2017 - vet.unicen.edu.ar · Esta lista esboza los principales temas y principios unificadores de la biología El estudio de la vida se extiende desde las moléculas y células hasta

2017

2017

FACULTAD DE CIENCIAS VETERINARIA.

PROGRAMA ARTICULATORIO

German

Texto tecleado

MATERIAL DE APOYO ÁREA: BIOLOGÍA PROGRAMA ARTICULATORIO

Dra. Karen Larsen

Material de apoyo al curso articulatorio para el ingreso a la Facultad de

Ciencias Veterinarias - UNCPBA

Dr. Roberto Najle

2017

Dra. Silvana Scarcella

AREA DE BIOLOGIA DEL PROGRAMA ARTICULATORIO

Introducción

MODULO 1

En este apartado plantearemos algunas cuestiones que tienen que ver con el tratamiento

de los contenidos conceptuales que se irán presentando desde el inicio de nuestra tarea

conjunta, así como algunas recomendaciones sobre dicho proceso.

Todos sabemos lo poco útil que resulta el aprender de memoria ya que, o bien cuando

necesitamos la información no la tenemos disponible, o bien nos quedan "retazos" o

"pedazos" de información que no nos sirven para nada.

Para evitar el aprendizaje memorístico y realizar un verdadero aprendizaje, debemos

tener en cuenta que cada vez que nos enfrentamos con una nueva información, es

necesario que dicha información "contacte" con lo que ya sabemos y se establezcan

relaciones significativas entre lo nuevo y nuestros conocimientos previos.

Por supuesto que hay cosas que podemos haber comprendido mal, o que podemos haber

incorporado conocimientos erróneos. Por eso, también resulta importante que podamos

revisar lo que sabemos sobre un determinado tema, y que ese" revisar" se nos haga una

especie de hábito mental.

Para aprender, es importante tener en cuenta que, más allá de la facilidad que tengamos -

o no - para recordar información, hay algunas cosas que podemos a hacer que nos

ayudarán en el proceso.

El propósito de este apartado es presentar algunas cosas, que pensamos son valiosas

para facilitar el aprendizaje. Claro que, a la larga, cada persona encuentra que algunas de

esas cosas (o incluso otras que aquí no se nombran) le resultan mucho más efectivas

para su "propia" manera de aprender, pero mientras tanto, conviene conocer algunas

posibilidades.

Mucha gente piensa que hacer esto representa una pérdida de tiempo, pero creemos que

en realidad es una inversión a futuro. Además, los que sostienen esa idea equivocada

deberían hacer el cálculo de cuanto tiempo real les insume repetir una y otra vez la

información hasta que les "queda". Y les "queda" más bien poco y por poco tiempo, como

tristemente solemos comprobar en los exámenes.


OBJETIVO

El principal objetivo de este Módulo es:

• Describir temas generales que unifican el estudio de la Biología.

Vamos a ver que la Biología, o sea el estudio científico de la vida, es una extensión de

nuestro interés innato en la vida y sus diversas formas.

Veremos que el campo de la biología es inmenso, que abarca desde el nivel

submicroscópico (a partir de átomos) a la compleja red de ECOSISTEMAS, desde el

presente hacia atrás a través de casi 4 mil millones de años de historia evolutiva.

En este Módulo se presentan algunos conceptos claves en el estudio de la vida.

La lista de estas temáticas es:

• La Vida esta organizada en muchos niveles estructurales.

• Cada nivel de la organización biológica tiene propiedades emergentes.

• Las células son las unidades básicas de estructura y función de un organismo.

• Los organismos son sistemas abiertos que interactúan continuamente con su

entorno.


Esquema gráfico del tema

Reconocer los aspectos centrales de un texto

Previo a todo procedimiento, es conveniente hacer una lectura comprensiva del material,

lo que nos dará un pantallazo general sobre el texto.

Resulta imposible comprender una información cualquiera si no somos

capaces de reconocer las ideas principales de un texto dado.

Para ello, se pueden poner en práctica diversas estrategias, tales como

transcribir dichas ideas centrales, o subrayadas, o marcadas con un

resaltador, por ejemplo.

Dentro de estas ideas reconocidas como principales (que generalmente están expresadas

a través de una frase o de una oración) se pueden a su vez distinguir conceptos

centrales, representados a través de uno o unos pocos términos.


Con ellos se puede proceder del mismo modo que sugerimos para trabajar con las ideas,

por ejemplo, recuadrándolos o resaltándolos o transcribiéndolos.

Organizar la información y trabajar con ella Existen diversas alternativas para trabajar con la información. Por ejemplo, se puede

elaborar un resumen de dicha información, el cual consistirá en una versión abreviada del

texto, que elaboramos recuperando lo más importante y eliminando detalles accesorios.

Probablemente es más rico hacer una síntesis de la información. En ella, no sólo

recuperamos los aspectos centrales del material, sino que le damos nuestro " toque

personal", dado que reordenamos o reorganizamos la información a través de un

procedimiento más creativo.

En base a un texto pueden realizarse diversos organizadores de la información, como

cuadros sinópticos, que resultan de gran utilidad para aclarar las jerarquías entre

conceptos, u otro tipo de representaciones.

A continuación mencionaremos algunas, que nos parecen las más interesantes a partir de

los resultados que se obtienen de ellas.

1 • Los mapas semánticos

Sirven para organizar y jerarquizar el material de estudio. Su uso suele estar

recomendado para trabajar desde la escuela primaria, y consiste básicamente en

organizar categorías de información con respecto a un concepto central.

Según Galagovsky (1996) su utilidad puede extenderse a conectar nuestros

conocimientos previos sobre un tema determinado, y expandirlos a través de la

ampliación de vocabulario y la comprensión del nuevo material.


2 • Los diagramas conceptuales

Para construirlos es necesario seleccionar los conceptos centrales del texto, y establecer

las relaciones entre dichos conceptos a través de líneas o flechas.

En este tipo de diagramas no se establecen jerarquías entre los conceptos, únicamente

se marcan las relaciones que existen entre ellos.

3 • Los mapas conceptuales

Están formados por nodos, que representan los conceptos o las propiedades específicas

del tema, los que se muestran re cuadrados o enmarcados en círculos, óvalos, etc., unidos

por trazos que representan los nexos entre conceptos.

Los nexos entre conceptos están claramente explicitados, a través de palabras de enlace

como "de", "con", "es un ejemplo de", "incluye a", etc., así como sustantivos o verbos.

Así con nodos y nexos, se construyen proposiciones, que se pueden leer entre distintos

nodos.

A diferencia de los diagramas conceptuales, en los mapas conceptuales los conceptos

están jerarquizados: los conceptos más abarcativos, generales e inclusores se ubican en

la parte superior del gráfico, mientras que los de menor jerarquía se van ubicando hacia

abajo, terminando en los más restringidos y particulares en la parte inferior del gráfico.

A continuación incluimos ejemplos de diagramas y mapas conceptuales, respectivamente.

El diagrama conceptual fue extraído del curso PROMEC (CONICET-SENOC) de Biología

1982 .



El alcance de la Biología

La Biología es la ciencia que estudia la vida, es el estudio científico de los seres vivos.

Los biólogos definen como "seres vivos" a toda la diversidad de organismos que

descienden de un ancestro común unicelular que surgió hace casi 4.000 millones de años.

Debido a este ancestro común, todos los organismos vivos comparten numerosas

características que no se encuentran en el mundo no vivo. La mayoría de los seres vivos

poseen estas características:

• tienen una o más células.

• contienen información genética.

• utilizan la información genética para reproducirse.

• se hallan genéticamente emparentados y han evolucionado de otros similares.

• pueden convertir moléculas tomadas de su ambiente en nuevas moléculas

biológicas.

• pueden tomar energía del ambiente y utilizarla para realizar un trabajo biológico

• pueden regular su medio interno.

Esta lista esboza los principales temas y principios unificadores de la biología

El estudio de la vida se extiende desde las moléculas y células hasta el planeta entero.

Los biólogos exploran la vida desde lo microscópico hasta el nivel planeta. Los biólogos

con sus investigaciones están tratando de llegar a comprender algunas de las siguientes

preguntas:

¿Cómo una célula se convierte en un organismo?

¿Cómo las plantas convierten la luz solar en energía química?

¿Cómo funciona la mente humana?

¿Cómo interactúan los seres vivos en las comunidades?

¿Cómo la diversidad de la vida evoluciono a partir de las primeras bacterias?


El proceso de la ciencia

Los científicos plantean y ponen a prueba hipótesis para responder a preguntas sobre la

naturaleza.

No existe un método único que los científicos usen para estudiar el mundo natural; pero

aún así, todos los científicos se valen de un proceso de investigación similar. Los

elementos clave en este proceso de la ciencia son los siguientes:

1. Observaciones 4. Predicciones

2. Preguntas 5. Pruebas

3. Hipótesis

En todo estudio científico, las observaciones iniciales toman formas diversas. A menudo

provienen de estudios anteriores. Por ejemplo, una observación frecuente en las ardillas

voladoras es que, cuando aterrizan en un árbol, ruedan rápidamente hacia el otro lado.

Esta observación origina una pregunta: asumiendo que este comportamiento beneficia la


supervivencia de la ardilla, ¿cómo lo hace? El científico que quiera responder a esta

pregunta generará una hipótesis, es decir, una explicación tentativa, que deberá ser

puesta a prueba. Una hipótesis podría ser que, al salirse rápidamente del lugar de

aterrizaje, la ardilla se previene que un búho u otro predador la atrapen al descender. Esta

hipótesis bastante razonable se cita a menudo en los artículos de divulgación popular

sobre ardillas voladoras; pero no hagamos aquí ninguna conjetura sobre su exactitud. Las

ardillas voladoras son nocturnas y planean muy rápido, lo que las hace difíciles de

observar si no se cuenta con equipos especiales. Además, posiblemente sea importante

considerar que las ardillas voladoras se ciegan temporalmente con la luz brillante. ¿Estas

observaciones nos hacen pensar en cuántas veces las ardillas voladoras hayan sido

vistas exactamente en el momento del aterrizaje? ¿Qué pasaría si la mayor parte de las

observaciones se han hecho con ardillas que aterrizan sobre el lado iluminado de los

árboles durante noches de luna llena? Pensamientos críticos como éste conducen a

hipótesis alternativas; por ejemplo, el tambalearse alrededor de los árboles tal vez permite

a las ardillas voladoras evitar la luz brillante de la luna.

Con las observaciones e hipótesis en mente, los científicos usan el razonamiento

deductivo, para predecir el resultado de nuevas observaciones o de experimentos. Una

predicción anticipa los resultados esperados sólo si la hipótesis es correcta. El

razonamiento deductivo es el uso de la lógica "Si... entonces': En ese caso, si la hipótesis

es correcta, y probamos la hipótesis, entonces podemos esperar un resultado particular.

Por ejemplo, si las ardillas voladoras se tambalean alrededor de un árbol simplemente

para evitar la luz brillante (hipótesis), y desarrollamos un método para observarlas al

aterrizar, tanto en la luz como en la sombra (prueba), entonces podríamos esperar que las

ardillas que aterrizan sobre las partes del árbol en sombra, no se muevan inmediatamente

hacia el otro lado (predicción).

Supongamos que usted desarrolla esta hipótesis y esta predicción, y entonces se pone a

observar muchos aterrizajes de las ardillas voladoras, tal vez por medio de fotografías al

infrarrojo mientras monitorea las condiciones de luz. Encuentra que, en todas las

condiciones de iluminación, la ardilla va hacia el otro lado del árbol después de aterrizar.


Este resultado no corresponde a su predicción, y por consiguiente indica que la hipótesis

tal vez sea falsa. Sin embargo, sus resultados no apoyan ni contradicen la hipótesis

alternativa de que el comportamiento de las ardillas les permite evitar a los predadores.

(¿Se te ocurre alguna manera de probar esta hipótesis?)

Nuestra discusión acerca de las ardillas voladoras ha sacado a relucir varias

características del proceso científico, además de los roles asignados a las observaciones,

preguntas, hipótesis, predicciones y pruebas. Hemos visto cómo la ciencia involucra el

pensamiento crítico en cada paso. Lo que es más, la ciencia es acumulativo, y los

resultados de estudios previos a menudo sirven de base para los estudios nuevos.

También hemos visto que el proceso científico puede rechazar o apoyar la hipótesis.

Nótese la frase clave de "apoyar la hipótesis". La ciencia no pretende probar la hipótesis

con absoluta certeza, ya que no es posible acumular suficiente cantidad de observaciones

o de experimentos, como para estar seguros de que los resultados van a ser siempre los

mismos.

Las Macromoléculas son fundamentales para la vida

LÍPIDOS

Los lípidos son un grupo general de sustancias orgánicas insolubles en solventes polares como

el agua, pero que se disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, tales como el

cloroformo, el éter y el benceno. Típicamente, son moléculas de almacenamiento de energía,

usualmente en forma de grasa o aceite, y cumplen funciones estructurales, como en el caso de los

fosfolípidos, glucolípidos y ceras. Algunos lípidos, sin embargo, desempeñan papeles principales

como "mensajeros" químicos, tanto dentro de las células como entre ellas.


A diferencia de muchas plantas, como la de la papa, los animales sólo tienen una capacidad

limitada para almacenar carbohidratos. En los vertebrados, cuando los azúcares que se ingieren

sobrepasan las posibilidades de utilización o de transformación en glucógeno, se convierten en

grasas. De modo inverso, cuando los requisitos energéticos del cuerpo no son satisfechos por la

ingestión inmediata de comida, el glucógeno y posteriormente la grasa son degradados para llenar

estos requerimientos. El hecho de que el cuerpo consuma o no sus propias moléculas de

almacenamiento no guarda ninguna relación con la forma molecular en que la energía ingresa en él.

La cuestión estriba simplemente en la cantidad de calorías que se libera cuando se degradan estas

moléculas.

