Biología. Estructura y funciones de los organismos

1. Fundamentos

1.1. Carácter científico y metodológico de la biología

En un principio la biología consistía en la clasificación de plantas y animales, siendo de esta manera predominantemente descriptiva. Los naturalistas eran los biólogos del pasado, quienes se dedicaban a recolectar organismos y a describirlos minuciosamente asignándoles nombre científico.

Poco a poco la biología fue apoyándose en la observación cuidadosa y metódica de los fenómenos naturales, paso de ser una ciencia descriptiva (y subjetiva) a ser una ciencia experimental y objetiva, de manera que se fueron cambiando viejas ideas para dar lugar a nuevas teorías científicas. La biología actual se basa en tres teorías:

teoría celular.- demuestra que todos los seres vivos están formados de células y por lo tanto da unidad al mundo vivo.

teoría de la evolución.- muestra que los seres vivos que conocemos tuvieron un origen común y están emparentados entre sí.

teoría del gen.- muestra que la base de la continuidad de la permanencia de los caracteres hereditarios que van pasando de una generación a otra.

Campo de estudio

La biología estudia a los seres vivos en todos sus niveles, desde la molécula hasta los individuos completos. Estudia también los genes, así como las bases neuronales del pensamiento, la forma en que funcionan los seres vivos, relaciones de especies en el medio ambiente, origen de enfermedades, comportamiento y su historia.

La biología es una ciencia experimental y sistemática que pretende describir los procesos que comparten los seres vivos, la forma en que se mantiene y multiplica la vida, la biodiversidad y relaciones entre organismos.Se puede estudiar en campo o en laboratorio, podemos estar interesados en estudiar organismos microscópicos, órganos, tejidos o conjuntos de animales. Abarca un campo amplio del conocimiento. Como las siguientes ramas ramas:

v Anatomía: Describe las estructuras de los organismos.

v Bacteriología: estudia las bacterias.

v Biofísica: estudia el estado físico de la materia viva.

v Biología: estudia las moléculas que constituyen los seres vivos.

v Bioquímica: Estudia la estructura y función molecular de la materia viva.

v Botánica: estudia las plantas.

v Citología: estudia los tejidos.

v Ecología: estudia los ecosistemas.

v Embriología: estudia cómo se desarrollan los óvulos fecundados.

v Etología: estudia el comportamiento de los animales.

v Evolución: estudia cómo han ido variando las especies a lo largo del tiempo.

v Fisiología: estudia las funciones orgánicas de los seres vivos.

v Genética: estudia cómo se heredan los caracteres biológicos.

v Histología: estudia los tejidos.

v Microbiología: estudia los organismos microscópicos.

v Morfología: estudia la estructura de los seres vivos.

v Paleoecología: estudia los ecosistemas del pasado.

v Paleontología: estudia los restos de vida en el pasado.

v Taxonomía: estudia la clasificación de los seres vivos.

v Virología: estudia los virus.

v Zoología: estudia los animales

¿Qué significa y qué estudia la biología?

Estudia a los seres vivos.

Es una ciencia de conocimientos ordenadas de todos los fenómenos naturales y sus relaciones recíprocas. El término biología viene del griego “bios” que significa vida y “logos” que quiere decir estudio o ciencia.

Describe las características que manifiestan los organismos vivos.

Manifiestan características típicas como:

Crecimiento (y regeneración)

Reproducción

Metabolismo (término usado para designar el conjunto de reacciones físicas y químicas y sus respectivos cambios energéticos que se efectuarán en todo organismo)

Irritabilidad (capacidad de reaccionar ante estímulos)

Movimiento

Complejidad

Adaptación (capacidad para ajustarse a los cambios del medio).

Define qué es un organismo como sistema viviente basándose en sus conocimientos actuales:

Una forma viviente es, en esencia un sistema complejo, altamente organizado, independientemente con estructuras físico-químicas definida, capaz de utilizar la materia y energía del medio ambiente por medio de cadenas integradas y autoestablecidas de reacciones físico-químicas, para así crecer y reproducirse.

¿De qué carecen los sistemas no vivientes?

