Gua de estudio para presentarexmenes de Recuperacin yAcreditacin EspecialJulio de 2005iiPRESENTACIN PRLOGO

NDICE

Pg. vviiUNIDAD I CARACTERSTICAS DE LOS SERES VIVOS1.1 Introduccin a la Biologa ...... EJERCICIOS . TABLA DE COMPROBACIN ...

1.2 Niveles de organizacin ... EJERCICIOS ... TABLA DE COMPROBACIN ..

1.3 Caractersticas distintivas de los seres vivos .. EJERCICIOS

TABLA DE COMPROBACIN ..1.4 Composicin qumica de los seres vivos EJERCICIOS ....... TABLA DE COMPROBACIN ..

1.5 Teoras sobre el origen de la vida .. EJERCICIOS .......

TABLA DE COMPROBACIN ..AUTOEVALUACIN .

CLAVE DE RESPUESTAS ...

UNIDAD II BIOLOGA CELULAR2.1 La clula ....... EJERCICIOS TABLA DE COMPROBACIN ..

2.2 Estructura y funcin celular ..... EJERCICIOS TABLA DE COMPROBACIN ..

2.3 Metabolismo celular . EJERCICIOS . TABLA DE COMPROBACIN ...

AUTOEVALUACIN ..

CLAVE DE RESPUESTAS ....

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107113114118iiiUNIDAD III DIVERSIDAD BIOLGICA3.1 Introduccin a la diversidad biolgica ...Pg.

121

EJERCICIOS .127

TABLA DE COMPROBACIN ...129

3.2 Virus ..130

EJERCICIOS .136

TABLA DE COMPROBACIN ...138

3.3 Bacteria y Archea ... EJERCICIOS .

TABLA DE COMPROBACIN ...3.4 Composicin qumica de los seres vivos ... EJERCICIOS . TABLA DE COMPROBACIN ...

AUTOEVALUACIN ..

CLAVE DE RESPUESTAS .

BIBLIOGRAFA

SUGERENCIAS PARA PRESENTAR EXMENES DE RECUPERACIN O ACREDITACIN ESPECIAL .

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ivPRESENTACINPermtenos felicitarte cordialmente por estar leyendo esta gua, ya que es una muestra de tu inters y decisin de explorar y utilizar los materiales que te ofrece el Colegio de Bachilleres para prepararte adecuadamente antes de presentar un examen de Recuperacin o Acreditacin Especial.

Esta gua que constituye un trabajo realizado por profesores del Colegio de Bachilleres, del plantel 17 Huayamilpas-Pedregal, que con base en su experiencia docente y en el conocimiento del programa de estudios de la Reforma Curricular 2003, se fijaron el propsito de colaborar contigo en varias formas:

Especificando los temas y aprendizajes sobre los que sers evaluado en un examen extraordinario.

Elaborando sntesis de cada tema para apoyarte en tu estudio.

Elaborando preguntas, similares a las que encontrars en los exmenes extraordinarios, para que tambin te ejercites en la solucin de estos tipos de reactivos y te autoevales.

Planteando sugerencias y recomendaciones para apoyar tu preparacin adecuada para el examen.

Qu ventajas obtendrs al resolver la Gua?

1. Tendrs un material de estudio sencillo y concreto que te permitir prepararte adecuadamente en un lapso corto de tiempo.

2. Estudiars todos los temas del programa de asignatura, en los que sers evaluado.

3. Podrs autoevaluarte para saber si estas preparado para presentar con xito tu examen de

Recuperacin o Acreditacin Especial, o saber qu temas debers estudiar con mayor ahnco.Cmo estudiar para tener xito?

Recuerda que una buena preparacin es fundamental para lograr aprobar tus materias, por lo cual te recomendamos:

Leer con cuidado cada uno de los resmenes de tema y contestes las preguntas que vienen a continuacin.

Revisar tus respuestas y si te equivocaste realizar las actividades que se sugieren en las tablas de comprobacin.

Al trmino de cada unidad contestar las preguntas de autoevaluacin en el tiempo que se indica en cada bloque. Ten en cuenta que para contestar el examen de Recuperacin o Acreditacin Especial tendrs dos horas y por ello tambin debes ejercitarte en resolver los ejercicios bien y rpido.

Si al concluir la autoevaluacin te equivocaste, vuelve a repasar la gua o pregntale a tus profesores o al jefe de materia de tu plantel.

Para contestar toda la gua dedcate a estudiar al menos dos horas diarias durante 15 das, as estars bien preparado para presentar con xito tu examen.

vviPRLOGOEn el Programa Nacional de Educacin 2001-2003, elevar la calidad de la educacin que se ofrece, as como incorporar conocimientos bsicos para la sociedad del conocimiento, se han destacado como objetivos que orientan a la educacin del siglo XXI. Es por ello que el Colegio de Bachilleres, junto con otras instituciones de educacin media superior, inici la operacin, en un plantel gua, de nuevos programas de estudio.

En el semestre 03-B se operaron por primera vez, en el plantel 17 Huayamilpas Pedregal, los programas de primer semestre de la Reforma Curricular, y sus profesores elaboraron materiales didcticos para apoyar los diferentes momentos del proceso de enseanzaaprendizaje.

Entre los materiales elaborados se encuentran las guas de estudio, las cuales tienen el propsito de apoyar a los estudiantes que presentarn exmenes de Recuperacin o Acreditacin Especial de las asignaturas de la Reforma Curricular 2003, con objeto de favorecer el xito en los mismos.

En este contexto, la Gua de estudio para presentar exmenes de Recuperacin o Acreditacin Especial de BIOLOGA I se ha elaborado pensando en los estudiantes que por diversas causas reprobaron la asignatura en el curso normal y pueden acreditarla a travs de exmenes en periodos extraordinarios.

Esta gua se caracteriza por abordar, de manera sinttica, los principales temas sealados en el programa de estudios, para que el alumno defina a la materia a partir de sus propiedades y explique sus cambios, y que proporcione elementos de autoevaluacin y sugerencias en caso de que sea necesario mayor informacin para comprender los temas

La gua se organiza por unidades igual que el programa de estudios y en cada una de ellas encontrars un resumen de los temas y aprendizajes que se te van a evaluar, una serie de preguntas y ejercicios por tema, la tabla de respuestas a estos ejercicios, as como, al trmino de cada unidad, nuevos ejercicios para que te autoevales.

As, en la primera unidad denominada CARACTERSTICAS DE LOS SERES VIVOS, se da una introduccin a la Biologa; se estudian los niveles de organizacin y el mtodo cientfico aplicado a la Biologa se explican tambin las caractersticas distintivas de los seres vivos, as como su composicin qumica y por ltimo se revisan las teoras sobre el origen de la vida.

En la segunda unidad, BIOLOGA CELULAR, se estudia la estructura, la funcin, el metabolismo y la evolucin de las clulas (procarionte y eucarionte).

La tercera y ltima unidad llamada DIVERSIDAD BIOLGICA, define a la biodiversidad y se comparan las propuestas de clasificasin de Whittaker y Woese; se estudian las caractersticas generales de virus, bacterias, archaeas y eukarya, y para finalizar se presenta informacin elemental sobre el desarrollo sustentable.

Por ltimo se proporciona una bibliografa bsica para consultar en fuentes originales los temas desarrollados en la gua.

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UNIDAD 1CARACTERSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Unidad 1101.1 INTRODUCCIN A LA BIOLOGAAPRENDIZAJESReconocer a la Biologa como ciencia. Identificar el campo de estudio de la Biologa. Reconocer la relacin con otras disciplinas.

Reconocer la relacin de la Biologa con el desarrollo tecnolgico y social.

La ciencia se considera como el conjunto sistematizado de conocimientos de alguna rama del saber; los conocimientos cientficos se logran mediante la investigacin y deben ser racionales, objetivos, exactos y verificables. Las explicaciones proporcionadas por las ciencias son objetivas porque expresan, mediante las ideas, los diferentes tipos de procesos; y con veracidad describen los hechos y son punto de partida para explicaciones de nuevos hechos. Son racionales porque surgen de investigaciones acerca del tema seleccionado en las que se aplica la lgica deductiva para establecer las relaciones entre hechos y datos; asimismo surgen de comparaciones experimentales (cuando es posible) y se constituyen como conocimientos objetivos. Este tipo de conocimientos son verificables o repetibles, lo que les confiere un carcter universal.

De igual manera los conocimientos permiten al ser humano entender y transformar su realidad, as como resolver problemas sociales.

Los hechos cientficos slo se pueden determinar sobre la base de la observacin cuidadosa de los fenmenos actuales y la construccin de los conocimientos anteriores y la modificacin de las ideas en vez de su rotundo rechazo son la norma de la ciencia.

La Biologa, como otras ciencias, adems de investigar utiliza la experimentacin, pone a prueba y ensaya diferentes condiciones de algunos fenmenos o problemas a fin de descubrir hechos y procesos hasta ese momento desconocidos; de esa manera se construye su cuerpo de conocimientos. La Biologa como ciencia forma parte de la actividad humana relacionada con el desarrollo cultural de la sociedad en su

contexto espacio temporal.11Asimismo la Biologa busca descubrir hechos nuevos sobre la naturaleza. En la medida en que ms especies biolgicas sean descubiertas y estudiadas, los cambios en el cuerpo de conocimientos se hacen inevitables, por lo que la generacin de conocimientos cientficos es continua.

As, la Biologa pertenece al grupo de ciencias experimentales, lo mismo que la Fsica, la Qumica y otras ms; estas ciencias se caracterizan porque adems de investigar, experimentan algunas de las condiciones de ciertos acontecimientos o problemas con la finalidad de descubrir hechos y procesos desconocidos.

La palabra Biologa se deriva de dos vocablos griegos bios, que significa vida, y logos, estudio o tratado, por lo tanto la Biologa es la ciencia de la vida, estudia a los seres vivos y todo lo que con ellos se relaciona. Los organismos son el principal objeto de estudio de la Biologa; su campo de estudio es muy extenso y debido al constante avance de la ciencia y la tecnologa sus fronteras se amplan cada vez ms. El enfoque morfolgico fisiolgico tradicional de los estudios biolgicos se ha ampliado con el enfoque qumico molecular, a partir del nacimiento de la Biologa Molecular, abordando estudios sobre el origen de los seres vivos, la evolucin, el anlisis estructural, y el funcional que les son comunes; su capacidad de adaptacin a las diferentes condiciones climticas del planeta, principios que regulan la transmisin de los caracteres hereditarios a travs de su reproduccin y la manera cmo se relacionan entre si y con el ambiente donde se desarrollan,* el aprovechamiento y conservacin de los recursos naturales,* as como el deterioro del ambiente por la contaminacin; y tambin estudia las caractersticas qumico-moleculares de la materia viva por lo que se han aclarado algunas interrogantes como el origen de la vida o el conocimiento a nivel molecular de la gentica, estrechamente ligada con la evolucin biolgica, con las relaciones de parentesco evolutivo, con la taxonoma y los avances de ingeniera gentica, lo que ha permitido el desarrollo de la biotecnologa, la creacin de organismos transgnicos y la obtencin de clones.