Los lípidos son compuestos diversos que consisten principalmente en átomos de carbono e

hidrogeno unidos por enlaces covalentes no polares. El efecto de esto puede verse en una botella

de aderezo para ensaladas donde el aceite (un tipo de lípido) se separa del vinagre (que es agua

en su mayor parte). Otros aceites hacen que las plumas repelan el agua ayudando a las aves

acuáticas a mantenerse a flote. Debido a que los lípidos no se mezclan con el agua se dice que son

hidrofóbicos (“le temen al agua”).

Los aceites son un tipo de grasa. La grasa es un lípido grande hecho a partir de dos tipos de

moléculas más pequeñas: el glicerol y los ácidos grasos. El glicerol es un alcohol de tres

carbonos, cada uno de ellos con un grupo hidroxilo (-OH). Un acido graso consiste en una cadena

hidrocarbonada con un grupo carboxilo (-COOH). Cada ácido graso se une al glicerol

covalentemente perdiendo agua. Una molécula de grasa real consiste en una molécula de glicerol

unida a tres ácidos grasos como resultado de la síntesis por deshidratación ocurrida a nivel de los

tres grupos hidroxilos. De este modo el término triglicérido es un sinónimo de grasa, un término

que se ve a menudo en las etiquetas de los alimentos o en los exámenes médicos que miden

grasas en sangre. Los tres ácidos grasos en las grasas a menudo son de distintos tipos.

Las propiedades físicas de una grasa, como por ejemplo su punto de fusión, están determinadas

por las longitudes de sus cadenas de ácidos grasos y dependen también de si las cadenas son

saturadas o no saturadas.

Algunos ácidos grasos contienen dobles enlaces, que causan que la cadena de carbonos se

flexione. Los dobles enlaces impiden que un esqueleto carbonado se una con el número máximo de

átomos de hidrogeno.


Los ácidos grasos y las grasas con dobles enlaces se dice que son insaturados, es decir, con

menos del máximo posible de átomos de hidrogeno. Las grasas que tienen el número máximo de

átomos de hidrogeno, es decir que no tienen dobles enlaces, se denominan saturados. Las

flexiones en las moléculas de las grasas insaturadas impiden que las moléculas se empaqueten

fuertemente entre si y que por lo tanto solidifiquen a temperatura ambiente. El aceite de maíz, el

aceite de oliva, y otros aceites vegetales son grasas insaturadas. Cuando se indica “aceites

vegetales hidrogenados” en el empaque de una margarina, significa que las grasas insaturadas han

sido convertidas en grasas saturadas por la adición de hidrógenos. Esta adición le da a los lípidos la

consistencia de la margarina.

La mayor parte de las grasas vegetales son grasas insaturadas, mientras que la mayoría de las

grasas animales son saturadas. Esta es la razón por la que la manteca y la grasa de cerdo son

solidas a temperatura ambiente. Las dietas ricas en grasas saturadas pueden favorecer las

enfermedades cardiovasculares al promover una condición denominada arterioesclerosis. En esta

condición se van construyendo depósitos de lípidos denominados placas en las superficies internas

de los vasos sanguíneos, lo cual reduce el flujo sanguíneo.


Algunas plantas almacenan energía en forma de aceites, especialmente en las semillas y en los

frutos. Las grasas y los aceites contienen una mayor proporción de enlaces carbono-hidrógeno,

ricos en energía, que los carbohidratos y, en consecuencia, contienen más energía química. En

promedio, las grasas producen aproximadamente 9,3 kilocalorías por gramo, en comparación con

las 3,79 kilocalorías por gramo de carbohidrato, o las 3,12 kilocalorías por gramo de proteína.

También, dado que las grasas son no polares, no atraen moléculas de agua y, así, no están

"embebidas" en éstas, como ocurre en el caso de glucógeno. Teniendo en cuenta el factor hídrico,

las grasas almacenan seis veces más energía gramo por gramo que el glucógeno, y éste es

indudablemente el motivo por el cual, en el curso de la evolución, llegaron a desempeñar un papel

fundamental en el almacenamiento de energía.

Grandes masas de tejido graso rodean a algunos órganos como, por ejemplo, a los riñones de los

mamíferos, y sirven para protegerlos de una conmoción física. Por razones que no se comprenden,

estos depósitos de grasa permanecen intactos, aun en épocas de inanición. Otra característica de

los mamíferos es una capa de grasa que se encuentra debajo de la piel y que sirve como aislante

térmico. Esta capa está particularmente bien desarrollada en los mamíferos marinos.


Las grasas son solo algunos de los lípidos importantes en los organismos vivos.

Los lípidos, especialmente los fosfolípidos y los glucolípidos, también desempeñan papeles

estructurales extremadamente importantes. Al igual que las grasas, tanto los fosfolípidos como los

glucolípidos están compuestos de cadenas de ácidos grasos unidas a un esqueleto de glicerol.

En los fosfolípidos, el tercer carbono de la molécula de glicerol no está ocupado por un ácido graso,

sino por un grupo fosfato, al que está unido habitualmente otro grupo polar. Por lo tanto posee una

“cola” de acido graso no polar (hidrofóbica) y una “cabeza” polar (hidrofílica, cargada

negativamente) que contiene al grupo fosfato y su grupo químico adicional.

Dado que los fosfolípidos tienen cabezas solubles en agua y colas insolubles en ella, tienden

a formar una película delgada en una superficie acuosa, con sus colas extendidas por

encima del agua. Rodeados de agua, se distribuyen espontáneamente en dos capas, con

sus cabezas hidrofílicas (amantes del agua) extendidas hacia afuera y sus colas hidrofóbicas

(con aversión al agua) hacia adentro. Esta disposición, la bicapa lipídica, constituye la base

estructural de las membranas celulares. Al formar una bicapa, los componentes hidrofóbicos

de los fosfolípidos quedan "protegidos" del agua, excepto en los bordes, en donde quedan

expuestos. Esta ordenación da una cierta inestabilidad a esa membrana, haciendo que ésta

se pliegue sobre sí misma y forme vesículas. Esta disposición de las moléculas de

fosfolípido, con sus cabezas hidrofílicas expuestas y sus colas hidrofóbicas agrupadas,

forma la base estructural de las membranas celulares.


Ordenamiento de los fosfolípidos en relación al agua

En los glucolípidos ("lípidos con azúcar"), el tercer carbono de la molécula de glicerol no está

ocupado por un grupo fosfato, sino por una cadena de carbohidrato corta. Al igual que la

cabeza de fosfato de un fosfolípido, la cabeza de carbohidrato de un glucolípido es

hidrofílica, y las colas de ácidos grasos son, por supuesto, hidrofóbicas. En solución acuosa,

los glucolípidos se comportan del mismo modo que los fosfolípidos. También son

componentes importantes de las membranas celulares en las que cumplen funciones de

reconocimiento celular.

Las ceras también son una forma de lípido estructural, consisten en un acido graso unido a

un alcohol. Son producidas, por ejemplo, por las abejas para construir sus panales. También

forman cubiertas protectoras, lubricantes e impermeabilizantes sobre la piel, el pelaje, las

plumas y sobre los exoesqueletos de los insectos. En las plantas terrestres se encuentran

sobre las hojas y frutos como por ejemplo de las manzanas y peras. Las ceras son más

hidrofóbicas que las grasas por lo que protegen muy bien las superficies donde se depositan

de la pérdida de agua y aíslan del frío a los tejidos internos.

El colesterol pertenece a un grupo importante de compuestos conocidos como esteroides.

Aunque los esteroides no se asemejan estructuralmente a los otros lípidos, se los agrupa

con ellos porque son insolubles en agua. Los esteroides son lípidos cuyo esqueleto

carbonado esta doblado y forma cuatro anillos fusionados (3 de 6 lados y 1 de 5 lados) y

varios de ellos poseen una cola. Además muchos poseen el grupo funcional –OH, que los

identifica como alcoholes.


El colesterol se encuentra en las membranas celulares (exceptuando las células

bacterianas); aproximadamente el 25% de la membrana de un glóbulo rojo es colesterol.

También es un componente principal de la vaina de mielina, la membrana lipídica que

recubre las fibras nerviosas de conducción rápida acelerando el impulso nervioso. El

colesterol es sintetizado por el hígado a partir de los ácidos grasos saturados y también se

obtiene en la dieta, principalmente en la carne, el queso y la yema de huevo.

Las hormonas sexuales y las hormonas de la corteza adrenal también son esteroides. Estas

hormonas se forman a partir del colesterol en los ovarios, testículos, corteza suprarrenal y

otras glándulas que las producen.

PROTEINAS

Las proteínas figuran entre las moléculas orgánicas más abundantes en los seres vivos. Hay

muchas moléculas de proteínas diferentes: enzimas, hormonas, proteínas de

almacenamiento, tales como las que se encuentran en los huevos de las aves y los reptiles

y en las semillas; proteínas de transporte tales como la hemoglobina; proteínas

contráctiles, del tipo de las que se encuentran en el musculo; inmunoglobulinas

(anticuerpos); proteínas de membrana y muchos tipos diferentes de proteínas

estructurales. Su diversidad funcional es abrumadora. En estructura, sin embargo, todas

siguen el mismo esquema simple: todas son polímeros de aminoácidos, dispuestos en una

secuencia lineal.

De entre todas las moléculas de la vida, las proteínas son las más diversas en estructura y

función. La diversidad de las proteínas se basa en los arreglos diferentes que pueden

obtenerse con un conjunto universal de aminoácidos. Las proteínas son grandes y contienen

frecuentemente varias centenas de aminoácidos. Así, el número de diferentes secuencias de

aminoácidos y, por lo tanto, la posible variedad de moléculas de proteínas es enorme. Sin

embargo, los organismos tienen solo una fracción muy pequeña de las proteínas que son

teóricamente posibles.


Como ya dijimos una proteína es un polímero biológico construido a partir de monómeros de

aminoácidos. Cada aminoácido tiene la misma estructura fundamental: un átomo de

carbono central unido a un grupo amino (-NH2), a un grupo carboxilo (-COOH) y a un átomo

de hidrogeno. En cada aminoácido también hay otro átomo o grupos de átomos (designado

como grupo residual –R) unido al carbono central. El grupo amino es una base débil y el

grupo carboxilo es un acido débil. Dependiendo del pH de la solución circundante, un

aminoácido libre puede ser neutro, cargado positivamente o negativamente.

Teóricamente es posible la existencia de una gran variedad de aminoácidos distintos, pero

solamente veinte tipos diferentes se utilizan para construir las proteínas, y siempre los

mismos veinte, ya se trate de una célula bacteriana, una célula vegetal o una célula animal.

Las únicas diferencias entre estos veinte aminoácidos radican en sus grupos laterales (-R).

Dichos grupos pueden ser no polares y por lo tanto hidrofóbicos, o polares (cargados

negativamente, positivamente o neutros dependiendo del pH del medio) y por lo tanto

hidrofílicos.

Para formar una proteína los aminoácidos se unen a través de una unión covalente que se

conoce como enlace peptídico, mediante una reacción de condensación, y la molécula que

se forma por la unión de muchos aminoácidos se llama polipéptido. El enlace peptídico

consiste en la unión del grupo amino (-NH 2) de un aminoácido con el grupo carboxilo (-

COOH) del otro aminoácido eliminándose una molécula de agua (H2O). La secuencia de

aminoácidos en la cadena polipeptídica determina el carácter biológico de la molécula

proteica; aun una variación pequeña en la secuencia puede alterar o destruir la manera de

funcionar de la proteína.


Para ensamblar los aminoácidos en proteínas, una célula no solo debe tener una cantidad

bastante grande de aminoácidos, sino también suficiente cantidad de cada tipo. Este hecho

es de gran importancia en la nutrición humana.

Niveles de organización de las proteínas

En un sistema vivo, una proteína se ensambla de un aminoácido por vez formándose una

larga cadena polipeptídica. La secuencia lineal de aminoácidos, dictada por la información

hereditaria contenida en la célula para esa proteína en particular, se conoce como

estructura primaria de la proteína. Cada proteína diferente tiene una estructura primaria

diferente. Posteriormente la molécula comienza a sufrir interacciones entre los diferentes

aminoácidos, se forman puentes de hidrogeno entre el hidrogeno ligeramente positivo del

grupo amino de un aminoácido y el oxigeno ligeramente negativo del grupo carbonilo de otro

aminoácido. De estas interacciones pueden formarse dos tipos de estructuras: hélice alfa y

hoja plegada beta. Estas configuraciones regulares repetidas que generan los puentes de

hidrogeno entre los átomos del esqueleto polipeptídico se conocen como la estructura

secundaria de una proteína. Las proteínas que en la mayor parte de su longitud asumen la

estructura de hélice alfa o de hoja plegada beta se conocen como proteínas fibrosas y

desempeñan importantes papeles estructurales en los organismos.

Otras fuerzas, relacionadas con la naturaleza de los grupos –R de los aminoácidos

individuales, también actúan sobre la cadena polipeptídica. Cuando la porción –SH del grupo

R de la cisteína se encuentra con la misma porción de otra cisteína, pueden escindirse los

átomos de hidrogeno, formándose como resultado un enlace covalente entre los átomos de


azufre de los dos aminoácidos, conocido como puente disulfuro. Además, los grupos R con

cargas diferentes se atraen y aquellos con cargas iguales se repelen. A medida que la

molécula se retuerce y entra en solución, los grupos hidrofóbicos tienden a agruparse en el

interior de la molécula y los grupos hidrofílicos tienden a extenderse hacia afuera de la

solución acuosa. La estructura tridimensional intrincada que resulta de estas interacciones

entre los grupos R es denominada estructura terciaria de la proteína. En muchas proteínas

la estructura terciaria hace que toda la molécula adquiera una configuración globular por la

que se la denomina proteína globular; es el caso de enzimas, anticuerpos, proteínas de

membrana, etc. Las estructuras tridimensionales en todas estas moléculas son de

importancia crítica en la determinación de sus funciones biológicas.

Muchas proteínas están compuestas de más de una cadena polipeptídica, las cuales se

mantienen unidas por enlaces puente de hidrogeno, puentes disulfuro, interacciones

hidrofóbicas, atracciones entre cargas o más comúnmente por una combinación de estas

interacciones, este nivel estructural se denomina estructura cuaternaria de la proteína.