El hombre ha inventado numerosos y variados sistemas, con todas o muchas características de los sistemas vivientes, excepto el crecimiento y reproducción.

Actualmente, las máquinas y circuitos electrónicos son capaces de imitar ciertos aspectos del comportamiento humano, tales como valorar, seleccionar, etc. Pero por ningún motivo podemos considerarlos vivos.

Características del método científico aplicado a la Biología

1. Observación: Consiste en mirar con detenimiento y escudriñar lo observado, para plantearse preguntas y acercarse así a la solución del problema que se presenta.

2. Planteamiento del problema: Consiste en formular preguntas sobre lo observado, a fin de delimitar el objeto de estudio y el aspecto específico del mismo.

3. Formulación de hipótesis: La hipótesis es la explicación tentativa del problema con base en los conocimientos adquiridos sobre el objeto de estudio. Generalmente se supone una causa lógica y razonable del

fenómeno, no obstante en la formulación de hipótesis se debe promover el pensamiento divergente y creativo, es decir, todas las posibilidades de respuesta, por más descabelladas que parezcan, deben considerarse.

4. Experimentación: Serie de actividades, pruebas y análisis que nos ayuda a reproducir un fenómeno, tomando en cuenta las condiciones particulares del objeto de estudio y las variables pertinentes.

5. Confirmación o rechazo de la hipótesis: A través de la experimentación, algunas de las hipótesis se comprueban y otras se descartan. Cuando los resultados obtenidos confirman la veracidad de la hipótesis, entonces se puede establecer una teoría o ley. De lo contrario regresamos al punto de partida, para buscar nuevas hipótesis.

1.2. Relación de la biología con la tecnología y la sociedad

Podemos definir la tecnología como la sistematización de los conocimientos y técnicas aplicables a cualquier actividad, comúnmente para fines prácticos o comerciales, en forma específica, cuando para esos mismos fines se utiliza o altera algunos organismos, célula o molécula biológica entonces se trata de biotecnología.

Biotecnología moderna. El cultivo de plantas y la crianza de animales en forma selectiva se siguen practicando, pero el mejoramiento de sus características por reproducción normal es un proceso muy lento y solo sirve para los organismos de reproducción sexual.

El avance que actualmente ha alcanzado la ciencia en áreas biológicas como la ingeniería genética, la bioquímica, la biología celular, etcétera, ha abierto un número inimaginable de oportunidades en muchas actividades como la investigación biológica en enfermedades, agricultura y ganadería, etcétera.

Ingeniería genética. Realiza la construcción o reconstrucción de moléculas de ADN (ácidos desoxirribonucleicos) que originan nuevas combinaciones de genes (recuerda que un gen es la unidad de la herencia biológica formada por ADN), mediante la aplicación de técnicas de la biología molecular in vitro; por lo que a la célula o al organismo tratados por medio de la ingeniería genética se le han agregado, suprimido o modificado genes, gracias en gran parte al descubrimiento del ADN recombinarte que puede contener genes, o partes de estos, de distintos organismos. A estos organismos a los que se les ha modificado el ADN o se han obtenido de otras especies, se les da el nombre de transgénicos.

La biotecnología moderna ha trasformado significativamente los procesos de estudios e investigación, así como muchas de las actividades del hombre de las que solo se mencionaran algunas como ejemplo:

Agricultura y ganadería. Mejoría de las características de los individuos transgénicos y de sus productos como mejor desarrollo; resistencia al clima, a ciertas enfermedades y hacia algunos virus, a insectos; mayor tamaño, mayor cantidad de individuos, mejor sabor de sus productos, mayor valor nutritivo, etcétera

Medicina. Proyectos de genoma humano, obtención de hormonas como la insulina y la del crecimiento humano. También se modifican vacunas, antibióticos, anticongelantes (que eliminan los coágulos que ocasionan trombosis).

La biotecnología también se aplica en terapias genéticas, como al aplicar la ingeniería genética en algunas “células madre” para reemplazar los genes defectuosos. Se utiliza en las pruebas forenses en la obtención de medicamentos, etcétera.

