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BIOLOGÍA
Es la ciencia que estudia a los seres vivos
ORGANISMO:
Es cualquier cosa capaz de llevar a cabo procesos
vitales
Caracteristicas de los seres vivos
•
Los seres vivos están compuestos por unidades llamadas células
NIVEL DE ORGANIZACIÓN
Células
Tejidos
Órganos
Sistemas
ORGANISMO
Población
Comunidad
Ecosistema
BIOSFERA
BIOSFERA
ECOSISTEMA
COMUNIDAD
POBLACIÓN
Parte de la tierra que contiene todos los ecosistemas
ORGANISMO
Es un ser vivo formado por célula o células
SISTEMAS
O APARATOS
CÉLULAS
MOLÉCULAS
Grupos de células con una función determinada
formando así tejidos, órganos o sistemas.
La comunidad y su entorno no viviente
Poblaciones que viven juntas en un área definida
Grupo de organismos de un mismo tipo que viven en la
misma área
Unidad de vida funcional más pequeña
Es la unión de átomos o la porción representativa de un
compuesto
CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS
•
•
•
•
•
•
•
Los seres vivos están compuestos por unidades llamadas células
Los seres vivos crecen y se desarrollan
Los seres vivos se reproducen
Los seres vivos tienen un código genético
Los seres vivos responden a su medio ambiente
Los seres vivos mantienen homeostasis
Como grupo los seres vivos cambian a lo largo del tiempo es decir
evolucionan.
Sobre la superficie del planeta encontramos un conjunto de materiales
inertes, los minerales y las rocas.
Características de los seres vivos………
• Los seres vivos se reproducen TIPOS DE REPRODUCCION
Asexual
Sexual
• Los seres vivos tienen un código genético GENETICA
Caracteristicas de los seres vivos…..
• Los seres vivos crecen y se desarrollan
• Los seres vivos obtienen y usan sustancias y energía
Energía: es la capacidad para realizar un trabajo
Metabolismo Se refiere a todos los procesos físicos y químicos del cuerpo que generan y
usan energía, tal como: Digestión de alimentos y nutrientes , Eliminación de los desechos a través
de la orina y de las heces, Respiración, Circulación sanguínea, Regulación de temperatura, así como
también la fotosíntesis.
CATABOLISMO: consiste en la transformación de moléculas orgánicas a moléculas sencillas
Un ejemplo es la Digestión.
ANABOLISMO: consiste en la transformación de moléculas sencillas a moléculas orgánicas, un ejemplo es la
FOTOSÍNTESIS
• Los seres vivos mantienen un ambiente interno estable HOMEOSTASIS
• Los seres vivos responden a su medio ambiente por lo que se
ADAPTAN y EVOLUCIONAN.
El hombre de hielo ver Pág.. 40 y 41
RAMAS DE LA BIOLOGÍA
RAMA
OBJETO DE SU ESTUDIO
Microbiología
Seres microscópicos
Embriología
Desarrollo de los óvulos fecundados
Botánica
Plantas
Etología
Comportamiento animal
Zoología
Animales
Ecología
Ecosistemas
Virología
Virus
Taxonomía
Nomenclatura de los seres vivos
Bioquímica
Composición química de la materia viva
RAMA
OBJETO DE SU ESTUDIO
ANATOMÍA
Estructura de los organismos
Oncología
Las células de cáncer
Genética
Herencia de los caracteres
Fisiología
Funciones de los seres vivos
Paleontología
Estudio de la vida en el pasado
Citología
Estructura y funciones de las células
Filogenia
Relaciones evolutivas entre los seres vivos
Histología
Estructura y funciones de los tejidos
• Desarrollo de teorías
Muchas hipótesis, aunque sujetas a revisión han resistido por
periódos prolongados de pruebas a dichas hipótesis se les llama
Teorías.
TEORÍA: es una explicación sometida a prueba que unifica una
amplia gama de observaciones; por ejemplo las Teorías de la
evolución, teorías atómicas, etc.
En las ciencias una teoría permite que los científicos hagan
predicciones de nuevas situaciones y además estas pueden cambiar.
