tema 1: biología celular
1.1: introducción a las células
- Según la teoría celular, los organismos vivos están compuestos de células.
- Los organismos que consisten en una sola célula llevan a cabo todas las funciones de la vida en esa célula.
- La relación superficie / volumen es importante en la limitación del tamaño de la celda
- Los organismos multicelulares tienen propiedades que emergen de la interacción de sus componentes celulares.
- Se pueden desarrollar tejidos especializados por diferenciación celular en organismos multicelulares.
- La diferenciación implica la expresión de algunos genes y no de otros en el genoma de una célula.
- La capacidad de las células madre para dividirse y diferenciarse a lo largo de diferentes vías es necesaria en el desarrollo embrionario y también hace que las células madre sean adecuadas para usos terapéuticos.
1.2: ultraestructura de las células
- Los procariotas tienen una estructura celular simple sin compartimentación.
- Los eucariotas tienen una estructura celular compartimentada
- Los microscopios electrónicos tienen una resolución mucho más alta que los microscopios de luz.
- Estructura y función de los orgánulos dentro de las células de la glándula exocrina del páncreas y dentro de las células mesofílicas empalizadas de la hoja.
- Los procariotas se dividen por fisión binaria
1.3: estructura de las membranas
- Los fosfolípidos forman bicapas en el agua debido a las propiedades anfipáticas de las moléculas de fosfolípidos.
- Las proteínas de membrana son diversas en términos de estructura, posición en la membrana y función.
- El colesterol es un componente de las membranas celulares de los animales.
- El colesterol en las membranas de mamíferos reduce la fluidez y permeabilidad de la membrana a algunos solutos.
1.4: transponte de membrana
- Las partículas se mueven a través de las membranas mediante difusión simple, difusión facilitada, ósmosis y transporte activo.
- La fluidez de las membranas permite que los materiales sean transportados a las células por endocitosis o liberados por exocitosis.
- Las vesículas mueven materiales dentro de las células.
- Estructura y función de las bombas de sodio-potasio para el transporte activo y canales de potasio para facilitar la difusión en los axones.
- Los tejidos u órganos que se utilizarán en los procedimientos médicos deben bañarse en una solución con la misma osmolaridad que el citoplasma para prevenir la ósmosis.
1.5: el origen de las células
- Las células solo pueden formarse por división de células preexistentes
- Las primeras celdas deben haber surgido de material no vivo
- El origen de las células eucariotas puede explicarse por la teoría endosimbiótica.
- La evidencia de los experimentos de Pasteur de que la generación espontánea de células y organismos no ocurre ahora en la Tierra
1.6: división celular
- La mitosis es la división del núcleo en dos núcleos hijos genéticamente idénticos.
- Los cromosomas se condensan por superenrollamiento durante la mitosis
- La interfase es una fase muy activa del ciclo celular con muchos procesos que ocurren en el núcleo y el citoplasma.
- La citocinesis ocurre después de la mitosis y es diferente en las células vegetales y animales.
- Las ciclinas están involucradas en el control del ciclo celular.
- Los mutágenos, oncogenes y metástasis están involucrados en el desarrollo de tumores primarios y secundarios.
tema 2: biología molecular
2.1: moléculas para el metabolismo
- La biología molecular explica los procesos vivos en términos de las sustancias químicas involucradas.
- Los átomos de carbono pueden formar cuatro enlaces covalentes permitiendo que exista una diversidad de compuestos estables
- La vida se basa en compuestos de carbono que incluyen carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
- El metabolismo es la red de todas las reacciones catalizadas por enzimas en una célula u organismo
- El anabolismo es la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas más simples, incluida la formación de macromoléculas a partir de monómeros por reacciones de condensación.
- El catabolismo es la descomposición de moléculas complejas en moléculas más simples, incluida la hidrólisis de macromoléculas en monómeros.
2.2: agua
- Las moléculas de agua son polares y se forman enlaces de hidrógeno entre ellas.
- Los enlaces de hidrógeno y la bipolaridad explican las propiedades cohesivas, adhesivas, térmicas y solventes del agua.
- Las sustancias pueden ser hidrofílicas o hidrofóbicas.