Preservación del ambiente. En el tratamiento de aguas negras, para combatir derrames de petróleo (en ambos casos mediante conversiones

microbianas), para destoxificar algunas sustancias peligrosas de los depósitos de basura, utilización de microorganismos (transgénicos) para la recuperación de los suelos, etcétera.

2. La evolución

2.1. Origen de la vida

PRIMEROS INDICIOS DE VIDA

La Tierra se formó hace 4.600 millones de años. Cerca de 1000 millones de años más tarde ya albergaba seres vivos. Los restos fósiles más antiguos conocidos se remontan a hace 3.800 millones de años y demuestran la presencia de bacterias, organismos rudimentarios procariotas y unicelulares.

Muy recientemente se han descubierto pruebas de vida aún más antiguas en forma de indicios de actividad fotosintética con una antigüedad de 3.850 millones de años.

Las condiciones de vida en esa época eran muy diferentes de las actuales. La actividad volcánica era intensa y los gases liberados por las erupciones eran la fuente de la atmósfera primitiva, compuesta sobre todo de vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y metano y carente de oxígeno. Ninguno de los organismos que actualmente vive en nuestra atmósfera hubiera podido sobrevivir en esas circunstancias. El enfriamiento paulatino determinó la condensación del vapor y la formación de un océano primitivo que recubría gran parte del planeta.

APARICION DE LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS

La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparín. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra hace de 3.000 a 4.000 millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos (oxígeno,metano,amoníaco), dieron lugar a unas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos

constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleicos. Según Oparín, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y diverdificándose.

Estas hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de 1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una mezcla de metano, amoníaco, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y vapor de agua). Sometió la mezcla a descargas eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una semana, Miller identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia había postulado Oparín.

PRIMERAS CÉLULAS

Todos los seres vivientes están formados por células cada una de ellas encerradas en una membrana rica en lípidos especiales que la aisla del medio externo. Estas células contienes los ácidos nucleicos ADN y ARN, que contienen la información genética y controlan la síntesis de proteínas.

Pueden formarse membranas lipídicas en ausencia de vida. Esto ya lo demostró Oparin, quien, en efecto, obtuvo en el curso de sus experimentos medio ricos en moléculas biológicas separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria. Estas "gotitas", a las que llamó coacervados, recuerdan a células rudimentarias. Otros investigadores han obtenido también estructuras similares. La teoría de Oparin se vio reforzada por los descubrimientos de un paleontólogo francés que identificó estructuras de

este tipo con una antigüedad de 3.000 millones de años; se llaman cocoides, y se consideran antepasados de las bacterias.

Así, la primera forma de vida terrestre probablemente fue una célula simple que encerraba un ácido nucleico similar al ARN dentro de una membrana rudimentaria capaz de reproducirse por división.

FUENTES HIDROTERMALES Y ORÍGEN DE LA VIDA

En el océano Pacífico a muchos miles de metros de profundidad, se han descubierto fuentes hidrotermales de agua que brota de una temperatura de 350 º C y está cargada de numerosas sustancias, entre ellas sulfuro de hidrógeno y otros compuestos de azufre. Alrededor de estas fuentes abunda la vida y proliferan unas bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de los compuestos azufrados del agua y que, de este modo, reemplazan a los organismos fotosintéticos, que toman la energía de la luz solar (además, estas bacterias no pueden vivir en medios con oxígeno). Las condiciones de vida que reinan en la proximidad de estas fuentes recuerdan bastante a las comunes hace 3.500 millones de años. Por eso algunos investigadores defienden la idea de que la vida apareció en el fondo oceánico, cerca de estas fuentes hidrotermales, y no en la superficie, en las charcas litorales expuestas a luz solar intensa.

EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y DIVERSIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS

Fuese cual fuese el lugar en que surgió la vida, es seguro que los primeros seres vivos eran bacterias anaerobias, es decir, capaces de vivir en ausencia de oxígeno, pues este gas todavía no se encontraba en la atmósfera primitiva. De inmediato comenzó la evolución y la aparición de bacterias distintas, capaces de realizar la fotosíntesis. Esta nueva función permitía a tales bacterias fijar el dióxido de carbono abundante en la atmósfera y liberar oxígeno. Pero éste no se quedaba en la atmósfera, pues era absorbido por las rocas ricas en hierro. Hace 2.000 millones de años, cuando se oxidó todo el hierro de las rocas, el oxígeno pudo empezar a acumularse en la atmósfera.