Los conocimientos generados por la Biologa a travs de los aos de su desarrollo son abundantes, por lo que ha sido necesario dividir los conocimientos de esta ciencia dando lugar a diferentes ramas o divisiones

que a continuacin se sealan con su campo de estudio.Propios de la Ecologa.12Disciplinas biolgicasCampo de estudio

1. Micologa

2. Anatoma

3. Embriologa

4. Zoologa

5. Bacteriologa

6. Ecologa

7. Ingeniera gentica

8. Evolucin

9. Paleontologa

10. Ficologa

11. Gentica

12. Protozoologa

13. Taxonoma

14. Fisiologa

15. Etologa1. Lo relacionado con los hongos.

2. rganos, aparatos y sistemas de los organismos.

3. Formacin y desarrollo de los embriones hasta su nacimiento.

4. Todo tipo de animales.

5. Lo relacionado con las bacterias.

6. Las relaciones de los organismos con el ambiente.

7. Organismos y productos genticamente modificados.

8. Origen y cambios de las especies a travs del tiempo.

9. Los fsiles.

10. Las algas.

11. Herencia y sus variaciones.

12. Lo relativo a los protozoarios.

13. Clasificacin de los organismos.

14. Funciones de los seres vivos.

15. Comportamiento de los organismos.

Gama, M. A. Biologa. Pearson Prentice Hall.2004. pg. 20.

Adems de las diferentes divisiones de la Biologa, la ciencia de la vida se interrelaciona con otras disciplinas cientficas en la realizacin de estudios ms integrales dentro de su respectivo campo, tal como se muestra en el siguiente esquema.

Gama, M.A. Biologa 1. Pearson Prentice Hall. 2004. Pg. 20.13El avance que actualmente tiene la ciencia en el rea biolgica como la ingeniera gentica, la bioqumica y la biologa celular, ha abierto un nmero inimaginable de oportunidades en muchas actividades como la investigacin biolgica de enfermedades, en la agricultura y la ganadera, dando lugar a la biotecnologa, concebida sta como cualquier tecnologa que utiliza seres vivos o alguna de sus partes para hacer, modificar, mejorar y desarrollar organismos para diferentes usos o propsitos.La biotecnologa ha transformado significativamente los procesos de estudio e investigacin, as como muchas de las actividades del hombre. Cabe sealar que en Mxico ya existen ciertas empresas que elaboran diferentes productos comerciales obtenidos a partir de la biotecnologa, como sucede en la fabricacin de distintos productos lcteos y bebidas alcohlicas.

La aplicacin de la biotecnologa ha despertado grandes polmicas entre los distintos sectores de la sociedad como, por ejemplo, el proyecto genoma humano publicado en el ao 2001, el cual consiste fundamentalmente en el total conocimiento e identificacin de cada uno de los aproximadamente 35 000 genes que determinan las caractersticas fsicas y fisiolgicas de la especie humana, fenotpicas y genotpicas.

La reaccin de la sociedad ante este acontecimiento ha sido muy controvertida, ya que mediante los anlisis genticos puede determinarse si una persona tiene probabilidades de desarrollar en alguna etapa de su vida enfermedades hereditarias. Aunque la terapia gentica humana inicia y todava presenta muchas dificultades le espera un futuro muy prometedor, por que ofrece grandes esperanzas de cura para muchas enfermedades, sobre todo las de origen hereditario, porque la informacin gentica permitir realizar mejores tratamientos de manera ms temprana.

Tambin puede darse el caso de que algunas personas les detecten probabilidades de desarrollar alguna enfermedad hereditaria de alto riesgo como Cncer o Alzheimer. Sin embargo el una persona presente alto riesgo de desarrollar alguna de esas enfermedades no significa que necesariamente deba padecerla, pero el solo hecho de contemplar la posibilidad puede llenarla de angustia, tal vez inducirla a tomar alguna decisin negativa.

Por otra parte existe el temor que haya discriminacin gentica en ciertos sectores de la sociedad, por ejemplo, en el caso de las compaas aseguradoras y erediticias ciertas personas podran ser rechazadas o se les puede restringir la posibilidad de adquirir crditos, seguros de vida o gastos mdicos, al conocer

sus caractersticas genticas desfavorables.14Por tanto es evidente que la biotecnologa actual est causando una revolucin cientfico-tecnolgica, y su potencialidad en beneficio del medio ambiente y de la humanidad parece evidente. Por otra parte han surgido ciertas inquietudes referentes a las consecuencias que todo esto pudiera tener, ya que si bien es cierto que el aumento de la capacidad humana puede reflejarse en aplicaciones benficas muy importantes, tambin es un hecho que existe el peligro del mal uso y abuso en la creacin de organismos transgnicos con fines contrarios a los principios ticos que rigen a la humanidad, lo que podra ocasionar lamentables consecuencias para todos, por lo que se hace verdaderamente necesario legislar

cuidadosamente en nuestro pas sobre este asunto.15EJERCICIOSINSTRUCCIONES: Lee con atencin las siguientes preguntas y coloca en el parntesis de la izquierda la letra de la opcin que conteste correctamente cada una de ellas.

1. ( ) Para mejorar la produccin en un campo de cultivo se determinan el ciclo reproductor de las plantas que lo conforman, los nutrientes que requiere y las plagas que lo afectan, cul es la ciencia que atiende este estudio?

a) Biofsica. b) Biologa.

c) Geografa. d) Taxonoma.

2. ( ) La biologa es una porque rene los conocimientos que explican los fenmenos que ocurren en los seres vivos y los verifica y repite a travs de la_

a) ciencia teora.

b) ciencia - experimentacin. c) experiencia teora.

d) teora ley.

3. ( ) Para reconocer a la Biologa como ciencia es necesario considerarla como

a) un conjunto sistematizado de conocimientos adquiridos mediante la investigacin y la experimentacin, racionales, exactos y repetibles.

b) la informacin emprica producto de ensayo y error en las reas naturales, sin la intervencin del ser humano.

c) el bloque de conocimientos empricos, consecuencia de las observaciones y desarrollo espontneo de los sucesos.

d) la serie de datos que explican el comportamiento de fenmenos, basados en la creatividad

humana.164. ( ) El despliegue actual de la Biologa modific el enfoque morfofisiolgico y ampli su campo con el desarrollo de la Biologa.

a) general.

b) molecular. c) zoolgica. d) evolutiva.

5. ( ) Cuando un grupo de bilogos indaga sobre el desarrollo y caracteres hereditarios de una especie de reptiles, se apoya en:

a) Paleotologa y Zoologa de vertebrados. b) Taxonoma y Sistemtica.

c) Embriologa y Gentica. d) Fisiologa y Anatoma.

6. ( ) Para conocer sobre el origen de la materia en el Universo, la Biologa se relaciona con la.a) Sociologa. b) Fsica.

c) Astrofsica. d) Geografa.

7. ( ) Un distinguido bilogo investiga las formas de manejo agrcola de los tzotziles del sureste de Chiapas, por lo cual apoya su investigacin en la

a) Etnologa.

b) Antropologa. c) Historia.

d) tica.178. ( ) Para llegar a la hiptesis del origen de la vida por sntesis abitica, Oparin y Haldane se apoyaron en los conocimientos de.

a) Fsica.

b) Matemticas. c) Geografa.

d) Qumica.

9. ( ) Cul es la forma general que permitira regular la aplicacin de la Biotecnologa?

a) Apelando a la moral y sentido comn de los seres humanos. b) Legislando, en pro de la preservacin del medio.

c) Tomando como base el sentido bitico de la tecnologa.

d) Ampliando la tecnologa a otros campos del conocimiento.

10. ( ) El conocimiento del genoma humano repercute favorablemente en la sociedad al tener la posibilidad de encontrar la adecuada para la cura de muchas enfermedades.

a) terapia gentica

b) sustancia qumica c) macromolcula

d) ciencia

INSTRUCCIONES: Lee con atencin las siguientes preguntas y contesta lo que se te solicita.

11. Relaciona ambas columnas anotando la letra que corresponda al enunciado correcto dentro del parntesis de la izquierda.

Campo de estudioDisciplinas biolgicas

( ) ( )Estudia la descripcin de rganos, aparatos y sistemas. Estudia la formacin y desarrollo de los embriones hasta su nacimiento.A) Citologa B) Ecologa C) Anatoma

( )Estudia la herencia biolgica y sus variaciones.D) Histologa

( )Estudia las relaciones de los organismos con el ambiente.E) Gentica

( )Estudia la estructura y la funcin celular.F) Embriologa

1812. Marca con una X sobre la lnea de la izquierda los ejemplos que representan los beneficios de los

conocimientos aportados por la Biologa.a)

La preservacin de la biodiversidad que es un patrimonio de la humanidad.

b)

Contribuye en gran medida al desequilibrio de los ecosistemas.

c)

Se aplican conocimientos enfocados a la planeacin y control del nacimiento de nuevos

seres humanos.

d)

Mejora las caractersticas de los individuos transgnicos y de sus productos tales como:

desarrollo, resistencia al clima y a ciertas enfermedades.

e)

Obtencin de hormonas como la insulina.

f)

Resuelve problemas actuales que estn deteriorando al ambiente.

19TABLA DE COMPROBACINNmero de preguntaRespuesta correcta

1b

2b

3a

4b

5c

6c

7a

8d

9b

10a

11C, F, E, B, A

12a, c, d, e

Sugerencias

Si te equivocaste en algunas respuestas, repasa nuevamente en la gua el desarrollo sinttico del tema o consulta el libro: Starr y Ralph Taggart. Biologa. Unidad y Diversidad de la vida. International Thompson Editores. Divisin Iberoamericana. Mxico. 2004.

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1.2 NIVELES DE ORGANIZACINAPRENDIZAJESIdentificar los niveles de organizacin de la materia y ubicar los niveles que estudia la Biologa.

Reconocer el mtodo cientfico como el medio para estudiar fenmenos y procesos biolgicos.

La vida ha sido estudiada por los bilogos desde dos perspectivas complementarias: una a partir de las estructuras y los procesos de lo simple a lo complejo y de los niveles ms pequeos a los mayores, la otra y considerando los patrones de evolucin de la vida a travs del tiempo, que permiten reconstruir la historia evolutiva y de parentesco de las diferentes especies que pueblan nuestro planeta.