2.3: glucidos y lípidos
- Los monómeros monosacáridos están unidos entre sí por reacciones de condensación para formar disacáridos y polímeros polisacáridos.
- Los ácidos grasos pueden ser saturados, monoinsaturados o poliinsaturados.
- Los ácidos grasos insaturados pueden ser cis o trans isómeros
- Los triglicéridos se forman por condensación a partir de tres ácidos grasos y un glicerol.
- Estructura y función de celulosa y almidón en plantas y glucógeno en humanos.
- Evidencia científica sobre los riesgos para la salud de las grasas trans y los ácidos grasos saturados.
- Los lípidos son más adecuados para el almacenamiento de energía a largo plazo en humanos que los carbohidratos.
- Evaluación de la evidencia y los métodos utilizados para obtener la evidencia de declaraciones de propiedades saludables sobre los lípidos.
2.4: proteínas
- Los aminoácidos están unidos por condensación para formar polipéptidos.
- Hay 20 aminoácidos diferentes en los polipéptidos sintetizados en los ribosomas.
- Los aminoácidos se pueden unir en cualquier secuencia dando una amplia gama de posibles polipéptidos.
- La secuencia de aminoácidos de los polipéptidos está codificada por genes
- Una proteína puede consistir en un polipéptido único o más de un polipéptido unido entre sí.
- La secuencia de aminoácidos determina la conformación tridimensional de una proteína.
- Los organismos vivos sintetizan muchas proteínas diferentes con una amplia gama de funciones.
- Cada individuo tiene un proteoma único
2.5: enzimas
- Las enzimas tienen un sitio activo al que se unen sustratos específicos
- La catálisis enzimática implica movimiento molecular y la colisión de sustratos con el sitio activo
- La temperatura, el pH y la concentración del sustrato afectan la tasa de actividad de las enzimas.
- Las enzimas pueden ser desnaturalizadas
- Las enzimas inmovilizadas son ampliamente utilizadas en la industria.
2.6: estructura del ADN y el ARN
- Los ácidos nucleicos ADN y ARN son polímeros de nucleótidos.
- El ADN difiere del ARN en el número de hebras presentes, la composición base y el tipo de pentosa
- El ADN es una molécula de doble hélice compuesta por dos cadenas antiparalelas de nucleótidos unidos por enlaces de hidrógeno entre pares de bases complementarias.
2.7: replicación, transcripción y traducción del ADN
- la replicación del ADN es semiconservadora y depende del emparejamiento de bases complementario.
- Helicase desenrolla la doble hélice y separa las dos hebras rompiendo enlaces de hidrógeno
- La ADN polimerasa une nucleótidos para formar una nueva cadena, utilizando la cadena preexistente como plantilla
- La transcripción es la síntesis de ARNm copiado de las secuencias de bases de ADN por la ARN polimerasa
- La traducción es la síntesis de polipéptidos en ribosomas
- La secuencia de aminoácidos de los polipéptidos está determinada por ARNm de acuerdo con el código genético
- Los codones de tres bases en ARNm corresponden a un aminoácido en un polipéptido
- La traducción depende del emparejamiento de bases complementarias entre codones en ARNm y anticodón en ARNt
2.8: respiración celular
- La respiración celular es la liberación controlada de energía de los compuestos orgánicos para producir ATP.
- El ATP de la respiración celular está disponible de inmediato como fuente de energía en la célula.
- La respiración celular anaeróbica produce un pequeño rendimiento de ATP a partir de glucosa
- La respiración celular aeróbica requiere oxígeno y proporciona un gran rendimiento de ATP a partir de glucosa
2.9: fotosíntesis
- La fotosíntesis es la producción de compuestos de carbono en las células que utilizan energía lumínica.
- La luz visible tiene un rango de longitudes de onda con violeta la longitud de onda más corta y rojo la más larga
- La clorofila absorbe la luz roja y azul con mayor eficacia y refleja la luz verde más que otros colores.
- El oxígeno se produce en la fotosíntesis a partir de la fotólisis del agua.
- Se necesita energía para producir carbohidratos y otros compuestos de carbono a partir del dióxido de carbono.
- La temperatura, la intensidad de la luz y la concentración de dióxido de carbono son posibles factores limitantes en la tasa de fotosíntesis
tema 3: genética
3.1: genes
- Un gen es un factor heredable que consiste en una longitud de ADN e influye en una carácterística específica.
