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VIDA Y NIVELES DE ORGANIZACIÓN
- 1. ¿QUÉ ES LA VIDA? • Sistema complejo y altamente organizado • Independiente • Con estructura • Capaz de: a) metabolizar b) responder a estímulos (irritabilidad) c) reproducirse d) crecer e) mantener el equilibrio funcional (homeostasis) f) adaptarse y g) evolucionar Organismos unicelulares Organismos pluricelulares Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 2. SISTEMAS COMPLEJOS, ORGANIZADOS A C Prof. César López, cflb2000@yahoo.com B D
- 3. METABOLISMO: Capacidad de transformar la materia y la energía en nueva materia y energía propia para diversas funciones CRECIMIENTO: Cualidad que implica incremento en la masa y volumen celular o corporal Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 4. IRRITABILIDAD: Respuesta a diversos estímulos del medio REPRODUCCION: Posibilidad de perpetuarse los individuos de una población Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 5. HOMEOSTASIS: Mantenimiento de un equilibrio funcional interno del sistema Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 7. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA • 1. Atómico, 2. Molecular, 3. Macromolecular, 4. Supramolecular, 5. Celular, 6. Organismo, 7. Población, 8. Comunidad, 9. Ecosistema, 10. Biosfera 10 9 8 7 6 2 3 1 Prof. César López, cflb2000@yahoo.com 4 5
- 8. ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO • OBSERVACIÓN: hecho o fenómeno que llama nuestra curiosidad – Ejem: El color de determinados camarones es similar al de las algas de las que se alimentan. ¿Se relaciona el color de los camarones con el color de las algas? • HIPÓTESIS: explicación racional de un hecho, suceso o fenómeno – Ejem: El color de los camarones proviene de pigmentos presentes en las algas • EXPERIMENTACIÓN: proceso que intenta reproducir o un hecho de manera controlada o considerando las condiciones en que suceden – Ejem: Los camarones control comen las algas habituales. Los del grupo experimental son alimentados con algas distintas • ANÁLISIS DE RESULTADOS: análisis cualitativo y cuantitativo de los datos obtenidos – Ejem: Los camarones del grupo experimental desarrollan distinto color de los del grupo control • CONCLUSIÓN: en base a la interpretación, se conclusiones de las cuales se generan leyes o principios elaboran – Ejem: El alimento influye en el color de los camarones. Por lo tanto, la hipótesis recibe sustento Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 9. LA VIDA ORGANIZADA EN DOMINIOS Procariotas Dominio Archaea Prof. César López, cflb2000@yahoo.com Dominio Eubacteria Dominio Eukarya (Eucariotas)
- 10. TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 11. MEMBRANA CELULAR Glucolípido - Lípidos Fosfolípidos Glucolípidos Colesterol (50%) - Proteínas -Carbohidratos Función: - Regula el paso de materiales (agua, nutrientes, iones, etc.) - Transferencia de información - Comunicación celular - Prof. César López, Reconocimiento celular cflb2000@yahoo.com
- 12. TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA Proteínas Canal Proteína Carrier Difusión simple Difusión Facilitada Transporte Pasivo Prof. César López, cflb2000@yahoo.com Transporte Activo
- 13. MOVIMIENTOS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 14. CÉLULA ANIMAL - Envoltura nuclear - Retículo endoplasmático - Liso - Rugoso - Aparato de Golgi - Mitocondrias - Lisosoma - Vacuolas - Citoesqueleto - Centríolos - Ribosomas Vacuola Cubierta nuclear Retículo Endoplasmático liso Retículo Endoplasmático rugoso Aparato de Golgi Prof. César López, cflb2000@yahoo.com Lisosoma
- 15. FLUJO DE ENDOMEMBRANAS Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 17. EL NÚCLEO - Envoltura nuclear - Poro nuclear - Carioplasma o nucleoplasma - Cromatina - Nucleolo Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
- 18. CÉLULA VEGETAL - Envoltura nuclear - Retículo endoplasmático - Liso - Rugoso - Aparato de Golgi - Mitocondrias - Cloroplastos - Lisosomas - Peroxisomas - Glioxisoma - Vacuolas - Citoesqueleto - Ribosomas Prof. César López, cflb2000@yahoo.com
Notas del editor
- La vida puede definirse con base en las características de los organismos A lo largo de nuestras actividades nos encontramos con organismos vivos, ya sean plantas, animales o personas. Pese a su diversidad, los organismos que habitan el planeta comparten un conjunto de características que los diferencian de los objetos inanimados. Entre estos rasgos se incluyen: un tipo preciso de organización; la capacidad de crecer y desarrollarse; un metabolismo autorregulado; la capacidad de realizar movimientos; la capacidad de reaccionar a los estímulos; la reproducción; la adaptación al cambio ambiental; y la evolución.