Estos dos modos de investigar en Biologa ayudan a establecer las relaciones jerrquicas entre seres vivos, adems de proporcionar su importancia espacio-temporal.

De la jerarqua de las interacciones entre las unidades de la Biologa, de su nivel menor al mayor, se determinan los niveles de organizacin de la materia. Son subdivisiones, constituidos por elementos que interactan entre s y que le dan caractersticas propias formando niveles cada vez ms complejos.

Al analizar cada uno de estos niveles se puede observar que la materia evoluciona desde partculas subatmicas y molculas, hasta el Universo mismo. A medida que se asciende, cada nivel implica mayor especializacin e integracin con sus propias caractersticas. Los niveles de organizacin permiten entre otras cosas, establecer lmites, ordenar conceptos, y estudiar sistemticamente al mundo vivo.Los niveles estudiados por la Biologa van desde la clula hasta la biosfera (ver cuadro 1). Cabe sealar que desde el nivel clula y hasta el de sistemas y aparatos, se pueden encontrar organismos con las diferentes complejidades estructurales, referidas a los niveles de ese intervalo.

Los organismos representan las unidades centrales de estudio de la Biologa, pero para su comprensin es necesario considerar a los niveles por abajo y por encima de ellos.

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Cada nivel tiene propiedades emergentes que no se encuentran en el nivel anterior, de ah que no deban considerarse como la suma de las partes. Cada uno de los niveles posee caractersticas propias que surgen por las interacciones de su arreglo estructural y determinan sus funciones.

NIVELES DE ORGANIZACIN DE LA MATERIANI BIOSFERAVE Todas las regiones de la corteza terrestre, las aguas y la atmsfera que albergan las diferentes formas de vidaL ECOSISTEMA

S La comunidad y su medio ambiente

E COMUNIDADST Las poblaciones de todas las especies que ocupan una misma rea

UD POBLACINIA O Grupo de individuos de la misma especie que ocupan una misma reginDO R SISTEMAS DE RGANOSSDos o ms rganos que interactan a nivel qumico, fsico o en ambos, de manera que contribuyen a la supervivenciaP G del organismo multicelular de mayor complejidadO A RGANORN Unidad estructural en la cual los tejidos combinados en cantidades y patrones especficos, llevan a cabo una tareaL comn (organismo multicelular, con nivel de complejidad orgnica)A ITEJIDOBI S Agregado organizado de clulas y sustancias que funcionan de manera conjunta para llevar a cabo una actividadO especfica (organismo multicelular, con nivel de complejidad tisular)ML CLULAO OG Unidad estructural y funcional de los seres vivos. Unidad de organismos unicelulares SA ORGANELO

N Compartimiento interno limitado por una membrana donde se llevan a cabo reacciones especializadas

I MOLCULAVE Unidad que consta de dos o ms tomos unidos, los cuales pueden ser del mismo elemento o de elementos distintosLE TOMOSSUnidad ms pequea de un elemento que an mantiene las propiedades de dicho elemento

QU PARTCULAS SUBATMICASM Electrones, protones, neutrones o cualquier otra unidad fundamental de la materiaIC A22En el nivel qumico las partculas subatmicas como los protones, neutrones y electrones forman los tomos que constituyen las unidades de los elementos qumicos, los que a su vez se combinan entre si para formar las molculas que pueden ser orgnicas o inorgnicas, las cuales son la parte ms pequea de un compuesto.En el nivel biolgico los diferentes tipos de molculas se combinan entre s para formar estructuras celulares llamadas organelos, como la membrana celular, las mitocondrias y los cromosomas que realizan funciones organizadas en las unidades biolgicas, que son las clulas, las cuales, adems de conformar la unidad de los seres unicelulares, se unen cuando comparten forma y funcin para formar tejidos, que cuando se agrupan de acuerdo con sus caractersticas propias para formar rganos, que se combinan coordinadamente de diferentes maneras para formar los aparatos o sistemas, constituyen finalmente a los organismos multicelulares de mayor complejidad como resultado de la organizacin y funcionamiento de todos y cada uno de los anteriores niveles. Tambin en el nivel de tejido y rgano hay organismos con estos respectivos niveles de complejidad pluricelular.

Dentro de los niveles estudiados por la Biologa se encuentran aquellos de carcter ecolgico: los individuos no viven aisladamente, ya que forman conjuntos que interactan y originan niveles de organizacin ms complejos como: las poblaciones, comunidades y ecosistemas, que conjuntamente constituyen la biosfera que es el mayor nivel de organizacin biolgica de nuestro planeta porque incluye a todos los seres vivos de todos los ecosistemas.La Biologa no es slo un cmulo de conocimientos, es un proceso, es una manera de saber. Los bilogos tienen una forma organizada de descubrir el mundo natural.

Tomando en cuenta que la Biologa es una ciencia evolutiva, los bilogos estudian los procesos y fenmenos biolgicos desde la perspectiva funcional y adaptativa, tratando de dar respuestas a preguntas del tipo cmo funciona el organismo? y por qu evolucion para funcionar as? Para poder responder, los bilogos, al igual que otros cientficos, utilizan mtodos que les permiten modificar y corregir ideas a medida que avanzan en la recopilacin de informacin y generacin de nuevos conocimientos. As, el conocimiento de la Biologa se adquiere por medio de la aplicacin del mtodo cientfico experimental.El mtodo cientfico experimental es un procedimiento comn, y como tal tiene varias etapas, mismas que varan en detalles, estructuraciones y orden, de acuerdo con diversos autores. En el siguiente diagrama se observa cada una de estas etapas.

23Pasos del Mtodo Cientfico ExperimentalObservacinProblemaBiolgico

Planteamiento del problema

Elaboracin de la hiptesisDiseo del experimentoExperimentacinConfirmacin de la hiptesisRedescubrimiento del contexto

Rechazo de la hiptesis

Surgimiento de nuevos planteamientos

Modificacin de la hiptesis

Observacin: Es la primera etapa del mtodo cientfico experimental y consiste en toda percepcin refinada de uno o ms hechos, con la intencin de integrar un fenmeno determinado.

Planteamiento del problema: Deriva de la observacin que conduce a la formulacin de algunas interrogantes acerca de la misma.

Hiptesis: Es una explicacin provisional sobre un fenmeno observado y que puede ser

aceptada o rechazada a travs de la experimentacin.

Experimentacin: Consiste en manipular ciertas variables escogidas expresamente con el fin de obtener los resultados previstos por la hiptesis.

Resultados: Una vez que se han recopilado una serie de datos a partir de la observacin y de los

experimentos realizados, es necesario reflexionar sobre ellos con el fin de obtener conclusiones en relacin con la hiptesis propuesta. El comportamiento de las variables se puede expresar mediante la utilizacin de frmulas y procedimientos estadsticos.

El Mtodo Cientfico Experimental es el procedimiento ms adecuado a utilizar por las Ciencias Naturales para lograr sus fines; es decir, el conocimiento y explicacin de fenmenos naturales y aspectos de la naturaleza por medio de la formulacin de conclusiones generales, leyes y teoras.

24En el caso de la Biologa la etapa del mtodo que tiene mayor importancia es la experimentacin. Los experimentos deben ser rigurosos y bien pensados, de tal suerte que controlen el mayor nmero de factores, a fin de que slo una variable se ponga en juego mediante la experimentacin; de esta manera habr mayor seguridad de que lo observado y documentado es veraz, confiable y repetible, por tanto, con carcter cientfico.

Los experimentos son procedimientos con los cuales se ponen a prueba las hiptesis, mediante la recoleccin de informacin en condiciones controladas. Por tal motivo, el cientfico requiere en su investigacin contar con un grupo control, "testigo" o estndar, en el cual se mantienen constantes todas las variables, y un grupo experimental o de prueba, en el que se altera la condicin que se va a probar, manteniendo constantes el resto de los parmetros. Por ejemplo, si se desea saber cmo afecta la concentracin de carbonato de calcio el crecimiento de un cultivo de espinacas, el grupo control se riega con agua pura, en tanto que al experimental se le agrega agua con el carbonato a diferentes concentraciones, previamente determinadas. La condicin de prueba es la concentracin de carbonato, todas las otras variables, tipo de suelo o sustrato, cantidad de luz, temperatura, permanecen iguales para los dos grupos, control y experimental.

En un experimento controlado slo cambia una condicin a la vez. La condicin que se vara intencionalmente es la variable independiente, de la cual depende la condicin que cambia; la variable dependiente, por ejemplo, en el caso que nos ocupa, el agua con el carbonato aplicada o aadida a las plantas de espinaca del grupo experimental es la variable independiente y el efecto que cause en la tasa

de crecimiento de las espinacas es la variable dependiente.Agua con carbonato,diferentes concentraciones Tasa de crecimiento de las plantas de espinacaVariable independiente Variable dependienteAs, por medio de este mtodo avanzan todas las ciencias experimentales, descubriendo cada vez nuevas conclusiones, leyes y teoras sobre diversos aspectos de la naturaleza. El conocimiento y uso de tal informacin le ha permitido al hombre conocer varios aspectos de la naturaleza y utilizarlos en beneficio propio para lograr una mejor adaptacin al medio en que vive.

A continuacin se presenta un ejemplo de la aplicacin del mtodo cientfico experimental en Biologa.25EXPERIMENTO DE FRANCESCO REDIObservacin

La carne dejada a la intemperie atrae moscas y aparecen larvas en la misma.

Hiptesis

Las moscas producen las larvas; si se impide que las moscas se acerquen a la carne, no aparecern larvas.

Obtener trozos idnticos de carne y dos frascos iguales (misma forma y volumen)

EX PE Colocar carne en ambos frascosRI M E NT Dejar destapado un frascoAC I N Dejar expuesto varios das

Variable experimentalla gasa impide que entren moscas.Variables controladas tiempo, temperatura, lugar.

Dejar tapado varios das

Tapar el frasco con gasaSe acercan moscas y aparecen larvas

Resultados

Las moscas no tocan la carne, no aparecen larvas

SITUACIN DE CONTROL

Conclusin

SITUACIN EXPERIMENTAL

No hay Generacin Espontnea de larvas a partir de la carne; es probable que las moscas sean el origen de las larvas.26EJERCICIOSINSTRUCCIONES: Lee con atencin y contesta lo que se te solicita.

1. Ordena los siguientes niveles de organizacin anotando en el parntesis de la izquierda los nmeros del 1 al 5 de acuerdo con la secuencia de complejidad.