- Un gen ocupa una posición específica en un cromosoma.
- Las diversas formas específicas de un gen son alelos
- Los alelos difieren entre sí en una o solo unas pocas bases
- Los nuevos alelos se forman por mutación.
- El genoma es la totalidad de la información genética de un organismo.
- La secuencia de bases completa de genes humanos fue secuenciada en el Proyecto Genoma Humano
3.2: cromosomas
- Los procariotas tienen un cromosoma que consiste en una molécula de ADN circular.
- Algunos procariotas también tienen plásmidos, pero los eucariotas no.
- Los cromosomas eucariotas son moléculas de ADN lineales asociadas con proteínas histonas.
- En una especie eucariota hay diferentes cromosomas que transportan genes diferentes.
- Los cromosomas homólogos llevan la misma secuencia de genes pero no necesariamente los mismos alelos de esos genes.
- Los núcleos diploides tienen pares de cromosomas homólogos.
- Los núcleos haploides tienen un cromosoma de cada par
- El número de cromosomas es un rasgo carácterístico de los miembros de una especie.
- Un cariograma muestra los cromosomas de un organismo en pares homólogos de longitud decreciente.
- El sexo está determinado por los cromosomas sexuales y los autosomas son cromosomas que no determinan el sexo.
3.3 meiosis
- Un núcleo diploide se divide por meiosis para producir cuatro núcleos haploides.
- La separación de pares de cromosomas homólogos en la primera división de la meiosis reduce a la mitad el número de cromosomas
- El ADN se replica antes de la meiosis para que todos los cromosomas consistan en dos cromátidas hermanas
- Las primeras etapas de la meiosis implican el emparejamiento de cromosomas homólogos y el cruce seguido de condensación.
- La orientación de pares de cromosomas homólogos antes de la separación es aleatoria
- La reducción a la mitad del número de cromosomas permite un ciclo de vida sexual con fusión de gametos.
- El cruce y la orientación aleatoria promueven la variación genética.
- La fusión de gametos de diferentes padres promueve la variación genética.
3.4 herencia
- Mendel descubríó los principios de la herencia con experimentos en los que se cruzaron grandes cantidades de plantas de guisantes
- Los gametos son haploides, por lo que contienen solo un alelo de cada gen
- Los dos alelos de cada gen se separan en diferentes núcleos hijos haploides durante la meiosis
- La fusión de gametos produce cigotos diploides con dos alelos de cada gen que pueden ser el mismo alelo o alelos diferentes
- Los alelos dominantes enmascaran el efecto de los alelos recesivos, pero los alelos codominantes tienen efectos conjuntos.
- Muchas enfermedades genéticas en humanos se deben a alelos recesivos de genes autosómicos, aunque algunas enfermedades genéticas se deben a alelos dominantes o co-dominantes.
- Algunas enfermedades genéticas están relacionadas con el sexo.
- El patrón de herencia es diferente con los genes ligados al sexo debido a su ubicación en los cromosomas sexuales.
- Se han identificado muchas enfermedades genéticas en humanos, pero la mayoría son muy raras.
- La radiación y los químicos mutagénicos aumentan la tasa de mutación y pueden causar enfermedades genéticas y cáncer.
3.5: modificación genética y biotecnica
- La PCR se puede usar para amplificar pequeñas cantidades de ADN
- La electroforesis en gel se usa para separar proteínas o fragmentos de ADN según el tamaño
- El perfil de ADN implica la comparación de ADN
- La modificación genética se lleva a cabo mediante transferencia de genes entre especies.
- Los clones son grupos de organismos genéticamente idénticos, derivados de una única célula madre original.
- Muchas especies de plantas y algunas especies animales tienen métodos naturales de clonación.
- Los animales se pueden clonar en la etapa embrionaria dividiendo el embrión en más de un grupo de células
- Se han desarrollado métodos para clonar animales adultos usando células diferenciadas
tema 4: ecología
4.1: especies comunidades y ecosistemas
- Las especies son grupos de organismos que pueden cruzarse potencialmente para producir descendencia fértil
- Los miembros de una especie pueden aislarse reproductivamente en poblaciones separadas
- Una comunidad está formada por poblaciones de diferentes especies que viven juntas e interactúan entre sí.
