organismos del dominio Bacteria (bacterias y algas cianofíceas) y por los organismos pertenecientes al Dominio Archaea (extremófilos) Las células eucariotas son más complejas que las procariotas y surgieron a partir de estas por el fenómeno de Endosimbiosis, hace unos 1.000 millones de años. Tienen mayor tamaño y su organización es más compleja, con presencia de organelas que le permiten una notable especialización en sus funciones. El ADN está contenido en un núcleo con doble membrana atravesado por poros. Las células eucariotas están presentes en los organismos pertenecientes al Dominio Eukarya (Protistas, Hongos, Plantas y Animales) [editar]
Variedad celular Las células tienen una gran variedad de tamaños y formas, dependiendo principalmente de la adaptación a diferentes ambientes o funciones. Van desde unas décimas de micrón -la milésima parte de un milímetro- en las bacterias, hasta unos cuantos centímetros en algunas algas marinas. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo(término que proviene de una palabra griega que significa cambio).
Las células pueden dividirse en dos grandes grupos: procarióticas y eucarióticas. Entre ellas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas y de estructura sencilla; el material genético está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esa zona del resto de la célula. Las eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma el núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego “núcleo verdadero”, mientras que procariótico significa “antes del núcleo”. Célula eucariótica: nuestra célula Las células que existen en nuestro organismo se destacan por tener una gran cantidad de formas y funciones específicas, pero con una estructura interna común. Uno de sus componentes es la membrana plasmática, que se encarga de mantener y delimitar lo que entra y sale de la célula, siendo la frontera entre lo intracelular y lo extracelular. Como el resto de las membranas celulares, posee una composición química de fosfolípidos y proteínas. Casi todas las células bacterianas, y también vegetales, están además encapsuladas en una pared celular gruesa y sólida compuesta de polisacáridos (el mayoritario en las plantas superiores es la celulosa). La pared celular, que es externa a la membrana plasmática, mantiene la forma de la célula y la protege de daños mecánicos, pero también limita el movimiento celular y la entrada y salida de materiales. Claro que en el caso de las células humanas, estas no tienen pared celular. Orgánulos celulares Organoides celulares Orgánulos celulares Por su parte, el núcleo es el centro de control de la célula, donde se encuentra la mayor parte de la información hereditaria de esta. Delimitado por una membrana doble o carioteca, el núcleo contiene un material fibrilar llamado cromatina, la cual se condensa cada vez que la célula se divide y da origen a los cromosomas, que suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Al interior del núcleo se encuentra el nucléolo, que contiene gran cantidad de ácido ribonucleico ribosomal, precursor de la composición de los ribosomas que hay en el citoplasma, que intervienen en la síntesis de proteínas. El número y tamaño de estos varía según las necesidades ribosomales de cada célula. El citoplasma es la parte clara que comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Tiene una consistencia viscosa y consta de dos partes esenciales: citoplasma fundamental yorganoides celulares e inclusiones. La primera parte se reduce a una solución acuosa formada por varios iones y sustancias orgánicas que la célula incorpora para los procesos biológicos que se realizan en su interior, además de productos de desecho que elimina, consecuencia del mismo proceso. Organoides En su segunda parte se distinguen varias estructuras que es necesario explicar: Aparato de Golgi: es un complejo sistema compuesto de vesículas y sacos membranosos, que en las células vegetales se llama dictiosoma. Una de sus funciones principales es la secreción de productos celulares, como hormonas, enzimas digestivas, materiales para construir la pared, entre otros. Retículo endoplasmático: es una red de túbulos y sacos planos y curvos encargada de transportar materiales a través de la célula; su parte dura es el lugar de fijación de los ribosomas; el retículo liso es el sitio donde se produce la grasa y se almacena el calcio. El retículo endoplasmático está disperso por todo el citoplasma. Los materiales sintetizados son almacenados y luego trasladados a su destino celular. Lisosomas: son organoides limitados por una membrana; las poderosas enzimas que contiene degradan los materiales peligrosos absorbidos en la célula, para luego liberarlos a través de la membrana