Guía de biología

Esta guía de estudios fue creada a base de la proporcionada por la "Universidad Autónoma Benito Juárez de Oaxaca"

Célula

- Teoría celular:

à Teoría Celular (Mathias Schleiden, Rudolf Virchow y Theodor Schwann 1838)

Es aquella donde la célula es la unidad básica estructural y funcional de los seres vivos en tres aspectos:

- Todos los seres vivos están formados por células.

(Aspecto Funcional)

- En las células se llevan a cabo todas las reacciones metabólicas.

(Aspecto Fisiológico).

- Las nuevas células se formarán por división de las ya existentes.

(Origen)

- Estructura celular

- Bro solo busca estructura celular en google imágenes. Específicamente la estructura celular de células procariotas y eucariotas: animal y vegetal. 

- Moléculas orgánicas presentes en las células y su función

BIOMOLÉCULAS

Las moléculas se clasifican en:

- Orgánicas: Aquellas que en su estructura tienen carbono.

-Inorgánicas: Aquellas que en su estructura NO tienen carbono (la molécula de agua es la más representativa de las inorgánicas).

- Las biomoléculas son moléculas orgánicas constituyentes de los seres vivos.

Se clasifican en:

1. Carbohidratos

2. Proteínas

3. Lípidos

4. Ácido nucleicos.

1.- CARBOHIDRATOS (GLÚCIDOS, SACÁRIDOS, HIDRATOS DE CARBONO).

- Compuestos orgánicos formados por C, H y O,

- Su principal función es ser la primera fuente de energía en las células.

Se clasifican en:

1. Monosacáridos.

- Carbohidratos que solo están compuestos de una molécula.

- Los principales monosacáridos son: Glucosa, fructosa, Galactosa y manos.

2. Disacáridos.

 - Carbohidratos que están compuestos por 2 monosacáridos.

- Los principales disacáridos son:

1. Sacarosa (Glucosa + Fructosa) / Azúcar de mesa.

2. Lactosa (Glucosa + Galactosa) / Azúcar de la leche.

3. Maltosa (Glucosa + Glucosa) / Azúcar de malta.

3. Polisacáridos.

- Carbohidratos que están compuestos por 3 o más monosacáridos.

- Los principales son: Almidón, glucógeno, celulosa y quitina.

Almidón.

- Es la forma de almacenamiento de azúcares más importante en células vegetales.

Glucógeno.

- Es la forma de almacenamiento de azúcares más importante de los

animales. El hígado y los músculos almacenan energía en forma de glucógeno

Celulosa.

- Principal polisacárido estructural que sirve de sostén a las células vegetales. Por su estructura pocos organismos son capaces de digerirla, como las termitas y los rumiantes

Quitina.

- Polisacárido estructural que forma parte del exoesqueleto de insectos, crustáceos y hongos.

2. LÍPIDOS.

- Compuestos orgánicos hidrofóbicos (no interactúan con el agua) formados principalmente por C.H y, en menor medida de O.

- Constituyen la segunda fuente de energía.

- En las células se almacenan y actúan como reserva energética.

- Son aislantes térmicos, protegen estructuras y forman parte de la membrana celular en animales y vegetales.

- Los principales ejemplos de lípidos son: Ácido grasos, triacilgliceroles (TAG), colesterol y fosfolípidos.

3. PROTEÍNAS.

- Las proteínas son polímeros constituidos por C, H, O y N, algunos con P, S y Fe (son los compuestos orgánicos más abundantes).

- Son cadenas polipeptídicas de aminoácidos.

- Los aminoácidos están compuestos por un grupo carboxilo (COOH) y un grupo amino (NH).

- Los aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos para formar proteínas, existen 20 aminoácidos importantes

- Sus principales funciones son: estructurales, construcción y reparación de células y tejidos, hormonas, anticuerpos, materiales contráctiles, medios de transporte, elementos de coagulación y participantes de la división celular.

4. ÁCIDO NUCLEICOS.

- Polímeros formados por nucleótidos.

- Existen dos categorías: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

- Su función principal es formar parte del código genético y síntesis de proteínas.

- Cada nucleótido está constituido por un azúcar de 5 carbonos, un grupo fosfato y una base nitrogenada.

Existen 2 tipos de bases nitrogenadas:

- Purinas: Adenina y Guanina.

- Pirimidinas: Timina, Citosina y Uracilo (el uracilo sólo está presente en el ARN).

à Moléculas inorgánicas

Están formados por distintos elementos, pero en su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más importante.

- El Agua: Es una molécula vital y con varias particularidades, tales como su polaridad, que permite que sea un excelente disolvente y su elevado calor específico.

- Las Sales Minerales: Éstas se separan al disolverse en el agua, formando iones, ya sea en el citoplasma o en el líquido extracelular. A pesar de que son mínimos en la composición de los seres vivos, son muy importantes, y cumplen diferentes funciones. Algunas de las sales minerales son:

Cl, I, Fe, Cu, Ca, P, K, Na

- Yodo (I): Ayuda al funcionamiento de la tiroides (que controla gran parte de nuestro metabolismo) produciendo hormonas como la tiroxina. Está presente en mariscos y la sal yodada, entre otros. Si hay falta de yodo la tiroides puede acelerar su funcionamiento (hipertiroidismo) o bajar (hipotiroidismo).

- Cloro (Cl): Ayuda al buen funcionamiento del Sistema Nervioso, especialmente neuronas. Está presente en frutas y verduras y en la sal. En dosis mayores, Cl es tóxico.

- Sodio (Na+): Ayuda al funcionamiento del Sistema Nervioso. Está presente en frutas y verduras y en la sal.

- Potasio (K+): Ayuda al funcionamiento del Sistema Nervioso y a la contracción muscular (por eso los deportistas deben consumir Potasio, porque si no podrían sufrir calambres). Está presente en los cítricos y en los plátanos.  Fósforo (P): Mantiene el nivel de salinidad en el cuerpo. Se encuentra en los huesos y dientes.

- Calcio (Ca): Ayuda en la contracción muscular y a la transmisión del impulso nervioso. Forma parte de huesos y dientes.

- Cobre (Cu): Forma parte de enzimas que participan en el metabolismo energético.

- Hierro (Fe+2): Forma parte de la hemoglobina (proteína que transporta oxígeno a las células) y otras proteínas que participan en el metabolismo energético.

- Estructura y función de los organelos celulares

à ORGANELOS CELULARES

1. Citoplasma: es la región de la célula que se localiza entre la membrana celular y el núcleo; en él se realiza la mayor parte de las funciones metabólicas de la célula (la glucolisis se lleva a cabo en el citoplasma),

2. Membrana celular o plasmática: es la cubierta externa que da protección y forma a la célula, permite mantener su integridad e individualidad y regula la entrada y salida de sustancias.

3. Pared celular: es una capa rígida externa a la membrana plasmática, formada por celulosa, en vegetales y de quitina en hongos. Sus principales funciones son dar resistencia, soporte y forma definida a la célula.

4. Núcleo: es el rector de las funciones celulares, contiene a los cromosomas (cromatina) y al nucléolo, además presenta una envoltura nuclear; controla la herencia y dirige la división celular.

5. Nucléolo: Se localiza dentro del núcleo; sintetiza ribosomas, contiene ARN.

6. Retículo endoplásmico: red membranosa que comunica a la membrana plasmática con el núcleo. Es de dos tipos; liso (sintetiza lípidos) y rugoso (contiene los ribosomas, sintetiza proteínas). Se encarga de la síntesis de lípidos y transporte de proteínas.

7. Ribosomas: Partículas de pequeño tamaño formadas por ARN y proteínas que participan en la síntesis de proteínas y son el lugar donde se ensamblan los aminoácidos.

8. Aparato de Golgi: es el centro de procesamiento y compactación de sustancias que se mueven a través de la célula.

9. Lisosomas: organelos esféricos que contienen enzimas hidrolíticas de partículas alimenticias y organelos viejos. Efectúan la degradación o digestión.

10. Vacuolas: almacenan temporalmente nutrientes o productos de desecho.

11. Mitocondrias: contienen ADN, ribosomas y sustancias requeridas para la cadena respiratoria. Son los sitios donde se realiza la respiración celular y, por tanto, donde se produce la energía (ATP-adenosintrifosfato) para las funciones celulares.

12. Cloroplastos: organelos exclusivos de células vegetales, con doble membrana, contienen clorofila. Son el sitio donde se efectúa la fotosíntesis.

- Diferencias entre células procariotas y eucarióticas

- La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos.

- Las células se dividen en dos grupos, según el grado de complejidad en la

organización de sus estructuras: células procariotas (procariontes) y células

eucariotas (eucariontes).

1. PROCARIOTAS.

1. Miden en 1 - 10 micras

2. Son las células más sencillas y antiguas.

3. Poseen pared celular, cápsula y algunas, flagelos.

4. NO tienen núcleo verdadero.

5. NO poseen organelos membranosos (retículo endoplásmico recuso, liso, aparato de Golgi, mitocondria).

6. Su reproducción es asexual por fisión binaria.

7. Su ADN es circular y desnudo, presentan un solo cromosoma circular y sin proteínas (histonas), situado en una región del citoplasma llamada nucleoide, también pueden tener fragmentos de ADN libres conocidos como plásmidos.