En la ciencia una teoría tiene un significado que es lo mas cercano a
una explicación completa, la cual está sujeta a revisión.
Las leyes son declaraciones acerca de eventos que siempre ocurren
en la naturaleza, no explica como lo hace o por que lo hace, solo
indica que lo hace. Por ejemplo la ley de la gravedad, la ley de la
atracción de cargas, etc.
Lo que la ciencia no puede hacer
Las características del proceso científico es
desarrollar ideas que pueden probarse. Los
resultados de la prueba pueden indicar que la
explicación es parcial o totalmente incorrecta.
*Límites de la ciencia
*Ciencia y moral
HERRAMIENTAS DEL CIENTÍFICO
• Los microscopios son dispositivos que producen imágines amplificadas de
estructuras tan pequeñas que no pueden verse a simple vista.
• Los microscopios ópticos producen imágines amplificadas al enfocar rayos de
luz visibles.
• Los microscopios electrónicos producen imágines amplificadas al enfocar haces
de electrones.
• Los microscopios varían en términos de
amplificación y el poder de resolución.
• El poder de resolución se refiere a la
capacidad que tiene el aparato para
distinguir y diferenciar dos objetos muy
pequeños y juntos.
• El microscopio compuesto emplea lentes
de vidrio que enfocan la luz que pasa a
través de un objeto. Amplían la imagen
hasta 2000 veces y su poder de resolución
es de 500nm.
•
PARTES DEL MICROSCOPIO ÓPTICO
•
Sistema óptico
– OCULAR: Lente situada cerca del ojo del
observador. Amplía la imagen del objetivo.
– OBJETIVO: Lente situada cerca de la
preparación. Amplía la imagen de ésta.
– CONDENSADOR: Lente que concentra los rayos
luminosos sobre la preparación.
– DIAFRAGMA: Regula la cantidad de luz que
entra en el condensador.
– FOCO: Dirige los rayos luminosos hacia el
condensador.
Sistema mecánico
– SOPORTE: Mantiene la parte óptica. Tiene dos
partes: el pie o base y el brazo.
– PLATINA: Lugar donde se deposita la
preparación.
– CABEZAL: Contiene los sistemas de lentes
oculares. Puede ser monocular, binocular, …..
– REVÓLVER: Contiene los sistemas de lentes
objetivos. Permite, al girar, cambiar los
objetivos.
– TORNILLOS DE ENFOQUE: Macrométrico que
aproxima el enfoque y micrométrico que
consigue el enfoque correcto.
• Los microscopios electrónicos utilizan un haz
de electrones para iluminar el objeto; tienen
una resolución de 0.2nm es decir los biólogos
pueden ver estructuras internas y externas
de la célula.
• El microscopio electrónico de transmisión
(MET) se utiliza para observar muestras no
vivas, revela detalles que ayudan a
comprender cómo funcionan.
• El microscopio electrónico de exploración o
barrido (MEE o MEB) permite visualizar
superficies que no se ven con el MET, tiene
menor amplificación pero produce una
imagen tridimensional.
Las biomoléculas más importantes son:
• Minerales
• Carbohidratos o hidratos de carbono o
glúcidos
• Lípidos
• Proteínas
• Acidos nucleicos
CARBOHIDRATOS
La función de la celulosa
es...
La función de la glucosa
es...
La función del glucógeno
es...
La función del almidón
es...
Estructural
Energética
Reserva energética en
animales
Reserva energética en
vegetales
LÍPIDOS
FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS
PROTEÍNAS
Ácidos Nucleicos
La Célula y su entorno
El descubrimiento de la Célula
• 1665 Robert Hooke observa con el microscopio
compuesto un delgado corte de corcho. Propuso la
palabra célula por las celdas del monasterio.
• 1674 Anton Van Leeuwenhoek con el microscopio de un
lente observa minùsculos organismos en gotas de agua.
• 1838 Matthias Schleiden afirma que las plantas están
compuestas por células.
• 1839 Theodor Schwann concluye que todos los
animales están hechos de células.