celular. Es decir, los lisosomas constituyen el sistema digestivo de la célula. Mitocondrias: son conocidas como la central eléctrica de la célula, permitiendo la respiración y la descomposición de grasas y azúcares para producir energía. Poseen una doble membrana: membrana externa, que da hacia el citoplasma, y membrana interna, que da hacia la matriz o interior de la mitocondria. Su principal función es aprovechar la energía que se obtiene de los diversos nutrientes y transmitirla a una molécula capaz de almacenarla, el ATP (adenosintrifosfato). Esta energía se obtiene mediante la deshidrogenización de los combustibles. El hidrógeno sustraído es transportado a través de varias moléculas, que constituyen la cadena respiratoria, hasta el oxígeno, con el que forma agua. En el proceso de respiración se genera energía, que es acumulada por el ATP, el cual puede ser enviado a cualquier parte de la célula que necesite aporte energético; allí el ATP se descompone y la libera. Cloroplastos: son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es todavía más compleja que la mitocondrial; además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membranas que encierran el pigmento verde llamadoclorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre lafotosíntesis. Este proceso, • •
acompañado de liberación de oxígeno, consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía. De esta forma, los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias. Vacuolas: son unos saquitos de diversos tamaños y formas rodeados por una membrana. Generalmente se pueden ver en el citoplasma de las células eucarióticas, sobre todo en las células vegetales. Se encargan de transportar y almacenar materiales ingeridos, así como productos de desecho y agua. Centríolos y cuerpos basales: estas estructuras, a diferencia de las anteriores, no tienen membrana. Casi siempre se presentan de a pares y se hacen visibles cuando la célula entra en división, en una posición perpendicular entre ambos. De estructura tubular y hueca, sus paredes están constituidas por microtúbulos, de los que emerge el aparato miótico necesario para la división celular. Los cuerpos basales solo se diferencian de los centríolos en función, no así en forma. Microtúbulos: son cilindros muy delgados que carecen de membrana. Además de ser los componentes básicos de los centríolos, cuerpos basales, cilios y flagelos, tienen la función de conservar y regular la forma celular y los movimientos intracelulares. Microfilamentos: son finos hilos de naturaleza proteica y, al igual que los microtúbulos, están involucrados en la variación de la forma celular y movimientos intracelulares. Química interna de la célula Una de las principales cualidades de las células es su capacidad de transformar un tipo de ener gía en otro. Este conjunto de reacciones químicas que las células hacen para su crecimiento, irritabilidad, movimiento, reparación y reproducción, se denominametabolismo celular, como mencionamos anteriormente.
La membrana plasmática de las células eucarióticas es una estructura dinámica formada por 2 capas de fosfolípidos en las que se embeben moléculas de colesterol y proteínas. Los fosfolípidos tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Las dos capas de fosfolípidos se sitúan con las cabezas hacia fuera y las colas, enfrentadas, hacia dentro. Es decir, los grupos hidrófilos se dirigen hacia la fase acuosa, los de la capa exterior de la membrana hacia el líquido extracelular y los de la capa interior hacia el citoplasma. Las proteínas embebidas en las capas de fosfolípidos cumplen diversas funciones como la de transportar grandes moléculas hidrosolubles, como azúcares y ciertos aminoácidos. También hay proteínas unidas a carbohidratos (glicoproteínas) embebidas en la membrana. Las mitocondrias, estructuras diminutas alargadas que se encuentran en el hialoplasma (citoplasma transparente) de la célula, se encargan de producir energía. Contienen enzimas que ayudan a transformar material nutritivo en trifosfato de adenosina (ATP), que la célula puede utilizar directamente como fuente de energía. Las mitocondrias suelen concentrarse cerca de las estructuras celulares que necesitan gran aportación de energía, como el flagelo que dota de movilidad a los espermatozoides de los vertebrados y a las plantas y animales unicelulares. Cavidad rodeada por una membrana que se encuentra en el citoplasma de las células, principalmente de las vegetales. Se forman por fusión de las vesículas procedentes del retículo endoplasmático y del aparato de Golgi. En general, sirven para almacenar sustancias de desecho o de reserva. En las células vegetales, las vacuolas ocupan la mitad del volumen celular y en ocasiones pueden