Fundamentos de Biología y sus Ramas

La Biología es la ciencia que estudia los seres vivos, desde el nivel molecular hasta su integración en los ecosistemas, abarcando su estructura, función, diversidad, origen y evolución.

Ramas Principales de la Biología:

• Botánica: Ciencia que estudia las plantas desde el nivel celular.
• Zoología: Se encarga del estudio del reino animal (Animalia).
• Ecología: Estudia las interacciones que se establecen entre los seres vivos y su entorno.
• Etología: Disciplina científica derivada de la zoología que se preocupa por el estudio de los comportamientos de las distintas especies animales.
• Taxonomía: Ciencia en la que se clasifican los organismos y se establecen parámetros de diferencia, creando familias, ramas y conjuntos de razas.
• Microbiología: Rama de la biología que se encarga de estudiar a los microorganismos, por ejemplo, bacterias y su tiempo de reproducción.
• Ictiología: Rama de la zoología que se encarga de estudiar a los peces.
  • El pez más grande del mundo es el tiburón ballena, con 12 metros de longitud.
• Mastozoología: Es la rama de la zoología dedicada al estudio de los mamíferos.
  • El mamífero más grande del mundo es la ballena azul, con 24 a 26 metros.
  • Un mamífero que pone huevos es el ornitorrinco.

Clasificación Animal:

• Invertebrados: Carecen de columna vertebral. Ejemplos: artrópodos, moluscos, gusanos, equinodermos, medusas, esponjas.
• Vertebrados: Animales que se caracterizan por la presencia de columna vertebral.

Características de los Seres Vivos

Los seres vivos comparten una serie de características fundamentales que los distinguen de la materia inerte:

1. Estructura: La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Existen organismos unicelulares y organismos pluricelulares.
2. Organización: Todo ser vivo presenta una organización para poder desempeñar sus funciones en el medio ambiente que lo rodea.
3. Metabolismo: Conjunto de funciones vitales que se realizan dentro de los seres vivos (anabolismo y catabolismo).
4. Homeostasis: Capacidad de autorregulación que presentan los seres vivos para mantener las condiciones internas estables con respecto a los cambios en el ambiente.
5. Crecimiento: Aumento de sustancia viva de los organismos.
6. Reproducción: Capacidad de los seres vivos de multiplicarse, dando lugar a otros de su misma especie.
7. Adaptación: Capacidad de sobrevivir en un medio determinado. Puede ser:
   • Morfológica: Externa.
   • Fisiológica: Interna.
   • Etológica: Comportamental.
8. Irritabilidad: Es la capacidad de los seres vivos para responder ante los estímulos del medio (químicos, físicos, etológicos).

Origen de la Vida y Método Científico

Teorías sobre el Origen de la Vida:

Generación Espontánea:

Antigua teoría biológica que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte.

• Francisco Redi (1626-1697): No estaba convencido de la generación espontánea. Sus experimentos con carne y gusanos demostraron que los pequeños organismos blancos (larvas) dejaban de moverse y eran la progenie de las moscas.
• Louis Pasteur (1822-1895): Demostró que hay microorganismos en las partículas de polvo. Hirvió caldo en varios frascos con cuellos de cisne, probando que la vida no surgía espontáneamente del caldo.

El Método Científico:

Serie de pasos que se utilizan con el fin de adquirir nuevos conocimientos.

1. Observación: Analizar con atención algo de interés con la finalidad de obtener la mayor información posible, utilizando diferentes técnicas.
2. Planteamiento del Problema: Formular preguntas sobre lo observado, analizar la información obtenida y buscar antecedentes (información relacionada con el tema).
3. Formulación de Hipótesis: Es la explicación provisional que nos damos ante el hecho observado. Puede ser:
   • Independiente: La causa.
   • Dependiente: El efecto.
4. Diseño del Experimento: Plan de actividades para probar nuestra hipótesis, incluyendo materiales.
5. Experimentación: Aplicación de la metodología, métodos y procedimientos.
6. Resultados: Recopilación y análisis de los datos obtenidos.
7. Confirmación o Rechazo de Hipótesis: Conclusión basada en los resultados de la experimentación.

Bioelementos y Biomoléculas Esenciales

Bioelementos:

Elementos que conforman a los seres vivos.

• Primarios: Componen el 99% de los seres vivos (C, H, O, N, S, P – CHONSP).
• Secundarios: Constituyen aproximadamente el 1%.

El Agua:

Es el líquido más abundante de la superficie de la Tierra y es crucial para la vida.