- Una comunidad forma un ecosistema por sus interacciones con el entorno abiótico.
- Las especies tienen un método de nutrición autotrófico o heterotrófico (algunas especies tienen ambos métodos)
- Los autótrofos obtienen nutrientes inorgánicos del ambiente abiótico.
- Los consumidores son heterótrofos que se alimentan de organismos vivos por ingestión.
- Los detritívoros son heterótrofos que obtienen nutrientes orgánicos de los detritos por digestión interna.
- Los saprótrofos son heterótrofos que obtienen nutrientes orgánicos de organismos muertos por digestión externa.
- El suministro de nutrientes inorgánicos se mantiene mediante el ciclo de nutrientes.
- Los ecosistemas tienen el potencial de ser sostenibles durante largos períodos de tiempo.
4.2: flujo de energía
- La mayoría de los ecosistemas dependen del suministro de energía de la luz solar.
- La energía de la luz se convierte en energía química en compuestos de carbono por fotosíntesis
- La energía química en los compuestos de carbono fluye a través de las cadenas alimentarias a través de la alimentación.
- La energía liberada de los compuestos de carbono por la respiración se usa en organismos vivos y se convierte en calor.
- Los organismos vivos no pueden convertir el calor en otras formas de energía.
- Se pierde calor de los ecosistemas
- Las pérdidas de energía entre los niveles tróficos restringen la longitud de las cadenas alimentarias y la biomasa de los niveles tróficos más altos
4.3: ciclismo del carbono
- Los autótrofos convierten el dióxido de carbono en carbohidratos y otros compuestos de carbono.
- En los ecosistemas acuáticos, el carbono está presente como dióxido de carbono disuelto e iones de hidrogenocarbonato.
- El dióxido de carbono se difunde desde la atmósfera o el agua hacia autótrofos.
- El dióxido de carbono se produce por la respiración y se difunde fuera de los organismos hacia el agua o la atmósfera.
- El metano es producido a partir de materia orgánica en condiciones anaeróbicas por los arqueanos metanogénicos y algunos se difunden a la atmósfera o se acumulan en el suelo.
- El metano se oxida a dióxido de carbono y agua en la atmósfera.
- La turba se forma cuando la materia orgánica no se descompone completamente debido a condiciones ácidas y / o anaeróbicas en suelos anegados
- La materia orgánica parcialmente descompuesta de épocas geológicas pasadas se convirtió en carbón o en petróleo y gas que se acumula en rocas porosas.
- El dióxido de carbono se produce por la combustión de biomasa y materia orgánica fosilizada.
- Los animales como los corales formadores de arrecifes y los moluscos tienen partes duras que están compuestas de carbonato de calcio y pueden fosilizarse en piedra caliza.
4.4: cambio climático
- El dióxido de carbono y el vapor de agua son los gases de efecto invernadero más importantes.
- Otros gases como el metano y los óxidos de nitrógeno tienen menos impacto.
- El impacto de un gas depende de su capacidad para absorber la radiación de onda larga, así como de su concentración en la atmósfera.
- La Tierra calentada emite radiación de longitud de onda más larga (calor)
- La radiación de onda más larga es absorbida por los gases de efecto invernadero que retienen el calor en la atmósfera.
- Las temperaturas globales y los patrones climáticos están influenciados por las concentraciones de gases de efecto invernadero.
- Existe una correlación entre las crecientes concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono desde el comienzo de la revolución industrial hace 200 años y las temperaturas globales promedio.
- Los aumentos recientes en el dióxido de carbono atmosférico se deben en gran medida a los aumentos en la combustión de materia orgánica fosilizada.
tema 5: evolución y biodiversidad
5.1: evidencia de evolución
- La evolución ocurre cuando cambian las carácterísticas heredables de una especie
- El registro fósil proporciona evidencia de la evolución.
- La cría selectiva de animales domesticados muestra que la selección artificial puede causar evolución
- La evolución de las estructuras homólogas por radiación adaptativa explica las similitudes en la estructura cuando existen diferencias en la función.
