Conceptos Fundamentales de Biología

Definiciones Clave

• Biología: Ciencia que se encarga de estudiar a los organismos vivos. Proviene del griego bios (vida) y logos (estudio).
• Ciencia: Conjunto de conocimientos ordenados y sistematizados que buscan un fin determinado.
• Homeostasis: Conjunto de procesos que se llevan a cabo en un organismo vivo con el fin de mantener el equilibrio interno.
• Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas que ocurren en un organismo vivo y que se clasifica en dos procesos principales:
  • Anabolismo: Reacciones de síntesis que construyen moléculas complejas a partir de moléculas simples.
  • Catabolismo: Reacciones que degradan moléculas complejas en moléculas simples, conocidas como reacciones de destrucción o degradación.

Características de los Organismos Vivos

Los organismos vivos se caracterizan por presentar un ciclo de vida: nacen, crecen, se desarrollan, se reproducen y mueren.

Teorías sobre el Origen de la Vida

A lo largo de la historia, diversas teorías han intentado explicar el origen de la vida en la Tierra:

• Teoría del Fijismo (o Creacionismo): Establece que la vida fue creada por una fuerza divina y que las especies son inmutables.
• Teoría de la Panspermia (o del Origen Extraterrestre): Postula que la vida se estableció en la Tierra gracias a microorganismos transportados por meteoritos que impactaron el planeta.
• Teoría de la Generación Espontánea: Propuesta por Aristóteles, establece que la vida surge a partir de la materia inerte. Tuvo tal éxito que se llegó a asegurar la existencia de bosques cuyos frutos eran corderos.
• Teoría de la Abiogénesis: Propuesta por Thomas Henry Huxley, postula que la vida surge a partir de lo no vivo, pero a través de procesos naturales y graduales.
• Teoría de la Biogénesis: Establece que la vida surge únicamente a partir de vida preexistente; es decir, un cordero solo nace de otro cordero.
• Teoría de Oparin (o Fisicoquímica de la Vida): Conocida como Teoría Fisicoquímica de la Vida, postula que la vida surgió a partir de la formación de los océanos primitivos, donde se originaron partículas llamadas coacervados.

Biomoléculas Esenciales

Las biomoléculas son componentes fundamentales de los organismos vivos, presentes en distintos porcentajes según la especie. Incluyen:

• Proteínas
• Lípidos
• Carbohidratos
• Vitaminas
• Agua

La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

La palabra “célula” proviene del prefijo griego cytos, que significa “cosa pequeña” o “celda”.

Tipos de Células

Las células se clasifican principalmente en procariotas y eucariotas. Además, según el número de células que componen un organismo, estos pueden ser unicelulares o pluricelulares.

• Célula Procariota: Es aquella que no tiene un núcleo definido ni orgánulos membranosos. Su material genético se encuentra disperso en el citoplasma.
• Célula Eucariota: Es aquella que posee una membrana nuclear (un núcleo verdadero) y orgánulos membranosos bien definidos.

Postulados de la Teoría Celular

La Teoría Celular, propuesta por Matthias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolf Virchow, establece los siguientes principios:

• La célula es la unidad anatómica de todos los organismos vivos.
• La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos (todas las funciones vitales ocurren dentro de las células o por su interacción).
• La célula es la unidad de origen de todos los seres vivos (toda célula proviene de otra preexistente).

Célula Animal

La célula animal se diferencia de otras células eucariotas, principalmente de las células vegetales, en que carece de pared celular y cloroplastos, y posee vacuolas más pequeñas. Debido a la ausencia de una pared celular rígida, las células animales pueden adoptar una gran variedad de formas, e incluso una célula fagocitaria puede rodear y engullir otras estructuras.

Está dividida en:

• Membrana celular o plasmática
• Mitocondria
• Cromatina
• Lisosoma
• Aparato de Golgi
• Citoplasma
• Nucleoplasma
• Núcleo celular
• Nucléolo
• Centriolos
• Ribosoma

Célula Vegetal

Las células vegetales se distinguen por algunos rasgos de otras células eucariotas, como las células típicas de los animales o las de los hongos, por lo que son descritas a menudo de manera específica. Suele describirse con los rasgos de una célula del parénquima asimilador de una planta vascular; pero sus características no pueden generalizarse sin más al resto de las células, meristemáticas o adultas, de una planta, y menos aún a las de los muy diversos organismos llamados, de forma imprecisa, vegetales.