Propiedades del Agua:

• Cohesión: Fuerza de atracción molecular entre las moléculas de un cuerpo.
• Adhesión: Unión a otras moléculas.
• Densidad: Peso en diferentes estados (líquido, sólido, gaseoso).
• Disolvente Universal: Debido a su polaridad, permite reacciones químicas y procesos biológicos.

Carbohidratos (Hidratos de Carbono):

Son la fuente más importante de energía para el cuerpo.

Clasificación de Carbohidratos:

• Monosacáridos: Azúcares simples formados por una sola unidad de carbohidrato, generalmente con cinco o seis átomos de carbono.
  • Ejemplo: Glucosa, principal fuente de energía de los seres vivos.
• Oligosacáridos: Formados por 2 a 10 monosacáridos unidos por un enlace glucosídico. Los más conocidos son los disacáridos:
  • Sacarosa (Glucosa + Fructosa)
  • Maltosa (Glucosa + Glucosa)
  • Lactosa (Glucosa + Galactosa)
• Polisacáridos: Macromoléculas formadas por más de 10 monosacáridos. Sus funciones principales son de reservas energéticas y estructurales.
  • Ejemplos: Almidón (2 mil-3 mil glucosas), Glucógeno (12-18 glucosas), Celulosa.

Proteínas:

Son macromoléculas formadas por cadenas de aminoácidos. Los aminoácidos son la unidad mínima de las proteínas y poseen un grupo amino y un grupo carboxilo.

Tipos de Aminoácidos:

• Esenciales: Aminoácidos que el cuerpo no logra sintetizar y son obtenidos mediante la dieta.
• No Esenciales: Aminoácidos que el cuerpo logra sintetizar.

Clasificación de Proteínas:

• Holoproteínas: Proteínas compuestas únicamente por aminoácidos.
  • Ejemplos: Colágeno, Queratina, Fibroínas.
• Heteroproteínas: Además de aminoácidos, están compuestas por otra biomolécula llamada grupo prostético.
  • Cromoproteínas: Poseen color (ej. Hemoglobina – hierro, Hemocianina – cobre).
  • Glucoproteínas: Contienen carbohidratos.

Funciones de las Proteínas:

La función de una proteína dependerá de la secuencia de aminoácidos.

• Estructural y soporte mecánico.
• Acción enzimática (catalizadores biológicos).
• Transporte (ej. hemoglobina transporta oxígeno).
• Movimiento y contracción (ej. actina y miosina).
• Regulación hormonal.
• Defensa (ej. anticuerpos).

Vitaminas

Son compuestos orgánicos que no pueden ser sintetizados por la célula animal, pero que se requieren en mínimas cantidades para el correcto funcionamiento del organismo.

Clasificación de Vitaminas:

• Liposolubles: Solubles en grasa.
  • Vitamina A (frutas): Su deficiencia puede causar resequedad en la piel y problemas de visión.
  • Vitamina D (huevo): Su deficiencia puede causar raquitismo.
  • Vitamina E (carne): Su deficiencia puede causar esterilidad.
  • Vitamina K (espinacas): Su deficiencia puede causar mala coagulación.
• Hidrosolubles: Solubles en agua.
  • Vitaminas del grupo B (pescado, huevo): Importantes en la fabricación de glóbulos rojos. Su deficiencia puede causar anemia y fatiga muscular.
  • Vitamina C (cítricos, vegetales): Su deficiencia puede causar fatiga y escorbuto.

La Célula: Teoría y Tipos

Teoría Celular:

Antecedentes Históricos:

• 1665 – Robert Hooke: Acuñó el término “célula” al observar el corcho con un microscopio que él mismo creó.
• 1838 – Matthias Jakob Schleiden: Propuso que las plantas están compuestas por células.
• 1839 – Theodor Schwann: Extendió la teoría a los animales, afirmando que todos los seres vivos están compuestos por células.

Postulados de la Teoría Celular:

1. La célula es la unidad estructural y funcional de todo ser vivo.
2. Todos los seres vivos están formados por células.
3. Toda célula solo puede venir de otra célula preexistente (refutando la generación espontánea).
4. Cada célula contiene la información hereditaria necesaria para controlar su ciclo, desarrollo y funcionamiento.

Células Eucariotas vs. Procariotas:

Las células se clasifican principalmente en dos tipos:

Teoría de la Endosimbiosis:

Propuesta por Lynn Margulis, explica la evolución de las células eucariotas a partir de la simbiosis entre procariotas, especialmente el origen de las mitocondrias y los cloroplastos.