UNIDAD I Características de los seres vivos.

Transcripción

Biologia I
2007
Centro de Desarrollo
Educativo [CDE]
[Acuerdo No.
MSB120051404 de Fecha
15 de Marzo 2005]
[C.T. 14PBJ0076Z]
1
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SECRETARÍA DE EDUCACIÓN JALISCO
COORDINACIÓN DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR, SUPERIOR
Y TECNOLÓGICA
DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR
DIRECCIÓN DEL BACHILLERATO EN LA MODALIDAD INTENSIVA
SEMIESCOLARIZADA
BIOLOGIA I
Guadalajara, Jalisco
Mayo del 2008
2
UNIDAD I
Objetivo de la unidad: Explicará las características y origen de los seres vivos, a partir de la
conceptualización de la Biología como ciencia, su campo de estudio e importancia y relación con
otras ciencias; analizando las bases químicas inherentes a los seres vivos, comparando las diferentes
teorías del origen de la vida y sus características distintivas, mediante la observación directa e
indirecta de los objetos de conocimiento y su contextualización en situaciones reales, en un ambiente
participativo, tolerante y de respeto.
Contenido:
1.1 Introducción a la Biología.
1.1.1



La biología como ciencia.
El campo de estudio de la Biología.
Las relaciones interdisciplinarias.
Su relación con la tecnología y la sociedad.
1.2 Niveles de organización de la materia.
 Desde partículas hasta Ecosistema.
1.2.1
1.2.2
El método científico y su aplicación.
Los límites de la Biología.
1.3 Características de los seres vivos.
 Estructural.
 Funcional.
1.4 Composición química de los seres vivos.
1.4.1
1.4.2


1.4.3




1.4.4
Bioelementos.
Moléculas inorgánicas de interés biológico.
Agua.
Sales minerales.
Biomoléculas orgánicas.
Carbohidratos.
Lípidos.
Proteínas.
Ácidos nucleicos.
Requerimientos de los seres vivos, (Incluido dentro de los temas anteriores.).
1.5 Teorías sobre el origen de la vida.
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1.5.4
1.5.5
Teoría de la generación espontánea.
Teoría de la panpermia.
Teoría de la biogénesis.
Teoría de la evolución química.
Concepciones actuales sobre el origen de la vida.
3
CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS:
1.1.- INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA.
El origen de la Biología esta ligado a la aparición y desarrollo del ser humano, ya que por su
capacidad de observación y razonamiento el hombre primitivo fue capaz de adquirir poco a poco en
forma empírica (por experiencia y error) una serie de conocimientos sobre los seres vivos que le
rodeaban, diferenciando los animales feroces y plantas venenosas de los que le servían de alimento,
medicina, caza y vestido. Posteriormente aprendió a criarlos, cultivarlos y a relizar otras muchas
actividades basados en los conocimientos Biológicos que hasta entonces había adquirido a la vez de
otros nuevos que le permitirían conocerlos mejor, así como a el mismo. Durante este periodo los
hombres primitivos de las diferentes culturas daban a los fenómenos naturales (lluvia, fuego, vida,
enfermedades, muerte, cosechas, etc,) interpretaciones religiosas ligadas con sus dioses (como
pruebas, castigos y premios.)
Estos conocimientos se trasmitían de forma verbal, (de padres a hijos.)
El término Biología: proviene de dos vocablos Griegos «βιος» bios, vida, y «λογος» logos, tratado o
estudio.) Por lo que la definición etimológica sería: La Ciencia que trata o estudia la vida.
A través de la Historia la Biología a avanzado poco a poco hasta convertirse en una Ciencia básica,
haciendo una gran cantidad de aportaciones y descubrimientos para el beneficio y desarrollo del
hombre, han sido tantos que verlos o mencionarlos a todos sería casi imposible por lo que solo
mencionaremos algunos en forma cronológica.
Tablas de algunos avances importantes cronológicos relacionados con la Biología:
(EDAD ANTIGUA).
S. VI a. C.
610 – 546
a. C.
535 – 475
a. C.
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La Escuela Jonica: Formada por los primeros Filósofos Griegos,
intentó encontrar una explicación material a todo lo existente, veía en el
Cosmos una dinámica constante, predominando en ella la idea de una
continuidad en la Naturaleza.
Anaximandro: Encabezo un grupo de Filósofos que trataron de
explicar racionalmente el origen del hombre y los animales. Enfocando
su interés hacia la Naturaleza. La escuela Jonica primitiva, formada por
los Filósofos Griegos, intentó encontrar una explicación material a todo
lo que existía, veía en el Cosmos una dinámica constante,
predominando en ella la idea de continuidad en la Naturaleza.
Heráclito: Filósofo Griego que sigue la tradición de la Escuela Jonica,
afirmaba que ´´todo existe en en estado de continuo cambio´´ revelando
así su concepción dinámica de la Naturaleza.
Hipócrates: El medico mas famoso de Grecia, le atribuyen un gran
número de tratados de Medicina. (Considerado el padre de la
Medicina,) fundó una Ética y una moral médica particular para los
medicos que forma parte del ´´Juramento Hipocrático´´ de estos.
La concepción de la medicina de Hipócrates era una síntesis de los
conocimientos Biológicos y Médicos de su época a los que aplicaba los
conceptos Filosóficos.
S. V a. C.
460 - 395
384 – 322
a. C.
Aristóteles: Filósofo Griego que elaboró la primera clasificación de
los seres vivos: con alma o psique (vida sin movimiento) plantas. Con
alma y espíritu (vida y movimiento) animales y con alma, espíritu y
sapiencia (vida, movimiento y sabiduría) el hombre. A los animales en
Sanguineos (con sangre) y Exangües (sin sangre), por su origen (de
aire, de agua y de tierra), y a las plantas según su tallo en hierbas
(pequeño), arbustos (mediano) y árboles (grueso). Escribió un libro
llamado ´´ Historia de los animales´´.
Otros Filósofos contemporáneos de Aristóteles como Teofrastro y
Discórides: hicieron grandes aportaciones a la Botánica y a la
Zoología.
S. II a. C.
Galeno: Gran médico que dejó una gran cantidad de aportaciones en
sus más de 125 obras, algunos afirman que fueron más de 400 sobre
conocimientos de Anatomía (estructuras organizadas del cuerpo.)
(EDAD MEDIA Y RENACIMIENTO.)
Durante estas etapas las ideas y aportaciones de los Filósofos, Medicos y Naturalistas de la Edad
antigua se mantuvieron vigentes en su mayoría.
476 d. C.
640 d: C.
5
Caída del Imperio Romano de Occidente e Inicio aproximado de la
Edad media, se incrementa la teoría del Creacionísmo, dando como
consecuencia el creer que las especies son inmutables, (´´Fijismo´´)
avanzan los estudios de Medicina, Farmacia (encargada de jarabes,
pomadas, ungüentos etc,) y Herbolaria principal objetivo de la Botánica
de esa Época. Las enfermedades se diagnosticaban por el aspecto de
los ´´humores del cuerpo´´, como la orina, bilis, flemas, sangre,
supuraciones, etc. Nace la Uroscopía (Uro-orina skopein-observar) y se
generalizan las Sangrias.
Destrucción de la Biblioteca de Alejandría, con mas de 500,000
volumenes, lo que motiva a Gobernantes y Científicos a impulsar más
el avance de las Ciencias.
1214-1294
Roger Bacon: Pensador y Científico: tenía la habilidad de tallar lentes,
era llamado ´´Doctor Miráblis´´ porque con sus lentes hacía ver a los
miopes.
S. XIII
Aparecen en Europa las primeras Universidades, contribuyendo en
los adelantos de las Ciencias Médicas, y desarollandose la Terapeutica
(encargada de curar o aliviar las enfermedades), y la Alquimia.
RENACIMIENTO:
S. XV - XVI
Epoca del Renacimiento: Nacimiento de nuevas Universidades,
avances en Anatomía (disecciones), Patología, Obstetricia y
Fisiología. Aparición de nuevos Médicos como Vesalio, Eustaquio,
Falopio, Colombo, etc. Surge el ´Ńaturalísmo´´ en el Arte, la
creacón de Museos y Jardines Botánicos
La Herbolaria, se utiliza para elaborar nuevos fármacos y productos.
Juan Fragoso, Fray José de Acosta, Francisco Hernández, hacen
grandes aportaciones en la utilidad médica de las plantas y animales y
escriben varias obras sobre el tema.
1572-1590
Johanes Kepler, Galileo Galilei, Christian Huygens y Antonio Van
Leeuwenhoek: contribuyen en la invención, desarollo y mejoramiento
del microscopio.
De formas, fechas y en lugares diferentes
Contribuyendo con ello al inicio de la ÉPOCA MODERNA DE LA
BIOLOGÍA.
El descubrimiento del mundo microscópico provocó en Inglaterra, se
fundara ´´The Invisible College´´ que posteriormente pasó aser la
´´Real Sociedad de Inglaterra´´.
1564-1723
1665
Roberto Hooke: descubrió los espacios celulares en un trozo de
corcho a los que llamó células por su aspecto de celdas.
1802-1882
Charles Darwin: dedicado al estudio de la evolución Biológica, publica
su obra llamada ´Ón The Origin of Species by Means of Natural
Selection´´.
1822- 1884
Gregorio Mendel: Monje Austriaco, experimentó con la ´´Hibridación de
las Plantas´´ (guisantes) (1865) dió a conocer las leyes de la Herencia
Se le llamó el Padre de la Genética.
1866-1945
6
Thomas Hunt Morgan, descubre el mecanismo de la ´´Herencia
ligada al sexo¨ en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster.)
1900
Los botánicos, Hugo de Vries, Carl Correns y Eric Von Tschermak
redescubren el trabajo de Gregor Mendel.
1903
Se descubre la implicación de los cromosomas en la herencia.
1905
El biólogo británico William Bateson, acuña el término "Genetics"
1910
Thomas Hunt Morgan, demuestra que los genes residen en los
cromosomas.
1913
Alfred Sturtevant, crea el primer mapa genético de un cromosoma.
1918
Ronald Fisher, publica On the correlation between relatives on the
supposition of Mendelian inheritance — comienza la síntesis moderna.
1923
Los mapas genéticos demuestran la disposición lineal de los genes en
los cromosomas
1924
Alexander I. Oparin: publica la teoría sobre: ´´ El Origen de la Vida.´´
1928
Alexander Fleming: descubre la ´´Penicilina.´´
Se denomina mutación a cualquier cambio en la secuencia nucleotídica
de un gen, sea esta evidente o no en el fenotipo.
Fred Griffith: descubre una molécula hereditaria transmisible entre
bacterias.
1931
El entrecruzamiento es la causa de la recombinación
1937
Dobzhansky: elabora la teoría Sintética de la Evolución, publíca su
obra llamada ´´ La Genética y el Orígen de las Especies´´
1941
Edward Lawrie Tatum y George Wells Beadle: demuestran que los
genes codifican proteínas.
1944
Oswald Theodore Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty:
demuestran que el ADN es el material genético (denominado entonces
principio transformante)
1950
Erwin Chargaff: demuestra que las proporciones de cada nucleótido
siguen algunas reglas (por ejemplo, que la cantidad de adenina, A,
tiende a ser igual a la cantidad de timina, T). Barbara McClintock:
descubre los transposones en el maíz.
1952
El experimento de Hershey y Chase: demuestra que la información
genética de los fagos reside en el ADN
1953
James D. Watson y Francis Crick: descubren la estructura del ADN.
7
Y determinan que tiene forma de doble hélice.
A mediados del Siglo XX nace la Biología Molecular, que estudia la composición química de
los seres vivos a nivel de las moléculas, aportando bases muy importantes a las
investigaciones Biológicas.
1956
Jo Hin Tjio y Albert Levan: establecen que, en la especie humana, el
número de cromosomas es 46
1958
El experimento de Meselson y Stahl: demuestra que la replicación del
ADN es semiconservativa
1961
El código genético está organizado en tripletes o codones.
1964
Howard Temin: demuestra, empleando virus de ARN, excepciones al
dogma central de Watson.
1970
Se descubren las enzimas de restricción en la bacteria Haemophilius
influenzae, lo que permite a los científicos manipular el ADN
1977
Fred Sanger, Walter Gilbert, y Allan Maxam: secuencian ADN por
primera vez trabajando independientemente. El laboratorio de Sanger
completa la secuencia del genoma del bacteriófago Φ-X174
1983
Kary Banks Mullis: descubre la reacción en cadena de la polimerasa,
que posibilita la amplificación del ADN
1989
Francis Collins y Lap-Chee Tsui: secuencian un gen humano por
primera vez. El gen codifica la proteína CFTR, cuyo defecto causa
fibrosis quística
1990
Se funda el Proyecto Genoma Humano por parte del Departamento de
Energía y los Institutos de la Salud de los Estados Unidos
1995
El genoma de Haemophilus influenzae es el primer genoma
secuenciado de un organismo de vida libre
1996
Se da a conocer por primera vez la secuencia completa de un
eucariota, la levadura Saccharomyces cerevisiae
1998
Se da a conocer por primera vez la secuencia completa de un eucariota
pluricelular, el nematodo Caenorhabditis elegans
2001
El Proyecto Genoma Humano y Celera Genomics presentan el primer
borrador de la secuencia del genoma humano
2003
(14 de abril) Se completa con éxito el Proyecto Genoma Humano con el
99% del genoma secuenciado con una precisión del 99,99%1
8
La palabra «Biología» en su sentido moderno parece haber sido introducida independientemente por
Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur,) y por Jean-Baptiste
Lamarck (Hydrogéologie,) en 1802. Generalmente se dice que el término fue acuñado en 1800 por
Karl Friedrich Burdach, aunque se menciona en el título del tercer volumen de Philosophiae
Naturalis sive Physicae Dogmaticae: Geologia, Biologia, Phytologia generalis et Dendrologia, por
Michael Christoph Hanov publicado en 1766.
1.1.1.- La Biología como Ciencia.
Existen una gran cantidad de definiciones de Biología según; la Época, Autores, Científicos,
Naturistas, Fiósofos, etc. Por lo que solo mencionaremos un par de ellas, las más aceptadas.
La Biología es una Ciencia y la podemos definir como:
´´La Ciencia que estudia a los seres vivos, la relación que existe entre ellos y el medio que los
rodea, asi como los cambios operados en estos´´.
´És la Ciencia que basandose en el conocimento ordenado, estudia a los seres vivos y trata
de explicar los Fenómenos Naturales con los que se relacionan.´´
Para llegar a ello, necesitamos apoyarnos en una serie de conocimientos y procesos, basados en el
estudio claro y de valor universal, que se hayan adquirido a través de la observación repetida de un
organismo o de algún fenómeno, de su documentación y comprobación. El llamado Método Científico,
que mas adelante veremos con más detenimiento.
Algunas de sus variables son:
Fenómenos observables: que se examinan directa e indirectamente.
Comprobables: se pueden describir.
Calculables: mediante instrumentos de medición, (regla, balanza etc.)
Previsibles: se pueden pronosticar los resultados.
Repetibles: se pueden reproducir las veces que sea necesario.
Controlables: existiendo un manejo de los materiales y/o elementos participantes del experimento.
Verificables: ya que se pueden constatar experimentalmente.
Siendo este un camino que tenemos que transitar para poder llegar al conocimiento de la Naturaleza.
a).- El campo de estudio de la biología.
Es una de las Ciencias Naturales que tiene como objeto de estudio a los seres vivos y, más
específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades: (génesis, nutrición, morfogénesis,
reproducción, patogenia, fisiología, etc.) Se ocupa tanto de la descripción de las características y
los comportamientos de los organismos individuales como de las especies en su conjunto y de las
interacciones entre ellos y el entorno. De este modo, se ocupa de la estructura y la dinámica
funcional, comunes en todos los seres vivos, con el fin de establecer las leyes generales que rigen la
vida orgánica y los principios explicativos fundamentales de ésta.
La Biología es una disciplina científica que abarca un amplio espectro de campos de estudio, que a
menudo, se tratan como disciplinas independientes. Juntas, estudian la vida en un amplio campo de
escalas.
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La vida se estudia a escala Atómica y Molecular en: La Biología molecular, en la Bioquímica y en la
Genética molecular.
Desde el punto de vista celular, se estudia en la Biología celular, (Citología) y a escala pluricelular
se estudia en la Fisiología, la Anatomía y la Histología.
La Biología del desarrollo. Estudia la Ontogenia o desarrollo de un organismo individual.
La Genética: Estudia como se trasmiten y/o se heredan las características de los padres a su
descendencia.
La Genética de poblaciones observa una población entera y la Genética sistemática trata los
linajes entre especies.
La ciencia que trata el comportamiento de los organismos es la Etología.
Las poblaciones y comunidades interdependientes y sus hábitats se examinan en la Ecología.
Del desarrollo, adaptación, y evolución de los seres vivos etc. Se encarga la Biología evolutiva,
Un nuevo campo de estudio es la Astrobiología (o Xenobiología), que estudia la posibilidad de la
vida más allá de la Tierra.
1.1.1 b).- Relaciones interdisciplinarias de la Biología.
La Biología muy a menudo se apoya en otras Ciencias, como: en las Matemáticas, en la Estadística,
en la Geografía, en la Química, en la Física, la História, la Lógica, la Ética, la Sociología, etc...
De la relación de la Biología con las diferentes Ciencias, parten ramas y subramas, las cuales se
especializan en un fenómeno o estudio en particular, como las siguientes:
Anatomía: Estudia las estructuras que forman a los seres vivos.
Antropología: Estudia al hombre física y moralmente.
Bacteriología: Estudia las bacterias.
Biología molecular: Estudia las moléculas.
Biología celular: (Citología) Estudia lo referente a las células.
Biología Evolutiva:
Biotecnología: Estudia la biología con aplicaciones tecnológicas.
Biofísica: Estudia el comportamiento de la materia en el medio biológico.
Bioquímica: Estudia las reacciones químicas de los organismos.
Biogeografía: Estudia la distribución geográfica de los seres vivos.
Botánica: Estudia a las plantas.
Citología: Estudia lo concerniente a las células.
Ecología: Estudia las interrelaciones que se establecen entre los seres vivos y su ambiente.
Embriología: Investiga el desarrollo del nuevo ser desde la fecundación hasta la adultez.
Etología: Estudia el comportamiento de los seres vivos, etc, etc…
Farmacología: Área de la Química que estudia como actúan ciertas sustancias en los organismos.
Fisiología: Estudia el funcionamiento de los organismos.
Filogénia: Estudia la formación sucesiva de las especies.
Genética: Estudia la herencia y las leyes que la rigen.
Genética de poblaciones:
Histología: Estudia los tejidos.
Inmunología: Estudia los mecanismos de defensa de los organismos.
Microbiología: Estudia a los seres microscópicos.
Micología: Se encarga del estudio de los hongos.
Ornitología: Estudia las aves.
Parasitología: Estudia los parásitos.
Paleontología: Estudia a los organismos fósiles.
Taxonomía: Ordena y clasifica a los seres vivos según su parentesco.
Virología: Examina los virus.
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Zoología: Que se encarga del estudio de los animales, etc...
Las relaciones con otras Ciencias, y las condiciones Económicas, Políticas, Sociales y Científicas,
son condición de posibilidad para el avance de la Biología.
Analizar el desarrollo interno de una ciencia significa estudiar el avance en teorías y conceptos dentro
de la propia ciencia, entender por ejemplo que la teoría evolutiva puede plantearse sólo cuando hay
una noción de unidad de todo lo viviente, cuando hay estudios paleontológicos, anatómicos y
especialmente taxonómicos que dan cuerpo y sostén al planteamiento del evolucionismo. Sin
embargo, pese a esta autonomía relativa, no se entendería mucho el progreso de la Biología sin los
adelantos de la Física, de la Química, las Matemáticas, la Geología, etc. El método científico
experimental nacido en la Física, e introducido a la Biología por Claude Bernard, el método de
análisis histórico de la Geología, llevado por Darwin a la Biología, el método estadístico importado por
Mendel, propiciaron evidentes momentos de impacto científico en la Biología. Tal vez menos
evidentes pero de la misma relevancia son las influencias de la Filosofía y las Ciencias Sociales. El
Mecanicismo Cartesiano, el Positivismo Comteano, el Vitalismo, el Marxismo, han tenido un su
momento importante trascendencia en la mente de los biólogos. También importantes han sido las
importaciones conceptuales desde las Ciencias Sociales, por ejemplo los términos competencia y
adaptación, originales de la Economía política clásica han jugado un papel fundamental en la
interpretación de los fenómenos biológicos. Que decir de las nociones de Bernard de las células
como individuos pertenecientes a una sociedad. Es interminable la lista de conceptos, métodos e
ideologías de carácter social que han influído a la Biología.
c).- Su relación con la tecnología y la sociedad.
El conjunto de las ciencias básicas (La Biología, Matemáticas, Física, Química.) han tenido avances
y retrocesos en el desarrollo histórico de la raza humana, dependiendo algunas veces de
genialidades que han contribuido a dar saltos cualitativos y significativos avances. Estos avances han
coincidido normalmente con un adecuado aporte económico-social, pero también con períodos de
crisis de los sistemas, en los que se ha puesto a prueba la capacidad de sobreponerse a imprevistos
o catástrofes. Esto ha originado que desde los tiempos de Pasteur se hablase de la Ciencia y sus
aplicaciones.
Conceptos más modernos han centrado esta problemática dividiendo el campo entre Ciencia básica,
Ciencia aplicada y Tecnología.
Ciencia básica: Las ciencias básicas constituyen los cimientos científicos para las innovaciones,
producen beneficios económicos y ofrecen mayores posibilidades de responder a las necesidades
humanas básicas.
F U N D A M E N T O S:
Las ciencias básicas son el pilar fundamental de la evolución de la ciencia.
La producción científica original, constituye uno de los signos más elocuentes del desarrollo
intelectual de un país.
La investigación básica es fuente de recursos humanos de excelencia.
Es alimento de los nuevos emprendimientos tecnológicos.
Las ciencias básicas se mancomunan y retroalimentan con la aplicación tecnológica.
El desarrollo acelerado de la tecnología informática, requiere el progreso, la creatividad y
profundización de los conocimientos científicos básicos.
En los ámbitos generadores del conocimiento, la interdisciplinaridad requiere una coordinación
dinámica entre las unidades académicas (espacios participados).
11
O B J E T I V O S:
Promover la investigación, el Desarrollo y formar recursos humanos de alto nivel.
Promover la excelencia y modernización de esta ciencia, y coordinar la labor interdisciplinaria con
otras ciencias.
Buscar la forma de producir el conocimiento de avanzada en el marco interdisciplinario de las ciencias
básicas.
Transferir los conocimientos adquirídos a las otras ciencias básicas para el desarrollo de la
tecnología, e Intentar crear procesos de desarrollo para convertir en instrumentos tecnológicos los
conocimientos científicos, creando circuitos dinámicos de transferencia.
La Biología, es considerada como una ciencia básica por sus características: por su parte, inquiere
cómo nace el conocimiento a partir de sí mismo, y esta es la relación mínima que se establece entre
la Biología y la teoría del conocimiento (Riedl, 1983). Esta pequeña introducción, en la que se solapan
algunos fundamentos de la Filosofía moderna con la Biología, se inserta en la dinámica propia de
esta última como disciplina que crea conocimiento.
Sin embargo, no es posible concebir la puesta en marcha de un avance tecnológico sin disponer de
los sólidos cimientos que aportan las Ciencias básicas por separado. Más recientemente, como se ha
podido evidenciar, se van produciendo puentes de aproximación en los que el soporte de una línea de
trabajo se encuentra en los puntos de interacción entre dos ciencias.
Este nuevo concepto es la multidisciplinariedad, que recoge teoría y experimentación de dos o más
áreas de investigación, que son vertebradas y comprendidas mediante factos lógicos.
Ciencia aplicada:
Los resultados del avance científico en la unidad que ha venido funcionando desde hace siglos, la
Nación o el Estado, pueden ser medibles teniendo en cuenta los factores que inciden en el desarrollo
de los países. Tal desarrollo, que también se puede determinar, ha dado lugar a que se produzca
una desigual distribución entre países con capacidad para crear conocimiento y otros que casi no
disponen de él, entre estos extremos se encuentran comprendidas todas las gradaciones. El impacto
de la Ciencia sobre algunos ámbitos, refuerzan o no la calidad de vida de las sociedades, el avance
científico promovido por la investigación se ha producido principalmente en el área sanitaria, en la
producción de alimentos, en el problema energético y en el del crecimiento de la población.
El desarrollo científico de un país es un parámetro indicador de la riqueza del mismo, tanto más
cuanto que este desarrollo es la causa y no la consecuencia del desarrollo de los países.
La Biología, cuyo auge en este último medio siglo ha sido destacado, es un buen modelo de cómo
una disciplina científica puede permear diferentes fases del quehacer social.
Vista desde este ángulo, la relación entre sociedad-ciencia-tecnología y calidad de vida se sitúa sobre
un eje en el que no es posible alcanzar el último paso antes de haber realizado un esfuerzo del
conjunto social para establecer las bases de un desarrollo científico ordenado y sistemático que
permita crear conocimiento.
Tecnología:
La Biologá es un ejemplo útil que indica cómo a partir de la creación de conocimiento y de su
consistente transformación en Tecnología, ha permitido elevar los índices de calidad de vida,
logrando a su vez una optimación del uso de los recursos disponibles de cada país.
12
Los países que forman parte de lo que se ha dado en llamar primer mundo han adquirido capacidad
económica para la compra y disfrute de infraestructura e insumos de los que no disponían, ya fuera
por razones geográficas (Países Nórdicos), o de extensión territorial (Europa occidental) o por estar
sujetos a la acción de agentes orográficos o geológicos (Países Bajos, Japón); sin embargo, pueden
adquirir alimentos, minerales, maderas, etc., que no pueden producir por sí mismos: esa acumulación
de capital se realiza en gran parte mediante la venta de tecnologías a los países terceros. Tal
trueque, que en un comienzo fue sólo mercantil, ha terminado induciendo tremendas desigualdades
que mantienen verdaderos círculos viciosos entre países independientes y dependientes.
La Biología, en el concepto globalizador más reciente, busca sus cauces en la interdisciplinariedad
de sus tareas y en una estrecha relación con las otras Ciencias básicas, fundamentalmente por la
inabarcabilidad del conocimiento que se produce cada día en los laboratorios de los países que se
van incorporando a las nuevas disciplinas. En este sentido, la Biotecnología ofrece el modelo más
integrador, donde concluye e interactúa un conjunto de disciplinas entre las que se da un fuerte
componente de interdependencia.
Aplicaciones de la biotecnología:
Las ciencias biológicas, han impulsado el desarrollo en todos los ámbitos del quehacer humano:
nuevos fármacos, vacunas, cirugía especializada, diagnóstico y prevención de enfermedades en
hombres, plantas y animales, nuevas cepas de organismos vivos de uso agrícola, ganadero y
forestal, reparación del medio ambiente, etc. En campos tan alejados de la actividad científica como
son los temas judiciales, se ha hecho presente y hasta allí ha alcanzado su influencia. Hoy día a
nadie le llama la atención que un Juez solicite la aplicación de técnicas de PCR (Polychain enzyme
reaction) para comparar el ADN de un supuesto agresor y dictar sentencia sobre un asesinato, o
simplemente para determinar la paternidad responsable, identificar cadáveres calcinados por el
fuego, semidestruidos por agentes químicos o destrozados en accidentes de tráfico.
La Biología a través la Biotecnología, en el estudio de la biodiversidad, enfoca su interés no
solamente en como obtener un mejor conocimiento de todos los seres vivos del planeta, sino también
como tener la posibilidad de poder conseguir beneficios de todo tipo con los seres vivos que se van
descubriendo en países donde la investigación básica ha realizado pocos avances. Igualmente, la
conservación de esta rica biodiversidad es una obligación ineludible de la raza humana, concepto que
se enlaza directamente con el medio ambiente, un medio sometido a agresiones constantes por
sobrecaptura de las especies, por la explosión demográfica, sobre-explotacion de los recursos,
industria mal planeada, cambio de uso del suelo, tala inmoderada, sobrepoblación de algunas
especies, la colonización e invasión de otras, el crecimiento desmedido de las poblaciones humanas,
etc. Reduciendo así sus posibilidades de equilibrio, con tendencia a incrementar la degradación de
los Ecosistemas, efectos que contribuyen con cierta inmediatez a reducir los índices de dicha
biodiversidad, esto se observa más claramente en países en vías de desarrollo. Estos Países deben
considerar para evitar la agresión medioambiental entre sus políticas de desarrollo, incluir líneas de
acción para restablecer los equilibrios Biológicos en las zonas deprimidas donde la destrucción de la
biodiversidad ha pasado de ser una simple amenaza a constituirse en parte de una realidad.
El concepto general es introducir un manejo adecuado de los ecosistemas como recurso renovable,
para asegurar su permanencia. Lo esperable de las sociedades contemporáneas es que sepan
rescatar dichos modos de hacer, de producir y de relacionarse con el medio ambiente, sin inducir
procesos irreversibles de destrucción de los medios de subsistencia. En el entorno de los Países
desarrollados, estas sociedades, con más medios a su alcance, no han logrado garantizar al 100% un
desarrollo sostenido en armonía con el medio ambiente. En cualquiera de los casos, se hace
imprescindible desarrollar una conciencia social que sea capaz de involucrar a las poblaciones
humanas en mantener los equilibrios con la naturaleza. En tal sentido, la Biotecnología ambiental
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puede cumplir un papel relevante para detectar, prevenir y remediar la emisión de contaminantes,
evitando la destrucción de los equilibrios en los Países desarrollados y corrigiendo los errores
cometidos por estos en los Países terceros cuando estos asuman mayores niveles de desarrollo.
La única conclusión que podemos obtener es que biodiversidad y el subdesarrollo son incompatibles.
Como aporte positivo, la Biología dispone de herramientas para inventariar y cooperar en la
reparación de los ciclos dañados para restablecer el equilibrio entre las especies. Sin embargo, la
evaluación del impacto ambiental, tanto desde el punto de vista de la actividad antropomórfica
negativa como desde la implantación de industrias para impulsar el desarrollo, debe tener en cuenta
el apoyo de las Ciencias Sociales. Sin contar con estos factores será imposible lograr que la sociedad
en su conjunto se haga cargo de esta. Ha sido esta nueva faceta de la Biología la que ha hecho que
actualmente los países del continente iberoamericano constituyan una de las zonas geográficas más
interesantes de estudio, dada la importante biodiversidad que poseen y la constante amenaza que se
cierne sobre ellos (zonas de guerra, extrema pobreza, explotación irracional de los recursos, etc.). En
la zona del Itsmo Centroamericano, México y Brazil etc. están ya en peligro de extinción varias
especies de animales y de plantas, amenazadas por la actividad antropomórfica.
Algunos países consideran como una agresión que países ricos hayan incrementado sus bancos de
genes con material originario de su flora, ´él germoplasma de medio millón de especies vegetales´´,
ha sido ‘saqueado’ por países desarrollados del norte, a; Naciones en desarrollo como África y
América del Sur. Más de dos tercios de las especies vegetales del mundo son originarias de países
en desarrollo, y el valor de los recursos genéticos de uso medicinal podría llegar a valuarse en más
de 47.000 millones de dólares para el inicio del Siglo XXI. Estos países han perdido todo control
sobre su utilización y las patentes, siendo más grave aún la negación al acceso a estos bancos de
genes impuesto por las multinacionales.
Plantas de uso agroindustrial que representan millones de dólares para la economía de los países en
desarrollo, como el algodón, el tomate y la soya, etc, han sido manipuladas genéticamente en
Estados Unidos y Europa, y posteriormente patentadas, lo que ha causado dificultades para su
exportación de estos países en vias de desarrollo. Los principales productos y sus aplicaciones se
resumen en la tabla 1. Los avances de la Biotecnología aún no han logrado consolidarse en los
mercados, primero por la reticencia de los consumidores a incorporar a sus hábitos sanitarios,
culinarios o de protección del medio ambiente organismos (MOMGs) o productos que hayan sido
objeto de manipulación genética, cuando además no suponen ventajas económicas especiales para
los consumidores.
Tabla 1. La biotecnología y las aplicaciones de los productos comercializados.
Actividad
económina
Comercialización de Productos
14
Ámbito
Organismos
o Productos
Aplicaciones
Salud
Humana
Animal
Plantas
Diagnóstico
Farmacéutico
Semillas-Fertilizantes
Alimentos
Aditivos
Estabilizantes
Palatabilidad
Conservación
Calidad Ambiental
Enzimas
Microorganismos
Degradación
Reciclaje
En Estados Unidos Unidos ya comienzan a aparecer a la venta tomates «Flav Savr», que han sido
manipulados genéticamente para mantener la turgencia de la piel y facilitar el transporte. Estos
productos son expedidos, debidamente etiquetados, en mercados especializados. Las leyes de
Estados Unidos aún siguen a la cabeza de proporcionar una legislación permisiva que admite liberar
estirpes o sus productos al medio ambiente sin mayores restricciones. En todas estas materias el
resto de países permanece al margen o dispone de una legislación rígida y prohibitiva, como es el
caso de Alemania.
Figura 2. Esquema de las relaciones entre Ciencia, Tecnología e innovación
La Biología actual en la salud:
Los estudios del proyecto Genoma Humano (PGH), que en su inicio no fue más que la osadía de un
grupo de científicos para introducir la curiosidad en los mecanismos básicos de regeneración de la
propia especie, van echando luces poco a poco sobre errores genéticos y enfermedades que hace no
más de diez años aparecían con una etiología indefinida. Los tres objetivos a cubrir por el PGH
fueron:
• Un mapa genético de las posiciones relativas de los genes.
• Un mapa físico de las posiciones reales.
• Y la determinación de la secuencia de las bases del ADN (FEB, 1995).
Todos los humanos somos portadores de un genoma muy parecido, pero las mutaciones de su
propio ADN son las responsables de las diferencias. Si estas diferencias están localizadas en una
parte importante del ADN, se puede producir una interrupción de la actividad biológica normal
generando lo que conocemos como ´Énfermedad genética´´, que corresponde a trastornos o
deficiencias que son propios del individuo y que están determinados por la conformación de su ADN.
A partir de aquí se ha creado la ´´Terapia génica´´, que ha ido ganando cuerpo con la aplicación de
las técnicas de ´´Transferencia génica´´. Las aplicaciones pueden dirigirse a campos como el
tratamiento del cáncer y las enfermedades infecciosas (ej., en casos de tanta actualidad como el
SIDA). Sin embargo, cuando se habla de este tema es necesario hacer referencia a dos formas de
atacar el problema: una es la ´´Terapia somática´´, que se aplica mediante la transferencia de genes
(uno o varios) a células corporales, y su efecto incide sólo sobre el paciente. La otra es la ´´Terapia
genética germinal´´, que se aplica a las células germinales del individuo, con lo que se podría variar
la configuración genética de las células sexuales y transmitir dichos caracteres a las futuras
generaciones. Esta segunda terapia tiene profundas implicaciones éticas y morales, estando
prohibida actualmente en casi todos los países.
El factor de interdisciplinariedad en áreas muy definidas de la Biología molecular, como es la
´´Transferencia génica´´, debe concentrar esfuerzos para resolver los problemas prácticos que crea el
nuevo conocimiento, como son: el mejor percibimiento de los sistemas de trasplante de células
15
implicadas en la reconstitución, el desarrollo y mejora de técnicas de transferencia de genes, las
consecuencias de la introducción de células que producen proteínas que se comportan como
extrañas, y el mejor entendimiento de los factores que controlan la expresión de genes introducidos
en células somáticas.
Los últimos avances en materia de trasplantes han comenzado a utilizar células de cordón umbilical
que contienen aproximadamente unos 100 cc de sangre placentaria, con células precursoras del
sistema sanguíneo capaces de crecer y con unas características que aumentan la compatibilidad con
el receptor, disminuyendo el rechazo que se da con frecuencia en los trasplantes de médula ósea
aplicados al tratamiento de linfomas, leucemias y algunos tipos de anemias. En varios Países se han
puesto en marcha bancos privados en los que se almacenan todos los cordones umbilicales de los
recién nacidos, con vistas a servir al niño donante, en primer lugar, y luego a otros usuarios.
Un reciente hallazgo, hace referencia a las características del gen BRCA-2, responsable en un 10%
de los cánceres de mama y de ovario, que actúa de forma silenciosa, es decir, pasa de una
generación a otra sin manifestarse hasta que aparece la enfermedad; a estos genes inactivados por
causas que se desconocen también se les ha llamado genes dormidos, su detección, aislamiento y
caracterización, han contribuido a esclarecer su función como agentes etiológicos de este tipo de
cáncer, ya que muchas mujeres són portadoras de este gen mutante pero no llegan a padecer la
enfermedad. La detección por técnicas de Biología molecular es una nueva vía para el tratamiento y
prevención de esos tipos de cáncer.
Estos avances en Biología molecular y en Ingeniería genética están conduciendo a la idea de
patentar series de genes humanos. Creemos que de forma paralela se deben introducir criterios que
regulen y modulen el alcance de los mismos para que dicha Biología y la que se haga a partir del
Siglo 21, tengan abierta una puerta al futuro. En tal aspecto tiene especial influencia la actitud de las
empresas, que se muestran renuentes a desarrollar aplicaciones diagnósticas y terapéuticas si sus
cuantiosas inversiones no están protegidas mediante patentes. Este es un debate recién abierto por
el que habrá que pronunciarse, teniendo en cuenta que se está manipulando la base que da
consistencia a la existencia de la propia especie humana.
Una visión desde la zoología:
Los Mastozoólogos modernos han comenzado a disponer de herramientas poderosas para interpretar
el comportamiento de las especies. Un ejemplo, nos puede ayudar a comprender cómo evolucionan
los conceptos y, a partir de este punto, cómo se ponen en marcha las aplicaciones. El Camello y la
Llama tienen una proximidad como especies pero viven en ambientes diferentes: el primero dispone
de una hemoglobina que tiene una afinidad normal por el oxígeno y que está en relación con su
tamaño; la Llama, que vive en la Cordillera de los Andes, ha sufrido una mutación en su ADN,
correspondiente a una de las dos cadenas de globina que componen su hemoglobina, dándole a su
vez una mayor afinidad por el oxígeno, tal mutación le significa una ventaja, ya que este animal puede
respirar un aire con bajo contenido de oxígeno, lo que le ha permitido que pueda colonizar las alturas
andinas. Aquí surge de inmediato la pregunta: ¿fue la alteración del ADN lo que le facilitó colonizar
nuevos nichos ecológicos?, o a la inversa, ¿el desplazamiento de la especie a ese ambiente
incrementó la presión ambiental creando las condiciones para inducir la mutación produciendo la
adaptación?
Este sencillo ejemplo pone de manifiesto cómo el estudio de la Biología con nuevas herramientas
permite dar más explicaciones, pone en tela de juicio conceptos tan establecidos como la teoría de la
evolución de las especies enunciada por Darwin y, al mismo tiempo, detecta cambios en los genes
16
que permiten estudiar las ventajas o desventajas de las proteínas que codifican para determinadas
funciones e inciden sobre el comportamiento de las especies.
También hay avances en la Inmunología, que ha tenido importantes repercusiones en la Biología
básica (anticuerpos monoclonales) y en aplicaciones a la salud humana (trasplantes de órganos) o en
control medioambiental (detección de contaminación por pesticidas, etc.)
1.2.
Niveles de organización de la materia
a).- Desde partículas hasta ecosistema.
La materia se encuentra en diversos estados y organizada en diferentes estructuras, desde las más
pequeñas hasta las más grandes, desde las más simples hasta las más complejas. Esta organización
determina niveles que facilitan la comprensión de nuestro objeto de estudio: la vida. Cada nivel de
organización incluye a los niveles inferiores y constituye, a su vez, los niveles superiores. Y lo que es
más importante, cada nivel se caracteriza por poseer propiedades que emergen en ese nivel y no
existen en el anterior: las propiedades emergentes. La interacción entre los componentes de un
nivel de organización determina sus propiedades. Así, desde el primer nivel de organización con el
cual los biólogos habitualmente se relacionan, el nivel subatómico hasta el nivel de la biosfera, se
producen interacciones permanentes. Durante un largo espacio de tiempo estas interacciones dieron
lugar al cambio evolutivo. En una escala de tiempo más corta, estas interacciones determinan la
organización de la materia viva.
1. Subatómico: este nivel es el más simple de todos y está formado por electrones que tienen
carga (-), protones de carga (+) y neutrones que no tienen carga, y que conforman las distintas
partículas que configuran el átomo.
2. Atómico: (átomo) es la partícula más pequeña de cualquier estructura, que conserva sus
propiedades Físico-químicas, ej. un átomo de oxígeno, de hierro, o de cualquier elemento
químico.
3. Elementos: formados por varios átomos, existen aproximadamente 92 elementos y se dividen
en dos grupos, naturales y artificiales, existe un grupo llamado Bioelementos o elementos
Biogenésicos o primarios, que son el Carbono C, el Hidrógeno H, el Oxígeno O2, el Nitrogeno
N, el Azufre S, y el Fósforo P. (escenciales para la vida.)
4. Moléculas: las moléculas consisten en la unión de varios elementos diferentes, las hay
orgánicas e inorgánicas, las que se forman con los Bioelementos se llaman Biomoléculas.
Las moléculas por su tamaño se dividen en moléculas pequeñas, como el agua, las sales
minerales, los gases y las vitaminas, medianas, como los ácidos grasos y ázucaras simples,
(glucosa) y grandes tambien llamadas macromoléculas, como las proteínas, enzimas,
almidones, y ácidos nucleicos etc…
5. Compuestos: estos se forman por la unión de varias moléculas y pueden ser orgánicos e
inorganicos,
6. Células: los compuestos se agrupan formando unidades celulares con vida propia y
capacidad de autorreplicación, ya sea por amitosis, (división simple), mitosis, (división por
fases) y (por reducción) o meiosis, pueden ser de origen animal o vegetal, procariotas y
eucariotas, somáticas con 46 cromosomas o sexuales de 23 etc….
7. Tisular: (tejidos), las células se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular,
óseo, de conducción o vascular y reproductor en los animales y meristemático (crecimiento),
fundamental (protector, de soporte) y vascular (transporte), en los vegetales.
8. Organular: (organos), los tejidos forman estructuras especializadas: corazón, bazo,
pulmones, cerebro, riñones, etc...
17
9. Sistémico o de aparatos: los órganos se estructuran en aparatos o sistemas, como el
digestivo, respiratorio, circulatorio, nervioso, conductor, etc...
10. Organismo: nivel de organización en el cual las células, tejidos, órganos y aparatos de
funciones diferentes, forman una organización superior como seres vivos: animales, plantas,
insectos, los hay formados por una sola célula (unicelulares) o por muchas (pluricelulares).
etc...
11. Población: varios organismos de la misma especie en un momento y lugar determinado, se
agrupan para formar un núcleo poblacional: una manada de leones, o lobos, un bosque de
arces, pinos, etc...
12. Comunidad: Está formada por un conjunto de poblaciones de seres vivos diferentes (distintas
especies) en un lugar y momento específico.
13. Ecosistema: es la interacción de la comunidad biológica con el medio físico, con una
distribución espacial amplia. Hay dos tipos de ecosistemas el acuático (agua dulce, agua
salada y el salobre), y el terrestre (Bosque, desierto, tundra, estepa, etc…
14. Paisaje: es un nivel de organización superior que comprende varios ecosistemas diferentes
dentro de una determinada unidad de superficie. Por ejemplo, el conjunto de vid, olivar y
almendros características de las provincias del sureste español.
15. Región: es un nivel superior al de paisaje y supone una superficie geográfica que agrupa
varios paisajes.
16. Bioma: (Biota) Son ecosistemas de gran tamaño asociados a unas determinadas
características ambientales: macroclimáticas como la humedad, temperatura, radiación y se
basan en la dominancia de una especie aunque no son homogéneos. Un ejemplo es la taiga
que se define por las coníferas que es un elemento identificador muy claro pero no
homogéneo, también se define por la latitud y la temperatura.
17. Biosfera: (esfera de la vida), es todo el conjunto de seres vivos y no vivos que comprenden el
planeta tierra, o de igual modo es la capa de la atmósfera en la que existe vida y que se
sustenta sobre la litosfera.
1.2.1.- El método científico y su aplicación.
La ciencia (del latín scientia, "conocimiento") es un conjunto de métodos y técnicas para la
adquisición y organización de conocimientos sobre la estructura de un conjunto de hechos
objetivos y accesibles a varios observadores.
La aplicación de esos métodos y conocimientos conduce a la generación de más conocimiento
objetivo, en forma de predicciones concretas, cuantitativas y comprobables referidas a hechos
observables pasados, presentes y futuros. Con frecuencia esas predicciones pueden ser formuladas
mediante razonamientos y son estructurables en forma de reglas o leyes universales, que dan cuenta
del comportamiento de un sistema y predicen cómo actuará dicho sistema en determinadas
circunstancias.
Clasificación de las ciencias:
Disciplinas científicas
Esquema de clasificación planteado por el Epistemólogo alemán Rudolf Carnap quien fue el primero
en dividir a la Ciencia en:
Ciencias
formales
18
Son aquellas que no estudian fenómenos empíricos, y utilizan la deducción como
método de búsqueda de la verdad:
Lógica - Matemática
Ciencias
naturales
En ellas se encuadran las que tienen por objeto el estudio de la naturaleza. Siguen el
método científico: Astronomía, Biología, Física, Química, Geología, Geografía física.
Ciencias
sociales
Son todas las disciplinas que se ocupan de los aspectos del ser Humano - Cultura y
Sociedad- El método depende de cada disciplina particular: Antropología, Ciencia
política, Demografía, Economía, Historia, Psicología, Sociología, Geografía
humana.
Mario Bunge (1983) clasifica la Ciencia en función del enfoque que se da al conocimiento científico
sobre el estudio de los procesos naturales o sociales (estudio de hechos, Ciencia factual) o bien, al
estudio de procesos puramente lógicos y matemáticos (estudio de ideas), es decir, Ciencia formal.
La Ciencia factual se encarga de estudiar hechos auxiliándose de la observación y la
experimentación. Por ejemplo la Física y la Psicología son Ciencias factuales por que se refieren a
hechos que se supone ocurren en la realidad y, por consiguiente, tienen que apelar al examen de la
evidencia empírica para comprobarlos. El objeto de estudio de la Ciencia formal no son las cosas ni
los procesos, sino las relaciones abstractas entre signos, es decir, se estudian ideas. Son Ciencias
formales la Lógica y las Matemáticas.
Método científico: La palabra método: proviene da las raíces Griegas, (meta = hacia, a lo largo y
odos = camino; camino hacia el conocimiento.) El método científico, presenta diversas definiciones
debido a la complejidad de una exactitud en su conceptualización, por lo que nosotros solo veremos
la siguiente:
* "Es el conjunto de pasos fijados de antemano por una disciplina con el fin de alcanzar
conocimientos válidos mediante instrumentos confiables", "Secuencia estándar para formular
y responder a una pregunta", "Pauta que permite a los investigadores ir desde el punto A
hasta el punto Z con la confianza de obtener un conocimiento válido".
* "proceso de conocimiento caracterizado por el uso constante e irrestricto de la capacidad
crítica de la razón, que busca establecer la explicación de un fenómeno ateniéndose a lo
previamente conocido, resultando una explicación plenamente congruente con los datos de la
observación".
El método científico es el proceso mediante el cual una teoría científica es validada o bien
descartada. Así el método es un conjunto de pasos que trata de protegernos de la subjetividad en el
conocimiento.
El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales.
La reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento en cualquier lugar
y por cualquier persona, basado esencialmente, en la comunicación y publicidad de los resultados
obtenidos. En la actualidad éstos son publicados generalmente en revistas científicas y revisadas por
pares.
La falsabilidad, es decir, la capacidad de una teoría de ser sometida a potenciales pruebas que la
contradigan. Bajo este concepto no existe en la ciencia el "conocimiento perfecto". Con excepción en
19
la matemática, una teoría científica "probada" —aun la más fundamental de ellas— se mantiene
siempre abierta a escrutinio.
Según James B. Conant no existe un método científico. El científico usa métodos definitorios,
métodos clasificatorios, métodos estadísticos, métodos hipotético-deductivos, procedimientos de
medición, etc. Según esto, referirse al método científico es referirse a este conjunto de tácticas
empleadas para constituir el conocimiento, sujetas al devenir histórico, y que pueden ser otras en el
futuro.
Ello nos conduce a tratar de sistematizar las distintas ramas dentro del campo del método científico.
Existe una serie de pasos inherentes al proceso científico, los cuales son generalmente respetados
en la construcción y desarrollo de nuevas teorías. Éstos son:
1. Observación: el primer paso consiste en la observación de fenómenos bajo una
muestra.
2. Descripción: el segundo paso trata de una detallada descripción del fenómeno.
3. Inducción: la extracción del principio general implícito en los resultados observados.
4. Hipótesis: planteamiento de las hipótesis que expliquen dichos resultados y su
relación causa-efecto.
5. Experimentación: comprobación de las hipótesis por medio de la experimentación
controlada.
6. Demostración o refutación de las hipótesis.
7. Comparación Universal: constante contrastación de hipótesis con la realidad.
El modelo atómico de Bohr, un ejemplo de una
aceptada y luego refutada por medio de la
idea alguna vez
experimentación.
La experimentación no es aplicable a todas las
ciencia; su exigencia no es necesaria por lo
del conocimiento como la Vulcanología, la
Física teórica, etc. Sin embargo, la repetibilidad
observación de los fenómenos naturales es un
fundamental de toda ciencia.
ramas
de
la
general en áreas
Astronomía,
la
de
la
requisito
Por otra parte, existen ciencias, especialmente
en el caso de las
Ciencias Humanas y Sociales, donde los
fenómenos
no
sólo no se pueden repetir controlada y artificialmente (que es en lo que consiste un experimento), sino
que son, por su esencia, irrepetibles, v.g. la Historia. De forma que el concepto de método científico
aplicado a estas ciencias habría de ser repensado, acercándose más a una definición como la
siguiente:
Tipologías: La sistematización de los métodos científicos es una materia compleja y tediosa. No
existe una única clasificación, ni siquiera a la hora de considerar cuántos métodos distintos existen.
Sin embargo aquí se presenta una clasificación que cuenta con cierto consenso dentro de la
comunidad científica. Además es importante saber que ningún método es un camino infalible para el
conocimiento, todos constituyen una propuesta racional para llegar a su obtención.
Método empírico-analítico. Conocimiento autocorrectivo y progresivo. Caracteriza a las ciencias
descriptivas, las ciencias naturales y sociales o humanas. Es el método general más utilizado. Se
basa en la lógica empírica.
20
Método experimental. Algunos lo consideran por su gran desarrollo y relevancia un método
independiente del método empírico, considerándose a su vez independiente de la lógica empírica su
base, la lógica experimental.
Método hipotético deductivo. En el caso de que se considere al método experimental como un
método independiente, el método hipotético deductivo pasaría a ser un método específico dentro del
método empírico analítico, e incluso fuera de éste.
Método de la observación científica. Es el propio de las ciencias descriptivas.
Método de la medición. A partir del cual surge todo el complejo empírico-estadístico.
Método hermenéutico. Es el estudio de la coherencia interna de los textos, la Filología, la exégesis
de libros sagrados.
Método dialéctico. La característica esencial es que considera los fenómenos históricos y sociales
en continuo movimiento. Dio origen al materialismo histórico.
Método fenomenológico. Conocimiento acumulativo y menos autocorrectivo.
Método histórico. Está vinculado al conocimiento de las distintas etapas de los objetos en su
sucesión cronológica se analiza la trayectoria concreta de la teoría,
Método sistémico. Está dirigido a modelar el objeto mediante la determinación de sus componentes,
así como las relaciones entre ellos.
Método sintético. Proceso mediante el cual se relacionan hechos aparentemente aislados y se
formula una teoría que unifica los diversos elementos. este se presenta más en el planteamiento de
la hipótesis.
Método lógico. Es otra gran rama del método científico, aunque es más clásica y de menor fiabilidad.
Su unión con el método empírico dio lugar al método hipotético deductivo, uno de los más fiables hoy
en día.
Método lógico deductivo. Mediante él se aplican los principios descubiertos a casos particulares, a
partir de un enlace de juicios. Destaca en su aplicación el método de extrapolación. Se divide en:
*Método deductivo directo de conclusión inmediata: Se obtiene el juicio de una sola premisa, es
decir que se llega a una conclusión directa sin intermediarios. *Método deductivo indirecto o de
conclusión mediata: La premisa mayor contiene la proposición universal, la premisa menor contiene la
proposición particular, de su comparación resulta la conclusión. Utiliza silogismos.
Método lógico inductivo. Es el razonamiento que, partiendo de casos particulares, se eleva a
conocimientos generales. Destaca en su aplicación el método de interpolación. Se divide en: *Método
inductivo de inducción completa: La conclusión es sacada del estudio de todos los elementos que
forman el objeto de investigación. *Método inductivo de inducción incompleta: Los elementos del
objeto de investigación no pueden ser numerados y estudiados en su totalidad, obligando al sujeto de
investigación a recurrir a tomar una muestra representativa, que permita hacer generalizaciones. Éste
a su vez comprende: *Método de inducción por simple enumeración o conclusión probable. Es un
método utilizado en objetos de investigación cuyos elementos son muy grandes o infinitos. Se infiere
21
una conclusión universal observando que un mismo carácter se repite en una serie de elementos
homogéneos, pertenecientes al objeto de investigación, sin que se presente ningún caso que entre en
contradicción o niegue el carácter común observado. La mayor o menor probabilidad en la aplicación
del método, radica en el numero de casos que se analicen, por tanto sus conclusiones no pueden ser
tomadas como demostraciones de algo, sino como posibilidades de veracidad. Basta con que
aparezca un solo caso que niegue la conclusión para que esta sea refutada como falsa. *Método de
inducción científica. Se estudian los caracteres y/o conexiones necesarios del objeto de investigación,
relaciones de causalidad, entre otros. Guarda enorme relación con el método empírico.
Analogía: Consiste en inferir de la semejanza de algunas características entre dos objetos, la
probabilidad de que las características restantes sean también semejantes. Los razonamientos
analógicos no son siempre validos.
1.2.2.- Los limites de la biología.
LOS LÍMITES DE LA BIOLOGÍA:
En los últimos años, los progresos en Genética y
molecular han permitido a los científicos
algunas fronteras del conocimiento y, para
también de la Ética.
Biología
traspasar
algunos,
Las eternas discusiones sobre si se deben
establecer
límites a la investigación posible de la Biología se han visto espoleadas por avances como la
clonación de la oveja Dolly.
El 27 de junio de 2000, la noticia de alcance universal de que se había completado el primer borrador
del Genoma Humano ocupó en lugar preferente las primeras páginas de los diferentes sistemas
informativos. Este esfuerzo científico se tiñó de política en su fase final por la competencia entre el
proyecto privado estadounidense y el proyecto público internacional (bajo liderazgo también
estadounidense).
La presentación que fué en Washington en presencia del presidente Clinton, tuvo un relieve inusitado.
Sin embargo, no fue ese relieve lo que llevó el Proyecto Genoma Humano a la primera página de los
periódicos, sino la certeza de que era un hito y todo el mundo se vería tarde o temprano afectado por
este trabajo de investigación, que abría grandes oportunidades a la aplicación Biomédica, el titular a
cinco columnas de aquel día fue: ―La lectura del Genoma Humano abre una nueva era en la lucha
contra las enfermedades‖.
Este hito ha sido, sólo uno más de los que han marcado el vertiginoso ritmo de desarrollo de las
ciencias biológicas y la biotecnología en el último tercio del siglo XX, y principio del XXI, ensanchando
las fronteras antiguas y planteando nuevos y delicados límites a la investigación posible. La
22
clonación y la investigación con células madre embrionarias constituyen el último ejemplo del debate
sobre los límites impulsados por los avances científicos, que son comunicados para que formen parte
del acervo mundial.
Sin embargo, el fenómeno no es nuevo. Ya en 1975, los Biólogos de vanguardia se reunieron en la
localidad Californiana de Asilomar para fijarse normas en el desarrollo de la entonces naciente
Biotecnología, que se plasmaron en el Manifiesto de Asilomar.
Avances fundamentales que impulsaron el desarrollo de la Ingeniería Genética, entre ellos el
descubrimiento de las hormonas de restricción, utilizadas como tijeras para cortar la cadena del ADN;
el método de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), verdadera fotocopiadora de genes
derivada de un microorganismo (bacterias) del parque nacional de Yellowstone (EE UU). La
posibilidad de insertar genes de un ser vivo en otro, aunque éstos fueran solamente bacterias en
principio, abría posibilidades que hicieron a muchos pensar en el monstruo de Frankenstein. Se había
traspasado una frontera antes cerrada, la de la manipulación de la naturaleza a su nivel más básico,
el ADN.
Estas herramientas, que se revelaron imprescindibles, no se convirtieron en material
noticioso popular hasta que merecieron sendos premios Nobel años después.
De todo ello surgieron en los años siguientes los nuevos seres vivos, como los animales y las plantas
transgénicas, cuya comercialización ha encontrado obstáculos, relacionados precisamente con la
sensación de que se ha superado un límite cuyas consecuencias no se conocen. Sin embargo, las
aplicaciones médicas casi inmediatas, como la somatostatina, la insulina o la hormona del
crecimiento recombinantes, producto igualmente de organismos transgénicos, no encontraron
resistencia en la sociedad de los países desarrollados, los únicos a los que en principio llegaron, se
acogieron también en principio los avances en la reproducción humana que concluyeron con el
nacimiento en 1973 de la primera niña probeta, Louise Brown, tras un proceso en el que se trasladó
al laboratorio la fertilización del óvulo por espermatozoides. La reproducción asistida ha seguido un
camino de veloz desarrollo, aunque con tasas de éxito bajas, apoyándose en una alta tolerancia
social preexistente que ya había permitido, por ejemplo, la inseminación artificial de la mujer por parte
de varón no identificado cuando todavía no existían los medios para desechar la transmisión de
graves enfermedades de origen genético.
Como claro ejemplo de la interconexión entre los distintos aspectos de este tipo de investigación en
Biología, de esta tolerancia social deriva precisamente el remanente de embriones mantenidos en
congelación en muchos países —entre ellos España—, en las clínicas de fertilización in vitro. Estos
embriones son reclamados ahora por los científicos como la fuente de células madre necesarias para
investigar y abrir las puertas a una nueva etapa de la medicina: la Medicina regenerativa.
Antes de esta nueva ola de esperanza médica, se produjo en los años 80 otra que no dio los
resultados esperados, la de la Terapia genética.
Más allá de los límites de la biología A por la versión 2.0 del cuerpo humano
Algunos futuristas predicen que, en último término, la inteligencia humana y la artificial se fusionarán y
se harán indistinguibles. A partir de esta premisa inicial, la generalización de la computación
molecular en 3-D, nanorobots en el cerebro y la expansión de la inteligencia al resto del universo es
sólo cuestión de tiempo.
Hasta hace relativamente poco tiempo no hemos tenido las herramientas necesarias para analizar el
cerebro con suficiente resolución. Pero ahora hay cinco o seis nuevas Tecnologías de escáner. Por
primera vez, podemos ver al cerebro en el momento de crear nuestros pensamientos.
La cantidad de datos que reunimos acerca del cerebro se dobla cada año. Conforme recibimos los
datos de determinadas regiones, podemos crear bastante rápidamente modelos matemáticos
23
detallados. Haciendo una estimación conservadora, podremos tener una simulación detallada
bastante exacta de todas las regiones del cerebro a finales de 2020.
A principios de la próxima década, las imágenes se mostrarán directamente en nuestras retinas.
¿Cómo se puede hacer las pantallas verdaderamente pequeñas pero grandes a la vez?
Colocándolas en las gafas y proyectando las imágenes directamente a la retina.
En un futuro más próximo, los ordenadores se ajustarán a nuestra ropa y nuestro entorno y serán
muy
pequeños.
Los
humanos
se
fundirán
con
la
biotecnología.
Hoy en día ya somos capaces de insertar máquinas inteligentes –nanorobots– en la corriente
sanguínea. A finales de 2020, estos aparatos tendrán suficiente capacidad de computación,
comunicación y robótica.
Glóbulos blancos nanorobóticos podrían descargar software para una determinada enfermedad y
destruirla en cuestión de segundos, en comparación con las horas que tardan nuestros glóbulos
blancos biológicos. Y podríamos tener billones de nanorobots en el cerebro a través de los vasos
capilares. Aumentarán nuestras funciones cognitivas y realmente expandirán la inteligencia humana.
Seremos capaces de ir más allá de los límites de la biología y remplazar su actual ―cuerpo humano,
versión 1.0‖ con una versión 2.0 dramáticamente actualizada, que permitirá una extensión radical de
la duración de nuestras vidas. Llegados a este punto, un escenario posible sería conseguir realidad
virtual dentro de nuestro sistema nervioso. Los nanorobots pueden cerrar las señales que vienen de
nuestros propios sentidos y sustituirlas por las señales que estarías recibiendo si estuvieras en un
entorno virtual. Puedes mover tu cuerpo virtual en el entorno virtual, y esto incorporará los cinco
sentidos así como los correlatos neurológicos que desembocan en emociones. Se podrá ir con otra
persona en busca de cualquier tipo de encuentro. Y se podrán archivar las experiencias.
1.3.- Características distintivas de los seres vivos.
Muchas de las características importantes en los seres vivos son ramas y subramas en un orden
biológico por decir algún ejemplo. Como lo son las moléculas del cuerpo humano o algún vegetal en
un arrecife de coral, o desde un sencillo organismo funcional como una bacteria o una ameba, hasta
un ser complejo y multifuncional como el hombre.