Su concentración fue aumentando y el presente en las capas altas de la atmósfera se transformó en ozono, el cual tiene la capacidad de filtrar los rayos ultravioletas nocivos para los seres vivos. A partir de este momento se asiste a una verdadera explosión de vida. Los primeros organismos eucariotas aparecieron hace unos 1.500 millones de años y los primeros pluricelulares hace unos 670 millones. Cuando la capa de ozono alcanzó un espesor suficiente, los animales y vegetales pudieron abandonar la protección que proporcionaba el medio acuático y colonizar la tierra firme.

5 teorías sobre el origen de la vida

5. Teoría de fuente hidrotermal

La teoría de los respiradores o de ventilación de aguas profundas, comúnmente se conoce como la teoría de fuente hidrotermal y sugiere que la vida podría haber comenzado a partir de aberturas submarinas o respiradores hidrotermales debajo del mar, desprendiendo moléculas ricas en hidrógeno que fueron clave para el surgimiento de la vida en la Tierra. Los calientes rincones rocosos de este tipo de formaciones habrían de tener grandes concentraciones de este tipo de moléculas y proporcionar los catalizadores minerales necesarios para las reacciones críticas. De hecho, en la actualidad, este tipo de formaciones submarinas, ricas en energía química y térmica, mantienen con vida a ecosistemas completos bajo agua.

4. Teoría glacial

La teoría glacial sugiere que hace unos 3700 millones de años atrás, la Tierra entera estaba cubierta de hielo, ya que la superficie de los océanos se habían congelado a consecuencia de la luminosidad del Sol, prácticamente un tercio menor de lo que es ahora. Esa amplia capa de hielo, seguramente de varios cientos de metros de espesor, sirvió para proteger a los más frágiles compuestos orgánicos de la luz ultravioleta, así como también de cualquier otra amenaza exterior. Ese resguardo, oscuro y frío, también habría ayudado a que las moléculas resistieran más y tuvieran más posibilidades de desarrollar reacciones eficaces importantes para la aparición de la vida.

3. Hipótesis del mundo de ARN

Sabemos que el ADN necesita de proteínas para formarse y del mismo modo, para que las proteínas se formen se necesita ADN, entonces, ¿cómo se formó una por primera vez sin la otra? Por un lado se menciona que puede que el ARN sea capaz de almacenar información de la misma forma en la que lo hace el ADN, además de funcionar como enzima para las proteínas. Por ende, el ARN sería capaz de ayudar en la creación tanto de ADN como de proteínas y entonces, como indica la hipótesis del mundo de ARN, ser responsable del surgimiento de la vida terrestre. Con el tiempo, el ADN y las proteínas dejaron de necesitar del ARN, volviéndose más eficientes. Sin embargo, aún

hoy, el ARN continúa siendo de grandísima importancia para muchos organismos. Ahora bien, seguimos con una gran pregunta: ¿de dónde salió el ARN?

2. Teoría de los principios simples

En contraposición a la hipótesis del mundo de ARN que acabamos de ver, la teoría de los principios simples señala que la vida en la Tierra comenzó a desarrollarse de formas simples y no tan complejas como las del ARN. Así, la vida habría surgido a partir de moléculas mucho más pequeñas que interactuaban entre ellas mediante ciclos de reacción. Según la teoría, estas moléculas habrían de encontrarse en pequeñas y simples cápsulas semejantes a membranas celulares que con el paso del tiempo fueron volviéndose cada vez más complejas.

