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UNIDAD 1 INTRODUCCION A LA BIOLOGÍA
Estoy bien, estudio bien
INTRODUCCION A LA BIOLOGÍA
PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD
Con el desarrollo de esta unidad se busca que el estudiante se familiarice con los
conceptos básicos que permiten introducirlo al mundo de la Biología, para que se
constituyan en una herramienta para identificar la relación que tiene la Biología
con distintas áreas del conocimiento.
OBJETIVOS – PROBLEMAS
¿Cómo se origino la vida en la tierra?
EVALUACIÒN DIAGNÒSTICA
Concepto de Biología
¿En qué consiste la Evolución celular?
¿Cómo están estructurados los seres vivos?
¿Cuáles son las características de los seres vivos?
REFERENTES TEÓRICOS
1. EL COMIENZO DE LA VIDA
Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años y
un millón de años después aparecería la vida.
En 1924, el bioquímico Alexander Oparin formuló su hipótesis sobre el origen de la vida a
partir moléculas inorgánicas que se encontraban en una atmósfera gaseosa, carente de
oxígeno y sin capa de ozono que filtrara los rayos ultravioletas.
La energía de descargas eléctricas producidas durante grandes tormentas o la radiación
ultravioleta facilitó la unión de las moléculas inorgánicas de la atmósfera primitiva como:
dióxido de carbono CO2, metano CH4, hidrógeno H2, nitrógeno N2, ácido clorhídrico HCl,
sulfuro de hidrógeno, H2S, amoníaco NH3 y vapor de agua para formar moléculas
orgánicas simples, para formar aminoácidos, azúcares, ácidos grasos y nucleótidos. Estas
moléculas orgánicas simples a su vez sintetizaron proteínas y ácidos nucleicos. Las
lluvias llevaron las moléculas orgánicas a los mares y lagos, donde se concentraron y
formaron lo que se denominó como una sopa primitiva.
Dentro de esta sopa primitiva pequeñas gotas de material lipídico fueron rodeadas por
agrupaciones de moléculas orgánicas. Eventualmente las gotas de lípidos pudieron
incorporar a su estructura nuevos materiales de las moléculas orgánicas que las
rodeaban, con un proceso simultáneo de liberación de la energía almacenada en las
moléculas orgánicas. La repetición de este proceso permitió un crecimiento de las
agrupaciones moleculares que al separarse de la solución acuosa formaron
coacervados que alcanzaban cierta estabilidad para generar procesos metabólicos
simples, crecer y reproducirse formando coacervados hijos que a veces conservaban las
propiedades químicas de su progenitor, lo cual prefiguró un rudimento de herencia, que
permite hablar de un modelo para el inicio de la vida.
Oparin estudió la acción de la selección natural sobre gotas de coacervados que
consiguieron captar del medio los catalizadores adecuados para llevar a cabo procesos
metabólicos que aseguraran estabilidad, crecimiento, reproducción y predominio sobre las
demás. Estos procesos serían la base para la formación de células ancestrales y
posteriormente de organismos más complejos. La comunidad científica de entonces
ignoró sus ideas.
Experimento de Miller
En 1950 un estudiante de la Universidad de Chicago, Stanley Miller, probó la hipótesis de
Oparin.
Stanley Miller demostró en el laboratorio, utilizando un aparato diseñado por él, los
mecanismos por los cuales los rayos producidos por descargas eléctricas pudieron afectar
la atmósfera terrestre primitiva y a partir de la combinación de elementos inorgánicos la
posibilidad de formar los productores de sustancias orgánicas.
Para ello en un recipiente de cristal diseñado para simular las condiciones de los océanos
y mares primitivos sometió a descargas eléctricas una mezcla de gases con composición
parecida a la de la atmósfera terrestre primitiva (CH4, NH3, H2, N2 y vapor de agua).
Luego la mezcla fue enfriada y condensada.
1. Agua 2. Calor 3. Vapor de agua 4. Entrada de gases. 5. Matraz con mezcla de gases
simulando atmósfera 6. Descargas eléctricas (electrodos de tungsteno) 7. Condensador
de agua (enfriamiento) 8. Erlemeyer con moléculas orgánicas.