- Un sistema es algo más que la simple suma de sus elementos constitutivos. Por un lado, emergen propiedades nuevas que no pueden atribuirse a ninguno de ellos analizados individualmente
- En todos los organismos ocurren reacciones químicas y transformaciones de la energía que son esenciales para la nutrición, el crecimiento, y para la conversión de energía en formas útiles. El conjunto de reacciones químicas que ocurren en el organismo constituyen su metabolismo. Los procesos metabólicos se realizan de manera continua en todos los organismos. Su objetivo es obtener y utilizar la energía contenida en los nutrientes. El crecimiento biológico es un aumento del tamaño de las células individuales de un organismo, del número de tales células, o de ambas cosas. Algunos organismos, como casi todos los árboles, siguen creciendo durante toda su vida. Diversos animales tienen un período definido de crecimiento, que termina cuando alcanzan la edad adulta. Los organismos se desarrollan además de crecer. El desarrollo incluye todos los cambios que ocurren durante la vida de un organismo. La vida de las personas, como la de muchos organismos comienza con un óvulo fecundado, que crece y se desarrolla.
- La irritabilidad es una característica inherente a todo ser vivo; es la capacidad de responder a estímulos, que son los cambios físicos o químicos en su ambiente interno o externo. Los estímulos que inducen una respuesta en la mayor parte de los organismos son cambios de color, de temperatura, o de composición química del suelo, aire o agua circundantes. Si bien las reacciones de las plantas sulen ser menos evidentes que las de los animales, sí las tienen ante la luz, agua, contacto físico y otros estímulos. La reproducción es la característica que permite la continuidad de las especies en el planeta. Se define como la capacidad que tiene todo ser vivo de perpetuarse. La reproducción puede ser asexual, es decir sin la fusión de gametos, o sexual en la que se unen los gametos masculinos y femeninos para formar el huevo o cigoto, a partir del cual se desarrolla un nuevo organismo. En la reproducción sexual. En la reproducción sexual, cada descendiente es el producto de la interacción de los diversos genes que aportan ambos progenitores.
- Los procesos que ocurren en el interior de todos los organismos, deben ser regulados de manera minuciosa para que se mantenga la homeostasis, o sea el estado interno equilibrado. Estos mecanismos homeostáticos son sistemas de control autorregulados notablemente sensibles y eficientes.
- Los seres vivos poseen la capacidad de acomodarse a los requerimientos que les impone el ambiente, es decir se adaptan. Se entiende por adaptación cualquier cambio en la estructura, funcionamiento o conducta de estos seres que posibilita la supervivencia. La adaptación a los cambios ambientales implica modificaciones de las poblaciones. La capacidad de los seres vivos de sufrir varias modificaciones a través del tiempo que conducen a la formación de nuevas formas de vida (nuevas especies) se conoce como evolución.
- Los organismos vivos poseen diversos niveles de organización El nivel más básico de organización, incluye átomos y moléculas. Un átomo es la unidad mínima de un elemento químico que posee las características de dicho elemento. Los átomos se combinan químicamente para formar moléculas. Así, dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno y forman una molécula de agua. etc. En el nivel macromolecular, el aumento en complejidad en este nivel se expresa cuantitativamente por el tamaño de sus componentes. Cada macromolécula está formada por la unión de moléculas más simples y específicas. Ejemplos de macromoléculas son: proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos. Los complejos supramoleculares surgen como resultado de la interacción establecida por diferentes macromoléculas. Algunos ejemplos de estos complejos son: los ribosomas, las membranas biológicas, el nucleolo y los cromosomas. En el nivel supramolecular se incluyen a los virus. Aunque los virus no cumplen con todas las características reconocidas en los seres vivos, son capaces de subsistir a costa de un ser vivo y producir nuevos virus en el interior de las células que parasitan. Los complejos supramoleculares pueden organizarse en un nivel mayor de complejidad: los organelos celulares. Los organelos son la base del funcionamiento de la célula. Como ejemplos tenemos el núcleo, las mitocondrias, los cloroplastos, etc. A nivel celular comienza una nueva dimensión de organización: aparecen características y funciones exclusivas de los seres vivos. La célula es la unidad básica de la vida. Durante las fases iniciales de la evolución de los organismos multicelulares, las células se asociaron para formar tejidos, por ejemplo el tejido muscular y tejido nervioso. En la mayor parte de los organismos complejos, los tejidos se organizan en estructuras funcionales, llamadas órganos como el corazón, hígado, riñones. En los animales cada grupo de funciones biológicas es realizada por un grupo coordinado de tejidos