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1 Fundamentos

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Biología 1.1 Carácter científico y metodológico de la biología Biología. Este campo de conocimiento que inició como la descripción y la clasificación del mundo viviente, se ha transformado en una ciencia que busca comprender las funciones y las estructuras de los seres vivos; integra temas fundamentales en el estudio de los organismos, como son: el desarrollo, la herencia, la evolución, la interacción con el medio y con otros organismos. Metodológica, por utilizar el método científico (El método científico está basado en los preceptos de falsabilidad y reproducibilidad). Sus etapas son: la observación, planteamiento del problema, información previa, hipótesis, diseño experimental, experimentación, análisis de resultados, conclusiones, informe escrito, teoría y ley.

1.2 RELACIONES DE LA BIOLOGIA CON LA TECNOLOGIA Y LA SOCIEDAD De forma general, podemos definir la tecnología como la sistematización de los conocimientos y técnicas aplicables a cualquier actividad, comúnmente para fines prácticos o comerciales, en forma específica, cuando para esos mismos fines se utiliza o altera algunos organismos, célula o molécula biológica entonces se trata de biotecnología. La biotecnología surge desde épocas muy antiguas como las culturas neolíticas de Egipto y la del lejano oriente, que para la fabricación de la cerveza y el vino ya utilizaban la levadura y domesticaban plantas y animales en forma selectiva. Algo similar sucedía en esas épocas en algunas partes de América, como lo revelan las semillas de calabaza que se encontraron conservadas en una cueva en México, cuyas características de tamaño y grosor de cáscara revelan la práctica de cultivos selectivos. -BIOTECNOLOGIA MODERNA. El cultivo de plantas y la crianza de animales en forma selectiva se siguen practicando, pero el mejoramiento de sus características por reproducción normal es un proceso muy lento y solo sirve para los organismos de reproducción sexual. -INGENIERÍA GENÉTICA. Realiza la construcción o reconstrucción de moléculas de ADN ( ácidos desoxirribonucleicos ) que originan nuevas combinaciones de genes ( recuerda que un gen es la unidad de la herencia biológica formada por ADN ), mediante la aplicación de técnicas de la biología molecular in vitro; por lo que a la célula o al organismo tratados por medio de la ingeniería genética se han agregado, suprimido o modificado genes, gracias en gran parte al descubrimiento del ADN recombinarte que puede contener E

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genes, o partes de estos, de distintos organismos . A estos organismos a los que se les ha modificado el ADN o se han obtenido de otras especies, se les da el nombre de transgénicos. La biotecnología moderna ha trasformado significativamente los procesos de estudios e investigación, así como muchas de las actividades del hombre ejemplo:  Agricultura y ganadería. mejor desarrollo; resistencia al clima, a ciertas enfermedades y hacia algunos virus, a insectos; mayor tamaño, mayor cantidad de individuos, mejor sabor de sus productos, mayor valor nutritivo, etcétera  Medicina. Proyectos de genoma humano, obtención de hormonas como la insulina y la del crecimiento humano. También se modifican vacunas, antibióticos, anticongelantes  Preservación del ambiente. En el tratamiento de aguas negras, para combatir derrames de petróleo, para destoxificar algunas sustancias peligrosas de los depósitos de basura, utilización de microorganismos para la recuperación de los suelos, etc.

La biotecnología también se aplica en terapias genéticas, como al aplicar la ingeniería genética en algunas “células madre” para reemplazar los genes defectuosos. Se utiliza en las pruebas forenses en la obtención de medicamentos, etc. En México existen distintos centros de estudio e industrias, que trabajan e impulsan el desarrollo biotecnológico entre los principales son:  Instituto de biotecnología de la UNAM: que principalmente realiza investigación que se fundamenta en la biología molecular de los microorganismos.  Centro de investigación y Estudios Avanzados, Unidad Irapuato del IPN: Este centro es sumamente importante en biotecnología en vegetales.  Departamento de Biotecnología de la UAM, Iztapalapa: sobre todo investigan alimentos y biotecnología ambiental.  Centro Internacional para el Mejoramiento del Maíz y Trigo: investiga todo lo referente al maíz transgénico resistente a los insectos, así como su mejoramiento por medio de la biología molecular.  Departamento de Biotecnología del Centro de Investigación Científico de Yucatán: trabaja en biotecnología vegetal, sobre todo en el cultivo del cempasúchil y la elaboración de tequila, etcétera.