El resultado fue la formación de una serie de moléculas orgánicas como aminoácidos, y
otros componentes orgánicos. La siguiente etapa de formación de vida fue la síntesis
abiótica de polímeros orgánicos con la formación de proteínas, lípidos, carbohidratos y
ácidos nucleícos.
En la actualidad, es de alta resonancia internacional una teoría aparentemente
"contendiente" desarrollada por un grupo de científicos del departamento de biología de la
Universidad Estatal de California, Fresno, quienes están realizando investigaciones con
el meteorito Murchison (que se cree formó parte de un cometa) el cual contiene algunos
aminoácidos similares a los obtenidos por Miller. Se plantean entonces dos posibles
orígenes de las primeras moléculas orgánicas que dieron inicio a la evolución de la vida
en la tierra: un origen endógeno terrestre, al estilo del experimento de Miller, y un origen
extraterrestre, aportado por los meteoritos tipo Murchison. Otra opción sería que estos
dos mecanismos coexistieron y se complementaron. En todo caso, cualquiera de las dos
teorías permite concluir positivamente sobre la capacidad de la materia del cosmos
primigenio para generar reacciones conducentes a la formación de moléculas orgánicas,
las cuales encontraron en la tierra condiciones aptas para dar origen a la vida.
2. Evolución celular
Las células primitivas
El proceso de evolución celular es un resultado paralelo de la evolución en las
condiciones de la atmósfera primitiva hacia la atmósfera actual.
Con base en el enfoque evolutivo del biólogo molecular Carl Woese, las células primitivas
para ser consideradas unidades vivientes, de alguna manera debían contar con un
mecanismo que permitiera realizar procesos de transcripción genética. A esta célula
primitiva precursora de los diversos tipos de células vivientes, la denominó protobionte, y
por ser el antepasado común de todos los organismos genéticamente codificados,
también la denominó progenota.
En el siguiente mapa conceptual se resume todo el proceso.
3. Estructura y función de los seres vivos
En todos los procesos que involucren seres vivos, recursos de biodiversidad o
simulaciones como en el caso de transferencia por redes neuronales y procesos
inteligentes en general, se requiere conocer la estructura y función a nivel macro y micro
de los seres vivos, como una forma fundamental para la comprensión de la realidad y
para la gestión sostenible del entorno.
La estructura se analiza por niveles de organización que normalmente se discriminan en
genético a nivel de gen; tisular: los tejidos resultantes del conjunto de células
especializadas; el organístico donde los tejidos conforman un órgano que desempeña una
o varias funciones y sistémico como el sistema digestivo donde un conjunto de órganos
cumplen un mismo propósito o función por ejemplo la digestión.
Un nivel superior es el de los organismos, pero la biología además de estudiarlos
individualmente los analiza también como componentes de ecosistemas y como resultado
de la evolución de las especies.
Por el lado de la función, el estudio de la biología analiza las condiciones en que se
mantienen procesos de equilibrio biológico interno y en relación con el ambiente o sea la
homeostasia y analiza sobre el particular, la dinámica de poblaciones o sea la sinergia de
los organismos para buscar su preponderancia y sostenibilidad dentro de nichos
específicos de los ecosistemas en el proceso de evolución de las especies.
4. ¿Qué son los seres vivos?
El pensamiento de Maturana tiene su punto central en el concepto de "autopoiesis":
los seres vivos son verdaderos remolinos de producción de componentes, por los que las
sustancias que se toman del medio, o se vierten en él, pasan participando
transitoriamente en el interrumpido recambio de componentes que determina su continuo
revolver productivo. Es esta condición de continua producción de sí mismos, a través de
la continua producción de recambio de sus componentes, lo que caracteriza a los seres
vivos, y lo que se pierde en el fenómeno de la muerte. Es a esta condición a la que me
refiero al decir que los seres vivos son sistemas autopoiéticos, y que están vivos sólo
mientras están en autopoiesis.