y órganos, llamado sistema o aparato. El aparato digestivo y el sistema circulatorio son ejemplos al respecto. Los individuos u organismos pueden ser unicelulares (bacterias y protozoarios) o pluricelulares (un humano, un ratón). Los organismos se agrupan para estructurar un nuevo nivel de organización: las poblaciones. En la naturaleza, los seres vivos se organizan en grupos. Las poblaciones biológicas son agrupaciones de organismos de la misma especie que comparten un espacio determinado. Tienen la capacidad de reproducirse entre sí para generar descendencia fértil. El conjunto de poblaciones que interactúan en su medio ambiente compartiendo un espacio donde vivir, estableciendo relaciones de alimentación, etc. Permite definir el nivel organizacional de comunidad. Así, una comunidad puede estar compuesta de cientos de tipos diferentes de formas de vida. Una comunidad y su ambiente inanimado constituye lo que se denomina un ecosistema. Finalmente, la biosfera constituye el último nivel de organización. Incluye todos los ecosistemas de nuestro planeta y las interrelaciones que se establecen entre ellos.
- La Biología, como las demás ciencias, cuenta con un método de trabajo que se denomina Método Científico. El Método Científico consiste en una serie de pasos ordenados y es un marco de referencia empleado por la mayoría de investigadores. El método científico comprende los siguientes pasos: 1. Observación. Es la parte inicial del trabajo científico y su finalidad es obtener datos del fenómeno en estudio. La observación está presente a lo largo de todo el método científico. Sobre la base de la observación se plantean varios interrogantes, que darán origen a la hipótesis. 2. Hipótesis. Es una explicación tentativa que deberá ser puesta a prueba. Una buena hipótesis se caracteriza por lo siguiente: a) exhibe consistencia razonable con hechos bien establecidos, b) puede ser probada, y c) es falsible, es decir que puede demostrarse su falsedad, en su caso. 3. Experimentación. La hipótesis se prueba por medio de la experimentación; está suele realizarse en un laboratorio o en el campo. Durante la experimentación se reproduce un fenómeno, cuantas veces sea necesario, para una mejor observación; también se cambian las condiciones que originan el fenómeno, para ver las variaciones que se producen y así descubrir las causas del mismo. 4. Análisis de resultados. Es el proceso de comparar los resultados del experimento con la hipótesis, para verificar si hay coherencia entre ellos. 5. Conclusión. Con fundamento en los resultados, se pueden sacar conclusiones, las cuales predicen que, siempre que se den las mismas condiciones, se producirá el mismo fenómeno. Un aspecto importante de la actividad científica es comunicar y divulgar al resto de la comunidad científica las conclusiones de modo que sirvan como punto de partida para otros descubrimientos. Para ello se utilizan los medios de comunicación científicos (revistas, congresos, conferencias, etc.)
- Tradicionalmente, los seres vivos se han venido clasificando en cinco reinos: Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. Sin embargo, hoy en día, los biólogos están a favor de los esquemas de clasificación que consideran seis reinos, que a su vez se clasifican en tres grupos mayores denominados Dominios (Woese y col. 1990). Los dominios Archaea y Eubacteria incluyen a las bacterias y cianobacterias, que son oganismos unicelulares que carecen de núcleo y de otros organelos, por ello se les denomina Procariotas. Entre los procariotas, se han reconocido dos grupos claramente distintos de modo que en el sistema de seis reinos las bacterias se asignan a dos reinos Arqchaeobacterias y Eubacterias. La mayoría de las Archaea vive en los ambientes tales como fuentes sulfurosas de agua caliente donde experimentan temperaturas tan altas como de 80°C y pH de 2, a estos se les llama termoacidófilos. Otros viven en medios ambientes que contienen metano (metanógenos) o resisten altas concentraciones de sal (halófilos extremos). Todos los demás organismos, excepto los procariotas, son miembros del tercer dominio, Eukarya (eucariotas) y están compuestos por células con un núcleo y estructuras internas denominadas organelos. Los protozoarios y las algas son organismos unicelulares o multicelulares sencillos que conforman el reino de los Protistas. Algunos protistas están adaptados para realizar la fotosíntesis. El reino de los hongos (Fungi) incluye a las levaduras, mohos y setas (los hongos típicos). Estos organismos no realizan fotosíntesis, sino que obtienen nutrientes al secretar enzimas en los alimentos y luego absorberlos. Los miembros del reino de las plantas (Plantae) son organismos multicelulares complejos y complejos adaptados para la fotosíntesis. El reino de los animales está (Animalia) está constituido por organismos multicelulares complejos que tienen un alto grado de especialización de tejidos y organización corporal, que han evolucionado a la par con la movilidad, complejos órganos de los sentidos, sistemas nerviosos y musculares entre otros.
