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 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. Tomado de
La autoperpetuación es una característica fundamental de los
Microsoft Encarta
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#Trans cripción http://www.biocab.org/Protobionte.html http://www.humboldt.org.co/chmcolombia/biodiversidad.htm http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/adn.html