Organización. Las unidades básicas de un organismo son las células.
Un organismo puede estar compuesto de una sola célula (unicelular) o
muchas (pluricelular).
por

Morfológicas: refiriendose a su estructura vertebrados (con huesos o soporte óseo) e
invertebrados (sin huesos o soporte óseo).

Adaptación: capacidad que tienen las especies de cambiar, evolucionar y de adaptarse al
medio ambiente que los rodea.
La Biología estudia la diversidad de vida, un pequeño ejemplo (De izquierda a derecha). E. coli,
helecho, escarabajo Goliat, y gacela.
24

Homeostasis. Los organismos mantienen un equilibrio interno, por ejemplo, controlan su
temperatura, su humedad, la presión osmótica, por medio de diferentes sistemas y formas
(sudoración, exposición directa al Sol, etc.

Irritabilidad. Es una reacción ante estímulos externos. Una respuesta puede ser de muchas
formas, por ejemplo, la contracción de un organismo unicelular cuando es tocado o las
reacciones complejas que implican los sentidos en los animales superiores (tactismos y
tropismos.)

Movimiento. Es el desplazamiento de un organismo o parte de él, con respecto a un punto
de referencia. Por ejemplo, las hojas de una planta que se orientan hacia el sol o un animal
que persigue a su presa.
Comparación estructural de un hongo y una vaca.

Metabolismo. Los organismos consumen energía para convertir los nutrientes en
componentes celulares (anabolismo) y liberan energía al descomponer la materia orgánica
(catabolismo).

Desarrollo y crecimiento: Los organismos aumentan de tamaño y maduran al adquirir y
procesar los nutrientes. Muchas veces este proceso no se limita a la acumulación de materia
sino que implica cambios mayores.

Reproducción. Es la capacidad que tienen los seres vivos de producir nuevos organismos,
tanto asexualmente desde un único progenitor, como sexualmente a partir de dos o más
progenitores.
25

Respiración. En algunos organismos es por las hojas, en otros a través de la piel, por
pulmones o branquias.
Estas, pueden ser algunas diferencias importantes, pero las principales características estructurales y
o fisiológicas de los seres vivos estriban en la serie de simples o complejos procesos que presentan
los diferentes tipos de seres vivos
(Estructurales):
• Su taxonomía o clasificación, (reino monera, protista, fungi, animalia y plantae, viral, etc.)
• Su morfología, (vertebrados e invertebrados, piel, plumas, escamas, Celular (procariota y
eucariota, unicelulares y pluricelulares.) etc.
• Sistema óseo (interno y externo, huesos, cartílagos, etc.)
• Sistema circulatório y sanguíneo (abierto y cerrado, Sangre, savia, linfa y hemolinfa.)
• Sistemas: Nervioso, Digestivo, Masticatorio, Respiratorio (por la piel, pulmones, branquias, etc.)
• Reproductivo (vivíparos ovíparos y ovo-vivíparos),
• Muscular, Glandular, etc.)
• Y al medio ambiente al que pertenescan (Ecosistema), (acuatico y terrestre.)
(Funcionales):
• La recepción y trasmisión de energía.
• El metabolismo, (anabilismo y catabolismo),
• La nutrición (autotrofa y heterotrofa.) etc.
• Digestión, (intracelular, extracelular, y fotosíntesis),
26
• Reproducción, (sexual, asexual), y fecundación, (interna y externa) (en plantas y animales.)
• Transporte de sustancias (activo, pasivo)
• Respuesta a los estímulos, (tropismos y tactismos.)
• Hormonal, • Comportamiento, • Comunicación, etc…
A continuación mencionaremos y veremos como ejemplo solo algunas de las características
estructurales y funcionales más relevantes de las plantas y de los grandes grupos taxonómicos de los
vertebrados.
CARACTERÍSTICAS DE LAS PLANTAS:
Muchas de las características morfológicas de las plantas (organismos autotrofos.) están
estrechamente relacionadas con la cantidad de agua disponible en sus ambientes.
Es fácil observar las diferencias estructurales entre los vegetales que viven en las lagunas y aquellos
que se desarrollan en los desiertos o suelos arenosos. Según el medio en que viven, las plantas son
clasificadas como hidrófitas, mesófitas y xerófitas.
Las hidrófitas son acuáticas o de terrenos que contienen gran cantidad de agua.
Las mesófitas prosperan en lugares donde la presencia de agua es variable, ni demasiado escasa ni
exageradamente abundante.
Las xerófitas viven en ambientes secos y son capaces de resistir condiciones prolongadas de aridez.
MESÓFITAS:
La mayoría de las plantas que usted
conoce son mesófitas.
En éstas, el agua y los nutrientes del
suelo penetran a las raíces por osmosis y,
luego, es distribuida a través de todo el
organismo.
Al llegar a las partes aéreas de la planta,
especialmente a las hojas, transforman
estos nutrientes y la energía solar por
27
medio del proceso de fotosíntesis en energía química, y parte del agua es eliminada en forma de
vapor.
En las mesófitas, la transpiración es una consecuencia inevitable de la arquitectura de la hoja y de las
otras partes aéreas.
Como puede verse en la figura 20, la lámina de la hoja consta de una epidermis, superior e inferior,
formada por células aplanadas e incoloras, en cuyas paredes exteriores se deposita una capa o
cutícula de sustancia impermeable al agua.
28
Reino vegetal.
29
Reino animal
30
Figura. 20
La epidermis inferior, en contraste con la superior, presenta mayor cantidad de estomas, que son
poros pequeñísimos. Cada estoma, está delimitado por dos células arriñonadas, provistas de clorofila.
En las horas diurnas, cuando se realiza la fotosíntesis, las células del estoma se hinchan,
aumentando la dimensión del espacio entre ellas, lo que facilita la salida del vapor de agua. Durante
la noche, los estomas se cierran. Así, las células del estoma regulan el proceso de transpiración
vegetal. Entre la epidermis superior e inferior de la hoja hay un gran número de células ricas en
clorofila, que constituyen colectivamente el mesófilo.
En las plantas dicotiledóneas, el mesófilo está diferenciado en dos capas: la superior o capa en
empalizada contiene células grandes, ordenadas verticalmente; la capa inferior o esponjosa posee
células irregulares que dejan, entre si, espacios o lagunas intercomunicadas, donde se acumulan aire
y vapor de agua. Debido a la difusión de las moléculas, el vapor de agua se desplaza y sale al
exterior a través de los estomas.
HIDRÓFITAS:
Estas plantas viven en ríos, arroyos, charcos y lagunas. Son generalmente blandas, livianas, y están
recubiertas por una epidermis delgada y fina, sin cutícula. Las raíces tienen muy poca longitud, los
tallos son alargados y las hojas pueden ser sumergidas, flotadoras o aéreas. Las hojas sumergidas
carecen de estomas, mientras que las flotadoras los llevan solamente en la superficie superior de la
lámina.
Algunas plantas acuáticas flotan perfectamente en el medio donde viven, porque tienen espacios
llenos de aire dentro del tallo y de las hojas.
31
Plantas acuáticas:
XERÓFITAS O XERÓFILAS:
Son plantas que se han adaptado a las regiones secas y
áridas. Destacan especialmente los cactos, tunas, ágaves,
algarrobos y yucas. Aunque muestran algunas variaciones
entre ellas, la mayoría de las xerófitas presentan las siguientes
características:
• Raíces más bien largas, apropiadas para penetrar hasta los
sitios
donde
hay
agua
o
humedad.
• Tallos generalmente gruesos, que guardan en depósito
grandes
cantidades
de
agua.
• Poseen epidermis y cutícula muy espesa, revestida de cera u
otras sustancias que impiden la salida de agua almacenada en
sus tejidos.
• Tienen pocos estomas, situados en depresiones que
restringen la acción del viento, lo que minimiza la pérdida de
agua por evaporacion.