Estas proteínas se conocen como multiméricas, si está formada por dos cadenas será un

dímero, si está formado por tres será un trímero, por cuatro un tetrámero y así

sucesivamente.

Debemos tener presente que la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de una proteína

dependen de la secuencia de aminoácidos, es decir de la estructura primaria, y del ambiente

químico local.


Alfa hélice

Beta hélice


Existen siete clases principales de proteínas. Una clase, las llamadas proteínas

estructurales, incluye la seda de las arañas, el pelo de los mamíferos (incluido el nuestro) y

ligamientos. El colágeno constituye un tercio de toda la proteína de los vertebrados. El

colágeno constituye en realidad una familia de proteínas. Consideremos una vaca: los

tendones, que unen el musculo al hueso, están constituidos de fibras de colágeno en haces

paralelos; así dispuestos son muy fuertes, pero no se estiran. En contraste el cuero de la

vaca está constituido por fibras de colágeno dispuestos en una malla entrelazada dándole

cierta elasticidad. Incluso sus corneas (las cubiertas transparentes de los globos oculares)

están compuestas de colágeno. Cuando el colágeno se hierve en agua, los polímeros se

dispersan en cadenas cortas, que conocemos como gelatina.

Existe una segunda clase, las llamadas proteínas contráctiles; un ejemplo es el de las

proteínas que originan el movimiento muscular.

Una tercera clase de proteínas es la de las proteínas de reserva, tales como la

ovoalbúmina, la sustancia principal en la clara de huevo que es una fuente de aminoácidos

para los embriones en desarrollo. Una cuarta clase son las proteínas de defensa, que

incluye a los anticuerpos, los cuales luchan contra las enfermedades y son transportados por

la sangre. Las proteínas de transporte, la quinta clase, incluyen a la hemoglobina

encargada de transportar el oxigeno desde los pulmones a otras partes del cuerpo. Ciertas

hormonas, que participan en la coordinación de las actividades corporales al actuar como

mensajeros de una célula a otra son una sexta clase.

Quizá la séptima clase sea la más importante de las proteínas, las enzimas. Una enzima es

una proteína que actúa como catalizador químico, es decir un agente que modifica la

velocidad de reacción química sin experimentar ningún cambio en sí mismo durante el

proceso. Las enzimas promueven y regulan virtualmente todas las reacciones químicas en

las células.


El hecho que la función de una proteína depende de su forma específica se hace evidente

cuando se alteran las proteínas. En un proceso llamado desnaturalización, las cadenas de

los polipeptidos se desenroscan, por lo que pierden su forma específica y como resultado de

ello su función. Por ejemplo, imaginemos lo que ocurre cuando freímos un huevo. El calor

desnaturaliza rápidamente a las proteínas de la clara que rodea a la yema, volviéndolas de

apariencia solida, blanca y opaca. En este estado, las proteínas son insolubles en agua y

serian inadecuadas para el desarrollo de un embrión de ave. Los cambios en la

concentración de sales y en el pH también pueden desnaturalizar muchas proteínas.

ACIDOS NUCLEICOS

La información que dicta las estructuras de la enorme variedad de moléculas de proteínas

que se encuentran en los organismos esta codificada en moléculas conocidas como ácidos

nucléicos. Así como las proteínas están formadas por cadenas largas de aminoácidos, los

ácidos nucléicos están formados por cadenas largas de nucleótidos. Un nucleótido, sin

embargo es una molécula más compleja que un aminoácido, está formado por tres

subunidades: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada,

molécula que tiene las propiedades de una base y contiene nitrógeno.


La subunidad azúcar de un nucleótido puede ser ribosa o desoxirribosa, que contiene un

átomo de oxigeno menos que la ribosa. La ribosa es la subunidad azúcar en los nucleótidos

que forman el acido ribonucleico (ARN) y la desoxirribosa es la subunidad azúcar en los

nucleótidos que forman el acido desoxirribonucleico (ADN). Hay cinco bases nitrogenadas

diferentes en los nucleótidos, que son los sillares de construcción de los ácidos nucléicos.

Dos de ellas, la adenina (A) y la guanina (G), tienen una estructura de dos anillos y se

conocen como purinas. Las otras tres, citosina (C), timina (T) y uracilo (U), tienen una

estructura de anillo único y se conocen como pirimidinas. La adenina, la guanina y la

citosina se encuentran tanto en el ADN como en el ARN, mientras que la timina se encuentra

solo en el ADN y el uracilo solo en el ARN.

Al igual que los polipeptidos, un polímero de nucleótidos se forma a partir de sus monómeros

por deshidratación. Durante este proceso, el grupo fosfato de un nucleótido se une al azúcar

del siguiente monómero. El resultado es un esqueleto repetido de azucares-fosfatos en el

polímero.

El ARN consiste usualmente en una simple hélice del polinucleótido, mientras que el ADN es

una doble hélice, en la cual dos polinucleótidos se enrollan alrededor el uno del otro. Las

bases nitrogenadas se encuentran hacia el centro de la hélice a partir de los esqueletos de

azúcar-fosfato. Allí se aparean siempre de esta manera: A con T y C con G.


Las dos cadenas de ADN se mantienen en una doble hélice por enlaces puentes de

hidrogeno que se forman entre las bases apareadas. La mayor parte de las moléculas de

ADN son muy largas, con miles y hasta millones de pares de bases.

Aunque sus componentes químicos son muy semejantes, el ADN y el ARN desempeñan

papeles biológicos muy diferentes. El ADN es el constituyente primario de los cromosomas

de las células y es el portador del mensaje genético. La función del ARN es transcribir el

mensaje genético presente en el ADN y traducirlo a proteínas.

CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos son las moléculas fundamentales de almacenamiento de energía en la

mayoría de los seres vivos. Además forman parte de diversas estructuras de las células

vivas como por ejemplo de las paredes de las células vegetales jóvenes.

Los carbohidratos están formados por moléculas pequeñas conocidos como azucares. Hay

tres tipos principales de carbohidratos, clasificados de acuerdo con el número de moléculas

de azúcar que contienen.


Los monosacáridos (“azucares simples”) como la ribosa, la glucosa y la fructosa, contienen

solo una molécula de azúcar. Los disacáridos consisten en dos moléculas de azúcar unidas

covalentemente. Ejemplos familiares son la sacarosa (azúcar de caña), la maltosa (azúcar

de malta) y la lactosa (azúcar de la leche). Los polisacáridos como la celulosa y el almidón,

contienen muchas moléculas de azúcar unidas entre sí.

Los monosacáridos son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrogeno y

oxigeno. Han sido descritos con la formula (CH2O)n , donde n puede ser tan pequeño como

tres o llegar hasta ocho. Estas proporciones originaron el nombre de carbohidratos para los

azucares y las moléculas mas grandes formadas por subunidades de azucares. Solo los

monosacáridos poseen la formula CH2O ya que cuando se unen dos monosacáridos se

libera una molécula de agua por lo que dos átomos de hidrogeno y uno de oxigeno son

liberados en cada enlace de síntesis por condensación. Los monosacáridos se caracterizan

por la presencia de grupos hidroxilo y un grupo cetona o aldehído. Estos grupos funcionales

constituyen azucares altamente solubles en solución acuosa. Los monosacáridos pueden

quemarse u oxidarse para producir dióxido de carbono y agua, esta reacción libera energía

la cual es aprovechada por la célula.

Una fuente principal de energía para los humanos y otros vertebrados es el monosacárido

glucosa, que es la forma en que el azúcar se transporta generalmente en el cuerpo animal.


Aunque la glucosa es el azúcar común de transporte de los vertebrados, a menudo los

azucares son transportados en otros organismos como disacáridos. La sacarosa,

comúnmente llamada azúcar de caña, es la forma común en la que el azúcar se transporta

en las plantas. La sacarosa esta compuesta por los monosacáridos glucosa y fructosa. Otro

disacárido común es la lactosa, azúcar que existe solo en la leche, está constituida por

glucosa con otro monosacáridos llamado galactosa.

Los polisacáridos están constituidos por monosacáridos unidos en cadenas largas. Algunos

de ellos son formas de almacenamiento del azúcar. El almidón, por ejemplo, es la principal

reserva alimenticia de la mayoría de las plantas, consiste enteramente de monómeros de

glucosa.

Las células vegetales comúnmente contienen gránulos de almidón, que son en realidad

masas de moléculas de almidón enrollado, que funcionan como reserva de azúcar. Las

células vegetales necesitan azúcar para proporcionar energía y como materia prima para la

construcción de otras moléculas. Estas células desdoblan el almidón en glucosa por medio

de la hidrólisis de los enlaces entre los monómeros de glucosa. Los seres humanos y la

mayoría de los demás animales también pueden usar el almidón vegetal como alimento

hidrolizándolo en el interior de sus sistemas digestivos. Las papas y los granos, tales como el

trigo, el maíz y el arroz, son las principales fuentes de almidón en la dieta humana.


Los animales acumulan el azúcar en exceso bajo la forma de un polisacárido denominado

glucógeno. El glucógeno es idéntico al almidón con la única diferencia que se encuentra

ramificado en mayor medida. La mayor parte de nuestro glucógeno se acumula como

gránulos en las células de nuestro hígado y músculos, las cuales lo hidrolizan cuando se la

necesita. Además nuestro sistema digestivo puede hidrolizar el glucógeno de la carne que

ingerimos.

Muchos polisacáridos funcionan como materiales para la construcción de las estructuras que

protegen a las células y sostienen organismos enteros. La celulosa, el compuesto orgánico

más abundante en la tierra, forma fibrillas resistentes en forma de cable en las paredes que

rodean a las células vegetales, y es además el componente principal de la madera. La

celulosa se asemeja al almidón y al glucógeno por ser un polímero de glucosa, pero sus

monómeros de glucosa están unidos entre si con una orientación diferente. A diferencia de

los enlaces de glucosa en el almidón y el glucógeno, los de celulosa no pueden ser

hidrolizados por la mayoría de los animales. La celulosa en los alimentos vegetales que pasa

sin modificaciones a lo largo de nuestro tracto digestivo se conoce comúnmente como “fibra”.

Puede ayudar a nuestro tracto digestivo a permanecer sano pero no sirve como nutriente.

Aquellos animales que obtienen nutrientes a partir de la celulosa, tales como las vacas o las

termitas, poseen microorganismos que hidrolizan la celulosa y viven como huéspedes

normales de sus tractos digestivos.


Los Niveles de Organización Biológica determinan el alcance de la

Biología

Existen interacciones entre los organismos vivos y la materia inerte, es decir los gases en

la atmósfera. Tales interacciones son una propiedad fundamental de los ecosistemas, el

más alto de los niveles estructurales en los que se organiza la vida. Un ecosistema (por

ejemplo, un bosque pluvial) consiste en todos los organismos vivos que moran en un área

determinada, así como también todos los componentes físicos, sin vida, del ambiente que

afectan a esos organismos, como el aire, el suelo y la luz solar.

Los biólogos exploran la vida desde lo microscopio hasta el nivel planeta. El estudio de la

vida se extiende desde moléculas y células hasta el planeta entero. Como se indica en la

figura el ecosistema y los niveles por debajo de él forman una jerarquía, en la cual cada

nivel se construye sobre los niveles inferiores. Por debajo del nivel del ecosistema, todos

los organismos en un bosque lluvioso reciben el nombre colectivo de comunidad. Por

debajo de comunidad, todo grupo interactivo de individuos de una misma especie, en

nuestro ejemplo las ardillas voladoras, se denomina población. Por debajo de la población

en jerarquía está el organismo, un ser vivo individual.

Si continuamos hacia abajo en la jerarquía, cada órgano está hecho de varios tejidos

diferentes, cada uno de los cuales consiste en un grupo similar de células. Una célula es

una unidad de materia viva separada del ambiente por un límite denominado membrana.

Cada tejido tiene una función específica, que es llevada a cabo por las células que lo

componen. El tejido nervioso que conforma la mayor parte del cerebro, por ejemplo,

consiste en células nerviosas.

El tejido nervioso en el cerebro de la ardilla tiene millones de células nerviosas

microscópicas organizadas en una red de comunicación de una complejidad espectacular.

Las células nerviosas transmiten señales que coordinan las partes del cuerpo de la ardilla,

tales como los músculos que extienden sus patas durante el planeo.


Finalmente, llegamos al nivel molecular en

nuestra estructura jerárquica. Mostramos

como ejemplo el ADN (ácido

desoxirribonucleico). Las moléculas de

ADN proporcionan el código para la

construcción de otras moléculas

importantes del organismo y transmiten

esta información, bajo la forma de genes,

desde los padres a la descendencia. Una

molécula es un conjunto de átomos, las

partículas más pequeñas de la materia

ordinaria.

En la representación por computadora de la

figura, que ilustra solamente un

pequeñísimo segmento de una molécula de

ADN, cada una de las esferas representa

un átomo. Cada molécula de ADN es una

doble hélice muy larga, es decir dos

cadenas que se enroscan una alrededor de

Por ejemplo, un científico que analice las posturas del cuerpo de una ardilla en su planeo

se centrará en el nivel de organismo. Sin embargo, para comprender mejor las posturas

en el planeo se puede necesitar el estudio, a nivel de órgano-sistema, de la interacción

entre músculos y huesos, de modo que el mismo investigador trabajará a menudo con

más de un nivel. El alcance de la biología comprende el espectro completo de la

organización jerárquica de la vida, desde moléculas hasta ecosistemas.

1. BBiioossffeerraa:: todos los ambientes en la Tierra.

2. EEccoossiisstteemmaa: todos los seres vivos e inertes en un área particular.

3. CCoommuunniiddaadd:: todos los organismos en un ecosistema.

4. PPoobbllaacciióónn:: todos los individuos de una especie en un área particular.


5. OOrrggaanniissmmoo:: una cosa viviente individual.

6. SSiisstteemmaass ddee óórrggaannooss:: están constituidos por órganos que trabajan en forma

conjunta e integrada.

7. óórrggaannooss:: Los órganos están formados por tejidos, que cooperan y actúan en

coordinación.