• 1858 Rudolph Virchow propone que todas las células se
derivan de células existentes.
Con estos hallazgos se resume el concepto
fundamental llamado Teoría celular:
• Todos los seres vivos están compuestos por células
• Las células son las unidades básicas de la
estructura y función de los seres vivos
• Se producen nuevas células a partir de células
existentes
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA
MEMBRANA PLASMÁTICA
• Toda célula es una unidad separada y
viva, consta de un límite que la
diferencia de otra y de su ambiente
llamándose membrana plasmática.
• Presenta permeabilidad selectiva.
• La membrana de la célula animal
está formada por una bicapa de
lípidos.
Modelo de la membrana celular animal
“Mosaico Fluido”
Transporte Pasivo
• Es un proceso de paso de sustancias a través
de la membrana. No requiere gasto de energía
celular, se realiza a favor del gradiente (es
decir, de donde hay más hacia donde hay
menos) de concentración, de presión o de
carga eléctrica.
• Difusión simple: Si dos sustancias de diferente
concentración se encuentran separadas por una membrana
semipermeable, las moléculas de la sustancia (soluto) con
mayor concentración atraviesan la membrana hacia la
solución menos concentrada para igualar las concentraciones
de soluto.
Ejemplo: El agua, el dióxido de carbono, el oxígeno,
moléculas solubles en lípidos como las vitaminas A, E,
algunas hormonas esteroideas, atraviesan la membrana de
esta forma.
• Difusión facilitada: es la difusión de moléculas y los iones solubles en agua
a través de la membrana, con la participación de las proteínas de la
membrana.
• Las proteínas pueden formar poros o canales con diámetros específicos y
cargas eléctricas que permiten el paso selectivo de iones. Los iones de Na
+, K+, Ca2+, Cl- atraviesan la membrana de esta manera.
• Hay canales que permanecen abiertos y otros que solo se abren cuando
llega una molécula portadora que se une a las moléculas e induce a una
variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren
cambios en la polaridad de la membrana.
• Es así como la difusión puede ser facilitada por proteínas portadoras que
se unen a las moléculas facilitando la apertura del canal y su paso a través
de la membrana. Los neurotransmisores atraviesan la membrana de esta
forma.
Mecanismos de Transporte Pasivo
• Osmosis: es el paso
del agua a través de
una membrana
semipermeable.
• La ósmosis es clave para la supervivencia de los seres vivos. La absorción
de agua y minerales a través de las raíces de las plantas ocurre a través del
mecanismo de ósmosis, igualmente la reabsorción de agua y minerales en
el riñón.
FENÓMENOS OSMÓTICOS
SOLUCIÓN HIPERTÓNICA:
Contiene una alta concentración de soluto en relación con
la concentración del citoplasma. En este caso el agua se
difunde desde el interior de la célula (medio hipotónico) al
exterior. La célula perdería agua deshinchándose.
SOLUCIÓN HIPOTÓNICA:
Esta solución contiene una baja concentración de soluto en
relación con la concentración del citoplasma.
En este caso, el agua se difunde desde la solución al interior
de la célula, el volumen de la célula iría aumentando y podría
llegar a explotar.
SOLUCIÓN ISOTÓNICA:
Contiene la misma concentración de soluto que la
del interior de la célula. En este caso, el agua se
difunde tanto del interior de la célula al exterior,
como del exterior al interior de la célula.
Transporte activo
• En el proceso de transporte activo también
actúan proteínas de membrana, pero éstas
requieren energía celular en forma de ATP,
para transportar las moléculas al otro lado de
la membrana. Se produce cuando el
transporte se realiza en contra del gradiente
de concentración.
• Para el transporte de moléculas de bajo peso
molecular y en contra del gradiente se requiere la
ayuda de las proteínas de transporte denominadas
bombas, por su similitud con las bombas de agua.
Las proteínas de transporte utilizan energía para
mover las moléculas en contra del gradiente de
concentración.