Algunas xerófitas, como los cactos, carecen de hojas en
la mayoría de los casos y, si las presentan, son, por lo
general, reducidas o con escasa superficie laminar,
tienen muchas espinas o aguijones en vez de hojas para evitar la deshidratación y que
desalientan a los animales sedientos.
32
CARACTERÍSTICAS DE LOS
VERTEBRADOS
La mayor parte de las CARACTERÍSTICAS de los vertebrados se pueden relacionar con la forma
cómo obtienen su alimento, el lugar donde viven y a sus adaptaciones a este. Debido a que son
heterótrofos, los vertebrados deben buscar sus fuentes alimentarias, lo que implica tener órganos
locomotores apropiados a las características del medio (Ecosistemas) en que se desplazan,
actividades que requieren estructuras corporales especializadas.
Lamina que muestra los 5 grupos en los que se dividen los vertebrados:
Características de los peces:
• Organismo adaptado al medio acuático, esta impide la deshidratación del organismo y mantiene
un ambiente relativamente estable en cuanto a la temperatura ya que son, (poiquilotermos) ejerce
una fuerza, llamada empuje, que ayuda a sostener el peso del cuerpo y facilita la flotación. • Cuerpo
hidrodinámico, • Cubierto por escamas, • Poseen aletas, muchos peces óseos tienen un saco
interior llamado: vejiga natatoria, Los peces cartilaginosos, como tiburones y rayas, carecen de ella.
• Respiran por branquias, en los peces óseos, están protegidas exteriormente por un pliegue
cutáneo llamado opérculo. Los peces cartilaginosos no tienen opérculos; sus hendiduras branquiales
se abren y cierran mediante válvulas especiales, • Tienen órganos sensoriales, suficientemente
desarrollados para detectar los cambios que ocurren en su alrededor, • el órgano del olfato es,
33
probablemente, el más eficiente: ciertos peces son capaces de diferenciar los ―olores‖, • Sus ojos
protejidos por membranas carecen de párpados. • Sus oídos no presentan estructuras externas.
En los dos lados del cuerpo hay una línea lateral, o canalículo subcutáneo lleno de liquido, que se
abre al exterior por medio de poros, su función consiste en percibir los movimientos en el agua: las
vibraciones estimulan terminaciones nerviosas del canalículo, generando impulsos nerviosos que
llegan al cerebro, • el único órgano de prensión es la boca, estructura muy dilatable y armada de
numerosos dientes agudos dirigidos hacia atrás que evita que la presa escape, tragan su alimento
entero, sin masticarlo.
Características de los anfibios o batraceos:
Anfibios la mayoría viven tanto en la tierra como en el agua, en el medio terrestre, las condiciones
para la vida son muy diferentes a las del medio acuático, en contraste con el agua, el aire que rodea a
los organismos terrestres no ejerce un empuje suficiente para sostener el peso del cuerpo y en
consecuencia, los animales que viven en tierra tienen estructuras de sostén que soportan la masa
corporal, llamadas patas y o extremidades. Las ranas y sapos viven solamente en parajes
húmedos, porque necesitan agua para reproducirse (reproducción externa). El macho se coloca
sobre el dorso de la hembra y vacía sus espermatozoides en la masa de óvulos que ella deposita en
el agua. De los huevos fecundados nacen como larvas o renacuajos, que tienen en esta etapa una
organización corporal parecida a la de los peces, poseen cola larga, que les sirve de órgano
propulsor, respiran por branquias externas, que más tarde, quedan cubiertas por la piel, los labios
són córneos, apropiados para roer las plantas acuáticas. Sufren un proceso de cambio llamado
metamorfosis, se atrofia la cola les crecen extremidades, desaparecen las branquias y se
desarrollan pulmones, alcanzándose así la forma adulta definitiva.
En estado adulto, presentan las siguientes adaptaciones a su medio:
• Respiración pulmonar, suplementada por un activo intercambio de gases a través de la piel
desnuda, húmeda y ricamente vascularizada, protegida por un moco,
poseen • Cuatro
extremidades: las anteriores, cortas y débiles, tienen cuatro dedos y sirven para apoyar el cuerpo
cuando el animal yace en tierra; las posteriores, largas, musculosas, y poseen cinco dedos con
membranas distendibles que los unen entre si, lo que capacita al animal para saltar en tierra y nadar
en el agua. • Ojos retráctiles y giratorios, dotados de párpados, que los protegen contra el polvo, y
de una membrana nictitante que mantiene húmedo al globo ocular cuando el animal está fuera del
agua. • Carecen de oído externo, pero se distingue perfectamente la membrana del timpano a través
de la piel. • Los orificios nasales, conectados directamente con la cavidad bucal y los pulmones, •
Se alimentan de animales pequeños e insectos en movimiento, las atrapan con la boca,
profundamente hendida, o por medio de la lengua muy larga y algo retractil, la cual está unida al
borde inferior de la cavidad bucal, quedando libre el extremo posterior, que es muy pegajoso, la presa
es tragada entera, con ayuda de numerosos dientes diminutos dirigidos hacia el fondo de la cavidad
bucal, impiden que la presa escape. • Al igual que los peces, los anfibios son poiquilotermos: la
temperatura del cuerpo varía con la temperatura del ambiente. En el periodo más frío del invierno, la
mayoría de las ranas y sapos se sumergen en el fango y allí permanecen inactivos, respirando a
través de su piel húmeda. En primavera, cuando el agua se entibia, el metabolismo celular aumenta
gradualmente y el animal vuelve a la superficie terrestre para desarrollar su vida normal.
Características de los Reptiles:
Los reptiles se reproducen fuera del agua. Una de las adaptaciones más sobresalientes de los
reptiles al medio terrestre es la fecundación interna, proceso en el cual los espermatozoides del
macho son depositados directamente dentro de los órganos reproductores de la hembra, el embrión
34
de estos animales desarrolla a su alrededor ciertas membranas y una cáscara que estructuran el
huevo, que evitan la evaporación y conservan la humedad del nuevo organismo, son depositados en
una oquedad del suelo y cubiertos con arena o materiales en descomposición (fermentación) que
producen calor para que solos eclosionen. Los reptiles respiran por pulmones durante toda su vida
y presentan otras estructuras especializadas que los capacitan para desarrollarse con éxito en el
medio terrestre y algunos en el medio acuático. Sin embargo, no pueden regular su temperatura
corporal (son poiquilotermos), lo que constituye una seria limitación para la vida en tierra y en el
agua. La lagartija, la culebra el cocodrilo la tortuga y otros reptiles buscan lugares asoleados cuando
requieren calor se refugian en sitios sombríos si necesitan enfriarse.
La diversidad de los grupos incluidos en la clase Reptiles, cada uno con características singulares,
dificulta el estudio de todos ellos, (saurios, queloneos, ofideos y cocodrileanos). Por lo que solo
mencionaremos algunas características de las lagartijas (saurios) y de las serpientes o culebras
(ofideos).
• Cuerpo prolongado y flexible, protegido por una piel gruesa, seca y escamosa, que evita la
pérdida de agua por evaporación. Lagartijas y culebras cambian su piel escamosa varias veces al
año. En las culebras se desprende por entero, en una sola pieza (camisa de la culebra); en las
lagartijas, cae en pedazos.
• Las extremidades de las lagartijas son cortas, dispuestas lateralmente y casi no tienen
resistencia para sostener en vilo el peso del cuerpo: cada una termina en cinco dedos provistos de
garras puntiagudas y ganchudas. Las culebras carecen de extremidades. La ausencia de
estructuras capaces de levantar el peso del cuerpo determina que estos animales se desplacen
arrastrándose, modalidad de locomoción denominada reptación. En el caso de la culebra, su cuerpo
largo y flexible le permite realizar movimientos horizontales de ondulación. Las escamas ventrales
son anchas y van superpuestas hacia atrás, con el borde posterior libre. Cada una de estas escamas
está relacionada con un par de costillas movibles, accionadas por fuertes músculos. Cuando las
costillas se mueven hacia atrás, el borde posterior de las escamas presiona sobre las desigualdades
del suelo, lo que da por resultado la progresión del animal. La lagartija, por su parte, posee una cola
muy larga que prolonga apreciablemente la longitud de su cuerpo, condición indispensable para
efectuar los movimientos de ondulación. Las garras de los dedos, adhiriéndose al suelo, ayudan a la
progresión.
• La lagartija descubre su presa (insectos, arañas, lombrices de tierra) valiéndose principalmente de
los ojos, los cuales pueden cerrarse con dos párpados. En la culebra, los ojos no tienen
párpados, pero están protegidos por la piel, que se hace transparente y algo combada en estos
puntos. El olfato es particularmente agudo en la culebra y reside en las terminaciones nerviosas de
sus cavidades nasales. Se postula que la lengua de este animal también participa en la olfacción.
Una pequeña escotadura en la mandíbula superior permite a las culebras proyectar y retraer la
lengua sin abrir la boca.
• La boca, muy hendida, sirve como órgano de prensión en las culebras y lagartijas. La presa es
tragada entera, operación facilitada por los dientes dirigidos hacia atrás. La culebra se alimenta de
ranas, lagartijas, ratones, aves, y otros animales pequeños, pero puede engullir presas que
sobrepasan las dimensiones de su propia cabeza. Esto último es posible gracias a diversas
modificaciones de sus mandíbulas.
Características de la Aves:
35
El éxito biológico de un grupo de organismos se mide por el número de especies o individuos que
incluye, por sus adaptaciones a diversos tipos de ambientes y por su distribución a través del mundo.
Tomando como base estos tres criterios, las aves constituyen uno de los grupos de mayor éxito entre
los vertebrados. Existen numerosas especies de aves esparcidas por todo el mundo, su patrón
estructural se ha adaptado a una gran diversidad de ambientes, en la tierra, en el agua y en el aire.
Características generales:
• Las aves son organismos homeotermos, tienen una temperatura corporal constante,
independiente de la temperatura del ambiente. Esta característica es una adaptación que permite
regular las actividades metabólicas, porque las enzimas funcionan con mayor eficiencia a
temperaturas cercanas a la del animal homeotermo, lo que las capacita para mantenerse plenamente
activas cuando el frío ambiental ha reducido al mínimo las funciones corporales de los organismos
poiquilotermos, como los anfibios y reptiles.
• Presentan plumas que, les sirven para el vuelo, les ayudan a conservar el calor corporal, les
proporcionan una cubierta aislante, modelan el contorno aerodinámico del cuerpo, las protegen, y les
dan los clores característicos que las difieren. • Casi todas las características anatómicas de las aves
están relacionadas con su capacidad para volar y con sus hábitos alimentarios.
• Extremidades anteriores transformadas en alas, • El cuerpo de las aves voladoras es,
generalmente, pequeño y liviano El peso del cuerpo es reducido, porque la mayoría de los huesos
carecen de médula y están llenos de aire (huesos neumáticos). Además, los pulmones tienen
sacos aéreos que se introducen en todas las partes del cuerpo, alivianando su peso. • El esternón
presenta en su línea media una cresta vertical, llamada quilla, que sirve para la inserción de los
potentes músculos del vuelo (―pechuga de las aves‖). • Los ojos y oídos son los principales órganos
sensoriales de las aves. Se dice que la visión de muchas aves es 8 a 10 veces más aguda que la del
hombre. Esta excelencia visual les permite localizar su alimento mientras vuelan. En las lechuzas,
búhos y otras aves de hábitos nocturnos, tienen muy desarrollado el sentido del oido, los ojos están
dirigidos hacia adelante y sus pupilas pueden dilatarse para captar la escasa cantidad de luz
disponible en las noches, lo que les permite localizar a sus presas con gran presición. La posición
frontal de los ojos en la mayoría de las rapaces hace posible la visión binocular que permite apreciar
mejor las distancias. Las aves de hábitos diurnos tienen los ojos ubicados a ambos lados de la
cabeza, lo que aumenta considerablemente el campo visual de estos animales. En todos los casos,
los ojos están protegidos por dos párpados (superior e inferior) y una membrana nictitante. Los oídos
no son visibles externamente, pero la audición es excelente y muy importante en la vida de las aves,
sobre todo en la época del apareamiento.
• Las mandíbulas, transformadas en pico, sirven como órgano de prensión y presentan varias
modificaciones
de
acuerdo
con
los
tipos
de
alimento:
semillas, insectos, larvas, lombrices de tierra, peces, carroña etc.
• Los pies o patas de las aves también muestran una variedad de modificaciones relacionadas,
directa o indirectamente, con los hábitos alimentarios, para nadar, trepar, caminar en zonas
pantanosas, coger semillas, apresar a sus presas, correr, etc.
36
(A) - El pie ambulatorio, (B) - El pie de rapiña, (C) - Elpie trepador, (D) - Pie identificado por muy débil
y tiene todos los dedos dirigidos hacia adelante; puede ser observado en las avaes que rara vez se
posan en el suelo. (E) - El pie natatorio (F) - El pie de sujeción es típico de las aves que, se posan
en la rama de los árboles y en los alambres, si se tira del tendón A, todos los dedos se separan y
extienden; si se tira del tendón B, los dedos se juntan a la manera de un puño. Cuando el ave se posa
en una rama o alambre, el peso de su cuerpo provoca la tensión del tendón B y, automáticamente, los
dedos se cierran apretando el material donde se apoyan.
Características de los Mamíferos:
De los vertebrados que viven en la actualidad, los mamíferos constituyen el grupo más complejo y de
mayor éxito biológico. Están ampliamente difundidos sobre la Tierra, con algunas especies acuáticas
(Cetáceos) y otras adaptadas para desplazarse en el aire (Quirópteros).por lo que serïa casi
imposible mencionar las características de todos ellos por lo que solo mencionaremos algunas de sus
características generales.
• Son heterotrofos, • Son homeotermos, • respiran por pulmones, • la mayoría en la piel tiene
pelos y glándulas sudoríparas, estructuras asociadas a su capacidad para mantener una
temperatura corporal constante. • Todos tienen endoesqueleto, que sirve como estructura de
sostén del cuerpo y proporciona, a la vez, un sistema de palanca que, en conjunción con los
músculos, permite mover las extremidades.
• Tienen cuatro extremidades, que varian de
forma, tamaño y función dependiendo de la especie y su medio en el que se desarrollan, por ej. • En
el orden primates, que incluye al hombre y a los monos, el principal órgano aprehensor es la
mano, con dedos largos y flexibles y el pulgar oponible a los demás. • La locomoción de los
terrestres se denomina marcha, acción en la que el organismo sólo apoya las extremidades en el
suelo, La estructura del pie o pata presenta modificaciones muy importantes para este
desplazamiento en tierra firme. (Los plantígrados) pisan el suelo con toda la planta del pie; ejemplos:
hombre, oso. (Los digitígrados), como los gatos y otros carnívoros, apoyan exclusivamente los dedos
al andar. (Los ungulígrados) marchan apoyando únicamente la punta de uno o dos dedos, que están
envueltos por un casco o pezuña; ejemplos, Perisodáctilos (caballo) y Artiodáctilos (vaca). En los
acuáticos se denomina desplazamiento o nado, y sus extremidades tienen una cubierta de piel en
forma de membrana interdigital o aleta (ballenas delfines (cetáceos) focas, (pinipedos), etc.) y en el
aire vuelo, aquí las extremidades superiores con dedos muy largos, están cubiertas por una capa de
piel delgada muy vascularizada llamada (patagíon) unida a las extremidades inferiores y que al
extenderla forma una especie de ala, (murciélagos, vampiros, (quiropteros), etc.) • Los órganos
sensoriales regulan eficientemente las relaciones del mamífero con el mundo circundante. El órgano
visual es el ojo en algunos es frecuente un tercer párpado llamado -membrana nictitante- que se
desliza desde el ángulo interno del ojo; las pupilas regulan la cantidad de luz que perciben, pueden
dilatarse considerablemente en las especies de hábitos nocturnos, su visión es binocular, • El oído se
37
caracteriza por la presencia constante del pabellón; algunos mamíferos, como el caballo, asno,
perro y varios más, son capaces de orientar sus pabellones en distintas direcciones para captar mejor
las ondas sonoras. • El órgano del olfato, situado en las fosas nasales, está más desarrollado en
los carnívoros que en los demás mamíferos. • Los labios son característicos de los mamíferos y
están asociados, funcionalmente, primero con la lactancia y más tarde con la prensión de los
alimentos. • Los dientes están diferenciados para cumplir distintas funciones: los incisivos sirven
para cortar o roer; los caninos, para desgarrar las carnes; los premolares y molares para triturar.
Algunas especies, como las de los órdenes roedores y lagomorfos, no tienen caninos; otras —por
ejemplo, el oso hormiguero— carecen totalmente de dientes son edentulos. • Su fecundación es
interna, los machos depositan el esperma dentro de la cavidad sexual de la hembra, la mayoría son
viviparos aunque existen algunos ovíparos como el Equidna y el Ornitorrinco. • Son placentarios, la
mayoría de los críos se desarrolla dentro del vientre materno, aunque hay algunos que en la etapa
fetal los paren y los terminan de desarrollar en una bolsa exterior llamada marsupio, como los
Canguros, las Zarigüellas, etc. • todos tienen glandulas mamarias, con las que alimentan a sus
crías durante un periodo bastante largo. • Sus sistemas circulatorio, nervioso, endócrino,
digestivo, óseo, muscular, etc, son complejos y bién desarrollados, etc.
Adaptaciones de los mamíferos acuáticos:
Entre los mamíferos adaptados a una vida permanentemente acuática destacan las ballenas, los
delfines y otros representantes del orden Cetáceo, cuyas características son: • Forma semejante a
la de los peces, con extremidades transformadas en aletas, las ballenas pueden alcanzar
dimensiones enormes, hasta más de 30 metros de longitud y 12000 kilogramos de peso. Una gruesa
capa de grasa subcutánea aligera el peso del cuerpo y protege contra la pérdida de calor en los
mares polares. Pulmones muy grandes, capaces de retener el aire durante mucho tiempo, hasta más
de una hora. • La ballena carece por completo de dientes en ambas mandíbulas. En vez de éstos,
tiene en la mandíbula superior centenares de láminas córneas y aflecadas, conocidas como
barbas. Cuando la ballena abre su enorme boca, coge una gran cantidad de agua donde van
numerosos animalitos muy pequeños que le sirven de alimento, (Plancton y krill,) Al cerrar la boca, la
lengua se aplica contra la parte mediana del paladar, lo que da por resultado la salida del agua a
través de los flecos de las barbas, mientras los animalitos quedan retenidos en ellos.
Los delfines, en cambio, y la mayoría de los otros cetáceos tienen mandíbulas provistas de
dientes iguales entre sí y se alimentan de peces y calamares.
38
Lamina que muestra una foca una ballena un delfín y los dientes de un cachalote, (ballena de
esperma)
1.4.- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS.
Como ya vimos los seres vivos están caracterizados, entre otras cosas, por poseer diferentes niveles
de organización, Átomos, Elementos, moléculas, compuestos, células, etc. La materia viva. Está
constituida, por diferentes compuestos moleculares, que difieren en tamaño, estructura, propiedades
y funciones, están gobernadas por los mismos principios físicos y químicos de la materia inerte. Si
bien dentro de las células encontramos moléculas que usualmente no existen en la materia
inanimada, en la composición química de los seres vivos encontramos desde sencillos iones
inorgánicos, hasta complejas macromoléculas orgánicas siendo todos igualmente importantes para
constituir, mantener y perpetuar el estado vivo.
Cuadro 2.1- Composición química de la materia viva.
Tabla 2.1 - Composición porcentual de la materia viva
Porcentaje
Compuesto
de
peso
total
*
Constituido aproximadamente por 1% de ADN y 6% de ARN.
Agua
70
Macromoléculas:
**
Incluyen los bloques de construcción para generar
Proteínas
15
macromoléculas y otras moléculas en los procesos de síntesis o
*
Ácidos Nucleicos 7
degradación
Polisacáridos
3
Lípidos
2
Molécula
s 2**
39
orgánicas
pequeñas
Iones inorgánicas 1
Por ejemplo: determinadas moléculas se organizan de una forma particular y precisa e interactúan
entre sí para establecer la estructura celular. Así como las células son los ladrillos con los que se
construyen los tejidos y los órganos, las moléculas son los bloques con que se construyen las células,
y los elementos los materiales con los que se construyen dichos bloques.
Al estudiar químicamente estas moléculas observamos que Aquellos compuestos en cuya
composición interviene el carbono se los denomina compuestos orgánicos;
1.4.1 Bioelementos :
A los compuestos orgánicos se les conoce como Biomoléculas o moléculas de vida, y están
formadas por los Bioelementos o componentes biogenésicos primarios. C, H, O, N, S, P. de los
cuales los primeros cuatro de ellos forman mas del 98% del peso de todos los organismos. . (El 2 %
restante esta representado por elementos como el Fe, Ca, Na, K, Cu, Mg, I, Cl. Etc.) De estos
elementos el Carbono, destaca de manera especial por sus propiedades, como la capacidad de
formar largas cadenas entre sí, además de combinarse con otros elementos, posibilitando así la
integración de la enorme riqueza de compuestos orgánicos que encontramos en la naturaleza.
Biomoléculas:
Dentro de este grupo podemos mencionar a los carbohidratos, también conocidos como azúcares o
hidratos de carbono, que se dividen en monosacáridos, polisacáridos y oligosacáridos. Los
aminoácidos, las proteínas, los lípidos, los nucleótidos y los ácidos nucleicos (no son los únicos
compuestos orgánicos que existen, pero sí son la mayoría). Estos representan aproximadamente el
30% de la composición química de los seres vivos. El 70% lo constituye el agua. También
encontramos algunos iones tales como el Na, Fe, Ca, K, etc. en proporciones muy pequeñas. Las
moléculas por su tamaño, se dividen en pequeñas, medianas y grandes, estas últimas también son
llamadas macromoléculas.
• Pequeñas; En donde encontramos los compuestos inorgánicos; como el Agua, y los
Minerales (Sales minerales), y los Gases, que tienen una composición química sencilla. Y a las de
tipo orgánico como las Vitaminas, que pueden ser de origen Animal o Vegetal, de composición
química mas compleja, que se dividen en: hidrosolubles, (las que se disuelven en el agua como las
del complejo B, y la vitamina C.) y las *liposolubles, (las que se disuelven en grasas, como la A,
la D y la K.)
• Medianas; Casi todas las moléculas orgánicas son de tamaño medio, entre ellas encontramos a
los Azúcares simples, como la (Glucosa), a los Aminoácidos dentro de los cuales encontramos
más de veinte, diferentes tipos divididos en esenciales y no esenciales, y a los Ácidos grasos.
• Grandes; Estas moléculas se forman como grandes cadenas, por la unión química de varias
moléculas medianas, generalmente se libera una molécula de agua por cada unión de dos moléculas
medianas, existen cuatro tipos de macromoléculas, y son los Glúcidos o Carbohidratos o Azúcares
complejos, formados por la unión de moléculas de Azúcares simples, como los almidones y la
celulosa que son el resultado de la unión de moléculas de glucosa. Grasas simples o lípidos,
formados por la unión de ácidos grasos con el glicerol, el cual es un tipo de alcohol. Existen grasas
más complejas como las ceras. Las Proteínas o prótidos y enzimas, que están constituidos por la
40
unión linear de diversos aminoácidos, como la albúmina y la hemoglobina. Y los Ácidos nucleicos:
existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN o ácido desoxirribonucleico, que es el que se encarga
de transmitir las características de la herencia y el ARN o ácido ribonucleico, que tiene varias
funciones como son las de la duplicación de las cadenas de ADN, la de síntesis de proteínas, y la de
mensajero de la información. Estos ácidos nucleicos están compuestos o formados por un ácido
fosfórico, un azúcar y por bases nitrogenadas, púricas y pirimídicas o nucleótidos (adenina, citosina,
guanina y timina o uracilo.)
1.4.2 Moléculas inorgánicas de interés Biológico.
•
EL AGUA:
El agua es un compuesto fundamental en los procesos de vida, ya que constituye un medio
adecuado, en donde la mayoría de los elementos pueden disolverse para realizar sus funciones,
estas ocurren cuando las moléculas y los iones pueden moverse libremente e interactuar entre ellos,
el agua esta presente como un componente básico en todas las células de los seres vivos, su
cantidad varía de acuerdo con el tipo de organismo y puede ir desde el 65 hasta el 95 %, como por
ejemplo: En los diferentes tejidos del cuerpo humano, en el tejido óseo se ha detectado un
aproximado del 20%, en las células cerebrales hasta un 85% y también puede variar según la edad,
en los niños, se ha calculado de un 70 a un 80% de agua mientras que en los adultos es
aproximadamente de un 60%. O como en otros organismos como la medusa que contiene hasta un
95%, las extraordinarias propiedades del agua para la realización de los procesos de la vida, radican
en su estructura.
Está constituida por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno, los cuales se mantienen unidos por
enlaces covalentes, esta molécula es polar, es decir, presenta dos zonas débilmente positivas (H+) y
una zona débilmente negativa (OH-) por lo que sus enlaces son débiles, al enlace que une un átomo
de Hidrógeno con carga positiva de una molécula de agua con el Oxígeno de carga negativa débil de
otra molécula de agua, forman el llamado puente de Hidrógeno. Fig: 2.6
Fig. 2.6 -(a) Estructura de la molécula de agua. (b) Las moléculas de agua en disolución
interactúan entre si a través de los puentes de hidrógeno.
Cada molécula de agua forma puentes de Hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua, por lo que
aunque sus enlaces son débiles y se rompen fácilmente, el agua en su conjunto, gracias a su
cohesión de puentes de Hidrógeno mantiene una alta tensión superficial y un alto calor específico,
41
asimismo de vaporización y de fusión. Debido a esta polarización, es posible que se una a otras
sustancias polares, lo que le da un movimiento capilar.
A las sustancias o moléculas polares que se disuelven en el agua formando una solución, reciben el
nombre de hidrofílicas y las que se excluyen de la solución, se llaman hidrofóbicas. El agua tiene
una tendencia a ionizarse, es decir, a separarse en iones de hidrógeno (H+) o mejor dicho en iones de
hidronio (H3O+), Fig: 2.7 y en iones de (OH-), en el agua pura, el número de iones (H+) y el número
de iones (OH-) es igual a 10.7
Se dice que una solución es ácida, cuando contiene mas iones (H+) que iones (OH-) y tiene un PH
Fig: 2.8 (potencial de hidrógeno) inferior a 7.0, es decir de 0 hasta 6.9, y es base cuando contiene
mas iones (OH-) que (H+) y su PH es mayor a 7.0 o sea de 7.1 hasta 14.0, por otro lado se considera
una solución neutra si su PH es de 7.0 (ácidos y bases) Fig: 2.9
Un ácido es una molécula que, en solución, cede un ion H+ (protón).
Por ejemplo:
Una Base es una molécula que, en solución, acepta un ion H+ (protón).
Por ejemplo:
Fig: 2.9
Ácidos y bases:
Fig: 2.7 Esquema de un ión de hidronio.
La mayoría de las reacciones químicas que se realizan en los seres vivos, se dan alrededor de la
neutralidad del PH; de tal manera que el funcionamiento de los organismos se esta regulando
continuamente (Homeostasis), por medio de una serie de sustancias llamadas buffers o
amortiguadores, estas sustancias son combinaciones de ácidos o bases débiles.
El agua por si misma tiene una débil tendencia a ionizarse, actuando tanto como ácido débil y como
base débil. Cuando actúa como ÁCIDO DÉBIL libera un protón, generando un ion hidroxilo. Como
42
BASE DÉBIL acepta un protón formando ion hidronio. En solución acuosa la mayoría de protones
están como iones hidronio.
Fig: 2.8 Tabla de PH.
Funciones del agua en los organismos vivos:
En base a la estructura y la forma como reacciona el agua, podemos observar algunas funciones
específicas.
1.- Es un solvente; Fig: 2.10 en las que muchas sustancias se disuelven para llevar a cabo diferentes
reacciones químicas, relacionadas con la vida; como el mecanismo de difusión que permite la
distribución homogénea de sustancias dentro de las células y los tejidos.
2.- Es un componente básico de los sistemas coloidales (protoplasma), en la estructura de los seres
vivos.
3.- En el interior de las células, permite la acción de las enzimas sin alterar las sustancias
intracelulares.
4.- Es el vehiculo mediante el cual entran los nutrientes y se eliminan las sustancias de desecho, en
las células y organismos como resultado de los procesos metabólicos.
43
Fig. 2.10 Las moléculas de agua facilitan la separación de los iones en disolución. Cada ion está
"recubierto" de moléculas de agua.
•
SALES MINERALES:
En las células y los espacios intra y extracelulares podemos encontrar una serie de minerales en
forma de sales, muy importantes para el funcionamiento de las células, los tejidos, los órganos y los
organismos, estas son una serie de compuestos que al disolverse con el agua, un ácido o una base,
sus iones se separan en forma de aniones (iones con carga negativa) y en cationes (iones con
carga positiva), su función en las células esta relacionada con el mantenimiento del equilibrio
osmótico, como son el Potasio (K), el Sodio (Na), y el Cloro (Cl). Otros como el Magnesio (Mg), el
Fósforo (P), y el Calcio (Ca), pueden constituir estructuras sólidas en los tejidos, cuya función es dar
soporte y fuerza, como en los huesos y los dientes.
Otro mineral como el Silicio (Si) en forma de silicatos constituye un componente muy importante en
otros organismos como sería en algunas algas marinas var: (Diatomeas.) etc.
Funciones de algunos minerales en el organismo:
• SODIO: LA función principal del Sodio deriva, de ser el catión mas abundante en los líquidos
extracelulares en el ser humano y en los mamíferos, su concentración en el plasma es de 134 a 146
meq, por litro y determina la presión osmótica de los líquidos intersticiales, y por tanto el grado de
hidratación celular, su función es mantener el volumen y la osmolaridad del líquido extracelular.
• POTASIO: El Potasio es el principal catión intracelular, su concentración dentro de la célula es de
aproximadamente 150 meq, por litro, su función es la de mantener la osmolaridad intracelular,
además mantiene la integridad de los ribosomas y estimula la incorporación de los aminoácidos en
las cadenas polipeptídicas, fuera de la célula la cantidad de Potasio varia de 3.5 a 5.1 meq, por litro.
Es un macronutriente en las plantas y en los animales y junto con el Sodio es esencial para la
transmisión de los impulsos nerviosos en el mecanismo conocido como Bomba Sodio-Potasio.
• MAGNESIO: Este catión ocupa el cuarto lugar en el organismo y el segundo lugar en el espacio
intracelular. La mayor cantidad de Magnesio orgánico se encuentra en el sistema músculo
esquelético con un 50 o 60%, un 20% en el músculo estriado, el resto esta en el Hígado, Cerebro y
Riñón, y un 1% en el espacio extracelular, su función es importante porque en la célula participa
44
como activador de sistemas enzimáticos, fundamentales en el metabolismo celular, en el sistema
nervioso central y periférico, en la placa neuromuscular y en el tejido cardiaco.
La concentración sérica normal (presente en sangre) es de 1.74 +/- 0.4 meq/lt. El 65% se encuentra
en estado iónico y el 35% esta unido a proteínas.
• FÓSFORO: El Fósforo constituye un elemento energético fundamental en el desarrollo de los
procesos biológicos celulares.
Participa en las funciones metabólicas y en el mantenimiento de la integridad de las células en el
crecimiento, la síntesis de los huesos y la regulación del equilibrio ácido-base. El 80% del Fósforo se
halla en el esqueleto y entre el 10 y el 15% en el músculo, también está distribuido en el cuerpo en
forma de compuesto orgánico.
• FOSFATO: Se encuentra en el tejido óseo, formando la hidroxiapatita aproximadamente un 15 % se
halla presente en fluidos y tejidos blandos, puesto que todas las células lo contienen como fosfatos
orgánicos o inorgánicos. Formando parte de compuestos orgánicos, podemos mencionar a los
nucleótidos trifosfatados, fosfolípidos de membrana, ácidos nucleicos etc. Como fosfato inorgánico
cumple una función estructural, en el tejido óseo y además se encuentra en los fluidos contribuyendo
a mantener la capacidad buffer El Fosfato es el principal anión dentro de la célula, ahí actúa en la
regulación del metabolismo de proteínas, grasas y carbohidratos, además es un componente
importante en los ácidos nucleicos y en el ATP (adenosin trifosfato), la molécula que almacena
energía en sus enlaces químicos y que interviene en los procesos respiratorios y fotosintéticos de las
plantas.
• CALCIO: El Calcio es el catión mas abundante en el cuerpo humano, este elemento forma parte
de la constitución normal del esqueleto, interviene además en el mecanismo de la coagulación
sanguínea, en la activación de diversos sistemas enzimáticos, en la transmisión neuromuscular del
sistema nervioso y en la propiedad contráctil del músculo liso y del estriado, el esqueleto contiene
hasta un 99% del Calcio total orgánico y el 1% está en el líquido intravascular, intersticial e
intracelular, en el suero varía entre 9 y 11 mg/dl. El 35% del Calcio está unido a proteínas y no es
difusible, la parte difusible esta en su mayor parte ionizada es la única fisiológicamente activa y
constituye la fracción que es regulada homeostáticamente, es decir que el organismo la mantiene en
equilibrio para poder realizar sus funciones, y esta generalmente unida a citratos, fosfatos, lácteos y
bicarbonatos.
• HIERRO: El hierro es un mineral esencial para el metabolismo energético y oxidativo. Se
encuentra en todas las células, estableciéndose dos compartimentos: funcional y de reserva. El
funcional comprende al hierro del anillo central del grupo hemo que forma parte de proteínas que
intervienen en el transporte y almacenamiento del oxígeno (hemoglobina y mioglobina), también
forma parte de enzimas como los citocromos y las peroxidasas. El de reserva se sitúa en el hígado,
bazo, médula ósea, está unido a proteínas (ferritina y hemosiderina). No se encuentra libre en el
plasma, sino que circula unido a una proteína, la transferrina. El hierro es necesario para el normal
funcionamiento de los mecanismos de defensa del organismo a nivel celular, humoral y secretorio,
por lo tanto su deficiencia produce un aumento a la susceptibilidad a las infecciones. La deficiencia de
hierro se caracteriza por astenia, anorexia, fatiga, y deterioro del rendimiento físico.
• ZINC: Es esencial para la actividad de más de 70 enzimas, ya sea porque forma parte de su
molécula o porque lo requieren como cofactor. Se lo relaciona con la utilización de energía, la
síntesis de proteínas y la protección oxidativa.
• COBRE: Forma parte de distintas enzimas que intervienen en reacciones oxidativas relacionadas
con el metabolismo del hierro, de los aminoácidos precursores de neurotransmisores, Es necesario
para la síntesis de elastina, proteína fibrosa de la matriz extracelular.
• YODO: El 80% se localiza en la glándula tiroides, siendo indispensable para la síntesis de las
hormonas tiroides, la tetraiodotironina (tiroxina- T4 y la triiodotironina (T3). Las hormonas tiroides son
esenciales para el desarrollo normal y su deficiencia causa retardo del crecimiento, alteraciones
permanentes en el sistema nervioso y disminución del coeficiente intelectual.
• CLORURO: Es un regulador de la presión osmótica y junto con los protones forma parte del jugo
gástrico, producido por las células parietales de las glándulas corpofúndicas de estómago.
• AZUFRE: Integra diversas moléculas orgánicas como polisacáridos complejos y aminoácidos
(cisteína, cistina, metionina, etc).
• MANGANESO: Actúa activando importantes enzimas. Su carencia afecta el crecimiento del esqueleto,
la actividad muscular y la reproducción.
•
FLÚOR: Es importante para la formación del hueso y de los dientes. Su exceso tiene efecto
desfavorable pues inhibe algunas enzimas. Inhibe el crecimiento y la actividad tiroidea. En
intoxicaciones crónicas es frecuente la aparición de bocio.
VITAMINAS:
Las Vitaminas son sustancias orgánicas vitales para el organismo, (necesarias para el crecimiento, y
mantenimiento de las funciones normales de los tejidos), que se requieren en pequeñas cantidades.
De origen Animal o Vegetal, y que se encuentran en los alimentos, entre las mas importantes
destacan las Vitaminas; A, las del complejo B, la C, la D, la E 1 y la K.
Las Vitaminas por sus características de solubilidad, pueden ser de dos tipos hidrosolubles (solubles
en agua) y liposolubles (solubles en medios grasos.)
• La Vitamina A, (Axeroftol), una Vitamina perteneciente al grupo de las liposolubles, que se
absorbe junto con las grasas, se halla en algunos alimentos en forma activa o precursora (provitamina
A) entre ellos el Hígado de ciertos peces, leche, huevos, zanahorias, espinacas, coles, guisantes etc.,
escasa en las frutas y su deficiencia produce (la Xeroftalmia), (déficit de las secreciones mucosas,
especialmente de las lacrimales.) su exceso produce (una Hipervitaminosis), con trastornos óseos y
hepáticos.
• La Vitamina D, (Calciferol) Es una Vitamina liposoluble y se haya en forma de D2 en los aportes
externos o sintéticos y en forma D3, que se sintetiza en la piel por la acción de los rayos ultravioletas.
Esta Vitamina la encontramos en el hígado de algunos peces como el atún y el bacalao, en la leche,
los huevos, el queso y mantequilla, interviene en el metabolismo Calcio-Fósforo. Su carencia
provoca (el Raquitismo), y en caso de hipervitaminosis puede generar entre varios trastornos,
cuadros de hipercalcemia grave.
• Las Vitaminas B. Son varios los tipos de Vitaminas B y forman el llamado (Complejo B), son
hidrosolubles y entre ellas destacan: la vitamina B1 (Tiamina); que halla en el trigo, legumbres,
hortalizas, carne y riñones de cerdo etc. Cuya carencia produce (el beri beri); la B2 (Riboflavina); junto
con el ácido nicotínico factor PP, se encuentran en el hígado, músculos y en la levadura, y són
escasos en los vegetales; su carencia ocaciona (la Pelagra); la vitamina B6 (Piridoxina), se halla en la
carne, el pescado, el hígado, las verduras y la leche, actúa como coenzima del metabolismo
intermediario y es muy raro su déficit; junto con el ácido fólico que se halla en gran cantidad en las
semillas, hojas de los vegetales y en algunos tejidos animales, (favorecen la Eritopoyesis) y sus
déficit producen (Anémia megaloblástica); la B12 (Cianocobalamina), abundante en diversos
alimentos, se absorbe al unirse con el factor intrínseco deCastle, que segrega el estómago, su déficit
origina (la Anema perniciosa. 4)
• Vitamina C: (ácido ascórbico), es hidrosoluble, se encuentra en muchos vegetales y frutos
frescos, patatas, leche, huevos y en casi todo el tejido animal, interviene en múltiples procesos
metabólicos, y su déficit ocasiona el (el escorbuto).
• Vitamina K: (Filoquinona), liposoluble, antihemorrágica, actúa en la síntesis de los factores de la
coagulación elaborados en el hígado, la encontramos en plantas verdes, harinas de pescado y
huevos. Es raro su déficit, solo se presenta en casos de mala absorción, alteraciones hepatobiliares y
tratamientos prolongados de antibióticos.
• Vitamina E: (Tocoferol), liposoluble, interviene en las reacciones biquímicas básicas y se halla en
vegetales frescos, leche, huevos etc. No se ha aclaro cual es el déficit que produce en el hombre pero
en animáles de laboratorio ocaciona disfunciones genitales.
• Vitamina H: (Biotina), abunda en la yema de huevo, sangre y otros tejidos, favorece la adipósis
hepática, su carencia en el hombre influye en ciertas (Dermatitis descamativas, lengua geográfica,
dolores musculares, perdida del cabello etc. Forma parte de una coenzima relacionada con la fijación
del dióxido de carbno.
1.4.3.- Biomoléculas orgánicas:
1.4.4 Requerimientos de los seres vivos:
La química de los compuestos que contienen carbono se denomina química orgánica. Originalmente
se la llamaba así porque se creía que solo los organismos vivos podían fabricar o poseer estos
compuestos. Los compuestos orgánicos se basan en el carbono combinado con otros átomos de
carbono y con otros elementos como el hidrógeno, el nitrógeno, el azufre, etc. Formando grandes
estructuras con distinta complejidad y diversidad, el átomo de carbono puede unirse a otros átomos
de carbono formando largas cadenas las cuales pueden ser lineales, ramificadas o bien cíclicas. Se
han aislado miles de compuestos de carbono de varios sistemas biológicos, aquí algunos ejemplos:
47
Fig. 2.11 - Los átomos de carbono pueden unirse con otros átomos de carbono y con muchos de otro
tipo para formar una gran variedad de compuestos orgánicos. Las mismas fuerzas que mantienen
unido al metano (CH4) también permiten la formación de moléculas extremadamente complicadas
pero estables. En diversas estructuras, como los triacilgliceroles predominan las cadenas lineales. En
otras, como el azúcar glucosa son anillos. La muscona, el atrayente sexual del venado almizclero del
Tibet, también se basa en un anillo de carbonos. Otras moléculas vitales como la clorofila y la
vitamina B12 contienen cadenas, anillos e iones metálicos.
EL ÁTOMO DE CARBONO:
El átomo de carbono tiene seis protones y seis electrones ubicados en dos niveles de energía, en la
capa interna encontramos dos y en la más externa cuatro. Dada esta configuración el carbono tiene
poca tendencia a ganar o perder electrones, sino que tiende a compartirlos con otros átomos, por lo
tanto se forman uniones covalentes. Los electrones que participan de dichas uniones covalentes son
los cuatro que se ubican en el nivel exterior y son conocidos como electrones de valencia. Estos
cuatro electrones de valencia se ubican hacia los vértices de un tetraedro equilátero, es decir que los
ángulos de unión no son en 90° (de lo que resultaría una estructura plana) si no que son superiores a
los 100°. Como resultado de está estructura tetraédrica las moléculas tienen entonces estructuras
tridimensionales. Cuando el carbono se une a cuatro átomos distintos, éstos se pueden unir a él de
dos maneras distintas.
La molécula adopta configuración de un tetraedro.
Fig. 2.10 - (a) Cuando un átomo de carbono forma enlaces covalentes con otros cuatro átomos, los
electrones de su nivel de energía exterior forman nuevos orbitales. Estos nuevos orbitales, que son
todos de la misma configuración, se orientan hacia los cuatro vértices de un tetraedro. Así, los cuatro
orbitales se encuentran separados tanto como es posible. (b) Cuando un átomo de carbono reacciona
con cuatro átomos de hidrógeno, cada uno de los electrones en su nivel de energía exterior forma un
enlace covalente con el único electrón de un átomo de hidrógeno, produciéndose una molécula de
metano. (c) Cada par de electrones se mueve en un orbital molecular nuevo.
48
Fig. 2.11 La molécula tridimensional se puede construir en dos formas que son imágenes especulares una de
la otra (como observamos en la fig. 211.) y aunque estos compuestos tengan propiedades físicoquímicas muy semejantes, su comportamiento en los seres vivos es bastante diferente. Mientras
que uno de los compuestos es aceptado con facilidad por un sistema biológico, el otro puede ser
ignorado, o hasta resultar tóxico. Esto se debe a que los sistemas biológicos trabajan reconociendo
las formas o las configuraciones moleculares, que son las posiciones relativas precisas que los
átomos y grupos de átomos guardan entre sí. Esto es de importancia en compuestos tales como
monosacáridos y aminoácidos.
GRUPOS FUNCIONALES:
Las propiedades químicas específicas de una molécula orgánica derivan principalmente de los grupos
de átomos conocidos como grupos funcionales. Estos grupos están unidos al esqueleto de carbono,
reemplazando a uno o más de los hidrógenos que estarían presentes en un hidrocarburo o un
carbohidrato. Un grupo
-OH (hidroxilo) es un ejemplo de un grupo funcional. Cuando un hidrógeno
y un oxígeno se unen covalentemente, un electrón exterior del oxígeno sobra, queda no apareado,
puede entonces ser compartido con un electrón exterior que, de modo semejante, quedó disponible
en un átomo de carbono, formando así un enlace covalente con el carbono.
Un compuesto con un grupo hidroxilo que reemplaza a uno o más de los hidrógenos de un
hidrocarburo, se conoce como alcohol. Así, el metano (CH4), en el que un átomo de hidrógeno es
reemplazado por un grupo hidroxilo, se transforma en metanol o alcohol de madera (CH3OH), que es
un compuesto de olor agradable, tóxico, notable por su capacidad para causar ceguera y muerte. De
modo semejante, el etano se transforma en etanol (C2 H5 OH), que está presente en todas las
bebidas alcohólicas. El glicerol, C3 H5 (OH)3 contiene, según indica su fórmula, tres átomos de
carbono, cinco átomos de hidrógeno y tres grupos hidroxilo.
En la tabla 2.2 se ilustran los grupos funcionales que serán de mayor interés para nosotros en
nuestra exploración de los sistemas vivos. Un conocimiento de los grupos funcionales facilita
reconocer moléculas particulares y predecir sus propiedades.
Por ejemplo, el grupo carboxilo (CO-OH), es un grupo funcional que da a una molécula las
propiedades de ácido.
Los alcoholes, con sus grupos hidroxilos polares, tienden por ejemplo, a ser solubles en agua,
mientras los hidrocarburos como el butano, que tienen solamente grupos funcionales no polares
(como los grupos metilo), son altamente insolubles en agua.
Los grupos aldehído a menudo están asociados con olores y sabores acres. Las moléculas más
pequeñas con grupos aldehído, como el formaldehído, tienen olores desagradables mientras que las
49
más grandes, como aquellas que dan a las vainillas, las manzanas, las cerezas y las almendras sus
aromas característicos, tienden a ser agradables para el aparato sensorial humano.
Tabla 2.2 - Grupos Funcionales
Grupo
Fórmula
Clase
de
Ejemplo
funcional estructura
compuestos
Hidroxilo
Alcoholes
Etanol
Amino
Aminas
Descripción
Compuesto
polar porque el
oxígeno
electronegativ
o
capta
electrones de
átomo
covalentes
Iónico,
el
grupo amino
actúa
como
base.
Aminoácido
Carboxilo
Ácidos
carboxílicos
(orgánicos)
Aminoácido
Estér
Esteres
Metilacetato
Carbonilo.
Aldehídos
Formaldehído
50
Iónico,
el
hidrógeno
puede
disociarse
como
hidrogenión
Relacionado
con el grupo
carboxilo, pero
tiene un grupo
en lugar del
hidrógeno del
hidroxilo; polar
Carbono
carbonilo
enlazado
al menos
átomo
hidrógeno;
polar
de
con
un
de
Grupo
carbonilo
enlazado con
otros
dos
átomos
de
carbono; polar
Cetonas
Acetona
No polar
Metilo
Component
e
de
muchos
compuestos
orgánicos.
Metano
Fosfato
Fosfatos
orgánicos
Ester de fosfato
Sulfidrilo
Tioles
Forma
disociada del
ácido fosfórico,
el ion fosfato
se enlaza en
forma
covalente, por
medio de uno
de sus átomos
de
óxigeno,
con uno de los
átomos
