GUIA TEORICA UNIDAD I (Naturaleza de la Vida) *BIO-017.
Prof. Brígido Hierro García.
Concepto de Biología: La biología es la ciencia que se encarga del estudio sistematizado y pormenorizado de los seres vivos.
Se considera a la Biología como una ciencia porque pasa por el rigor del método científico, tiene definido un conjunto de conocimientos ciertos y sistematizados y también tiene un objeto de estudio que son los seres vivos.
La historia de la biología se inició con los griegos y los romanos, pero existe desde la misma existencia del hombre sobre la faz de la tierra.
Su estudio se divide en grandes etapas: antigua, media, moderna y actual (siglo XX).
En cada etapa histórica de la biología se destacaron científicos que con sus aportes permitieron el avance de dicha ciencia.
Los Personajes o científicos de la biología antigua que definieron el campo de estudio de la medicina, anatomía y zoología fueron: Hipócrates, Aristóteles y Galeno.
Los Autores de la teoría celular fueron: Schleiden y Schwann (ambos alemanes).
Los Personajes que tuvieron que ver con el estudio de la célula fueron: Leeuwenhoek y Hooke
Los Hermanos Jansen fueron los Inventores del microscopio compuesto.
Charles Darwin fue quien Propuso una teoría para explicar la evolución de los seres vivos a través de la selección natural.
Se considera a Luis Pasteur como padre de la microbiología y el que dio el golpe final a la teoría de la generación espontánea.
Se considera a Andres Vesalius como Padre de la Anatomía.
Max Knoll y Ernst Ruska fueron quienes Inventaron el microscopio electrónico.
William Harvey fue quien descubrió la circulación de la sangre.
La Biología es la Ciencia que estudia los seres vivos y sus manifestaciones.
La Ciencia que estudia la estructura de los seres vivos es la Morfología y la Fisiología es la que estudia el funcionamiento.
La Genética es la Ciencia que se ocupa del estudio de la transmisión de los caracteres hereditarios.
La Ecología estudia la relación de los organismos con su medio ambiente.
La Histología es la Ciencia que estudia la estructura de los tejidos.
La Citología es la Ciencia que estudia la estructura y función de la célula.
El Sistema de nombrar los organismos ideado por Carlos Linneo se llama Sistema Binomial.
La Taxonomía es la Ciencia que estudia la clasificación de los seres vivos.
La Evolución es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que se manifiestan en los seres vivos.
La ciencia que explica como se desarrolla un organismo desde la célula hasta un organismo pluricelular es la Embriología.
Tomas Morgan Propuso la teoría cromosómica de la herencia.
El Personaje histórico que observó microorganismos al microscopio por primera vez fue Anton Van Leeuwenhoeck.
El Método Científico es un Procedimiento lógico y ordenado que se utiliza para realizar una investigación científica y se usa también para probar las ciencias.
Los pasos del método científico son: Observación, Hipótesis, Experimentación, Teoría y Ley.
La Observación consiste en percibir a través de los sentidos.
La Hipótesis es la posible respuesta al fenómeno observado.
La Experimentación es el conjunto de pasos para probar la Hipótesis.
La Teoría es una Proposición (Conclusión) con aceptación parcial.
La Ley es una Proposición (Conclusión) con aceptación universal.
Metabolismo Se define como un Conjunto de reacciones químicas para obtener energía.
Anabolismo es Degradación de moléculas grandes en otras mas pequeñas.
Catabolismo es Síntesis o formación de moléculas pequeñas a partir de grandes.
La Ciclosis es un movimiento circular del citoplasma.
La Homeostasis es la Capacidad de los seres vivos de mantener constante su medio interno.
La Irritabilidad es la Capacidad de los seres vivos de responder ante un estímulo.
La Reproducción es la Característica que les permite originar otros semejantes a ellos.
La Adaptación es la Característica que Permite a los seres vivos ajustarse a los cambios del ambiente.