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Por otra parte, en México ya existen cientos de empresas que elaboran diferentes productos comerciales obtenidos a base de técnicas biotecnológicas como sucede en la fabricación de distintos productos lácteos, bebidas alcohólicas, etcétera. La biología, como el resto de la ciencia, muchas veces es la misma sociedad la que, de acuerdo con sus necesidades, impulsa el desarrollo de la ciencia

La avalancha de acontecimientos ocasionados por la aplicación de la biotecnología actual ha despertado grandes polémicas entre los distintos sectores de la sociedad. Un ejemplo concreto es el producto genoma humano, publicado en el año 2001, que costó al gobierno de EE.UU., aproximadamente 3,000 millones de dólares, el cual consiste fundamentalmente en el total conocimiento e identificación de cada uno de los aproximadamente 35,000 genes que determinan las características físicas y fisiológicas de la especie humana. La relación de la sociedad ante este acontecimiento ha sido muy controvertida, ya que mediante los análisis genéticos puede determinarse si una persona tiene probabilidades de desarrollar en alguna etapa de su vida enfermedades hereditarias. También puede darse el caso de que a alguna persona le detecten probabilidades de desarrollo ciertas enfermedades hereditarias de alto riesgo como cáncer o Alzheimer. Sin embargo, el presente un alto riesgo de desarrollar alguna de esas enfermedades no significa que necesariamente deba padecerla Por tanto, es evidente que la biotecnología actual este causando una verdadera revolución científica- tecnológica, pero por un lado, la potencialidad de esta tecnología en beneficio del medio ambiente de la humanidad parece evidente y, por otra parte, también lo es el hecho de que existe el peligro del mal uso y abuso en la creación de organismos transgénicos con fines contrarios a los principios éticos que rigen en la humanidad

2 La evolución 2.1 Origen de la vida 1) El Creacionismo.- es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser

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Dos escuelas

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inteligente. principales sobresalen:

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 El creacionismo religioso.- es la creencia que el universo y la vida en la tierra fueron creados por una deidad todopoderosa; Esta posición tiene un fundamento profundo en las escrituras.  El Diseño Inteligente (DI).- No es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién es el Creador. El DI simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue inteligentemente diseñado. 2) La generación espontánea o autogénesis.- es una antigua teoría biológica de abiogénesis que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Era una creencia profundamente arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. El italiano Francisco Redi (1626-1697) usó la experimentación para justificar su duda. El experimento consistió en colocar un trozo de carne en tres jarras iguales, la 1º lo cerró herméticamente, la 2º lo cubrió con una gasa, y la 3º la dejó cubierta. Después de unas semanas Redi volvió. Vio que en la 1º (tapado) no había gusanos aunque la carne estaba podrida. En la 2º (tela) sobre la tela había huevecillos de las moscas que no pudieron atravesarla y en la 3° (descubierta) tenía gran cantidad de larvas y moscas. A finales del siglo XVII Antón van Leeuwenhoek, gracias al perfeccionamiento del microscopio óptico, fortaleció los ánimos de los seguidores de la "generación espontánea" 3) Spallanzani Y Needham. - John Needham (1713-1781) sostenía que había una fuerza vital que originaba la vida. Sus suposiciones se basan en sus experimentos: hervía caldo de res en una botella, misma que tapaba con un corcho, la dejaba reposar varios días y al observar al microscopio muestra de la sustancia, encontraba organismos vivos. Sin embargo Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799) no se dejó convencer como muchos científicos de su época, realizando los mismos experimentos de Needhad, pero sellada totalmente las botellas, las ponía a hervir, la dejaba reposar varios días y cuando hacia observaciones no encontraba organismos vivos. Esto lo llevo a concluir que los organismos encontrados por Needhad procedían del aire que penetraba a través del corcho. 4) Pasteur.- Louis Pasteur (1822-1895) pensaba que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su hipótesis, diseño unos matraces