8. Su forma de alimentación son autótrofas, es decir que pueden producir sus propios alimentos, ya sea por fotosíntesis o quimiosíntesis. También son heterótrofas, pues toman los alimentos ya elaborados por otros organismos

9. Su forma de respiración puede ser aerobia si requieren oxígeno y anaerobia cuando no necesitan de él.

10. Sus principales ejemplos son: Bacterias y algas verde - azules.

2. EUCARIOTAS.

1. Mide entre 10 y 100 micras.

2. Son las células más complejas y recientes.

3. Algunas pueden poseer pared celular o flagelos.

4. TIENEN núcleo verdadero.

5. POSEEN organelos membranosos.

6. Su reproducción puede ser sexual y asexual.

7. Su ADN es lineal unido a proteínas, situado en núcleo de la célula.

8. Su forma de alimentación puede ser autótrofas o heterótrofas.

9. Su forma de respiración puede ser aerobia o anaerobia.

10. Sus principales ejemplos son: protozoarios, hongos, plantas y animales.

Metabolismo celular

METABOLISMO

El metabolismo de una célula son todas las reacciones químicas por medio de las cuales se efectúa la nutrición. El metabolismo puede dividirse en dos procesos bien diferenciados: anabolismo y catabolismo.

1) Anabolismo: Son las reacciones químicas de la célula cuyo objetivo fundamental es la síntesis (construcción o elaboración) de sustancias complejas a partir de sustancias más simples. El anabolismo se comporta como un metabolismo constructivo o positivo, ya que es fundamental para el mantenimiento de todos los tejidos y para el crecimiento de células nuevas. Por otra parte, se obtiene energía de reserva para ser utilizada cuando sea necesario. Las reacciones anabólicas transforman las moléculas simples y de bajo peso molecular en macromoléculas nutritivas como los hidratos de carbono, los lípidos o grasas, las proteínas y los ácidos nucleicos.

2) Catabolismo: Son los procesos donde las células descomponen o “degradan” las macromoléculas de carbohidratos, grasas y proteínas y las transforman en sustancias más simples. De esa forma se libera la energía almacenada en ellas y puede utilizarse como combustible para realizar las distintas funciones orgánicas como, por ejemplo, mantener la temperatura normal del cuerpo, respirar o caminar. Las sustancias simples producidas por el catabolismo (dióxido de carbono, urea, amoníaco, etc.) son eliminadas del organismo por los riñones, los intestinos, los pulmones y la piel. La energía obtenida se almacena como ATP. El catabolismo, o metabolismo destructivo, cumple entonces con dos propósitos:

1. Liberar energía útil para las reacciones de síntesis de nuevas moléculas (anabolismo).

2. Aportar materia prima para las reacciones anabólica

- Fotosíntesis

ANABOLISMO.

Conjunto de reacciones químicas donde se llevan a cabo reacciones de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas simples.

Ejemplos: Síntesis de proteínas a partir de aminoácidos y la fotosíntesis.

La fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso por medio del cual los organismos autótrofos convierten la energía proveniente del Sol en energía química aprovechable.

Los organismos capaces de realizar la fotosíntesis son las plantas, algas y cianobacterias.

La fotosíntesis se divide en 2 fases: Luminosa y oscura.

1. Fase luminosa de la fotosíntesis.

Se lleva a cabo en los tilacoides del cloroplasto.

Es la fase de la fotosíntesis, que depende directamente de la luz o energía lumínica para poder obtener energía química en forma de ATP y NADPH, a partir de la disociación de moléculas de agua, formando oxígeno e hidrógeno.

 2. Fase oscura de la fotosíntesis (Ciclo de Calvin)

Se lleva a cabo en el estroma de los cloroplastos.

Es la fase de la fotosíntesis donde se usa el ATP y NADPH (que se originan en la fase luminosa) para convertir el CO2 y en H2O en glucosa.

Nota.

Los organismos autótrofos (plantas y algas) son aquellos que elaboran, mediante reacciones químicas, su propio alimento

Los organismos heterótrofos (animales, hongos y algunos organismos unicelulares), son los que deben alimentarse de sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos para obtener energía y moléculas estructurales.

- Respiración anaerobia

La respiración celular anaeróbica

La respiración celular anaerobia es similar a la respiración celular aerobia en que los electrones extraídos de una molécula de combustible pasan a través de una cadena de transporte de electrones para impulsar la síntesis de ATP. Algunos organismos usan sulfato (SO²) como aceptor final de electrones al final de la cadena de transporte, mientras que otros utilizan nitrato (NO₃⁻) azufre o una de otras varias moléculas.

¿Qué tipo de organismos usan la respiración celular anaeróbica? Algunos procariontes —bacterias y arqueas— que viven en ambientes con muy poco oxígeno dependen de la respiración anaeróbica para degradar combustibles. Por ejemplo, algunas arqueas metanogénicas pueden utilizar dióxido de carbono como su aceptor final de electrones y producen metano como producto de degradación. Los metanógenos se encuentran en la tierra y el sistema digestivo de rumiantes, un grupo de animales que incluye vacas y ovejas.

Del mismo modo, las bacterias y arqueas sulfato-reductoras utilizan sulfato como aceptor final de electrones y producen sulfuro de hidrógeno (HS) como producto de desecho.

- Aspectos generales de la glucólisis

La glucólisis son un conjunto de reacciones químicas, mediante las cuales se obtiene la energía de la descomposición de la glucosa en piruvato sin la intervención del oxígeno.

Ecuación general de la glucólisis: CH₁₂O à CHO + H + 2 ATP

Aspectos generales de la glucólisis:

1. Es la primera fase en la degradación de la glucosa

2. Descompone glucosa en piruvato

3. Tiene una ganancia neta de dos moléculas de ATP

4. Se lleva a cabo sin oxígeno

5. Se lleva a cabo en el citosol

- Fermentación láctica y fermentación alcohólica

Fermentación láctica

En la fermentación láctica, el ácido pirúvico de la glucólisis cambia a ácido láctico. Esto se muestra en la Imagen siguiente. En el proceso, la NAD + se forma a partir de NADH. La NAD+, en cambio, permite que la glucólisis continúe. Esto resulta en moléculas adicionales de ATP. Este tipo de fermentación se lleva a cabo por las bacterias en el yogur. También es utilizado por tus propias células musculares cuando las trabajas intensamente.


¿Alguna vez has corrido una carrera y has sentido tus músculos cansados y doloridos? Esto se debe a que tus células musculares utilizan la fermentación del ácido láctico para conseguir energía. Esto hace que el ácido láctico se acumule en los músculos. Es la acumulación de ácido láctico lo que hace que los músculos se sienten cansados y doloridos.

Fermentación alcohólica

En la fermentación alcohólica, el ácido pirúvico cambia a alcohol y a dióxido de carbono. Esto se muestra en la Imagen siguiente. La NAD+ también se forma a partir de la NADH, lo que permite que la glucólisis continúe produciendo ATP. Este tipo de fermentación se lleva a cabo por levaduras y algunas bacterias. Se utiliza para hacer pan, vino y biocombustibles.


¿Alguna vez tus padres han puesto maíz en el tanque de gasolina de su automóvil? Lo harían si usaran gasolina con etanol. El etanol es producido por la fermentación alcohólica de la glucosa del maíz o de otras plantas. Este tipo de fermentación también explica por qué la masa del pan se eleva. La levadura en la masa del pan utiliza la fermentación alcohólica y produce dióxido de carbono. Las formas de burbujas de gas en la masa, es lo que causa que la masa se expanda.

- Respiración aerobia

¿Qué es la respiración aerobia?

Se conoce como respiración aerobia o respiración aeróbica a una serie de reacciones metabólicas que tienen lugar dentro de las células de los seres vivos, a través de los cuales se obtiene energía química a partir de la descomposición de moléculas orgánicas (respiración celular).

Se trata de un proceso complejo de obtención de energía, que consume glucosa (C6H12O6) como combustible y oxígeno como receptor final de electrones (oxidante) en reacción con ácido pirúvico (C3H4O3). Se obtiene así dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y numerosas cantidades de Adenosintrifosfato (ATP), la molécula de la energía bioquímica por excelencia.

Este proceso es típico de los eucariontes y de ciertas formas de bacteria, y ocurre según la siguiente fórmula: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP.

Etapas de la respiración aerobia

La respiración aeróbica es un proceso complejo que involucra una serie de etapas en una reacción química prolongada. Dichas etapas son:

 

Glucólisis. El paso inicial de la respiración aerobia ocurre en el citoplasma de la célula y es la oxidación de la glucosa (y del glicerol proveniente de los triglicéridos, de haberlo). Este proceso rompe los enlaces de cada molécula de este azúcar y obtiene a cambio dos moléculas de ácido pirúvico, junto a dos moléculas de ATP.

Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Las moléculas de ácido pirúvico entran del citoplasma a la matriz de las mitocondrias (organelos energéticos de la célula), en donde son procesadas por un complejo de enzimas (piruvato deshidrogenasa) que le arrancan un átomo de carbono (descarboxilación), liberado como CO2, y luego dos átomos de hidrógeno (deshidrogenación). Como resultado, se obtienen radicales acetilos (-CO-CH3) con el que se da inicio a la siguiente fase.

Ciclo de Krebs. La última fase de la respiración ocurre en un ciclo metabólico en la matriz mitocondrial, conocido como el Ciclo de Krebs. Este inicia con el acetilo proveniente de la fase previa, sometido a oxidación para producir dos moléculas de CO2 y energía en forma de Guanosíntrifosfato (GTP) y otras moléculas reductoras utilizables.

Luego se produce una cadena de reacciones químicas que re - oxidan los componentes enzimáticos reducidos en la fase anterior, haciéndolos disponibles para una nueva utilización, y obteniendo nuevo ATP en el proceso.

Esto último ocurre ya en la membrana interna de la mitocondria. Los electrones y protones liberados en el proceso son recibidos por el oxígeno que luego se reduce a agua.

- Aspectos generales del Ciclo de Krebs

1. Este proceso se lleva a cabo en las mitocondrias de la célula.

2. Este proceso requiere oxígeno.

3. Los reactivos de este proceso son: acetil CoA y Oxígeno.

4. El ciclo de Krebs no produce ATP directamente, sino que prepara a otras moléculas energéticas para la cadena de transporte de electrones donde se obtendrán los ATP.

5. Este ciclo convierte 3 moléculas de NAD+ a 3 de NADH, 1 molécula de FAD a 1 de FADHy una molécula de GDP a 1 de DTP.

6. Es el proceso anterior a la cadena de transporte de electrones.  

7. Es el proceso donde convergen los metabolitos de la descomposición de carbohidratos, los lípidos y las proteínas.

- Aspectos generales de la cadena respiratoria

La cadena respiratoria mitocondrial o cadena de transporte de electrones está embebida en la membrana interna mitocondrial, y la constituyen cinco complejos multienzimáticos (I, II, III, IV y V o ATP sintasa) y dos transportadores de electrones móviles (coenzima Q o ubiquinona y citocromo c).

Su principal función es el trasporte coordinado de protones y electrones, para producir energía en forma de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. El transporte de electrones genera energía que es utilizada para transportar protones de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana situado entre las membranas mitocondriales externa e interna. Este proceso genera un gradiente electroquímico de protones, que es utilizado por el complejo V (ATP sintasa) para generar ATP a medida que los protones fluyen de nuevo desde el espacio intermembrana a la matriz mitocondrial. El ATP generado es exportado al citoplasma a través del transportador de nucleótidos de adenina (ANT).

- Balance energético

El balance energético es la estabilidad entre la energía incorporada y el gasto; cuando estos dos parámetros son iguales, dicho balance es neutral. El desequilibrio conduce a un aumento progresivo de peso corporal cuando la energía asimilada es mayor que la energía utilizada, como ocurre en la obesidad.

Reproducción

- Ciclo celular

Fases del ciclo celular

Fase G1. Durante esta fase la célula crece y sintetiza algunos componentes que va a necesitar más adelante, por ejemplo, más orgánulos.

Fase S. Tiene lugar la duplicación del material genético de la célula. En la fase anterior la célula tenía dos copias de cada cromosoma (una de la madre y otra del padre), pero cuando pasa por la fase S se duplica todo el ADN, por tanto, pasa a tener cuatro copias de cada cromosoma (dotación 4n).

Fase G2. Como se acaba de duplicar el ADN, la célula presenta el doble de material genético. Durante esta fase la célula se prepara para la división celular, continúa creciendo y sintetizando orgánulos. Además, distribuye su contenido para que se separe equitativamente cuando la célula se divida.

Al conjunto de las fases mencionadas anteriormente se le denomina interfase. Una vez llega a G2, el siguiente paso para la célula es dividirse.

Fase M. En esta fase tiene lugar la división celular. Para el crecimiento y desarrollo, así como para la renovación de los tejidos las células se dividen por mitosis. Es decir, a partir de una célula madre se obtienen dos células hijas con el mismo contenido genético. Sin embargo, la generación de los gametos ocurre por meiosis. Un precursor de gametos al dividirse da lugar a 4 células con la mitad de contenido genético, y diferentes entre sí.

Después de la fase M las células hijas pueden entrar en fase G1 y seguir preparándose para su división, o pueden entrar en la fase G0, en cuyo caso no se dividen. La fase G0 es como un estado de reposo en cuanto a la división, pero la célula sí que realiza sus funciones en el tejido en el que se encuentra. Una vez en G0, algunas células pueden volver a entrar en el ciclo y seguir dividiéndose, pero otras permanecen en G0 indefinidamente.

Regulación del ciclo celular

Para entrar en el ciclo las células reciben señales externas, como nutrientes o factores de crecimiento. Una vez pasan el denominado punto de restricción, que es el paso de G1 a S, el avance en el ciclo depende de la propia maquinaria celular.

La progresión en el ciclo celular está regulada por la acción de las proteínas CDKs, que son quinasas dependientes de ciclinas, y por las ciclinas. Las quinasas son proteínas que se encargan de fosforilar determinados sustratos, como otras proteínas. El hecho de añadir un fosfato a una proteína puede activar o inhibir su función, por lo tanto, la fosforilación es una forma de regular procesos celulares. Las principales dianas de las CDKs son los factores de transcripción, un tipo de proteínas que regulan la transcripción de los genes.

Por otra parte, las ciclinas son un tipo de proteínas implicadas en el ciclo celular que se encargan de activar a las CDKs. Es decir, las CDKs son activas (fosforilan otras proteínas) cuando están unidas a una ciclina. Los niveles de cada ciclina van variando durante las distintas fases del ciclo celular, esto hace que en cada fase actúen unas quinasas distintas y por tanto la transcripción génica sea diferente. Además, existen las CKIs, que son proteínas inhibidoras de las CDKs que se encargan de evitar que haya actividad de CDK-ciclina cuando no toca.

Ciclinas y CDKs en cada fase:

Fase G1. Para la entrada en G1 y el avance en la fase G1 se requieren altos niveles de la ciclina D, que se une a CDK4 y CDK6.

Fase S. La transición de G1 a S ocurre cuando hay altos niveles de la ciclina E, que se une a la CDK2. Luego durante la fase S, la replicación del ADN tiene lugar cuando suben los niveles de ciclina A, que se une también a la CDK2.

Fase G2. Para la transición de G2 a M, sigue habiendo altos niveles de ciclina A, pero cuando se une a la CDK1 es cuando ocurre esta transición.

Fase M. Una vez que la célula ha entrado en la fase M, la mitosis es regulada por la ciclina B unida a la CDK1.

Puntos de control

Las ciclinas, CDKs y CKIs controlan el avance en el ciclo celular, pero la célula debe asegurarse de que todo está correctamente antes de activar las vías de señalización en las que participan dichas proteínas, para avanzar a la siguiente fase. Las condiciones internas y externas de la célula se comprueban en distintos puntos a lo largo del ciclo, llamados puntos de control. Son los siguientes:

Transición G1/S. En este punto de control se comprueba que la célula haya adquirido el tamaño suficiente para dividirse, que tenga suficientes nutrientes y que el ADN no esté dañado. También tiene que haber señales que indiquen a la célula que debe dividirse.

Transición G2/M. Una vez el ADN ya se ha replicado, antes de dividirse la célula comprueba si el ADN se ha replicado por completo y si tiene daños.

Fase M. Hay un punto de control en la transición entre dos fases de la mitosis, la metafase y la anafase. En la metafase los cromosomas se encuentran alineados en el centro de la célula, unidos al huso acromático. En la anafase los cromosomas se separan, la mitad van a un lado y la otra mitad al otro. El huso acromático tira de los cromosomas para separarlo. En este punto de control se comprueba que los cromosomas estén correctamente alineados, para que el reparto de material genético sea igual entre las dos células, y también que estén correctamente unidos al huso acromático.

- Estructura y funciones del ADN

ADN es el nombre químico de la molécula que contiene la información genética en todos los seres vivos. La molécula de ADN consiste en dos cadenas que se enrollan entre ellas para formar una estructura de doble hélice. Cada cadena tiene una parte central formada por azúcares (desoxirribosa) y grupos fosfato. Enganchado a cada azúcar hay una de las siguientes 4 bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G), y timina (T). Las dos cadenas se mantienen unidas por enlaces entre las bases; la adenina se enlaza con la timina, y la citosina con la guanina. La secuencia de estas bases a lo largo de la cadena es lo que codifica las instrucciones para formar proteínas y moléculas de ARN

- Estructura y funciones del ARN

¿Qué es el ARN?

El ARN o ácido ribonucleico es el otro tipo de ácido nucleico que posibilita la síntesis de proteínas. Si bien el ADN contiene la información genética, el ARN es el que permite que esta sea comprendida por las células. Está compuesto por una cadena simple, al contrario del ADN, que tiene una doble cadena. 

¿Qué función tiene el ARN?