( ) Molcula

( ) Partculas subatmicas

( ) Elementos qumicos

( ) tomos

( ) Clula

INSTRUCCIONES: Lee con atencin las siguientes preguntas y coloca en el patentis de la izquierda la letra de la opcin que contesta correctamente cada una de ellas.

2. ( ) Cules son los niveles de organizacin de la materia que puedes identificar en el siguiente ejemplo?

En el laboratorio de bioqumica, una investigadora estudia la participacin de la membrana plasmtica en la produccin de enzimas ATPasas, durante las primeras tres horas de la germinacin de semillas de maz.

a) Macromolculas - organelos - organismo multicelular. b) Biomolculas - protenas - seres vivos.

c) Membranas - protenas - enzimas. d) Organelas - membranas - maces.

3. ( ) Cules de los niveles de organizacin enunciados en las siguientes opciones estudia la

Biologa?

a) Partculas subatmicas, tomos, molculas. b) Tierra, sistema solar, galaxias.

c) Clula, tejido, rgano.

d) Partculas subatmicas, tomos, clula.274. ( ) Cules son los pasos del mtodo cientfico utilizado por la Biologa para resolver un problema?

a) Hiptesis, experimentacin, observacin, conclusiones

b) Experimentacin, observacin, planteamiento del problema, conclusin c) Observacin, hiptesis, experimentacin, prueba absoluta

d) Observacin, hiptesis, experimentacin, conclusin

INSTRUCCIONES: Lee con atencin y contesta lo que se te solicita.

5. Lee el siguiente texto y escribe en la lnea la etapa del mtodo cientfico que le corresponda.

Un agricultor cultiva rosales, pero recientemente la parcela ha disminuido la produccin de flores, su compadre le aconsej agregar a la tierra fertilizantes para probar qu tanto se aumenta la produccin; el agricultor dividi la parcela de rosales en dos lotes, y a uno de ellos le agreg el fertilizante, y al otro no. Esper la floracin y para beneplcito suyo, la produccin s aument en el lote con fertilizante.Qu infieres a partir del consejo del compadre del agricultor?

Qu representa la divisin y tratamiento que dio el agricultor a sus parcelas? Clasifica, segn sean control o experimental, los lotes del agricultor.

Control

Experimental _Cul es la variable independiente?

Cul es la variable dependiente?

Qu la produccin aumentara en el lote con fertilizante, a qu etapa del mtodo cientfico hace referencia? _.

286. Lee los siguientes enunciados del experimento de Redi y relacinalos con las etapas del mtodo cientfico experimental, colocando la letra que corresponda a cada etapa en el parntesis de la

izquierda.e) Planteamiento del problema29TABLA DE COMPROBACINNmero de preguntaRespuesta correcta

13, 1, 2, 4, 5

2a

3c

4d

5 Hiptesis.

Diseo experimental.

Parcela sin fertilizante.

Parcela con fertilizante.

Concentracin de fertilizante.

Tasa de produccin de flores.

Resultados.

6c, e, b, d, f

Sugerencias

Si te equivocaste en reconocer los niveles de organizacin de la materia consulta el tema en: Starr y Ralph Taggart. Biologa. Unidad y Diversidad de la vida. International Thompson Editores. Divisin Iberoamericana. Mxico. 2004.

Si tienes dudas sobre las preguntas 4 a 6, relacionadas con el mtodo cientfico, consulta en: Audesirk Teresa, et al. Biologa. Ciencia y naturaleza. Paerson Education. Mxico. 2004.

30

1.3 CARACTERSTICAS DISTINTIVAS DE LOS SERES VIVOSAPRENDIZAJEDescribir las caractersticas distintivas de los seres vivos mediante modelos naturales.

Cualquiera de nosotros puede diferenciar entre un ser vivo y la materia inanimada; generalmente consideramos a lo vivo a partir de algunas caractersticas como el movimiento, el crecimiento y la capacidad de reproduccin; sin embargo, si observamos algunos cristales al contacto con el agua, se mueven y aparentemente crecen. Algo similar sucede si observas la flama de una vela, se mueve y crece. Por ello y para que no haya dudas acerca de cmo identificar a lo exclusivamente vivo, los bilogos han propuesto una lista de caractersticas y propiedades exclusivas de la materia viva, de tal manera que slo aquellos que presenten todas y cada una de esas caractersticas podrn considerarse como seres vivos.

Cules son? La primera es la referida a su estructura, la cual se ordena y denomina organizacin, de ah que al referirnos a la materia viva o a los seres vivos utilicemos el trmino organismo. Es la clula la unidad que representa el nivel ms pequeo de dicha organizacin.

Los seres vivos estn formados de una o varias clulas, unidades estructurales bsicas. An los organismos ms sencillos, como las bacterias y los protozoarios, constan de por lo menos una clula capaz de realizar las funciones fundamentales como nutrirse, respirar y reaccionar a estmulos; caractersticas que junto con crecer y reproducirse definen a un ser vivo. El organismo, sea unicelular o multicelular, intercambia permanentemente materia y energa con su medio externo para realizar sus mltiples funciones vitales, y requiere de una fuente externa de energa, la cual se transforma a travs de reacciones qumicas denominadas metabolismo.

El metabolismo comprende funciones constructivas que requieren en forma constante energa y nutrientes para la sntesis de nueva materia, proceso llamado anabolismo; a las funciones del metabolismo que aportan energa se les conoce como catabolismo, haciendo posible su crecimiento que consiste en el

aumento progresivo de tamao por incremento de volumen y/o nmero de clulas, hasta alcanzar los31lmites de su especie debido a la fabricacin o sntesis de mayor cantidad de materia viva producto de los nutrientes adquiridos de los alimentos.

Asimismo los seres vivos tienen irritabilidad, sensitividad o excitabilidad, otra de las caractersticas propia de organismos, es decir, la capacidad de reaccionar a los estmulos qumicos o fsicos que se presentan en el medio interno o externo, por ejemplo: la reaccin a la intensidad de la luz, la temperatura, la presin, la humedad, el sonido, los cambios qumicos del medio externo, estmulos tctiles, la presencia de depredadores, y otros. Los organismos ms sencillos estn provistos de estructuras o mecanismos que les permiten reaccionar y desplazarse, como los cilios, flagelos y seudpodos de los protozoarios; en los organismos multicelulares las respuestas son complejas y estn gobernadas por el sistema nervioso y por las hormonas.

Los seres vivos tienen la capacidad de reproducirse, es decir, de formar nuevos individuos semejantes a ellos en forma y funcin, que continan o perpetan su especie y reemplazan a los organismos que desaparecen. Los organismos menos evolucionados, como las bacterias y los protozoarios, presentan reproduccin asexual, que se lleva a cabo sin la participacin de gametas o clulas reproductoras, sin embargo la mayora de los seres vivos poseen reproduccin sexual, es decir, con la participacin de gametas. Algunas especies presentan los dos tipos de reproduccin, por ejemplo, los hongos, musgos, helechos y celenterados.

Los individuos que presentan reproduccin sexual tienen mayores oportunidades de variar sus caractersticas debido a la mezcla del material hereditario de sus progenitores, lo que representa mayores oportunidades de adaptarse al medio, es decir, de sumar caracteres morfolgicos, fisiolgicos y de conducta que han heredado, dotndolos de mayores posibilidades de subsistir en su medio. La adaptacin es progresiva y puede manifestarse en los organismos mediante cambios en su estructura, tamao, color, comportamiento, etc.; cada organismo parece diseado exactamente a las condiciones de su medio, por ejemplo, las plantas que viven en lugares de escasa humedad poseen hojas muy reducidas o espinas que adems de disminuir los efectos de la radiacin solar representan ahorro de agua, ya que la mayor prdida de sta ocurre en las plantas que viven en medios hmedos. Los tejidos de plantas de las zonas con humedad escasa, estn adaptados para retener el agua, en las pocas ocasiones que cuentan con sta.

En los animales tambin se observan ejemplos de adaptacin, como el aparato picadorchupador de los mosquitos y los de otros insectos, o los dientes y garras de los carnvoros.

Los organismos adems tienen la capacidad de mantener su medio interno constante a travs de

mecanismos homeostticos; por ejemplo, cuando un individuo consume azcares, stos pasan a32travs de su intestino y entran en la sangre, si el nivel de esta sustancia aumenta, el pncreas secreta ms insulina, que estimula a las clulas a captar azcares. Cuando las clulas hacen esto el nivel de azcares en la sangre regresa a la normalidad.

A continuacin se presenta un cuadro que resume las caractersticas distintivas de los seres vivos.CARACTERSTICAS DISTINTIVAS DE LOS SERES VIVOS

CaractersticasDescripcinParticularidades

EstructuraTodos los seres vivos estn formados por una o ms clulas.La clula es la unidad de estructura, de funcin y de origen.

MetabolismoSuma de todas las funciones que realizan los seres vivos con base en reacciones qumicas reguladas por enzimas.Se dividen en anabolismo (procesos constructivos) y catabolismo (procesos desintegradores).

CrecimientoAumento progresivo de talla de acuerdo con su especie.Construccin o sntesis de la nueva materia viva.

AdaptacinCapacidad de reacondicionamiento o de reajuste a las condiciones del medio para evolucionar o sobrevivir.Son capaces de transmitir sus cambios a sus descendientes mediante su material hereditario.

IrritabilidadCapacidad de reaccionar a los estmulos del medio interno y externo.Los animales presentan respuestas complejas mediante su sistema nervioso.

ReproduccinProceso mediante el cual se forman nuevos organismos semejantes a sus progenitores.Permiten la reposicin de individuos y la continuidad de las especies.

HomeostasisCapacidad de mantener su medio interno constante.Se logra mediante diferentes mecanismos homeostticos.

OrganizacinLos seres vivos presentan orden de complejidad creciente: qumica, estructural, funcional y ecolgica.Cada nivel superior implica mayor integracin y especializacin.

33EJERCICIOSINSTRUCCIONES: Lee con atencin y contesta lo se te solicita.

1. Relaciona las siguientes columnas escribiendo en el parntesis del lado izquierdo la letra de la respuesta correcta.

( )

( ) ( )Funcin que permite a los seres vivos la continuidad a travs del

tiempo y del espacio.

Capacidad de los seres vivos de responder a los estmulos externos e internos.

Proceso mediante el cual los organismos transforman materia yA) Irritabilidad B) Metabolismo C) Reproduccin

D) Adaptacin

utilizan la energa para la sntesis y degradacin de compuestos.E) Homeostasis

( )Conjunto de mecanismos que permite a los organismos regular su

medio interno.F) Crecimiento

G) Organizacin

( )Capacidad de los seres vivos de reacondicionarse o readecuarse

mejor a los factores del medio.