8. TTeejjiiddooss:: un grupo de células similares.

9. CCéélluullaa:: unidad fundamental de la vida, estructura y función definida.

1O. OOrrggaanneellaa: un componente estructural de la célula.

11. MMoollééccuullaa:: una estructura química compuesta de átomos.

12. ÁÁttoommoo:: la partícula mas pequeña en que puede dividirse un elemento químico y

continuar manteniendo las propiedades características del elemento.

Cada nivel de organización biológica tiene propiedades emergentes. Las que son el

resultado de los acuerdos y las interacciones dentro de los sistemas.las nuevas

propiedades emergen con cada paso hacia arriba en la jerarquía de orden biológico.

Todas las formas de vida tienen características comunes

La vasta diversidad de la vida básicamente proviene de variaciones en las secuencias del

ADN, en otras palabras, de variaciones en el tema común de guardar información

genética en el ADN.

Hagamos ahora una lista de algunas propiedades que son comunes a todos los

organismos. Tomadas en conjunto, estas propiedades distinguen a la vida de lo que no es

vida. La información genética en el ADN subyace en todas estas propiedades.


(1) Orden. Todos los organismos exhiben una organización compleja.

(2) Regulación. El ambiente por fuera del organismo puede cambiar marcada mente,

pero los mecanismos reguladores mantienen el ambiente interno de ese organismo dentro

de los límites que sustentan la vida.

(3) Crecimiento y desarrollo. Cada organismo posee un patrón de crecimiento y de

desarrollo característico de su especie.

(4) Utilización de la energía. Los organismos incorporan energía y la transforman para

desarrollar todas las actividades vitales.

(5) Respuesta al ambiente. Todos los organismos responden a estímulos ambientales.

(6) Reproducción. El ADN se presta a una replicación precisa, y todos los organismos

reproducen su propia especie.

(7) Evolución. La reproducción subyace en la capacidad de las especies de cambiar

(evolucionar) con el tiempo. El cambio evolutivo ha sido una característica central y

unificadora de la vida desde su aparición sobre la Tierra hace alrededor de 4 mil millones

de años.


Los organismos vivos y sus ambientes forman redes interconectadas

La teoría de la evolución por selección natural de Darwin se centra en la respuesta de los

organismos a interacciones con los componentes vivos e inertes de su ambiente. Estas

interacciones constituyen una red compleja de relaciones que conectan a todos los

organismos y a los componentes de su ambiente en el nivel más alto en la jerarquía de la

naturaleza: el ecosistema. El dibujo (figura superior) proporciona una visión simplificada

de algunas de las relaciones entre los organismos en un ecosistema del bosque en África.

Las flechas indican las direcciones en las que fluyen la energía y los nutrientes.


Las plantas dominan la escena que se representa en la figura, y proveen la mayor parte

del alimento que sustenta al ecosistema. Las plantas, así como también ciertos

procariotas y algunos protistas (que no se muestran), atrapan la energía de la luz solar y

usan el dióxido de carbono (CO2) del aire, y agua (H20), para fabricar moléculas de

alimento durante la fotosíntesis. Las plantas también absorben nutrientes minerales del

suelo.

Ciertos animales, como el colorido colibrí (arriba a la derecha en la figura); el gorila y

muchos insectos comen plantas, partes de plantas o productos de las plantas, tales como

el néctar. Los ratones y los loros comen principalmente material vegetal, pero a veces

también algunos insectos. Otros animales, tales como el leopardo, diversos tipos de

serpientes, e insectos que se alimentan de carne, viven de la caza. En todos los casos,

sin embargo, las plantas y los procariotas fotosintéticos y los protistas son la fuente final

de alimento.

Otra parte vital del ecosistema es la comprendida por los procariotas, hongos y pequeños

animales del suelo que descomponen los restos de organismos muertos. Estos

descomponedores funcionan como recicladores, y convierten la compleja materia muerta

en nutrientes minerales simples que las plantas pueden utilizar. De esta forma, la

estructura de un ecosistema está dada por la red de relaciones entre las plantas, los

animales, los microorganismos y el ambiente físico. El dibujo de flechas dispuestas como

una red en un diagrama de ecosistema representa esta estructura básica en una forma

visual.

Cada nivel en la organización jerárquica de la naturaleza tiene una estructura única

(véase el primer módulo), y de tal estructura resulta un conjunto de propiedades

funcionales. Por ejemplo, a nivel de organismo, la forma delgada y curva del pico del

colibrí hace de éste una herramienta efectiva para libar el néctar de las flores. A diferencia

de las partes del cuerpo de un ave, que son características físicas, la red estructural de un

ecosistema es abstracta. No obstante, la función proviene de la estructura en un

ecosistema, tal como lo hace en un organismo. En un ecosistema, cada hilo de la red

representa interacciones entre organismos vivos, y entre organismos y su entorno físico.

Las interacciones configuran el flujo de nutrientes químicos y de energía a través del

ecosistema.


Ciclo de nutrientes y flujo de energía en un ecosistema

Cada organismo interactúa con su entorno. Tanto el organismo y el medio ambiente se

afectan mutuamente.

La figura remarca una diferencia importante entre el flujo de los nutrientes químicos y el

flujo de la energía en un ecosistema. Las sustancias químicas básicas necesarias para la

vida, es decir, los átomos que constituyen el dióxido de carbono, oxígeno, agua y diversos

minerales, y los compuestos más complejos de los organismos, fluyen desde el aire y el

suelo hacia las plantas, los animales, y de regreso al aire y al suelo. En otras palabras, los

nutrientes químicos se reciclan más o menos continuamente dentro de la red estructural

de un ecosistema. Por el contrario, un ecosistema gana y pierde energía constantemente.

Figura 4


La energía fluye hacia dentro del ecosistema cuando las plantas y otros organismos

fotosintetizadores atrapan la energía lumínica del Sol y la convierten en energía química

al utilizarla en la formación de moléculas. La energía química, bajo la forma de moléculas,

es lanzada entonces a través de la red del ecosistema, propulsando a su vez a cada

organismo. Durante el proceso de transferencia de la energía, parte de ella se convierte

en calor, el cual eventualmente abandona el ecosistema. Toda la vida sobre la Tierra

depende de la capacidad de los ecosistemas de reciclar los nutrientes químicos y de

transferir la energía.

Resumiendo, podemos decir que la dinámica de un ecosistema incluye dos procesos

principales:

• el ciclo de los nutrientes, en el que los materiales adquiridos por las plantas con el

tiempo vuelven a la tierra. (se desarrollara en otro Módulo).

• El flujo de energía de la luz solar de los productores a los consumidores.

Flujo de energía

Toda la energía utilizada por los seres vivos viene en última instancia del sol. La energía

entra en el sistema de vida, como resultado de la fotosíntesis de las plantas y de algunas

bacterias y protistas. Menos del 4% de la luz solar incidente es capturada. Más de la

mitad de la energía captada por las plantas se utiliza en la respiración para su

mantenimiento. La energía utilizada en la respiración se pierde en forma de calor y por lo

tanto fuera del alcance de otros organismos. La otra mitad se convierte en los tejidos

vegetales.

Hay dos tipos de organismos que tienen acceso directo a la energía en los tejidos

vegetales, los herbívoros, que se alimentan de la planta mientras está viva, y los

descomponedores, que se alimentan de la planta después de muerta (figura 5). En la

mayoría de los ecosistemas, la mayoría de la energía va a los descomponedores

(microorganismos y otros detritívoros).

En un pastizal, por ejemplo, sólo el 10% de la energía en las plantas es tomada por los

animales de pastoreo como el bovino (consumidor primario). Los herbívoros utilizan casi

todo su consumo de energía en la respiración (necesaria para el mantenimiento del


cuerpo); el resto va a la biomasa de herbívoros. Mucha de la energía de la biomasa de

herbívoros es tomada por carnívoros (consumidor secundario), como los lobos, mientras

que algo de energía va a descomponedores. Casi toda la energía liberada en los

carnívoros se destina al mantenimiento.

Los descomponedores, que reciben la mayor parte de la energía de la planta, usan más

de la mitad de ella en el mantenimiento. El resto puede ser encerrado en el material

orgánico del suelo o adoptadas por los organismos que se alimentan de los

descomponedores. En última instancia, toda la energía que originalmente es capturada

por las plantas se transforma y pierde como calor, la energía no se recicla.

Figura 5


TEMAS UNIFICADORES DE LA BIOLOGIA


Actividades de Autoevaluación

Después de haber leído este material, te invitamos a que

aceptes el reto de autoevaluarte y resuelvas los

cuestionarios que se encontrarán en el aula virtual en la

fecha indicada por los profesores.

¡Éxitos!

Dra. Karen Larsen



Módulo II

Dr. Roberto Najle


2017


Origen de la célula

MODULO 2

Objetivos En esta Unidad vamos a describir la formación de la Tierra y presentar un

posible escenario para la evolución química de la vida entre 4 y 3,5 millones de

años. Se cree que las condiciones de la Tierra primitiva han favorecido la

formación espontánea de monómeros orgánicos, la vinculación de estos

monómeros en polímeros, la agrupación de los agregados de moléculas orgánicas

en gotas (llamados protobiontes) que se fueron capaces del metabolismo

y reproducción, así como el desarrollo de poder auto replicar su

información genética de manera de ser capaz de dirigir el metabolismo y la

reproducción.

A partir de esta primera célula, ha evolucionado una increíble diversidad biológica.

Este grupo heterogéneo de organismos ahora se clasifica en cinco reinos: Monera,

protista, planta, hongo y animal.

En esta unidad también se describe el flujo de energía y los ciclos biogeoquímicos

a través de los ecosistemas. Elementos químicos, tales como el carbono, el

oxígeno, el nitrógeno y el fósforo, se reciclan en el ecosistema de los reservorios

en la atmósfera, los océanos o el suelo a través de los productores, consumidores

y descomponedores, y vuelven de regreso a los reservorios.

Introducción

Se forma la Tierra Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia la célula viva.

Las evidencias disponibles sugieren que la vida surgió en forma espontánea de

compuestos no vivos mediante el autoensamblaje de moléculas simples.

Los geólogos estiman que el Universo habría comenzado hace 5.000 millones de

años luego de una gran explosión conocida como "Big Bang" (ocurrida hace 1O y

20 mil millones de años). A partir de una condensación de gas y polvo se habría

formado el sistema solar. Cuando la Tierra, al igual que los planetas, se formaba

la energía mantenía sus interiores calientes y la superficie de la Tierra estaría en

estado turbulento y casi liquida; los materiales más pesados comenzaron a

concentrarse en un núcleo denso y al enfriarse la superficie fue formándose una

corteza externa. Durante los primeros 1.000 millones de años no era un lugar muy

http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/7


hospitalario para los seres vivos y de hecho no había vida. Se postula que la

atmósfera estaba formada principalmente por hidrógeno y helio, que pronto

escaparon al espacio y fueron reemplazados por los gases presentes en las

emanaciones volcánicas y el agua en estado de vapor proveniente del interior del

planeta. Al bajar aún más la temperatura, el agua se condensó y formó los

océanos.

Las propiedades de la atmósfera, de los océanos y del clima del joven planeta,

eran muy diferentes de los de la Tierra actual. Los biólogos A. l. Oparin y J.

B. Haldane, postularon que la aparición de la vida fue precedida por un período

de evolución química, Probablemente no había o había muy poco oxígeno libre y

los elementos mayoritarios que forman parte de todos los seres vivos

(hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno) estaban disponibles en el aire o en

el agua; en forma de monóxido de carbono(CO), dióxido de carbono(CO2),

nitrógeno(N2) y vapor de agua(H2O) ,posiblemente con cierta cantidad de

metano(CH4) y amoniaco(NH3). La energía abundaba en forma de calor, rayos,

radiactividad y radiación solar. En estas condiciones, en microambientes

relativamente protegidos de las severas condiciones ambientales, se habrían

formado moléculas de complejidad creciente. Es decir que las primeras

células fueron precedidas por una evolución química que produjo primero

pequeñas moléculas orgánicas, las cuales se unieron posteriormente para

formar polímeros (proteínas y ácidos nucleicos).




Esquema conceptual


Experimentos de simulación

Los experimentos que simulan las condiciones de la Tierra primitiva (Stanley

Miller, 1953) han confirmado que la generación de moléculas complejas en tales

condiciones no solo es posible, incluso probable. Miller demostró que casi

cualquier fuente de energía puede convertir moléculas simples en una variedad de

compuestos orgánicos complejos. Aunque ahora se considera que la atmósfera

primitiva no se parecía a la que simuló Miller, su experimento demostró que la

formación espontánea de sustancias orgánicas a partir de moléculas inorgánicas

simples es posible.

Figura 7

Esquema del experimento: Miller simuló en el laboratorio las condiciones que habrían imperado en la Tierra primitiva. Hizo circular el gas hidrógeno (H2), el

vapor de agua, el metano (CH4) y el amoníaco (NH3) permanentemente entre el

"océano" y la "atmósfera" de su dispositivo. El "océano" se calentaba, el agua se evaporaba y pasaba a la "atmósfera", donde se producían descargas eléctricas. El vapor de agua, al ser refrigerado, se condensaba y el agua líquida arrastraba las moléculas orgánicas recién formadas. Estas moléculas se concentraban en la parte del tubo que conducía al "océano". Al cabo de 24 horas, cerca de la mitad del carbono presente originalmente como metano se había convertido en aminoácidos y otras moléculas orgánicas. Ésta fue la primera evidencia experimental de la teoría de Oparin.

Sin embargo, el paso crítico para la evolución de la vida tuvo que ser la aparición

de moléculas que podían replicarse y también actuar como moldes para la síntesis



de grandes moléculas con formas complejas aunque estables. Miller afirmo "la

diferencia esencial entre la vida y la no vida es la replicación".