Las funciones del ARN pueden comprenderse mejor a través de la descripción de los diferentes tipos que existen. Entre los más conocidos están:

 

ARNm o ARN mensajero, que transmite la información codificante del ADN sirviendo de pauta a la síntesis de proteínas.

ARNt o ARN de transferencia, que trasporta aminoácidos para la síntesis de proteínas.

ARNr o ARN ribosómico que, como su nombre indica, se localiza en los ribosomas y ayuda a leer los ARNm y catalizan la síntesis de proteínas.

¿En qué se diferencian el ADN y ARN?

Algunas de las diferencias entre ADN y ARN ya las hemos mencionado, por ejemplo, que el ADN es de cadena doble y el ARN de cadena simple. Otras diferencias:

- El azúcar que lo componen es diferente. En el ADN es la desoxirribosa y en el ARN la ribosa

- En las bases nitrogenadas del ARN la Timina se sustituye por Uracilo, siendo entonces Adenina, Guanina, Citosina y

- El peso molecular del ARN es menor que el del ADN

- Reproducción celular

¿Qué es la reproducción celular?

Se conoce como reproducción celular o división celular a la etapa del ciclo celular en la cual cada célula se divide para formar dos células hijas distintas. Este es un proceso que se da en todas las formas de vida y que garantiza la perpetuidad de su existencia, así como el crecimiento, la reposición de tejidos y la reproducción en los seres pluricelulares.

La célula es la unidad básica de toda la vida conocida. Cada una de ellas, como los seres vivos, poseen un tiempo de vida, durante el cual crecen, maduran y luego se reproducen, a través de diversos mecanismos biológicos que permiten generar células nuevas, replicando su información genética y permitiendo que el ciclo vuelva a empezar.

Esto ocurre hasta que, llegado a determinado momento de la vida de los seres vivos, sus células dejan de reproducirse (o a hacerlo de manera eficiente) y empiezan a envejecer. Pero hasta que eso ocurre, la reproducción celular tiene el propósito de incrementar la cantidad de células que existen en un organismo.

En el caso de los organismos unicelulares, crear un organismo totalmente nuevo. Esto generalmente ocurre cuando el tamaño de la célula ha alcanzado un tamaño y volumen determinados, que suelen disminuir la efectividad de sus procesos de transporte de nutrientes y, así, resulta mucho más efectiva la división del individuo.

Tipos de reproducción celular: En principio, hay tres grandes tipos de reproducción celular. La primera y la más simple, es la fisión binaria, en la que el material genético de la célula se replica y ésta procede a dividirse en dos individuos idénticos, tal y como hacen las bacterias, dotadas de un único cromosoma y con procesos de reproducción asexuales.

- Fases e importancia de la mitosis

Mitosis. Es la forma más común de división celular de células eucariotas. En este proceso la célula replica su material genético completamente, empleando para ello un método de organización de los cromosomas en la región ecuatorial del núcleo celular, que luego procede a dividirse en dos, generando dos gemelos idénticos. Entonces el resto de la célula procede a duplicarse y lentamente escindir el citoplasma, hasta que la membrana plasmática termina por dividir a las dos nuevas células hijas en dos. Las resultantes serán idénticas genéticamente a su progenitora.

En reproducción celular de tipo mitosis, encontramos las siguientes fases:

Interfase. La célula se prepara para el proceso de reproducción, duplicando su ADN y tomando las medidas internas y externas pertinentes para enfrentar con éxito el proceso.

Profase. La envoltura nuclear comienza a romperse (hasta disolverse paulatinamente). Se duplica el centrosoma y cada uno se desplaza hacia uno de los extremos de la célula, formando microtúbulos.

Metafase. Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula. Cada uno de ellos ya se ha duplicado en el a interfase, por lo que en este momento se separan las dos copias.

Anafase. Los dos grupos de cromosomas (que son idénticos entre sí) se alejan gracias a los microtúbulos.

Telofase. Se forman dos nuevas envolturas nucleares.

Citocinesis. La membrana plasmática estrangula la célula y la divide en dos.

Por otro lado, en la reproducción de tipo meiosis, se procede luego a una nueva bipartición de las células hijas, para obtener así cuatro células haploides.

- Fases e importancia de la meiosis

Meiosis. Este es un proceso más complejo, que produce células haploides (con la mitad de la carga genética), tales como las células sexuales o gametos, dotadas de diversidad genética. Esto con el fin de aportar la mitad de la carga genómica durante la fecundación, y así obtener descendencia genéticamente única, evitando la reproducción clónica (asexual). Para ello, una célula diploide (2n) sufre una serie de dos divisiones consecutivas, para obtener así cuatro células hijas haploides (n).

- Reproducción a nivel de organismo

¿Cuáles son los tipos de reproducción?

La reproducción de los seres vivos es un proceso biológico mediante el cual los organismos crean descendencia, lo cual es de vital importancia para perpetuar las especies. Se reconocen dos tipos de reproducción: la reproducción sexual y la reproducción asexual, que a su vez se subdividen en otros. Veamos a continuación cada uno.

Reproducción asexual

La reproducción asexual se lleva a cabo sin la presencia o unión de

gametos y sólo participa un progenitor.

Su velocidad de propagación es muy rápida con respecto al tiempo, la

cantidad de individuos generados es muy alta.

Sólo participa un progenitor no hay intercambio genético, lo que genera

que los organismos sean genéticamente iguales y más vulnerables al

ataque de enfermedades, o susceptibles a factores externos.

Este tipo de reproducción es común en organismos unicelulares, hongos,

algas, algunas plantas y animales.

Existen cuatro tipos de reproducción asexual:

Bipartición: división de un organismo en dos células hijas del mismo

tamaño, como en bacterias, amibas, algas y organismos unicelulares.

Gemación: un nuevo organismo se origina a partir de una yema o brote

que se forma en el progenitor, luego ese brote se separa del resto del

organismo y crece hasta formar un individuo, es el caso de las

levaduras, hidras y corales.

Esporulación: es una serie de divisiones celulares que originan

esporas, las cuales permanecen cautivas por un tiempo y después son

liberadas. Los hongos, musgos y helechos se reproducen por

esporulación.

Reproducción o multiplicación vegetativa: algunas plantas superiores

se propagan a partir de estructuras especiales de la planta progenitora,

como hojas (enredaderas), estolones (fresas), bulbos (cebolla, gladiola,

ajo), estacas (vid, rosal, hiedra, geranio), etcétera. 

Reproducción sexual

 La reproducción sexual es aquella que requiere de dos progenitores, uno hembra y otro macho. Por ende, la descendencia obtenida es semejante (no idéntica).

A través de un proceso de reproducción celular llamado meiosis, cada padre genera gametos (femeninos y masculinos respectivamente), los cuales portan la mitad del material genético que conforma una célula somática.

Cuando los gametos entran en contacto se produce la fecundación, cuyo resultado en la creación de un cigoto. El cigoto es la célula a partir de la cual se genera un nuevo ser vivo.

Para que los gametos entren en contacto, es necesario un proceso de fertilización. La fertilización puede realizarse de tres maneras diferentes: interna, externa y autogamia.

Fertilización interna

Por medio del apareamiento, los gametos se fecundan y desarrollan dentro de la hembra. Nota: el Hippocampus kuda, conocido como caballito de mar, es una excepción a esta regla por ser el único macho capaz de embarazarse.

Por ejemplo, los animales vivíparos, entre ellos leones, cebras, simios y el ser humano.

Fertilización externa

Los progenitores arrojan células sexuales al ambiente, donde se produce la fecundación. Es común en el medio acuático.

Por ejemplo, los peces vertebrados, los crustáceos y gran parte de las algas, todos pertenecientes al grupo de los ovulíparos.

Autogamia

Propia de organismos con órganos sexuales femeninos y masculinos a la vez (hermafroditas). Estos organismos pueden fecundar por sí mismos bajo condiciones específicas.

Por ejemplo, algunas especies de flores, entre las que destacan las rosas y la flor de trigo.

Tipos de reproducción sexual

Desde el punto de vista especializado, la reproducción sexual puede clasificarse de acuerdo a las características morfológicas de los gametos.

Reproducción sexual isogámica

Toma su nombre de los términos griegos iso, que significa 'igual' y gamos, que significa 'matrimonio'. Corresponde a aquellas especies donde los gametos de cada progenitor son iguales en tamaño y forma. Por ende, no se puede distinguir entre femeninos y masculinos.

Por ejemplo, la reproducción de algunas clases de hongos.

 

Reproducción sexual anisogámica

Toma su nombre de los términos griegos an, que significa 'negación o carencia', iso, que significa 'igual' y gamos, que significa 'matrimonio'. Corresponde a aquellas especies donde los gametos de cada progenitor se diferencian en forma y dimensiones. Es el caso de los espermatozoides y los óvulos.

Por ejemplo, la mayor parte de los mamíferos, como los felinos, los perros o los caballos.

Reproducción sexual en los animales

Las modalidades o formas de reproducción sexual en los animales abarcan la viviparidad, la ovoviparidad o la oviparidad (que incluye la ovuliparidad).