• Son ejemplos de transporte activo la bomba de
Na+/K+
• http://www2.uah.es/biomodel/biomodelmisc/anim/memb/atpase.swf
•
•
•
La endocitosis es un proceso de incorporación de sustancias del medio externo a la
célula mediante una invaginación en la superficie exterior de la membrana que engloba
las partículas o líquidos a ingerir.
Una vez las partículas o sustancias dentro de la invaginación se produce la
estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material
ingerido el cual es transportado al interior del citoplasma.
Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de
endocitosis: pinocitosis y fagocitosis.
Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución a través de una
invaginación de la membrana plasmática que forma pequeñas vesículas o vacuolas que
luego se introducen al citoplasma con los líquidos ingeridos. La pinocitosis incorpora
grandes moléculas como glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos, por ejemplo, del quilo
alimenticio. en las microvellosidades intestinales
La fagocitosis implica la incorporación de partículas grandes, o de microorgansimos a
través de extensiones de la membrana plasmática, denominadas pseudópodos los cuales
engloban las partículas, luego los extremos de los pseudópodos se fusionan dando
origen a una vesícula o vacuola alimenticia con las partículas dentro. Las partículas
incluidas en la vacuola son digeridas por enzimas digestivas llamadas lisosomas.
La fagocitosis la realizan las amebas en su proceso digestivo, los leucocitos para destruir
bacterias y las células de microglía del sistema nervioso que destruyen y eliminan las
neuronas muertas por heridas o por envejecimiento.
http://personal.tmlp.com/Jimr57/textbook/chapter3/cmf4a.htm
Mecanismos de Transporte Activos
Exocitosis
• La exocitosis es el proceso contrario a la endocitosis.
Tiene como objetivo la excreción de sustancias, ocurre
cuando una macromolécula o una partícula debe pasar
del interior al exterior de la célula.
• Las macromoléculas contenidas en vesículas
citoplasmáticas creadas por el aparato de Golgi, se
desplazan hasta la membrana plasmática, la membrana
plasmática y la vesícula se fusionan y la vesícula vierte su
contenido al medio extracelular.
• Productos de desecho de la digestión celular, secreción
de hormonas son vertidas hacia el líquido extracelular
por este mecanismo.
Pared celular
La pared celular se encuentra fuera de la membrana plasmática. No todos los seres
vivos presentan pared celular, como sucede con los animales.
La funcion principal de la pared celular consiste en dar soporte y protección a la
célula.
La pared celular de las bacterias está formada por un peptidoglucano. Las plantas
tienen diferentes productos químicos incorporados en su pared celular como la
celulosa, la hemicelulosa, sustancias pépticas, grasas en el caso de la pared
primaria y la lignina, entre otras sustancias, en la pared secundaria.
EL INTERIOR DE LA CÉLULA
TIPOS DE CÉLULAS
Las células están divididas en dos grandes categorías,
dependiendo si tienen núcleo o no; y son en:
PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
•Son organismos unicelulares pequeños • Hay organismos unicelulares y
y simples.
pluricelulares
• A los organismos que tienen estas
células se les llama PROCARIONTES.
• A los organismos formados por estas
células se les llama EUCARIONTES
•No presentan núcleo
• El material genético está contenido en el
núcleo
•El material genético no está está en
núcleo.
•Presentan decenas de estructuras internas
especializadas rodeadas con membranas.
Tipos de células Eucariotas
http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm
MICROSCOPIA ELECTRONICA de una Célula Animal
Ribosomas
Los ribosomas son orgánulos sin membrana, sólo visibles al microscopio
electrónico debido a su reducido tamaño ( 29 nm en célula procariota y 32 nm en
eucariota). Están en todas las células vivas (excepto en el espermatozoide). Su
función es ensamblar proteínas a partir de la información genética que le llega del
AND.
Reticulo endoplásmico rugoso
El retículo endoplasmático rugoso se localiza junto al núcleo celular. Los
retículos solo se encuentran en las células eucariontes.