Los ácidos nucleicos, los únicos polímeros que pueden replicarse y almacenar

información genética, fueron los polímeros esenciales. El primer material genético

y las primeras enzimas podrían haber sido moléculas de ARN. Uno de los

mayores desafíos de la investigación sobre el origen de la vida es encontrar una

explicación posible acerca de la aparición y vinculación del DNA, el ARN y las

proteínas. La idea más aceptada es que el RNA habría sido el primer polímero que

realizó las tareas que el ADN y las proteínas llevan a cabo actualmente en las

células.

La evolución biológica comenzó cuando se formaron las células

El siguiente paso crítico en el origen de la vida fue la inclusión de las moléculas

biológicas complejas dentro de membranas, que las mantuvieron juntas e

incrementaron su frecuencia de interacción. Las moléculas de lípidos

constituyeron el componente crítico porque estas moléculas no son solubles en

agua y dan lugar a membranas en forma de películas o láminas. Estas películas

tienden a formar vesículas esferoidales, que pueden contener encapsulados en su

interior determinados conjuntos de moléculas biológicas. Los científicos postulan

que hace 3.800 millones de años, este proceso natural de formación de

membranas dio lugar a las primeras células capaces de autoreplicación, un evento

que marcó el comienzo de la evolución biológica. Durante 2.000 millones de años

después de la aparición de las primeras células, todos los organismos fueron

unicelulares. Estos primeros organismos unicelulares fueron procariontes. La

estructura de la célula procarionte consiste en DNA y otras sustancias bioquímicas

encerradas dentro de una membrana. Estos primeros procariontes se hallaban

confinados a los océanos, donde existía una abundancia de moléculas complejas

que podían utilizar como materias primas y fuentes de energía. Los océanos los

protegieron de los efectos letales de la luz ultravioleta, muy intensa en aquel

tiempo debido a la ausencia de oxígeno en la atmósfera y, en consecuencia, de la

capa protectora de ozono.

La suma total de todas las reacciones químicas que tienen lugar en el interior de

una célula constituye el metabolismo celular. A fin de controlar ese metabolismo,

los primeros procariontes tomaron moléculas directamente del ambiente,

degradándolas en otras más pequeñas y liberando así la energía contenida en los

enlaces químicos. Muchos científicos sostienen que las primeras células vivas

fueron heterótrofas. Al disminuir los recursos, la competencia aumentó y

sobrevivieron las células que los usaban en forma más eficiente. Luego apareció






otro tipo de célula, capaz de sintetizar su alimento. Esta ventaja adaptativa se

propagó rápidamente. Estas células podrían haber sido autotróficas,

quimiosintéticas o fotosintéticas. Muchas de las bacterias extremófilas

descubiertas en los últimos años habrían sobrevivido cómodamente en las

condiciones de la Tierra primitiva. Las primeras células fotosintéticas fueron

probablemente similares a ciertos procariontes actuales denominados

cianobacterias. A través del tiempo, los procariontes fotosintéticos se hicieron tan

abundantes que grandes cantidades de oxígeno (02), un desecho metabólico de la

fotosíntesis comenzaron a acumularse en la atmósfera. El 02 resultó tóxico para

muchos procariontes que vivían en aquella época. Sin embargo, algunos

organismos que lo toleraron pudieron proliferar

A lo largo de millones de años, grandes cantidades de oxígeno liberadas por la

fotosíntesis formaron la capa de ozono (03), ubicada en la alta atmósfera

(estratosfera). A medida que esta capa se engrosó, interceptó en mayor grado las

letales radiaciones solares ultravioleta. Únicamente en los últimos 800 millones de

años la presencia de una densa capa de ozono les permitió a los organismos

abandonar la protección de los océanos y vivir en tierra firme.

El registro fósil revela que los primeros organismos vivos eran células semejantes

a los procariontes actuales. Estas células fueron las únicas formas de vida en

nuestro planeta durante casi 2.000 millones de años, hasta que aparecieron los

eucariontes.

Las células eucariontes evolucionaron de las procariontes

0tro paso importante en la historia de la vida fue la evolución de células con

compartimentos intracelulares separados, llamados organelas, que fueron

capaces de realizar funciones celulares especializadas. Se postula que algunos

orgánulos se originaron cuando las células ingirieron otras más pequeñas.

La teoría endosimbiótica, algunas organelas eucarióticas, especialmente las

mitocondrias y los cloroplastos, fueron en tiempos pasados bacterias de vida libre

que luego se alojaron dentro de otras células. La similitud entre el DNA, las

enzimas y la forma de reproducción de esas organelas y las bacterias apoyan esta

teoría.

Al surgir la multicelularidad, las células se especializaron

Hasta hace algo más de 1.000 millones de años, todos los organismos que

existían -sean procariontes o eucariontes- eran unicelulares. Entonces otro paso

evolutivo fundamental tuvo lugar cuando algunas células eucariontes no lograron



separarse luego de la división celular y permanecieron unidas entre sí. La

asociación permanente de células posibilitó que algunas se especializaran en

ciertas funciones, como la reproducción, mientras que otras lo hicieron en variadas

funciones, como la absorción de nutrientes y la distribución de éstos a las células

vecinas. Esta especialización celular permitió un aumento de tamaño de los

eucariontes pluricelulares, que se tornaron más eficientes en la recolección de

recursos y en la adaptación a ambientes específicos.

Figura 8

La vida de la célula

Gracias a la invención del microscopio, en la década de 1590, por los fabricantes

de lentes holandeses Zaccharias y Hans Janssen fue posible el descubrimiento de

las células. Los primeros investigadores que mejoraron la tecnología microscópica

y la emplearon para estudiar a los seres vivos fueron el holandés Antoni van

Leeuwenhoek y el inglés Robert Hooke, hacia mediados y finales de la década de

1600.

Transcurrieron más de cien años antes que los estudios de las células tuvieran

adelantos significativos. En 1838, el biólogo alemán Matthias Schleiden y el belga


Theodor Schwann arribaron a la conclusión de que los elementos estructurales de

las plantas y de los animales eran esencialmente idénticos formulando a partir de

sus conclusiones la teoría celular, que establece que:

• Las células son las unidades básicas estructurales y fisiológicas de todos

los organismos vivos.

• Las células son, a la vez, entidades diferenciadas (autónomas) y bloques

constructores de organismos más complejos.

En la actualidad pueden agregarse, pueden agregarse algunas premisas a la

teoría celular:

• Todas las células provienen de células preexistentes.

• Todas las células presentan una composición química similar.

• La mayoría de las reacciones químicas de la vida tienen lugar dentro de las

células.

• Conjuntos completos de información genética son replicados y distribuidos

durante la división celular.

Los organismos vivos están formados por células. Algunos organismos son

unicelulares, consisten en una única célula que realiza todas las funciones de la

vida, mientras que otros son multicelulares, compuestos por cierto número de

células que se hallan especializadas

y cumplen diferentes funciones.

• La célula es el nivel mas bajo de la organización biológica que puede llevar

a cabo todas las actividades necesarias para la vida.

• La capacidad de las células a dividirse es la base de todo; reproducción,

crecimiento y reparación de los organismos multicelulares.

• La célula contiene ADN que es el reservorio de la información genética,

esta información hereditaria dirige las actividades de la célula. El ADN es la

sustancia de los genes, unidades de la herencia que transmiten la

información de padres a hijos y programa la producción celular de

proteínas.


• Cada molécula de ADN esta constituida por dos largas cadenas dispuestas

en una doble hélice. Cada eslabón de la cadena es uno de los cuatro tipos

de componentes químicos llamados nucleótidos.

A lo largo del tiempo, han evolucionado dos tipos principales de células

estructuralmente diferentes. Las células de los dos grupos de microorganismos

llamados Bacterias y Arqueas consisten en células procariotas, mientras que

todas las demás formas de vida incluidas las plantas y los animales, están

compuestas por células eucariotas. Las características compartidas o

comunes por los dos tipos de células son: están rodeadas o delimitadas por

una membrana que regula el paso de materiales entre la célula y sus

alrededores y usan el ADN como reservorio de la información genética.

Mientras que las características propias para cada tipo son:

• Procariotas: ausencia de organelas, ADN disperso ausencia de núcleo.

• Eucariotas: organelas dispersas en el citoplasma, algunas organelas

delimitadas por membranas, incluido un núcleo con ADN.

Figura 9


Las células procariontes Son mucho más simples y por lo general mas pequeñas (2 y8 μm de largo) que las

células eucariotas. En una célula procariota el ADN, NO esta separado del resto

de la célula en un núcleo delimitado por una membrana (como ocurre en las

eucariotas) pero si se ubica en una zona conocida como región nucleoide.

Contiene ribosomas que unen aminoácidos y forman polipéptidos, los polímeros

que forman proteínas.

La membrana plasmática rodea el citoplasma de la célula procariota. Alrededor de

la membrana plasmática de la mayoría de las bacterias existe una pared celular

bacteriana relativamente rígida y químicamente compleja. Esta pared protege a la

célula y le ayuda a conservar una cierta forma, en algunas procariotas, existe una

cubierta externa denominada capsula, que rodea a la pared celular y protege aun

mas la superficie de la célula. Las capsulas participan además en la adhesión de

las bacterias a las superficies (por ej. a los tejidos del cuerpo humano).

Además de sus cubiertas externas, algunas bacterias poseen proyecciones en su

superficie. Los pili son proyecciones cortas que también le ayudan a adherirse a

superficies. Los flagelos procarioticos son proyecciones largas que propulsan a la

célula procariota a través de un medio líquido.

Figura 10


Las células eucariontes

Por lo general, las células eucariontes son más grandes y más complejas que las

bacterias y las arqueas. Algunas tienen una vida independiente como organismos

unicelulares, como las amebas y las levaduras; otras, forman agrupaciones

pluricelulares. Los organismos pluricelulares más complejos -p. ej., las plantas, los

animales y los hongos- están formados por células eucariontes.

Por definición, todas las células eucariontes tienen un núcleo. Pero la presencia

del núcleo con lleva la existencia de una variedad de otros orgánulos, estructuras

subcelulares que cumplen funciones especializadas. La mayoría estas estructuras

también son comunes a todos estos organismos eucariontes. A continuación, se

analizarán desde el punto de vista de sus funciones las principales organelas que

se encuentran en las células eucariontes.

El núcleo es el depósito de información de la célula

El núcleo suele ser el orgánulo más destacado de la célula eucarionte (ver figura).

Está rodeado por dos membranas concéntricas que forman la envoltura nuclear y

contiene moléculas de DNA (como moléculas cromosómicas). En su interior se

encuentra el nucléolo el cual es responsable de la producción del ARN ribosómico.

Las otras organelas se localizan en el citoplasma, la totalidad de la región que se

encuentra entre el núcleo y la membrana externa de la célula.

Las mitocondrias generan energía utilizable del alimento para proporcionársela a

la célula

Las mitocondrias están presentes en casi todas las células eucariontes y son uno

de los orgánulos más destacados (Fig. célula animal y vegetal). Tienen una

estructura muy característica, cuando se los visualiza con el microscopio

electrónico: cada mitocondria tiene forma alargada (de salchicha o de gusano),

mide entre uno y muchos micrómetros y se halla rodeada de dos membranas

separadas.

Los cloroplastos capturan la energía de la luz solar y realizan el proceso de fotosíntesis.

Los cloroplastos son orgánelas grandes y verdes. El color se debe a la presencia

del pigmento clorofila encargado de capturar la luz solar. Esta organela presenta

tres membranas: la externa, la interna y la tilacoidal. Se encuentran sólo en las

células de plantas y algas, no en las células de animales ni de hongos. (fig. célula

vegetal)

Las membranas internas crean compartimientos intracelulares con diferentes

funciones

Los núcleos, las mitocondrias y los cloroplastos no son los únicos orgánulos

delimitados por membranas de las células eucariontes. El citoplasma contiene

muchos otros orgánulos -la mayoría rodeados por una sola membrana- que

cumplen muchas funciones distintas. La mayor parte de estas estructuras

participan en la importación de materiales sin procesar y la exportación de


sustancias sintetizadas y productos de desecho. Algunos de estos orgánulos

rodeados por membranas están muy agrandados en las células especializadas en

la secreción de proteínas; otros son particularmente abundantes en células

especializadas en la digestión de cuerpos extraños.

ESQUEMA DE UNA CELULA EUCARIOTA ANIMAL

Figura 11

El retículo endoplásmico (RE) es un laberinto irregular de espacios

interconectados rodeados por una membrana (Fig. célula animal y vegetal). El

retículo endoplásmico liso se encarga principalmente del metabolismo

de compuestos ajenos a la célula como los tóxicos. El retículo

endoplásmico rugoso posee ribosomas adheridos a su membrana y es el

lugar en donde se fabrican la mayoría de los componentes de la membrana

celular, así como las sustancias (proteínas) que son exportadas por la célula. Sin

embargo, también existen ribosomas libres en el citoplasma y estos se encargan

fundamentalmente a la síntesis de proteínas citosólicas.


El complejo de Golgi (Fig. célula animal y vegetal), compuesto por pilas de sacos

aplanados envueltos por membranas, recibe y con frecuencia modifica

químicamente las moléculas producidas en el retículo endoplasmático y, después,

las envía al exterior de la célula o a diversas localizaciones internas.

Los lisosomas (Fig. célula animal)

Son organelas pequeñas de forma irregular, en los que tiene lugar la digestión

intracelular, con liberación de nutrientes de partículas alimentarias y degradación

de moléculas no deseadas para su reciclado o excreción.

Los peroxisomas

Son vesículas pequeñas rodeadas de membrana que proporcionan un medio

contenido para las reacciones que generan o degradan peróxido de hidrógeno,

una sustancia química peligrosamente reactiva. Las membranas también forman

diversos tipos de vesículas pequeñas que participan en el transporte de sustancias

entre un orgánulo rodeado de membrana y otro. La Figura de la célula animal y

vegetal esquematiza todo este conjunto de orgánelas interrelacionadas.

El citoesqueleto es responsable de dirigir los movimientos celulares

El citoplasma no es sólo una sopa de sustancias químicas y orgánulos sin

estructura. Con el microscopio electrónico, se puede observar que, en las células

eucariontes, el citosol está entrecruzado por filamentos proteicos largos y

delgados. Con frecuencia, se observa que los filamentos están fijos por un

extremo a la membrana plasmática o que irradian desde un lugar central cercano

al núcleo. Este sistema de filamentos se denomina citoesqueleto.