 Viviparidad 

En los animales vivíparos, la fecundación y desarrollo del embrión se produce dentro de la hembra, respondiendo a la fertilización interna.

Por ejemplo, la mayoría de los mamíferos (con excepción de los ornitorrincos y los equidnas). Por ende, la reproducción humana obedece a este patrón. 

Oviparidad 

Los animales ovíparos son aquellos cuyas hembras ponen huevos. Estos son fecundados por el macho antes del desove.

Por ejemplo, las aves y la mayoría de los reptiles. 

Ovuliparidad

La ovuliparidad es una variante de la oviparidad. Aplica para los animales cuya fecundación del huevo ocurre después del desove. Califica como una fertilización externa. Se presenta en las especies acuáticas.

Por ejemplo, gran parte de los peces, algunos crustáceos y ciertos anfibios como las ranas.

Ovoviparidad

En los animales ovovíparos, la fecundación y el desarrollo del huevo tiene lugar dentro de la hembra, de modo que el nuevo organismo está listo para la eclosión tras el desove.

Por ejemplo, la víbora áspid y los tiburones.

Reproducción sexual en las plantas

Las plantas se reproducen mediante un proceso llamado polinización, sea anemófila (inducida por el viento), hidrófila (inducida por el agua) o zoófila (inducida por los animales).

Se conocen dos tipos básicos de reproducción sexual de las plantas: la reproducción en angiospermas (flores) y en gimnospermas (semillas sin flores).

Angiospermas se refiere a las plantas con flores, en las cuales se encuentran los órganos reproductivos de la especie.

Por ejemplo, los naranjos, los árboles de café y los manzanos.

Reproducción sexual en gimnospermas

Gimnospermas se refiere a las plantas sin flores, llamadas coníferas. Estas plantas contienen codos que portan las semillas.

Por ejemplo, los pinos y los cedros.

La reproducción humana es un claro ejemplo de reproducción sexual anisogámica por fertilización interna. Los humanos pertenecen al grupo de los animales vivíparos.

El proceso de reproducción humana consta de diferentes etapas.

- Coito: se refiere al acto copulativo que permite al hombre introducir los gametos masculinos (espermatozoides) en el espermatozoide aparato reproductor femenino.

- Fecundación: es el proceso siguiente, en el cual el espermatozoide se une al gameto femenino (ovocito), lo que resulta en la formación de un cigoto.

- Implantación: ocurre cuando el cigoto, convertido en embrión, se implanta en las paredes del útero para desarrollarse.

- Organogénesis: es la etapa en la cual el embrión desarrolla sus órganos principales.

- Desarrollo fetal: es la etapa final, cuando el embrión se convierte en un feto y culmina su proceso de desarrollo.

 

Evolución

- Teorías para explicar el origen de la vida

Origen de la vida

1) El Creacionismo. Es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser inteligente. Dos escuelas principales sobresalen:

 El creacionismo religioso. Es la creencia que el universo y la vida en la tierra fueron creados por una deidad todopoderosa; Esta posición tiene un fundamento profundo en las escrituras.

 El Diseño Inteligente (DI). No es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién es el Creador. El DI simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue inteligentemente diseñado.

 

2) La generación espontánea o 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. Era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc.

El italiano Francisco Redi (1626-1697) usó la experimentación para justificar su duda. El experimento consistió en colocar un trozo de carne en tres jarras iguales, la 1º lo cerró herméticamente, la 2º lo cubrió con una gasa, y la 3º la dejó cubierta. Después de unas semanas Redi volvió. Vio que en la 1º (tapado) no había gusanos, aunque la carne estaba podrida. En la 2º (tela) sobre la tela había huevecillos de las moscas que no pudieron atravesarla y en la 3° (descubierta) tenía gran cantidad de larvas y moscas. A finales del siglo XVII Antón van Leeuwenhoek, gracias al perfeccionamiento del microscopio óptico, fortaleció los ánimos de los seguidores de la "generación espontánea".

3) Spallanzani Y Needham. John Needham (1713-1781) sostenía que había una fuerza vital que originaba la vida. Sus suposiciones se basan en sus experimentos: hervía caldo de res en una botella, misma que tapaba con un corcho, la dejaba reposar varios días y al observar al microscopio muestra de la sustancia, encontraba organismos vivos.

Sin embargo, Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799) no se dejó convencer como muchos científicos de su época, realizando los mismos experimentos de Needhad, pero sellada totalmente las botellas, las ponía a hervir, la dejaba reposar varios días y cuando hacia observaciones no encontraba organismos vivos. Esto lo llevo a concluir que los organismos encontrados por Needhad procedían del aire que penetraba a través del corcho.

4) Pasteur. Louis Pasteur (1822-1895) pensaba que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su hipótesis, diseño unos matraces cuello de cisne en los cuales colocó líquidos nutritivos que después hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente, observo que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos del aire y aunque este entraba en contacto con la sustancia nutritiva, no había putrefacción de la misma. Para verificar sus observaciones, rompió el cuello de cisne de un matraz, y al entrar en contacto el líquido con el aire se producía una descomposición de la sustancia nutritiva. Demostró que “lo vivo procede de lo vivo”. Fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea.

5) La Panspermia. (Tienen su origen en algunas de las consideraciones del filósofo griego Anaxágoras 500 - 428 a. C.) El máximo defensor de la panspermia, el sueco Svante Arrhenius (1859 – 1927) cree que una especie de esporas o bacterias viajan por el espacio y pueden "sembrar" vida si encuentran las condiciones adecuadas. Viajan en fragmentos rocosos y en el polvo estelar, impulsadas por la radiación de las estrellas.

La panspermia tiene dos versiones:

 Panspermia dirigida. La vida se propaga por el universo mediante bacterias muy resistentes que viajan a bordo de cometas.

 Panspermia molecular. Cree que lo que viaja por el espacio no son bacterias sino moléculas orgánicas complejas. Al aterrizar en la Tierra se combinaron con el caldo primordial de aminoácidos e iniciaron las reacciones químicas que dieron lugar a la vida. 

6) La Teoría De Oparin (1924) – Haldane (1929). O teoría del origen físico-químico de la vida. Esta teoría se basa en la suposición de que las condiciones físicas y químicas que existieron en la Tierra primitiva, eran radicalmente distintas a las actuales de manera que permitieron el desarrollo de la vida.

Alexander Oparin (1894-1980) y John Haldane (1892-1964) propusieron que en la Tierra primitiva existieron determinadas condiciones como: elevada temperatura, descargas eléctricas, erupciones volcánicas y radiaciones del Sol, que afectaron las sustancias que existían en los mares primitivos.

La atmósfera era muy diferente a la actual, tenía un fuerte carácter reductor, es decir carecía de oxígeno libre y estaba formada de gases como: el hidrógeno (H2), el metano (CH4), el amoniaco (NH3) y vapor de agua (H2O). Mediante evolución química, los compuestos orgánicos sencillos (monómeros) generaron compuestos de mayor complejidad (polímeros), que originaron sistemas pre celulares como los protobiontes, los cuales pasarían por una etapa de evolución prebiológica. En el experimento de Miller y Urey (1953) se demostró que a partir de compuestos inorgánicos se formaron compuestos orgánicos

- Teoría para explicar el proceso evolutivo

Teorías de la evolución

La teoría de la evolución afirma que las especies se transforman a lo largo de sucesivas generaciones y que, en consecuencia, están emparentadas entre sí al descender de antepasados comunes. La teoría de la evolución constituye la piedra angular de la biología, ya que sin ella esta disciplina sería una colección de datos inconexos. Las tres principales teorías de la evolución son:

1) La teoría de Lamarck (1809)

Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) fue el primer naturalista que formuló una teoría explicativa sobre los procesos evolutivos. La expuso en su Filosofía zoológica (1809). Sus 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.

Ejemplo. - el cuello corto de las jirafas fue creciendo por necesidad y fue heredando a sus descendientes de generación en generación, lo cual las hacía más aptas para sobrevivir.

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2) La teoría de Darwin-Wallace (1859)

Charles Robert Darwin (1809-1882) es el padre de la actual teoría de la evolución. Participo en la expedición del Beagle por América del sur y el Pacífico en el año 1831. En los años sucesivos a su viaje Darwin fue elaborando sus propias ideas y recogiendo nuevos datos. En el año 1858 Darwin recibió un paquete que contenía un texto que resumía los resultados de la investigación llevada a cabo por Alfred Russel Wallace (1823-1913). Darwin y Wallace compartieron sus descubrimientos y los presentaron a la Sociedad Linneana de Londres en 1858. Un año más tarde, Darwin publicó su obra en El origen de las especies (1859) por selección natural, en la que explicaba su teoría apoyándola en numerosas observaciones de la naturaleza. Su teoría, expuesta se apoya en los siguientes principios:

- Existen pequeñas variaciones entre organismos que se transmiten por herencia.

- La selección natural: Los organismos deben competir entre sí por la existencia. Las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto").

- Según Darwin, la evolución biológica es gradual y se explica por acumulación selectiva de variaciones favorables a lo largo de muchísimas generaciones.

La teoría darwinista considera como motor de la evolución la adaptación al medio ambiente derivado del efecto combinado de la selección natural y de las mutaciones aleatorias.