1. Teoría de la panspermia

La teoría de la panspermia es una de las más interesantes acerca del origen de la vida en nuestro planeta. De hecho, esta teoría propone que la vida no se originó en la Tierra, sino en cualquier otra parte del vasto universo. Está más que probado que las bacterias son capaces de sobrevivir en el espacio exterior, en condiciones sorprendentes y durante largos períodos de tiempo, la teoría de la panspermia supone que de esta manera, rocas, cometas, asteroides o cualquier otro tipo de residuo que haya llegado a la Tierra, millones de millones de años atrás, trajo la vida a nuestro planeta. Se sabe que desde Marte, enormes fragmentos de roca llegaron a la Tierra en varias oportunidades y los científicos han sugerido que desde allí podrían haber llegado varias formas de vida. De todas maneras, nuevamente nos enfrentamos a la cuestión, sólo que desde otra manera, de cierto modo se está transfiriendo nuestra interrogante a otro lugar.

2.2. Evolución orgánica

La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. La palabra evolución para describir tales cambios fue aplicada por primera vez en el siglo XVIII por el biólogo suizo Charles Bonnet en su obra Consideration sur les corps organisés. No obstante, el concepto de que la vida en la Tierra evolucionó a partir de un ancestro común ya había sido formulado por varios filósofos griegos, y la hipótesis de que las especies se transforman continuamente fue postulada por numerosos científicos de los siglos XVIII y XIX, a los cuales Charles Darwin citó en el primer capítulo de su libro El origen de las especies. Sin embargo, fue el propio Darwin, en 1859, quien sintetizó un cuerpo coherente de observaciones que consolidaron el concepto de la evolución biológica en una verdadera teoría científica.

La evolución como una propiedad inherente a los seres vivos, actualmente no es materia de debate entre la comunidad científica relacionada con su estudio. Los mecanismos que explican la transformación y diversificación de las especies, en cambio, se hallan todavía bajo intensa investigación científica. Dos naturalistas, Charles Darwin y Alfred Russel Wallace, propusieron en forma independiente en 1858 que la selección natural es el mecanismo básico responsable del origen de nuevas variantes genotípicas y, en última instancia, de nuevas especies. Actualmente, la teoría de la evolución combina las propuestas de Darwin y Wallace con las leyes de Mendel y otros avances posteriores en la genética; por eso se la denomina síntesis moderna o «teoría sintética». Según esta teoría, la evolución se define como un cambio en la frecuencia de los alelos de una población a lo largo de las generaciones. Este cambio puede ser causado por diferentes mecanismos, tales como la selección natural, la deriva genética, la mutación y la migración o flujo genético. La teoría sintética recibe en la actualidad una aceptación general de la comunidad científica, aunque también algunas críticas. Ha sido enriquecida desde su formulación, en torno a 1940, gracias a los avances de otras disciplinas relacionadas, como la biología molecular, la genética del desarrollo o la paleontología. De hecho, las teorías de la evolución, o sea, los sistemas de hipótesis basadas en datos empíricos

tomados sobre organismos vivos para explicar detalladamente los mecanismos del cambio evolutivo, continúan siendo formuladas.

2.3 Teorías de la evolución

Anaximandro (610 a 546 a.c.)

Anaximandro creyó que del calentamiento del agua y de la tierra nacieron peces o animales muy semejantes a ellos; en su interior se originaron hombres con forma de embrión retenidos dentro hasta la pubertad; una vez que se rompieron dichos embriones, salieron a la luz varones y mujeres, capaces de alimentarse.

Aristóteles (384 a 322 a.c.)

Concibió el mundo natural desde una concepción creacionista y estática. Aristóteles ordeno la diversidad de los seres vivos imaginándolos dispuestos en peldaños de una escalera, la escala natural para Aristóteles correspondía a una interpretación del diseño elaborado por una mente divina suprema:

1. El mundo inanimado, compuesto por los cuatro elementos: aire, agua, fuego y tierra.

2. El mundo de las plantas o seres con alma vegetativa.

3. El mundo de los animales o seres con alma vegetativa y sensitiva.

4. El mundo del hombre o seres con alma vegetativa, sensitiva e intelectiva, que hace al ser humano capaz de alcanzar el conocimiento.

Lamarck (Propuesto en 1809)

1. Los organismos son guiados a través de su existencia por una fuerza innata y misteriosa que les permite sobreponerse a la adversidad del medio.