En la mayoría de las células vegetales existe uno o más compartimentos llamados

vacuolas, delimitados por membranas. Según el tipo celular representan entre el

10 y el 90% del volumen del citoplasma. Existen dudas sobre su origen, se cree

que se forman por la fusión entre sí de las vesículas surgidas del Golgi. La

principal función de las vacuolas es la de guardar líquidos permitiendo regular el

volumen y la turgencia de la célula.


ESQUEMA DE UNA CELULA EUCARIOTA VEGETAL

Figura 12


Ciclos Biogeoquímicos

Son abundantes las sustancias que circulan a través del sistema: agua, nitrógeno,

carbono, fósforo, potasio, azufre, magnesio, calcio, sodio, cloro y también otros

minerales como hierro y cobalto que son requeridos por los sistemas vivos solo en

cantidades muy pequeñas. Los movimientos de sustancias inorgánicas

constituyen ciclos biogeoquímicos porque involucran tanto componentes

geológicos como biológicos del ecosistema donde los componentes del entorno

geológico son:

La atmósfera: fundamentalmente gases que incluyen el vapor de agua.

La litosfera: corteza sólida de la Tierra.

La hidrosfera: océanos, lagos y ríos que cubren las tres cuartas partes de la

superficie terrestre.

Los componentes biológicos de los ciclos biogeoquímicos incluyen a los

productores, los consumidores y los descomponedores.

Productores: organismo autótrofo, habitualmente fotosintetizador, que contribuye a

la productividad primaria neta de una comunidad.

Consumidores: un heterótrofo que obtiene su energía de organismos vivos o

recién muertos. Los consumidores primarios son herbívoros; los consumidores de

un nivel superior son carnívoros.

Descomponedores: detritívoros especializados, habitualmente bacterias u hongo,

que consumen sustancias como la celulosa y los productos nitrogenados de

desechos. Sus procesos metabólicos liberan nutrientes inorgánicos que reutilizan

las plantas y otros organismos.

Como consecuencia de la actividad metabólica de los descomponedores, los

compuestos orgánicos son degradados a sustancias inorgánicas que quedan

disponibles en el suelo o en el agua. Desde allí, estas sustancias se vuelven a

incorporar a los tejidos de los productores primarios, pasan a los consumidores y a

los detritívoros y luego a los descomponedores, desde los cuales entran de nuevo

en las plantas y así se repite el ciclo. Hay un número importante de ciclos

biogeoquímicos, nosotros tendremos en cuenta el ciclo del agua, carbono,

nitrógeno y fósforo. Otros elementos siguen ciclos similares

y difieren solo en algunos detalles.


Ciclo del agua

El ciclo del agua es producido por el calor proveniente del sol. Los tres procesos

producidos por el calor solar, la precipitación, evaporación y la transpiración de las

plantas, mueven de manera continua el agua entre el suelo, los océanos y la

atmosfera.

La evaporación excede a la precipitación por lo que el exceso de vapor de agua en

las nubes se transporta de los océanos a través de la tierra. Sobre la tierra la

precipitación forma sistemas de agua superficial (lagos y arroyos) y mantos

acuíferos. Todo esto vuelve de regreso al mar, cerrando el ciclo del agua. Este

ciclo tiene carácter global ya que es un gran depósito de agua en la atmosfera.

La actividad humana puede transformar el ciclo global de agua una forma de

afectarlo es el bombeo de grandes cantidades de aguas freáticas a la superficie

para su uso en irrigación otra es la transpiración de la densa vegetación de los

bosques tropicales perennifolios (de hojas permanentes).

Figura 13. Los números entre paréntesis indican las cantidades reales de agua como trillones (10

18) gramos por año.


Conceptos claves del ciclo del agua • Importancia biológica

El agua es esencial para todos los organismos y su disponibilidad influye en las

tasas de los procesos del ecosistema.

• Las formas biológicamente disponibles

Agua líquida es la principal forma en que el agua se utiliza.

• Depósitos Los océanos contienen el 97% del agua en la biosfera.

2% se une en forma de hielo, y el 1% se encuentra en lagos, ríos y aguas

subterráneas.

Una cantidad insignificante en la atmósfera.

• Procesos claves

El principal proceso de la conducción del ciclo del agua es la evaporación del agua

en estado líquido por energía solar, la condensación del vapor de agua en las

nubes y la precipitación.

La transpiración por las plantas terrestres mueve grandes cantidades de agua.

El flujo de agua de superficie y subterránea, devuelven el agua a los océanos.

Ciclo del Carbono

Figura 14


Por medio de la fotosíntesis, alrededor de 100 mil millones de toneladas métricas

de carbono se fijan anualmente en los compuestos de carbono, o carbohidratos.

Parte de los carbohidratos la usan los propios organismos fotosintetizadores. Las

plantas consumen carbohidratos en el proceso respiratorio y liberan C02 desde

sus raíces al suelo y desde sus hojas a la atmósfera. Por otra parte, las algas

marinas lo liberan en el agua, donde el C02 disuelto se mantiene en equilibrio con

el C02 del aire. 0tra parte de los carbohidratos la utilizan los animales que se

alimentan de plantas vivas, de algas y de otros animales y también liberan C02.

Una cantidad enorme de carbono se encuentra contenida en los cuerpos muertos

de las plantas y de otros organismos así como en las hojas caídas, las heces y

otras sustancias de desecho que se depositan en el suelo o se hunden hasta los

fondos oceánicos, donde los consumen pequeños invertebrados, bacterias y

hongos.

La actividad de los organismos descomponedores contribuye notoriamente a la

liberación de C02 en el aire y los océanos. 0tro depósito de carbono, aún más

grande, yace debajo de la superficie terrestre, en forma de carbón y de petróleo,

depositados allí hace unos 300 millones de años.

Los procesos naturales de la fotosíntesis y de la respiración a largo plazo tienden

a equilibrarse. Durante el extenso tiempo geológico, la concentración de C02de la

atmósfera ha variado de un modo notorio si bien durante los últimos 1.000 años

permaneció relativamente constante. El C02 se encuentra en la atmósfera en una

proporción muy baja, solo cerca del 0,03% del total de gases del aire. Sin

embargo, tiene una función importante ya que es uno de los gases que absorben

el calor emitido por la Tierra, lo cual provoca un aumento de la temperatura. Sin

ese efecto amortiguador, la Tierra tendría unos -20ºC y toda el agua estaría

congelada; en consecuencia impediría el desarrollo de la vida. Desde 1850, la

concentración de C02 en la atmósfera se ha duplicado. Se cree que este aumento

se debe al uso a gran escala de combustibles fósiles, la roturación del suelo y la

destrucción de las áreas boscosas y selváticas.

Cuando se tala una selva, la oxidación de su biomasa -ya sea porque se quema o

por los procesos metabólicos de los descomponedores libera grandes cantidades

de C02. Además, la absorción de este por los vegetales se interrumpe. Por otra

parte, se está verificando que, con la elevación de la temperatura, la eficiencia en

la producción absoluta de biomasa disminuye en muchas regiones. Entre las

consecuencias de este posible aumento de la temperatura del planeta se teme

una pequeña elevación del nivel de los océanos -por la fusión de hielos polares-,

capaz de inundar muchas islas de escasa altitud y aun grandes ciudades ubicadas

en costas marinas bajas.


Conceptos claves del ciclo del carbono

• Importancia biológica

Moléculas orgánicas tienen un marco de carbono.


Autótrofos convierten el dióxido de carbono a moléculas orgánicas que son

utilizados por los heterótrofos.

•Depósitos

Las principales reservas de carbono son los combustibles fósiles, suelos,

sedimentos acuáticos, los océanos, las plantas y la biomasa animal, y la atmósfera

(C02).

•Procesos clave

La fotosíntesis por las plantas y fitoplancton fija el C02 atmosférico.

C02 se añade a la atmósfera por la respiración celular de los productores y los

consumidores.

Volcanes y la quema de combustibles fósiles emiten C02 a la atmósfera.

Ciclo del Nitrógeno

Figura 15


+

-

-

El principal reservorio de nitrógeno es la atmósfera, en la que constituye hasta el

78% de los gases. Sin embargo, la mayor parte de los seres vivos no pueden

utilizar el nitrógeno atmosférico para elaborar compuestos nitrogenados como los

aminoácidos y dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo. Por lo

tanto, a pesar de la abundancia de nitrógeno en la atmosfera, su escasez en el

suelo suele ser el principal factor limitante del crecimiento vegetal, El ciclo del

nitrógeno se basa principalmente en las bacterias. La circulación y la recirculación

del escaso nitrógeno a través del mundo orgánico y el mundo físico se conoce

como ciclo del nitrógeno. Las tres etapas principales de este ciclo son: 1)

amonificación, 2) nitrificación y 3) asimilación.

La mayor parte del nitrógeno que se encuentra en el suelo es el resultado de la

descomposición de materiales orgánicos, encontrándose en compuestos

orgánicos complejos como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos y nucleótidos.

Estos compuestos nitrogenados son degradados con rapidez a compuestos

simples por hongos y bacterias del suelo actuando como detritívoros

descomponiendo el detritus. Estos microorganismos usan estas moléculas

sencillas para construir sus propias proteínas y liberan el exceso de nitrógeno en

forma de amoníaco (NH3) o ion amonio (NH4 ). Proceso conocido como

amonificación.

Hay dos grupos de bacterias fijadoras de nitrógeno Las fijadores de nitrógeno en

el suelo y en nódulos de la raíz de algunas plantas (por ejemplo en leguminosas,)

convierten el N2 atmosférico en amoniaco (NH3), el cual convierte en amonio

(NH4+). (En los ecosistemas acuáticos, las cianobacterias son importantes

fijadores de nitrógeno.) A su vez, otras bacterias del suelo convierten el amoníaco

o el ion amonio en nitrito (N02 ), proceso que se denomina nitrificación.

El nitrito es tóxico para muchas plantas, pero es raro que se acumule ya que otro

género de bacterias oxida el nitrito a nitrato (N03 ). Las plantas pueden utilizar sólo

el nitrógeno en forma de iones nitrato (N03-) o iones amonio (NH4 +), Aunque

pueden utilizar el amonio directamente, el nitrato es la principal fuente de

nitrógeno para las plantas entrando por las raíces. Siendo utilizado por las plantas

para producir aminoácidos y proteínas, quedando el nitrógeno disponible más

adelante, para los organismos consumidores, la forma en la cual la mayor parte

del nitrógeno. Estos procesos liberan energía.

Una vez que el nitrato alcanza la célula vegetal, se reduce nuevamente a amonio.

En contraste con la nitrificación, este proceso de asimilación requiere energía.

Los iones amonio que se forman de esta manera se transfieren a compuestos que

contienen carbono y se producen aminoácidos y otros compuestos orgánicos

nitrogenados.


Aunque el ciclo del nitrógeno parece cerrado y autoperpetuado, el suelo pierde

nitratos continuamente por diversos procesos: las cosechas, la erosión, el fuego,

el agua que se infiltra. Cierto grupo de bacterias del suelo (las edáficas) conocidas

como desnitrificantes, contribuyen a esta pérdida: en ausencia de oxigeno

completan el ciclo del nitrógeno al convertir los nitratos del suelo en N2 atmosférico

utilizando los átomos de oxígeno para su propio metabolismo. Este proceso,

conocido como desnitrificación, ocurre en suelos mal drenados (por esa razón,

mal aireado). A pesar de estas pérdidas, el ciclo se mantiene fundamentalmente

por la actividad de las bacterias fijadoras de nitrógeno, que incorporan el nitrógeno

gaseoso del aire a compuestos orgánicos nitrogenados. Así como todos los

organismos dependen finalmente de la fotosíntesis para obtener energía, también

todos ellos dependen de la fijación de nitrógeno para obtener nitrógeno (ver

figura).

La actividad humana ha alterado el equilibrio del ciclo del nitrógeno en gran

cantidad de áreas. Las plantas de tratamiento de aguas residuales por lo general

vacían grandes cantidades de compuestos de nitrógeno inorgánico disuelto en ríos

o arroyos. Los agricultores aplican de manera rutinaria una gran cantidad de

fertilizantes de nitrógeno inorgánico, principalmente compuestos de amonio y

nitratos a las tierras de cultivo. Los prados y campos de golf también reciben dosis

considerables de fertilizante. Las plantas de cultivo y de prados toman parte de los

compuestos de nitrógeno y las bacterias desnitrificantes convierten parte en N2

atmosférico, pero los fertilizantes químicos exceden por lo general la capacidad

natural de reciclaje del suelo. El exceso de los compuestos de nitrógeno con

frecuencia entra a los ríos, lagos y aguas subterráneas.

En los lagos y ríos, estos compuestos nitrogenados continúan fertilizando,

causando un gran crecimiento de algas. La contaminación de las aguas freáticas

por fertilizantes nitrogenados es un grave problema en muchas áreas agrícolas.

Los nitratos en el agua potable se convierten en nitritos, los cuales pueden ser

tóxicos en el tracto digestivo humano.


3

3 2

3

3

Conceptos claves del ciclo del nitrógeno

•Importancia biológica

Nitrógeno es un componente de los aminoácidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Puede ser un nutriente limitante.


Las plantas y las algas pueden utilizar amonio (NH4 +) o nitrato (N0 -).

Varias bacterias también puede utilizar NH4 +, N0 -,

o N0 -.

Animales sólo pueden utilizar las formas orgánicas de nitrógeno.

•Depósitos

El principal reservorio de nitrógeno es la atmósfera, que es del 80% de gas

nitrógeno (N2).

Nitrógeno también está obligado en los suelos y los sedimentos de lagos, ríos y

océanos.

Algo de nitrógeno se disuelve en el agua superficial y subterránea.

El Nitrógeno, se almacena en la biomasa viva.

•Procesos clave

El nitrógeno entra en los ecosistemas principalmente a través de la fijación de

nitrógeno bacteriano.