llegar hasta casi la totalidad. También, aumentan el tamaño de la célula por acumulación de agua. Es la capa que va por fuera de la membrana plasmática su función es proteger a la célula Es la estructura situada dentro del núcleo celular que sirvn en la formación de ribosomas. Es un complejo macromolecular formado por la asociación de ADN y proteínas que se encuentra en el núcleo de la célula eucarionte. Es el que contiene la información genética y determina todas las características y procesos de la célula. Material de tipo gelatinoso que contiene las estructuras celulares. Nuclear es la que establece una barrera entre la cometria y el citoplasma. Los cloroplastos, diminutas estructuras verdes y esféricas, son esenciales para el proceso de la fotosíntesis. En este proceso, la energía solar que se recibe se combina con agua y dióxido de carbono en presencia de una molécula de clorofila, para producir oxígeno e hidratos de carbono; éstos pueden ser consumidos por algunos animales. Sin el proceso de la fotosíntesis, la atmósfera no contendría el oxígeno suficiente para mantener la vida animal. La célula utiliza las sustancias que penetran en ella como materia prima para construir otras sustancias más complejas, o como combustible para obtener energía. Los componentes, como aminoácidos, lípidos, monosacáridos, agua y los elementos minerales, son usados para formar sustancias orgánicas más complejas y mantener toda la organización celular. Por ejemplo, los aminoácidos son encadenados para producir moléculas proteicas (síntesis), las que son ordenadas para formar estructuras más complejas. Este proceso es lo que se conoce como anabolismo, y el proceso de destrucción se denomina catabolismo. El anabolismo es la formación de compuestos a partir de células simples; y el catabolismo es el proceso productor de energía contrario al anterior; es decir, va de moléculas complejas a moléculas simples. Todos los seres vivos tienen moléculas orgánicas, como proteínas, hidratos de carbono, lípidos y ácido nucleico. Pero también poseen moléculas inorgánicas, como el agua y las sales minerales; de hecho, alrededor de
dos tercios del peso total de tu cuerpo (80 por ciento) es agua, elemento que cumple varias funciones en los sistemas vivos, permitiendo que ocurran todas las reacciones químicas del metabolismo celular. En la célula ocurren todas las reacciones químicas que nos ayudan a mantenernos como individuos y como especie. Estas reacciones hacen posible la fabricación de nuevos materiales para crecer, reproducirse, repararse y autorregularse; asimismo, produce la energía necesaria para que esto suceda. Todos los seres vivos están formados por células, los organismos unicelulares son los que poseen una sola célula, mientras que los pluricelulares poseen un número mayor de ellas. Si consideramos lo anterior, podemos decir que la célula es nuestra unidad estructural, es la unidad de función y es la unidad de origen; esto, finalmente es lo que postula la Teoría celular moderna. Llegar a estas conclusiones no fue trabajo fácil, se requirió de poco más de doscientos años y el esfuerzo de muchos investigadores para lograrlo. Quienes postularon la Teoría celular formaron parte de este grupo y entre ellos podemos mencionar a Robert Hooke, René Dutrochet, Theodor Schwann, Mathias Schleiden y Rudolph Virchow. Es importante hacer notar que el estudio de la célula fue posible gracias al microscopio, el cual se inventó entre los años 1550 y 1590; algunos dicen que lo inventó Giovanni Farber en 1550,mientras que otros opinan que lo hizo Zaccharias Jannsen hacia 1590. A Robert Hooke se le menciona porque fue el primero en utilizar la palabra "célula", cuando en 1665 hacía observaciones microscópicas de un trozo de corcho. Hooke no vio células tal y como las conocemos actualmente, él observó que el corcho estaba formado por una serie de celdillas, ordenadas de manera semejante a las celdas de una colmena; para referirse a cada una de estas celdas, él utiliza la palabra célula. En 1824, René Dutrochet fue el primero en establecer que la célula era la unidad básica de la estructura, es decir, que todos los organismos están formados por células. Para 1838 Mathias Schleiden, un botánico de origen alemán, llegaba a la conclusión de que todos los tejidos vegetales estaban formados por células. Al año siguiente, otro alemán, el zoólogo Theodor Schwann extendió las conclusiones de Schleiden hacia los animales y propuso una base celular para toda forma de vida. Finalmente, en 1858, Rudolf Virchow al hacer estudios sobre citogénesis de los procesos cancerosos llega a la siguiente conclusión: "las células surgen de células preexistentes" o como lo decía en su axioma "ommni cellula e cellula".