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cuello de cisne en los cuales colocó líquidos nutritivos que después hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente, observo que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos del aire y aunque este entraba en contacto con la sustancia nutritiva, no había putrefacción de la misma. Para verificar sus observaciones, rompió el cuello de cisne de un matraz, y al entrar en contacto el líquido con el aire se producía una descomposición de la sustancia nutritiva. Demostró que “lo vivo procede de lo vivo” .Fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea. 5) La Panspermia.- (tienen su origen en algunas de las consideraciones del filósofo griego Anaxágoras 500 - 428 a. C.)El máximo defensor de la panspermia, el sueco Svante Arrhenius (1859 – 1927) cree que una especie de esporas o bacterias viajan por el espacio y pueden "sembrar" vida si encuentran las condiciones adecuadas. Viajan en fragmentos rocosos y en el polvo estelar, impulsadas por la radiación de las estrellas. La panspermia tiene dos versiones:  Panspermia dirigida. La vida se propaga por el universo mediante bacterias muy resistentes que viajan a bordo de cometas.  Panspermia molecular. Cree que lo que viaja por el espacio no son bacterias sino moléculas orgánicas complejas. Al aterrizar en la Tierra se combinaron con el caldo primordial de aminoácidos e iniciaron las reacciones químicas que dieron lugar a la vida. 6) La Teoría De Oparin (1924) – Haldane (1929).-o teoría del origen físico-químico de la vida. Esta teoría se basa en la suposición de que las condiciones físicas y químicas que existieron en la Tierra primitiva, eran radicalmente distintas a las actuales de manera que permitieron el desarrollo de la vida. Alexander Oparin (1894-1980) y John Haldane (1892-1964) propusieron que en la Tierra primitiva existieron determinadas condiciones como: elevada temperatura, descargas eléctricas, erupciones volcánicas y radiaciones del Sol, que afectaron las sustancias que existían en los mares primitivos. La atmósfera era muy diferente a la actual, tenía un fuerte carácter reductor, es decir carecía de oxigeno libre y estaba formada de gases como: el hidrógeno (H2), el metano (CH4), el amoniaco (NH3) y vapor de agua (H2O). Mediante evolución química, los compuestos orgánicos sencillos (monómeros) generaron compuestos de mayor complejidad (polímeros), que originaron sistemas pre celulares como los protobiontes, los cuales pasarían por una etapa de evolución prebiológica. En el experimento de Miller y Urey (1953) se demostró que a partir de compuestos inorgánicos se formaron compuestos orgánicos. 2.2 Evolución orgánica E

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La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. Se tienen como evidencias de la evolución orgánica: 1) Paleontología.- Corresponde al estudio de los fósiles Fósil: Son partes de plantas o animales o cualquier impresión, trazo y vestigio de organismos Tipos de fósiles:  Compresión e impresión  Petrificación  Moldes  Fósiles vivientes 2) Taxonomía.- Es la disciplina científica que se preocupa de la clasificación de los seres vivos. 3) Sistemática.-Es el estudio de las relaciones evolutivas entre los organismos o filogenia 4) Anatomía comparada.- Constató que las semejanzas básicas entre grupos de organismos son completamente independientes de la forma de vida que llevan.  Órganos homólogos.- Estructuras que poseen un origen evolutivo común, pero desempeñan distintas funciones Ej. Extremidades anteriores del hombre, topo y murciélago  Órganos análogos.- Son órganos que cumplen funciones similares, pero las estructuras que los conforman no están relacionadas evolutivamente entre sí .Ej.: Las alas de una mariposa y las alas de una paloma. 5) Embriología.- Estudia el crecimiento, formación y morfogénesis de los órganos desde el óvulo fecundado. Se basa en el estudio comparado del desarrollo embrionario de los animales 6) Genética.- El estudio genético de los organismos facilita la comprensión de los mecanismos hereditarios que generan la variabilidad, cómo se genera la variabilidad en las poblaciones y de qué manera contribuye a los cambios evolutivos. 7) Bioquímica.- La presencia de biomoléculas y macromoléculas con estructura y función semejantes hizo pensar a los científicos, que los seres vivos, las han heredado de antepasados comunes. Ej. La presencia de ATP en todos los organismos. 8) Biología molecular.- Existe diferencia en la composición de algunos aminoácidos, pero la función y estructura es la misma 2.3 Teorías de la evolución La teoría de la evolución afirma que las especies se transforman a lo largo de sucesivas generaciones y que, en consecuencia, están emparentadas entre sí al descender de antepasados comunes. La teoría de la evolución constituye la