INSTRUCCIONES: Lee con atencin las siguientes preguntas y coloca en el parntesis de la izquierda la letra de la opcin que conteste correctamente cada una de ellas.

2. ( ) El crecimiento de los seres vivos, hasta alcanzar la talla de su especie, es producto de la

caracterstica de los seres vivos denominada

a) metabolismo. b) reproduccin. c) irritabilidad.

d) catabolismo.

3. ( ) Las plantas de zonas secas presentan hojas reducidas a espinas, con lo cual "ahorran" agua.

Este es un ejemplo de la caracterstica de los seres vivos de

a) metabolismo. b) irritabilidad.

c) respiracin.

d) adaptacin.34TABLA DE COMPROBACINNmero de preguntaRespuesta correcta

1C A B E D

2c

3d

Sugerencias

Si te equivocaste en reconocer las caractersticas de los seres vivos consulta el tema en: Starr Cecie y Ralph Taggar. Biologa. La Unidad y Diversidad de la Vida. International Thompson Editores. Divisin Iberoamerica. Mxico. 2004.

351.4 COMPOSICIN QUMICA DE LOS SERES VIVOSAPRENDIZAJESIdentificar las estructuras qumicas y las funciones bioelementos primarios y secundarios.delos

Identificar las estructuras qumicas y las funciones compuestos qumicos inorgnicos de los seres vivos.delos

Identificar las estructuras qumicas y las funciones compuestos qumicos orgnicos de los seres vivos.delos

Identificar los nutrientes esenciales y componentes nutritivos de los

diferentes grupos de alimentos, y sus fuentes y modos de obtencin en la dieta humana.

Los seres vivos presentan caractersticas particulares que los diferencian fcilmente de la materia inanimada, dentro de stas su composicin qumica es fundamental ya que aun cuando existen gran diversidad de seres vivos, todos estn integrados por los mismos bioelementos, los cuales, a su vez, forman biomolculas que participan en la realizacin de funciones vitales para la clula, como la sntesis de protenas.

Los bioelementos son los elementos qumicos que constituyen a los seres vivos; de stos aproximadamente el 80 % corresponden al carbono (C), hidrgeno (H), oxgeno (O), y nitrgeno (N), los cuales se combinan con el fsforo (P) y azufre (S) para construir molculas orgnicas, indispensables para que se manifieste la vida, por constituir tanto organelos como las propias clulas.

Otros elementos qumicos comunes para los seres vivos son el sodio (Na), potasio (K), cloro (Cl), magnesio (Mg), cobre (Cu), cobalto (Co), zinc (Zn), calcio (Ca), hierro (Fe) y manganeso (Mn), que aun cuando se presentan en proporcin muy baja, resultan indispensables para la clula, pues cada uno participa en funciones caractersticas que en conjunto contribuyen al funcionamiento integral de la misma.

Estos bioelementos se encuentran libres en forma de iones (Na+, K+ , Mg++, Cl-, Ca++ ) o combinados-2 -2formando radicales (SO4

) y (CO3

). Bajo esta forma dichos elementos pasan al interior de la clula para

intervenir en diversas funciones. En la clula se encuentran algunos minerales, aunque en pequesimas cantidades, que desempean una funcin fundamental durante las diferentes reacciones metablicas; por esto su presencia es requerida para cualquier organismo. As, estos minerales pueden ser ingeridos, junto con los dems alimentos, por las clulas animales, o bien, pueden ser absorbidas junto con el agua por las

clulas vegetales.36En los organismos cada mineral desempea una funcin especfica, por esta razn la carencia de alguno de ellos provoca serios daos a la clulas. Entre los minerales necesarios en el metabolismo de la clula se encuentran: fsforo (P), potasio (K) magnesio (Mg), cloro (Cl), manganeso (Mn), calcio (Ca), cinc(Zn), Cobalto (Co) y Cobre (Cu).FUNCIONES DE LOS MINERALES EN EL ORGANISMO

CalcioSe concentra en el citoplasma de las clulas seas, intervienen en la contraccin muscular y en la coagulacin de la sangre.

En los vegetales promueve la descomposicin de la materia orgnica y la liberacin de nutrientes.

MagnesioInterviene en la fosforilacin oxidativa durante la respiracin; es un activador enzimtico; constituye parte de la molcula de clorofila; en las clulas vegetales favorece la sntesis de azcares.

FsforoConstituye el radical fosfato y deforma la molcula de ATP, la cual almacena gran cantidad de energa; adems, forma parte de los cidos nucleicos o de algunas coenzimas.

AzufreForma parte de algunos aminocidos y, por lo tanto, de algunas protenas; en las clulas vegetales favorece la liberacin de nutrientes.

PotasioInterviene en los procesos osmticos; en los vegetales regula el consumo de agua y en los animales regula los impulsos nerviosos.

SodioInterviene en los procesos osmticos y en la contraccin muscular.

ManganesoInterviene en la actividad enzimtica como activador.

CloroInterviene en los procesos osmticos y en equilibrio cido base.

CobaltoForma parte de las vitaminas del complejo B, es activador de enzimas.

ZincInterviene en la actividad enzimtica como activador.

CobreParticipa en la actividad enzimtica y en el sistema de citocromos.

FierroInterviene en la actividad enzimtica. Forma parte de la hemoglobina.

Los tomos de los bioelementos se enlazan para formar molculas que se dividen en dos grandes grupos:

compuestos inorgnicos y orgnicos.37AguaSales mineralesCompuestos inorgnicos Bixido de carbonoOxgeno molecularCarbohidratosLpidos o grasasCompuestos orgnicos Protenascidos nucleicosVitaminasEl agua es una molcula triatmica compuesta por un tomo de oxgeno y dos de hidrgeno, unidos mediante enlaces covalentes; es el compuesto inorgnico ms abundante en la materia viva, se encuentra en una proporcin de 70 a 90 %, aunque algunos organismos llegan a superar esta cifra; por ejemplo, en la medusa un 90 % de su peso corporal es agua. sta presenta una serie de propiedades fsicas y qumicas importantes para el metabolismo celular, como es el caso de su solubilidad, que permite disolver tanto nutrientes como desechos y transportarlos de la clula al medio y viceversa; asimismo, constituye el medio lquido necesario para que se efecten un buen nmero de reacciones qumicas en el interior de la clula, como la respiracin, la nutricin, la excrecin y otras. Adems tiene la capacidad de albergar y transportar calor, constituyendo un regulador trmico.

Otra molcula inorgnica de gran importancia para los seres vivos es el bixido de carbono (CO2) pues participa en los procesos de fotosntesis; adems es la materia prima necesaria para sintetizar carbohidratos y proporciona los tomos de carbono para formar otras molculas orgnicas de los seres vivos. El bixido de carbono se encuentra en el aire, de all es incorporado por los organismos auttrofos a sus clulas a travs del proceso fotosinttico. Durante este proceso los tomos de carbono se liberan y pasan a formar parte de molculas de carbohidratos, algunas son ingeridas por los hetertrofos (consumidores y descomponedores) que efectan en sus clulas una oxidacin de las molculas de carbohidratos para libre energa ya degradadas las molculas. Se liberan los tomos de carbono, los cuales constituyen nuevamente molculas de bixido de carbono, que son expulsadas fuera de las clulas como producto de la respiracin.

El oxgeno molecular es de gran importancia para los organismos, pues participa en el proceso respiratorio; es el aceptor de los hidrgenos liberados, con los cuales forma la molcula de agua, producto

38final de la respiracin; la molcula de oxgeno es de tamao pequeo, razn por la cual se traslada fcilmente en el interior de la clula.

Los compuestos orgnicos se caracterizan qumicamente porque sus molculas contienen tomos de carbono unidos a otros elementos como hidrgeno, nitrgeno, azufre o fsforo. La cadena de carbono que forma los esqueletos de estas molculas se une a grupos de tomos llamados grupos funcionales que determinan la reactividad qumica de las molculas. Estos grupos tambin facilitan la identificacin de los compuestos y determinan sus propiedades fsicas y qumicas.

Para que reconozcas los grupos funcionales se presenta la siguiente tabla:GRUPO FUNCIONALNOMBRE

R - OHHIDROXILO

- C = O Al principio de la cadena (aldehdo) En un carbono intermedio (cetona)GRUPO CARBONILO

R - COOHCARBOXILO

R NH2AMINO

R- SHSULFHIDRILO

Los carbohidratos tambin conocidos como azcares estn formados por carbono, hidrgeno y oxgeno en la proporcin de dos tomos de hidrgeno por uno de oxgeno, por lo que su frmula general es Cn(H2O)n.Los grupos funcionales presentan en su estructura OH (hidroxilo) y slo en uno de sus tomos de carbono el grupo funcional es = C = O (carbonilo).

Todos los carbohidratos son azcares simples solubles en agua como la glucosa y la fructosa, o forman cadenas como el almidn y la celulosa que se elaboran mediante el enlace de unidades de azcares simples. Si los carbohidratos estn formados por una sola molcula de azcar se les llama monosacridos, si tienen de dos a diez molculas de azcar se les denomina oligosacridos, y si se componen por ms de diez unidades son polisacridos.La glucosa es el ms comn de los monosacridos presentes en los seres vivos y es la unidad de la que estn formados casi todos los polisacridos; tiene seis carbonos por lo que su frmula qumica es

39C6 H12 O6 y la producen las plantas durante el proceso de la fotosntesis. Otros monosacridos con la misma frmula que la glucosa son la fructosa (presente en la miel de maz y en el jugo de los frutos) y la galactosa (parte de la lactosa o azcar de la leche). La ribosa y la desoxirribosa son azcares con cinco tomos de carbono y forman parte de las molculas genticas como el cido ribonucleico (ARN) y cido

desoxirribonucleico (ADN).RIBOSA DESOXIRRIBOSAEntre los oligosacridos ms conocidos estn; la sacarosa, formada por glucosa y fructosa, se encuentra en vegetales como la caa de azcar y el betabel; la lactosa o azcar de la leche, formada por glucosa y galactosa; la maltosa, azcar de malta que contiene lactosa y sacarosa. En estos compuestos las unidades de monosacridos se unen a travs de un enlace glucosdico con desprendimiento de una molcula de agua. Estos compuestos, igual que la glucosa, tienen una vida relativamente corta en las clulas ya que se descomponen para liberar energa qumica, la cual se usa en diversas actividades celulares o se encadenan para formar polisacridos mediante reacciones de deshidratacin.Los polisacridos se forman con la unin de muchos monosacridos, sobre todo la glucosa en forma lineal o ramificada, y son insolubles en agua. Algunos llegan a tener miles de unidades por lo que su peso molecular es muy elevado. Son ejemplos de estos compuestos el almidn, la celulosa y el glucgeno.