Funciones de las células Todas las células realizan tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Otras funciones o derivadas de estas serian:
Irritabilidad: es la capacidad del protoplasma para responder a un estímulo. Es más notable en las neuronas y desaparece con la muerte celular. Conductividad: es la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la célula a partir del punto de estimulación. Esta y la irritabilidad son las propiedades fisiológicas más importantes de las neuronas. Contractilidad: es la capacidad de una célula para cambiar de forma, generalmente por acortamiento. Está muy desarrollada en las células musculares. Absorción: es la capacidad de las células para captar sustancias del medio. Secreción: es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una enzima digestiva o una hormona.
Excreción: es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular. CARACTERISTICAS CELULA EUCARIOTA Tamaño Diámetro entre 10 y 100 mm(milimitras). Material genético Rodeado por una envoltura nuclear (formada por una doble membrana) estructura que constituye el núcleo celular Citoplasma Posee un sistema endomembranoso que compartimentaliza el citoplasma Tiene organelas transductoras de energía los cloroplastos y mitocondrias Posee ribosomas y otras estructuras carentes de membrana que forman su esqueleto interno Dominio de organelas Eukarya(protistas hongos plantas y animales Podríamos decir que las células eucariotas se caracterizan por tener: Núcleo celular: limitado por una envoltura celular Un sistema endomembranoso : que incluye varias estructuras intercomunicadas y vesiculas aisladas derivadas de ellas que puede ocupar casi la totalidad del citoplasma y lo compartimentalizan. Cada tipo de estructura membranosa desempeña una funcion distinta: retículo endoplasmatico lisosomas aparato de golgi etc. Organelas transductoras de energía: su función es la producción de energía sea a partir de materia orgánica (mitocondrias) o de sustancias inorgánicas (cloroplasto). En ambos casos se trata de organelas limitadas por membranas Estructuras carentes de membranas como los ribosomas los centríolos y los microtubulos La célula es: La unidad de estructura porque todo ser vivo esta formado por celulas La unidad de función porque las células cumplen las funciones vitales La unidad de origen porque todo ser vivo proviene de una célula La célula eucariota es aquella que tiene núcleo verdadero Las características de las células eucariotas son: tiene ADN lineal con proteínas. Son mas grandes que las célula procariota. Son células evolucionadas y actuales. Tienen metabolismo complejo. Posee organelas generadoras de energía. Posee un sistema de endomembranas (membrana interna) retículo endoplasmatico, aparato de golgi, etc. El núcleo de una célula eucariota esta formado por un núcleo celular limitado con una envoltura celular
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA CELULA Y PROCESOS METABOLICOS Las células vivas poseen cuatro características que las distinguen de otros sistemas químicos: una membrana que las separa del ambiente circundante y les permite mantener su identidad bioquímica; enzimas esenciales para las reacciones químicas de las que depende la vida; capacidad para replicarse generación tras generación; posibilidad de evolucionar a partir de la producción de descendencia con variación. Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están e nvueltas en una membrana — llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten cre cer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra. Hay 2 tipos de células: Eucariotas Eucariota, también eucarionte, organismo vivo formado por células que tienen núcleos verdaderos, e s decir, separados del citoplasma por una membrana doble bien diferenciada.