El crecimiento es un aumento en el número de células y de sustancia nueva en el organismo.
Cilios, Flagelos y Pseudópodos son estructuras para el movimiento celular.
Ejemplos de los niveles de Organización (Nivel Biológico).
Células: Paramecio, Neurona, Óvulo, Espermatozoide, Eritrocito, Polen . . .
Tejidos: Epidermis de cebolla, Sangre, Parénquima, Colénquima, Oseo, Cartilaginoso ….
Órganos: Corazón, Higado, Hueso, Piel, Tallo, Antera, Hoja, Fruto, Raíz …..
Sistemas: Digestivo, Circulatorio, Excretor, Reproductor, Respiratorio, Nervioso ….
Organismos: Planta, Perro, Gato, Paramecio, Euglena, Lombriz, Erizo, Calamar, Hombre …
Células: Son las unidades básicas, estructurales y funcionales de los seres vivos.
El primer postulado de la Teoría Celular es: ”La Célula es la Unidad Básica, Estructural y Funcional de todos los seres vivos”.
El segundo postulado de la Teoría Celular es: “Todos los seres vivos están formados por una o más células”.
Las Células Procarióticas No tienen membrana nuclear, Son poco desarrolladas.
Las Células Eucarióticas tienen membrana nuclear, Son bien desarrolladas.
Núcleo, Citoplasma y Membrana Plasmática, son las estructuras básicas de las Células (Tanto Procarióticas como Eucarióticas.
Los organismos con Células Procarióticas se denominan Procariontes.
Los organismos con Células Eucarióticas se denominan Eucariontes.
Las Mitocondrias son Organelos Celulares relacionados con la respiración celular.
El Organelo Celular que controla todas las actividades celulares es el Núcleo y este también participa en la Reproducción.
Los Lisosomas son Organelos Celulares cuya función es la digestión celular.
Son Partes propias de la Célula Vegetal: Plastos o Plastidios, Pared Celular y Grandes Vacuolas.
Son Partes propias de la Célula Animal: Movimiento y Centríolo
La Pared Celular es el Organelo Celular cuya función es dar rigidez y sostén a la Célula Vegetal.
Los Cloroplastos son Organelos Celulares que contienen clorofila y están presentes en la célula vegetal.
El pigmento que le da coloración amarillenta a algunos vegetales, se llama Xantofila.
La Clorofila es el principal pigmento fotosintético presente en los vegetales. Hay 2 tipos: Clorofila Alfa y Clorofila Beta.
Los Organelos locomotores propios de las amebas son los Pseudópodos.
Los Cromosomas son Organelos que portan el material genético y están dentro del Núcleo.
Los ribosomas son Organelos celulares relacionados con la síntesis de Proteinas.
La membrana celular está formada por una capa doble de lípidos y una de proteínas.
La secreción de sustancias a nivel celular ocurre en el Citoplasma.
Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de unos pocos micrómetros (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas (cocos), barras (bacilos) y hélices (espirilos). Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, hongos, etc.), no tienen el núcleo definido ni presentan, en general, orgánulos membranosos internos. Son el mejor ejemplo de Células Procariotas.
Los Virus (del latín virus, «toxina» o «veneno») son agentes infecciosos microscópicos que sólo pueden multiplicarse dentro de las células de otros organismos. Los virus infectan todos los tipos de organismos, desde animales y plantas, hasta bacterias y arqueas. Los virus son demasiado pequeños para poder ser observados con la ayuda de un microscopio óptico, por lo que se dice que son submicroscópicos. El primer virus conocido es el virus del mosaico del tabaco.
VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana), así se conoce al Virus causante del SIDA (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida). Este virus provoca la caída del Sistema Inmunológico del Organismo.