Ejemplo. Hay 2 tipos de jirafa: cuello corto y cuello largo. Las de cuello largo alcanzan las hojas de los árboles y logran sobrevivir y las de corto no (ya que no las alcanzan).

3) La teoría sintética (1930)

La teoría sintética o neodarwinismo nación en 1930 con el libro La teoría genética de la selección natural (1930) por Ronald Fisher (1890-1962) con los aportes de Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr y George Simpson consisten fundamentalmente en un enriquecimiento del darwinismo debido a los nuevos descubrimientos de la genética. Los mecanismos de la evolución son los siguientes:

- La selección natural Los organismos deben competir entre sí por la existencia. Las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto").

- Las mutaciones o cambios aleatorios en la estructura genética de los organismos.

- La deriva genética o proceso aleatorio por el cual a lo largo de varias generaciones se modifica la estructura genética de las poblaciones (donde participa un “cuello de botella”).

- El flujo genético o proceso por el cual las poblaciones se vuelven genéticamente homogéneas.

La teoría sintética es la teoría mayoritariamente aceptada por la comunidad científica. No obstante, existen teorías alternativas, como la teoría del equilibrio puntuado de Esteban Jay Gould (teoría que concibe la evolución a saltos y no como un proceso gradual) o el neutralismo de Kimura (según el cual las variaciones son neutras desde el punto de vista de su valor adaptativo).

- Evidencias de la evolución: paleontológicas, anatómicas, embriológicas, genéticas, biogeografía.

Evolución orgánica

La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. Se tienen como evidencias de la evolución orgánica:

1) Paleontología. Corresponde al estudio de los fósiles

Fósil: Son partes de plantas o animales o cualquier impresión, trazo y vestigio de organismos.

Tipos de fósiles:

- Compresión e impresión

 - Petrificación

- Moldes

- Fósiles vivientes

2) Taxonomía. Es la disciplina científica que se preocupa de la clasificación de los seres vivos.

3) Sistemática. Es el estudio de las relaciones evolutivas entre los organismos o filogenia.

4) Anatomía comparada. Constató que las semejanzas básicas entre grupos de organismos son completamente independientes de la forma de vida que llevan.

- Órganos homólogos. Estructuras que poseen un origen evolutivo común, pero desempeñan distintas funciones Ej. Extremidades anteriores del hombre, topo y murciélago

- Órganos análogos. - Son órganos que cumplen funciones similares, pero las estructuras que los conforman no están relacionadas evolutivamente entre sí .Ej.: Las alas de una mariposa y las alas de una paloma.

5) Embriología. Estudia el crecimiento, formación y morfogénesis de los órganos desde el óvulo fecundado. Se basa en el estudio comparado del desarrollo embrionario de los animales

6) Genética. El estudio genético de los organismos facilita la comprensión de los mecanismos hereditarios que generan la variabilidad, cómo se genera la variabilidad en las poblaciones y de qué manera contribuye a los cambios evolutivos.

7) Bioquímica. La presencia de biomoléculas y macromoléculas con estructura y función semejantes hizo pensar a los científicos, que los seres vivos, las han heredado de antepasados comunes. Ej. La presencia de ATP en todos los organismos.

8) Biología molecular. Existe diferencia en la composición de algunos aminoácidos, pero la función y estructura es la misma.

- Consecuencias de la evolución: adaptación, biodiversidad

Consecuencias de la evolución

Los mecanismos que permiten la evolución hacen que los organismos se diversifiquen adaptándose a los distintos ambientes de la Tierra. El ADN va cambiando, y en la población se sustituyen unos alelos por otros.

Las principales consecuencias de la evolución son:

- La adaptación de los organismos.

- La especiación.

- La diversificación de especies.

La adaptación de los organismos

Se denomina adaptación a toda característica que proporcione a un organismo una ventaja que mejore sus posibilidades de supervivencia y reproducción en un ambiente determinado. Si las condiciones ambientales cambian, los seres vivos deberán cambiar para adaptarse, sobrevivir y reproducirse. Si el cambio de condiciones es muy brusco, las especies no pueden adaptarse y se extinguen.

Los principales tipos de adaptaciones son:

Adaptaciones anatómicas

Como adaptaciones anatómicas se incluyen aquellos cambios en la estructura externa del organismo que le permite: 

- Camuflarse en el ambiente. Adaptación que le permite imitar formas. Por ejemplo, el camaleón o el insecto palo.

- Imitar colores y formas de animales peligrosos.

- Tener estructuras que le permiten adaptarse al medio. Por ejemplo, el pico de algunas aves adaptado a su alimentación, o la adaptación al vuelo, que ha permitido a algunos organismos colonizar el medio aéreo utilizando sus alas para desplazarse.

Adaptaciones fisiológicas

Las adaptaciones fisiológicas son las que hacen que los organismos cambien la fisiología de sus cuerpos, órganos o tejidos. Suponen un cambio en el funcionamiento del organismo que le permiten solucionar un problema que se le presenta en el ambiente.

Algunas veces, la adaptación fisiológica va unida a otras adaptaciones morfológicas que alteran el comportamiento interno (hormonas, osmorregulación, etc.) para adaptarse al entorno.

Algunas de las adaptaciones fisiológicas más importantes son:

Adaptaciones a la temperatura. Los animales que viven en climas fríos tienen mecanismos que les permite vivir a baja temperatura.

Los animales endotermos (mamíferos y aves) tienen pelo y plumas que les permiten mantener el calor del cuerpo y acumulan grasa para conseguir energía cuando la necesiten.

Los animales ectotermos, como no controlan su temperatura interior, se refugian en un lugar seguro donde ralentizan su actividad vital al máximo, en un estado de letargo.

Adaptación a la cantidad de luz. Normalmente los organismos se adaptan a la falta de luz o atrofiando sus órganos por no necesitarlos, o haciéndolos más sensibles a la luz. Algunos organismos se han adaptado a vivir en la oscuridad, como las aves nocturnas que, con ojos grandes y un oído muy desarrollado pueden cazar a sus presas. Otros, como los topos, han desarrollado el tacto y el oído por no poder usar la vista.

Adaptación a la locomoción. Los organismos se adaptan a una locomoción acuática, terrestre o aérea. 

Adaptaciones de comportamiento o etológicas

Las adaptaciones de comportamiento implican cambios en la conducta del organismo para defenderse de sus depredadores, conseguir alimento, reproducirse, migrar a otro lugar con condiciones más favorables, etc.

La adaptación a la vida diurna o nocturna también requiere adaptaciones en el comportamiento para cazar de forma distinta.

La especiación

La especiación es el proceso de formación de nuevas especies mediante el que una especie se diversifica en dos o más especies distintas.

La causa principal de especiación es el aislamiento reproductivo, cuando un grupo de individuos de la población pierden la posibilidad de reproducirse con el resto. Como resultado, con el paso del tiempo, se creará un grupo parecido, pero con adaptaciones diferentes, dando lugar a una nueva especie.

Cuando dos poblaciones de la misma especie quedan aisladas y están en distintas condiciones ambientales, su adaptación y evolución son distintas.

Los principales tipos de especiación son:

Especiación alopática. Se produce cuando se produce la separación geográfica de individuos de una población. Como están separadas, existe aislamiento reproductivo que impide que se produzca la reproducción entre individios de las dos nuevas poblaciones. Con el tiempo, las dos poblaciones se diferencian genéticamente al ir acumulándose los cambios hasta llegar a ser dos especies distintas e imposible su reproducción.

Especiación simpátrica. Se produce cuando algunos individuos de la población se aíslan reproductivamente de los otros, sin que haya una separación geográfica entre ambos grupos. Por ejemplo, cuando un grupo de individuos busca un nuevo tipo de alimento, explota un nuevo nicho ecológico y hace que se reduzca el flujo de genes con los individuos del otro grupo. Se van diferenciando genéticamente hasta que llega un momento en el que, aunque viven juntos, se hace imposible la reproducción entre ambos grupos, obteniéndose dos especies distintas.

El aislamiento reproductivo se produce cuando algún determinado factor dificulta la reproducción entre individuos. Por ejemplo:

Aislamiento estacional o de hábitat. Cuando dos individuos potencialmente apareables tienen algún tipo de barrera, como

- Hábitat. Gasterosteur, un pez con una especie que vive en agua dulce y otra que vive en el mar y sólo va al agua dulce para reproducirse en primavera y verano, lo que hace que las dos poblaciones estén aisladas reproductivamente por vivir en lugares con distintas concentraciones salinas.

- Estacional. Individuos que alcanzan su madurez sexual o floración en distintas épocas, por lo que pierden la posibilidad de reproducción.

Aislamiento sexual, por comportamiento o por conducta. Cuando dos poblaciones desarrollan rituales de cortejo diferentes. En las especies dioicas es necesario que los machos y hembras se encuentren, realicen los rituales de cortejo y apareamiento y copulen o suelten los gametos para que se pueda producir la reproducción.

Aislamiento mecánico. Cuando hay dos poblaciones que intentan el apareamiento, pero hay diferencias morfológicas que lo impiden (los genitales no se complementan) y no se puede llevar a cabo la fecundación.