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1) La teoría de Lamarck (1809)

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piedra angular de la biología, ya que sin ella esta disciplina sería una colección de datos inconexos. Las tres principales teorías de la evolución son:

Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) fue el primer naturalista que formuló una teoría explicativa sobre los procesos evolutivos. La expuso en su Filosofía zoológica (1809).Sus Puntos:  La influencia del medio.- Los cambios medioambientales provocan nuevas necesidades en los organismos.  Ley del uso y del desuso.- Para adaptarse al medio modificado, los organismos deben modificar el grado de uso de sus órganos. Un uso continuado de un órgano produce su crecimiento (de aquí la frase: la función «crea» el órgano). Un desuso prolongado provoca su disminución.  Ley de los caracteres adquiridos.- Las modificaciones «creadas» por los distintos grados de utilización de los órganos se transmiten hereditariamente. Esto significa que a la larga los órganos muy utilizados se desarrollarán mucho, mientras que los que no se utilicen tenderán a desaparecer. Ejemplo.- el cuello corto de las jirafas fue creciendo por necesidad y fue heredando a sus descendientes de generación en generación, lo cual las hacía más aptas para sobrevivir 2) La teoría de Darwin-Wallace (1859) Charles Robert Darwin (1809-1882) es el padre de la actual teoría de la evolución. Participo en la expedición del Beagle por América del sur y el Pacífico en el año 1831. En los años sucesivos a su viaje Darwin fue elaborando sus propias ideas y recogiendo nuevos datos. En el año 1858 Darwin recibió un paquete que contenía un texto que resumía los resultados de la investigación llevada a cabo por Alfred Russel Wallace (1823-1913). Darwin y Wallace compartieron sus descubrimientos y los presentaron a la Sociedad Linneana de Londres en 1858. Un año más tarde, Darwin publicó su obra en El origen de las especies (1859) por selección natural, en la que explicaba su teoría apoyándola en numerosas observaciones de la naturaleza. Su teoría, expuesta se apoya en los siguientes principios:  Existen pequeñas variaciones entre organismos que se transmiten por herencia.  La selección natural: Los organismos deben competir entre sí por la existencia. las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto").

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 Según Darwin, la evolución biológica es gradual y se explica por acumulación selectiva de variaciones favorables a lo largo de muchísimas generaciones. La teoría darwinista considera como motor de la evolución la adaptación al medio ambiente derivado del efecto combinado de la selección natural y de las mutaciones aleatorias. Ejemplo.- hay 2 tipos de jirafa: cuello corto y cuello largo. Las de cuello largo alcanzan las hojas de los árboles y logran sobrevivir y las de corto no (ya que no las alcanzan) 3) La teoría sintética (1930) La teoría sintética o neodarwinismo nación en 1930 con el libro La teoría genética de la selección natural (1930) por Ronald Fisher (1890-1962) con los aportes de Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr y George Simpson consiste fundamentalmente en un enriquecimiento del darwinismo debido a los nuevos descubrimientos de la genética. Los mecanismos de la evolución son los siguientes:  La selección natural Los organismos deben competir entre sí por la existencia. las variaciones que se adapten mejor al medio son las que sobrevivirán y tendrán por tanto más éxito reproductivo; las que no sean ventajosas acabarán siendo eliminadas. ("supervivencia del más apto").  Las mutaciones o cambios aleatorios en la estructura genética de los organismos.  La deriva genética o proceso aleatorio por el cual a lo largo de varias generaciones se modifica la estructura genética de las poblaciones (donde participa un “cuello de botella”).  El flujo genético o proceso por el cual las poblaciones se vuelven genéticamente homogéneas. La teoría sintética es la teoría mayoritariamente aceptada por la comunidad científica. No obstante, existen teorías alternativas, como la teoría del equilibrio puntuado de Esteban Jay Gould (teoría que concibe la evolución a saltos y no como un proceso gradual) o el neutralismo de Kimura (según el cual las variaciones son neutras desde el punto de vista de su valor adaptativo). 3. Materia viva y procesos 3.1 Biología molecular (moléculas orgánicas, inorgánicas y bioelementos) 1) Moléculas orgánicas. Los carbohidratos.- son la fuente primaria de energía química para los sistemas vivos. Los más simples son los monosacáridos (como la glucosa, desoxirribosa, fructosa, ribosa, galactosa) o "azúcares simples".