El SIDA es una enfermedad que se presenta como una etapa avanzada de la infección por el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH). Se trata de un retrovirus que ataca las defensas del organismo y altera la capacidad para defenderse de las enfermedades ocasionadas por otros virus, bacterias, parásitos y hongos. El sistema inmunológico agrupa diversos tipos de células, entre otras los glóbulos blancos encargados de luchar contra los agresores externos. El VIH concretamente mata a un tipo de células, los linfocitos CD4 que integran el sistema inmunológico.
La palabra SIDA se forma con las iniciales de la expresión "Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida."
** Nota Importante: Todos los virus son infecciosos (Provocan maleficios), pero muchas bacterias son beneficiosas, como por ejemplo:
Algunas bacterias producen antibióticos tales como estreptomicina capaces de curar enfermedades.
Análogamente, las bacterias son muy importantes ya que convierten nitrógeno en una forma útil por ciertas raíces de plantas o proveen el gusto intenso en yogurt.
Las bacterias se usan en la producción de ácido acético y vinagre, varios aminoácidos y enzimas, y especialmente en la fermentación de lactosa a ácido láctico, la cual coagula las proteínas de la leche, y se usan en la fabricación de casi todos los quesos, yogurt y productos similares.
Ellas también ayudan a la descomposición de la materia orgánica muerta. Actualmente, los métodos de la ingeniería genética son usados para mejorar los tipos de bacterias con fines comerciales y muestran una gran promesa futura
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ENFERMEDADES PRODUCIDAS
POR BACTERIAS:
Ántrax
Botulismo
Brucellosis
Campilobacteriosis
Chancroide
Cólera
Difteria
Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157:H7)
Ehrlichiosis
Enfermedad por Estreptococo grupo A
Enfermedad por Haemophilus influenzae tipo b
Enfermedad por Legionela (o de los Legionarios)
Enfermedad de Lyme
Fiebre de las Montañas Rocosas
Fiebre Q
Fiebre tifoidea
Fiebre de tifus (transmitida por pulgas)
Gonorrea
Granuloma Inguinal
Infección por Chlamydia trachomatis
Infección por meningococo
Lepra
Leptospirosis
Linfogranuloma venereo (LGV)
Listeriosis
Pertusis o (tos ferina)
Pfiesteria
Plaga
Psitacosis
Salmonelosis
Shigelosis
Sífilis
Tétano
Tuberculosis
ENFERMEDADES PRODUCIDAS
POR VIRUS:
Meningitis aséptica (Meningitis viral)
Enfermedad por Hantavirus
Encefalitis(post-infecciosa)
Fiebre amarilla
Hepatitis A
Hepatitis B
Hepatitis C (antes llamada Hepatitis No-A No-B)
Infecciónes Arbovirales
Influenza o Gripe
Paperas (parotiditis infecciosa)
Poliomielitis (Polio, Parálisis Infantil)
Sarampion (Measles)
Sarampion Aleman (Rubeola)
Síndrome de Rubeola Congénita
Infección por Virus Inmunodeficiencia Humana (VIH) (SIDA)
Varicela (Chickenpox)
Viruela (Smallpox)
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Conociendo la Unidad de la Vida: La Célula
4.1. La teoría celular
Los organismos vivos están formados por unidades básicas llamadas células. Es considerada el primer nivel de organización biológica. Las características asociadas con la vida dependen de las actividades que ocurren dentro de las células. En organismos unicelulares, una única célula realiza todas las actividades vitales, mientras que en los organismos pluricelulares sus actividades se dividen entre sus diferentes tipos de células. Todo lo que un organismo realiza se produce fundamentalmente a nivel celular.
La mayoría de las células son tan pequeñas que no podemos verlas a simple vista. No fue hasta la invención del microscopio que se descubrieron y estudiaron las células. Este instrumento de magnificación demostró ser uno de los inventos más importante en la historia de la ciencia. El desarrollo de los microscopios ha permitido a los científicos estudiar las células en detalle.