Se denomina rugoso debido a los numerosos ribosomas adheridos a sus
paredes. Tiene unos sáculos más redondeados que el retículo
endoplasmático liso. Está conectado a la envoltura nuclear, a través de
cuyos poros pasa el ácido ribonucleico mensajero (ARNm) que es el que
lleva el mensaje para la síntesis proteica
.
Retículo Endoplásmico Liso
Conjunto de membranas que participan en el transporte celular y síntesis de
triglicéridos, fosfolípidos y esteroides. También dispone de enzimas
detoxificantes, que metabolizan el alcohol y otras sustancias químicas.
En realidad los retículos endoplasmáticos lisos tienen diferentes variantes
funcionales que sólo tienen en común su aspecto: los ribosomas están
ausentes.
Aparato de golgi
El aparato de Golgi es un conjunto de 4 a 8 sacos aplanados y apilados unos
encima de otros. Funciona como una planta empaquetadora, consiste en
modificar, separar y empaquetar proteínas y otras sustancias del retículo
endoplásmico para almacenarlas dentro de la célula o segregarlas al exterior.
Se encuentra en el citoplasma de la célula.
MITOCONDRIA ANIMAL
• Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de suministrar la
mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, actúan por
tanto,como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de
los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos).
Núcleo
El núcleo celular es la parte central de la célula
eucariota. Se rodea de una cubierta propia, llamada
envoltura nuclear y contiene el ácido
desoxirribonucleico (ADN o en inglés DNA) celular,
donde se encuentran codificados los genes.
Membrana nuclear
Es la envuelta que rodea y delimita al núcleo propio de la célula eucariota. La
envoltura nuclear está formada por dos membranas concéntricas, así que la
expresión membrana nuclear, frecuentemente usada para referirse a ella, no
puede considerarse apropiada.
Nucleolo
El nucleolo es una estructura densa localizada en el nucleoplasma, que suele
aparecer a razón de dos o tres por célula, aunque eso dependerá del tipo
celular y de la actividad de ésta. Se observa sólo durante la interfase porque
desaparece durante la división celular. Es rico en RNA y proteínas, y contiene
pequeñas cantidades de DNA que se muestra inactivo.
Cloroplastos
Los cloroplastos de las plantas terrestres son orgánulos citoplasmáticos en forma
de discos, son organelos que absorben la energía de la luz del sol y la
transforman en energía química en un proceso llamado fotosíntesis. En estos
organismos hay unos 40 cloroplastos por célula.
Vacuola
• Las vacuolas son estructuras celulares, muy abundantes en las células
vegetales, contenidas en el citoplasma de la célula, de forma más o menos
esféricas u ovoideas, generadas por la propia célula al crear una membrana
cerrada que aísla un cierto volumen celular del resto del citoplasma. Su
contenido es fluido, almacenan productos de nutrición o de desecho,
pueden contener enzimas lisosómicas.
• El lisosoma es una vesícula membranosa que
contiene enzimas hidrolíticas que permiten la
digestión intracelular de macromoléculas.
Citoesqueleto
• Está constituido por proteínas del citoplasma que son responsables
de la forma de la célula y del movimiento de la célula en su
conjunto y del movimiento de orgánulos en el citoplasma.
• Se subdividen en microtúbulos, y filamentos.
Los microtúbulos están constituidos por tubulina, son unos
polímeros que tienen forma cilíndrica y que están huecos, como
una tubería. Son importantes en la división celular en las células
animales se ven como centriolos.
Los microfilamentos son polímeros de la proteína actina que tienen
forma filamentosa. También participan en el movimiento celular
por lo que aparecen localizados en varias regiones del citoplasma.
Centríolo
En biología celular, un centriolo es un orgánulo
en forma de cilindro hueco. En las células
normalmente se encuentran en parejas en ángulo
recto, formando el centrosoma. Es exclusivo de
las células animales. Los centriolos se presentan
en parejas, siendo una pareja de centriolos un
diplosoma.
Son muy importantes en el proceso de división celular, pues están
relacionados con el movimiento de los cromosomas en este proceso. Se
duplican al iniciarse la mitosis y los pares se alejan a los polos, para formar el
huso acromático.