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Los monosacáridos pueden combinarse para formar disacáridos como la lactosa, maltosa, "dos azúcares” y polisacáridos (como almidón, quitina, glucógeno, celulosa) cadenas de muchos monosacáridos, algunas cumplen funciones reservas energéticas y otras estructurales.  Los lípidos.-también conocidos como grasas. Su característica principal es ser insolubles en agua. Están formados por carbono, hidrogeno y oxígeno. Funcionan como reserva energética y también aíslan el frio .Se clasifican en: Lípidos simples.- solo contienen carbono, hidrogeno y oxígeno. En este grupo se clasifican las ceras, grasas y aceites y su función principal es la de reserva energética. Muchas de las grasas naturales se forman mediante la unión de una molécula de glicerol con tres ácido graso, llamado triglicéridos. Lípidos complejos: fosfolípidos.-además de carbono, hidrogeno y oxigeno tienen fosforo y nitrógeno. Son los componentes de las membranas celulares y por tanto forman parte de todos los seres vivos. Esteroides.- Son estructuralmente diferentes a los demás lípidos. Se componen de 4 anillos de carbono fusionados, unidos a distintos grupos funcionales. Ejemplo de un esteroide es el colesterol.  Las proteínas.-Son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas (2 aminoácidos= di péptido, 50 = proteína).Funciones: Estructural(colágeno, queratina),Movimiento (actina,miosina), Defensa (anticuerpos), Almacenamiento (albumina, zeatina), Hormonas (hormona del crecimiento, insulina), Catalizadora ( enzimas), Transportadoras (hemoglobina, mioglobina).  Los nucleótidos.-Son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada (Bases puricas: adenina, guanina; bases pirimidicas: timina y citosina). Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética. Ejemplos: Adenosín trifosfato: ATP, Adenosín difosfato: ADP, Adenosín monofosfato: AMP, Citosín trifosfato: CTP, Citosín difosfato: CDP. 2) Moléculas inorgánicas.Están formados por distintos elementos pero en su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más importante. -El Agua.-Es una molécula vital y con varias particularidades, tales como su polaridad, que permite que sea un excelente disolvente y su elevado calor específico. -Las Sales Minerales.-Éstas se separan al disolverse en el agua, formando iones, ya sea en el citoplasma o en el líquido extracelular. A pesar de que son mínimos en la composición de los seres vivos, son muy importantes, y cumplen

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diferentes funciones. Algunas de las sales minerales son: Cl, I, Fe, Cu, Ca, P, K, Na  Yodo (I): Ayuda al funcionamiento de la tiroides (que controla gran parte de nuestro metabolismo) produciendo hormonas como la tiroxina. Está presente en mariscos y la sal yodada, entre otros. Si hay falta de yodo la tiroides puede acelerar su funcionamiento (hipertiroidismo) o bajar (hipotiroidismo).  Cloro (Cl): Ayuda al buen funcionamiento del Sistema Nervioso, especialmente neuronas. Está presente en frutas y verduras y en la sal. En dosis mayores, Cl es tóxico.  Sodio (Na+): Ayuda al funcionamiento del Sistema Nervioso. Está presente en frutas y verduras y en la sal.  Potasio (K+): Ayuda al funcionamiento del Sistema Nervioso y a la contracción muscular (por eso los deportistas deben consumir Potasio, porque si no podrían sufrir calambres). Está presente en los cítricos y en los plátanos.  Fósforo (P): Mantiene el nivel de salinidad en el cuerpo. Se encuentra en los huesos y dientes.  Calcio (Ca): Ayuda en la contracción muscular y a la transmisión del impulso nervioso. Forma parte de huesos y dientes.  Cobre (Cu): Forma parte de enzimas que participan en el metabolismo energético.  Hierro (Fe+2): Forma parte de la hemoglobina (proteína que transporta oxígeno a las células) y otras proteínas que participan en el metabolismo energético. 3) Bioelementos.- Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones. Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C C), dobles (C = C) o triples. Lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos.  Primarios.-Son indispensables para la formación de biomoléculas fundamentales (como carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).Constituyen el 97% de la materia viva. Son: C, H, O, N, P, S.  Secundarios.-tienen abundancia mayor a 0.1%.Son: Ca, Na, K, Mg, Cl.  Oligoelementos.- Concentración menor a 0.1%.Son: F, Co, Cu, I, Fe, Mn, Si, Se, Zn. 3.2 Niveles de organización estructural del cuerpo humano  Subatómico: este nivel es el más simple de todo y está formado por electrones, protones y neutrones, que son las distintas partículas que configuran el átomo.  Átomo: es el siguiente nivel de organización. Es un átomo de oxígeno, de hierro, de cualquier elemento químico.