Algunos átomos de nitrógeno se fijan por un rayo y la producción de fertilizantes

industriales.

Amonificación por las bacterias descomponen el nitrógeno orgánico

En la nitrificación, las bacterias convierten el NH4 + a N0 -.

En la desnitrificación, las bacterias utilizan para el metabolismo N0 -en lugar de

02, liberando N2


Ciclo del Fosforo

Figura 16


A diferencia del nitrógeno, el elemento fósforo tiene sus reservas abióticas

principales en las rocas, más que en la atmósfera, por lo que el ciclo del fosforo

depende de la intemperización de las rocas, la cual añade fosfatos de manera 3-gradual (compuestos que contienen P04 ) al suelo.

Las plantas absorben los iones fosfatos disueltos en el suelo y los añaden a los

compuestos orgánicos. Los consumidores obtienen el fósforo en forma orgánica a

partir de las plantas. Los descomponedores regresan los fosfatos al suelo.

Algunos de los fosfatos también se precipitan fuera de la solución en el fondo de

los lagos profundos y de los océanos. Los fosfatos en esa forma pueden

finalmente volverse parte de nuevas rocas y no estarán dentro de un ciclo de

nuevo en organismos vivos hasta que los procesos geológicos eleven las rocas y

las expongan a la intemperización.

Debido a que la intemperización es por lo general un proceso lento, la cantidad de

fosfatos disponibles a las plantas en los ecosistemas naturales con frecuencia es

bastante baja. El crecimiento de las plantas puede, de hecho, verse limitado por la

poca cantidad de fosfatos solubles en el suelo. Y en los lagos que no han sido

alterados por la actividad humana, un bajo nivel de fosfatos disueltos comúnmente

mantiene el crecimiento de las algas a un mínimo, con lo que ayudan a mantener

clara al agua. Sin embargo, en muchas zonas, el exceso, más que la limitación de

fosfatos es un problema. Al igual que los compuestos nitrogenados, los fosfatos

son un componente principal de la salida de aguas residuales. También se les

utiliza de manera extensiva en fertilizantes agrícolas y son un ingrediente común

en los pesticidas. La contaminación de lagos y ríos por fosfatos, al igual que la

contaminación por nitratos, produce un gran crecimiento de algas.

Conceptos claves del ciclo del fósforo

•Importancia biológica

Fósforo es un componente de los ácidos nucleicos, fosfolípidos y ATP y otras

moléculas de almacenamiento de energía.

Se trata de un componente mineral de los huesos y los dientes.

•Las formas biológicamente disponibles 3-La forma inorgánica sólo de importancia biológica el fosfato (P04

plantas absorben y utilizan para sintetizar compuestos orgánicos.

•Depósitos

), que las

El principal reservorio de fósforo es las rocas sedimentarias de origen marino.

También hay grandes cantidades de fósforo en los suelos, disuelto en los

océanos, y en los organismos.


•Procesos clave

Erosión de las rocas poco a poco añade el fosfato en el suelo.

Algo de fosfato se filtra en el agua subterránea y superficial y se mueve hacia el

mar.

Fosfato pueden ser absorbidos por los productores y se incorporan en materia

orgánica.

Se devuelve al suelo o al agua a través de la descomposición de la biomasa o la

excreción por los consumidores

La importancia de los vegetales en la retención de minerales

Estudios hechos en las selvas tropicales de América Central y del Sur subrayaron

la importancia de la vegetación en la retención de minerales. En particular en la

selva lluviosa tropical, virtualmente todos los nutrientes minerales son retenidos

por los componentes vivos del ecosistema y muy escasamente por el suelo.

Cuando los nutrientes inorgánicos son liberados por la acción de los

descomponedores, son reabsorbidos de inmediato por las raíces de las plantas.

Esto tiene el efecto de evitar la lixiviación de nutrientes del suelo por las lluvias

frecuentes, a menudo torrenciales. Cuando se desmonta la selva para implantar

cultivos, muchas veces es imposible realizar un segundo cultivo después de que

se ha cosechado el primero.




aceptes el reto de autoevaluarte y resuelvas los

cuestionarios que se encuentran en el aula virtual

¡Éxitos!



Módulo III

Dra. Karen Larsen

Dr. Roberto Najle


2017


MODULO 3

Diversidad de la vida

Clasificación de los organismos

Durante siglos, los naturalistas intentaron describir y explicar la inmensa

diversidad del mundo natural ya que se estima que la Biosfera terrestre está

poblada por unos dos: millones de especies distintas. Procurando poner en

orden esta vasta diversidad de seres vivos clasificándolos de manera

coherente.

Los biólogos se enfrentan constantemente con la inmensa y difícil tarea de

determinar y clasificar la vasta diversidad de organismos con la que

compartimos el planeta. Para llevar a cabo esta empresa, se apoyan en la

sistemática.

La sistemática es la disciplina científica que estudia la diversidad de los seres

vivos en un intento de construir un sistema ordenado de clasificación de los

organismos. La reconstrucción de la filogenia es parte de la ciencia de la

sistemática, es decir, el estudio de la diversidad biológica y su clasificación.

Los sistematicistas emplean la taxonomía, la identificación y clasificación de

las especies, e intentan organizar a los organismos en categorías que reflejen

la filogenia (o sea, la historia evolutiva de una especie o grupo de especies

relacionadas).

Una de las mejores fuentes de información acerca de las relaciones

filogenéticas son las estructuras homólogas. Las estructuras homólogas

pueden parecer diferentes y funcionar de manera muy diferente en distintas

especies, pero pueden mostrar similitudes fundamentales debido a que

evolucionaron a partir de la misma estructura en un antepasado común. Entre

los vertebrados, por ejemplo, los miembros anteriores de la ballena están

adaptados para servir como timón en el agua; el ala de murciélago está

adaptada para volar. Sin embargo, existe una similitud básica en los huesos

que soportan a estas dos estructuras Un sistematicista siempre busca las

homologías entre las especies, ya que éstas frecuentemente son claves para

determinar las relaciones filogenéticas. Por lo general, entre mayor sea el

número de estructuras homólogas entre dos especies, más cercana será la

relación entre las dos especies.

No todas las similitudes son heredadas de un antepasado común, pudiendo

ser una adaptación a un ambiente similar por organismos que no comparten


un mismo antepasado Dando estructuras corporales o rasgos de diferentes

organismos que pueden cumplir funciones similares y tener aspectos

superficial parecido pero son diferentes en cuanto a origen y estructura

básica. Son análogas, en vez de homólogas.

Para comprender el modo en que los biólogos han enfrentado el desafío de

clasificar a los seres vivos, comencemos por analizar la unidad básica de la

clasificación biológica, la especie.

La especie puede definirse como una población o conjunto de especies

naturales estrechamente relacionadas en cuanto a su origen y entre las que

puede ocurrir un intercambio efectivo de material genético (flujo genético) Por

consiguiente sus miembros tienen las características funcionales y

estructurales y son capaces de cruzarse unos con otros para producir

descendencia fértil.

El nombre científico de cada especie se designa con dos palabras: la primera,

con mayúscula, corresponde al género y la segunda, con minúscula, a la

especie propiamente dicha. Ambas se expresan generalmente en latín para

darle validez universal. Este es el llamado sistema de nomenclatura binomial,

impuesto por el médico y naturalista sueco C. Linneo en el siglo XVIII.

Además de definir y nombrar a las especies, el objetivo principal de la

sistemática es agrupar a las especies en categorías taxonómicas más

amplias, utilizando un sistema que también fue ideado por Lineo. La

clasificación de los organismos se basa en un sistema jerárquico de grupos

dentro de grupos, en donde cada grupo representa un determinado nivel.

Cada grupo en particular es un taxón y el nivel donde se lo sitúa es una

categoría.

Más allá de agrupar a las especies dentro de géneros, el sistema de Lineo se

amplía a categorías de clasificación progresivamente más extensas. Este

sistema ubica géneros similares en la misma familia grupos de familias en

órdenes, los órdenes en clases, las clases en filos y los filos en reinos.

Muchos taxónomos, agrupan a los reinos en una categoría taxonómica mayor

llamada dominio.


Figura 16


Dominios

Figura 17

En 1969, RH Whittaker abogó por un sistema de cinco reinos: Mónera,

Protistas, Plantas, Fungí, y Animalia.

El sistema de cinco reinos reconoció que hay dos tipos fundamentalmente

diferentes de células: las procariotas (reino Mónera) y las eucariotas (los otros

cuatro reinos).

Tres reinos de eucariotas pluricelulares se distinguían por la nutrición, en

parte.

Plantas son autótrofas, obtienen compuestos orgánicos a través de la

fotosíntesis.

Mayoría de los hongos descomponedores poseen la digestión extracelular y

la nutrición por absorción. La mayoría de los animales ingieren los alimentos y

lo digieren dentro de cavidades especializadas. La mayoría de los protistas

son unicelulares.

En la actualidad existe el sistema de tres dominios de: 1) Eubacteria, 11)

Archaea y 111) Eukarya, como "superreinos". Las Eubacterias difieren de

Archaea en muchos claves estructural, bioquímicas y características

fisiológicas.

Eubacteria (1) y Archaea (11)

Las bacterias no solo son las formas de vida más antiguas, sino también las

más abundantes. Tienen características fenotípicas semejantes: son


unicelulares, libres o agregados, sin núcleo, ni organelas es decir

particularidades que definen a los procariontes en forma muy general.

Dominio Eubacteria Las eubacterias, tanto las formas aerobias como las anaerobias han

colonizado una inmensa diversidad de hábitat: aguas dulces y salobres, zonas

calientes y frías, terrenos fangosos fisuras de rocas y sedimentos marinos,

algunos incluso han conquistado el aire.

Muchas conviven con otros organismos; en el tubo digestivo de insectos,

moluscos o mamíferos, en la cavidad oral, las vías urogenitales y respiratorias

de mamíferos o en la sangre de vertebrados, se pueden alojar en órganos

luminiscentes de peces y persisten mucho tiempo asociados con raíces y

tallos de plantas, con hongos (líquenes) y protozoos, las eubacterias también

se encuentran en alimentos como leche, carne, huevos, mariscos refrigerados

y alimentos crudos.

A continuación, a modo de ejemplo, te citamos algunas eubacterias más

familiares:

-Helicobacter pylori (grupo Proteobacterias) típicamente infectan células secretoras

de moco del intestino de mamíferos y provoca ulceras.

-Rhizobium leguminosarun (grupo Proteobacterias) forman nódulos en las raíces de

las plantas leguminosas en los que fijan nitrógeno atmosférico.

-Escherichia coli (grupo Proteobacterias) se encuentran en la flora intestinal de

mamíferos y alimentos. Tienen un papel importante en la nutrición de su hospedador,

ya que sintetizan algunas vitaminas. Algunos tipos son patógenos. Se diseminan por

medio de los alimentos.

-Mycobacterium tuberculosis (grupo Actinobacterias) son los agentes causantes de la

tuberculosis en el ser humano.

-Treponema pallidum (grupo Espiroquetas) causan la sífilis, enfermedad

estrictamente humana.

-Chlamydia pneumoniae (grupo Clamidias) parásitos intracelulares obligados de

mamíferos y aves.

-Clostridium botulinum bacilos causantes de intoxicaciones alimentarias graves, por

secretar una toxina letal.


Dominio Archaea

Prosperan en condiciones de crecimiento desusadas-(o condiciones

extremas)- tanto acuáticas como terrestres. Pueden soportar temperaturas

superiores a 1OOºC o inferiores a OºC, concentraciones salinas muy altas y

pH extremos. Las archaea pueden ser aerobias o anaerobias,

estrictas o facultativas.

Se encuentran en aguas cercanas a zonas de actividad volcánica, en aguas

calientes sulfurosas en lagos salados (mar Muerto), en sedimentos marinos,

en pantanos, en suelos, estiércol y por ej: Halobacterium halobium

(halobacterias) se puede encontrar presente en latas de conservas de

pescados.

Algunas viven dentro de otros organismos como por Ej. En el tubo digestivo

de animales como los rumiantes o en el ser humano, o incluso dentro de

protozoos anaerobios. Tienen diversidad de formas, siendo las más

frecuentes los bacilos.

Los organismos patógenos

Las bacterias patógenas representan una pequeña proporción de las

eubacterias. Algunas producen toxinas que pueden ser o endotoxinas o

exotoxinas. Cuando la bacteria se muere, se lisa (rompe) y las endotoxinas se

unen a las células del sistema inmune del hospedador y causan fiebre Ej.

Salmonella y Escherichia coli.

Las exotoxinas son proteínas secretadas por algunas bacterias. Son muy

toxicas pero no causan fiebre. Entre las bacterias que producen exotoxinas se

encuentran Clostridium botulinum, causante de botulismo, Clostridium tetani

causante del tétanos y Vibrio cholerae del cólera.

Dominio Eucariontes

Como surgieron los eucariontes?


Teoría Endosimbiotica

Figura 19

1-Reino Protistas: incluye protozoos, algas y mohos.

2-Reino Fungí: hongos, líquenes.

3-Reino Plantas: musgos, helechos, coníferas y plantas con flor.

4-Reino Animal: invertebrados y vertebrados.

1.-PROTISTAS (protozoos, algas, mohos).

Llamamos protistas a todos esos eucariontes que no son plantas, animales ni

hongos. Los organismos aquí, agrupados como todo el resto de eucariotas

poseen núcleo y organelas por lo que son organismos que están

compartamentalizados.

Es el reino de mayor diversidad, algunos están más relacionados con los

animales que con otros protistas. Algunos son móviles otros sésiles, algunos


son fotosintetizadores, otros son heterótrofos, otros parásitos, otros saprofitos

(ingieren organismos muertos). La mayoría son unicelulares, mientras que

algunas algas marinas no solo son multicelulares sino también enormes.

La gran importancia de los protistas, es que es el grupo de origen de los tres

reinos restantes, Hongos, Plantas y Animales.

A continuación, a modo de ejemplo, te citamos algunos protistas más

familiares:

Diatomeas: integran el fitoplancton en los ambientes marinos, siendo una fuente de

alimento para los pequeños animales oceánicos.