de
carbono;
iónico.
Ayuda
a
estabilizar la
estructura
interna de las
proteínas
Cisteína
MONÓMEROS, POLÍMEROS Y MACROMOLÉCULAS:
Los monómeros son unidades moleculares sencillas agrupadas de acuerdo a sus propiedades
químicas; podemos mencionar a los: monosacáridos, aminoácidos y los nucleótidos. Cuando los
monómeros de un mismo grupo se unen entre sí en forma covalente obtenemos un polímero que es
una molécula de gran tamaño.
Los polímeros pueden ser cadenas relativamente sencillas
de unidades monoméricas idénticas o pueden ser en extremo complejos. Las cadenas pueden ser
ramificadas o sin ramificaciones. Cuando las unidades son idénticas reciben el nombre de
homopolímero; si las unidades son distintas se denominan heteropolímero, pero siempre hablando
de unidades diferentes pero dentro de un mismo grupo, por ejemplo aminoácidos distintos, o
azúcares distintos, nunca vamos a encontrar un polímero formado simultáneamente por distintos
grupos de monómeros. Los compuestos en los organismos son utilizados de distintas formas, para
almacenar o liberar energía, para actuar como catalizadores, para guardar información, para construir
51
estructuras que se requieren, etc. La mayoría de las biomoléculas que utilizan los organismos en su
funcionamiento son polímeros.
El término macromolécula se usa para designar a moléculas de ―gran tamaño‖, sin embargo no
define que se entiende por gran tamaño, muchas macromoléculas son polímeros (polisacáridos,
ácidos nucleicos, proteínas) pero otros no (esteroides, triglicéridos, etc.) Se han identificado en los
sistemas vivientes unos 30.000 compuestos orgánicos diferentes, sin embargo un pequeño grupo de
ellas son las que cumplen funciones principales en los organismos.
Fig. 2.12 - Esquema de polímero
Existen cuatro grandes grupos de biomoléculas:
•
Lípidos
•
Glúcidos
•
Proteínas
•
Ácidos Nucleicos
LÍPIDOS:
Constituyen un grupo de compuestos muy heterogéneo, cuya única característica común es la
insolubilidad en agua y otros solventes polares.
Son solubles solamente en solventes no polares como el éter, benceno, cloroformo, etc.
Entre las biomoléculas, los lípidos son los únicos que en general no forman polímeros, aunque
algunos pueden considerarse macromoléculas.
Aunque existen otras, una
manera sencilla de
clasificarlos es la siguiente.
52
Cuadro 2.2- Clasificación de los Lípidos
Ácidos grasos:
Fig. 2.13- Algunos ácidos grasos de importancia biológica
• Están formados por cadenas hidrocarbonadas, que tienen número par de carbonos (entre 4 y 22
átomos) y un grupo carboxilo en uno de los extremos. • Los ácidos grasos pueden ser saturados o
insaturados. En los primeros los átomos de carbono de la cadena están unidos mediante enlaces
simples, en cambio en los insaturados la cadena presenta dobles enlaces entre carbonos.
Funciones Biológicas: • Son constituyentes de moléculas más grandes, como por ejemplo: grasas,
fosfolípidos, etc. • Son combustibles celulares de elección.
GRASAS NEUTRAS:
53
Fig. 2.14 - Fórmula de un triacilglicérido
• Una grasa neutra consiste en una molécula de glicerol unida a uno dos o tres ácidos grasos. El
glicerol es un alcohol de tres carbonos. A temperatura ambiente, estos lípidos pueden resultar
líquidos o sólidos, dependiendo del largo de las cadenas de ácidos grasos y si están saturados o no.
Cuánto más saturados y largos sean los ácidos grasos de una grasa neutra, podrán compactarse e
interactuar mejor, determinando la formación de un compuesto sólido a la temperatura ambiente, a
los que vulgarmente llamamos grasas. Por el contrario, cuanto más insaturados y más cortos sean
los ácidos grasos, más inconvenientes tendrán para interactuar, pues los dobles enlaces impiden que
las colas de los ácidos grasos de las moléculas de grasa puedan moverse libremente, determinando
así una sustancia líquida a la temperatura ambiente llamada aceite.
Funciones Biológicas: • Las grasas y aceites cumplen principalmente con la función de reserva de
energía en forma más eficiente que los glúcidos. Debido a que son hidrofóbicos y al no hidratarse
ocupan menos volumen que el glucógeno y además, tienen más hidrógenos en su estructura, por lo
cual rinden más energía que los azucares Actúan en la termorregulación, como aislante térmico. Ej,
en los animales que viven en las zonas frías, tienen una importante capa de grasa subdérmica que
ayuda a mantener la temperatura interna. Además como repelen al agua evitan la perdida de calor
corporal por efectos de la transpiración.
CERAS:
• Las ceras son lípidos compuestos por alcoholes y ácidos grasos de alto número de carbonos.
También son importantes las ceras que se forman con el colesterol.
Funciones Biológicas: • Sirven de cubierta protectora en la piel, pelos, plumas y estructuras
delicadas como los oídos de los animales. En las plantas las encontramos recubriendo por ejemplo
las hojas y los frutos. Las abejas utilizan ceras con fines estructurales, para fabricar los panales de las
colmenas.
FOSFOGLICÉRIDOS:
54
Fig. 2.15 - (a) Ácido fosfatídico (b) Lecitina
• Son conocidos con el nombre de fosfolípidos. Poseen una molécula de glicerol unida a dos ácidos
grasos y un ácido fosfórico. Además el grupo fosfato puede llevar unida una molécula de naturaleza
variable a la que llamamos resto (R), por ejemplo un alcohol.
Fig.
2.16
-
Esquema
de
un
fosfolípido
• Los fosfoglicéridos poseen una cabeza polar o hidrofílica constituida por el ácido fosfórico y el resto
(generalmente un alcohol o base nitrogenada) y dos colas no polares o hidrofóbicas que
corresponden a las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos. Por este motivo se dice que son
moléculas anfipáticas. En solución acuosa éstas se ordenan formando bicapas.
Funciones Biológicas:
• Son componentes principales de las membranas biológicas.
•Forman parte de la vaina de mielina que recubre a los axones de las células nerviosas.
55
Fig. 2.17 - (a) Bicapa fosfolipídica; (b) Vésicula fosfolipídica
GLUCOLÍPIDOS Y ESFINGOLÍPIDOS:
• Estos lípidos están formados por una ceramida, es decir, un ácido graso unido a un alcohol llamado
esfingosina por medio de una unión amida.
Fig. 2.18 - Fórmula de la Esfingosina
Si además del ácido graso, también lleva unido un grupo fosfato tenemos un esfingofosfolípido. Si al
grupo fosfato se une un alcohol y éste es la colina, obtenemos la esfingomielina.
56
Fig. 2.19 - Cerebrósido
• Los glupolípidos están formados por la ceramida unida a un monosacárido u oligosacárido. Los
cerebrósidos son los más sencillos, en cambio, otros como los gangliósidos son más complejos
porque presentan un oligosacárido ramificado.
• Al igual que los fosfolípidos y el colesterol los glucolípidos son moléculas anfipáticas y junto a éstos
forma parte de la estructura básica de las membranas biológicas.
LIPOPROTEÍNAS:
• Resultan de la unión de lípidos con proteínas solubles. En éste complejo la proteína ocuparía la
parte periférica de modo que puede interactuar con el agua de esta manera circulan los lípidos por el
plasma. De acuerdo al porcentaje relativo de lípidos y proteínas presentes se los clasifica en:
• Lipoproteínas de alta densidad (HDL)
• Lipoproteínas de densidad intermedia (IDL)
• Lipoproteínas de baja densidad (LDL)
• Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)
• Quilomicrones.
• Las primeras son ricas en proteínas y son las que producen el recambio de colesterol de los tejidos
hacia el hígado. El colesterol que forma parte de estas lipoproteínas es el que se conoce como
colesterol ―bueno‖, Las lipoproteínas de baja y muy baja densidad son ricos en lípidos y son las que
transportan el colesterol y los trigliceridos desde el hígado a los tejidos. El colesterol asociado a
estas lipoproteínas se conoce como colesterol ―malo‖, ya que es el responsable de los depósitos
grasos que se forman en algunos vasos sanguíneos provocando los llamados ateromas
PROSTAGLANDINAS:
57
Fig. 2.20 - Prostaglandina (PGF2) Constituyen una familia de derivados de ácidos grasos insaturados
de 20 C, como el araquidónico. Tienen una gran variedad de efectos biológicos de naturaleza
regulatoria. Por ejemplo: modulan la actividad hormonal y producen la contracción del músculo liso.
TERPENOS:
Fig 2.21 - Isopreno
Están constituidos por unidades múltiples del hidrocarburo de cinco átomos de carbono isopreno.
Fig.
2.22
-
Ejemplos
de
Terpenos
Pueden formar moléculas lineales o cíclicas. En los vegetales se han encontrado un número
importante de terpenos. Por ejemplo el caucho, el fitol que forma parte de la clorofila, o el b-caroteno
precursor de la vitamina A y el retinal, esencial para la visión.
ESTEROIDES:
• Están formados básicamente, por un esqueleto carbonado de cuatro ciclos llamado
Ciclopentanoperhidrofenantreno, formado a su vez por la repetición de muchos isoprenos.
58
Fig. 2.23- Ciclopentanoperhidrofenantreno y Colesterol
• El esteroide más conocido es el colesterol, presente en las membranas biológicas de todas las
células excepto la de las bacterias. Este, a su vez, es precursor de muchos esteroides como las
hormonas sexuales (Progesterona, estrógenos, testosterona), las hormonas de la corteza suprarenal
(glucorticoides, mineralocorticoides), los ácidos biliares y la vitamina A, que son solo algunos
ejemplos. Los esteroides desempeñan funciones diferentes de acuerdo a los grupos químicos que
están unidos a su estructura básica.
Tabla 2.3 - Principales hormonas esteroideas
Hormona
Clase
Estructura
Estradiol
Estrógeno
Progesterona
Testosterona Andrógeno
59
Lugar de síntesis Acción biológica
Desarrollo
y
mantenimiento de las
características
ovario
sexuales femeninas
Cuerpo
placenta
Testículo
Prepara al útero para
la
implantación.
Suprime
la ovulación
lúteo,
durante el embarazo
Desarrollo
y
mantenimiento de las
características
sexuales masculinas
Aldosterona
Cortisol
Mineralocorticoide
Glucocorticoide
Corteza
suprarrenal
Corteza
suprarrenal
Favorece la absorción
de Na+ en los túbulos
renales.
Favorece
la
gluconeogénesis.
Suprime la respuesta
inflamatoria.
Fig. 2.24 - Principales metabolitos de la vitamina D
• La vitamina D (Calcitriol) se considera actualmente como una hormona y no como una vitamina,
ya que la vitamina D3 (colecalciferol) se produce por irradiación con luz ultravioleta del 7deshidrocolesterol, el cual es un metabolito normal del colesterol que se encuentra en la piel. La
vitamina D que se absorbe de la dieta o que se forma en la piel se hidroxila para dar lugar a 1,25dihidroxicolecalciferol en dos pasos, gracias a enzimas específicas del hígado y del riñón. Esta
hormona controla el metabolismo del Ca2+ y del fosfato en tejidos blandos.
GLÚCIDOS:
La mayor fuente de glúcidos, también llamados hidratos de carbono o azúcares, se encuentra en los
vegetales, los cuales a través del proceso de fotosíntesis combinan el dióxido de carbono (CO 2) y el
agua (H2O) para dar las moléculas hidrocarbonadas que son los glúcidos. Estas moléculas
proporcionan a las plantas y a los animales que se alimentan de ellas, la energía necesaria para los
procesos metabólicos.
60
A excepción de la vitamina C, los glúcidos no son esenciales en la dieta, ya que el organismo
mediante procesos metabólicos intracelulares puede sintetizar los azúcares necesarios a partir de
otras moléculas, como los lípidos y aminoácidos.
CLASIFICACIÓN:
• Los glúcidos se clasifican en primer lugar, teniendo en cuenta el número de unidades constitutivas
de los mismos en:
• Monosacáridos: constituidos por un azúcar simple.
• Oligosacáridos: Resultantes de la unión de 2 a 10 unidades de monosacáridos.
• Polisacáridos: formados por cadenas compuestas de muchas unidades de monosacáridos (más de
10). Estas cadenas pueden ser lineales o ramificadas.
MONOSACÁRIDOS:
Son los monómeros de los glúcidos. Son polialcoholes con una función aldehido o cetona. Según el
número de carbonos, un monosacárido será una triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), hexosa
(6C) o heptosa (7C). Además se les agrega el prefijo ceto o aldo de acuerdo a la función que posean.
61
Fig. 2.25 - Ejemplos de Monosacáridos.
• Las pentosas y las hexosas suelen formar estructuras cíclicas. La formación de estos anillos es
espontánea y las formas abiertas y cerradas están en equilibrio.
Al ciclarse el monosacárido, los átomos se reacomodan de tal forma que donde había un grupo
aldehído o cetona, aparece un grupo hidroxilo, el cual puede ubicarse por debajo o por encima del
plano de la molécula, originando formas a o b, respectivamente.
Fig. 2.26 - Isómeros de D-Glucosa. a- D-Glucosa y b- D-Glucosa
Estas son formas isoméricas, sin embargo no son las únicas, ya que como podemos ver, los
monosacáridos presentan carbono asimétrico y por lo tanto también poseen isómeros ópticos
62
• Los monosacáridos, especialmente la glucosa, constituyen la principal fuente de energía celular.
Por ejemplo la oxidación completa de un mol de glucosa produce 673 kilocalorias. También forman
parte de moléculas más complejas. Por ejemplo la ribosa y desoxirribosa, componentes de los ácidos
nucleícos.
Otros monosacáridos presentan alguno de sus grupos OH sustituidos por otros átomos. Se conocen
como azúcares derivados, y en su mayoría son monómeros de heteropolisacáridos que cumplen
funciones estructurales.
Fig. 2.27- Unión glucosídica: formación de un disacárido
OLIGOSACÁRIDOS:
• Se forman por la unión covalente de entre 2 y 10 monosacáridos. Se los nombra de acuerdo al
número de monosacáridos que los constituye, de este modo tenemos: disacáridos, trisacáridos, etc.
63
De todos ellos los más importantes fisiológicamente son los disacáridos, como la sacarosa o azúcar
común formada por la unión de glucosa y fructosa, la lactosa o azúcar de la leche (Galactosa +
glucosa), o la maltosa o azúcar de malta formada por la unión de dos glucosas.
Los monosacáridos se unen mediante uniones glucosídicas, donde dos átomos de carbono de dos
monosacáridos se vinculan por medio de un átomo de oxígeno. En la reacción se libera una molécula
de agua.
• Son formas de transporte en los vegetales y en algunos animales. • Forman parte de moléculas
más complejas, como las glucoproteínas y glucolípidos. • Intervienen en la estructura de la
membrana plasmática, participando en el reconocimiento celular.
POLISACÁRIDOS:
• Están constituidos por un gran número de monosacáridos unidos mediante enlaces glucosídicos,
constituyendo largas cadenas. Los polisacáridos pueden ser homopolímeros, cuando la unidad
repetitiva es un solo tipo de monosacárido o heteropolímeros, cuando las unidades repetitivas están
constituidas al menos por dos monómeros diferentes.Los polisacáridos más importantes presentes
en la naturaleza son el almidón, el glucógeno y la celulosa.
ALMIDÓN:
Fig. 2.28 - Amilosa (uniones a-1,4)
64
.
Fig. 2.29 -
Amilopectina (uniones a-1,4 y a-1,6)
• El almidón es una mezcla de dos polisacáridos, la amilosa y la amilopectina.
• La función del almidón es la de ser la principal reserva de energía en las plantas.
Fig. 2.30 - Representación esquemática del glucógeno
GLUCÓGENO:
• Presenta una estructura similar a la de la amilopectina, pero mucho más ramificada (cada 12 a 14
unidades del polímero lineal).
El glugógeno constituye una importante reserva de energía para los animales y se almacena
principalmente en el hígado y en los músculos
CELULOSA:
65
• Es el polisacárido estructural más abundante y se lo encuentra formando las paredes celulares de
los vegetales. Está constituida por cadenas lineales de b-glucosa. La característica estructural de del
enlace glucosídico b 1-4 es que forma una cadena extendida que permite la interacción con otras
cadenas paralelas formando puentes de hidrógeno. De este modo se forma una trama en forma de
red muy resistente.
Fig. 2.31- Celulosa
Fig. 2.32 Aspectos de la configuración y estructura de la celulosa. Tendencia del polímero lineal a
extenderse totalmente (a y b) y asociarse después para formar microfibrillas (c) que a su vez se
alinean con otras (d y e) para dar lugar a una fibra de celulosa (f). (g) Orientación de las fibras en una
capa de pared secundaria. Otras capas de pared secundaria tienen distintas orientaciones. La
extensión y asociación de las moléculas de quitina, sigue el mismo patrón.
OTROS POLISACÁRIDOS:
• Además de estos polisacáridos, existen otros que también cumplen funciones estructurales
importantes, como por ejemplo la mureína de las paredes celulares de bacterias o la quitina del
exoesqueleto de los insectos.
66
Esta última es un polímero de N-acetilglucosamina, un azúcar derivado en el que un grupo hidroxilo
(-OH) fue sustituido por un grupo amino (-NH2).
Fig. 2.33- Quitina
• Otros polisacáridos como los glicosaminoglicanos (GAG) se encuentran unidos a proteínas
constituyendo los proteinglicanos de la matriz extracelular, responsables del carácter viscoso de la
matriz extracelular. Consisten en proteínas (~5%) y cadenas de polisacáridos (~95%), unidos
covalentemente a las proteínas. Las cadenas se forman por la polimerización de unidades de
disacáridos.
• El ácido hialurónico (o hialuronato) es el GAG no sulfatado dominante en el tejido conjuntivo, es de
importancia para el ensamble de otros GAG en los tejidos conjuntivos y óseos, lo que resulta en la
formación de una molécula compleja aún de mayor tamaño (Fig. 2.35). Es el componente más
abundante del fluido sinovial, y del humor vítreo del ojo.
Los cuatro GAG sulfatados son condroitín sulfato, dermatán sulfato, keratán sulfato y heparán sulfato.
Estos GAG se unen a las proteínas formando un eslabón y las proteínas del eslabón se unen al
espinazo formado por el ácido hialurónico, formando el proteoglicano (Fig. 2.34). La distribución
enrollada del ácido del hialurónico y de otros GAG unidos llena un espacio más o menos esférico de
un diámetro de aproximadamente 0.5 µm. Este espacio se llama "dominio". Los dominios forman la
red tridimensional más continua en el espacio extracelular.
67
Fig. 2.34 - Composición química de algunos glicosaminoglicanos (GAG)
• La trama formada por los dominios actúa como un filtro molecular en los espacios intersticiales,
retienen grandes cantidades de agua y cationes. El agua que limita a los dominios forma el medio,
por ejemplo, para la difusión de sustancias de peso molecular bajo como gases, iones y moléculas
pequeñas que pueden tomar la ruta más corta, desde los capilares a las células. Quedan excluidas,
las moléculas grandes que tienen que hallar paso a través de los espacios entre los dominios.
La movilidad restringida de las moléculas más grandes en el espacio extracelular, inhibe el pasaje de
microorganismos a través de él. Una bacteria típica (0.5 x 1 µm) se inmoviliza esencialmente en esta
trama formada por los dominios. La patogenicidad de una bacteria de hecho esta determinada por su
habilidad de encontrar la manera de moverse a través del entramado, y algunas de las más
invasoras producen hialuronidasa, la enzima que despolimeriza el ácido hialurónico.
68
Fig. 2.35 - Monómero de proteoglucano (derecha) Molécula de ácido hialurónico (AH) formando un
conglomerado lineal con múltiples monómeros de proteoglucano (elipses negras) entretejida en una
malla de fibras colágenas. (Izquierda)
• ÁCIDOS NUCLEICOS:
ADN.
El Ácido desoxirribonucleico: o ADN. (DNA en terminlogía inglesa) es un polímero de varios
nucléotidos.
Estos están formados por la unión de una base (Púrica derivadas de las purinas que son la Adenina
y Guanina, y pirimídicas procedentes de las pirimidínas y que son tres, Citocinas, Timina y Uracilo
esta última solo presente en el ARN), un azúcar (2-desoxirribosa) y un ácido fosfórico. Las bases són
Adenina, Timina, Guanina y Citosina. El ADN, es un componente biológico presente en todas las
células de todos los organismos y, también en algunos virus.
Aparece localizado principalmente en el núcleo, en el caso de los eucariotas, y en menor cantidad
también en las mitocondrias, y disperso en la célula en los restantes organismos.
En la mayoría de las especies, el ADN presenta una estructura característica, en forma de doble
helice. En las bacterias y los virus que lo poseen se dispone formando un círculo, lo mismo que
sucede con el ADN mitocóndrico. La principal característica del ADN, es almacenar y trasmitir la
información genética
de una generación a otra, siendo el lugar donde
se
localizan
los
genes.
69
Representación esquemática de la molécula de ADN, la molécula portadora de la información
genética.
ARN.
El Ácido ribunocleico: o ARN. (RNA en terminología inglesa) es lo mismo que el ADN, un polímero
de varios nucleótidos que se distingue de este último porque el azúcar es la ribosa y las bases són
Adenina, Uracilo, (en lugar de Timina) Guanina y Citosina.
La estructura de la molécula del ARN es una hebra sencilla, aunque en los virus puede formar una
doble helice, al parecer en la evolución el ARN precedió al ADN. Desempeña un papel muy
importante en la genética al tener como misión el traslado de la información de los genes de una
parte a otra de la célula. Atendiendo a su misión específica, se distinguen varios tpos; el ARN
ribosómico, (ARNr) compoente principal de los ribosomas, el ARN tranferente o de tranferencia,
(ARNt) encargado de descifrar la información genética, y el ARN mensajero, (ARNm) que transporta
la información genética desde los genes del núcleo a los ribosomas del citoplasma. En la síntesis de
70
las proteínas se necesita un factor de iniciación, energía y que un ARNt portador de un aminoácido
específico se una al ARNm en los ribosomas.
PROTEÍNAS.
Las proteínas son las moléculas más complejas y constituyen los verdaderos ladrillos que componen
la materia viva. Se trata de polímeros formados por un número variable de aminoácidos, unidos entre
si por enlaces peptídicos, es decir producidos entre el carboxilo de un aminoácido y la amina de otro.
Atendiendo al tamaño de estas macromoléculas, o sea a su peso molecular, cabe distinguir entre
oligopéptidos, formados por menos de 10 aminoácidos, polipéptidos, cuando tienen entre 10 y 100,
y las proteínas propiamente dichas, que constan mas de 100 cuyas moléculas pueden disponerse de
manera diferénte.
Unas proteínas son globulares, (esféricas) como la globulína, que desempeña funciones muy
variadas tanto en las células del cuerpo como en los diversos líquidos y fluidos orgánicos, como en la
sangre. Otras son fibrilares, (alargadas) como el colágeno o la miosina, formando parte de las
estructuras de soporte del organismo. Las proteínas presentan una estructura primaria, que es la
sucesión de aminoácidos, una secundaria, cuando se enrollan en forma de hélice, una terciaria,
cuando esta hélice se dobla, y una cuaternária, cuando la proteína consta de varias subunidades.
AMINOÁCIDOS:
Son compuestos orgánicos que contienen un grupo carboxilo, (---COOOH) y una amina (---NH2) por
lo general son solubles en agua y sus propiedades químicas son las de los dos grupos que contienen:
el carboxilo que, presenta las características generales de los ácidos (formando sales al reccionar con
las bases), y la amina que forma sales cuando se une con los ácidos.Son los constituyentes
principales de las proteinas, pero tienen tambien otras funciones, y participan en numerosas
reacciones metabólicas, siendo precursores de distintos compuestos como los glúcidos y los lípidos.
Existen en total 20 aminoácidos que forman las proteínas, y de ellos unos cuantos de denominan
escenciales, (son aquellos que un organismo no puede sintetizar y que debe de ingerir con los
alimentos), como la metionina en el caso del ser humano etc. Los otros se llaman no escenciales y si
pueden ser sintetizados en el organismo.
ENZIMAS:
Las ezimas son compuestos proteicos formados por dos unidades: una de naturaleza proteica,
llamada apoenzima, y otra no proteica la coenzima. Actúan como catalizadores bilógicos, participando
en las reacciones metabólicas. La apoenzima se encarga de que el conjunto se fije a un sustrato
específico, mientras que la coenzima es la que participa en la reacción catalítica, salvo en aquellas
enzimas que carecen de ella. Como catalizadores no experimentan modificaciones en el curso de las
reacciones bioquímicas en las que intervienen, no alteran el equilibrio de las reacciones reversibles y
ademas, actúan en cantidades muy pequeñas. Existen un gran número de enzimas, que se reúnen
en seis grupos: Oxidorreductoras, (catalizan reacciones de oxidación y reducción). Transferasas,
(transfieren radicales químicos de una molécula a otra). Hidrolasas, (catalizan la ruptura de un
enlace químico y fijan una molécula de agua). Liasas, (catalizan la ruptura de enlaces simples,
formando dobles enlaces). Isomerasas, (catalizan la formación de isómeros). Y Ligasas, (catalizan
la condensación de dos moléculas.)
71
1.5.- TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA.
Los estudios sobre el origen de la vida constituyen un campo limitado de investigación, a pesar de su
profundo impacto en la biología y la comprensión humana del mundo natural. Los progresos en esta
área son generalmente lentos y esporádicos, aunque aún atraen la atención de muchos dada la
importancia de la cuestión que se investiga.
En las ciencias de la naturaleza, la cuestión del origen de la vida en la Tierra consiste en un campo
de estudio especializado en dilucidar cómo surgió la vida. Existe una serie de observaciones que
apuntan a las condiciones fisicoquímicas en las cuales pudo emerger la vida, pero todavía no se tiene
un cuadro razonablemente completo acerca de cómo pudo ser este origen. Se han propuesto varias
teorías, siendo la más importante en cuanto al número y calidad de investigadores que la apoyan la
hipótesis del mundo de ARN. Estas explicaciones no pretenden discernir sobre aspectos religiosos
que examinan el papel de la voluntad divina en el origen de la vida (Teoría del creacionismo), ni
sobre aspectos metafísicos que ilustren acerca las causas primigenias.
La opinión más extendida en el ámbito científico establece la teoría de que la vida evolucionó de la
materia inerte en algún momento entre los 4.400 millones de años, cuando el vapor de agua pudo
condensarse por primera vez . y los 2.700 millones de años atrás, cuando la proporción entre los
isótopos estables de carbono (12C y 13C), hierro y azufre induce a pensar en un origen biogénico de
los minerales y sedimentos que se produjeron en esa época y los biomarcadores moleculares indican
que ya existía la fotosíntesis. Este tema también incluye teorías e ideas al respecto de la hipótesis de
un posible origen extraplanetario o extraterrestre de la vida, que habría sucedido durante los últimos
13.700 millones de años de evolución del Universo conocido tras el Big Bang .
1.5.1.- TEORÍA SOBRE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA.
La generacón espontánea: Plantea que la vida se originó a partir de la materia inorgánica. Ovidio:
en un trabajo llamado ´´Metamorfosis´´, menciona que después del diluvio de las piedras que
quedaron sembradas nacieron hombres y que de la tierra surgieron diversos animales.
El primero que trató con profundidad sobre el origen de la vida fue Empédocles de Agrigento. De la
tierra salían partes del cuerpo, que partían de la materia inanimada surgiendo luego materia orgánica,
torsos sin cabeza, cabezas extremidades, todos de formas diferentes. Estas formas iban vagando por
la tierra hasta que se juntaban. A veces, se juntaban partes que no se correspondían, dando lugar a
monstruos, que eran eliminados por la naturaleza y únicamente quedaban vivas las partes correctas,
Empédocles es el percusor del Darwinismo.
Aristóteles criticaba a Empédocles y según decía él: la naturaleza nunca hace nada sin motivo.
Aristóteles: Considerado como un verdadero Biólogo, fue un encarnizado defensor de la teoría sobre
la ´´Generación espontánea´´, en la que reconoce un principio pasivo que es la materia y otro activo,
que le dá forma a la misma. De la tierra salían organismos completamente formados. Lo que pasa
que el transito de la materia muerta a la materia viva era tan lento y tan gradual que no lo veíamos,
según decía él: 'Del queso salen gusanos, de los intestinos salen solitarias y las anguilas salían de los
intestinos de la tierra.' Desde su primera formulación de esta teoría en el siglo IV a.C., se sostenía
por creencia común o ilustrada, que los organismos vivos complejos surgían espontáneamente en
todo momento de la materia inerte. Las moscas y los ratones adultos salían de la ropa sucia y las
parvas de trigo, las larvas de mosca y sus adultos de la carne podrida, los áfidos de las gotas de
rocío. En pocas palabras, se creía que la vida surgía continuamente por generación espontánea o
abiogénesis. Los primeros biólogos del Siglo XVIII comenzaron a abrir huecos en la doctrina
aristotélica. A mediados del S. XIX, Pasteur y otros habían demostrado que los seres vivos no
72
surgían espontáneamente de la materia inerte; así pues, surgía la cuestión de cómo la vida pudo
haber surgido dentro del marco de la filosofía natural. En 1862, los meticulosos experimentos de
Louis Pasteur finalmente establecieron que un medio verdaderamente estéril permanecería siempre
estéril y que los organismos vivientes complejos sólo venían de otros organismos similares. La "Ley
de la biogénesis" (omne vivum ex ovo o "todo lo vivo sale del huevo") basada en su obra es ahora
una piedra angular de la moderna biología.
1.5.2.- TEORÍA SOBRE EL ORIGEN DE LA PANSPERMIA.
Doctrina que sostiene que por todas partes se hallan difundidos gérmenes de seres organizados, los
cuales no se desarrollan hasta encontrar circunstancias favorables para hacerlo. La hipótesis de la
panspermia sugiere que las "semillas" o la esencia de la vida, prevalecen diseminadas por todo
el universo y de ahí andan viajando continuamente de un punto a otro. Y que la vida comenzó en la
Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta. Estas ideas tienen su origen en
algunas de las consideraciones del filósofo griego Anaxágoras. El astrónomo Sir Fred Hoyle, también
apoyó la idea de la panspermia. Se basa en la comprobación de que ciertos organismos terrestres
(ciertas bacterias, cianobacterias y líquenes) son tremendamente resistentes a condiciones adversas
y que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas.
1.5.3.- TEORÍA SOBRE LA BIOGÉNESIS.
Principio según el cual un ser vivo produce siempre otro ser vivo; La "Ley de la biogénesis" (omne
vivum ex ovo o "todo lo vivo sale del huevo") se opone a la generación espontánea.
1.5.4.- TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN QUÍMICA.
Darwin: En 1871, Charles Darwin sugirió que la chispa original de la vida pudo haber comenzado
en un ―pequeño charco cálido, con todo tipo de sales fosfóricas y de amonio, en presencia además
de luz, calor, electricidad, etc.; de modo que se formara un compuesto proteico listo para sufrir
cambios aún más complejos‖. Continuó explicando que ―a día de hoy semejante material sería
instantáneamente devorado o absorbido, lo cual no habría sido el caso antes de que los seres vivos
se hubieran formado‖ En otras palabras, la presencia de la vida misma hace la búsqueda del origen
de la vida dependiente de las condiciones de esterilidad que se dan en el laboratorio. Más
precisamente, el oxígeno producido por las diferentes formas de vida es muy activo a escala
molecular, lo cual perjudica a cualquier intento de formación de vida.
Oparin: Hasta 1924 no se realizó ningún progreso real, cuando
Aleksandr Ivanovich Oparin mostró experimentalmente que el oxígeno
atmosférico impedía la síntesis de moléculas orgánicas que son
constituyentes necesarios para el surgimiento de la vida. En su obra El
origen de la vida en la Tierra, exponía que una "sopa primitiva" de
moléculas orgánicas se pudo haber generado en una atmósfera sin
oxígeno a través de la acción de la luz solar, estas se combinarían de
una forma cada vez más compleja hasta quedar disueltas en una gotita
de coacervado, que crecerían por fusión con otras y se reproducirían
mediante fisión en gotitas hijas, y de ese modo podrían haber obtenido
un metabolismo primitivo en el que estos factores asegurarían la
supervivencia de la "integridad celular" de aquellas que no acabaran
extinguiéndose. Muchas teorías modernas del origen de la vida aún
toman las ideas de Oparin como punto de partida.
J.B.S. Haldane: Alrededor de la misma fecha (1924), J.B.S. Haldane
73
también sugirió que los océanos pre-bióticos de la tierra -muy diferentes de sus correspondientes
actuales- habrían formado una "sopa caliente diluída" en la cual los compuestos orgánicos, los
constituyentes elementales de la vida, se pudieron haber formado. Esta idea se llamó biopoiesis o
biopoesis: proceso por el cual la materia viva surge de moléculas autorreplicantes pero no vivas.
1.5.5.- CONCEPCIONES ACTUALES SOBRE EL ORIGEN DEL A VIDA:
No hay un verdadero modelo "estándar" del origen de la vida. Los modelos actualmente más
aceptados se construyen de uno u otro modo sobre cierto número de descubrimientos acerca del
origen de los componentes celulares y moleculares de la vida, enumerados en el orden más o menos
aproximado en el que se postula su emergencia:
1. Las posibles condiciones prebióticas terminaron con la creación de ciertas moléculas
pequeñas básicas (monómeros) de la vida, como los aminoácidos. Esto fue demostrado en el
experimento Urey-Miller llevado a cabo por Stanley L. Miller y Harold C. Urey en 1953.
2. Los fosfolípidos (de una longitud adecuada) pueden formar espontáneamente bicapas
lipídicas, uno de los dos componentes básicos de la membrana celular.
3. La polimerización de los nucleótidos en moléculas de ARN al azar pudo haber dado lugar a
ribozimas autoreplicantes (hipótesis del mundo de ARN).
4. Las presiones de selección para una eficiencia catalítica y una diversidad mayor terminaron en
ribozimas que catalizaban la transferencia de péptidos (y por ende la formación de pequeñas
proteínas), ya que los oligopéptidos formaban complejos con el ARN para formar mejores
catalizadores. De ese modo surgió el primer ribosoma y la síntesis de proteínas se hizo más
prevalente.
5. Las proteínas superan a las ribozimas en su capacidad catalítica y por tanto se convierten en
el biopolímero dominante. Los ácidos nucleicos quedan restringidos a un uso
predominantemente genómico.
Experimento de Miller y Urey: Origen de las moléculas orgánicas: Los experimentos, se
realizaron en 1953, bajo condiciones simuladas que recordaban aquellas que se pensaba habían
existido, poco después de que la Tierra comenzara su acreción a partir de la nebulosa solar
primordial. Fué realizado por Miller cuando era estudiante de licenciatura y su profesor Harold Urey.
El experimento usaba una mezcla altamente reducida de gases (metano, amoniaco e hidrógeno).
´Ńo obstante la composición de la atmósfera terrestre prebiótica aún resulta materia de debate.´´ El
experimento mostraba que algunos de los monómeros orgánicos básicos (como los aminoácidos) que
forman los ladrillos de los polímeros de la vida moderna se pueden formar espontáneamente. Las
moléculas orgánicas más simples están lejos de lo que es una vida autorreplicante completamente
funcional. Pero en un ambiente sin vida preexistente estas moléculas se podrían haber acumulado y
proporcionado un ambiente rico para la evolución química ("teoría de la sopa"). Además de los
monómeros orgánicos básicos necesarios, también se formaron en altas concentraciones muchas
substancias que acabarían dando reacciones cruzadas con los aminoácidos o terminar la cadena
peptídica, que podrían haber impedido la formación de la vida.
Experimentos de Fox: Entre las décadas de los 50 y los 60, Sidney W. Fox, estudiaba la formación
espontánea de estructuras peptídicas bajo condiciones que plausiblemente pudieran haber existido
tempranamente en la historia de la tierra. Demostró que los aminoácidos podían formar
espontáneamente pequeños péptidos. Estos aminoácidos y pequeños péptidos podían haber sido
estimulados para formar membranas esféricas cerradas, llamadas microesferas. Fox describió este
tipo de formaciones como "protocélulas", esferas de proteínas que podían crecer y reproducirse.
74
Hipótesis de Eigen: Postula que: En un hiperciclo, el sistema de almacenamiento de información
(posiblemente ARN) produce una enzima, (ribozima) que cataliza la formación de otro sistema de
información en secuencia hasta que el producto del último ayuda a la formación del primer sistema de
información. Con un tratamiento matemático, los hiperciclos pueden crear cuasiespecies.
Hipótesis de Wächstershäuser: Otra posible respuesta a este misterio de la polimerización fue
propuesta por Günter Wächstershäuser en 1980, en su teoría del hierro-sulfuro. En esta teoría,
postuló la evolución de las rutas bio-químicas como el fundamento de la evolución de la vida. A
diferencia de las teorás de Miller, que los sistemas necesitan energia externa (rayos o elecricidad),
los "sistemas de Wächstershäuser" vienen con una fuente de energía incorporada, los sulfuros de
hierro y otros minerales (por ejemplo la pirita). La energía liberada a partir de las reacciones redox de
esos sulfuros metálicos, estaba disponible para la síntesis de moléculas orgánicas, y la formación de
oligómeros y polímeros. Se lanza por ello la hipótesis de que tales sistemas podrían ser capaces de
evolucionar hasta formar conjuntos autocatalíticos de entidades autorreplicantes metabólicamente
activas que serían los precursores de las actuales formas de vida.
Hipótesis del hierro-sulfuro: La última modificación de la hipótesis del hierro-sulfuro fue propuesta
por William Martin y Michael Russell en 2002. De acuerdo con su escenario, las primeras formas
celulares de vida pudieron haber evolucionado dentro de las llamadas "chimeneas negras" en las
profundidades donde se encuentran las zonas de extensión del fondo oceánico. Estas estructuras
consisten en cavernas a microescala que están revestidas por delgadas paredes membranosas de
sulfuros metálicos.
1. Las microcavernas proporcionan medios para concentrar las moléculas recién sintetizadas,
por tanto aumentando la posibilidad de formar oligómeros.
2. Los abruptos gradientes de temperatura que se encuentran dentro de una chimenea negra
permiten establecer "zonas óptimas" de reacciones parciales en diferentes regiones de la
misma (por ejemplo la síntesis de monómeros en las zonas más calientes, y la
oligomerización zonas más frías).
3. El flujo de agua hidrotermal a través de la estructura proporciona una fuente constante de
"ladrillos" y energía (sulfuros metálicos recién precipitados).
4. El modelo permite una sucesión de diferentes pasos de evolución celular (química prebiótica,
síntesis de monómeros y oligómeros, síntesis de péptidos y proteínas, mundo de ARN,
ensamblaje de ribonucleoproteínas y mundo de ADN) en una única estructura, facilitando el
intercambio entre todos los estadios de desarrollo.
5. La síntesis de lípidos como medio de "aislar" las células del medio ambiente no es necesaria
hasta que básicamente estén todas las funciones celulares desarrolladas.
Este modelo sitúa al "último antepasado común universal" (LUCA, del inglés Last Universal
Common Ancestor) dentro de una chimenea negra, en lugar de asumir la existencia de una forma
de vida libre de LUCA. El último paso evolutivo sería la síntesis de una membrana lipídica que
finalmente permitiera al organismo abandonar el sistema en el interior de la microcaverna de las
chimeneas negras y comenzar su vida independiente. Este postulado de una adquisición tardía de los
lípidos es consistente con la presencia de tipos completamente diferentes de lípidos de membrana en
arqueobacterias y eubacterias (más los eucariotas) con una fisiología altamente similar en todas las
formas de vida en otros aspectos.
De las moléculas orgánicas a las protocélulas:
La cuestión de "¿Cómo unas simples moléculas orgánicas forman una protocélula?" lleva mucho
tiempo sin respuesta, pero existen muchas hipótesis. Algunas de estas postulan una temprana
aparición de los ácidos nucleicos ("genes-first") mientras que otras postulan que primero aparecieron
las reacciones bioquímicas y las rutas metabólicas ("metabolism-first"). Recientemente están
apareciendo tendencias con modelos híbridos que combinan aspectos de ambos.
Modelos "primero genes": el mundo de ARN: La hipótesis del mundo de ARN sugiere que las
moléculas relativamente cortas de ARN se podrían haber formado espontáneamente de modo que
fueran capaces de catalizar su propia replicación continua.
Las primeras membranas celulares
pudieron haberse formado espontáneamente a partir de proteinoides —moléculas similares a
proteínas que se producen cuando se calientan soluciones de aminoácidos—. Cuando están
presentes a la concentración correcta en solución acuosa, estas forman microesferas que, según se
ha observado, presentan una conducta similar a los compartimientos rodeados de membrana.
Modelos "primer metabolismo": Algunos modelos rechazan la idea de la autorreplicación de un
"gen desnudo" y postulan la emergencia de un metabolismo primitivo que pudo proporcionar un
ambiente para la posterior emergencia de la replicación del ARN.
Teoría de la burbuja: Las olas que rompen en las costas crean una delicada espuma compuesta por
burbujas. Los vientos que barren el océano tienen tendencia a llevar cosas a la costa, de forma
similar a la madera que se junta a la deriva en una playa. Es posible que las moléculas orgánicas se
pudieran concentrar en los bordes costeros de un modo parecido. Las aguas costeras más someras
también tienden a ser más cálidas, concentrando más tarde las moléculas orgánicas por evaporación.
Mientras las burbujas formadas mayormente por agua estallan rápidamente, sucede que las burbujas
de grasas son mucho más estables, dándole más tiempo a cada burbuja en particular para llevar a
cabo estos cruciales experimentos. Los fosfolípidos son un buen ejemplo de un compuesto graso
que se cree que fue prevalente en los mares prebióticos. Debido a que los fosfolípidos contienen una
cabeza hidrofóbica en un extremo y una cola hidrofílica en el otro, tienen tendencia a formar
espontáneamente bicapas lipídicas en agua. Una burbuja de monocapa lipídica solo puede contener
grasa y una burbuja de bicapa liídica solo puede contener agua y fue un probable precursor de las
modernas membranas celulares. Si una proteína acaba incrementando la integridad de su burbuja
nodriza, entonces la burbuja tiene una gran ventaja y acaba situándose en la cúspide de la selección
natural esperando en la lista. La primitiva reproducción se podría visualizar cuando las burbujas
estallaban, liberando el resultado del experimento en su medio circundante. Una vez que se libera
una cantidad suficiente del "material correcto", el desarrollo de los primeros procariotas, eucariotas y
organismos multicelulares se podía lograr.
Modelos híbridos: Una creciente comprensión de la inadecuación de modelos puramente "genes
first" o "metabolism-first", está llevando a tendencias hacia modelos que incorporan aspectos de
ambos.
Autocatálisis: El etólogo británico Richard Dawkins escribió sobre la autocatálisis como una
explicación potencial para el origen de la vida en su libro La historia del antepasado (2004). Los
autocatalizadores son substancias que catalizan su propia producción y por tanto la propiedad de ser
un replicador molecular simple.
Teoría de la arcilla: Graham Cairns-Smith de la universidad de Glasgow presentó una hipótesis
sobre el origen de la vida en 1985 basada en la arcilla y fue adoptada como una ilustración plausible
por solo un puñado de otros científicos (incluyendo a Richard Dawkins). La teoría de la arcilla postula
que las moléculas orgánicas complejas crecieron gradualmente en una plataforma de replicación no
orgánica preexistente -cristales de silicato en disolución-. La complejidad de las moléculas
acompañantes que se desarrollaba como una función de las presiones de selección en tipos de
cristales de arcilla es entonces extraída para servir a la replicación de moléculas orgánicas
independientemente de su "pista de despegue" en su silicato.
76
Modelo de Gold: "Biosfera profunda y caliente" El descubrimiento de los nanobes (estructuras
filamentosas más pequeñas que las bacterias que contienen ADN) en rocas profundas, llevó a una
teoría controvertida, presentada por Thomas Gold a principios de los años 1990 en la que se exponía
que la vida se desarrolló al principio no en la superficie de la Tierra, sino varios kilómetros bajo la
superficie, en forma de arqueotas, que se considera que se originaron o antes o aproximadamente al
mismo tiempo que las eubacterias, muchas de las cuales viven en la superficie incluyendo los
océanos. Se ha afirmado que el descubrimiento de vida microbiana bajo la superficie de otro cuerpo
del Sistema Solar daría un crédito significativo a esta teoría.
El mundo de lípidos: Una teoría quue adscribe el primer objeto autorreplicante a algo similar a un
lípido.
El modelo del polifosfato: El problema con muchos de los modelos de abiogénesis es que el
equilibrio termodinámico favorece a los aminoácidos dispersos antes que a sus polímeros, los
polipéptidos; es decir, que la polimerización es endotérmica. Lo que hace falta es una causa que
promueva la polimerización. Una solución al problema puede encontrarse en las propiedades de los
polifosfatos. Los polifosfatos se forman por la polimerización de los iones ordinarios de monofosfato
(PO4-3) bajo la acción de la radiación ultravioleta. Los polifosfatos pueden catalizar la polimerización
de los aminoácidos a polipéptidos, reduciendo la barrera de energía y haciendo así factible el
proceso.
El modelo de la ecopoiesis: El modelo de la ecopoiesis propone que los ciclos geoquímicos de los
elementos biogénicos, dirigidos por una atmósfera primordial rica en oxígeno, pudieron ser la base de
un metabolismo planetario de carácter espacialmente continuo, que habría precedido y condicionado
la aparición gradual de una vida como la actual, organizada en organismos discontinuos
(individualizados).
Exogénesis: vida extraterreste "primitiva." Otra alternativa a la biogénesis terrícola es la hipótesis
de que la vida primitiva pudo haberse formado originalmente fuera de la Tierra (adviértase que
exogénesis está relacionado, pero no es lo mismo que la noción de panspermia). Se supone que una
lluvia de material procedente de cometas que se precipitó sobre la Tierra primitiva pudo haber traído
cantidades significativas de moléculas orgánicas complejas y, quizá, la misma vida primitiva formada
en el espacio y fue traída a la Tierra por material cometario o asteroides de otros sistemas estelares.
Los componentes orgánicos son relativamente comunes en el espacio, especialmente en el Sistema
Solar exterior donde las sustancias volátiles no son evaporadas por el calentamiento solar. En los
cometas se encuentran incrustaciones de capas externas de material oscuro que, se piensa, son
sustancias bituminosas compuestas por material orgánico complejo formado por compuestos de
carbono simple tras reacciones iniciadas mayormente por irradiación por luz ultravioleta.
Modelo teológico: El origen de la vida se debe directa o indirectamente a una intervención divina. Si
bien cambian los protagonistas, de todas estas teorías se desprende que el Universo no es sino la
consecuencia de la vida, es decir, la vida es una creación divina, y el Universo aparece para justificar,
mantener o soportar esa creación.