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 Moléculas: las moléculas consisten en la unión de diversos átomos diferentes para formar, por ejemplo, oxígeno en estado gaseoso (O2), dióxido de carbono, o simplemente carbohidratos, proteínas, lípidos...  Celular: las moléculas se agrupan en unidades celulares con vida propia y capacidad de autoreplicación.  Tisular: las células se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular, óseo, cartilaginoso...  Órgano: los tejidos están estructuras en órganos: corazón, bazo, pulmones, cerebro, riñones...  Nivel de sistema o aparato: representa el nivel más complejo de las unidades de organización del cuerpo humano. Involucra una diversidad de órganos diseñados para llevar a cabo una serie de funciones complejas. -Sistema: es un grupo de órganos asociados que concurren en una función general y están formados predominantemente por los mismos tipos de tejidos. Por ejemplo: el sistema esquelético, sistema nervioso, sistema endocrino. -Aparato: es un conjunto de órganos, constituidos por distintos tipos de tejidos, que desempeñan una función común y más amplia, Por ejemplo: el aparato digestivo, aparato respiratorio, aparato urinario.  Organismo forman una organización superior como seres vivos: animales, plantas, insectos. 4. La célula 4.1 Origen de la célula y teoría genética 1) Origen de la célula.- Se acepta que su origen fue un fenómeno físicoquímico y se cree que todos los organismos han evolucionado a partir de un tipo celular que apareció hace unos 3500 millones de años, denominado LUCA (en inglés, Last universal common ancestor). Esta célula debió ser sencilla, supuestamente semejante a los procariotas actuales. Sin embargo, la complejidad celular aumentó con la aparición de las células eucariotas. Los primeros restos fósiles apuntan a que estas células estaban presentes hace unos 1500 millones de años, pero se cree que aparecieron mucho antes. 2) Teoría genética.- En 1839 ocurrieron dos hechos sobresalientes en conexión con este tema Robert Hooke, al describir las "células", y Antonie van Leeuwenhoek, al observar por vez primera los microorganismos): Purkinje, en Bohemia, acuña el término "protoplasma" para significar el contenido vivo de la célula, y los alemanes Mathias Schleiden y Theodor Schwann presentan la idea de que todos los seres vivos están formados por células, provocando así el nacimiento de lo que más tarde habría de llamarse "teoría celular".

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La teoría celular contiene cuatro puntos básicos: 1. Todo ser vivo está formado por una o más células (Schleiden -1838 y Schwann-1839). 2. Toda célula contiene las estructuras necesarias para su funcionamiento, no necesita estructuras externas a ella. 3. Toda célula proviene de la división de otra anterior (Remarck y Virchow 1855). 4. Toda célula contiene el material genético que contiene las características específicas del ser vivo y se las transmite a la descendencia. 2) Teoría de la herencia genética En 1865 Gregor Johann Mendel (18221 –1884) presentó su trabajo sobre la herencia  Primera Ley: “Principio de uniformidad” “Al cruzar dos razas puras, la descendencia será heterocigótica y dominante“. Todos los descendientes del cruce entre dos razas puras son iguales entre sí.  Segunda Ley: “Principio de distribución independiente” “Al cruzar dos razas híbridas, la descendencia será homocigótica e híbrida al 50% “. Los genes que no se manifiestan en la primera generación filial debido al carácter dominante, en la segunda generación filial entre estos cruces, se pueda manifestar.  Tercera Ley: “Principio de la independencia de los caracteres” “Al cruzar varios caracteres, cada uno de ellos se transmite de manera independiente“ 4.2 Características generales de la célula y procesos metabólicos