Citoplasma
• Llamamos citoplasma (flechas azules) al
contenido celular entre la Membrana
plasmática y el Núcleo.
La apariencia del citoplasma es granulosa
debido a la abundancia de los ribosomas y
de los orgánulos.
• En el citoplasma se encuentra el citosol o
hialoplasma; se trata de una solución
principalmente constituida por agua y
enzimas y en ella se realizan numerosas
reacciones metabólicas de la célula.
Energía y vida
Clasificación de los organismos en función de su
nutrición:
1.
AUTÓTROFOS: son aquellos organismos que producen
su propio alimento. Algunos organismos que pertenecen
a este grupo son las plantas, las algas y algunas
bacterias fotosintetizadoras.
2.
HETERÓTROFOS: son aquellos organismos que para
obtener energía consumen alimentos. En este grupo se
encuentran los animales, parásitos y los hongos. Se
consideran quimiorganotrofos.
Molécula de energía
• Estructuras químicas del ADP y ATP
• Las moléculas transportadoras de electrones
son el NADPH y NADP+.
• La célula requiere de energía libre para sintetizar sustancias
químicas (tales como aminoácidos para producir proteínas o
para el transporte activo de iones o moléculas, etc.) por lo que
se denominan reacciones endergónicas.
• La energía libre proviene de otras reacciones que realiza la
célula por lo que se denominan recciones exergónicas.
• El TPA sirve para relacionar las relaciones exergónicas y
endergónicas, por ejemplo la reacción de combinación de la
glucosa y fructosa para producir la sacarosa.
¿Cómo la célula obtiene energía y como la recupera?
En los animales los carbohidratos y los ácidos grasos son la
fuente principal de energía.
En algunos organismos para que la glucosa libere de energía
se requiere de oxígeno por lo que se llaman procesos aerobios.
La respiración aerobia de la célula incluye muchas reacciones que
suceden una después de otra , las primeras ocurren en el
citoplasma y los productos de estas pasan al interior de la
mitocondria donde ocurre el ciclo del ácido cítrico.
Los pasos iniciales del desdoblamiento de la glucosa consumen
dos moléculas de TPA, así que el neto de TPA que produce es de
36 moléculas.
Ciclo de Krebs o del ácido cítrico en la
mitocondria
Procesos anaerobios: cuando las células no reciben oxígeno
suficiente para la respiración aerobia liberan energía de
procesos llamados fermentaciones.
Las fermentaciones más comunes son las del ácido láctico y las
alcohólicas.
INVESTIGACION DE LA FOTOSINTESIS
• El experimento de Jan Van Helmont concluye que la
masa de los árboles aumenta principalmente por el
agua.
• El experimento de Joseph Priestley descubre que la
planta libera oxígeno lo que mantiene a la vela
encendida.
• Jan Ingenhousz demostró que el efecto observado
por Priestley solo ocurría cuando la planta quedaba
expuesta a la luz.
• Éstos trabajos descubrierón que en presencia de luz
las plantas transforman dióxido de carbono y agua en
los carbohidratos y oxígeno.
LA ECUACION DE LA FOTOSÍNTESIS
• Los organismos autótrofos para poder producir su
alimento realizan la fotosíntesis.
• La fotosíntesis utiliza energía de la luz
del sol para convertir agua y dióxido
carbono en azúcares de alta energía y
oxígeno. Además de esto las plantas
recogen la energía del sol con
moléculas que absorben la luz
llamadas pigmentos; el principal es la
clorofila que es esta en los
cloroplastos.
• La fotosíntesis de las
plantas ocurre en los
cloroplastos y se lleva
a cabo en dos fases
una reacción con luz
(ocurre en el tilacoide
del cloroplasto) y la
otra llamada fase
oscura (ciclo de Calvin)
que ocurre en el
estroma del
cloroplasto.
Factores que afectan a la fotosíntesis
Muchos son los factores que afectan la
velocidad con que se llevan a cabo la
fotosíntesis pero los principales son:
• La disponibilidad del agua
• La temperatura
• La intensidad de la luz.
• Estudio de la clonación humana