El almidn se sintetiza en las plantas y constituye la principal reserva de energa, se encuentra en alimentos tales como la papa, cereales y leguminosas.

40

Molcula de celulosa.

El glucgeno se almacena en el hgado y msculos de los animales como reserva de energa. La celulosa funciona como elemento estructural en la clula vegetal y forma parte de la pared celular proporcionndole resistencia, sostn y proteccin a la planta.

Molcula de almidn.

Otro polisacrido es la quitina en la que las unidades de glucosa han sufrido una modificacin qumica por la adicin de un grupo funcional nitrogenado; se encuentra formando las cubiertas duras (exoesqueleto) de los insectos, cangrejos y araas, y proporciona rigidez a las paredes celulares de muchos hongos. Las paredes celulares de las bacterias contienen otros tipos de polisacridos modificados, y lo mismo estn presentes en cartlagos, fluidos lubricantes en las articulaciones y en las crneas de los ojos.

Molcula de quitina. 41Los lpidos constituyen un grupo heterogneo de compuestos en los seres vivos cuyas propiedades fsicas es que son insolubles en agua y solubles en solventes orgnicos como el cloroformo, gasolina, alcohol y benceno. Se clasifican en grasas, aceites y ceras. Estos compuestos tienen en comn estar formados por carbono, hidrgeno y oxgeno, y contienen una o ms unidades de cidos grasos, los cuales son largas cadenas de carbono e hidrgeno con un grupo carboxilo (-COOH) en un extremo. Las grasas y los aceites se forman mediante sntesis por deshidratacin a partir de tres unidades de cidos grasos y una molcula de glicerol mediante un enlace ster, un alcohol de tres carbonos que tiene un grupo hidroxilo en cada carbono. Esta estructura de tres cidos grasos unidos a una molcula de glicerol da a

las grasas y aceites el nombre qumico de triglicridos.Glicerol + 3 cidos de gases TriglicridoLos cidos grasos de las grasas presentan enlaces sencillos de carbono hidrgeno, por lo que la cadena est saturada y forman slidos a la temperatura ambiente, por ejemplo, el sebo, la manteca, y la mantequilla.

Los aceites se componen generalmente de cidos grasos insaturados, es decir, que en la cadena se encuentran enlaces dobles (carbono = carbono), esto hace que los aceites sean lquidos a temperatura ambiente. Un aceite se puede convertir en grasa rompiendo los dobles enlaces C=C sustituyndolos por enlaces C C y aadiendo hidrgenos a las posiciones de enlace restantes. Son ejemplos de aceites el aceite de maz, girasol, ajonjol y cacahuate.

Las ceras son qumicamente parecidas a las grasas, son slidas a temperatura ambiente, forman un recubrimiento impermeable en hojas y tallos de plantas terrestres, y los animales sintetizan ceras como impermeabilizantes para el pelo de los mamferos, los exoesqueletos de los insectos, la cerilla formada en los conductos auditivos y las abejas para construir sus colmenas.

La membrana plasmtica que separa el interior de una clula del medio ambiente contiene varios tipos de

fosfolpidos, stos son similares a los aceites con la excepcin que uno de los tres cidos grasos es reemplazado por un grupo fosfato. A diferencia de los cidos grasos que son insolubles en agua, la regin

42que ocupa el grupo fosfato es soluble; esta naturaleza dual de los fosfolpidos es importante para la estructura y funcin de la membrana plasmtica.

Los esteroides poseen una estructura diferente a la de los triglicridos y fosfolpidos, pero como son insolubles en agua se incluyen dentro de la clasificacin de los lpidos. Estn constituidos por cuatro anillos de carbono entrelazados. Un tipo de esteroide es el colesterol, componente vital de las membranas de las clulas animales y tambin se usa para sintetizar otros esteroides que incluyen las hormonas sexuales como los estrgenos, progesterona y testosterona; hormonas que regulan la sal y la secrecin de bilis que ayuda a digerir las grasas. El colesterol puede convertirse en vitamina D por accin de la radiacin ultravioleta del sol; esta vitamina es importante para el desarrollo y mantenimiento del sistema seo. La

acumulacin de colesterol en las arterias causa la enfermedad conocida como aterosclerosis.Molcula de fosfolpidos.Los lpidos tienen diversas funciones en los organismos, como molculas estructurales de las membranas celulares, como hormonas, cubiertas impermeables en el cuerpo de plantas y animales, y de manera

fundamental como medio de reserva energtica.43Las protenas son molculas formadas por carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno, y son polmeros de aminocidos en los cuales estn presentes los grupos funcionales amino (NH2) y el carboxilo (-COOH), un grupo hidrgeno (-H ) y un grupo variable ( R -) que difiere entre los aminocidos y confiere a cada uno sus propiedades distintivas.

Aninoacido + aminocido dipptidoEn las protenas se encuentran comnmente 20 aminocidos, de los cuales 10 son esenciales porque no

pueden ser sintetizados por el organismo.AMINOCIDOS ESENCIALES

FenilalaninaTreonina

IsoleucinaTriptfano

LeucinaValina

LisinaArginina

MetioninaHistidina

Igual que los polisacridos y los lpidos, las protenas se forman como resultado de la sntesis por deshidratacin del grupo amino (-NH3), de un aminocido con el grupo carboxilo (-COOH), de otro aminocido mediante un enlace covalente sencillo llamado enlace peptdico, y la cadena resultante de dos aminocidos se llama pptido. Si se agregan ms aminocidos a la cadena hasta formar una de 50 o ms aminocidos se da el nombre de protena.

La estructura de estas macromolculas se describe a continuacin, para lo cual se considera la organizacin de la molcula por lo que resultan cuatro niveles de estructura.

44La estructura primaria est formada por una serie de aminocidos, unidos por enlaces peptdicos en forma de cadena. La estructura secundaria se

forma por una cadena polipeptdica que adopta la forma de una escalera de caracol llamada hlice alfa ( ), o bien adquiere la configuracin de una lmina plegada conocida como tipo beta ( ). La estructura terciaria se presenta cuando la cadena en forma de hlice alfa sufre otros dobleces, enrollndose sobre s misma y dando la configuracin globular o alargada, como la de las enzimas y la albmina del huevo. La estructura cuaternaria se manifiesta cuando dos o ms cadenas polipeptdicas se unen formando una protena gigante como la hemoglobina encargada de transportar el oxgeno de la sangre.

La desnaturalizacin es una alteracin que se presenta cuando la protena pierde su estructura secundaria o terciaria sin romper los enlaces peptdicos entre los aminocidos; por ejemplo, la desnaturalizacin con calor o rayos ultravioleta desnaturaliza las protenas de bacterias o virus y hace que pierdan su funcin; otro ejemplo: es el calor de la sartn al cocinar un huevo desnaturaliza la protena albmina del huevo y cambia su aspecto de transparente a blanco y su textura de lquida a slida.

Las protenas desempean varias funciones en los seres vivos; las estructurales, como la elastina y la colgena, dan elasticidad a la piel; la queratina, es la principal protena del pelo, de los cuernos de los animales y de las uas; la seda de las telaraas y los capullos de las polillas de la seda. Tambin tienen un papel regulador al formar parte de hormonas como la insulina que regula el metabolismo de la glucosa; para transporte como la hemoglobina portadora de oxgeno en la sangre, la actina y miosina son protenas contrctiles porque participan en la contraccin muscular; las inmunitarias que actan en defensa del organismo como anticuerpos y las enzimas que dirigen casi todas las reacciones qumicas que se llevan a cabo dentro de la clula. Las protenas se encuentran en la carne, el pescado, los huevos,

la leche y sus derivados.45Los cidos nucleicos son largas cadenas de unidades similares llamadas nucletidos. Cada nucletido est formado por una base nitrogenada que puede ser prica (adenina y guanina) o pirimdica (citosina, timina y uracilo), una pentosa que puede ser la ribosa o la desoxirribosa y un grupo fosfato.

Frmula de la molcula de la base prica de adenina.

Hay dos tipos de cidos nucleicos: el cido desoxirribonucleico o ADN y el cido ribonucleico o ARN, ambos difieren entre s por el tipo de pentosa y el tipo de nucletidos presentes en cada molcula.

El ADN tiene en su estructura desoxirribosa y las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y timina, mientras que el ARN tiene en su estructura ribosa y las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y uracilo.

El ADN se encuentra en los cromosomas en el ncleo de las clulas. La sucesin de nucletidos contiene la informacin hereditaria en forma de genes y organizados dan el cdigo gentico necesario para construir las protenas de cada organismo. El ARN, llamado mensajero, copia el cdigo gentico en el ncleo de la clula y lo lleva al citoplasma para la sntesis de protenas. Como puedes ver son las molculas responsables de la transmisin de las caractersticas hereditarias.

Comparacin de los modelos de las molculas de DNA y RNA.

46Las vitaminas son sustancias orgnicas que el organismo necesita en pequeas cantidades para el equilibrio de las diferentes funciones vitales. Actan en su mayora como coenzimas favoreciendo la accin de las enzimas, de esta manera contribuyen a un mejor metabolismo y ayudan a prevenir enfermedades. No son bloques de construccin, ni producen energa, sino son eslabones que logran uniones para que las funciones orgnicas se lleven a cabo y se mantengan dentro de complicado mundo qumico de nuestro organismo.

Nuestros problemas de salud se reduciran en gran medida si tomramos las cantidades adecuadas de vitaminas. Las frutas y las verduras son una importante fuente de vitaminas.

Estos compuestos se clasifican en liposolubles o hidrosolubles. Las liposolubles son solubles en grasa y corresponden a las vitaminas A, D, E y K. Las hidrosolubles son solubles en agua y comprenden a las del grupo o complejo B (B1, o tiamina, B2 o riboflavina, B5 niacina, B6 o piridoxina, cido pantotnico, cido flico y la B12) as como la vitamina C.

Todos los compuestos qumicos tanto inorgnicos como orgnicos los obtiene el organismo a travs de la

alimentacin.

La nutricin se refiere al conjunto de pasos por los cuales los alimentos ingeridos se transforman qumicamente mediante la digestin para poner a disposicin del organismo (absorcin) los nutrimentos contenidos en los alimentos y sean asimilados y utilizados para su crecimiento, formacin de nuevos tejidos, reemplazo de tejidos que se desgastan o destruyen, as como para la reproduccin y como fuente de energa para satisfacer las necesidades calricas del organismo. La necesidad total de Kilocaloras (energa) por da para un adulto que trabaja es de 3 000Kcal, los hombres jvenes (14 19 aos) 3 000 a 3

800 Kcal, mujeres jvenes (12 19 aos) 2 500 a 3 000 Kcal.

En la siguiente tabla se muestra en qu alimentos podemos encontrar las diferentes vitaminas, as como las enfermedades que se producen cuando faltan estas vitaminas en la alimentacin.