A fecha de 2007, aún nadie ha sintetizado una protocélula utilizando los componentes
básicos, que tengan las propiedades necesarias para la vida
77
78
UNIDAD II.
Objetivo de Unidad.
Explicará los niveles de complejidad entre una célula procariótica, a través del análisis comparativo
de la estructura y la función de la célula, en un ambiente participativo.
Contenido:
2.1 La célula.
2.1.1 Célula procariótica.
2.1.2 Endosimbiosis.
2.1.3 Célula eucariótica.
2.2 Estructura y función celular.
2.2.1 Sistema de membrana.




Membrana celular.
Retículo endoplasmático.
Aparato de Golgi.
Vesículas.
2.2.2 Material Genético.


Núcleo.
Nucleoide.
2.2.3 Matriz citoplasmática y componentes celulares.





Cloroplastos.
Ribosomas.
Mitocondrias.
Lisosomas
Citoesqueleto.
2.3 Metabolismo celular.
2.3.1 ¿Qué es la energía?
2.3.2 Energía y seres vivos.
2.3.3 Reacciones exotérmicas y endotérmicas.
79
2.3.4 El ATP y la energía de las células.
2.3.5 Control de la célula en sus reacciones metabólicas.



Enzimas.
Anabolismo.
Catabolismo.
2.3.6 Nutrición celular.








Nutrición autótrofa.
Quimiosíntesis.
Fotosíntesis.
Importancia de los procesos fotosintéticos para los seres vivos y el medio ambiente.
Nutrición Heterótrofa.
Holozoica.
Saprofita.
Parásita.
2.3.7 Respiración.



Aerobia.
Anaerobia.
Fermentación.
2.1 La Célula.
La célula es la unidad anatómico-funcional de los seres vivos.
80
Hoy día la célula se define como "la unidad viva más pequeña capaz de crecimiento autónomo y
reproducción, así como de utilizar sustancias alimenticias químicamente diferentes de sí misma".
La teoría de que la célula es la unidad fundamental de toda materia viva es una de las ideas
unificadoras más importantes de la biología. Una célula sola es una entidad, aislada de otras células
por una pared, o membrana, que contiene en su interior diversas estructuras subcelulares, algunas de
las cuales se encuentran en todas las células y otras aparecen sólo en ciertas células. Todas las
células presentan ciertas características químicas en común, tales como tener proteínas, ácidos
nucleicos, lípidos y polisacáridos. Debido a que esos componentes químicos son comunes a todo el
mundo vivo se piensa que todas las células descienden de algún antepasado común, de una célula
primordial. Las células microbianas muestran una variación de tamaño limitada, aunque grande.
Algunas células microbianas son mucho mayores que muchas células humanas.
Si bien cada tipo de célula tiene una estructura y tamaño definidos, las células no deben considerarse
cuerpos inalterables: una célula es una unidad dinámica que constantemente sufre cambios y
sustituye sus partes.
Incluso si no está creciendo, toma continuamente materiales de su medio y los transforma en
sustancia propia. Al mismo tiempo, arroja constantemente a su medio materiales celulares y
productos de desecho. Una célula es, por tanto, un sistema abierto siempre cambiante que
permanece siempre el mismo.
Todas las células vivas son fundamentalmente semejantes. Están constituidas por el protoplasma que
es un complejo orgánico compuesto básicamente de proteínas, grasas y ácidos nucleicos; todas
están rodeadas por membranas limitantes o paredes celulares y todas poseen un núcleo o sustancia
nuclear equivalente.
Todos los sistemas biológicos tienen una serie de caracteres comunes: capacidad de reproducción;
capacidad de absorber sustancias nutritivas y metabolizarlas para obtener energía y desarrollarse;
81
capacidad de expulsar los productos de desecho; capacidad de respuesta a los estímulos del medio
externo; capacidad de mutación.
La célula es pues la unidad básica de la vida.
2.1.1 y 2.1.2 Células Eucariotas y Células Procariotas.
Basándonos en la organización de las estructuras celulares, todos las células vivientes pueden ser divididas en
dos grandes grupos: Procariotas y Eucariotas (también hay quien escribe prokariota y eukariota). Animales,
plantas, hongos, protozoos y algas, todos poseen células de tipo Eucariota. Sólo las bacterias (Eubacterias y
Archaebacterias) tienen células de tipo Procariota.

La célula procariota.
La palabra procariota viene del griego ('pro' = previo a, 'karyon = núcleo) y significa pre-núcleo. Los miembros
del mundo procariota constituyen un grupo heterogéneo de organismos unicelulares muy pequeños, incluyendo a
las eubacterias (donde se encuentran la mayoría de las bacterias) y las archaeas (archaeabacteria).
Una típica célula procariota está constituida por las siguientes estructuras principales: pared celular,
membrana citoplasmática, ribosomas, inclusiones y nucleoide.
Las células procariotas son generalmente mucho más pequeñas y más simples que las Eucariotas.

La célula eucariota.
El término eucariota hace referencia a núcleo verdadero (del griego: 'eu' = buen, 'karyon = núcleo).
Los organismos eucariotas incluyen algas, protozoos, hongos, plantas superiores, y animales. Este
grupo de organismos posee un aparato mitótico, que son estructuras celulares que participan de un
tipo de división nuclear denominada mitosis; tal como innumerables organelas responsables de
funciones específicas, incluyendo mitocondrias, retículo endoplasmático, y cloroplastos.
La célula eucariota es típicamente mayor y estructuralmente más compleja que la célula procariota.

Algunas diferencias estructurales.
82
Pared celular: En los prokariotas es una estructura rígida que envuelve la membrana citoplasmática,
responsable de la forma de la célula y de su protección contra la lisis osmótica.
Bacterias Gram-positivas: la pared celular de esas bacterias está compuesta de muchas capas de
una macromolécula denominada peptidoglicano (disacáridos ligados a polipéptidos) y ácidos teicóicos
(constituidos por alcohol y fosfato).
Bacterias Gram-negativas: la pared celular está representada por una fina capa de peptidoglicano
situada en medio de dos capas lipoprotéicas. la capa externa además de lipoproteínas, tiene
lipopolisacáridos y fosfolípidos.
Los procariotas pueden presentar estructuras externas en la pared celular. Las células bacterianas
pueden contener: glicocálix, un polímero gelatinoso compuesto por polisacáridos y/o polipéptidos
(cápsula); flagelo, un largo filamento responsable de la movilidad celular; filamentos axiales
(endoflagelo); fimbrias, que son filamentos menores y más finos que los flagelos, cuya principal
función es la adherencia; y pili, más largos que las fímbrias y en número de uno o dos.
Muchas células eucariotas poseen pared celular, aunque sean más simples que las de las células
procariotas. La pared celular de las algas y de las plantas están constituidas principalmente por
celulosa; la de los hongos por celulosa y principalmente quitina; la de las levaduras por polisacáridos.
En las células eucariotas de los animales la membrana plasmática se encuentra recubierta por una
capa de glicocálix (sustancia que contiene carbohidratos).
Membrana citoplasmática: La membrana citoplasmática de las células procariotas y eucariotas
presenta gran similitud en cuanto a función y estructura básica. Funciona como una barrera de
permeabilidad, separando el lado de dentro del lado de fuera de la célula. Está constituida por una
capa doble de fosfolípidos y proteínas, las cuales pueden estar organizadas de diferentes formas.
En los Eucariotas la membrana contiene carbohidratos que poseen la función de sitios receptores
que impiden la lisis osmótica. Muchos tipos de células eucariotas poseen flagelos y cílios en la
membrana plasmática. Esas estructuras son utilizadas para la locomoción o para mover substancias
a lo largo de la superficie celular.
83
Ribosomas: En los prokariotas son pequeñas partículas formadas por proteínas y ácido ribonucléico
(ARN), funcionando como lugar de síntesis protéica. Una simple célula procariota puede poseer cerca
de 10.000 ribosomas, confiriendo al citoplasma una apariencia granular.
En los eukariotas son mayores y más densos que los de los procariotas, y se encuentran ligados a la
superficie del retículo endoplasmático rugoso y libres en el citoplasma de la célula. Como en los
procariotas constituyen el lugar de la síntesis proteica.
Región nuclear: La región nuclear de una célula procariota difiere significativamente de la de una
célula eucariota. el área nuclear, denominada nucleoide, de una célula bacteriana tiene una única
molécula larga y circular de DNA doble, el cromosoma bacteriano, que contiene todas las
informaciones necesarias para el funcionamiento y estructuración celular. El cromosoma procariótico
está ligado a la membrana plasmática, no contiene histonas, y no se encuentra rodeado por una
membrana nuclear.
Las bacterias pueden contener además del cromosoma, moléculas de DNA doble pequeñas y circulares,
denominadas plásmidos. Esas moléculas son elementos genéticos extracromosómicos, no esenciales para la
supervivencia bacteriana, y poseen mecanismos de replicación independientes del DNA cromosómico. La
ventaja de poseer un plásmido es que puede contener genes de resistencia a los antibióticos, tolerancia a los
metales tóxicos, síntesis de enzimas, etc.
La diferencia clave con la célula eucariota, es la presencia de un núcleo verdadero en esta última. La
región nuclear de los Eucariotas está envuelta por una membrana nuclear, separando el citoplasma
del núcleo.
Este núcleo es generalmente la mayor estructura celular, con forma esférica u oval, y está envuelto
por una membrana doble denominada membrana nuclear, que contiene en su interior moléculas de
ADN organizadas en cromosomas, que contienen todas la información hereditaria.
La membrana nuclear es estructuralmente semejante a la membrana plasmática, está conectada al
retículo endoplasmático, y posee poros nucleares que permiten la entrada y salida de substancias.
Los pasos clave de la información biológica, replicación de ADN y síntesis de ARN, suceden en el
núcleo. El ARN ribosómico es producido por uno o más cuerpos esféricos denominados nucléolos.
Las células eucariotas apenas poseen organelas, que son estructuras especializadas, representadas por el núcleo, retículo endoplasmático, complejo de
Golgi, mitocondrias, cloroplastos, lisosomas, y centríolos.
Si bien la célula procariota se describe in extenso es conveniente dejar planteadas aquí sus
principales diferencias con la eucariota.
Estructura/Proceso
Membrana nuclear
ADN
Cromosomas
División celular
Mitocondria
84
en Eucariotas
Presente
Combinado con proteínas
(histonas)
Múltiples
Mitosis o Meiosis
Presentes (con ribosomas
70S)
en Procariotas
Ausente
Desnudo y circular
Único
Fisión binaria
Ausente.
Los procesos bioquímicos
Cloroplasto
Ribosomas
Pared celular
Nucléolos
Retículo endoplásmico
Órganos de locomoción
Presentes en células
equivalentes
vegetales (con ribosomas tienen lugar en la
70S)
membrana citoplasmática.
80S (a 60S y 40S sus
70S (a 50S y 30S sus
subunidades)
subunidades)
Presente en vegetales,
Presente, constituida por
constituida por celulosa o
mureína
por quitina en hongos
Presentes
Ausentes
Presente
Ausente
Cilios y flagelos que al corte
transversal presentan una
Flagelos sin estructura 9+2
distribución característica de
microtúbulos: 9 + 2
2.1.3 La Endosimbiosis.
La endosimbiosis es una asociación estrecha entre especies, en la que los individuos de una
residen dentro de las células de la otra. Algunos orgánulos de las células eucariotas (células con
núcleo), como las mitocondrias y los plastos (cloroplastos), proceden de su simbiosis inicial con
ciertas bacterias.
Etimológicamente el término podría usarse para designar a cualquier simbionte que residiera en el
interior del cuerpo de otro ser vivo, pero para este último concepto debe usarse el adjetivo
endosomático (p.ej. simbionte endosomático). Éste es el caso, por ejemplo, de muchas de las
bacterias que forman parte de la flora intestinal.
Los orgánulos de origen endosimbiótico aparecen muy transformados, pero conservan un genoma
propio y se multiplican autónomamente, revelando su origen como organismos distintos. la
endosimbiosis es importante
Gracias a la endosimbiosis los organismos eucarióticos disfrutan de la capacidad de realizar procesos
metabólicos que evolucionaron originalmente en bacterias. Es el caso de la respiración, de la que se
ocupan las mitocondrias, la fotosíntesis, a cargo de los plastos o la fijación biológica de nitrógeno,
realizada por bacterias, a menudo intracelulares, en las raíces de ciertas plantas.
Ejemplo: Las algas fotosintéticas verdes del tipo de Chlorella que viven en las células del protista
ciliado Paramecium viridae.
2.2 Estructura y función celular.
A nivel estructural, todos los seres vivos, por grandes y complejos que sean, están constituido por
células. Hay seres vivos, los más sencillos, que son una única célula, como las bacterias, las amebas,
muchas algas, algunos hongos, etc. Cualquier organismo, lo suficientemente grande como para ser
perceptible a simple vista, está formado por un gran número de células, normalmente de varios tipos
y con distintas funciones. Las partes de nuestro cuerpo, tales como la piel, los huesos, los nervios, la
sangre, etc., están todas formadas por células específicas.
85
A nivel funcional, todas las complejas actividades que son capaces de desarrollar los seres vivos,
incluidos los animales y las plantas, dependen en última instancia de las actividades de sus células.
Si logramos una única célula de un organismo, por ejemplo el de una planta, y la ponemos en unas
condiciones adecuadas, puede seguir viva, indefinidamente, puede crecer, y puede llegar a
reproducirse. Sin embargo, si esta célula la separamos en sus componentes moleculares la cualidad
de viva se pierde. Por tanto la organización de la materia que nosotros reconocemos o identificamos
como viva, no existe en unidades más pequeñas que la célula. Llegar a establecer este concepto, que
un principio se llamó "teoría celular", y que hoy en día está demostrado como un hecho firme que
constituye una de las grandes generalizaciones de la Biología, necesitó de casi dos siglos de
investigaciones.
Frecuentemente, cuando se trata de generalizar en biología surgen algunas excepciones, sin
embargo, en este caso, se trata de hacer una matización: únicamente los virus no tienen una
estructura de célula, sin embargo, para su función utilizan las células de otros organismos, es decir, la
célula les resulta indispensable para vivir. Los virus son parásitos celulares, que utilizan las células de
otros seres vivos para reproducirse, por tanto, no constituyen una excepción sino que pueden
considerarse como un caso extremo de economía estructural.
Todo en la célula son biomoléculas. Macromoléculas que interaccionan dando estructuras complejas,
moléculas que reaccionan transformándose, degradándose o sintetizando otras. Pero la célula es
mucho más que una sopa de moléculas, es una entidad altamente organizada, donde las membranas
mantienen separadas sus sustancias que no deben interaccionar, y donde los orgánulos juntan lo que
deben reaccionar. En la naturaleza una célula no puede formarse simplemente por la combinación de
sus elementos, y tampoco, por supuesto, tales procesos de síntesis han podido realizarse jamás en el
laboratorio. Una célula únicamente se forma por la división de una célula anterior, o bien, en la
situación opuesta, por la unión de dos células en la célula huevo, origen de nosotros mismos.
Célula procariota: bacteria Gram positiva.
86
Célula eucariota. Epitelial secretora.
2.2.1 Sistema de membrana.
Antiguamente los biólogos pensaban que las células estaban formadas por una gelatina uniforme que
llamaban protoplasma. Con la microscopía electrónica y otras herramientas modernas de
investigación, se ha extendido la percepción del mundo con respecto a las células. En la actualidad
sabemos que la célula tiene un alto nivel de organización y que es sorprendentemente compleja:
tienen su propio centro de control, su sistema de transporte interno, fuentes de energía, fábricas para
procesar la materia que requiere, plantas de empaquetamiento, e incluso un sistema de
autodestrucción. En nuestros días el término protoplasma si acaso se utiliza es en un sentido muy
general. La porción de protoplasma que se encuentra fuera del núcleo se llama citoplasma, y el
material interno del núcleo se llama nucleoplasma.
Los organelos se encuentran suspendidos en el componente líquido del citoplasma y del
nucleoplasma. cada uno de los organelos delimitados por sus membranas forma uno o más
compartimentos independientes dentro del citoplasma.
Estructura
Descripción
Función
Núcleo
Gran estructura rodeada por una
doble membrana; contiene
nucleolo y cromosomas.
Control de la célula
Nucleolo
Cuerpo granular dentro del
núcleo; consta de ARN y
proteínas.
Lugar de síntesis ribosómica;
ensamble de subunidades
ribosómicas.
Cromosomas
Compuestos de un complejo de
ADN y proteínas, llamado
cromatina; se observa en forma
de estructuras en cilindro
durante la división celular.
Contiene genes (unidades de
información hereditaria que
gobiernan la estructura y
actividad celular).
Núcleo celular
87
Sistema de membranas de la célula.
Membrana
celular
(membrana
plasmática)
Membrana limitante de la célula
viva
Retículo
Red de membranas internas que
endoplasmático
se extienden a través del
(ER)
citoplasma.
Contiene al citoplasma; regula
el paso de materiales hacia
dentro y fuera de la célula;
ayuda a mantener la forma
celular; comunica a la célula
con otras.
Sitio de síntesis de lípidos y
de proteínas de membrana;
origen de vesículas
intracelulares de transporte,
que acarrean proteínas en
proceso de secreción.
Liso
Carece de ribosomas en su
superficie externa.
Biosíntesis de lípidos;
Desintoxicación de
medicamentos.
Rugoso
Los ribosomas tapizan su
superficie externa.
Fabricación de muchas
proteínas destinadas a
secreción o incorporación en
membranas.
Ribosomas
Gránulos compuestos de ARN y
proteínas; algunos unidos al ER,
otros libres en el citoplasma.
Síntesis de polipéptidos.
Aparato de
Golgi
Compuesto de saculaciones
membranosas planas.
Modifica, empaca (para
secreción) y distribuye
proteínas a vacuolas y a otros
organelos.
Lisosomas
Sacos membranosos (en
animales).
Contienen enzimas que
degradan material ingerido,
las secreciones y desperdicios
celulares.
Vacuolas
Sacos membranosos (sobre
todo en plantas, hongos y algas
)
Transporta y almacena
material ingerido, desperdicios
y agua.
Microcuerpos
(ej. peroximas)
Sacos membranosos que
contienen una gran diversidad
de enzimas.
Sitio de muchas reacciones
metabólicas del organismo.
Organismos transductores de energía
Mitocondrias
88
Sacos que constan de dos
Lugar de la mayor parte de las
membranas; la membrana
reacciones de la respiración
interna está plegada en crestas.
celular; transformación en
ATP, de la energía
proveniente de la glucosa o
lípidos.
Plástidos
Sistema de tres membranas: los
cloroplastos contienen clorofila
en las membranas tilacoideas
internas.
La clorofila captura energía
luminosa; se producen ATP y
otros compuestos
energéticos, que después se
utilizan en la conversión de
CO2 en glucosa.
Citoesqueleto
Microtúbulos
Tubos huecos formados por
subunidades de tubulina.
Proporcionan soporte
estructural; intervienen en el
movimiento y división
celulares; forman parte de los
cilios, flagelos y centriolos.
Microfilamentos
Estructuras sólidas, cilíndricas
formadas por actina.
Proporcionan soporte
estructural; participan en el
movimiento de las células y
organelos, así como en la
división celular.
Par de cilindros huecos cerca
del centro de la célula; cada
centriolo consta de 9 grupos de
3 microtúbulos.
Durante la división celular en
animales se forma un uso
mitótico entre ambos
centriolos; en animales puede
iniciar y organizar la formación
de microtúbulos; no existen en
las plantas superiores.
Cilios
Proyecciones más o menos
cortas que se extienden de la
superficie celular; cubiertos por
la membrana plasmática;
compuestos de 2 microtúbulos
centrales y 9 pares periféricos
Locomoción de algunos
organismos unicelulares;
desplazamiento de materiales
en la superficie celular de
algunos tejidos.
Flagelos
Proyecciones largas formadas
por 2 microtúbulos centrales y 9
periféricos; se extienden desde
la superficie celular; recubiertos
por membrana plasmática.
Locomoción de las células
espermáticas y de algunos
organismos unicelulares.
Centriolos
2.2.2 Material genético.
El material genético se compacta en un área discreta de la célula formando los cromosomas. Éstos
se encuentran en los virus, células procariotas, en el núcleo de células eucariotas y en cloroplastos y
mitocondrias.
89
La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática,
citoplasma y material genético (ADN). Las células tienen la capacidad de realizar las tres funciones
vitales: nutrición, relación y reproducción.

La forma de las células está determinada básicamente por su función. La forma puede variar en
función de la ausencia de pared celular rígida, de las tensiones de uniones a células contiguas, de la
viscosidad del citosol, de fenómenos osmóticos y de tipo de citoesqueleto interno.

El tamaño de las células es también extremadamente variable. Los factores que limitan su tamaño
son la capacidad de captación de nutrientes del medio que les rodea y la capacidad funcional del
núcleo.
Cuando una célula aumenta de tamaño, aumenta mucho más su volumen (V) que su superficie (S)
(debido a que V = 4/3r3 mientras que S = 4/3r2). Esto implica que la relación superficie/volumen
disminuye, lo que es un gran inconveniente para la célula ya que la entrada de nutrientes está en
función de su superficie y no del volumen. Por este motivo, la mayoría de las células maduras son
aplanadas, prismáticas e irregulares, y pocas son esféricas, de forma que así mantienen la relación
superficie/volumen constante. El aumento de volumen de la célula nunca va acompañado del
aumento de volumen del núcleo, ni de su dotación cromosómica.
La estructura común a todas las células comprende la membrana plasmática, el citoplasma y el
material genético o ADN.




Membrana plasmática: constituida por una bicapa lipídica en la que están englobadas ciertas
proteínas. Los lípidos hacen de barrera aislante entre el medio acuoso interno y el medio acuoso
externo.
El citoplasma: abarca el medio líquido, o citosol, y el morfoplasma (nombre que recibe una serie de
estructuras denominadas orgánulos celulares).
El material genético: constituido por una o varias moléculas de ADN. Según esté o no rodeado por
una membrana, formando el núcleo, se diferencian dos tipos de células: las procariotas (sin núcleo)
y las eucariotas (con núcleo).
El núcleo: mantiene protegido al material genético y permite que las funciones de trascripción y
traducción se produzcan de modo independiente en el espacio y en el tiempo.
2.2.3. Matriz citoplasmática y Componentes celulares.
La matriz citoplasmática o citosol: es masa coloidal químicamente muy compleja: contiene
proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, hidratos de carbono, sales minerales y otras sustancias solubles
en agua que es el componente básico. Puede presentar aspecto homogéneo o tener granulaciones.
En él se sintetizan compuestos primarios importantes (aminoácidos, sacarosa, lípidos) y compuestos
secundarios como alcaloides. Incluye todos los elementos necesarios para la síntesis de proteínas
(ribosomas, ARN mensajero, ARN soluble y enzimas vinculadas con este proceso).
Componentes celulares.
90
COMPONENTE
ESTRUCTURA
FUNCIÓN
Membrana
celular
Mosaico fluido: bicapa lipidia con
proteínas y glucocálix externo.
Límite de la célula y permeabilidad selectiva
Colesterol en células animales
Pared celular
Pared primaria y pared
secundaria de fibras de
celulosa
Responsable de la forma de las células; le da
soporte mecánico, protección y mantiene el
balance osmótico
Hialoplasma
Solución acuosa con alta
concentración de proteínas,
esencialmente enzimas.
Participación en procesos metabólicos
Citoesqueleto
Red tridimensional formada
por filamentos proteicos.
Organización y control del espacio interior.
Involucrado en la forma, movimiento y
división celular.
Centríolos
Microtúbulos y pequeñas
fibras
Centro organizador de microtúbulos.
Formación del huso acromático. Formación
de cilios y flagelos.
Ribosomas
Dos subunidades formadas
por ARN y proteínas
Síntesis de proteínas
R.E. Rugoso
Cisternas membranales
intercomunicadas con
ribosomas adheridos.
Síntesis, procesamiento y almacenamiento de
proteínas.
R.E. Liso
Cisternas de membrana
intercomunicadas
Síntesis, almacenamiento y transporte de
lípidos. Tratamiento y eliminación de
sustancias toxicas.
Aparato de
Golgi
Sistema de cisternas de
membrana aplanadas, en
relación con vesículas
Maduración, almacenamiento y transferencia
de glucoproteinas. Formación de membranas,
y pared celular.
Lisosomas
Vesículas esféricas de
membrana que contienen
enzimas digestivos.
Digestión celular
Peroxisomas
Vesículas esféricas de
membrana que contienen
enzimas oxidativas
Protección contra productos tóxicos del
metabolismo del O2.
91
Vacuolas
Vesículas redondeadas
Almacenar sustancias: agua, sustancias
nutritivas, sustancias de desecho.
Mitocondrias
Orgánulos con doble
membrana. Presentan gran
cantidad de enzimas, ADN y
ribosomas
Centrales energéticas de la célula: llevan a
cabo la respiración celular, consistente en la
oxidación de nutrientes para obtener ATP.
Cloroplastos
Orgánulos con doble
membrana, mas una tercera en
su interior (tilacoidal).
Responsables de la fotosíntesis.
Contiene enzimas, ADN y
ribosomas.
Membrana
nuclear
Doble membrana con poros.
Separar y proteger el ADN del resto de la
cilula.
Nucleoplasma
Composición similar al
hialoplasma.
Contiene enzimas involucrados en la
replicación del ADN, en la transcripción del
ARN y su empaquetamiento para el traslado al
citoplasma.
Cromatina
Nucléolo
ADN mas proteínas
densamente empaquetadas.
Región esferoidal con alta
concentración de ARN y
proteínas.
Portador de la información genética
Constituye el organizador nucleolar: lugar de
síntesis de las subunidades ribosómicas.
En este cuadro se representan esquemáticamente los componentes de una célula eucariota, con el
siguiente código de colores:
Barreras externas de la
célula
Componentes
citoplásmicos sin
membrana
Orgánulos citoplásmicos
de membrana no
92
energéticos
Orgánulos citoplásmicos
de membrana energéticos
Núcleo
2.3 Metabolismo celular.
El metabolismo es el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula.
Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las
diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a
estímulos, etc.
Metabolismo
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo.
Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación
de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus
enlaces químicos.
Las reacciones anabólicas en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces
químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El
anabolismo y el catabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto
que cada uno depende del otro.
La economía que la actividad celular impone sobre sus recursos obliga a organizar estrictamente las
reacciones químicas del metabolismo en vías o rutas metabólicas, donde un compuesto químico
(sustrato) es transformado en otro (producto), y este a su vez funciona como sustrato para generar
otro producto, siguiendo una secuencia de reacciones bajo la intervención de diferentes enzimas
93
(generalmente una para cada sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el metabolismo
porque agilizan las reacciones físico-químicas, pues hacen que posibles reacciones termodinámicas
deseadas pero "desfavorables", mediante un acoplamiento, resulten en reacciones favorables. Las
enzimas también se comportan como factores reguladores de las vías metabólicas, modificando su
funcionalidad — y por ende, la actividad completa de la vía metabólica — en respuesta al ambiente y
necesidades de la célula, o según señales de otras células.
El metabolismo de un organismo determina qué sustancias encontrará nutritivas y cuáles encontrará
tóxicas. Por ejemplo, algunas procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como nutriente, pero este gas
es venenoso para los animales. La velocidad del metabolismo, el rango metabólico, también influye
en cuánto alimento va a requerir un organismo.
Todas las células requieren energía para sus funciones. El alimento es la fuente de energía y también
de materiales para construir. En la digestión se van degradando las grandes macromoléculas de
alimentos en trozos más pequeños. Estas sustancias degradadas se llevan hasta las células, donde
se obtienen la energía y los materiales (el objetivo de la nutrición). Para ello van a sufrir un conjunto
de reacciones que se denominan metabolismo. Metabolismo es el conjunto de reacciones por el que
se obtiene, a partir de sustancias ya digeridas, energía y materia.
Al proceso de degradación de las grandes macromoléculas en otras mucho más pequeñas se le
denomina Catabolismo. Luego hay otro proceso de síntesis de materias orgánicas -con gasto de
energía- que se conoce como Anabolismo.
Catabolismo:
degradación (con liberación de energía)
Anabolismo:
síntesis (con gasto de energía)
Metabolismo
2.3.1 ¿Qué es la energía?
El hombre desde que existe como organismo viviente necesita de energía para sobrevivir. En un
principio el ser humano usaba su propia energía muscular, la de los animales, del agua y del viento
para proveerse de alimentos, fabricar herramientas rudimentarias y trasladarse de un lugar a otro.
Luego aprendió a usar el fuego para obtener calor y luz por las noches, usó el fuego para fabricar
herramientas y cocinar sus alimentos. Más adelante y a medida que el hombre iba evolucionando se
encargó de construir molinos de viento y así con la ayuda de la Energía del viento se logró facilitar la
fuerza de trabajo de los agricultores. La invención de la pólvora impulsó la extracción y uso del carbón
como otra fuente energética para tratar el hierro que hoy en día tiene un uso variado, como por
ejemplo en la fabricación de los grandes edificios, hospitales y otros. El carbón es muy útil como
combustible para calefaccionar viviendas, para cocinar y hasta para producir gas de carbón que le
servía para iluminar calles y viviendas.
Por esto la energía es la fuerza vital de nuestra sociedad. De ella dependen la iluminación de
interiores y exteriores, el calentamiento y refrigeración de nuestras casas, el transporte de personas y
mercancías, la obtención de alimento y su preparación, el funcionamiento de las fábricas, etc.
Hace poco más de un siglo las principales fuentes de energía eran la fuerza de los animales y la de
los hombres y el calor obtenido al quemar la madera. El ingenio humano también había desarrollado
algunas máquinas con las que aprovechaba la fuerza hidráulica para moler los cereales o preparar el
hierro en las ferrerías, o la fuerza del viento en los barcos de vela o los molinos de viento. Pero la
94
gran revolución vino con la máquina de vapor, y desde entonces, el gran desarrollo de la industria y la
tecnología han cambiado, drásticamente, las fuentes de energía que mueven la moderna sociedad.
Ahora, el desarrollo de un país está ligado a un creciente consumo de energía de combustibles fósiles
como el petróleo, carbón y gas natural.
Figura: De todo el espectro de energía radiante que llega a la Tierra procedente del Sol, las
plantas utilizan sólo la energía de una pequeña fracción que se conoce como espectro visible
y, de éste, no todas las longitudes son igualmente efectivas en promover la fotosíntesis.
2.3.2 Energía y seres vivos.
Todos sabemos que los organismos vivos necesitan alimentos para sobrevivir. No todas las formas
de vida comen lo mismo. Los autótrofos, organismos que se auto alimentan, crean sus "alimentos" a
partir de la energía del Sol, energía térmica proveniente de la Tierra, y otras formas similares de
alimentarse. Todos los miembros del reino de las plantas, son autótrofos. Los heterótrofos,
organismos que se alimentan de otras formas de vida, son organismos que se alimentan por sí
mismos, y consumen otras criaturas, plantas, o alimentos que no son parte de ellos. Todos los
miembros de los reinos animal y de los hongos, son heterótrofos. En la Tierra, la naturaleza
suministra energía a las criaturas vivas a través de los siguientes mecanismos:
La fotosíntesis: es seguramente el proceso bioquímico más importante de la Biosfera por varios
motivos:
1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza fundamentalmente mediante la
fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser
transformada en materia propia por los diferentes seres vivos.
2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química, necesaria y utilizada por
los seres vivos
3. En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración aerobia como oxidante.
4. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera primitiva, que era anaerobia
y reductora.
5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en combustibles fósiles como
carbón, petróleo y gas natural.
6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible sin la fotosíntesis.
95
Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende principalmente de la
fotosíntesis.
Células de plantas (rodeadas por paredes violetas) y dentro, cloroplastos, donde se da la
fotosíntesis.
La glucólisis: tiene lugar en el citoplasma celular. Consiste en una serie de diez reacciones, cada
una catalizada por una enzima determinada, que permite transformar una molécula de glucosa en dos
moléculas de un compuesto de tres carbonos, el ácido pirúvico.
En la primera parte se necesita energía, que es suministrada por dos moléculas de ATP, que servirán
para fosforilar la glucosa y la fructosa. Al final de esta fase se obtienen, en la práctica dos moléculas
de PGAL, ya que la molécula de DHAP (dihidroxiacetona-fosfato), se transforma en PGAL.
En la segunda fase, que afecta a las dos moléculas de PGAL, se forman cuatro moléculas de ATP y
dos moléculas de NADH. Se produce una ganancia neta de dos moléculas de ATP.
Al final del proceso la molécula de glucosa queda transformada en dos moléculas de ácido pirúvico,
es en estas moléculas donde se encuentra en estos momentos la mayor parte de la energía
contenida en la glucosa.
La glucólisis se produce en la mayoría de las células vivas, tanto en procariontes como en las
eucariontes.
Ciclo de Krebs: el producto más importante de la degradación de los carburantes metabólicos es el
acetil-CoA, (ácido acético activado con la coenzima A), que continúa su proceso de oxidación hasta
convertirse en CO2 y H2O, mediante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Krebs
punto central donde confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aerobia. Este ciclo se
realiza en la matriz de la mitocondria
En este ciclo se consigue la oxidación total de los dos átomos de carbono del resto acetilo, que se
eliminan en forma de CO2; los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se
utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarán en la cadena respiratoria.
Cadena respiratoria : Sería la etapa final del proceso de la respiración, es entonces cuando los
electrones "arrancados" a las moléculas que se respiran y que se "almacenan" en el NADH Y FADH2,
irán pasando por una serie de transportadores, situados en las crestas mitocondriales formando tres
grandes complejos enzimáticos.
96
La disposición de los transportadores permite que los electrones "salten" de unos a otros, liberándose
una cierta cantidad de energía (son reacciones redox) que sirve para formar un enlace de alta energía
entre el ADP y el P, que da lugar a una molécula de ATP.
El último aceptor de electrones es el oxígeno molecular y otra consecuencia será la formación de
agua.
2.3.3 Reacciones exotérmicas y endotérmicas.
Cada célula desarrolla miles de reacciones químicas que pueden ser:


exergónicas (exotérmicas) (con liberación de energía).
endergónicas (endotérmicas) (con consumo de energía), que en su conjunto constituyen el
metabolismo celular.
Las reacciones endergónicas se manifiestan durante los procesos anabólicos; de manera que,
requieren que se le añada energía a los reactivos (sustratos o combustibles metabólicos), se le suma
energía (contiene más energía libre que los reactivos).
Por otro lado, durante las reacciones exergónicas se libera energía como resultado de los procesos
químicos (el catabolismo de macromoléculas). La energía libre se encuentra en un estado
organizado, disponible para trabajo biológico útil.
Las reacciones endergónicas endotérmicas se llevan a cabo con la energía liberada por las
reacciones exergónicas.
Las reacciones exergónicas pueden estar acopladas con reacciones endergónicas. Reacciones de
oxidación-reducción (redox) son ejemplos de reacciones exergónicas y endergónicas acopladas.
2.3.4 El ATP y la energía en las células.
La energía en los seres vivos se obtiene mediante una molécula llamada ATP (adenosin trifosfato).
Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en sus enlaces, es el
ATP la molécula que interviene en todas las transacciones de energía que se llevan a cabo en las
células; por ella se la califica como "moneda universal de energía".
El ATP está formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de alta energía
entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.
En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP, rompiéndose un sólo enlace y
quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce como
fosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP + 2 grupos fosfato.
El sistema ATP <-> ADP es el sistema universal de intercambio de energía en las células.
La energía liberada en el catabolismo la utiliza la célula para la síntesis -o fabricación- de nuevos
compuestos (anabolismo). El eslabón común de todos estos procesos es el ATP.
97
Pero, ¿qué ocurre con la energía entre las reacciones en que se produce y los procesos en los que
se gasta? Si no se almacena de alguna manera, toda ella se disiparía en forma de calor. De hecho,
un 50% de la energía lo hace, pero el resto va a ser atrapada por la célula a través de su ―mecanismo
atrapador de energía‖. Este mecanismo viene representado en la reacción reversible por la que se
transforma una molécula de ADP en otra de ATP.
El ATP almacena en sus enlaces la energía que se va a utilizar después. Cuando el ATP se rompe,
se convierte en ADP + P. Pero el ADP también se puede romper en AMP + P, liberando también
energía. Esto ocurre en el proceso de anabolismo.
Por tanto, el ATP es la molécula que relaciona catabolismo y anabolismo. La energía del catabolismo
se almacena en forma de ATP, que la libera en el anabolismo. El ATP tiene pues una doble función:
por un lado atrapar energía, por el otro darla allí donde sea necesario
Normalmente las células no almacenan el ATP. Éste se forma y se degrada continuamente; de tal
forma que en un día se sintetiza y se degrada una cantidad equivalente al peso corporal.
2.3.5 Control de las células en sus reacciones metabólicas.
Control Celular: Todas las células poseen metabolismo. El metabolismo es el proceso químico que
se desarrolla en el interior del organismo o en alguna de sus partes. Comprende la desintegración de
compuestos orgánicos (catabolismo), liberación de energía, elaboración de compuestos complejos a
partir de compuestos más simples (anabolismo). Catabolismo y anabolismo actúan desintegrando y
sintetizando ADN en un sistema de reacciones enzimáticas. Los metabolismos de los seres vivos son
muy parecidos.
La función de las actividades de control es mantener las condiciones de vida óptima desarrollando
mecanismos de defensa contra los agentes "desorganizadores". El resultado de estas actividades de
control se llama estado de equilibrio u homeostasis.
Todos los seres vivos comparten el mismo modelo de homeostasis basado en los siguientes
componentes: enzimas, genes y vitaminas.
Independientemente de como afecten las tensiones a las células o de cuales sean las respuestas que
se elaboren, a quien si afectan es a las reacciones metabólicas, y estas mismas son las que
producen las respuestas.
Es decir, los estados de equilibrio pueden ser mantenidos si la célula es capaz de reajustar el modelo
de sus reacciones químicas. Estas reacciones son controladas en su área más extensa por las
enzimas. Los niveles en los que operan son:
- Alteraciones estructurales en la organización de los genes.
- Controles de la trascripción del RNA.
- Controles posteriores a la trascripción
- Controles de la traducción
- Controles posteriores a la traducción.
98
En todos estos niveles se hallan actividades que aumenta o disminuye la cantidad de enzimas. Pero
los procesos de los eucarióticos son aún muy desconocidos. Los mejores resultados se han obtenido
con procarióticos. Este tipo de células es mucho más fácil de criar que las eucariotas, y se prestan
más a los experimentos. Además sus esquemas génicos son más complejos. Sus modelos de
desarrollo lo son y por tanto también los cambios de especialización que sufren sus genes. Muchas
de las cadenas génicas especializadas están desconectadas unas de otra (las enzimas del riñón no
actúan en el hígado y viceversa). Los genes procarióticos se traducen como unidades mientras que
los cromosomas de los eucarióticos se mantienen dispersos y en varias cadenas.

Las enzimas son moléculas de proteínas que tienen la capacidad de facilitar y acelerar las
reacciones químicas que tienen lugar en los tejidos vivos, disminuyendo el nivel de la "energía de
activación" propia de la reacción. Se entiende por "energía de activación" al valor de la energía que
es necesario aplicar (en forma de calor, electricidad o radiación) para que dos moléculas
determinadas colisionen y se produzca una reacción química entre ellas. Generalmente, las enzimas
se nombran añadiendo la terminación "asa" a la raíz del nombre de la sustancia sobre la que
actúan.
Las enzimas no reaccionan químicamente con las sustancias sobre las que actúan (que se
denominan sustrato), ni alteran el equilibrio de la reacción. Solamente aumentan la velocidad con que
estas se producen, actuando como catalizadores. La velocidad de las reacciones enzimáticas
dependen de la concentración de la enzima, de la concentración del sustrato (hasta un límite) y de la
temperatura y el PH del medio.

El anabolismo y catabolismo es una de las dos partes del metabolismo, encargada de la síntesis o
bioformación de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas o
de los nutrientes, con requerimiento de energía, al contrario que el catabolismo.
La palabra anabolismo se originó del griego Ana que significa arriba.
Aunque anabolismo y catabolismo son dos procesos contrarios, los dos funcionan coordinada y
armónicamente, y constituyen una unidad difícil de separar.
El anabolismo es el responsable de:


La formación de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento.
El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas.
Las células obtienen la energía del medio ambiente mediante tres tipos distintos de fuente de energía
que son:



La luz solar, mediante la fotosíntesis en las plantas.
Otros compuestos orgánicos como ocurre en los organismos heterótrofos.
Compuestos inorgánicos como las bacterias quimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o
heterótrofas.
El anabolismo se puede clasificar académicamente según las biomoléculas que se sinteticen en:




Replicación o duplicación de ADN.
Síntesis de ARN.
Síntesis de proteínas.
Síntesis de glúcidos.
99

Síntesis de lípidos.
2.3.6 Nutrición celular.
Mediante la función de nutrición, la célula obtiene la materia y la energía necesarias para fabricar su
propia materia celular y para realizar sus actividades vitales. Existen dos tipos de nutrición celular: la
nutrición autótrofa y la nutrición heterótrofa.
Las células que tienen nutrición autótrofa fabrican materia orgánica propia a partir de materia
inorgánica sencilla. Para realizar esta transformación, las células de nutrición autótrofa obtienen
energía de la luz procedente del Sol.

La nutrición autótrofa comprende tres fases: el paso de membrana, el metabolismo y la excreción.
1. Paso de membrana. Es el proceso en el cual las moléculas inorgánicas sencillas, agua, sales y
dióxido de carbono, atraviesan la membrana celular por absorción directa, sin gasto de energía por
parte de la célula.
2. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el citoplasma celular, y
cuyos resultados son la obtención de energía bioquímica utilizable por la célula y la fabricación de
materia celular propia.

La nutrición heterótrofa se realiza cuando la célula va consumiendo materia orgánica ya formada.
En este tipo de nutrición no hay, pues, transformación de materia inorgánica en materia orgánica. Sin
embargo, la nutrición heterótrofa permite la transformación de los alimentos en materia celular propia.
Poseen este tipo de nutrición algunas bacterias, los protozoos, los hongos y los animales.
La quimiosíntesis y la fotosíntesis son dos procesos anabólicos muy importantes desde el punto
de vista energético, porque representan la síntesis de materia orgánica a partir de energía química de
materiales inorgánicos (quimiosíntesis) o de la radiación luminosa (fotosíntesis).
Los únicos organismos actualmente existentes capaces de realizar la quimiosíntesis son las
bacterias. Por ejemplo, las bacterias del azufre obtienen energía por la oxidación de compuestos de
este elemento.
La fotosíntesis es el proceso que representa actualmente la principal vía de entrada de energía en la
biosfera. La vegetación terrestre y las algas microscópicas que flotan en los océanos son las
encargadas de este proceso, que utiliza la energía de los fotones de la luz para formar los enlaces de
moléculas orgánicas.
Fotosíntesis
100
Hoja: el lugar principal de una planta en el cual se desarrolla la fotosíntesis
Importancia de los procesos fotosintéticos para los seres vivos y el medio ambiente.
Debido a la naturaleza de nuestra propia fisiología, asociamos los procesos básicos de apropiación
de recursos como el comer, el beber y el respirar, con el movimiento. En el ser humano cada uno de
esos actos requiere de movimiento, apreciable a simple vista, lo mismo que en todos los demás
animales terrestres y en la mayor parte de los acuáticos.
Para poder introducir los alimentos al cuerpo tenemos primero que atraparlos y después ingerirlos.
Para tomar agua primero debemos buscarla y después beberla y para respirar tenemos que bombear
continuamente aire hacia el interior de nuestro cuerpo. Sólo con movimiento obtenemos los
elementos básicos que sostienen nuestra vida.
Los alimentos que los animales utili
zamos son siempre plantas u otros animales, que se capturan vivos o se obtienen ya muertos,
algunas veces en estado de descomposición. En todos los casos los nutrimentos que nuestro
organismo requiere se encuentran densamente concentrados en la masa alimenticia que ingerimos.
Las plantas toman nutrimentos y agua y también respiran, pero lo hacen de una manera radicalmente
distinta a la nuestra, entre otras razones porque carecen de movimiento aparente y además porque
tienen la capacidad de llevar a cabo una serie de procesos químicos inexistentes en los animales. Las
plantas absorben activamente los recursos que utilizan para vivir, pero lo hacen a una escala
microscópica sobre la mayor parte de su superficie, lo que hace que para nosotros sea imposible
percibir a simple vista la manera en que realizan esta función.
Plantas y animales requieren de energía para que puedan tener lugar los procesos químicos que
originan la vida y el movimiento, pero existe una diferencia fundamental a este respecto entre ambos
tipos de organismos vivos. Para las plantas, la fuente básica de energía es la luz del Sol: a partir de
ella deriva la fuerza necesaria para generar todos sus componentes químicos, efectuar sus
movimientos y crecer. Los animales no pueden utilizar la energía solar directamente como lo hacen
las plantas, por lo que tienen que derivar la energía que requieren de estos organismos o
indirectamente de animales que comen plantas. Para los animales son indispensables los
compuestos cargados de energía que las plantas producen y que forman parte de su estructura.
La vida en nuestro planeta tiene como base ese proceso de absorción de energía solar que sólo las
plantas verdes pueden efectuar, de manera que todos los demás seres vivos finalmente dependen de
ellas para sobrevivir. En la figura siguiente hemos representado el camino que sigue la energía que
genera la vida en la Tierra. Posiblemente exista algún otro planeta en el universo, habitado por seres
vivos, en el que las cosas funcionen de otra manera, pero en la Tierra, la vida sólo tiene dos fuentes
de subsistencia: la luz solar y la muerte de los propios seres vivos.
101
Figura: Este diagrama representa la forma en que los seres vivos están relacionados entre sí
formando ecosistemas. Las plantas constituyen el punto de partida por su estrecha relación
con el mundo inorgánico, ellas captan la energía solar y toman los recursos inorgánicos;
después de procesarlos son transferidos a los demás seres vivos que no efectúan la función
básica de la fotosíntesis.
El proceso de nutrición heterótrofa de una célula se puede dividir en siete etapas:
1. Captura. La célula atrae las partículas alimenticias creando torbellinos mediante sus cilios o flagelos,
o emitiendo seudópodos, que engloban el alimento.
2. Ingestión. La célula introduce el alimento en una vacuola alimenticia o fagosoma. Algunas células
ciliadas, como los paramecios, tienen una especie de boca, llamada citostoma, por la que fagocitan el
alimento.
3. Digestión. Los lisosomas vierten sus enzimas digestivas en el fagosoma, que así se transformará en
vacuola digestiva. Las enzimas descomponen los alimentos en las pequeñas moléculas que las
forman.
4. Paso de membrana. Las pequeñas moléculas liberadas en la digestión atraviesan la membrana de la
vacuola y se difunden por el citoplasma.
5. Defecación o egestión. La célula expulsa al exterior las moléculas que no le son útiles.
6. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones que tienen lugar en el citoplasma. Su fin es obtener
energía para la célula y construir materia orgánica celular propia. El metabolismo se divide en dos
fases:
a. Anabolismo o fase de construcción en la que, utilizando la energía bioquímica procedente del
catabolismo y las pequeñas moléculas procedentes de la digestión, se sintetizan grandes moléculas
orgánicas.
b. Catabolismo o fase de destrucción, en la que la materia orgánica, mediante la respiración celular, es
oxidada en el interior de las mitocondrias, obteniéndose energía bioquímica.
7. Excreción. La excreción es la expulsión al exterior, a través de la membrana celular, de los productos
de desecho del catabolismo. Estos productos son normalmente el dióxido de carbono (CO2), el agua
(H2O) y el amoniaco (NH3).
102
2.3.7 Respiración.
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurre en la mayoría de las
células, en las que el ácido pirúvico producido por la glucólisis se desdobla a dióxido de carbono
(CO2) y agua (H2O) y se producen 36 moléculas de ATP.
Su fórmula general es:
C6H12O6 + 6 O2 ----> 6 CO2 + 6H2O y se liberan 36 moléculas de ATP
En las células eucariotas la respiración se realiza en las mitocondrias y ocurre en tres etapas que son
estos:



Oxidación del ácido pirúvico.
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs)
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP.
La respiración celular es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en la cual la
energía contenida en distintas biomoléculas, como los glúcidos, es liberada de manera controlada.
Durante la respiración una parte de la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas, es
incorporada a la molécula de ATP, que puede ser a continuación utilizado en los procesos
endotérmicos, como son los de mantenimiento y desarrollo del organismo (anabolismo).
La respiración celular podría dividirse en dos tipos, según el papel atribuido al oxígeno:


Respiración aeróbica: Hace uso del O2 como aceptor último de los electrones desprendidos de las
sustancias orgánicas. Es la forma más extendida, propia de una parte de las bacterias y de los
organismos eucariontes, cuyas mitocondrias derivan de aquéllas. Se llama aerobios a los
organismos que, por este motivo, requieren O2.
Respiración anaeróbica: No interviene el oxígeno, sino que se emplean otros aceptores finales de
electrones, muy variados, generalmente minerales y, a menudo, subproductos del metabolismo de
otros organismos. Un ejemplo de aceptor es el SO42- (anión sulfato), que en el proceso queda
reducido a H2S:
La respiración anaeróbica es propia de procariontes diversos, habitantes sobre todo de suelos y
sedimentos, y algunos de estos procesos son importantes en los ciclos biogeoquímicos de los
elementos. No debe confundirse la respiración anaerobia con la fermentación, que es una oxidaciónreducción interna a la molécula procesada, en la que no se requiere ni O2 ni ningún otro aceptor de
electrones.
La respiración aerobia es aquella que se realiza en la presencia de oxigeno y cuyos productos
finales de su reacción al reaccionar el oxigeno con la glucosa de los nutrientes son el dióxido de
carbono vapor de agua y energía en forma de ATP (adenosin trifosfato) y un ejemplo característico de
la respiración aerobia es la respiración en los seres humanos y la respiración anaerobia es la que se
realiza sin la presencia de oxigeno y cuyos productos de la reacción de la glucosa sin oxigeno es el
etanol el bióxido de carbono y la energía en forma de ATP y un ejemplo de respiración anaerobia es
la fermentación con la que realizan el yogurt o la cerveza y es propia de levaduras y bacterias.
103
La fermentación en su acepción estricta, se refiere a la obtención de energía en ausencia de
oxígeno y generalmente lleva agregado el nombre del producto final de la reacción.
Fermentación.
Pasteur la denominó "la vie sans l'air" o "la vida sin aire".
El piruvato (o moléculas derivadas del piruvato) se encuentra disponible luego del proceso de
glicólisis (ver diagrama) Muchas células los usan como aceptor terminal, creando productos de
desecho que se excretan de la célula.
Nota: estos residuos se excretan en enormes cantidades dado que, en razón del bajo rendimiento,
son necesarias muchas moléculas de glucosa para producir la energía que necesita la célula. Estos
residuos todavía contienen energía aprovechable.
Si bien este sistema no es tan eficiente como la respiración, permite que el catabolismo continúe, y
esto es mejor que nada.
104
UNIDAD III
DIVERSIDAD BIOLOGICA:
Objetivo de la unidad:
Planteará problemas y soluciones para la preservación y manejo sustentable de la
biodiversidad en nuestro país con base en el análisis de los diferentes criterios de
clasificación de los seres vivos, su diversidad y la valoración de su importancia social,
económica y biológica. En un ambiente de participación, respeto y tolerancia.
3.1.- Virus.
3.1.1.- Definición y Características.
3.1.2.- Importancia de los virus.
3.2.- Clasificación de los seres vivos



Lineo.
Whittaker.
Wose.
3.3.- Dominio Bacteria.
3.3.1.- Definición y características.
Incluidos dentro de la descripción de cada grupo.
3.3.2.- Importancia de las bacterias
3.4.- Dominio Archaea (arqueobacterias).
Incluidos en la descripción de cada grupo.
3.4.2.- Importancia de las arqueobacterias.
3.5.- Dominio Eukarya (eucariontes o eucariontes).
Incluidos en la descripción de cada grupo.
3.5.2.- Importancia de:




105
Protistas.
Hongos.
Plantas.
Animales.
3.1 Virus:
La palabra virus proviene (de la palabra latina virus, que significa toxina o veneno.)
Un virus es una entidad biológica capaz de autorreplicarse utilizando la maquinaria celular. Es un
agente potencialmente patógeno compuesto por una cápside (o cápsida) de proteínas que envuelve a
una molécula de ácido nucléico, que puede ser ADN o ARN. Esta estructura puede, a su vez, estar
rodeada por la envoltura vírica, una capa lipídica con diferentes proteínas, dependiendo del virus. El
ciclo vital de un virus siempre necesita de la maquinaria metabólica de la célula invadida para poder
replicar su material genético, produciendo luego muchas copias del virus original. En dicho proceso
reside la capacidad destructora de los virus, ya que pueden perjudicar a la célula hasta destruirla.
Pueden infectar células eucarióticas o procarióticas (en cuyo caso se les llama bacteriófagos, o
simplemente fagos). Algunos indicios parecen demostrar que existen virus que infectan a otros virus
(llamados viroides).
Origen de los virus
La posición de los virus como frontera entre lo vivo y lo inerte plantea a los científicos el problema de
su origen. Para muchos, los virus serían los primeros seres, en la historia de la evolución de lo inerte
a lo vivo, que lograrían reunir con eficacia las funciones de replicación, transcripción y traducción.
Serían, pues, los organismos menos evolucionados. A otros, el hecho de que los virus solamente
puedan realizar esas tres funciones vitales en el interior de células vivas, les lleva a pensar que los
virus no pudieron existir antes de que aparecieran las primeras células, por muy simples que éstas
fueran. Los virus serían formas regresivas de organismos celulares que se han adaptado de forma
extrema al parasitismo.
3.1.1 Características de los virus
Ninguno de los virus posee orgánulos y, sobre todo, ninguno tiene autonomía metabólica, por lo que
no son considerados células. Su ciclo de vida tiene dos fases, una extracelular y metabólicamente
inerte, y otra intracelular que es reproductiva. Se pueden agrupar las características definitorias de los
virus en torno a tres cuestiones: su tamaño, el hecho de que sean cristalizables y el hecho de que
sean parásitos intracelulares o microcelulares obligados. Estas tres cuestiones colocan a los
virus en la frontera entre lo vivo y lo inerte.
Tamaño: Los virus son estructuras extraordinariamente pequeñas. Su tamaño oscila entre los 24
nanómetros del virus de la fiebre aftosa a los 300 de los poxvirus.
Su pequeño tamaño explica lo tardío del descubrimiento de estos agentes. La primera referencia
sobre la existencia de los virus se debe al botánico ruso Dimitri Ivanovski en 1892. Este investigador
buscaba el agente causante de la enfermedad denominada mosaico del tabaco, y llegó a la
conclusión de que debía tratarse de una toxina o de un organismo más pequeño que las bacterias,
pues el agente atravesaba los filtros que retenían las bacterias. Denominó a estos agentes patógenos
virus filtrables.
Pero fue hasta la década de los 30, con el uso de filtros de tamaño de poro inferior, con las técnicas
de cultivo celular in vitro que permitían la obtención de gran cantidad de virus, con la
ultracentrifugación y finalmente con el microscopio electrónico y la difracción de rayos X, se logró
visualizar a estos agentes.
106
Virus Cristalizables:
Los virus son cristalizables, como demostró W. Stanley en 1935. Esto
depende del hecho de que las partículas víricas tienen formas geométricas precisas y que son
idénticas entre sí, lo cual las separa de la irregularidad característica de los organismos, las células o
los orgánulos, y las acerca a las características de los minerales y de agregados de macromoléculas
como los ribosomas. Al tener un volumen y forma idénticos, las partículas víricas tienden a ordenarse
en una pauta tridimensional regular, periódica, es decir, tienden a cristalizar.
Parásitos intracelulares obligados: Los virus son parásitos intracelulares obligados. . Hasta ahora todos los
virus que se conocen presentan un solo tipo de ácido nucleico (ya sea ADN o ARN), el cual puede ser de una o
de dos cadenas y puede ser segmentado. Para que el ácido nucleico pueda replicarse, necesita utilizar la
maquinaria enzimática y estructural de una célula viva, y por otra parte, solamente dentro de una célula viva
tienen los virus las funciones de autoconservación, que junto con la reproducción, caracterizan a los seres vivos.
Esta condición es la causa de que muchísimos virus sean conocidos como gérmenes patógenos que producen
enfermedades en plantas y animales, e incluso en las bacterias.
Estructura de los virus: Un virus está compuesto de una molécula de ácido nucleico y una envoltura
proteínica. Ésta es la estructura básica de un virus, aunque algunos de ellos pueden añadir a esto la
presencia de alguna enzima. A la unidad formada por el ácido nucleico y la envoltura proteínica se le
denomina también virión. La envoltura proteínica recibe el nombre de cápsida. Está formada por unas
subunidades idénticas denominadas capsómeros. Los capsómeros son proteínas globulares que en
ocasiones tienen una parte glicídica unida. Se ensamblan entre sí dando a la cubierta una forma
geométrica.
El ácido nucleico es solamente de un tipo,
 ADN de cadena sencilla.
ADN o ARN, nunca los dos. Atendiendo al tipo
 ARN de cadena doble.
de ácido nucleico se distinguen cuatro clases
 ARN de cadena sencilla.
de virus:
 ARN de cadena doble.
Tres tipos de virus: un virus
bacteriófago (centro izda); un
animal (arriba a la derecha); un
(abajo a la derecha
bacteriano
virus
retrovirus
Envoltura lipoproteica: Muchos virus, exteriormente a la cápsida, presentan una envoltura de características
similares a una membrana plasmática: doble capa fosfolipídica y proteínas, muchas de ellas glicoproteínas que
proyectan salientes hacia el exterior llamados espículas. La cápsida de estos virus suelen ser icosaédrica, aunque
también los hay con cápsida helicoidal. Se interpreta que la envoltura lipoproteica es un resto de la membrana
plasmática de la célula infectada donde se ha formado el virus. Un ejemplo de éste tipo de virus lo constituye el
de la gripe. Algunos autores denominan virus complejos a virus con cubierta lipoproteica que presentan además
varias moléculas de ácido nucleico en su interior y algunas enzimas, como es el caso del virus de la gripe.
107
Clasificación de los virus: La virología es una rama de la biología relativamente reciente, ya que la
sospecha de que, los virus eran diferentes de otros organismos conocidos sucedió a fines del siglo
XIX, aunque su observación en un microscopio tuvo que esperar casi cuarenta años más.
Por ello la clasificación de los virus no alcanza aún la complejidad de la de los organismos aceptados
como seres vivos.
Atendiendo la forma de la cápsida, se pueden distinguir los siguientes tipos de virus:



Cilíndricos o helicoidales: los capsómeros, que son de un solo tipo, se ajustan entorno una
hélice simple de ácido nucleico. Un ejemplo lo constituye el virus del mosaico del tabaco.
Icosaédricos: los capsómeros, que suelen ser de varios tipos, se ajustan formando un
icosaedro regular (es decir, 20 caras triangulares y 12 vértices), y dejando un hueco central
donde se sitúa el ácido nucleico fuertemente apelotonado. Algunos forman poliedros con más
caras que el icosaedro, y algunos presentan fibras proteicas que sobresalen de la cápsida. Un
ejemplo lo constituyen los adenovirus, entre los que se encuentran los virus de los resfriados y
faringitis.
Complejos: con pequeñas variantes, responden a la siguiente estructura general:
o Una cabeza de estructura icosaédrica que
alberga el ácido nucleico.
o Una cola de estructura helicoidal que
constituye un cilindro hueco.
o Un collar de capsómeros entre la cabeza y la
cola.
o Una placa basal, al final de la cola, con unos
puntos de anclaje que sirven para fijar el virus a
la membrana celular.
Virus con cápside
compleja
o De la placa salen también unas fibras proteicas
que ayudan a la fijación del virus sobre la célula
hospedadora.
Esquema de virus con cápside compleja
Como ejemplo de este tipo de virus se encuentran la mayor parte de los virus bacteriófagos (que
infectan las bacterias).
Clasificaciones alternativas:
El esfuerzo por alcanzar una necesaria clasificación natural, ha producido distintos resultados, de los
que consideramos aquí dos, la clasificación de Baltimore y la del International Committee for
Taxonomy of Viruses (ICTV).
Clasificación de Baltimore
La clasificación de Baltimore distribuye los virus en siete grupos fundamentales basados en la base
química del genoma:
Grupos:
108
I: virus ADN bicatenario
II: virus ADN monocatenario
III: virus ARN bicatenario
IV: virus ARN monocatenario positivo
V: virus ARN monocatenario negativo
VI: virus ARN monocatenario retrotranscrito
VII: virus ARN bicatenario retrotranscrito

Grupo I: Virus ADN bicatenario (doble cadena).
Los virus de ADN de dos cadenas entran en la célula (independientemente del mecanismo de
infección) y las ARN polimerasas no distinguen el genoma celular del genoma vírico, forman
ARNm, que se traduce en los ribosomas y da lugar a las proteínas de la cápsida, y a veces a
enzimas replicativos. Son los virus más simples. Ej.: los fagos de la serie T par, fueron los
primeros que se descubrieron.

Grupo II: Virus ADN monocatenario (de carácter positivo).
Su material genético es ADN de una cadena. Ya que es de polaridad positiva, necesita una
cadena negativa para poder transcribir; así, al entrar a la célula la ADN polimerasa (enzima de
reparación o alargamiento) hace un ADN bicatenario que sirve para sintetizar (a partir de la
hebra negativa) un ARNm que lleva la información necesaria para fabricar capsómeros y
enzimas replicativos.

Grupo III: Virus ARN bicatenario.
Son virus de ARN bicatenario. Llevan como parte del virión una transcriptasa viral que es una
ARN polimerasa ARN dependiente que utiliza para, a partir de la hebra negativa del ARN
bicatenario, fabricar el ARNm. Además de ser una enzima es una proteína estructural, ya que
forma parte de la cápsida, por ello sólo se replica si a la célula entra la cápsida junto al
genoma vírico.

Grupo IV: Virus ARN monocatenario positivo.
Son virus de ARN monocatenario cuyo genoma tiene naturaleza de ARNm. Son virus simples.

Grupo V: Virus ARN monocatenario negativo.
Son virus de ARN monocatenario con polaridad de antimensajero. Poseen una ARN
polimerasa dependiente de ARN de una cadena. Así, dentro de la célula infectada forman el
ARN complementario a su genoma y que actúa de ARNm.
109

Grupo VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito.
Son virus de ARN cuyo genoma podría actuar como mensajero pero ―in vivo‖ no lo hace.
Poseen una transcriptasa inversa que de un genoma ARN transcribe una molécula de ADN,
primero de una cadena y luego de dos. Posteriormente y usando los enzimas celulares se
elabora un mensajero. Estos virus son capaces de alcanzar el núcleo de las células, se
insertan a los cromosomas de las células que infectan, son los retrovirus

Grupo VII: Virus ADN bicatenario retrotranscrito.
Es el grupo más recientemente descubierto y descrito. Tiene un genoma de ADN bicateario,
que se expresa formando un mensajero, que se traduce como el grupo I. No obstante, en el
momento de la encapsidación, es el mensajero el que se encapsida. Éste, por
retrotranscripción a partir de una Transcriptasa inversa, en el interior del virión, forma de
nuevo una molécula de ADN, primero mono y después dicatenaria, que se convierte en el
genoma del virus. Son ejemplos claros de estas rarezas, las familias Herpesviridae y
Caulimoviridae.
Clasificación del ICTV:
El ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses, Comité Internacional de Taxonomía de
Virus (por sus siglas en inglés) es el organismo encargado de conjuntar los conocimientos acerca de
las relaciones filogenéticas de los virus, así como de ubicarlos en las diferentes familias y órdenes
taxonómicos.) intenta conseguir una clasificación universal que pueda funcionar como el necesario
estándar de clasificación de los virus, regulando la descripción formal de las nuevas cepas y
ordenando su ubicación dentro del esquema clasificatorio. Intenta que las reglas de nomenclatura y
clasificación se asemejen lo más posible al estándar tradicional de la clasificación de los organismos
utilizando algunas de sus categorías, sufijos que indican el rango taxonómico y aplicando cursiva a
los nombres de los taxones:
Orden (-virales)
Familia (-viridae)
Subfamilia (-virinae)
Género (-virus)
Especie (-virus)
Los nombres de los taxones de categoría superior se escriben en cursiva y con mayúscula, como en
el Código Internacional de Nomenclatura Botánica (pero no en el Zoológico). Los nombres de especie
siguen una regla sistemática, nombrándose en la lengua vernácula con el nombre de la enfermedad y
la palabra que significa virus. Por ejemplo, Virus Sincitial respiratorio humano, Virus de la enfermedad
de Newcastle o Virus de la Inmunodeficiencia humana tipo 1. El reconocimiento de órdenes se ha
producido tardíamente y se usan con parsimonia, habiéndose designado hasta ahora sólo tres, de
manera que la mayoría de las 80 familias todavía no han sido adscritas a ninguno. La lista de ICTV
contiene unas 4.000 especies.
Los virus se han venido clasificando atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen, a las
características de la envoltura del virión, cuando existe, a la posición taxonómica de sus huéspedes, a
la patología que producen, etc. Dada su falta de autonomía para el desarrollo y su probable carácter
polifilético, es muy difícil aplicarles de forma consistente los criterios de clasificación y nomenclatura
que sirven tan bien para la clasificación de los organismos celulares, o verdaderos organismos.
Combinando caracteres como los enumerados, y por ese orden de importancia, se han reconocido
110
unos 30 grupos de virus internamente bien definidos. Consideraremos tres grupos según el tipo de
células que infecten, y en cada grupo se citarán los ejemplos más destacados y sus otras
características definitorias.
Los virus se han venido clasificando atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen, a las
características de la envoltura del virión, cuando existe, a la posición taxonómica de sus huéspedes, a
la patología que producen, etc. Dada su falta de autonomía para el desarrollo y su probable carácter
polifilético, es muy difícil aplicarles de forma consistente los criterios de clasificación y nomenclatura
que sirven tan bien para la clasificación de los organismos celulares, o verdaderos organismos.
Combinando caracteres como los enumerados, y por ese orden de importancia, se han reconocido
unos 30 grupos de virus internamente bien definidos. En este artículo consideraremos tres grupos
según el tipo de células que infecten, y en cada grupo se citarán los ejemplos más destacados y
sus otras características definitorias.
Virus del Nilo
Virus que infectan células animales
El primer virus descrito fue el de la fiebre aftosa (Loeffler y
Frosch, finales del siglo XIX). La mayoría de ellos tienen
envoltura lipoproteica:



Entre los virus con ARN monocatenario se pueden citar
los de la rabia, el sarampión, la gripe y la rubéola.
Los retrovirus contienen ARN monocatenario y la enzima
transcriptasa inversa. Al infectar la célula, transcriben el
ARN en una molécula de ADN bicatenario.
Entre los virus con ADN bicatenario se puede citar el
grupo de los herpesvíridos como los del herpes, y de la
hepatitis. Hay también virus de células animales icosaédricos sin envoltura lipoproteica

El virus de la polio humana tiene ARN monocatenario.