Aislamiento ecológico. Cuando dos poblaciones que conviven en el mismo hábitat se especializan en distintos nichos ecológicos.

La diversificación de las especies

Una prueba de la evolución es la gran diversidad de especies que existe en la Tierra, una biodiversidad que es la mayor riqueza de nuestro planeta.

Algunas de las principales formas de evolución son:

La evolución convergente

La evolución convergente se produce cuando una o más especies no relacionadas, que no comparten ningún antepasado reciente, evolucionan de un modo parecido.

Se produce cuando las especies convergentes tienen nichos ecológicos parecidos, por lo que tienen gran parecido en su morfología, aunque se encuentren en distintos lugares del mundo.

Por ejemplo, la forma hidrodinámica, fusiforme, de los organismos marinos es común entre ellos, aunque delfines, tiburones, y otras especies de animales marinos no tienen un antepasado común cercano. Como ocupan el mismo medio, se han adaptado del mismo modo.

Si las especies evolucionan de forma parecida, pero sí comparten un antepasado reciente, se habla de evolución paralela.

La evolución divergente

La evolución divergente cuando una población queda aislada del resto de la especie, y se adapta a las condiciones ambientales de distinta forma que el resto, evolucionando de forma independiente al resto de la especie, pero manteniendo las estructuras del tipo original. Pasado un tiempo, han perdido la posibilidad de reproducirse y se forma una especie distinta. 

Por ejemplo, los cinco dedos de las extremidades de los mamíferos primitivos se han diferenciado en las manos de las personas, las alas de los murciélagos, las aletas de los delfines o la pata del caballo.

Los pinzones de las islas Galápagos que dio a conocer Darwin también serían un ejemplo de evolución divergente.

- Criterios para la clasificación de los organismos

Existen dos tipos de criterio para clasificar a los seres vivos:

Los criterios extrínsecos son los que sólo toman en cuenta las características superficiales del objeto o ser vivo que se quiere clasificar: el color, la forma, la textura, el tamaño... Estos criterios generalmente son convencionales, arbitrarios y muy relativos, debido a que dependen de la percepción de un individuo o un grupo de personas. Las primeras clasificaciones estaban basadas en este tipo de criterio y se denominan empíricas, porque se construían con base en la experiencia que los seres humanos adquirían del medio. Por ejemplo, esto equivaldría a clasificar a los seres vivos por su utilidad, precio, sabor, etc.

Los criterios intrínsecos toman en cuenta las características internas y externas de los objetos o seres vivos que se quieren clasificar: su composición, estructura, grado de organización e incluso su origen. Para elaborar una clasificación con este tipo de criterio, es necesario hacer un análisis profundo y detallado del conjunto de objetos o seres vivos que se quieren clasificar. En todas las ciencias se utilizan los criterios intrínsecos para realizar cualquier tipo de ordenamiento o clasificación. En Biología, las clasificaciones actuales utilizan este tipo de criterio, por lo que se denominan clasificaciones científicas.

- Características generales de los cinco reinos

REINO MONERA

El término monera proviene del gr. moneres que significa simple; los organismos que forman este reino son las bacterias y las cianobacterias, consideradas como el grupo más antiguo y numeroso que ha existido en la Tierra. Se calcula que surgieron hace aproximadamente 3,800 Ma (millones de años), y que existen entre 7,000 a 10,000 especies, las cuales pueden ser muy diferentes en su morfología y hábitos de vida, pero presentan algunas características generales que permiten agruparlas en este reino, por ejemplo:

- Son unicelulares

- De tamaño muy pequeño -miden entre 1 y 10 µm (micras)

- Son procariotas (carecen de organelos internos rodeados por membrana)

- Pueden alimentarse de forma autótrofa o heterótrofa

- Se reproducen asexualmente por fisión binaria

- Su respiración puede ser aerobia o anaerobia.

REINO PROTOCTISTA (PRIMERAS CRIATURAS O PRIMIGENIOS)

Este reino está formado por organismos que presentan características que no les permiten clasificarse en los otros cuatro grupos (bacterias, hongos, vegetales y animales), debido a que sus miembros tienen una gran diversidad de formas, tamaños, alimentación, hábitos, etc., por lo que es muy difícil especificar las propiedades que los definen. A continuación, se mencionan algunas generalidades de estas:

- Presentan células eucariotas.

- Pueden ser unicelulares, coloniales o pluricelulares (simples sin tejidos especializados);

- Con nutrición autótrofa o heterótrofa,

- Reproducción asexual y sexual,

- Viven en medios acuáticos y terrestres,

- Como parásitos o simbiontes,

- Son microscópicos y macroscópicos,

- Con respiración aerobia y anaerobia, entre otras.

REINO FUNGI

El término Fungi deriva del latín fungus que significa hongos. A los miembros de este reino se les conoce como mohos, levaduras, setas, hongos, royas, etc. Presentan características particulares que los diferencian de los vegetales con los que durante mucho tiempo estuvieron clasificados, hasta que en 1968 se les crea su propio reino. Los organismos que forman este grupo tienen:

- Células eucariotas, son heterótrofos

- Se reproducen por esporas producidas en forma asexual o sexual.

- Tienen pared celular formada por quitina.

- La mayoría presentan respiración aerobia a excepción de las levaduras.

- Son principalmente terrestres en lugares húmedos y unos cuantos acuáticos.

- Son pluricelulares, con excepción de las levaduras que son unicelulares.

Los seres vivos y su ambiente

- Estructura del ecosistema

- Niveles de organización ecológico: población, comunidad, ecosistema

- Esto igual búscalo en google imágenes 

- Características de los componentes abióticos y bióticos

Un ecosistema es una unidad de ambiente formado por un conjunto de organismos (componentes bióticos) y el medio físico donde se relacionan (componentes abióticos). Entonces, en esta unidad de ambiente (ecosistema), se distinguen dos grupos de componentes:

Componente biótico: Los seres vivos: animales, plantas y todo lo que producen (un trozo de hoja, una pluma de ave, etc.).

Componente abiótico: Todo aquello que no tiene vida: suelo, agua y aire.

Los seres vivos que comparten un mismo lugar, es decir, que participan del mismo hábitat se relacionan entre sí (interactúan) y a su vez establecen relaciones con los componentes abióticos para satisfacer sus necesidades (protección, alimentación, etc.).

Distintos ecosistemas

En el planeta existen diferentes medios, donde habitan los seres vivos:

- Terrestres (bosques, praderas, desiertos, etc.).

- Acuáticos (lagos, ríos, mares, fondos oceánicos, etc.).

Cada tipo de medio presenta factores ambientales (temperatura, tipo de suelo, humedad, cantidad de luz, etc.) Distintos y, como consecuencia, los seres vivos que se encuentran en ellos también son diferentes.

Para sobrevivir en su medio, cada ser vivo presenta características especiales llamadas adaptaciones. Por ejemplo, los mamíferos que viven en zonas frías poseen una gran cantidad de pelos para mantener el calor del cuerpo.

Ejemplos de adaptaciones de los seres vivos en distintos medios naturales

Algunas adaptaciones de los animales en un medio terrestre son:

- Recubrirse de una capa de piel impermeable.

- Reducir al mínimo el agua perdida en la orina.

- Reducir al mínimo las pérdidas de agua por el sudor.

- Proteger a los embriones de la sequedad del medio con una cáscara protectora

(huevos).

- Enterrarse y permanecer en vida latente hasta la llegada de las lluvias.

Algunas adaptaciones de los vegetales para sobrevivir en los medios secos son:

- Acumular agua en el interior de tallos y hojas.

- Presentan pocas estomas en sus hojas.

- Reducen las hojas hasta convertirlas en espinas.

- Extienden y profundizan las raíces en el terreno para absorber el agua del subsuelo.

- Dinámica del ecosistema

¿Qué son las dinámicas de los ecosistemas?

Las dinámicas de los ecosistemas son los cambios en la composición y estructura de las comunidades biológicas asociados con el tamaño de la población, la manifestación de polimorfismo o las fases de desarrollo de los individuos de las distintas especies.

Todos los diversos cambios que tienen lugar en cualquier comunidad se pueden clasificar en dos tipos principales: cíclicos y progresivos.

Cambios cíclicos

Los cambios cíclicos son modificaciones periódicas de la biocenosis (diaria, estacional, plurianual), en la que la misma vuelve a su estado inicial.

 

Los ciclos diarios se asocian con los cambios de iluminación, temperatura, humedad y otros factores ambientales a lo largo del día. Los ritmos diurnos se manifiestan en cambios en la condición y actividad de los organismos vivos durante el día. Por ejemplo, alternando fases de luz y oscuridad de la fotosíntesis en las plantas, el sueño y la vigilia en los animales.

El ciclo estacional se asocia con cambios en los factores ambientales durante el año y es más pronunciado en las altas latitudes, donde el contraste entre el invierno y el verano es grande. La variabilidad estacional se manifiesta no sólo en los cambios de estado y actividad, sino también en la proporción cuantitativa de las especies individuales. Durante un cierto período de tiempo, muchas especies se desconectan de la vida comunitaria, hibernando, durmiendo, migrando o volando a otras zonas.