2. El medio ambiente actúa como una “fuerza modificadora” sobre los organismos, imponiendo necesidades que hacen surgir nuevos órganos y funciones.

3. El “uso y desuso de las partes”. El desarrollo de los órganos y su actividad están en relación constante con el uso que de ellos se haga. Si un órgano es utilizado. Entonces crece y se hace más eficiente. De lo contrario, se puede degenerar o atrofiarse.

4. La herencia de los caracteres adquiridos: lo que se ha adquirido, impreso o modificado en la organización de los individuos durante el curso de su vida, en conservado y transmitido a sus descendientes.

Darwin (Publicado en 1859)

Según Darwin en la naturaleza hay una gran diversidad de seres vivos y en cada especie hay poblaciones cuyos individuos tienen pequeñas variaciones en sus características, estas variaciones no son “buenas” ni “malas”, en principio, pero situada esa población en determinadas condiciones ambientales, unas características darán ventajas y otras desventajas, para sobrevivir, ocurrirá una selección natural de los individuos con las características que mejor se adopten al medio.

Cuando el número de variaciones acumuladas es tan grande respecto de la especie inicial serán muy diferentes, tanto que incluso los individuos originarios y los “nuevos” no sean compatibles para reproducirse, en ese momento habrá dos especies diferentes.

Adaptación

Los seres vivos utilizan la luz como un estímulo que regula la periodicidad de sus ritmos de actividad y estaciones. Se conoce con el nombre de foto periodicidad a las respuestas fisiológicas de los organismos (generalmente relacionados con algún proceso de desarrollo) como resultado de los cambios en la duración del día y de la noche. Son tres categorías:

1. Las plantas de día corto florecen cuando los días son de una duración menor a un valor máximo, que es particular para cada especie.

2. Las plantas de día largo, por el contrario floreces cuando el periodo de luz diario se extiende por encima de un valor mínimo.

3. Las plantas de día neutro florecen tanto en temporadas de días cortos como en las de días largos.

La presencia de seres vivos en ambientes con temperaturas extremas refleja la existencia de estructuras mecanismos de adaptación que reducen sus efectos sobre los procesos fisiológicos. Los organismos usan sus proteínas para alterar su piel, escama, plumas, etc. Para de esta manera aislar el calor en caso de frio, o mantenerse a temperaturas estables.

Homeotermos: del griego homos=igual, mantienen la temperatura de su cuerpo de un rango estrecho.

Poiquilotermos: poikilo=variable, cuya temperatura corporal varía según la del ambiente.

Endotérmicos: Debido a que los mamíferos y las aves mantienen la temperatura corporal por producción metabólica de calor, se los considera organismos endotérmicos.

Ectotermia: Es la forma de mantener parcialmente constante la temperatura corporal utilizando fuentes externas de calor.

Tipo Característica

Plantas Terrestres

-Poseen hojas y tallos herbáceos cubiertos por cutículas impermeables.

-Poseen estomas, a través de las cuales se elimina de mayor a menor cantidad de agua según las condiciones

externas e internas.

-Tallos leñosos que impiden la evaporación.

-Raíces más desarrolladas que absorben con mayor eficacia el agua del suelo.

Plantas de Regiones Desérticas

-Hojas pequeñas y cubiertas con gruesas cutículas impermeables.

-Tallos carnosos que almacenan agua.

-Crecimiento cervical de las hojas para reducir la exposición a la luz solar.

-Ciclos biológicos que se completan durante el corto periodo de lluvias.

Plantas Tropicales

-Grandes hojas.

-Numerosas estomas en ambas caras, por lo tanto abundante evaporación.

-Algunas son epífitas y poseen raíces aéreas que absorben la humedad del ambiente

Ambientes secos Ambientes con agua

*Camellos: almacenan grasas en sus gibas que les sirve como reserva energética.

-Reducción de la formación de la orina y transpiración

-Densa capa de pelo que aísla térmicamente su cuerpo y reduce la evaporación

*Ratas Canguro: no poseen glándulas sudoríparas.

*Peces de agua salada:

-Beben agua y eliminan la sal que entre con ella a través de las branquias y los riñones.

-Retienen agua produciendo reducidas cantidades de orina.