Características Organismos Organización Tamaño de las células

Superficie celular

Citoplasma Organelos

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Células procariontes

Células eucariontes

Bacterias, arqueobacterias Organismos unicelulares

Protistas, hongos, plantas, animales Organismos unicelulares y pluricelulares

1-5 µ

10-100µ

Membrana y pared celular. En algunas, capsula gelatinosa, flagelos y cilios. Pueden resistir temperaturas extremas Sin citoesqueleto Solo ribosoma

Membrana celular. En algunas, pared celular

Con citoesqueleto Ribosomas, mitocondrias, vacuolas, cloroplastos,

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Núcleo

Un solo cromosoma circular y sin proteínas Ausente, su ADN está disperso en el citoplasma Página

ADN

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C. Animal

Pared celular

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Membrana plasmática

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Núcleo

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Nucléolo

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Ribosoma

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Retículo endoplasmático liso

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Retículo endoplasmático rugoso

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Aparato de Golgi

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Vacuolas y vesículas

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Lisosomas

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C. Vegetal

lisosomas, aparato de Golgi, etc.(tabla siguiente) Cromosoma en forma lineal, combinados con proteínas Presente

Función Regular el volumen celular y determinar la forma celular. Controla el contenido químico de la célula. Mantener el medio interno separado del externo Dirige la actividad celular, ya que contiene el programa genético Es la biogénesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN pre-ribosomal. Elabora proteínas de la información leída del ARN en el proceso de traslación. La síntesis de lípidos de membrana, el almacenamiento de calcio y la destoxificación de drogas. Participa en la síntesis de todas las proteínas que deben empacarse o trasladarse a la membrana plasmática o de la membrana de algún orgánulo. Transporte, maduración, acumulación y secreción de proteínas procedentes del R.E. Eliminar el exceso de agua. Eliminación de sustancias Participación en los procesos de endocitosis (digestión)

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Cloroplastos

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Citoesqueleto

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MICROTUBOS O MICROTUBULOS

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Centriolos

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Mitocondria

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Biología La oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP.(Respiración celular) Se ocupan de la fotosíntesis. Estabilizar la estructura de la célula y producir movimiento. Determinación de la forma celular, son los responsables de diversos movimientos celulares Es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso acromático

Morfología bacteriana

FUNCIONES DE LA CELULA  Irritabilidad: Es la capacidad del protoplasma para responder a un estímulo. Es más notable en las neuronas y desaparece con la muerte celular.  Conductividad: es la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la célula a partir del punto de estimulación.  Contractilidad: es la capacidad de una célula para cambiar de forma, generalmente por acortamiento. Está muy desarrollada en las células musculares.  Respiración: Esencial para la vida, es el proceso por medio del cual las células producen energía al utilizar las sustancias alimenticias y el oxígeno absorbido, para tal fin, y además producir dióxido de carbono y agua.  Absorción: Es la capacidad de las células para captar sustancias del medio.

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 Secreción: Es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una enzima digestiva o una hormona.  Excreción: Es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular.  Reproducción: Es la división celular. 2) METABOLISMO El metabolismo de una célula son todas las reacciones químicas por medio de las cuales se efectúa la nutrición. El metabolismo puede dividirse en dos procesos bien diferenciados: anabolismo y catabolismo. 1) Anabolismo.-Son las reacciones químicas de la célula cuyo objetivo fundamental es la síntesis (construcción o elaboración) de sustancias complejas a partir de sustancias más simples. El anabolismo se comporta como un metabolismo constructivo o positivo, ya que es fundamental para el mantenimiento de todos los tejidos y para el crecimiento de células nuevas. Por otra parte, se obtiene energía de reserva para ser utilizada cuando sea necesario. Las reacciones anabólicas transforman las moléculas simples y de bajo peso molecular en macromoléculas nutritivas como los hidratos de carbono, los lípidos o grasas, las proteínas y los ácidos nucleicos. 2) Catabolismo.-Son los procesos donde las células descomponen o “degradan” las macromoléculas de carbohidratos, grasas y proteínas y las transforman en sustancias más simples. De esa forma se libera la energía almacenada en ellas y puede utilizarse como combustible para realizar las distintas funciones orgánicas como, por ejemplo, mantener la temperatura normal del cuerpo, respirar o caminar. Las sustancias simples producidas por el catabolismo (dióxido de carbono, urea, amoníaco, etc.) son eliminadas del organismo por los riñones, los intestinos, los pulmones y la piel. La energía obtenida se almacena como ATP. El catabolismo, o metabolismo destructivo, cumple entonces con dos propósitos: 1. Liberar energía útil para las reacciones de síntesis de nuevas moléculas (anabolismo). 2. Aportar materia prima para las reacciones anabólica

4.3 Procesos fisiológicos, transporte molecular a través de la membrana 1) Procesos fisiológicos  Movimiento de proteínas. - El movimiento de las proteínas sobre la célula para su uso en la estructura y en los procesos enzimáticos.  El transporte activo y el transporte pasivo. - Los procesos que facilitan el movimiento de las moléculas dentro y fuera de las células.