Componentes principales:

• Membrana plasmática
• Pared celular
• Plasmodesmo
• Vacuola
• Plastos
  • Cloroplastos
  • Leucoplastos
  • Cromoplastos
• Aparato de Golgi
• Ribosomas
• Retículo endoplasmático
• Mitocondrias
• Citoplasma
• Núcleo
• ADN (ácido desoxirribonucleico)
• Cromatina
• ARN (ácido ribonucleico)

División Celular

Mitosis

En biología, la mitosis (del griego mitos, hebra) es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucarióticas y que precede inmediatamente a la división celular. Consiste en el reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico. Este tipo de división ocurre en las células somáticas y normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas.

Las fases de la mitosis son: Profase, Metafase, Anafase y Telofase, resultando en dos células diploides idénticas a la célula madre (ejemplo: células de la piel).

Meiosis

La meiosis es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos. Es un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n). En los organismos con reproducción sexual, tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos y espermatozoides (gametos). Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis II. Cada una de estas divisiones comprende las fases de profase, metafase, anafase y telofase.

Las fases de la meiosis son: Profase I, Metafase I, Anafase I, Telofase I, seguidas por Profase II, Metafase II, Anafase II y Telofase II. El resultado final son cuatro células haploides (n), como óvulos y espermatozoides.

Célula Diploide

Son aquellas que cuentan con dos juegos de cromosomas (2n), uno de cada progenitor, y por lo tanto, la misma información genética que la célula madre de la que provienen (en el caso de la mitosis).

Célula Haploide

Son aquellas que tienen un solo juego de cromosomas (n), es decir, la mitad de la información genética de la célula madre. Se originan cuatro células haploides a partir de una célula madre diploide durante la meiosis (ej. óvulos y espermatozoides).

Teorías de la Evolución y la Herencia

Lamarckismo: Leyes de Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck propuso dos leyes principales:

• Ley del uso y desuso de los órganos: Planteaba que los órganos de los animales se tornan más fuertes o más débiles debido a su uso o desuso.
• Ley de la herencia de los caracteres adquiridos: Postulaba que, una vez producidos estos cambios, eran transmitidos de padres a hijos. Según Lamarck, la jirafa moderna surgió de antepasados que estiraban el cuello para alcanzar las hojas de las ramas altas. Estos antepasados transmitieron el cuello más largo (adquirido mediante estiramiento) a su descendencia, que continuaron alargando sus cuellos, y así sucesivamente.

Darwinismo: Selección Natural

Charles Darwin estableció que todo organismo se encuentra en constante lucha por la existencia, y solo sobreviven los más aptos. Su teoría de la selección natural explica cómo las especies evolucionan a lo largo del tiempo.

Principios de Malthus

Thomas Malthus expresó su tesis en los siguientes términos: “Afirmo que la capacidad de crecimiento de la población es infinitamente mayor que la capacidad de la tierra para producir alimentos para el hombre. La población, si no encuentra obstáculos, aumenta en progresión geométrica. Los alimentos solo aumentan en progresión aritmética. Basta con poseer las más elementales nociones de números para poder apreciar la inmensa diferencia a favor de la primera de estas dos fuerzas.”

Leyes de Mendel: Principios de la Herencia Genética

Gregor Mendel, a través de sus experimentos con guisantes, estableció las bases de la genética moderna:

Primera Ley de Mendel: Ley de la Uniformidad

Establece que si se cruzan dos razas puras para un determinado carácter, los descendientes de la primera generación serán todos iguales entre sí fenotípica y genotípicamente, e iguales fenotípicamente a uno de los progenitores.

Segunda Ley de Mendel: Ley de la Segregación

También conocida como Ley de la Segregación Equitativa o Disyunción de los Alelos. Esta ley establece que durante la formación de los gametos, cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Es habitual representar las posibilidades de hibridación mediante un cuadro de Punnett.

Tercera Ley de Mendel: Ley de la Recombinación Independiente de los Factores

En ocasiones, es descrita como la Segunda Ley. Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros; por lo tanto, el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Solo se cumple en aquellos genes que no están ligados (es decir, en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. Esto se manifiesta en proporciones fenotípicas como 9:3:3:1 en cruces dihíbridos.