1-Nucléolo 2- Núcleo 3-Ribosoma 4-Vesícula 5-R.E.R. 6-Aparato de Golgi 7-Citoesqueleto 8-R.E.L. 9Mitocondria 10-Vacuola 11-Citoplasma 12-Lisososoma 13-Centriolos
EUCARIOTA: CÉLULA VEGETAL Las células vegetales, así como las animales, presentan un alto grado de organización, con numerosas estructuras internas delimitadas por membranas. La membrana nuclear establece una barrera entre la cromatina (material genético) y el citoplasma. Las mitocondrias, de interior sinuoso, convierten los nutrientes en energía que utiliza la planta. A diferencia de la célula animal, la vegetal contiene cloroplastos, unos orgánulos capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. Otro rasgo diferenciador es la pared celular, formada por celulosa rígida, y la vacuola única y llena de líquido, muy grande en la célula vegetal
Procariotas Procariota, también procarionte, organismo vivo cuyo núcleo celular (véase Célula) no está e nvuelto por una membrana, en contraposición con los organismos eucariotas, que presentan un núcleo verdadero o rodeado de membrana nuclear. Además, el término procariota hace referencia a los organismos conocidos como móneras que se incluyen en el reino Móneras o Procariotas. PROCESOS METABOLICOS El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo.1 Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc. El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro PROCESOS FISIOLOGICOS Algunos procesos pueden ser: Irritabilidad: Es la capacidad del protoplasma para responder a un estímulo. Es más notable en las neuronas y desaparece con la muerte celular. Conductividad: es la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la célula a partir del punto de estimulación. Esta y la irritabilidad son las propiedades fisiológicas más importantes de las neuronas. Contractilidad: es la capacidad de una célula para cambiar de forma, generalmente por acortamiento. Está muy desarrollada en las células musculares. Respiración: Esencial para la vida, es el proceso por medio del cual las células producen 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. Secreción: Es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una enzima digestiva o una hormona.
Excreción: Es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular. Reproducción: Es el proceso de división celular.
COMPONENTES DE LA CELULA Citoplasma: Está rodeado por una membrana plasmática. Se divide en organelas, orgánulos e inclusiones. Los orgánulos citoplasmáticos incluyen membrana celular (plasmática), retículo e ndoplásmico (ergastoplasma), aparato de Golgi, centriolos (o centrosoma), mitocondrias, laminillas anulares, fibrillas y estructuras filamentosas, lisosomas y microtúbulos. Núcleo: Compuesto por membrana nuclear, cromatina y nucleolo. Existen procesos físico-químicos como la difusión, la activación y la desactivación en el crecimiento celular y orgánico.
TRANSPORTE MOLECULAR A TRAVES DE LA MEMBRANA hay dos tipos de transportes a travez de la membrana plasmatica o celular: transporte activo y el transporte activo: el pasivo, se caracterisa ir a favor del gradiente y no gastar energia al hacerlo.hay tres tipos de transporte pasivo: 1. difusion simple: que consiste en el paso de sustancias parecidas a la compocicion de la membrana. 2. difusion facilitada: que es el paso de sustancias a travez de unas proteinas integrales que permite el paso de ciertas sustancias como el sodio, etc.. 3. osmosis: es el paso del agua atravez de los fosfolipidos (compocicion de la membrana), y consiste en en el nombre mas especifico de la difusion simple dle agua. la celula presenta agua y solutos en su interior y en su exterior en las cuales estan presentaes con una determinada concentracion enel cual el proseso de osmosis se encarga de balansear. transporte activo: va en contra del gradienet, o sea gasta energia y hay dos tipos: 1. tranporte activo primario: es la regulacion de sodio que permite sacarsodio para afuera de la celula a btravez de una proteina llamada bomba de sodio potasio. 2. transporte activo segundario: es la regunlacion de sodio y potasio en la celula, pero su principal funcion es traer a dentro de la celula, glucosa. este prseso se llama segundario dado a que involucra el proseso primario y ademas ocupa la misma bomba de sodio potasio (que es una proteina transportadora) para regular os niveles de sodio y potasio en la celula y su ambiente.
COMPONENTES DE LA CELULA ·Citoplasma: Está rodeado por una membrana plasmática. Se divide en organelas, orgánulos e inclusiones. Los orgánulos citoplasmáticos incluyen membrana celular (plasmática), retículo e ndoplásmico (ergastoplasma), aparato de Golgi, centriolos (o centrosoma), mitocondrias, laminillas anulares, fibrillas y estructuras filamentosas, lisosomas y microtúbulos. ·Núcleo: Compuesto por membrana nuclear, cromatina y nucleolo.