VITAMINAALIMENTOS QUE LA CONTIENENREQUERIMIENTOS DIARIOSENFERMEDADES POR DEFICIENCIA

AJitomate, betabel, zanahoria, chabacano, yema de huevo, leche, mantequilla y verduras de hoja.5 000 U. I*Xeroftalmia, ceguera nocturna, alteraciones en la piel y mucosas.

B1Cereales, hgado, leche, huevo, pescado, levadura de cerveza,2 mgBeriberi, que afecta al sistema nervioso, el tracto gastrointestinal y

47nueces, verduras y leguminosas.el sistema circulatorio.

VITAMINAALIMENTOS QUE LA CONTIENENREQUERIMIENTOS DIARIOSENFERMEDADES POR DEFICIENCIA

B2Hgado, carne, verduras de hoja verde y pescado.1.5 a 2 mg.Quelosis, descamacin de los labios y las comisuras y alteraciones de la piel.

B5Leguminosas, hgado, leche, maz, carnes y huevo.9 meq** por cada

1 000 Kcal ingeridasPelagra, que causa alteraciones de la piel y del tubo digestivo y del sistema nervioso.

B6Hgado, pltano, aguacate, oleaginosas, leguminosas, leche y derivados y carnes.2 mg.Depresin, dermatitis seborreica, irritabilidad y glositis (inflamacin de la lengua).

B12Hgado, carne y rin (es sintetizada por la flora intestinal).5 a 6 micro gramosAnemia.

CIDO FLICOVerduras de hojas verdes e hgado.0.4 mgAnemia y glositis.

CIDO PANTOTNICOEn casi todos los alimentos.0.4 mgDeficiencias en el metabolismo de carbohidratos y grasas.

VITAMINA CFrutas y verduras frescas

(antioxidante).50 mgEscorbuto, disminuye la resistencia de los vasos sanguneos, retrasa la cicatrizacin, debilidad y dolor en los huesos.

VITAMINA D CalciferolSe produce en la piel por la exposicin al Sol, es escasa en la yema del huevo y el pescado.400 U. I.Raquitismo (deformidades en los huesos de las extremidades inferiores).

Puede haber deformaciones en la columna vertebral .

VITAMINA EAceites de maz, ajonjol, nueces, almendras, hojas verdes de vegetales y germen de trigo.20 a 30 U. I.Anemia. Si se consume en exceso puede producir hipertensin arterial, alteraciones en la mineralizacin de los huesos y la coagulacin.

VITAMINA K Coagulante sanguneoEspinaca, acelgas, se sintetiza en el intestino por medio de la flora microbiana.Hemorragias.

*U. I = Unidades internacionales.

** Mili equivalentes.

La dieta diaria debe ser completa, es decir, contener todos los nutrimentos esenciales y cubrir los requerimientos de cada individuo. Los alimentos se han clasificado en cuatro grupos:

48 I. Verduras y frutas. Contienen vitaminas, minerales, antioxidantes y fibra; muchas de ellas ayudan a bajar los

niveles de colesterol y protegen la aparicin de ciertos cnceres II. Granos y sus derivados. Los cereales integrales son mejores porque sus cubiertas contienen nutrimentos, adems proporcionan la fibra que mejora el funcionamiento del intestino. Los cereales son energticos y si se combinan con las leguminosas pueden incluso sustituir el valor protenico de la carne o el huevo.

III. Productos animales. La carne, leche y huevo tienen principalmente protenas, hierro, calcio y vitaminas. Se recomiendan tres raciones al da. Los adultos deben consumir los que contengan menos grasa.

IV. Grasas y azcares. Son importantes pero su consumo mximo debe corresponder del 25% al 35% de las caloras y slo el 10% de grasas saturadas.

Una pirmide de alimentos se observara de la siguiente manera:49Con base en esta clasificacin de los alimentos, la regla central es incluir por lo menos un alimento de cada grupo en cada comida y variar lo ms posible tanto los alimentos de cada grupo como la forma de prepararlos. Por ltimo, la dieta diaria debe contener un 65% de carbohidratos, 30 o 40% de grasa y un

15% de protenas, adems de vitaminas, minerales y agua.50EJERCICIOSINSTRUCCIONES: Lee con atencin las siguientes preguntas y anota en el parntesis de la izquierda la letra de la opcin que conteste correctamente cada una de ellas.

1. ( ) Elementos qumicos ms abundantes en los seres vivos. a) Na, K, Mg, C, Mg.

b) C, H, O, N, P, S. c) O, S i. A l, Fe Mg. d) O, C, Na, Cu, Co.

2. ( ) El es un bioelemento que forma parte de la clorofila y el _forma parte de la molcula de ATP.

a) magnesio fsforo b) azufre cloro.

c) zinc cobre.

d) potasio fsforo.

3. ( ) Son los minerales que en estado inico participan en los fenmenos osmticos regulando el equilibrio hdrico en las clulas.

a) Fierro, zinc y magnesio. b) Zinc, potasio y cloro.

c) Sodio, potasio y cloro d) Sodio, zinc y cloro.

4. ( ) El bixido de carbono es importante en el proceso de fotosntesis porquea) es una de las principales molculas orgnicas de los seres vivos. b) libera tomos de oxgeno para formar carbohidratos.

c) proporciona molculas de monxido de carbono para formar carbohidratos.

d) proporciona los tomos de carbono para formar carbohidratos.515. ( ) Los compuestos qumicos inorgnicos presentes en los organismos son

a) agua, bixido de carbono, oxgeno, sales minerales. b) carbohidratos, lpidos, protenas, cidos nucleicos.

c) hidrocarburos, carbohidratos, alcoholes, vitaminas. d) Alcoholes, teres, aminas, esteres.

6. ( ) Las propiedades fsicas y qumicas del son importantes para el metabolismo celular, ya que es el medio donde se efectan las reacciones qumicas en el interior de la clula.

a) oxgeno

b) bixido de carbono c) carbono

d) agua

7. ( ) Los carbohidratos son importantes para la vida porque

a) se almacenan en tejido adiposo como reserva de energa. b) son la principal fuente de energa para los seres vivos.

c) son la clave para la herencia.

d) dirigen y regulan el metabolismo celular.

8. ( ) Qu opciones contiene enunciados correspondientes a los cidos nucleicos?

I Son compuestos orgnicos aldehdicos o cetnicos que proporcionan energa al organismo. II Estn formados por cadenas de unidades monomricas llamadas nucletidos.

III Son cadenas polipeptdicas que forman estructuras como el pelo, la piel y las uas. IV Contienen la informacin hereditaria en forma de cdigo gentico.

V Presentan en su estructura grupos fosfato, bases nitrogenadas y un azcar.

a) I, II, IV b) II, III, V c) II, IV, V

d) I, III, V529. ( ) La papa, los cereales y las leguminosas son alimentos ricos en...

a) grasas. b) Glucosa.

c) Glucgeno.

d) almidn.10. ( ) Los organismos adquieren los

a travs de la alimentacin. La _seentiende como proceso por el cual se transforma el alimento qumicamente para su asimilacin.

a) nutrimentos - nutricin

b) alimentos - alimentacin c) nutrimentos - absorcin d) alimentos - ingestin

11. ( ) Los alimentos del grupo II proporcionan a la dieta del individuo...

a) protenas animales. b) cereales y fibras.

c) frutas y verduras. d) Grasas y azcares

INSTRUCCIONES: Lee con atencin y contesta lo que se te pide.

12. Relaciona ambas columnas. Escribe en el parntesis de la izquierda la opcin que corresponda a cada enunciado.

E. Lpidos53TABLA DE COMPROBACINNmero de preguntaRespuesta correcta

1b

2a

3c

4d

5a

6d

7b

8c

9d

10a

11b

12F, B, E, A, C

Sugerencias

Si te equivocaste en algunas respuestas repasa nuevamente el desarrollo sinttico

del tema y corrige los errores. Si tienes dudas pregunta a tu profesor asesor.

1.5 TEORAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA54APRENDIZAJESComparar los fundamentos de las teoras del origen de la vida.

Reconocer los experimentos que apoyan la teora de la sntesis abitica.

Identificar los fundamentos de nuevas teoras sobre el origen de la vida.

Cmo se origin la vida en la Tierra? Cmo y cundo hicieron su aparicin los primeros seres vivos? La respuesta a estas preguntas constituye un gran reto para la ciencia. Se han propuesto muchas ideas, hiptesis y teoras, pero el misterio an no est resuelto. Ayer como hoy, los cientficos han intentado contestar estas preguntas apoyados en el Mtodo Cientfico.

Es comn encontrarnos a lo largo de la historia de las culturas humanas con la creencia del origen divino de la vida, es decir, que la vida no surgi de manera espontnea sino que fue puesta en la Tierra por un creador, por un Dios. Esta idea conocida como Teora Creacionista es enseada por las principales religiones, que encuentran imposible creer que la vida pudiera surgir sin la intervencin de un poder sobrenatural. Ms que una teora cientfica es una creencia porque es aceptada con base en la fe ya que no puede ser comprobada por medio de la experimentacin.

Hace dos mil aos algunos filsofos griegos como Aristteles crean que la vida poda haber aparecido espontneamente a partir de materiales inertes que tenan un principio activo que poda organizar o dirigir una serie de eventos que produciran la vida. Para los primeros cientficos la idea de que el lodo produca peces y de que la carne en descomposicin produca moscas eran explicaciones razonables para lo que la gente observaba. Abundan los escritos medievales con observaciones similares y fabulosas recetas para crear vida; se pensaba que los microorganismos surgan espontneamente del caldo, los gusanos de la carne descompuesta, los gansos de ciertos abetos que haban tenido contacto con agua de mar y los ratones de mezclas de camisas sudadas y trigo. Este concepto de que la vida surge de la materia inanimada constituye el fundamento de la Teora de la generacin espontnea. Probablemente estas creencias te parecern absurdas pero los hombres que las sostenan no eran ignorantes sino cientficos de renombre, slo tenemos que considerar el contexto histrico en que

surgieron.55La interpretacin incorrecta de los hechos y la falta de control de variables, que afectaron los resultados finales de los experimentos realizados para probar la hiptesis de la generacin espontnea, fueron la causa de que se sostuviera como explicacin al origen de la vida.