En 1838, Matthias Schleiden, un botánico alemán, propuso, como resultado de sus observaciones en tejidos vegetales, la hipótesis de que todas las plantas estaban formadas por células. Al año siguiente, Theodor Schwann, un zoólogo también alemán, luego de haber observado tejidos animales, amplió la hipótesis y propuso que los animales también estaban formados por células y que los procesos vitales de los organismos ocurren dentro de las células. En 1858, Rudolf Virchow presentó evidencia de que las células se reproducen para formar otras células.
Como resultado de muchas investigaciones, incluyendo las de Schleiden, Schwann y Virchow, se desarrolló la Teoría Celular, la cual se puede resumir en estas afirmaciones:
• Todos los organismos vivos están formados por una o más células.
• La célula es la unidad básica de estructura y función de los organismos vivos.
• Las células nuevas provienen, por reproducción, de células ya existentes.
4.2. Tipos de células
Las células estás compuestas por estructuras llamadas organelos, que llevan a cabo funciones específicas.
Las células que no tienen núcleo ni otros organelos rodeados por membrana se denominan procarióticas. Aquellas que sí poseen núcleo y otros organelos rodeados por membranas se denominan eucarioticas. La palabra eucarionte significa núcleo verdadero.
Las Bacterias y las Archeas son ejemplos de organismos procariontes o células procarióticas. Los Protistas, Hongos, Plantas y Animales están formados por células eucarióticas, son organismos eucariontes.
4.3. Estructura de una célula eucariótica
Toda célula eucariótica está formada por tres componentes básicos: membrana celular, citoplasma y núcleo.
4.3.1. Membrana celular
La membrana celular o plasmática es el límite celular, es la estructura que separa a la célula viva del medio externo. Con la regulación del paso de materiales dentro y fuera de la célula, la membrana celular ayuda a mantener un medio interno adecuado para la vida. Este control del intercambio de materiales, lo realiza gracias a su capacidad de permeabilidad selectiva: la membrana celular es selectivamente permeable o diferencialmente permeable, lo que quiere decir que deja pasar unas sustancias e impide el paso de otras.
La membrana plasmática no es rígida, por lo que permite el movimiento y la deformación celular. Además de regular el paso de materiales, realiza otras funciones vitales para la célula: ofrece superficie para reacciones químicas, se adhiere y comunica con otras células y sus proteínas transmiten señales.
Estructuralmente, la membrana está formada por lípidos y proteínas, la mayoría de los lípidos que la conforman son fosfolípidos, los cuales le confieren las propiedades físicas que estas poseen. La disposición de los lípidos y las proteínas en la membrana se explican con el “Modelo de Mosaico Fluido” propuesto por Singer y Nicolson (1972). De acuerdo a este modelo, las proteínas se encuentran embebidas en una doble capa fluida de lípidos.
Dentro de la célula se llevan a cabo muchas actividades metabólicas: los azúcares se rompen para liberar energía, se sintetizan proteínas partiendo de materiales simples y se producen diversos materiales de desecho. La célula necesita recibir constantemente materiales para realizar sus procesos vitales y los materiales de desecho deben ser eliminados antes de que se acumulen en el ambiente interno, de esa manera es que puede seguir funcionando y conservar su homeostasis.
El transporte celular es el movimiento constante de sustancias en ambas direcciones, a través de la membrana. Mediante las diferentes modalidades de transporte celular entran a la célula los materiales que se necesitan y salen los materiales de desecho. El transporte a través de la membrana puede ser pasivo y activo. El transporte pasivo no requiere que la célula gaste energía y se realiza por un proceso físico denominado difusión; en este, las partículas se desplazan a favor del gradiente de concentración, es decir, desde una región de mayor concentración hacia otra de menor concentración. El transporte activo sí requiere de gasto energético, en este las partículas se mueven en contra del gradiente de concentración, es decir, desde una región de menor concentración hacia otra de mayor concentración. La energía requerida en el transporte activo es aportada en forma de moléculas denominadas nucleótidos fosfatados, principalmente el adenosín trifosfato o trifosfato de adenosina (ATP).