MEMBRANA CELULAR (PLASMÁTICA) Es un filtro altamente selectivo que conserva concentraciones desiguales de iones a ambos lados de ella y permite que las sustancias nutritivas entren a la célula y que los productos de desecho salgan de ella. Se han propuesto varios modelos para la membrana plasmática. De todos, el llamado "modelo de mosaico fluído" (Figura 2.) de Singer y Nicholson está más acorde con nuestros conocimientos actuales. Este
modelo considera que la membrana celular consta de una capa bimolecular de fosfolípidos, en las que se intercalan unidades globulares de proteína a intervalos variables para formar un mosaico con la capa de lípidos. Se ha demostrado que estas proteínas integrantes de la membrana tienen regiones hidrófobas e hidrófilas, y es probable que las porciones hidrófobas están incluidas en la capa central de lípidos de la membrana, con las regiones hidrófilas expuestas en la superficie. RETICULO ENDOPLASMICO Se divide en granular y liso. El retículo endoplásmico granular presenta en las paredes de sus cisternas ribosomas. Allí se produce la síntesis de proteínas. Los ribosomas se unen a cadenas de RNA. RETÍCULO ENDOPLASMICO LISO (AGRANULOSO) En contraste con el retículo endoplásmico rugoso, el liso, como indica su nombre, carece de gránulos ribosómicos. Esta organela tiene forma tubular o vesicular y es más probable que aparezca como una profusión de conductos interconectados de forma y tamaño variables que como acúmulos de cisternas aplanadas, características del retículo endoplásmico rugoso. Las membranas del retículo endoplásmico liso se originan del retículo endoplásmico rugoso, y se pueden unir directamente con éste e indirectamente, por medio de vesículas pequeñas, con el aparato de Golgi. El retículo endoplásmico liso no participa en la síntesis de proteínas. RIBOSOMAS Se encuentran en todas las células, excepto eritrocitos maduros, y pueden estar unidos al retículo endoplásmico rugoso y formar parte de él, o encontrarse libres en el citoplasma. Sea que estén libres o unidos, los ribosomas se encuentran por lo general en acúmulos llamados polisomas o polirribosomas. Estos acúmulos representan grupos de ribosomas unidos por una cadena de RNA mensajero. Se ha sugerido que los ribosomas libres sintetizan proteínas que la célula usa para sus propias necesidades, como la replicación, en tanto que los ribosomas unidos a las membranas sintetizan proteínas que serán secretadas por la célula y usadas en otras partes del cuerpo. APARATO DE GOLGI El aparato o complejo de Golgi consta de pilas de sacos aplanados localizados en el citoplasma de muchas células. El aparato de Golgi participa en el flujo de membrana, en el transporte y concentración de materiales de secreción y su liberación de la célula, en la síntesis de algunos productos secretorios, en particular glucoproteínas y mucopolisacáridos, y en la formación de lisosomas primarios. LISOSOMAS Son estructuras citoplásmicas rodeadas de membrana que aparecen granulosas durante la inactividad, pero que adoptan el aspecto de vesículas cuando se activan. Se cree que se originan en el aparato de Golgi, pero en algunas células, o bajo determinadas condiciones, pueden derivarse de algunas porciones del retículo endoplásmico. (Figura 3.) Debido a que participan en la digestión, su aspecto depende de su estado funcional, lo que produce una gran variedad de aspectos, o pleomorfismo. Los lisosomas se encuentran en todas las células, excepto los eritrocitos, pero son particularmente abundantes en macrófagos, leucocitos neutrófilos, células hepáticas y células del túbulo proximal del riñón. En algunas células de vida prolongada (p.ej., neuronas, músculo cardiaco y hepatocitos), se acumulan grandes cantidades de cuerpos residuales (lipofucsina) con la edad. MITOCONDRIAS Como característica, son organelas rodeados de membrana, muy flexibles y libres en el citoplasma. A veces son contráctiles o móviles. Son propensas a hincharse en ciertos estados fisiológicos. Tienen gran importancia en el metabolismo energético como la principal fuente de adenosintrifosfato (ATP) y son el sitio de muchas reacciones metabólicas. En ellas radica el sistema del citocromo para transferencia de electrones capaz de fijar la energía obtenida de las oxidaciones del ciclo de Krebs para dar ATP. Las mitocondrias son la principal fuente de energía de las células. De manera adicional, concentran el calcio y conservan un medio cálcico general dentro del citoplasma. PROTOPLASMA El protoplasma, el material de que estan formadas las celulas y que se ha descrito com la base fisica de la vida, existe en estado coloidal. Propiedades del protoplasma