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 La autofagia. - El proceso por el cual las células "comen" sus propios componentes internos o invasores microbianos.  Adhesión. - Los procesos químicos que las células y otros tejidos se mantienen unidos.  La división celular. - Un proceso célula eucariota que resulta en la formación de células hijas; hay dos tipos principales: la de la mitosis (profase, metafase, anafase, telofase, citocinesis) y la meiosis (profase I, metafase I, anafase I , telofase I, Intercinesis, profase II, metafase II, anafase II, telofase II células hijas).  Movimiento de la célula.- La quimiotaxis, contracción, cilios y flagelos.  Señalización celular.- Regulación de la conducta celular mediante señales del exterior, tales como el uso de hormonas o neurotransmisores.  La reparación del ADN y la muerte celular.  Metabolismo.- La glucólisis, la respiración, la fotosíntesis - procesos por los cuales la energía se almacena y/o liberada para su uso por la célula.  La transcripción y empalme del ARNm.- Los procesos por los cuales los genes se expresan, principalmente a través de la transcripción de ARN y proteínas.

2) Transporte molecular a través de la membrana La membrana plasmática constituye la frontera física de la célula, por lo que todas las sustancias que hayan de entrar o salir de la misma deberán de un modo u otro atravesar esta barrera. Transporte pasivo.- En esta modalidad de transporte las sustancias atraviesan la membrana plasmática a favor de gradiente de concentración, es decir, desde el lado de la membrana en el que la sustancia se halla a concentración más elevada hacia el lado en el que dicha concentración es más reducida. Cuando se trata de iones o sustancias cargadas, además del gradiente de concentración, interviene el gradiente eléctrico a través de la membrana (potencial de membrana), que vendrá dado por la cantidad y el signo (+ o -) de las cargas eléctricas a ambos lados de la misma. En este caso, el transporte tendrá lugar a favor de gradiente electroquímico. El transporte pasivo es un proceso espontáneo, transcurre de acuerdo con las leyes de la difusión antes citadas y, por lo tanto, no implica ningún consumo de energía. Existen tres formas posibles:  Difusión Simple: ocurre a través de la doble capa de Fosfolípidos, las sustancias solubles en lípidos pueden atravesar fácilmente la bicapa lipídica, moviéndose a favor de su gradiente de concentración. Esto sucede con moléculas pequeñas sin carga eléctrica neta como la urea y

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el glicerol o bien con moléculas hidrofóbicas como el oxígeno, los ácidos grasos y las vitaminas liposolubles.  Difusión Facilitada: algunas proteínas integrales presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un canal hidrofílico que puede ser atravesado por moléculas polares con carga eléctrica neta por ejemplo los iones pasan a través de las proteínas integrales.  Ósmosis: se refiere sólo al movimiento de moléculas de agua. (medio hipotónico: afuera de la célula hay mucha agua y poco soluto por tanto el agua tiende a entrar en la célula. hipertónico: en el exterior hay más soluto y menos agua por tanto el agua tiende a salir. Isotónico: el medio esta balanceado). Transporte activo.- En esta modalidad de transporte las sustancias atraviesan la membrana plasmática en contra de un gradiente de concentración, o bien, si se trata de sustancias con carga eléctrica, en contra de un gradiente electroquímico. En este caso, la dirección del transporte es contraria a la que predicen las leyes termodinámicas, es decir, se opone a la tendencia natural a que se alcancen por difusión idénticas concentraciones a ambos lados de la membrana. Por ello, el transporte activo no es un proceso espontáneo, sino que requiere energía metabólica que debe ser aportada por la hidrólisis del ATP (molécula que las células utilizan universalmente para almacenar y transportar energía química).

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