La mayor parte de los reovirus (con ARN bicatenario) infectan células animales.

Los virus que contienen ADN bicatenario suelen ser poco virulentos, como los adenovirus (de
los resfriados) y los virus de las verrugas (papovirus).
Virus que infectan bacterias
Fueron descubiertos independientemente en 1915 y 1917 por Frederick Twort, bacteriólogo británico
y Felix D'Herelle en Canadá. La mayoría son virus complejos y contienen ADN bicatenario;
pertenecen al grupo de los myovíridos. Hay también bacteriófagos que no responden al tipo común,
como los corticovíridos, icosaédricos, o los levivíridos, con ARN monocatenario, o los bacteriófagos
con envoltura lipoproteica.
Virus que infectan células vegetales
Son los primeros que se descubrieron (virus del mosaico del tabaco, Ivanovski, 1892). La mayor parte
de ellos contienen ARN monocatenario y cápsida helicoidal, y carecen de envoltura lipoproteica. El
virus del mosaico del tabaco es un ejemplo. Algunos reovirus (virus con RNA bicatenario,
111
icosaédricos y sin envoltura lipoproteica) producen tumores en las heridas de las plantas. En este
grupo hay también virus con ADN y cápsida icosaédrica, como el del estriado del maíz o el del
mosaico de la coliflor.
3.1.2 La importancia de los virus y su estudio
Los virus han representado históricamente un problema muy grave para la salud de los humanos.
Después del reconocimiento de estos agentes como causantes de enfermedad, la virología ha
evolucionado muy rápido, incluso los virus fueron de los primeros modelos para el estudio del
funcionamiento del genoma, conocimiento indispensable hoy en día para el trabajo de investigación
en ciencias biológicas.
En general, la palabra virus inmediatamente refiere a enfermedad, y no es para menos: en 1918 una
pandemia de gripe (influenza) ocasionó la muerte de más de 30 millones de personas alrededor del
mundo, posteriormente este virus ha ocasionado epidemias de menor intensidad pero igualmente
temidas. Entre 1957 y 1986 se estima que, sólo en Estados Unidos, los virus de la influenza
ocasionaron más de 10 000 muertes.
La fama de los virus es merecida en el caso del SIDA por ejemplo, actualmente una de las causas
más importantes de mortalidad en el mundo, o bien, en el caso de la viruela, que en el pasado
provocó miles de muertes.
Los casos más recientes de enfermedades altamente contagiosas son los hemorrágicos y letales
filovirus (Marburg y Ébola) y, por supuesto, el síndrome respiratorio agudo severo (SARS, por sus
siglas en inglés).
En el último cuarto del siglo XX, los virus cobraron una importancia médica inusitada por la aparición
de enfermedades hasta entonces desconocidas como las anteriormente mencionadas, así como el
resurgimiento con mayor virulencia de enfermedades ya conocidas, como el sarampión, el dengue o
la influenza.
En 1999 hubo una gran epidemia en Europa ocasionada por el virus de la influenza que ocasionó la
hospitalización de miles de personas y la muerte de varias decenas de ellas; dos años antes, en
Hong Kong se tuvieron que sacrificar casi diez millones de pollos por una epidemia de influenza aviar
que ya amenazaba con expandirse a regiones vecinas. Durante esta última también se registraron
muertes entre personas que tuvieron contacto con los animales infectados.
En los últimos años se detectaron algunos virus nuevos, como el de Hendra y el de Nipah (ambos en
Malasia, 1998), los cuales inicialmente ocasionaron problemas en ganado equino y porcino
respectivamente. Sin embargo, personas que tuvieron contacto con los animales enfermos también
fueron infectados, algunas de ellas incluso murieron. Estos casos hacen destacar la importancia del
estudio de los virus que infectan animales, no sólo por cuestiones ecológicas o comerciales, sino
también por su influencia sobre la salud humana.
LA OTRA CARA DE LOS VIRUS:
El surgimiento y resurgimiento de los virus se deben en parte a su relativo bajo nivel de complejidad,
por lo que pequeños cambios en su información genética ocasionan grandes cambios en su
estructura y funcionamiento general, lo cual permite evadir la respuesta inmunológica de los
organismos, variar sus comportamientos dentro de las células hospederas y perder su sensibilidad a
tratamientos comunes para esas enfermedades.
Un caso típico son los virus de la inmunodeficiencia humana (causantes de SIDA) cuyos tratamientos
112
son generalmente limitados porque los virus que infectan al paciente son sustancialmente diferentes
de los que evolucionan en su organismo en un determinado intervalo de tiempo.
Esta variabilidad de los virus, sin embargo, aparte de causarnos los problemas mencionados, se
convierte en una herramienta muy útil en el estudio de la evolución de los organismos en el nivel
molecular. El estudio de la variabilidad de los virus ha producido conocimientos en el ámbito de la
evolución, lo cual puede ser aplicado hasta cierto punto y en diferentes formas a la generalidad de la
biología.
Actualmente se considera a los virus no sólo como causantes de enfermedades sino también como
agentes muy importantes que colaboran en el mantenimiento del equilibrio ecológico.
Los virus, además de producir la disminución de poblaciones animales o vegetales en un determinado
hábitat, sirven como mediadores en el intercambio genético entre individuos de una misma o de
diferentes especies, cooperando en la variabilidad de los organismos que son susceptibles de ser
infectados.
Este fenómeno ha sido bastante estudiado en las bacterias que pueden ser infectadas por los virus
denominados bacteriófagos (o simplemente fagos) y de esta manera poder intercambiar información
entre unas cepas bacterianas y otras, los fagos pueden contener información útil para que la célula
bacteriana realice ciertas funciones que en otras condiciones no podría realizar.
En los animales, de modo análogo, los retrovirus y los adenovirus, entre otros, pueden introducir
información nueva a la célula infectada y posteriormente llevarse información a una célula diferente
logrando así una comunicación genética entre diferentes poblaciones celulares o individuos.
De esta manera, algunas especies de virus revisten hoy una importancia clave en la medicina porque
pueden servir como vehículo para introducir información a células con algún defecto genético o
adquirido que les permita alcanzar un funcionamiento normal. Esta área de la biomedicina es
actualmente una de las más apoyadas ya que representa una esperanza en la cura de enfermedades
genéticas como la fibrosis quística y el cáncer.
Es imposible dejar de ver a los virus como peligrosos agentes causales de enfermedad, pero a esto
hay que agregar, por una lado, que también contribuyen al mantenimiento del equilibrio ecológico y,
por otro, que en pocos años pueden ser de gran utilidad en el tratamiento de muchos problemas que
aquejan a los humanos, incluyendo las enfermedades causadas por los virus mismos.
113
3.2 CLASIFICACION DE LOS SERES VIVOS
Los entes (seres vivos, cosas, ideas) se clasifican para ordenarlos y entenderlos. El ser humano, al
clasificar, ha obtenido uno de sus más grandes beneficios.
Millones de organismos pueblan la Tierra. Para facilitar el estudio de esta gran variedad de seres
vivos, los grupos grandes (como "plantas" y "animales") deben dividirse en grupos más pequeños.
Esto se llama clasificación.
La taxonomía o sistemática es la rama del conocimiento biológico que reconoce, describe, denomina
y clasifica a los organismos vivientes (W. T. Calman).
Historia:
En la Antigüedad: En la Antigüedad, Aristóteles (filósofo y naturalista; 384-322 AC) y Teofrasto (370285 AC) trataron de clasificar a los seres vivos, plantas y animales conocidos, teniendo en cuenta su
forma, período de vida y hábitat. Aristóteles construyó el primer sistema conocido de clasificación de
animales, a los que dividió en animales con sangre y animales sin sangre (se corresponden, en líneas
generales, con los vertebrados y los invertebrados actuales). Y por el lugar donde vivían, (de aire,
agua y tierra.) A las plantas según sus características en (hierbas, arbustos y árboles.) y a los seres
vivos en general en los que tenían alma (vida), espíritu (movimiento), y sapiencia (inteligencia.)
Teofrasto discípulo de Aristóteles, estudió con mayor detenimiento el mundo de las plantas desde
muy diversos puntos de vista: se ocupó de su sistemática, ya que agrupó diversas especies parecidas
y analizó su nomenclatura al proporcionar nombres a las diferentes partes de la planta.
En la Edad Media: Surgieron figuras como las de San Alberto Magno o Roger Bacon. El primero de
ellos escribió tratados sobre animales y plantas, basados principalmente en los escritos de
Aristóteles. Durante este periodo se mantuvieron vigentes la mayoría de las ideas de la edad antigua.
El Renacimiento: Ante la gran cantidad de plantas y animales que se registraba se hizo necesario
mejorar los sistemas de clasificación. Andrea Cesalpino, botánico italiano, intentó establecer un
sistema de diferenciación de plantas que se basaba en la estructura de flores, semillas y frutos y
estableció las primeras hipótesis sobre los mecanismos de reproducción de los vegetales. Por su
parte, el suizo Gaspard Bauhin diseñó un sistema binominal en el que asignaba a cada planta dos
nombres: uno genérico y otro específico.
Época contemporánea: En el siglo XVII, el inglés John Ray trató de hacer un sistema de
clasificación biológica mejor que los conocidos en su época. Ray estableció reglas definidas para
separar los individuos en grupos o especies. Definió a la especie como un grupo de individuos
semejantes, con antepasados comunes. Igualmente, expresó que "una especie nunca nace de la
semilla de otra especie", es decir, los conejos no nacen de monos, ni las arvejas dan rosas.

Clasificación de Linneo:
El naturalista sueco Karl Von Linné, conocido como Linneo, desarrolló un sistema de clasificación,
basado en la idea de especie de J. Ray y sus observaciones personales. Su hipótesis incluyó dos
suposiciones:
1. Cada especie tiene un tipo ideal, algo así como un espécimen patrón, con el cual se puede
comparar cada individuo.
2. El número y la clase de especies son fijos e inmutables.
Fué el primero en realizar una clasificación sistematizada de organismos de acuerdo con caracteres
que permitían observar parentescos cercanos y lejanos, aunque esencialmente no era esa su
intención, ya que no había en ese entonces una noción clara de las relaciones evolutivas entre los
diferentes seres vivos; Lamarck y Darwin postularon sus teorías muchos años después. Sin embargo,
gran parte de la estructura jerárquica usada hasta hoy por la taxonomía se basa en lo postulado
inicialmente por Linneo, en cuyo más alto nivel jerárquico está el orden y, en el menor, la especie, así
como el uso de vocablos latinos para nombrar cada uno de los niveles y los organismos. El sistema
Linneo, o sistema de agrupación jerárquico, de la forma como se utiliza actualmente, consta de siete
clasificaciones o grupos básicos, también llamados, (categorías taxonómicas) organizados desde el
más grande hasta el más pequeño: reino, phylum, clase, orden, familia, género, y especie. Para
muchos naturalistas, estos siete grupos son insuficientes.
Los grupos adicionales se denominaron con los prefijo, super, sub, o infra, antes de los nombres ya
existentes. Ocasionalmente, se añade un grupo lateral o cohorte. Esto aumentó muchísimo la
versatilidad del sistema.
Los biólogos que tratan de clasificar un animal o planta que no conocían, observan el espécimen y
determinan el phylum (o reino, en algunos casos ambiguos) al que pertenece.
En muchos casos, puede ser obvio el sitio donde debe estar un organismo, desde el nivel de phylum
hasta el de orden y género. Un grupo de especies similares constituía una categoría mayor llamada
género. Sin embargo, colocar el organismo dentro de la última clasificación, exige hacer preguntas
cada vez más específicas, que nos lleven hasta una categoría precisa y final.
A cada género y especie, Linneo les dio un nombre en latín, idioma reconocido mundialmente en el
ámbito científico. Aunque el sueco no explicó la variación entre los organismos de una misma
especie, su clasificación fue mejor que las anteriores a ella. A Linneo se le considera el padre de la
Taxonomía.
En taxonomía, las especies son la unidad básica de clasificación, porque ocupan una posición más
definida que cualquier otra agrupación superior del mundo biológico. Géneros, órdenes, familias,
clases y phyla existen solamente como agrupaciones creadas por los biólogos.
Las especies, o los miembros de una de ellas, están, reproductivamente, aislados de los miembros de
otras especies. Las categorías taxonómicas superiores, como género y familia, se determinan en
base a observaciones visuales de estructuras y/o similitudes ecológicas. Por lo tanto, un género
contiene gran número de especies que tienen ciertas características en común. A su vez, éstas
contienen muchos géneros con atributos comunes. A su vez, éstas contienen muchos géneros con
atributos comunes. Por ejemplo, el orden Rodentia (roedores) encierra una gran variedad de
organismos diferentes, como el ratón, la ardilla y el hámster. Cada uno de estos organismos
pertenece a un género, el cual contiene al mismo tiempo un gran número de especies. Sin embargo,
todos estos grupos pertenecen a un orden, porque todos ellos tienen una característica común:
incisivos (dientes frontales) que usan para roer.

Clasificación de R. H. Whittaker:
En tiempos de los primeros taxonomistas se sabía muy poco de los seres microscópicos, por lo que la
clasificación era muy simple, unos eran animales y otros vegetales. Con el reconocimiento de
caracteres más complejos en cada uno de los ejemplares, la clasificación se fue complicando hasta
115
que a finales de la década de 1960 en 1969, el taxónomo R. H. Whittaker y otros Biólogos ayudaron
a establecer la agrupación de los seres vivos en cinco grandes reinos: Monera, (constituido por
organismos procariontes, como las bacterias), Protoctista o Protista, (organismos eucariontes
unicelulares, y pluricelulares, como las amibas y las algas), Fungi (hongos), Plantae, (vegetales) y
Animalia, (animales.)
Reconociendo así en esta clasificación, que los organismos menos complejos estarían ubicados en el
reino Monera, donde se encuentran seres unicelulares que no poseen sistemas de membranas para
separar los componentes de acuerdo con sus funciones en la célula, a diferencia de los miembros de
los otros cuatro reinos, formados por células eucariontes, es decir, que poseen núcleo y organelos
celulares delimitados por membranas, separo el reino Fungi o de los hongos (que tradicionalmente la
habían asociado a las plantas) y estructuro un nuevo grupo de seres, los protoctistas, (protistas) que
anteriormente estaban repartidos entre plantas y animales, aunque se diferenciaban claramente de
ellos (en particular, porque muchos son unicelulares). También quedo incorporada la distinción
procariota-eucariota, ya que esta distinción, se considera actualmente mucho más importante que la
de vegetal-animal, del sistema tradicional, haciendo patentes las importantes diferencias entre las
algas verde-azuladas (cianofíceas) y las bacterias, ambas con organización celular sin núcleo
(procariotas) y todos los demás organismos que tienen un núcleo rodeado por membrana
(eucariotas). Incluyendo los procariotas en el reino Monera y los eucariotas en los cuatro restantes
reinos. Sin embargo, todos los seres clasificados en esos cinco reinos poseen similitudes que hoy son
tomadas como características de los seres vivos, es decir, presencia de la unidad estructural
funcional denominada célula, la cual tiene las propiedades de asimilar y expulsar gran variedad de
sustancias para mantener su integridad y para reproducirse. Por supuesto, las células de todos estos
organismos poseen ARN y ADN, además la maquinaria de síntesis de proteínas es muy similar desde
los organismos más simples hasta los más complejos,
116

Clasificación de Carl Woese:
A partir de 1990 ya no se habla de reinos como máxima categoría clasificatoria, sino de dominios,
propuestos por (Carl Woese) apoyándose en la nueva Taxonomía molecular, que se basa en la
estructura de los Lípidos, Proteínas, Genoma, y sobre todo en la secuencia del ARNr. Los cuales
muestran una mayor relación o diferencia entre los diversos organismos que se conocen.
No sin amplias discusiones, se ha aceptado la distribución de los organismos vivos conocidos en tres
dominios:
En biología, dominio es la categoría taxonómica atribuida a cada una de los tres principales grupos o
taxones en que actualmente se considera subdividida la diversidad de los seres vivos: arqueas
(Archaea), bacterias (Bacteria) y eucariontes (Eukarya). .
117
En los dominios Archaea y Bacteria prácticamente sólo se incluyen organismos unicelulares,
morfológicamente sencillos y aparentemente poco diversos, pero con una gran variedad de
metabolismos y dependencias nutricionales. Todos los organismos de anatomía compleja, junto a
otros más sencillos o unicelulares, pertenecen al dominio Eukarya (los eucariontes), que incluye los
reinos animal (Animalia), hongos (Fungi), plantas (Plantae) y protistas (Protista).
Dominios
Reinos
Archaea Euryarchaeota Crenarchaeota
Bacteria Monera
Animalia
Eukarya
Plantae
Fungi Protista
Dentro de cada dominio existen subdivisiones, donde pueden ubicarse categorías recién nombradas,
y cuya existencia como tales está todavía en investigación.
A pesar de lo complicado que puede ser esta sistematización, quedan por clasificar, o están
parcialmente clasificados, una gran diversidad de microorganismos relacionados con los seres vivos
de cada dominio pero que no se ubican en ninguno de ellos. Estos organismos, no definidos aún
como seres vivos, que tienen un gran valor ecológico y representan una de las más importantes
preocupaciones de la medicina, son los virus.
118
Versión simplificada y modificada del Árbol filogenético Universal establecido por Carl Woese y su
discípulo Gary Olsen que muestra los tres Dominios
3.3 DOMINIO BACTERIA. 3.3.1 características, y 3.3.2 importancia.
Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros
de largo (entre 0,5 y 5 μm) y diversas formas incluyendo esferas, barras y espirales. Generalmente
poseen una pared celular similar a la de plantas u hongos, pero compuesta por peptidoglicanos.
Muchos antibióticos son efectivos sólo contra las bacterias ya que inhiben la formación de esta pared
celular. Muchas bacterias disponen de cilios o flagelos y son móviles. Del estudio de las bacterias se
encarga la bacteriología, una rama de la microbiología. Las bacterias son los organismos más
abundantes del planeta. Son ubicuas, encontrándose en todo hábitat de la tierra, creciendo en el
suelo, en manantiales calientes ácidos, en desechos radioactivos, en el mar y en las profundidades
de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en el frío y vacío extremos del
espacio exterior. Se estima que hay en torno a 40 millones de células bacterianas en un gramo de
tierra y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, hay aproximadamente
5×1030 bacterias en el mundo.
Las bacterias son imprescindibles para el reciclaje de los nutrientes pues muchos pasos importantes
de los ciclos biogeoquímicos dependen de las bacterias. Como ejemplo cabe citar la fijación del
nitrógeno atmosférico. Sin embargo, solamente la mitad de los filos de bacterias conocidas tienen
119
especies que se pueden cultivar en el laboratorio, por lo que una gran parte de las especies de
bacterias existentes todavía no ha sido descrita.
Hay aproximadamente 10 veces tantas células bacterianas como células humanas en el cuerpo
humano, con una gran cantidad de bacterias en la piel y en el tracto digestivo. Aunque el efecto
protector del sistema inmune hace que la gran mayoría de estas bacterias sea inofensiva o
beneficiosa, algunas bacterias patógenas pueden causar enfermedades infecciosas, incluyendo
cólera, sífilis, ántrax, lepra y peste bubónica. Las enfermedades bacterianas mortales más comunes
son las infecciones respiratorias, con una mortalidad solo para la tuberculosis de cerca de 2 millones
de personas al año, sobre todo en el África Subsahariana. En los países desarrollados se utilizan
antibióticos para tratar las infecciones bacterianas y también se usan extensamente en la agricultura y
la ganadería, lo que ocasiona que se esté generalizando la resistencia de las bacterias a los
antibióticos. En la industria, las bacterias son importantes en procesos tales como el tratamiento de
aguas residuales, la producción de queso y yogur, y en la fabricación de antibióticos y de otros
productos químicos.
Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, al contrario que las células animales y que otros
eucariotas, no tienen núcleo ni membranas que delimiten sus orgánulos internos. Aunque el término
bacteria incluye tradicionalmente a todos los procariotas, actualmente la taxonomía y la nomenclatura
científica los divide en dos grupos. Estos dominios evolutivos se denominan Bacteria y Archaea. La
división se justifica en las grandes diferencias que presentan ambos grupos a nivel bioquímico. Las
bacterias presentan una amplia variedad de tamaños y formas. La mayoría presentan un tamaño 10
veces menor que el de las células eucariotas, es decir, entre 0,5 y 5 micrómetros. Sin embargo,
algunas especies como Thiomargarita namibiensis y Epulopiscium fishelsoni llegan a alcanzar los 0,5
mm, lo cual las hace visibles al ojo desnudo. En el otro extremo se encuentran bacterias más
pequeñas conocidas, entre las que cabe destacar las pertenecientes al género Mycoplasma, las
cuales llegan a medir solo 0,3 micrómetros, es decir, tan pequeñas como los virus más grandes.
La forma de las bacterias es muy variada y, a menudo, una misma especie adopta distintos tipos
morfológicos, lo que se conoce como pleomorfismo. De todas formas, podemos distinguir tres tipos
fundamentales de bacterias:



Coco (del griego kókkos, grano): de forma esférica.
o Diplococo: cocos en grupos de dos.
o Tetracoco: cocos en grupos de cuatro.
o Estreptococo: cocos en cadenas.
o Estafilococo: cocos en agrupaciones irregulares o en racimo.
Bacilo (del latín baculus, varilla): en forma de bastoncillo.
Formas helicoidales:
o Vibrio: ligeramente curvados y en forma de coma.
o Espirilo: en forma helicoidal rígida.
o Espiroqueta: en forma de tirabuzón (helicoidal flexible).
Algunas especies presentan incluso formas tetraédricas o cúbicas. Esta amplia variedad de formas es
determinada en última instancia por la composición de la pared celular y el citoesqueleto, siendo de
vital importancia, ya que puede influir en la capacidad de la bacteria para adquirir nutrientes, unirse a
superficies o moverse en presencia de estímulos.



Neisseria gonorrhoeae en forma diploide (por pares).
Streptococcus en forma de cadenas.
Staphylococcus en forma de racimos.
120

Actinobacteria en forma de filamentos. Dichos filamentos suelen rodearse de una vaina que
contiene multitud de células individuales, pudiendo llegar a ramificarse, como el género
Nocardia, adquiriendo así el aspecto del micelio de un hongo.
Formas de las Eubacterias
3.4 DOMINIO ARCHEA (ARQUEOBACTERIAS.) 3.4.1 características, y 3.4.2 importancia.
Especies hipertermófilas y pueden sobrevivir y prosperar a temperaturas ligeramente superiores a los
100°C y se las ha encontrado en géiseres, respiraderos hidrotermales y pozos de petróleo. Otras
especies se encuentran en agua hipersalina, ácida o alcalina. Sin embargo, otras especies son
mesófilas o psicrófilas y prosperan en ambientes tales como marismas, aguas residuales, agua de
mar y el suelo. Otras archaea son metanógenas y se las puede encontrar en el tracto digestivo de
animales tales como rumiantes, termitas y seres humanos. No se conocen patógenos para los seres
humanos, aunque se ha propuesto alguna relación entre los metanógenos y los trastornos
periodontales humanos.
Archaea constituye uno de los dominios en los que se dividen los seres vivos. Antiguamente se
clasificaban como perteneciendo al reino Monera en la taxonomía tradicional de los cinco reinos. En
121
1990 se propuso considerarlos un dominio separado, según el sistema de tres dominios de Carl
Woese.
Las archaea individuales tienen un diámetro comprendido entre 0,1 y 15 μm, mientras que algunos
agregados o filamentos celulares llegan a tener una longitud de hasta 200 μm. Presentan diversas
formas: esférica, cilíndrica, espiral, lobular, triangular, rectangular, irregular, pleomórfica, etc.
Recientemente, se ha descubierto (en piscinas hipersalinas) una especie de forma cuadrada y plana.
Algunas archaea tienen flagelos y son móviles.
Las archaea, al igual que las bacterias, no tienen membranas internas que delimiten orgánulos. Como
todos los organismos presentan ribosomas, pero a diferencia de los encontrados en las bacterias que
son sensibles a ciertos agentes químicos inhibidores, los de Archaea (y también los de Eukarya) no lo
son, lo que puede sugerir una relación cercana entre Archaea y Eukarya. La membrana celular tiene
una estructura similar a la de las demás células, pero su composición química es única. Casi todas
las archaea poseen una pared celular (algunos Thermoplasma son la excepción) de composición
característica, por ejemplo, no contienen peptidoglicano (mureína) como en las bacterias. Pueden
clasificarse como Gram positivas (la mayoría tiene una capa homogénea y gruesa de
seudopeptidoglicano) o Gram negativas.
En resumen, la célula de las archaea tiene las mismas estructuras que el resto de los organismos
pero se construye con compuestos químicos diferentes. Debido a estas diferencias, las archaea
exhiben una alta resistencia contra los antibióticos y los agentes líticos.
Como en todos los procariontes, las células de archaea no tienen núcleo y presentan un sólo
cromosoma circular. Elementos extracromosómicos, tales como plásmidos también se encuentran en
archaea. Sus genomas son de pequeño tamaño, sobre 2-4 millones de pares de bases. También es
característica la presencia de ARN-polimerasas de constitución compleja y un gran número de
nucleótidos modificados en los ácidos nucleicos ribosomales. Por otra parte, el ADN se empaqueta en
forma de nucleosomas, como en los eucariotas gracias a proteínas semejantes a la histona, y
algunos genes poseen intrones como en los eucariotas.
Las archaea pueden ser aerobias, aerobias facultativas o anaerobias estrictas, autótrofas o
heterótrofas. Pueden reproducirse por fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación.
Según el hábitat preferido, podemos dividir a Archaea en tres grupos. Estos grupos no coinciden
necesariamente con filogénesis moleculares, ni son necesariamente completos, ni mutuamente
exclusivos. No obstante, son un punto de partida útil para estudios más detallados.



Halófilos. Viven en ambientes extremadamente salinos. Halococcus y Halobacterium solo
viven en medios con más del 12 % de sal (mucho más salado que el agua de mar).
Termo-acidófilos. Necesitan temperaturas de más de 60-80º C, y algunas especies también un
pH bajo, de 1-3; Sulfolobus acidocaldarius oxida el azufre y vive en las fuentes termales del
parque Yellowstone; Thermoplasma se encuentra en escombreras de carbón encendidas.
Metanógenos. Viven en ambientes anaeróbicos y producen metano. Se pueden encontrar en
sedimentos o en los intestinos de animales. Un ejemplo lo constituye el grupo de las
Methanobacterias.
Recientemente, varios estudios han demostrado que las archaea proliferan, no sólo en ambientes
mesofílicos y termofílicos, sino también, a veces en gran número, en ambientes psicrofílicos. Los
estudios filogenéticos sugieren que estas archaea derivan de antepasados termófilos que invadieron
diversos hábitats de baja temperatura. Quizás lo más significativo sea la gran cantidad de archaea
122
encontradas en la mayor parte de de los océanos del mundo, un ambiente predominante frío
(Giovannoni y Stingl, 2005). Estas archaea pueden estar presentes en cantidades extremadamente
altas (hasta 40% de la biomasa microbiana) aunque hasta el momento ninguno ha podido ser
cultivado. No tenemos actualmente casi ninguna información con respecto a la fisiología de estos
organismos, lo que significa que sus efectos sobre los ciclos biogeoquímicos globales siguen siendo
desconocidos. Un estudio reciente ha demostrado, sin embargo, que un grupo de crenarchaeota
marina es capaz de la nitrificación, un rasgo previamente desconocido en las archaea.
3.5 DOMINIO EUKARIA (EUCARIONTES) 3.5.1 características y 3.5.2 importancia.
En taxonomía y biología, Eukarya o Eukaryota es el dominio de organismos celulares con núcleo
verdadero. La castellanización adecuada del término es eucariontes. Estos organismos constan de
una o más células eucariotas, abarcando desde organismos unicelulares hasta verdaderos
pluricelulares en los cuales las diferentes células se especializan para diferentes tareas y que, en
general, no pueden sobrevivir de forma aislada. El resto de los seres vivos son unicelulares
procariotas y se dividen los dominios Archaea y Bacteria.
Pertenecen al dominio Eukarya animales, plantas, hongos, así como varios grupos denominados
colectivamente protistas. Todos ellos presentan semejanzas a nivel molecular (estructura de los
lípidos, proteínas y genoma) y comparten un origen común.
PROTISTAS:
Son eucariontes, es decir, células completas con núcleo bien definido y su carioteca. Hay una mayor
integración de colonias y se inician los procesos de reproducción sexual, con alternancia de ciclos
reproductores. Se establecen órganos de vida terrestre aunque se relacionan generalmente con el
agua. Hay 2 caminos evolutivos:
1.
Hacia la complicación atológica, y por ello hacia la animalización (tendencia animal). Se
compila la célula y adquiere movilidad, además que sacrifica eficacia bioquímica por la
movilidad, por lo que se adquiere respuesta al medio para evolucionar en sistema nervioso.
2.
Otro se especializa bioquímicamente y tiende hacia los vegetales, volviéndose autótrofo.
Haecker se da cuenta, en 1859, de que son organismos que no son ni vegetales ni animales. Sus
características son:












Siempre unicelulares, con núcleo definido y sistema enzimatico propio.
Capaces de formar colonias, a veces morfológicamente muy complejas, pero
Nunca integran tejidos.
Pueden ser de respiración aeróbica o anaeróbica
De nutrición autotrófa o heterotrófa.
Sus características no son ni vegetales ni animales, pero parecen estar entre
mezcladas.
Inician procesos reproductores sexuales con alternancia de generaciones.
Siempre relacionados con el agua.
Muchos son parásitos.
Dan muchos productos al hombre.
El 50% del oxígeno que se respira sobre la tierra, es producido por protistas.
FLAGELADOS (FLAGELATA).
Origen y Evolución.
Esta casi en la base de la evolución. Se conocen desde el Paleozoico y son organismos que tuvieron
más éxito, abundancia y diversidad en épocas anteriores que en la actualidad. Son el grupo donde
más se mezclan las cualidades vegetales y animales, por lo que ha estado en muchas clasificaciones.
Originan al grupo protista: euflaglelados, dinoflagelados, protozoarios y, dependiendo el color, las
doradas (diatomeas), pardas (feofitas), rojas (rodofitas) supuestamente, de una desviación de la línea
parda se forman los fungi, por pérdida del pigmento.
Fisiología.
Los dinoflagelatas (género representativo ceratium.)
Y las eflagelatas (género representativo Euglena.)
Euglena.
Morfología.
Existen 2 morfologías básicas, son: 1 De respiración aeróbica, nutrición normalmente autótrofa y
realizan fotosíntesis porque tienen clorofila, y 2 Si no hay luz se obligan a ser heterotrofas
Géneros Representativos.
Euglena, gymodium, coratium peridium.
Relaciones con el hombre.
Forman parte de una cadena alimenticia. Siempre están relacionados con el agua, pero en ocasiones
se reproducen rápidamente por problemas de temperatura, formando la marea roja, bacterias que
proliferan en mariscos y ocasionan inflamaciones en la piel (y muerte). También ocasionan la nieve
roja, manchas rojas en la nieve.
Ecología.
Siempre relacionados con el agua, sobre todo la salada. Prefieren temperaturas medianas a altas.
DIATOMEAS.
Orden y evolución.
Se originan a partir de flagelados. Se conocen fósiles provenientes del paleozoico. Hay pocas
especies, pero muy abundantes porque tienen éxito poblacional individual. Es un grupo cerrado, que
no da origen a nada.
Morfología.
Son unicelulares o en colonia filamentosas, con forma ameboide y con cápsulas de protección
(tecas). Tiene 2 tecas: una superior y una hipoteca, de formas variables, que se mudan en el proceso
reproductor. Tienen ornamentaciones, por lo que están grabadas (no son lisas), y varía dependiendo
la especie, por lo que esta en la configuración del ADN. Son de sílice y refractan luz.
Fisiología.
Su respiración es aeróbica. La nutrición es autótrofa por fotosíntesis. Su clorofila tiene un pigmento
dorado. Si devuelven oxígeno al medio ambiente (son algas). Del 80% producido por las algas el 15%
es producido por diatomeas.
Ciclo reproductor.
124
Reproducción es asexual por la partición, durante la primavera y verano. Una pierde las tecas (es de
gran tamaño), y se divide en dos con la mitad del tamaño recuperan las tecas , la cual se divide de
igual forma. Así se sigue hasta llegar a una forma mínima; que pierde las tecas y se une con otra (de
diferente línea). Se funden y se atraen, intercambiando material genético y formando agoesporas.
Estas crecen y se encapsulan formando una nueva diatomea de tamaño máximo.
Pirrophytas, Crisophytas.
Relaciones con el Hombre.
Forman parte de un sistema ecológico, aparte del fitoplanckton (marino y de agua dulce). Devuelven
oxígeno a la atmósfera (el 15% del 80%). No ocasionan daños al hombre. Las tecas que pierden se
acumulan, formando atolones: con las tecas se obtienen explosivos industriales abrasivos y
estructura ornamental especializada, que permite calibrar microscopios a armstrongs (millonésima
parte de una micra). Tiñe de tonos dorados.
Ecología.
La mayoría son marinos y forman parte del planckton. Algunas pueden ser de agua dulce. Prefieren
temperaturas cálidas y templadas.
CLOROFITAS (ALGAS VERDES).
Se conocen desde el paleozoico. Por el análisis se sabe que provienen de cianofitas. Es un grupo
abierto y de sus clorofilas que origina las plantas superiores.
Morfología.
Es un grupo heterogéneo con diferentes formas y tipos:


verdes: son procariontas unicelulares
inmóviles, como el protoccocus (de los
protoccocales).
Unicelulares móviles.
Es fotosensible (no siempre), chlamydomona. Se pueden unir en 2,4,8, formando colonias por
asociación (globosas) que se ven como esferas brillantes y verdes que flotan en la superficie. Pueden
asociarse filamentosamente (una al lado de la otra). Tienen cloroplastos en forma de espiral pegado a
la membrana por corpúsculos de almidón (pirenoides). Con forma arborescente (de árbol) son
grandes y se asocian, pero no forman tejidos.
125
Fisiología.
Respiración aeróbica. Nutrición por fotosíntesis. Tienen una gran eficacia en la devolución de oxígeno
(65% del 80%). La reproducción es asexual por dos modalidades: bipartición y fragmentación
vegetativa. En algunos grupos (particularmente en las conjugadas) hay reproducción sexual. Si esto
ocurre, por conjugación, hay alternancia de generaciones.
Protoccocales / protoccocus
Relación con el Hombre.
Forman parte de una cadena alimenticia. Son las más eficientes máquinas fotosintéticas. Son
comestibles: explotadas por japoneses para envolver alimento. De ellas se obtienen tintes.
Ecología.
Abundantes en agua dulce, son capaces de vivir en tierra húmeda. Prefieren climas templados y
cálidos.
FEOFITAS Y RODOFITAS (ALGAS PARDAS Y ROJAS).
A partir de flagelados inmóviles. La línea parda origina las feofitas y la roja las rodofitas. Ambas
contienen clorofila. Son un grupo cerrado, que no da origen a nada. Su clorofila es menos eficiente.
Morfología.
Son macroscópicas. Forman asociaciones celulares. El cuerpo está formado por un rizoide que las
fija, un cauloide como tallo y expansiones foliares (filoide).
En el caso de la feofitas, tienen unas vejigas que le ayudan a flotar. Las rodofitas tienen un filoide que
se expande como red y se vuelve rígido para fijar sales.
126
Fisiología.
Nutrición por fotosíntesis con devolución de oxigeno. Respiración aeróbica.
Reproducción por alternancia de generaciones formando una agospora. Esto por
medio de isogamia o anisogamia.
Ejemplos
Sargassum (Feofita).
Coralinna (Rodofita).
Relación con el hombre.
Si son muy abundantes dificultan la navegación. Devuelven oxigeno. Forman parte de
una cadena alimenticia. Las que no fijan sales son ricas en I o K, ya que así se pueden
usar como alimento o abono. Las que fija son usadas como ornato en la costa.
PROTOZOARIOS.
Grupo grande diversificado. Hay 2000 especies extintas conocidas. Se originaron a
partir de los flagelados y es un grupo abierto, porque a partir de ellos se originaron los
metazoos y los animales. Hay 2 teorías sobre esa evolución:
127


dice que se formaron colonias, para protegerse por número, haciendo
asociaciones celulares que con el tiempo resultaron en tejidos.
Se parte de la formación de rinsicios (conjunto de células sin membranas
internas con varios núcleos y protoplasma). De ahí va un proceso de tabicamiento
que desemboca en asociaciones celulares, las cuales terminarán en tejidos.
Hay protozoarios para cada teoría, lo que les da la misma validez. Tienen tendencia a
evolucionar hacia lo animal. Son unicelulares.
Morfología.
Grupo heterogéneo por lo que se dividen en 4 tipos básicos:




Sarcodarios: con membrana elástica, uno o más núcleos que se mueven por
expansiones del cuerpo (seudopodos), y forma variables de acuerdo a la
membrana.
Mastigoforos: con un flagelo, 1 membranela, de cuerpo alargado y con un sólo
núcleo. La membranela ayuda a moverse todo el tiempo.
Sporozoario: no tienen organismos de locomoción.
Ciliados: movimiento por medio de cilios.
Algunos tienen protecciones como los foraminíferos (seudópodos), pero con forma de
caracolito. Las amibas de suelo húmedo tienen una especie de escudo para guardar
agua. Estas envoltura pueden ser loricas testas, tecas, etc.
Fisiología.
Respiración aeróbica, aunque algunos pueden ser anaeróbicos. Nutrición heterótrofa.
Clara tendencia al parasitismo. Reproducción asexual por bipartición, gemación,
esporulación (en esporozoarios). En este tipo, parten su cuerpo para hacer las
esporas. En una variedad de ciliados hay procesos parasexuales por conjugación
(paramecium).
Cumplen una cadena y un papel ecológico importante. Nos benefician porque son un
buen material de estudio en genética, patología, drogadicción, etc. Ya que mueren con
cierta cantidad de contaminación, son buenos indicadores. Los toraminiferos indican
extractos geológicos y petróleo. Se producen tientes con ellos.
Producen grandes enfermedades por ser parásitos. La amoeba limax vive en lugares
muy húmedos, entra por la nariz, rompe membranas y se instala en el cerebro,
provocando encefalitis mortal. Los tripanosomas ocasionan el mal del sueño, el mal de
chagas, etc
128
Paramesium
Pasmodium
Fungi:
En biología el término fungi (latín, literalmente "hongos") designa un reino que incluye
a los organismos celulares heterótrofos que poseen paredes celulares engrosadas
mediante quitina y células con especialización funcional. También son llamados
hongos. La especialidad de la Biología, Medicina y de la Botánica que se ocupa de los
hongos se llama Micología.
Los hongos son organismos eucarióticos (con células nucleadas) que realizan una
digestión externa de sus alimentos, secretando enzimas, y absorben luego las
moléculas disueltas resultantes de la digestión, es decir, que se alimentan
osmotróficamente (como las plantas) absorbiendo sustancias disueltas, pero a
diferencia de aquéllas los nutrientes que toman son orgánicos. Los hongos son los
descomponedores primarios de la materia muerta de plantas y de animales en muchos
ecosistemas, y se ven comúnmente en el pan añejo. En forma de micorrizas, los
hongos acompañan a la mayoría de las plantas, residiendo en sus raíces y
ayudándolas a absorber nutrientes del suelo. Se piensa que esa simbiosis fue esencial
para la conquista del medio terrestre por las plantas y para la existencia de los
ecosistemas continentales. Los hongos tienen una gran importancia económica para
los humanos: las levaduras son las responsables de la fermentación de la cerveza y el
pan, y el cultivo de setas es una gran industria en muchos países.
Estructura
Los hongos pueden ser unicelulares o pluricelulares, aunque frecuentemente en la
misma especie se observan fases de uno y otro tipo. Tienen una membrana
plasmática (donde predomina el ergosterol en vez de colesterol), núcleo, cromosomas
(los hongos son, por lo general, haploides), y orgánulos intracelulares, como
(mitocondrias (aunque ningún hongo es estrictamente anaeróbico, algunos pueden
crecer en condiciones anaeróbicas), retículo endoplasmático, etc.).
La pared celular es rígida, con un componente polisacarídico, hecho de mananos,
glucanos y quitina, asociado íntimamente con proteínas. El cuerpo del hongo tiene dos
porciones, una reproductiva y otra vegetativa.
1 La parte vegetativa (no tiene clorofila) está compuesta por filamentos que se
extienden de los hongos multicelulares y son llamados hifas (usualmente
microscópicos), y un conjunto de hifas conforman el micelio (usualmente visible). A
129
menudo las hifas están divididas por tabiques llamados septas. Y 2 de las hifas se
desprenden los conidióforos en el extremo del cual se desprenden los fiálides de los
cuales se desprenden los conidios (esporas).
Partes de un hongo: (1) Hifa, (2) Conidióforo, (3) Fiálide, (4) Conidia, y (5)
Septas
Se dividen en 2 ramas: mixomicetos (falsos hongos) y eumicetos. Antes se
clasificaban como vegetales con involución.
MIXOMICETOS.
Se originaron a partir de flagelados y es un grupo cerrado, con gran tendencia al
parasitismo. Cuando no es así son saprofitos. Se conocen fósiles desde el paleozoico,
aunque no tienen gran población, ya que han perdido muchas especies.
Morfología.
Formado por grandes masas ameboides polinucleares que se desplazan como
seudoporo. Se forman por plasmodios (las masas). Tienen color pardo, rojo o
grisáceo. Habitan zonas tropicales con materia en descomposición.
Fisiología.
Respiración aeróbica. Nutrición heterótrofa por parasitismo o
Reproducción en ciclos alternos asexual-sexual, siempre por esporas.
saaprofitismo.
Forman parte de una cadena alimenticia. Pueden parasitar alimentos que el hombre
consume.
Ecología.
En zonas tropicales con altas temperatura y humedad y así como detritus.
130
EUMICETOS.
Se conocen desde el paleozoico. Originarios de un grupo flagelado, son un grupo
cerrado. Tienen una gran capacidad poblacional.
Morfología.
Formados por conjuntos de fibras (filamentos unicelulares) que forman ovillos
(micelios).
La mayoría están escondidos y se forman por las hitas, segmentos con su propia
célula. Lo que se ve de los hongos es su órgano reproductor (esporangio), de varias
clases:




Ficomicetos: parecidos a las algas. Su órgano carece de hita y es redondo o
globoso. Ejemplo: rhisopus, emposa.
Ascomicetos: el órgano reproductor forma las ascas, como clavos o abanicos y
que tienen 4 u 8 ascosporas que originan el esporangio.
Baridiomicetos: forman seta con muchas esporas. Ejemplo: agaricus, boletus,
aspergillius.
Deuteromicetos: sin reproducción sexual porque no forma esporas, sobre todo
en el micelio. Forma la levadura.
Fisiología.
Respiración aeróbica generalmente (excepto las levaduras). Nutrición saaprofita,
parasitica o simbiótica. Tendencia al parasitismo. Ciclos reproductivos alternos con
esporas presentes (excepto en Deuteromicetos).
1.
2.
3.
4.
Rhisopus
Pennicillium
Agaricus
Huitlacoche
Son benéficos al darnos alimentos igual de nutritivos que la carne, son la fuente de
medicamentos (porque comparten el medio con bacterias), son el factor central en
fermentación de cerezas, vinos, licores, quesos, pasteles y galletas.
Son dañinos porque pueden ser venenosos, de ellos se pueden obtener drogas muy
fuertes, infestan cultivo y ganado.
131
Zeta Naranja
Hongo Penicilinium en la
Mandarina
Enter
idium
lycop
erdon
Sistemática general del reino Plantae
Flamulina
velutples
Pholiota aurivella
132
SUBREINO
DIVISIÓN
SUBDIVISIÓN
PROTOCORMÓFITOS BRIOFITOS
(intermedios
entre
talófitos y cormófitos)
CLASE
Hepáticas
Musgos
Licopodofitas
Equisetadas
PTERIDOFITOS
Filicadas
(helechos)
Ginkcoineas
CORMÓFITOS
(Vasculares)
ESPERMATOFITOS
(Con semillas)
GIMNOSPERMAS
Coníferas
Cicadinas
Gnetinas
ANGIOSPERMAS
Dicotiledóneas
Monocotiledóneas
PLANTAE:
En su circunscripción más usual, reino Plantae (plantas) se refiere a los organismos
eucariotas pluricelulares autótrofos, que presentan celularidad de tipo "vegetal"
(células con pared celular y cloroplastos), organizada en tejidos (fundamental,
meristemático y con especialización funcional. Las plantas obtienen la energía de la
luz del sol, que captan a través de la clorofila presente en sus cloroplastos, y con ella
convierten el dióxido de carbono y el agua en azúcares, que utilizan como fuente de
energía para realizar todas sus actividades. También exploran el medio ambiente que
las rodea (normalmente a través de raíces) para absorber otros nutrientes esenciales
utilizados para construir proteínas y otras moléculas que necesitan para subsistir.
Las "plantas" tal como normalmente las reconocemos, son sólo el estadio diplonte de
su ciclo de vida. A diferencia de los animales, que poseemos un ciclo de vida diplonte,
las plantas terrestres poseen un ciclo de vida haplodiplonte —sin embargo, entre las
algas se encuentra todo tipo de ciclo de vida—.Tradicionalmente, a medida que se
iban encontrando organismos autótrofos fotosintetizantes u hongos, se los iba
agrupando dentro del reino Plantae, aunque no coincidieran en sus características con
las expresadas más arriba. Por lo tanto la definición más tradicionalista del término
Plantae, hoy utilizada sólo para referirse al "objeto de estudio de la Botánica", incluye a
los hongos, todas las "algas" y las cianobacterias.
Son autótrofos por fotosíntesis. Casi no hay parasitismo. Se invade la tierra perdiendo
la relación estrecha con el agua. Tienen tejidos y son capaces de formar embriones.
Tienen clorofila, por lo que son verdes y de gran eficacia. Las especies de plantas,
como todos los seres vivos, son nombradas y agrupadas según los principios de la
taxonomía:
133
HEPATICAS.
Se originan a partir de clorofilas y son plantas primitivas. Se originan en la parte
terminal del paleozoico.
Morfología.
Laminares, se expanden sobre el suelo como láminas lobuladas que van creciendo,
apoyándose unas en otras. Color verde botella y poca acción fotosintética. Tienen un
rizoma y expansiones foliares.
La diferencia que tienen es que son diferentes los órganos reproductores, que nacen
de las expansiones lobulares del rizoma. El androceo parece un trébol (tallo con
lobulaciones pequeñas hojitas y los gametos en la base, con necesidad de agua para
transportarse). El gineceo es como un hongo (lobulaciones hacia abajo protegiendo al
embrión). El embrión se queda en la lámina hasta fecundar.
Fisiología.
Son aeróbicas fotosintéticos. Reproducción sexual en tiempos de lluvia. Algunos
tienen clorofila guardar agua en sus tejidos.
Marchantta.
Ayudan a guardar agua en bosques. No son dañinos. Forman parte de una cadena
alimenticia. Sobreviven a temperaturas bajas.
Ecología.
Viven en zonas lluviosas y temperaturas bajas, como los bosques fríos.
MUSGOS.
Similar a las hepáticas. Originados de algas verdes, en el paleozoico con auge en el
mesozoico, aún más que las hepáticas. Se nota la alternancia de generaciones por lo
que es importante la evolución de su ciclo reproductor. Son un grupo cerrado.
Morfología.
Tienen un rizoma, un cuerpo que se divide en laminar y lobular y que conforma el talo
gametofito. Por el crecimiento, pueden tener diferentes formas:



Crustáceos: viven pegados a objetos (rocas, cortezas) y crecen
longitudinalmente.
De césped: crecen como alfombra, pegados a objetos.
Arborescentes: crecen con ramificaciones y con aspecto de ramas u hojitas.
Fisiología.
Aeróbicos fotosintéticos con alternancia de generaciones. Para su reproducción
necesitan agua. Pueden ser muy abundantes.
134
Ciclo Reproductor.
Lo que se ve es el talo gametofito. Hay un talo para cada fase, del cual el esporofito
esta escondido. El macho produce espermas biflagelados, transportados por el agua,
que fecundan. Se forma el agoto que formará el talo esporofito.
Las esporas que están dentro caen y forman el talo gametofito.
Benéficos fotosintéticos. Forman parte de una cadena alimenticia (igual que las
hepáticas). Son importantes
para animales que viven en
zonas muy frías porque los
utilizan de comida. Ayudan
al crecimiento de plantas y
absorben el agua para
conservarla. Y de ornato.
Ecología.
De
bosques
fríos,
húmedos, zonas lluviosas.
Hay algunas que viven en
zonas
tropicales,
compitiendo con hongos y
anélidos, permitiendo su
existencia.
Hepáticas
HELECHOS.
No tienen flor pero si una organografía definida.
Son de origen de crisofitas. Parecen relacionarse y dar origen licopsidas, psicopridas y
esfenopsidas. Tuvieron mucho éxito en el mesozoico, porque eran muy abundantes y
gigantes. Ahora han disminuido en número de especies, tamaño y abundancia.
Morfología.
A diferencia de los musgos, el talo visible es el esporofito. Se forma de un tallo globoso
subterráneo, una raíz fibrosa y hojas compuestas que tienen un eje central (raquis),
donde crecen las expansiones foliares. El talo gametofito es poco aparente porque es
muy chico y esta en la parte inferior de una planta.
Fisiología.
Aeróbicos fotosintéticos con alternancia de generación. Necesitan del agua para la
reproducción. Son más resistentes a la sequía.
Ciclo reproductor.
En vez de las hojas hay unas pelotitas pardas (soros), que son como raquetas, con
divisiones y esporas en cada una. Las esporas caen al medio por la lluvia y al
germinar forman el talo gametofito, que forma células biflageladas que fecundan. Al
fecundar forman un embrión que se hará el talo gametofito.
135
De ornato. Algunas raíces machacadas sirven como elimintiadas y otras en infusiones
sirven como fungiadas. Algunas sirven como abortivos. Son fotosintética, muy
abundantes. Están en una cadena alimenticia.
Ecología.
Hay 3 zonas que pueden habitar: trópico y subtrópico, templados, fríos.
ESPERMATOPHITAS:
Las espermatofitas son la división Spermatophyta, grupo monofilético del reino de
las plantas (Plantae) que comprende a todos los linajes de plantas vasculares que
producen semillas.
El nombre científico proviene del griego σπέρμα ("sperma", que significa "semilla"), y
υστόν ("fiton", que significa "planta"), que se traduce como "plantas con semilla".
Hoy en día hay 5 líneas o linajes vivientes de espermatofitas: las cícadas, los
ginkgos, las coníferas, las gnetofitas y las plantas con flores. Los primeros 4
grupos suelen ser agrupados en el grupo Gymnospermae, en referencia a que
poseen las semillas "desnudas" o no totalmente cubiertas por el carpelo, en oposición
a las angiospermas o plantas con flores, cuyo carpelo cubre completamente a la
semilla.
GIMNOSPERMAS:
Las gimnospermas son plantas vasculares y productoras de semillas. El nombre
proviene del griego γσμνός, desnudo, y σπέρμα, semilla. Este término se aplica debido
a que las semillas de estas plantas no se forman en un ovario cerrado (esto es, un
pistilo con uno o más carpelos que evolucionan a un fruto, como ocurre en las
angiospermas), sino que están desnudas en las escamas de los conos.
Clasificación:
Sólo los 4 representantes vivientes, aparentemente monofilético, pero a veces se
lo divide en:
o
o
o
o
Pinophyta
Cycadophyta
Ginkgophyta
Gnetophyta
Explotación de madera para construcción en industria de papel. Producen oxigeno,
regulan lluvias y temperatura. Constituyen biomas con gran variedad de especies.
Ecología.
136
Prefieren climas templados o fríos, no se dan en cálidos, generalmente en altitudes de
más de 150 m.
Pino
Cycas Inflorescece
ANGIOSPERMAS.
Las angiospermas son un grupo monofilético de espermatofitas (plantas que
producen semillas) cuya característica más distintiva es la producción de flores
periantadas. Informalmente el grupo es conocido como "las plantas con flor".
Angiospermae, nombre científico dado a este grupo (taxón), proviene de dos étimos
griegos: αγγειον (angíon- vaso, ánfora) y σπέρμα (sperma, semilla); así, este término
compuesto significa "semillas envasadas", en referencia a que sus óvulos (y
posteriormente sus semillas) están encerrados por la hoja fértil portadora de los óvulos
o "carpelo". De esta forma, el grano de polen para fecundar al óvulo, debe contactar
una superficie del carpelo preparada para ello (el "estigma") en lugar de caer
directamente sobre el óvulo como en gimnospermas. Son plantas superiores que
siempre forman fruto, comestible o no. Se dividen en monocotiledones y dicotiledones.
Monocotiledóneas.


Características:
Raíz fibrosa.
Tallo sin cambio, sin crecimiento en grosor.










Herbáceas o rastreras ( y arbustos con mayor crecimiento):
Hojas sentadas envolventes y paralelinervas.
Tallo bulbo subterráneo.
Flor trímera (30 por 3).
La semilla con un cotiledón.
Ejemplos:
maíz, arroz, alpiste, trigo, centeno, caña.
137


O
Dicotiledóneas.







Características:
Raíz típica
Tallo con cambium
Arboles y algunas herbáceas.
Hojas penduneuladas de diferentes formas y reticulares.
Tallo, rara vez bulbo.
Flor tetrámera o pentámera ( 4 ó 5 ).
La semilla con 2 cotiledones.
Las primeras que se desarrollan (y son menos evolucionadas) son las
monocotiledóneas y de ella se originan las dicotiledóneas. De las primeras plantas
cultivadas por el hombre. Ejemplos:






chile, jitomate, tabaco, belladona.
Magnolia Watsoni
Árbol de Magnolia
REINO ANIMALIA (METOZOA).
Generalidades.
Entre sus avances evolutivos están que son el grupo mas evolucionado, básicamente
terrestre ya que invaden y proliferan en la tierra, aunque hay acuáticos. Son
consumidores (heterótrofos), no tienen clorofila aunque pueden tener pigmentos, y no
realizan fotosíntesis. Su alimentación varía desde el saaprofitismo y parasitismo hasta
llega a los cazadores y depredadores, donde la máxima expresión es el hombre.
138
El sistema digestivo se va desarrollando, ya que los primeros lo tienen cerrado, con un
orificio de entrada y salida para los procesos llamado boca-ano; los que le siguen lo
tienen abierto, con muchos anexos, como el hígado, riñón, páncreas, y 2 orificios, uno
para ingerir y otro para defecar.
El sistema urinario y excretor se transforma (en el camino evolutivo) por 2 puntos: la
transformación de las capas que envuelven el cuerpo y que complican la protección,
por lo que se tiene que añadir un sistema más complicado para sacar los desechos.
Los riñones primero eran células flamígeras (que oscilaba) y que luego cambian por un
sistema de salida directa (que son conductos hacia poros), luego se hacen primordios,
riñón y finalmente riñones.
El sistema nervioso marca una evolución desde el sistema reticular (neuronas
separadas unidas en red) pasando por un sistema ganglionar, hasta la centralización
del sistema nervioso en forma de cabeza (cefalización) y sentidos de la vista.
El sistema de sostén es de células calcificadas a huesos y una estructura. Desde aquí
se aplica el taxón de vertebrados e invertebrados.
El sistema de reproducción va de fecundación externa a interna, porque primero hay
puesta de huevos y evoluciona a gestación. En vertebrados superiores evolucionan al
aprendizaje y cuida de cría.
Planos de división.
La simetría se ve por evolución:



Asimétrico: amorfo.
Simetría radiada: cuando un eje pasa por el centro y resultan 2
imágenes similares.
Simetría bilateral.
Celoma.
Cavidad del cuerpo que separa las vísceras del resto del cuerpo. Divide a los metazoa
en:



Acelomados: ausencia total.
Seudocelomados
Celomados
Capas blastodérmicas.
A partir de la primera célula que forma el cuerpo.



Sin capas (ablásticos).
Dos capas (diblásticos): ectodermo y endodermo.
Tres capas (triblásticos): ectodermo, endodermo y mesodermo.
El sistema endocrino se distingue por 3 mecanismos de relación: nervioso, sanguíneo
y hormonal, donde los mas desarrollados son los mas eficaces (como en todo). La
capacidad de aprendizaje de la mano con el sistema nervioso y los órganos de los
sentidos, que van de nulos a complicados.
CLASIFICACION DEL REINO ANIMAL
139
SUBCLASES
Guía Descargada desdeCLASES
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C
L
A
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B
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A
D
O
S
PORIFEROS
CELENTÉREOS
ANÉLIDOS
GUSANOS
PLATELMINTOS
NEMATELMINTOS
MOLUSCOS
EQUINODERMOS
INSECTOS
ARTRÓPODOS
ARÁCNIDOS
CRUSTÁCEOS
MIRIÁPODOS
ÓSEOS
PECES
CARTILAGINOSOS
ANFIBIOS
REPTILES
AVES
CARNÍVOROS
HERBÍVOROS
MAMÍFEROS
VOLADORES
ACUÁTICOS
PRIMATES
INVERTEBRADOS:
PORIFERAS (ESPONJAS).
Son asimétricos diblásticos. Sus tegumentos son un epitelio ectodérmico con
pianceatos, flagelos que barren la superficie. Su reproducción es asexual por
gemación y sexual por hermafroditismo; presentan regeneración notable. La digestión
es en una cavidad gastral, un hueco interior que se abre por el ósculo, un orificio mas
grande que los poros inhalantes, pequeñas perforaciones que atraviesan la pared del
cuerpo. No tienen sistema nervioso, ni muscular (se detienen por las espículas,
espinas que atraviesan el sistema blando). El sistema excretor y respiratorio es por
difusión. No tienen celoma ni sistema circulatorio.
Tienen células flageladas (coanoatos), un sistema de canales, el ósculo y poca
diferenciación celular.
Un ejemplo sería la leucosolenia hialopongia y una spongia ofificinalis. Se
comercializan básicamente aunque cada vez menos.
CNIDARIA (CELENTERADOS).
Son de simetría radiada y diblásticos. Sus tegumentos son un epitelio ectodérmico,
donde algunos forman tubos calcáreos. La reproducción es asexual por gemación,
regeneración sexual y metagénesis. El sistema digestivo se forma de una cavidad
140
gastrovascular con un solo orificio. El sistema nervioso se forma por células
mioepiteliales. El sistema excretor, respiratorio y circulatorio se basan por difusión. No
hay celoma. Tienen células diferenciadas o cnidoblastos. Tienen un polimorfismo
colonial (son zooides) y 2 modalidades pólipos y medusas. De hecho los corales son
medusas que se fijan al suelo.
Ejemplos: coloniales como la hydractinea, pólipos como la hidra, medusas como la
aurelia, y, los corales.
PLATELMINTOS (GUSANOS PLANOS).
Son bilaterales triblásticos, con mesénquima. Sus tegumentos son ciliados, si son
parásitos tienen cutícula y si son libres tienen ralodites. Su reproducción es asexual
por multiplicación y regeneración.
El sistema digestivo es cerrado, de un solo orificio, ya que tienen boca pero ano no. El
sistema nervioso presenta ganglios cerebrales bilobulados, son sensibles a la luz,
quicio-receptores y controlan el movimiento muscular. El sistema muscular se
conforma de 3 capas musculares y, dorso, ventrales. El sistema excretor es por
difusión en parásitos y en los de vida libre presentan orificio y 2 canales laterales
ramificados en varios vasos excretantes.
La respiración es cutánea. El aparato circulatorio es por difusión y no hay celoma.
Pueden degenerarse por parasitismo y hay autofecundación en algunos parásitos. Los
nemátodos pueden tener dimorfismo sexual. Presentan ventosas en algunas veces.
Un ejemplo es la planaria, la hepática y la taenia, que pueden mostrar una severa
degeneración en órganos, aparatos y sistemas a excepción del reproductor.
NEMATELMINTOS.
Son bilaterales triblásticos, con una cutícula quitinosa, con 4 sacos longitudinales, con
los laterales mas marcados. Son unisexuales y tienen dimorfismo sexual, además de
que presentan ciclos con o sin huéspedes intermedios.
El sistema digestivo es abierto, con boca y ano. El sistema nervioso cuenta con un
anillo esofágico y varios cordones longitudinales.
El sistema muscular cuenta con una capa solo ectodérmica de mioblastos. El aparato
excretor se forma de dos canales laterales. La respiración es anaeróbica o cutánea. El
aparato circulatorio es por difusión y son pseudocelomados. Tienen mudas cutículas
rígidas.
Un ejemplo son las lombrices intestinales y las filarias.
ANELIDOS:
Son bilaterales triblásticos con metamerización. Tienen una cutícula epitelial con
glándulas mucosas y parapodios con 4 pares de cerdas. Son unisexuales y
hermafroditas con fecundación cruzada. Algunos tienen epitelio. El digestivo se divide
en 2: Prostomium y Peristonium con esófago, buche, molleja, intestino con riflosolis o
ciegos. Es abierto y es un tubo intestinal.
El sistema nervioso es un collar perifaringeo, con una cadena ganglionar ventral y
células sensoriales cuticulares y fotosensibles, primordio de ojos. Los músculos se
encuentran bien desarrollados en lombriz y sanguijuela. El aparato excretor se forma
de metanefridios con nefrostoma en el celoma y un paro excretor abierto hacia otro
segmento.
141
Respiran por branquias los acuáticos y por cutánea los terrestres. El aparato
circulatorio tiene varios centros impulsores (corazones), capilarizado y con glóbulos
rojos con pigmento. Son celomados.
Un ejemplo la lombriz de tierra, sanguijuela. Son los primeros cordados que originan
moluscos y artrópodos.
MOLUSCOS:
Son bilaterales con tendencia asimétrica por torsión y triblásticos. Secretan conchas,
un manto con cavidad paleal (dorsal, bivalva, espiralada o interna). Son unisexuales y
hermafroditas con fecundación cruzada. El aparato digestivo es complejo, ya que tiene
una boca con rádula, esófago, intestino, ano y glándulas digestivas.
El sistema nervioso se forma de ganglios periesofágicos con inervación a órganos y
ojos adelantados. Su órgano de locomoción es un pie muscular y el resto del sistema
muscular esta bien desarrollado. El aparato excretor presenta nefridios y riñones.
Respiran branquialmente los acuáticos y aéreos, los terrestres por medio de una
cavidad paleal llamada pulmón.
El sistema circulatorio esta bien desarrollado, con senos venosos y un corazón con
aurícula y ventrículo. Tienen un eucloma pequeño.
Ejemplo: caracoles, ostras, pulpos, calamares.
ARTROPODOS: (CON SISTEMA DE MOVIMIENTO ARTICULADO.)
Bilaterales triblásticos. Sus cubiertas son quitinosas. Tienen una cabeza, abdomen y
tórax muy claras, donde la cabeza puede ser independiente o con el tórax (sería
cefalotórax). Por el crecimiento pueden mudar los tegumentos.
Son unisexuales ovíparos generalmente, aunque hay vivíparos. Tienen partes bucales
aceptadas a su alimentación (picar, lamer, chupar) y glándulas anexas como el
hepatopáncreas.
Tienen un cerebro bilobular ganglionado con un collar esofágico y una cadena
ganglionar ventral. Adelantados en los órganos de los sentidos, captan aromas.
Tienen músculos que permiten movimientos complejos y exactos. El aparato excretor
desemboca en el intestino por medio de la cloaca, donde se unen el aparato digestivo
y el excretor. Respiran branquialmente los acuáticos y los terrestres por tubos
branqueales abiertos al exterior por medio de estigmas (protectores) y espiráculos
(estructura en espiral que limpia el aire que entra por la traquea).
El aparato circulatorio es abierto ya que los vasos se abren a las células. Tienen un
pigmento respiratorio llamado lemocianina. Tienen un celoma pequeño.
Poseen ojos compuestos, sus hormonas permiten mudas y metamorfosis (el joven no
se parece en forma a la adulta). Puede ser completa o parcial, cuando falta una
estructura. Tienen sentido social, ya que forman agrupaciones para defenderse por
número: enjambres, colonias, etc. Se clasifican en : trilohitatas: artrópodos primitivos
y extintos en el mesozoico; crustáceos: con cefalotórax, patas y antenas, como el
camarón, langosta, jaiba, cangrejo, algunos tienen que las (pinzas); arácnidos: con
abdomen blando, glándulas ponzoñosas y capacidad de hilación (baba que se
solidifica con el aire), 8 patas con el primer par transformado en quelicero (pinzas de
sujeción), alacranes, escorpiones y arañas; labiados: miriápodos y hexápodos (6 pies
como los insectos).
142
Se usan en estudios, sus beneficios están en producir productos como la miel, ácido
fórmico, seda y que se comen o se explotan comercialmente, además de que se usan
sus partes como ornato en las costas. Los daños son plagas que pueden terminar con
cosechas. Provocan y vinculan con enfermedades pudren alimentos y pueden ser
venenosos.
EQUINODERMOS:
Son bilaterales cuando son larvas. Radiados triblásticos en adultos, con un esqueleto
calcáreo con placas y espículas grandes o pequeñas. Son unisexuales de fecundación
externa y óvulos aleatos. Tienen una boca ventral un peristoma y unas pinzas
calcáreas que se interdigitan para evitar abrirse llamadas linterna de Aristóteles,
además de un ano apical. Alrededor de la boca el sistema nervioso es un anillo
peribucal. Tienen pies ambulocíales para moverse y un aparato acuífero con madre
porita, placa junto al ano apical. Alrededor del orificio de donde parten otras placas.
Ejemplo: erizo, estrella y pepino de mar.
Marinos, ornamentales. Los erizos pueden provocar malestares y son comestibles (en
chile, por ejemplo).
Ciempiés
Carabus auratus
143
Pisara mirabilis
Lombriz
VERTEBRADOS:
De nombre científico Vertebrata ("que tiene vértebras"), los Vertebrados son un
subfilo muy diverso de Cordados que comprende a los animales con espina dorsal o
columna vertebral compuesta de vértebras.
Los vertebrados han logrado colonizar y adaptarse a diferentes ambientes, incluidos
los más difíciles e inhóspitos. Aunque proceden inicialmente del medio dulceacuícola,
han conseguido evolucionar en el mar y pasar posteriormente al medio terrestre, el
cual dominan en la actualidad.
El término "Vertebrata", usado en sentido amplio, es sinónimo de "Craniata", e incluye
los mixinos, que no poseen auténticas vértebras; si se usa Vertebrata en sentido
estricto (solo los cordados con vértebras), debe excluirse dicho grupo.
Agnatha.
Sin cabeza, sin mandíbula, con ventosa oral, sin dientes, sin cuello, cuerpo desnudo,
sin sangre, primordio de cuerpo, impulsor, sistema digestivo abierto con ciegos, con
hepatopáncreas, aparato respiratorio elemental, forma de saco, sin miembros para
desplazamiento (sin movimiento).
Chondricties.
Con cabeza, con mandíbula, sin ventosa oral, con dientes, sin cuello, cuerpo con
escamas, con sangre fría, corazón de 2 cavidades, sistema digestivo abierto con
ciegos, con hepatopáncreas, respiración branquial, sin vejiga natatoria, aplanados
dorso ventralmente, con aletas, dorsal, caudal y laterales para nadar.
Osteodrictes.
Con cabeza, con mandíbula, sin ventosa oral, con dientes, sin cuello, cuerpo con
escamas, con sangre fría, corazón de 2 cavidades, sistema digestivo abierto con
ciegos, con hepatopáncreas, respiración branquial, con vejiga (nadan todo el tiempo),
pisciformes, con aletas dorsal, caudal y laterales para nadar.
Anfibia.
Con cabeza, con mandíbula, sin ventosa oral, con dientes algunos, sin cuello, cuerpo
desnudo, sangre fría (la rana con glóbulos rojos nucleados), corazón de 3 cavidades,
sistema digestivo abierto con ciegos y glándulas separadas (hígado y páncreas),
respiración branquial en jóvenes y pulmonar en adultos, alargados o triangulares, con
patas ( 2 anteriores y 2 posteriores mas largas) para nadar, correr y saltar.
Reptiles.
Con cabeza, con mandíbula, sin ventosa oral, con dientes, con cuello, cuerpo con
escamas, sangre fría, corazón de 3 cavidades (caimanes y cocodrilos tienen 4),
sistema digestivo abierto con ciegos y glándulas separadas, respiración pulmonar,
forma variable, 4 patas cortas o sin patas, reptan.
Aves.
Con cabeza, con mandíbula, en forma de pico, sin dientes, con cuello, cuerpo con
plumas, sangre caliente, corazón de 4 cavidades, sistema digestivo abierto con ciegos
144
y glándulas separadas, respiración pulmonar, forma variable, 2 patas posteriores y
alas (las anteriores) para volar, nadar, correr.
Mamíferos.
Con cabeza, con mandíbula, sin ventosa oral, con dientes, con cuello, cuerpo con
pelos, sangre caliente, corazón de 4 cavidades, sistema digestivo abierto con ciegos y
glándulas separadas, respiración pulmonar, forma variable, 4 patas y todo tipo de
movimiento.
Peces
Reptiles
Anfibios
Aves
Mamífero
MEXICO, COMO UN PAÍS MEGADIVERSO
Las naciones de megadiversidad tienen dos características en común: la mayoría son
países con influencia tropical y todos son grandes, con más de un millón de Km 2 de
extensión (Flores y Gerez, 1994).
145
Por sobreponerse en territorio mexicano, faunas y floras correspondientes a dos
regiones biogeográficas (Neártica y Neotropical), por ser un país tropical- montañoso y
su elevado número de endemismos; México ocupa el Tercer lugar entre los países con
mayor diversidad biológica. Es el primero por su fauna de reptiles (717 especies), el
segundo en mamíferos (451 especies), el cuarto en anfibios (282 especies) y
fanerógamas (+/- 25,000 especies. El 32% de la fauna nacional de vertebrados es
endémica de México, y el 52% lo comparte únicamente con Mesoamérica (Toledo,
1988, En: Halffter, 1992; Retana y Lorenzo, 2002).
La alta diversidad biológica que México presenta es producto combinado de las
variaciones en topografía y clima encontrados en su superficie. Estas se mezclan unas
con otras, creando un mosaico de condiciones ambientales y micro-ambientales. A
esto se suma la compleja historia geológica del área, en particular en el sureste del
país, en lo que se conoce como Núcleo Centroamericano (Flores y Gerez, 1994).
La fauna de México es también una de las más ricas del mundo. La fauna de
vertebrados terrestres de Canadá, los Estados Unidos y sus territorios (incluyendo
islas en otros continentes), suman un total de 2,187 especies. La fauna de vertebrados
de México tiene 3,032 especies en una superficie comparativamente mucho más
pequeña (Flores y Gerez, 1994).
México, en comparación con cada país centroamericano, posee más especies de
vertebrados, y sus porcentajes de endemismos son muy elevados con relación a los
otros países; estos oscilan entre el 10.4 y el 58.9%, mientras que entre otros países
centroamericanos oscilan entre el 0.5 y el 28.4%. El país que le sigue es Costa Rica
con 1,556 especies de vertebrados y porcentajes de endemismo en su territorio de
hasta el 20%. Panamá es el tercer país con mayor número de especies de
vertebrados: 1,530. La importancia de México destaca más por el número total de
especies y por los porcentajes de endemismo que hay en el país (Ramírez-Pulido y
Castro-Campillo 1993). Casi un tercio de las especies de mamíferos terrestres son
endémicas del país y la mayoría pertenece al Orden Rodentia (Ramírez-Pulido y
Castro-Campillo 1993).
Los mamíferos terrestres constituyen un componente importante de la diversidad
biológica, además de que la variedad de mamíferos se refleja también en la diversidad
de ecosistemas (Arita, 1993).
A nivel mundial existen 20 órdenes, 119 familias, 1057 géneros y alrededor de 4332
especies de mamíferos (Nowak,1991). De lo anterior, México posee el 50% de los 20
órdenes, con 35 familias, 166 géneros y 451 especies de mamíferos que constituyen la
diversidad mastozoológica en México y corresponden al 29.4% de las familias, 15.7%
de los géneros y 10.4% de todas las especies del continente Americano. Los
murciélagos y los roedores son los más diversos, pues representan el 79.2% de todo
el complejo mastozoológico mexicano. Además, hay 9 géneros y 148 especies
endémicas en 6 órdenes: Rodentia (110), Chiroptera (14), Insectivora (11),
Lagomorpha (8); Carnívora (4) y Marsupialia (1) (Ramírez-Pulido, et.al., 1996; Retana
y Lorenzo, 2002).
Al revisar diversidad en la división política de México, se observó que la extensión
geográfica de los estados no tiene relación directa con su riqueza mastozoológica y
que la densidad sólo es un indicador de cómo se encuentran distribuidas las especies.
Las diferencias en riqueza y diversidad, reflejan la diversidad de hábitats disponibles
en la geografía estatal y se relacionan con las tres regiones de riqueza mastozoológica
(ídem).
146
Oaxaca es el estado que presenta el primer lugar en especies de vertebrados
mesoamericanos y endémicos estatales. Y en segundo lugar se encuentra Chiapas.
En Chiapas se encuentra cerca del 35% de los vertebrados mesoamericanos (Flores y
Gerez, 1994) (Ver cuadro 2 y 3)
Por su estatus actual, el 49.8% de las 451 especies figuran real o potencialmente en
las listas rojas. El 21.3% de los mamíferos mexicanos están en peligro de extinción o
amenazado, siendo Primates y Perissodactyla (100%), Xenarthra (75%), Carnívora
(55.9%), Artiodactyla (50%) y Lagomorpha junto con Marsupialia (42.9%) los órdenes
más afectados. Insecívora, Rodentia y Chiroptera sólo tienen el 27.3%, 19.4% y el
0.07%, respectivamente, de sus especies en esta categoría (ídem).
Aunque tenemos un país megadiverso, se observa que la mayoría de las especies se
encuentran en riesgo de extinción (200 especies) (Retana y Lorenzo, 20002). Las
causas son por la acelerada destrucción de sus hábitats por la agricultura, ganadería,
contaminación, entre otros. A pesar de nuestro paulatino aprendizaje, no se puede
avanzar lo suficiente para una adecuada conservación de los recursos naturales, pero
tenemos la esperanza de que el entendimiento y conocimiento entre las culturas,
permitirá una acción firme y decidida para resolver los problemas que nos aquejan.
La rápida reducción de poblaciones de mamíferos determina que especies aún no
desaparecidas hayan perdido una parte sustancial de ejemplares y puedan
considerarse funcionalmente extintas. Al comparar las poblaciones de mamíferos del
siglo XIX con las estimaciones actuales, los investigadores hallaron que 173 especies
perdieron más de 50 por ciento de las áreas que habitaban históricamente, en la
mayoría de los casos por la concentración de actividades o poblaciones humanas.
Pero de acuerdo al nuevo estudio, la población de mamíferos se está reduciendo más
rápidamente, entre dos y 10 por ciento en los últimos 100 años.
Los biólogos han advertido que la actividad humana del último siglo conduce a la
fauna y flora del planeta a una generalizada crisis de extinción, conocida como la
"sexta ola", en referencia a las cinco grandes fases de extinción de especies desde
que apareció la vida en el planeta.
La comunidad científica debe otorgar igual importancia a la declinación de poblaciones
de mamíferos, pues la misma refleja mejor la situación que padecen las especies
amenazadas. "La mayoría de los análisis sobre diversidad biológica (variedad de
especies, subespecies y géneros de flora y fauna) ponen énfasis en la desaparición de
especies y los padrones de declinación, y no reconocen el verdadero alcance de la
destrucción del capital natural de la humanidad".
Por todas estas razones, cualquier pérdida o reducción de la riqueza de especies de
México, es no solo una disminución de la riqueza nacional, sino también una
verdadera y gran pérdida para el patrimonio natural de la humanidad.
Número de vertebrados por clase zoológica, distribución y endemismo en el estado de
Chiapas.
Peces
Anfibios
Reptiles
Aves
Mamíferos
Total
Endémicos a
Mesoamérica
58
79
159
188
66
550
Endémicos
16
9
30
19
6
80
147
de México
De
distribución
limitada
2
9
9
1
4
25
Endémicos al
estado
17
10
16
1
6
50
En peligro de
extinción
1
0
6
9
5
21
(Flores y Gerez, 1994)
BIBLIOGRAFIA
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UNIDAD I Características de los seres vivos.

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