La difusión a través de la membrana celular presenta dos modalidades básicas: ósmosis y diálisis. La ósmosis es un tipo especial de difusión donde son las moléculas del agua las que pasan, a través de la membrana semipermeable, desde una región de mayor concentración a otra de menor concentración. Dependiendo de la concentración de solutos que tenga el medio externo con respecto al medio interno, tendremos diferentes respuestas osmóticas de la célula (Fig. 2). Si el medio externo es isotónico con respecto al medio interno de la célula, es decir, sí tiene la misma concentración, el flujo de agua será igual en ambos sentidos, no habrá ganancia ni pérdida neta de agua. Si el medio externo es hipotónico, o sea, menos concentrado que el interno, la célula se hinchará debido a la entrada de agua, cuando esto ocurre en células animales estas pueden estallar (citólisis) debido a que no tienen pared celular, en cambio, en las células vegetales, debido a la rigidez de la pared celular, la célula no estalla y llena sus vacuolas de agua, este fenómeno se conoce como turgencia.
Cuando, en cambio, el medio externo es hipertónico, es decir, más concentrado que el interno, la célula pierde agua; si es una célula animal se arrugará debido a la pérdida del agua. Cuando la célula vegetal se coloca en un medio hipertónico pierde agua, igualmente, su contenido interno se encoge y la membrana se separa de la pared, fenómeno conocido como plasmólisis. La pérdida de agua por plasmólisis causa la muerte de la célula.
Figura 2. Respuestas osmóticas celulares.
La otra forma básica de difusión referida anteriormente es la diálisis, donde son las partículas de solutos (sustancias disueltas) las que atraviesan la membrana semipermeable a favor del gradiente de concentración. Existe otra forma de transporte pasivo conocida como difusión facilitada, la que se caracteriza porque la partícula en difusión, a diferencia de ósmosis y diálisis, no atraviesa la membrana sola, sino que se une a una proteína especial de membrana denominada proteína transportadora, la que facilita su movimiento.
Muchas de las sustancias que entran y salen de la célula lo hacen en forma de solución, la mezcla de un soluto (sustancia que se disuelve) y un solvente (sustancia que disuelve), por ejemplo en el agua de azúcar, el agua es el solvente y el azúcar el soluto.
Concepto de pH:
Cuando se habla de solución en las células vivas es importante hacer referencia al pH, que significa porcentaje de hidrogeniones. El pH expresa el grado de acidez o de alcalinidad de una solución.
Las soluciones con pH por debajo de 7.0 son ácidas y contienen más iones de Hidrógeno (H+) que iones Hidroxilo (OH-). Las soluciones por encima de 7.0 son alcalinas y contienen más (OH-) que (H+). El contenido de muchas células vegetales y animales no es muy ácido ni alcalino, sino de hecho una mezcla neutral de sustancias ácidas y básicas. Todo cambio brusco de pH es incompatible con la vida celular, el pH promedio de las células vivas se sitúa entre 7.2 y 7.4, por ejemplo, el pH normal de la sangre es de 7.4 (Cuadro 1).
Escala de pH
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0 7 14
--- Acido --- Neutro --- Alcalino ---
Cuadro 1. Ejemplos de pH en diferentes sustancias
Sustancias Valor de pH
Jugo gástrico 2.0
Vinagre 3.0
Cerveza 4.5
Leche de vaca 6.5
Sangre 7.4
Amoníaco de uso doméstico 11.5
Limpiador para horno (Lejía) 13.0
Café puro 5.0
Zumo o Salsa de tomate 4.0
Orina humana 6.0 a 7.5
Agua pura 6.0 a 7.0
Agua lluvia 5.7 a 6.5
Amoníaco 10.5 a 11.0
Jugo de limón 2.3 a 3.0