En cuanto a la ciclicidad a largo plazo, está relacionada con las fluctuaciones climáticas u otros factores externos (nivel de caudal de los ríos), o con factores internos (características del ciclo de vida de las plantas edificadoras, repetición de la reproducción en masa de los animales).

Cambios progresivos

Los cambios progresivos son cambios en la biocenosis que eventualmente llevan al cambio de esta comunidad por otras. La sucesión es un cambio secuencial de biocenosis (ecosistemas), expresado en cambios en la composición de las especies y la estructura de la comunidad. Una serie sucesiva de comunidades que se reemplazan en cadena se denomina serie de sucesión. Las series sucesivas incluyen la desertificación de las estepas, el crecimiento excesivo de los lagos y la formación de pantanos, etc. La sucesión de comunidades continuas se denomina serie sucesoria. El origen de la sucesión se basa en el carácter incompleto del ciclo de las sustancias en una comunidad.

Si en las biocoenosis la actividad de algunas especies no compensa la actividad de otras, las condiciones ambientales cambian inevitablemente. Las poblaciones cambian su entorno en una dirección desfavorable para sí mismas y son desplazadas por otras especies, para las cuales las nuevas condiciones son más beneficiosas desde el punto de vista ecológico. Este proceso continúa hasta que se forma una comunidad estable capaz de mantener el equilibrio de las sustancias en el ecosistema. Por lo tanto, es posible rastrear el proceso de crecimiento excesivo de los pequeños lagos, debido a la falta de oxígeno en las capas inferiores, los organismos en descomposición son incapaces de proporcionar una completa desintegración de las plantas que mueren, se forman depósitos de turba, el lago se vuelve poco profundo, crece desde los bordes y se convierte en un pantano, es sustituido por un prado húmedo, una pradera con arbustos y luego un bosque.

 

Dependiendo de las razones que causaron el cambio en la biocenosis, la sucesión se divide en natural, antropogénica, autógena y alogénica.

Biocenosis

El desarrollo de biocenosis en el curso de la sucesión se caracteriza por una serie de regularidades generales: un aumento gradual de la diversidad de especies, cambio de especies dominantes, complicación de las cadenas alimentarias, un aumento en la proporción de especies con ciclos de desarrollo largos en las comunidades, un aumento de las relaciones mutuamente beneficiosas en las biocenosis, etc.

- Flujo de energía en las cadenas y tramas alimenticias

Un Ecosistema es una unidad formada por componentes bióticos (seres vivos) y abióticos (luz, calor, suelo, humedad) interrelacionados, a través de los cuales fluye la energía y circula la materia. El flujo de energía en un sistema ecológico que fluye en una dirección, desde los productores hacia los consumidores, y entra por medio del proceso de la fotosíntesis, en la cual la energía proveniente del sol es transformada en energía química.

La clorofila, un pigmento presente en las plantas y algunas algas, atrapa la energía solar para producir glucosa como alimento (compuesto orgánico) y oxígeno que es liberado a la atmósfera. La forma de circular la materia es a través del reciclado de materiales, que se movilizan desde el medio abiótico, pasan a través de los organismos vivos y regresan al medio abiótico. Los descomponedores degradan la materia orgánica y la transforman en compuestos inorgánicos, devolviéndolos al suelo.

Los componentes bióticos del Ecosistema se relacionan a través de la alimentación entre organismos de diferentes especies y su representación es por medio de las Cadenas Alimentarias o Tróficas.

Eslabones o Niveles Tróficos

En una cadena trófica un organismo es comido por otro, éste por un tercero y así sucesivamente en una serie de niveles alimentarios o niveles tróficos. En la mayoría de los ecosistemas, las cadenas alimentarias están entrelazadas en tramas complejas con muchas interconexiones por tener eslabones comunes. Una trama puede involucrar a más de cien especies distintas, en donde los depredadores pueden alimentarse de varios tipos de presas y cada presa es el alimento de varios depredadores diferentes.

Primer Nivel Trófico: ocupado por los llamados Productores o Autótrofos, organismos con la capacidad de sintetizar su propio alimento a partir de compuestos inorgánicos, los cuales son transformados en compuestos orgánicos a través de los procesos de fotosíntesis o quimiosíntesis. En un ecosistema terrestre, los productores pueden ser plantas; en un ecosistema acuático, suelen ser algas. Otros tipos de organismos son cianobacterias, bacterias quimioautotróficas y fitoplancton marino.

Segundo Nivel Trófico: ocupado por los Consumidores, organismos heterótrofos que se alimentan de otros o plantas. Existen tres tipos de éstos:

• Consumidor Primario o Herbívoros: Son animales que se alimentan de plantas o algas y es por donde ingresa la energía química producida en la fotosíntesis. La mayor parte de esta energía del alimento digerido por los herbívoros participa en el mantenimiento de los procesos metabólicos del animal e impulsa sus actividades cotidianas, siendo esta energía consumida en un porcentaje importante y otra liberada en forma de calor.

• Consumidor Secundario o Carnívoros: Constituidos por animales que consumen a otros animales herbívoros, sólo un porcentaje pequeño de energía y materia es traspasada e incorporada en este eslabón, por parte de los consumidores primarios.

• Consumidor Terciario: Son animales carnívoros que se alimentan de consumidores secundarios.

Algunas cadenas tróficas presentan terceros y cuartos niveles de consumidores, pero el límite en los ecosistemas son cinco eslabones.

Existe un tipo particular de consumidor denominados carroñeros y detritívoros. El primero, consume desechos o cadáveres de una comunidad, como hojas, ramas y troncos de árboles muertos, raíces, heces fecales, esqueletos y exoesqueletos de insectos. Los detritívoros se alimentan de presas muertas en vez de vivas.

Descomponedores: Los componen bacterias y hongos que actúan sobre los desechos, transformando la materia orgánica en inorgánica para cerrar el ciclo de materia dentro de un ecosistema.

Las Cadenas Tróficas se representan a través de imágenes o con palabras claves y en donde se observan la dirección del flujo de energía de unos organismos a otros a través de flechas, por tanto, ellas indican que la dirección va siempre hacia el que consume.

- Deterioro ambiental

Causas del deterioro ambiental

Si bien algunas de las causas del deterioro ambiental son propias de la naturaleza, gran parte de ellas han sido producidas inicialmente por el hombre quien, con sus acciones, ha alterado los ecosistemas. 

- La sobrepoblación causada, a su vez, por las olas de migraciones y las altas tasas de natalidad.

- La deforestación de las áreas verdes que anteriormente eran hábitats de animales.

- El crecimiento y empeoramiento de los tipos de contaminación que afectan a nuestros ecosistemas.

- El desarrollo de las industrias, las cuales colaboran en el aumento de la contaminación, a través de emisiones de gases contaminantes, accidentes que afectan la naturaleza y participan activamente en la destrucción de los espacios verdes.

Consecuencias del deterioro del medio ambiente

Lamentable las consecuencias del deterioro medioambiental dejan grandes problemas en diferentes sectores, motivo por el cual dividiremos esta parte del artículo de acuerdo a las áreas afectadas:

- Consecuencias ambientales

- Contaminación del agua

- Elevadas emisiones de dióxido de carbono (CO2) y otros gases contaminantes que afectan directamente a la capa de ozono.

- Empeoramiento del calentamiento global.

- Extinción de animales y plantas.

- Agotamiento de los recursos naturales.

- Consecuencias en la salud

- Alergia

El aumento de la contaminación ambiental produce problemas de salud que afectan directamente a la piel y a nuestro aparato respiratorio.

El desarrollo y crecimiento constante de las ciudades colabora con el aumento de los residuos urbanos que, de no tratarse de forma adecuada, es foco de enfermedades.

El estrés, la ansiedad y el dolor de cabeza son algunos de los síntomas de enfermedades producidas por la contaminación atmosférica.

Consecuencias económicas

- Cultivo de zanahorias

- La calidad del aire, agua, suelos y medio ambiente en general afecta directamente la productividad de los trabajadores.

- Con el fin de demostrar que los bienes y servicios que una empresa ofrece son limpios o sostenibles, las compañías pueden gastar más de lo esperado.

- Aumento de costes para solucionar problemas relacionados a ambientes contaminados.

- Pérdida de cosechas en sectores como el de la agricultura.

- Sobrepesca y explotación en áreas pesqueras.

Definitivamente el deterioro ambiental puede ocasionar graves consecuencias que afectan no solo al planeta Tierra, sino también a cada uno de los elementos que lo integran, siendo nosotros, los seres humanos, uno de ellos. Está en nuestras manos empezar a reparar el daño que por tantos años le hemos ocasionado a la naturaleza.

Apuntándote a actividades de voluntariado comprometidas con el medio ambiente, aprendiendo a reciclar y aplicando consejos de ahorro energético o de ahorro del agua estarás aportando tu granito de arena a esta causa que a todos los seres humanos debería importarnos. El deterioro del medio ambiente ha sido causado, en gran parte, por nosotros mismo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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