- Las poblaciones de una especie pueden divergir gradualmente en especies separadas por evolución
- La variación continua en el rango geográfico de las poblaciones relacionadas coincide con el concepto de divergencia gradual
5.2: selección natural
- La selección natural solo puede ocurrir si hay variación entre los miembros de la misma especie
- La mutación, la meiosis y la reproducción sexual causan variación entre los individuos de una especie.
- Las adaptaciones son carácterísticas que hacen que un individuo se adapte a su entorno y forma de vida.
- Las especies tienden a producir más crías de las que el medio ambiente puede soportar
- Las personas que están mejor adaptadas tienden a sobrevivir y producen más descendencia, mientras que las menos adaptadas tienden a morir o producir menos descendencia
- Las personas que reproducen transmiten carácterísticas a sus hijos
- La selección natural aumenta la frecuencia de las carácterísticas que hacen que los individuos estén mejor adaptados y disminuye la frecuencia de otras carácterísticas que conducen a cambios dentro de la especie.
5.3: clasificación de la biodiversidad
- El sistema binomial de nombres para especies es universal entre los biólogos y ha sido acordado y desarrollado en una serie de congresos.
- Cuando se descubren especies, se les da nombres científicos utilizando el sistema binomial.
- Todos los organismos se clasifican en tres dominios.
- Los taxonomistas clasifican las especies usando una jerarquía de taxones
- Los principales taxones para clasificar eucariotas son reino, filo, clase, orden, familia, género y especie.
- En una clasificación natural, el género y los taxones superiores que lo acompañan consisten en todas las especies que han evolucionado a partir de una especie ancestral común.
- Los taxonomistas a veces reclasifican grupos de especies cuando nuevas pruebas muestran que un taxón anterior contiene especies que han evolucionado a partir de diferentes especies ancestrales.
- Las clasificaciones naturales ayudan en la identificación de especies y permiten la predicción de carácterísticas compartidas por especies dentro de un grupo
5.4: cladistica
- Un clado es un grupo de organismos que han evolucionado a partir de un ancestro común.
- Los cladogramas son diagramas de árbol que muestran la secuencia más probable de divergencia en clados.
- La evidencia de qué especies son parte de un clado se puede obtener de la secuencia de bases de un gen o la secuencia de aminoácidos correspondiente de una proteína
- Las diferencias de secuencia se acumulan gradualmente, por lo que existe una correlación positiva entre el número de diferencias entre dos especies y el tiempo desde que se separaron de un ancestro común.
- Los rasgos pueden ser análogos u homólogos
- La evidencia de la cladística ha demostrado que la clasificación de algunos grupos basada en la estructura no se correspondía con los orígenes evolutivos de un grupo o especie.
tema 6: fisiología humana
6.1: digestión y absorción
- La contracción del músculo circular y longitudinal del intestino delgado mezcla la comida con enzimas y la mueve a lo largo del intestino.
- Las enzimas digieren la mayoría de las macromoléculas de los alimentos en monómeros en el intestino delgado.
- El páncreas segrega enzimas en la luz del intestino delgado.
- Las vellosidades aumentan el área superficial del epitelio sobre el cual se lleva a cabo la absorción.
- Las vellosidades absorben los monómeros formados por la digestión, así como los iones minerales y las vitaminas.
- Se requieren diferentes métodos de transporte de membrana para absorber diferentes nutrientes.
6.2: sistema sanguíneo
- Las arterias transportan sangre a alta presión desde los ventrículos a los tejidos del cuerpo.
- Las arterias tienen células musculares y fibras elásticas en sus paredes.
- Los músculos y las fibras elásticas ayudan a mantener la presión sanguínea entre los ciclos de bombeo.
- La sangre fluye a través de los tejidos en los capilares.
- Los capilares tienen paredes permeables que permiten el intercambio de material entre las células en el tejido y la sangre en el capilar.
- Las venas recogen sangre a baja presión de los tejidos del cuerpo y la devuelven a las aurículas del corazón.
- Las válvulas en las venas y el corazón aseguran la circulación de la sangre al evitar el reflujo
- Hay una circulación separada para los pulmones.
- El latido del corazón es iniciado por un grupo de células musculares especializadas en la aurícula derecha llamado nodo sinoauricular.
- El nodo sinoauricular actúa como marcapasos.