Los seres vivos tienen dos "dominios operacionales": el que llamaríamos interior, el de su
"dinámica estructural", su fisiología, y el del "entorno", que se manifiesta en unas
"conductas" determinadas. Desde esta perspectiva, "la historia individual u ontogenia de
todo ser vivo transcurre, o se da, constitutivamente como una historia de cambios
estructurales que siguen un curso que se establece momento a momento determinado por
la secuencia de sus interacciones en el medio que lo contiene". Los sistemas vivos, todos
los organismos, de los más simples a los más complejos, "son sistemas estructuralmente
determinados, y nada externo a ellos puede especificar o determinar qué cambios
estructurales experimentan en una interacción; un agente externo, por lo tanto, puede sólo
provocar en un sistema vivo cambios estructurales determinados en su estructura. Esto
significa básicamente que son los organismos los que modifican su propia estructura.
Los elementos exteriores no pueden producir modificaciones de las estructuras; las
estructuras se van modificando, pero por medio de cambios desde el interior. No es el
entorno el elemento que modifica la estructura, ya que los cambios son cambios que
provienen del interior
Descripción de las características de los seres vivos
Los seres vivos a diferencia de los objetos inertes presentan las siguientes características:
Reproducción
Tomado de
Microsoft Encarta
Uno de los principios fundamentales de la biología es que
"toda vida proviene exclusivamente de los seres vivos".
Cada organismo sólo puede provenir de organismos
preexistentes.
La autoperpetuación es una característica fundamental de los
seres vivos.
Movimiento
Todos los seres vivos son capaces de moverse. Este movimiento no debe confundirse
con el desplazamiento: un objeto se desplaza cuando cambia su posición dentro de un
marco referencial, en cambio un ser vivo se puede mover sin cambiar de ubicación.
El movimiento de locomoción de los animales es muy obvio: se agitan, reptan, nadan,
corren o vuelan.
Las plantas tienen movimientos más lentos, por ejemplo: los tropismos, las nastias y los
seguimientos solares.
Los tropismos son respuestas de crecimiento de las plantas a estímulos como la luz en
este caso hablamos de fototropismo que puede ser negativo si se aleja del estímulo como
en el caso de las raíces , o positivo como ocurre con las hojas o tallos que se orientan
hacia la luz.
Otro tipo de tropismo es el geotropismo que es una respuesta a la gravedad, puede ser
positivo como el que presentan las raíces que son atraídas hacia el centro de la tierra o
negativo como en el caso de los tallos que crecen erguidos en contra de la gravedad
Las nastias ocurren independientemente del estimulo por ejemplo: cuando las flores se
cierran en la noche.
Los seguimientos solares cuando las plantas orientan sus hojas o flores en dirección a la
luz solar, como ocurre con la flor del girasol o del algodón.
Otra clase de movimiento es el flujo del material vivo en el interior de las células de las
hojas de las plantas conocido como ciclosis.
Animación Tropismo Negativo
Adaptación
Esta característica se refiere a la capacidad de todos los seres vivos para adaptarse a su
ambiente y así poder sobrevivir en un mundo en constante cambio. Las modificaciones
que el organismo realiza frente a estímulos del medio interno y externo para adaptarse
pueden ser estructurales, conductuales o fisiológicas o una combinación de ellas. Es
decir, la adaptación es una consecuencia de la irritabilidad.
La adaptación trae consigo cambios en la especie, más que en el individuo. Si todo
organismo de una especie fuera exactamente idéntico a los demás, cualquier cambio en
el ambiente sería desastroso para todos ellos, de modo que la especie se extinguiría.
La mayor parte de las adaptaciones se producen durante periodos muy prolongados de
tiempo, y en ellas intervienen varias generaciones. Las adaptaciones son resultado de los
procesos evolutivos.
Tomado de Microsoft Encarta
El cactus tiene pliegues en forma de acordeón con los que pueden dilatarse para
almacenar la mayor cantidad de agua posible y sus espinas no solamente lo protegen del
sol y de los animales sedientos.
Los pingüinos tienen unas adaptaciones únicas externas que les ayudan a conservar este
calor.
Irritabilidad
Los seres vivos reaccionan a los estímulos, que son cambios físicos o químicos en su
ambiente interno o externo. Los estímulos que evocan una reacción en la mayoría de los
organismos son: cambios de color, intensidad o dirección de la luz; cambios en
temperatura, presión o sonido, y cambios en la composición química del suelo, aire o
agua circundantes.