*Peces de agua dulce:

-Beben poca agua

-Eliminan abundante orina.

-Eliminan orinas muy concentradas en sales.

-Incorporan activamente sales a través de las branquias

TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA A NIVEL CELULAR

Al principio las respuestas relativas al origen de la vida se basaron en ideas míticas, y mágicas o en observaciones empíricas, pero la búsqueda de respuestas basándonos en el método científico no nos ha permitido obtener respuestas absolutas y definitivas a esta cuestión.

Teoría creacionista

La teoría creacionista afirma que la vida surgió por la acción de un ser supremo o divino.

Teoría de la generación espontánea o abiogenista

Surgió de la observación cotidiana de que aparentemente la vida aparecía de manera espontánea en basureros, charcos, lodo o graneros. De estas observaciones derivaron las ideas de generación espontánea, teoría según la cual la vida puede nacer a partir de la materia inerte, dadas las condiciones adecuadas.

Anaximandro y Tales de Mileto pensaban que la vida surgía del lodo o de la combinación de dos o más de los elementos fundamentales (agua, aire, tierra y fuego).

Aristóteles decía que la vida surgía del rocio, el sudor, el agua de mar y el lodo, pero que tenía que recibir un soplo vital o entelequia para transformarse en materia viva. Surgiendo así el vitalismo.

Johann B. Van Helmont, un médico vitalista muy conocido, publico receta para hacer ratones (1667).

Francisco Redi no estaba convencido de las ideas de la generación espontanea, entonces coloco pedazos de carne en recipientes tapados y los comparo con otros que dejo abiertos. Indicó que la generación espontanea era errónea.

Needham realizo experimentos donde intentaba demostrar la existencia de fuerza vital.

lazaro spallanzani repitió experimientos de Needham, prolongando esterilización, demostrando que no se formaban microorganismos. los vitalistas argumentaban que el calor dañaba el aire y que al cerrarlos herméticamente se impedía el paso de la fuerza vital, así que no aceptaban los resultados publicados por spallanzani en 1765.

Biogenistas

Durante el siglo XIX, resurgió la duda y los científicos se encontraban divididos en dos bandos: los que apoyaban el vitalismo, es decir, la teoría de la generación espontanea, y los que la negaban.

En 1862 la Academia de Francia de ciencias ofreció un premio en efectivo que lograra demostrar una de las dos teorías. El ganador fue Luis Pasteur quien descartó para siempre la generación espontánea para siempre.

Pasteur empleo para su experimento un matraz cuello de cisne dentro del cual esterilizo caldo nutritivo. El caldo, al enfriarse, era ventilado por la abertura del cuello, pero los organismos quedaban atrapados en el trayecto al interior, donde el caldo permanecía intacto. De esta manera los vitalistas no pudieron argumentar que la "fuerza vital" no entraba y con lo cual comprobó su la teoría.

Así, Pasteur demostró la teoría de la biogénesis, es decir, que la vida proviene de la vida y que no es posible que surja espontáneamente.

Teoría de la Panspermia

Los experimentos de Pasteur dieron lugar a una serie de cuestiones: ¿cómo se originó por primera vez la vida?

Hasta el siglo XX hubo quienes decidieron retomar el tema del origen de la vida. Así en 1908, el químico Svante Arrhenius propuso que la vida había llegado a la tierra por medio de esporas resistentes al calor y radiaciones cósmicas.

Esta teoría tiene dos objeciones:

en aquellos tiempos se dudaba que las esporas resistieran altas temperaturas.

No resolvía el problema del origen de la vida porque simplemente traslada el problema a otro sitio del universo. Cabría entonces preguntarse como surgió la vida en el sitio de donde provenía la espora.