- El nodo sinoauricular envía una señal eléctrica que estimula la contracción a medida que se propaga a través de las paredes de las aurículas y luego de las paredes de los ventrículos.
- La frecuencia cardíaca puede aumentarse o disminuirse mediante impulsos que llegan al corazón a través de dos nervios desde la médula del cerebro.
- La epinefrina aumenta la frecuencia cardíaca para prepararse para una actividad física vigorosa
6.3: defensa contra enfermedades infecciosas
- La piel y las membranas mucosas forman una defensa primaria contra los patógenos que causan enfermedades infecciosas.
- Los cortes en la piel están sellados por la coagulación de la sangre.
- Los factores de coagulación se liberan de las plaquetas.
- La cascada da como resultado la rápida conversión de fibrinógeno a fibrina por la trombina.
- La ingestión de patógenos por los glóbulos blancos fagocíticos proporciona inmunidad no específica a la enfermedad.
- La producción de anticuerpos por linfocitos en respuesta a patógenos particulares proporciona inmunidad específica
- Los antibióticos bloquean los procesos que ocurren en las células procariotas pero no en las células eucariotas.
- Los virus carecen de metabolismo y, por lo tanto, no pueden tratarse con antibióticos.
- Algunas cepas de bacterias han evolucionado con genes que confieren resistencia a los antibióticos y algunas cepas de bacterias tienen resistencia múltiple.
6.4: intercambio de gas
- La ventilación mantiene gradientes de concentración de oxígeno y dióxido de carbono entre el aire en los alvéolos y la sangre que fluye en los capilares adyacentes.
- El aire se transporta a los pulmones en la tráquea y los bronquios y luego a los alvéolos en los bronquiolos.
- Los neumocitos tipo I son células alveolares extremadamente delgadas que están adaptadas para llevar a cabo el intercambio de gases.
- Los neumocitos tipo II secretan una solución que contiene un tensioactivo que crea una superficie húmeda dentro de los alvéolos para evitar que los lados del alveolo se adhieran entre sí al reducir la tensión superficial.
- Las contracciones musculares causan cambios de presión dentro del tórax que fuerzan el aire dentro y fuera de los pulmones para ventilarlos.
- Se requieren diferentes músculos para la inspiración y la espiración porque los músculos solo funcionan cuando se contraen
6.5: neuronas y sinapsis
- Las neuronas transmiten impulsos eléctricos.
- La mielinización de las fibras nerviosas permite la conducción saltatoria.
- Las neuronas bombean iones de sodio y potasio a través de sus membranas para generar un potencial de reposo.
- Un potencial de acción consiste en la despolarización y repolarización de la neurona.
- Los impulsos nerviosos son potenciales de acción propagados a lo largo de los axones de las neuronas.
- La propagación de los impulsos nerviosos es el resultado de las corrientes locales que hacen que cada parte sucesiva del axón alcance el umbral potencial.
- Las sinapsis son uniones entre neuronas y entre neuronas y células receptoras o efectoras
- Cuando las neuronas presinápticas se despolarizan, liberan un neurotransmisor en la sinapsis
- Un impulso nervioso solo se inicia si se alcanza el umbral potencial
6.6: hormonas, homeostasis y reproducción
- La insulina y el glucagón son secretados por las células β y α del páncreas, respectivamente, para controlar la concentración de glucosa en sangre.
- La tiroxina es secretada por la glándula tiroides para regular la tasa metabólica y ayudar a controlar la temperatura corporal.
- La leptina es secretada por las células en el tejido adiposo y actúa sobre el hipotálamo del cerebro para inhibir el apetito.
- La glándula pineal secreta melatonina para controlar los ritmos circadianos.
- Un gen en el cromosoma Y hace que las gónadas embrionarias se desarrollen como testículos y secreten testosterona.
- La testosterona causa el desarrollo prenatal de los genitales masculinos y la producción de esperma y el desarrollo de las carácterísticas sexuales secundarias masculinas durante la pubertad.
- El estrógeno y la progesterona causan el desarrollo prenatal de los órganos reproductores femeninos y las carácterísticas sexuales secundarias femeninas durante la pubertad.
- El ciclo menstrual está controlado por mecanismos de retroalimentación negativa y positiva que involucran hormonas ováricas y pituitarias.