En 1668 el fsico italiano Francesco Redi dise un experimento en condiciones controladas con el fin de refutar la idea de la generacin espontnea. Formul una hiptesis que puede demostrarse: las moscas producen los gusanos. En su experimento, Redi quera demostrar slo una variable: el acceso de las moscas a la carne. Tom dos frascos limpios y los llen de pedazos de carne. Dej un recipiente abierto (el recipiente control) y el otro lo tap con gasa para impedir el acceso a las moscas (recipiente experimental).Despus de unos das observ que haba gusanos sobre la carne que se encontraba en el recipiente abierto, pero no los haba en la carne del recipiente cubierto. Redi concluy que su hiptesis era correcta y que los gusanos eran producidos por las moscas y no por la carne misma. Slo mediante experimentos controlados pudo contradecirse la antigua hiptesis de la generacin espontnea.A pesar de que Redi haba refutado la generacin espontnea en organismos macroscpicos y los microorganismos eran tan numerosos y tan extendidos, se continu con la creencia de que stos surgan espontneamente de una fuerza vital que estaba en el aire. Como puedes darte cuenta, los experimentos de Redi no destruyeron la idea de la generacin espontnea.

John Needham (1713 -1781), cientfico ingls, intent demostrar la existencia de una fuerza vital mediante experimentos en los cuales llenaba botellas con caldos nutritivos, los herva durante dos minutos aproximadamente y luego las sellaba. A pesar de todas sus precauciones, los caldos se infestaban con microorganismos, por lo que concluy que la generacin espontnea de microorganismos era el resultado obligado de la materia orgnica en descomposicin, al ser animada por una fuerza vital.

En Italia, Lzaro Spallanzani (1729- 1799) no acept las conclusiones de Needham convencido de que los resultados que ste haba obtenido eran provocados por una esterilizacin insuficiente, repiti los experimentos hirviendo los cultivos durante lapsos mayores y en ningn caso aparecieron microbios en ellos. Sin embargo los seguidores de la generacin espontnea rechazaron sus experimentos argumentando que el hervor excesivo haba daado el aire y el caldo de las botellas, impidindose as la aparicin de nuevos seres vivos.

A finales del siglo XVIII, Anton van Leewenhoek (1632-1723) logr perfeccionar el microscopio ptico y descubri que el aire y el agua contenan gran cantidad de microorganismos y que stos eran los que contaminaban sus cultivos, sin embargo esto dio nuevos nimos a los propugnadores de la generacin espontnea.

56Louis Pasteur, cientfico francs, en 1862 haba trabajado en los problemas de la acidificacin de la leche, de la fermentacin del jugo de uva y de la transformacin del vino en vinagre. Esta experiencia le permiti disear un experimento en el que solamente el aire, y no los microorganismos, pudiera entrar en contacto con un caldo nutritivo.

Dise matraces de cuello de cisne en los que coloc soluciones nutritivas que hirvi hasta esterilizarlas. Al enfriarse las soluciones, el aire volva a entrar al matraz, pero los microorganismos o esporas quedab an atrapados en el cuello del matraz sin entrar en contacto con el caldo nutritivo, que permaneca inalterado. Cuando el cuello se rompa, el lquido rpidamente se descompona, mostrando as que el hervor no lo haba daado. Y como el aire haba estado en contacto con la solucin, los allegados a la generacin espontnea no podan alegar que ste tambin se hubiese estropeado. Pasteur cerr la puerta a la generacin espontnea y demostr que la vida procede de la vida, es decir, que los organismos vivos provienen slo de otros organismos vivos, ste es el fundamento de la biognesis y ha sido aceptado por los bilogos por ms de 100 aos; aunque su trabajo ech por tierra la idea de la generacin espontnea, no contesta a la pregunta de Cmo comenz la vida en la Tierra? Nadie sabe con certeza cules fueron las condiciones que reinaron en la Tierra primitiva.

Es de consenso general que para que naciera la vida debieron ocurrir dos procesos:

1) La formacin de molculas orgnicas simples importantes para la vida.

2) La organizacin de esas molculas en molculas orgnicas complejas, como las protenas.

En la dcada de 1930, un cientfico ruso, Alexander Oparin, y el ingls John B. S. Haldane postularon la Teora de la sntesis abitica o Quimiosinttica, tambin conocida como Teora de Oparin-Haldane. Ambos propusieron la hiptesis de que la vida empez en los ocanos primitivos, hiptesis que es ampliamente aceptada hoy en da. Ellos advirtieron que hace varios millones de aos, la atmsfera de la Tierra no tena oxgeno libre como hoy en da y se compona de vapor de agua (H2O), hidrgeno (H2), metano (CH4), amoniaco (NH3), bixido de carbono (CO2) y cido cianhdrico (HCN). La atmsfera rica en oxgeno que conocemos no habra permitido la formacin de molculas orgnicas necesarias para la vida, pero s una atmsfera altamente reductora por la abundancia de hidrgeno. Estos gases provenientes de la intensa actividad volcnica integraron la atmsfera secundaria de la Tierra.

Cmo pudieron formarse estas sustancias sencillas de manera abitica y dar lugar despus a compuestos orgnicos simples importantes para la vida?

57La radiacin ultravioleta, las descargas elctricas, choques de meteoritos, radiaciones csmicas y el calor emanado por los volcanes, constituan las principales fuentes de energa que desencadenaron las reacciones qumicas para producir compuestos orgnicos sencillos a partir de las sustancias presentes en la atmsfera en aquel entonces. Al cabo de millones de aos la Tierra se enfri lo suficiente para permitir la existencia de agua lquida, la cual se condens y precipit en forma de lluvias torrenciales arrastrando muchas sales minerales y compuestos, formndose as los ocanos primitivos. Oparin imagin que se producan muchas reacciones qumicas en la atmsfera y que los productos caan en forma de lluvia en los ocanos para formar lo que con frecuencia se ha denominado sopa primitiva o caldonutritivo.Figura 1.5.1 Experimento de Miler-Urey.

En 1953, dos cientficos americanos, Stanley Miller y Harold Urey decidieron probar la hiptesis de Oparin, simulando las condiciones de la Tierra primitiva en el laboratorio. Colocaron una mezcla de agua en forma de vapor con amoniaco, metano e hidrgeno en un matraz y sometieron la mezcla a descargas elctricas que simulaban los relmpagos, tambin la calentaron y enfriaron una y otra vez para simular las fluctuaciones diarias de la temperatura. Despus de una semana, analizaron las sustancias qumicas del matraz y encontraron varios tipos de aminocidos, azcares y otros compuestos orgnicos, estos resultados confirmaron que los compuestos fundamentales para los seres vivos se podan originar abiticamente tal como Oparin lo haba

predicho (figura 1.5.1).Experimentos posteriores basados en los principios generales de Miller Urey se fueron haciendo ms complicados, no solamente se simulaban las condiciones de la atmsfera primitiva sino tambin la hidrosfera como lo hizo Ponnamperuma; coloc un matraz en el que el agua se evaporaba y acumulaban todos los productos de la reaccin de la atmsfera reductora que en contacto directo con ella formaba una sopa primitiva. Ms adelante, al conocer la composicin qumica de los gases volcnicos se empezaron a utilizar otras sustancias como el cido sulfdrico (H2S), el formaldehdo (H2CO) y el monxido de carbono

(CO).

58De esta diversidad de experimentos se obtuvieron una gran cantidad de compuestos orgnicos como aminocidos, purinas, pirimidinas, carbohidratos, molculas energticas como ATP y otros ms; todos ellos presentes en los seres vivos.

Figura1.5.2.

Los compuestos orgnicos sencillos presentes en la sopa primitiva seran monmeros como los aminocidos, monosacridos, cidos grasos, glicerol, bases pricas y pirimdicas, formados a partir de amoniaco, metano y vapor de agua. Una vez formadas las unidades de construccin primordiales por sntesis abitica, la etapa siguiente de su evolucin qumica tiene que haber consistido en la formacin de enlaces covalentes entre los bloques de construccin, originando biomolculas ms complejas, tales como pptidos, nucletidos, lpidos y, despus, polmeros como polisacridos, protenas y cidos nucleicos, mediante reacciones de condensacin.

Oparin sugiri que la primera clula surgi de modo espontneo de esta disolucin concentrada y caliente de compuestos orgnicos, ya que los ocanos primitivos alcanzaban casi el punto de ebullicin.

Quienes objetan la idea de Oparin-Haldane de que es en el mar primitivo donde tuvo lugar el origen de la vida, se basan en estudios que muestran que si se deja gotear una mezcla de monmeros sobre arcilla, arena o una roca caliente, el agua se evapora, lo cual acelera la unin de monmeros, o sea, la polimerizacin; adems, mencionan que estas reacciones pueden catalizarse por sustancias metlicas que componen la arcilla o las rocas. Si bien la sntesis abitica de compuestos orgnicos pudo darse en el

ocano, la polimerizacin para la formacin de molculas complejas debi llevarse a cabo sobre arcillas,59en las zonas costeras o lagunas desecadas, que por la lluvia o el oleaje y las mareas fueron regresadas al mar.

El siguiente paso en el origen de la vida fue la formacin de compuestos orgnicos complejos y su inclusin en algn tipo de membrana circundante.

Oparin tambin desarroll la teora de que los primeros precursores de las clulas, a los que denomin protobiontes, surgieron cuando se form una interfase o membrana alrededor de una o ms macromolculas por el proceso de coacervacin (coacervar significa agrupar o aglomerar). Los coacervados son modelos de sistemas poli moleculares que se obtienen mezclando dos soluciones diluidas de compuestos de alto peso molecular como protenas y carbohidratos, se observan como pequeas gotitas provistas de membrana que las separa del medio lquido que los rodea. Oparin estudi minuciosamente las propiedades de los coacervados, proponindolos

como modelo de evolucin prebiolgica, encontrando que en aquellos formados a partir de sustancias como protenas, carbohidratos, cidos nucleicos y otras ms, ocurran una serie de procesos fsicos; reacciones qumicas de sntesis de relativa complejidad que llevan a la formacin de polmeros. Los coacervados exhiben caractersticas parecidas a las clulas pues crecen absorbiendo materiales del medio y se dividen al alcanzar un tamao

determinado. Figura 1.5.3 Coavervados.

Tomado de Lazcano Araujo. El origen de la vida.Figura 1.5.4 Microesfrulas.

Otro experimento a favor de la teora de la sntesis abitica es la obtencin de las microesfrulas proteicas; pequeas gotitas que se forman en soluciones concentradas de proteinoides y cuyas dimensiones son comparables a las de una clula. Fueron propuestas por Sydney W. Fox como modelos precelulares, y se obtienen fcilmente a partir de aminocidos que se polimerizan por accin del calor. Estos protein