En los animales complejos, como el ser humano, ciertas células del cuerpo están
altamente especializadas para reaccionar a ciertos tipos de estímulos; por ejemplo las
células de la retina del ojo reaccionan a la luz. En los organismos más simples esas
células pueden estar ausentes, pero el organismo entero reacciona al estímulo. Ciertos
organismos celulares reaccionan a la luz intensa huyendo de ella.
La irritabilidad de las plantas no es tan obvia como la de los animales, pero también los
vegetales reaccionan a la luz, a la gravedad, al agua y a otros estímulos, principalmente
por crecimiento de su cuerpo. El movimiento de flujo del citoplasma de las células
vegetales se acelera o detiene a causa de las variaciones en la intensidad de la luz.
Complejidad estructural
Los seres vivos poseen una complejidad estructural única para poder desarrollar todas
sus actividades. Esta complejidad es mantenida gracias al flujo constante de materia y
energía que pasa por los organismos.
Metabolismo
Es el conjunto de reacciones químicas que ocurren al interior de las células y que le
proporcionan a los seres vivos la materia y energía indispensable para desarrollar sus
actividades vitales.
En todos los seres vivos ocurren reacciones químicas esenciales para la nutrición, el
crecimiento y la reparación de las células, así como para la conversión de la energía en
formas utilizables.
Para mantener el metabolismo, los organismos recurren a otras características
secundarias como la nutrición, excreción y respiración. Las reacciones metabólicas
ocurren de manera continua en todo ser vivo; en el momento en que se suspenden se
considera que el organismo ha muerto.
Homeostasis
Es la capacidad de todos los seres vivos de mantener constante las condiciones físicas y
químicas de su medio interno.
La tendencia de los organismos a mantener un medio interno constante se denomina
homeostasis, y los mecanismos que realizan esa tarea se llaman mecanismos
homeostáticos.
La regulación de la temperatura corporal en el ser humano es un ejemplo de la operación
de tales mecanismos. Cuando la temperatura del cuerpo se eleva por arriba de su nivel
normal de 37°C., la temperatura de la sangre es det ectada por células especializadas del
cerebro que funcionan como un termostato.
Dichas células envían impulsos nerviosos hacia las glándulas sudoríparas e incrementan
la secreción de sudor. La evaporación del sudor que humedece la superficie del cuerpo
reduce la temperatura corporal.
Otros impulsos nerviosos provocan la dilatación de los capilares sanguíneos de la piel,
haciendo que esta se sonroje. El aumento de flujo sanguíneo en la piel lleva más calor
hacia la superficie corporal para que desde ahí se disipe en radiación.
Otro ejemplo lo constituyen las plantas, cuando les falta agua cierran los estomas de sus
hojas evitando la pérdida de agua por evaporación.
Crecimiento
Todos los seres vivos crecen a lo largo de su vida. En el crecimiento interviene la síntesis
de nuevas sustancias a partir de alimento tomado del medio. El crecimiento se produce
por la expansión celular y por división celular.
El crecimiento implica un aumento del tamaño. Los individuos pluricelulares crecen por
aumento en la cantidad de células que los componen (si bien en los organismos
unicelulares se registra un crecimiento por aumento del tamaño de su célula, esto es
hasta un límite definido, en el cual la célula detiene su crecimiento y se divide para formar
dos organismos).
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD
- Realización de un ensayo de mínimo de tres páginas donde plantee según su
punto de vista, y en base a lo revisado en la unidad, como se origino la vida en
nuestro planeta.
RECURSOS PARA EL APRENDIZAJE
� Computador � Acceso a internet
BIBLIOGRAFIA
- Curtis, Barnes. 2008. BIOLOGÍA. Ed. Panamericana, 7ª Ed
- Solomon, Berg y Martin. 2001. BIOLOGÍA. Ed. Panamericana, 5ª Ed. - http://www.biografiasyvidas.com/biografia/o/oparin.htm
- http://www.biocab.org/Evolucion.html#anchor_1011
- http://www.historiasdelaciencia.com/?p=275
- http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Transcripcion/Transcripcion.htm#Transcripción
- http://www.biocab.org/Protobionte.html - http://www.humboldt.org.co/chmcolombia/biodiversidad.htm
- http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/adn.html