- La Célula es es la unidad vital, morfológica, fisiológica, genética y evolutiva de los seres vivos. Existen dos tipos celulares básicos: procariotas y eucariotas. La evolución de las células procariotas precede a las eucariotas en dos mil millones de años. Las eucariotas se distinguen de las células procariotas por su compleja estructura. Específicamente las células eucariotas contienen compartimientos limitados por membranas en donde se cumple una actividad metabólica especifica, y más importante aún es la presencia de un núcleo, que es un compartimiento limitado por una membrana donde reside el ADN. En contraste las células procariotas no contienen compartimientos delimitados por membranas. Sin embargo, los procariotas presentan un alto grado de organización subcelular.
- La membrana celular es una barrera para las moléculas que ingresan o salen de la célula. Estas moléculas pueden ser nutrientes gases o desechos. En la membrana plasmática los lípidos se ordenan espontáneamente formando una bicapa lipídica, donde los extremos hidrofílicos se encuentran hacia fuera y los hidrofóbicos hacia adentro. Esta es la base de las membranas celulares. Entre los principales lípidos se encuentran los fosfolípidos, los glicilípidos y el colesterol. La estructura de una membrana típica consiste en una bicapa lipídica que contiene proteínas incorporadas, donde una proteína típica de la membrana, llamada proteína transmembranal (proteína integral), tiene sólo una parte de su estructura incorporada. Un tipo de proteína transmembranal son los receptores de membrana que reconocen señales hormonales. Las proteínas permiten el paso de moléculas hidrofílicas y de iones a través de la membrana. Otro tipo de proteínas que no están unidas a lípidos pero sí asociadas a la membrana, son las denominadas proteínas periféricas. Los carbohidratos de la membrana son del tipo de los glicolípidos y glicoproteínas, y se encuentran exclusivamente en la cara extracelular. El Modelo del Mosaico Fluido explica la estructura actual de la membrana. Fue propuesto por S. Singer y G. Nicholson y supone que la membrana está formada por una doble capa de lípidos, en la cual se encuentran inmersas diferentes proteínas, formando una especie de mosaico en el que tanto los lípidos como las proteínas pueden realizar movimientos dentro de la bicapa.
- Una de las funciones más importantes de la membrana es la del transporte, que consiste en controlar la incorporación o eliminación de diferentes sustancias químicas a través de la membrana. Existen dos tipos de transporte: el transporte pasivo y el transporte activo. El transporte pasivo o no mediado se da directamente a través de la bicapa lipídica. No requiere un gasto de energía por parte de la célula y depende de la gradiente electroquímica, es decir, de la concentración a uno otro lado de la membrana. Hay dos tipos de transporte pasivo: la difusión simple (incluye también ósmosis) y la difusión facilitada, que se da a través de proteínas canal o proteínas transportadoras. El transporte activo se da en contra del gradiente de concentración. Este proceso implica un gasto de energía para la célula. En este tipo de transporte participan proteínas transportadoras conocidas como bombas de membranas, por ejemplo, la bomba de sodio - potasio
- Las células animales presentan una gran variedad de organelos celulares. Estos son: núcleo, retículo endoplasmático liso y rugoso, aparato de Golgi, mitocondrias, lisosomas, y vacuolas pequeñas. Cada uno de los organelos desempeña una función específica que contribuye al funcionamiento integrado de la célula. Hay además, una serie de complejos supramoleculares: el citoesqueleto, que contribuye a darle la forma a la célula; los centríolos, que participan en el proceso de división celular; y los ribosomas que participan en la síntesis de proteínas.
- En las células eucariotas el núcleo es el organelo que almacena material genético (ADN) y el nucleolo. El ADN eucariota se une a proteinas conformando la cromatina, la que posteriormente organizará a los cromosomas. El núcleo está delimitado por una doble membrana que lo separa del resto del citoplasma.