Ameba:

Paramecio:

Gessnerium catenellum: (Dinoflagelados) es el que genera la marea roja algunas

especies, típicamente de color rojo, producen toxinas potentes,

Plasmodium falciparum: son los que causan una enfermedad parasita tropical,

conocida como malaria en muchas especies de aves y mamíferos. (Esporozoos) son

parasitos extracelulares o intracelulares de animales.

Euglena: células muy móviles, de vida libre

Leishmania : provocan leishmaniosis en humanos otro como Trypanosoma cruzi

provoca la enfermedad de Chagas-Mazza en países de América Latina

(Cinetoplástidos) la mayoría son parásitos pero los hay de vida libre que habitan

aguas dulces y saladas.

Algas pardas viven en zonas templadas o en costas rocosas de las regiones

más frías suelen ser muy grandes género Laminaria (hasta100m longitud). El

género Sargassum forma grandes marañas que se mantiene a flote gracias a

vejigas llena de gas (C02).

Algas rojas o rodofitas se encuentran en mares cálidos. De estos últimos se

obtiene el agar que se usa para cultivos de microorganismos

Algas verdes: Valonia, Spirogyra y Ulva (lechuga de mar). Chlamydomonas

spirogyra.

Mohos acuaticos: son saprofitos Phytophthora papa Plasmopara vitivinícola

vid

2-FUNGI (hongos y líquenes)

Los hongos están presentes en todos lados, abundan en el suelo o en

ambientes acuáticos. Los hongos son eucariotas heterótrofos que digieren el


alimento de manera externa y absorben las pequeñas moléculas nutritivas

que resultan.

Muchos hongos descomponen (desintegran) organismos muertos. Estos

hongos que descomponen la materia orgánica son importantes porque

reciclan al ambiente nutrientes inorgánicos esenciales para el crecimiento

vegetal.

Algunos son parásitos y obtienen sus nutrientes de una planta u otro

organismo.

Las mayorías de los hongos incluyendo mohos y setas, son multicelulares.

Las levaduras son hongos unicelulares.

Tienen importancia económica: nos proveen alimentos, ya que intervienen

entre otras en la fabricación del pan (levaduras), el vino y quesos tales como

el queso azul o Roquefort, antibióticos (la penicilina, se aisló de un hongo:

Penicillium notatum) y por otro lado parasitan animales, granos, etc.

Produciendo perdidas millonarias.

Las asociaciones simbióticas entre especies particulares de hongos y las

raíces de las plantas vasculares, se conocen como micorrizas y ayudan a la

movilización rápida de nutrientes en el suelo.

Líquenes asociación simbiótica de algas verdes y hongos, son indicadores

sensibles de la contaminación del aire.

A continuación, a modo de ejemplo, te citamos algunos hongos más

familiares:

Rhizopus stolonifer: Moho negro del pan (Cigomicetos).

La roya del tallo negro (Ascomicetos) infecta granos de importancia agrícola y

es muy destructivo.

Agaricus bisporus: hongos comestibles conocidos como champiñones.

3-PLANTAS (Musgos, helechos, coníferas y planta con flor)

Todos los organismos de este reino tienen células eucariotas y son

pluricelulares. Sus células tienen pared celular constituida principalmente por

celulosa y su característica más sobresaliente es la presencia de cloroplastos,

organela que contiene un pigmento denominado clorofila, responsable de

captar la energía lumínica que le permite realizar el proceso de fotosíntesis

por el cual fabrica su alimento, son autótrofos.


Dentro de las plantas hay dos grandes grupos las briofitas (sin un sistema de

transporte de sustancias) y las traqueofitas o plantas vasculares (que tienen

vasos de conducción para el transporte de sustancias, tienen además órganos

diferenciados: raíz, tallo y hojas).

Las traqueofitas a su vez se dividen en:

• Pteridofitas o helechos: sin flor y sin semilla, se reproducen por esporas.

• Espermatofitos: plantas que producen semillas. A su vez se clasifican en

gimnospermas cuando la semilla esta desnuda o en angiospermas cuando la

semilla se forma dentro de la flor y queda protegida por el fruto.

A continuación, te agregamos algunas otras características de los

componentes del reino Plantas:

a) Briofitas o musgos crecen en zonas cálidas y frías, en parajes húmedos y

sombreados y en ciénagas. El musgo de las turberas del genero Sphagnum

cubre el 1 % de la superficie de todo el mundo. Al igual que los líquenes, los

musgos son indicadores sensibles de la contaminación del aire. Se fijan por

rizoides.

b) Helechos (plantas sin semillas) viven en zonas húmedas, son típicos de los

trópicos, pero se encuentran en regiones templadas e incluso áridas; algunos

crecen sobre los arboles.

c) Coníferas con semilla descubierta. 1ncluyen pinos, abetos, alerces y

araucarias de la Argentina y Chile, así como las secuoyas gigantes de

California y Oregón.

d) Plantas con flor. Se organizan en dos grandes grupos: las

monocotiledoneas y las dicotiledóneas.

4-ANIMALES (invertebrados, vertebrados).

Los animales son todos eucariontes multicelulares (o pluricelulares), la célula

eucarionte, pudo diversificarse en un comienzo en un gran número de formas

unicelulares. Su éxito se debió a las propiedades únicas de las células

eucariontes, como la capacidad de transportar una gran cantidad de

información genética y transmitirla fielmente de generación en generación y la


división de su citoplasma en compartimientos, lo cual permite la

especialización de diferentes partes de la célula en funciones específicas. La

mayoría son diploides y los gametos son los únicos representantes de la fase

haploide del ciclo biológico. Aunque la reproducción sexual es el patrón

común entre los animales, muchos tipos son capaces de reproducción

asexual.

Son organismos heterótrofos y su principal modo de nutrición es la ingestión.

Directa o indirectamente, dependen de los autótrofos fotosintéticos para

nutrirse. Típicamente digieren su alimento en una cavidad interna y

almacenan sus reservas energéticas en forma de glucógeno o grasas.

La primera división en el reino animales es entre invertebrados y vertebrados.

Invertebrados

Los invertebrados no poseen columna vertebral, sin embargo algunos

cuentan con un exoesqueleto formado por sustancias como la quitina que les

proporciona protección y sostén ayudándolos en su desplazamiento. En otros

casos este exoesqueleto puede ser de carbonato de calcio.

A continuación, a modo de ejemplo, te citamos algunos ejemplos de filum de

invertebrados:

Poríferos: Esponjas, durante la vida adulta son sésiles (están fijos al sustrato)

Cnidarios (Hidras, medusas, anemonas de mar y corales)

Platelmintos: gusanos planos (ej. Planarias, trematodos y tenias)

Equinodermos: Estrellas y erizos de mar.

Moluscos: (bivalvos, como las almejas, caracoles, babosas, calamar, pulpos)

algunas características derivadas son: un tegumento especializado, el manto,

que secreta carbonato de calcio; puede formar espículas o placas. Una

estructura bucal quitinosa, la rádula.

Anélidos: Cuerpo segmentado o sea la división del cuerpo en segmentos o

metámeros, similares a anillos son gusanos marinos, de agua dulce y

terrestres (lombriz de tierra) también hay formas parasitas (sanguijuelas,

ectoparásito de vertebrados terrestres). Hay tres grupos de anélidos: los

oligoquetos, los poliquetos y los hirudineos.

Artrópodos: son los organismos más abundantes en número de especies de la

Tierra. Las características más destacadas de los artrópodos son: esqueleto

externo o exoesqueleto; apéndices articulados; muda controlada por

hormonas los artrópodos se dividen en, arácnidos (escorpiones, arañas,


garrapatas y ácaros), crustáceos (ej. copépodos), insectos (escarabajos,

polillas, mosquito mosca, hormigas, abejas) y miriápodos (cien pies y milpiés).

Nematodos: son gusanos cilíndricos no segmentados, cubiertos por una

cutícula gruesa y continua que mudan periódicamente a medida que crecen.

Los seres humanos hospedan unas 50 especies de nematodos parásitos, que

son una importante causa de muerte y discapacidad en todo el mundo. Los

más comunes son oxiuro (Enterobius), el tricuro (Trichuris), las lombrices

intestinales (Ascaris) y la triquina (Trichinella)que causa la triquinosis, que se

contrae al ingerir carne de cerdo cruda o mal cocida.

Vertebrados

El filo Chordata tiene cuatro características, que son: (1) un cordón nervioso

dorsal y hueco; (2) una notocorda , una estructura flexible y longitudinal

localizada entre el tracto digestivo y el cordón nervioso; (3) estructuras

branquiales (hendiduras y estructuras branquiales que las soportan) en la

faringe, la región del tubo digestivo justo detrás de la boca; y (4) una cola

postanal ( una cola posterior al ano).

Los vertebrados comprenden la mayor parte del filo Cordados; cuya

característica distintiva es que tiene un cráneo y una columna vertebral. Todos

los demás animales, incluyendo dos grupos de cordados, (tunicados y

anfioxos), carecen de columna vertebral y se llaman invertebrados.

Los vertebrados tienen el cuerpo diferenciado en tres regiones: cabeza, tronco

y cola. Poseen un esqueleto interno (endoesqueleto) dentro del cual se

encuentra la columna vertebral y el cráneo, aunque algunos como la tortuga y

la mulita, tienen además un esqueleto externo (exoesqueleto. Otra

característica importante es que la medula espinal se encuentra protegida

dentro de la columna vertebral.

Dentro de los vertebrados, se diferencian numerosas clases, entre las cuales

se destacan:

Clase Peces: son vertebrados con mandíbulas unidas, branquias que extraen

el oxígeno del agua y aletas delanteras y traseras pareadas, que les ayudan a

controlar el cuerpo al nadar. Son animales de sangre fría (poiquilotermos),

esto es, que no regulan internamente su temperatura y esta depende de la del

agua.


Existen dos grupos principales de peces: la clase Chondrichthyes, los peces

cartilaginosos (tiburón y mantarraya), y la clase Osteicthyes, los peces óseos,

un grupo que incluye la trucha común y la carpa dorada.

En los peces óseos a cada lado de la cabeza, un ala protectora llamada

opérculo, cubre una cámara que alberga las branquias. Estos peces también

cuentan con un órgano especializado que les ayuda a flotar, la vejiga

natatoria, un saco lleno de gas.

Clase Anfibios: son tetrápodos, es decir tienen cuatro extremidades, habitan

en zonas húmedas por lo que la mayoría muestran una mezcla de

adaptaciones acuáticas y terrestres. Pudiendo respirar por pulmones cuando

están en tierra o a través de la piel cuando son adultos y están en el agua.

Existen tres grupos: 1) los anuros, ranas y sapos, que carecen de cola

después de la metamorfosis 2) las salamandras, que conservan la cola

durante todo su ciclo vital y 3) los apodos que carecen de miembros y tienen

vida subterránea.

Clase Reptiles: al igual que los anfibios son tetrápodos de sangre fría.

1ncluyen a serpientes, lagartos, tortugas, cocodrilos y caimanes. Los reptiles

tienen varias adaptaciones para la vida terrestre: La piel de los reptiles,

cubierta de escamas hace que el cuerpo no se seque. Ponen huevos

amnióticos a prueba de desecación (es un huevo con cascaron, en el cual se

desarrolla un embrión dentro de un saco amniótico lleno de liquido y es

nutrido por el vitelo).

Clase Aves: las aves tienen más similitudes que diferencias con los reptiles.

Las aves son reptiles especializados en el vuelo. Sus cuerpos recubiertos de

plumas, contienen sacos aéreos y sus huesos son huecos. El hueso más

compacto del esqueleto de las aves es la quilla o esternón, en la que se

insertan los músculos que mueven las alas. Las aves voladoras son muy

livianas; el sistema reproductor de las hembras se ha reducido a un solo

ovario y este se hace bastante grande como para ser funcional solo en la

época de apareamiento. Las plumas de las aves es una característica

morfológica notable. Estos animales son endotérmicos, mantienen una

temperatura corporal elevada y constante gracias a la alta tasa metabólica y a

la excelente aislación térmica que proveen las plumas. Las aves también

tienen escamas en las patas.


Clase Mamíferos: los mamíferos también evolucionaron de los reptiles. Entre

las características derivadas de los mamíferos pueden mencionarse:

El pelo, todos lo poseen, aun los acuáticos.

Una alta temperatura corporal que se mantiene mediante la generación de

calor metabólicamente (endotérmia).

Reproducción vivípara y fecundación interna.

Respiración siempre pulmonar y un sistema circulatorio con circulación doble

y cerrada.

Una articulación mandibular entre el único hueso dentario de la mandíbula

inferior y el hueso escamoso de la superior.

Heterodoncia - dientes altamente diferenciados en distintas partes de la boca.

Provisión de leche a la progenie por glándulas especializadas (glándulas

mamarias).

Desde el punto de vista ecológico los integrantes de este reino ocupan el nivel

de consumidores, que pueden ser subdivididos en herbívoros (consumidores

de plantas) y carnívoros (consumidores de otros animales). Los seres

humanos al igual que algunos otros organismos, somos omnívoros (capaces

de alimentarnos con alimentos de distinto origen).

Existen tres grupos principales de mamíferos:

1) Los monotremas: mamíferos que ponen huevos (el ornitorrinco).

2) Los marsupiales: llamados mamíferos con bolsa, tiene una breve gestación

y dan a luz una descendencia embrionaria pequeña que completa su

desarrollo mientras está unida a los pezones en el abdomen de su madre.

(Canguro, comadreja).

3) Los euterianos o placentados: los embriones se nutren dentro de la madre

mediante un órgano llamado placenta que consiste en tejido tanto embrionario

como materno, la placenta une el embrión con la madre dentro del útero. El

embrión se nutre por la sangre materna que fluye cerca del sistema

sanguíneo embrionario en la placenta.




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cuestionario que se encuentra en el aula virtual

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2017 - vet.unicen.edu.ar · Esta lista esboza los principales temas y principios unificadores de la biología El estudio de la vida se extiende desde las moléculas y células hasta