Evolución química

La tierra primitiva

En 1924, el bioquímico Alexander Oparin público su libro el origen de la vida, en el que desarrollo una teoría nueva para resolver el viejo problema. Esta teoría indica que la tierra primitiva contenía una serie de compuestos que al combinarse dieron origen a niveles de organización mayores, el cual hace referencia al proceso llamado evolución molecular.Oparin se basaba en las pruebas que indicaban la presencia de hidrogeno, metano, amoniaco, ácido cianhídrico, vapor de agua y otros más en la atmosfera primitiva; las continuas descargas eléctricas producidas en las tormentas, el calor de las erupciones volcánicas, los elementos que producían radioactividad y rayos cósmicos. Todas estas fuentes de energía contribuían a la formación de nuevos compuestos orgánicos, así, los mares primitivos se fueron inundando de materia orgánica, que poco después dio origen a los primeros seres vivos.También el biólogo Jonh B. S. Haldane llegó a la misma conclusión de Oparin, pero este, publico un artículo llamado "el origen de la vida", donde se hacía referencia a la misma idea propuesta por Oparin, llamando sopa primigenia a los mares repletos de materia orgánica, donde aparecieron las primeras células.

Experimento de Miller-Urey

La teoría de Oparin era interesante pero desde el punto de vista científico no era suficiente. Pero el Químico Stanley L. Miller, tuvo la respuesta. Miller era un estudiante que trabajaba bajo la dirección de Harold C. Urey que estudiaba la composición de la atmosfera primitiva.Miller ideó un experimento para reconstruir en un matrz las condiciones atmosféricas de la tierra hace millones de años.El experimento consistió en colocar un matrz con una mezcla de metan, hidrogeno y vapor de agua; después coloco electrodos que produjeron descargas eléctricas durante una semana. El resultado del experimento fue una mezcla de aminoácidos, que son componentes de las células de los seres vivos. Encontró ácidos grasos, urea y otros compuestos orgánicos de alto peso molecular. Con esto se demostró que los compuestos orgánicos podían haberse originado como lo suponían Haldane y Oparin.

Reacciones de condensación

Se había demostrado que los monómeros podían haberse formado en las condiciones de la atmosfera primitiva, pero surgía la pregunta de cómo se habían de unir para formar estructuras más complejas (polímeros), es decir moléculas más grandes de polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos.

las reacciones de condensación donde se unen, implican la formación de una molécula de agua; por lo que difícilmente podrían haberse formado dentro del agua. Estas ideas encaminaron a la suposicion de que estos compuestos debieron haberse formado a orillas del mar, en charcos, donde había arcillas y el agua se evaporaba.

Otra hipótesis de Sidney Fox y sus colaboradores, propone que bajo condiciones de altas temperaturas se produce polimerización espontanea de aminoácidos a compuestos platinoides; por lo que estas condiciones no eran difíciles de encontrar.

Sistemas precelulares

La concentración de materia orgánica trajo como consecuencia la formación de pequeñas gotas en las que el medio interno estaba aislado del externo, de tal manera que algunos componentes de la sopa nutritiva quedaban atrapados dentro de esos sistemas precelulares. Estas gotitas tenia diferentes duraciones y alguna pudieron durar lo suficiente como para permitir que en su interior se llevaran a cabo procesos metabólicos y reproducción muy sencillos.

Para demostrar esto, Oparin mezcló soluciones de proteínas, carbohidratos y lípidos dando lugar a coacervados, que son estructuras muy parecidas a células pequeñas.

Sidney Fox, obtuvo, al calentar mezclas de aminoácidos en una solución salina, el modelo de las microesferulas proteicas, las cuales se ven como limitadas por una membrana simple o doble.

Adolfo herrera (mexicano) estructuro su teoría sobre el origen de la vida y la llamo plasmogenia. En ella propone que la vida surgió de la interacción de las moléculas. Elaboro mezclas de gasolinas, aceites y resinas, y obtuvo una gran cantidad de estructuras llamadas colpoides. Después, al mezclar tiocinato de amonio y formalina, obtuvo sulfobios.Estas estructuras tenían aspecto de células, tanto que podían confundir a un experto y ser calificadas como algún tipo de bacterias.

3. Materia viva y procesos

3.1. Biología molecular (moléculas inorgánicas, orgánicas y elementos biogenésicos).

Biología molecular

Los elementos que forman parte de los seres vivos son sorprendentemente similares entre sí en estructura y función. Todos los organismos que conocemos tienen proteínas, ácidos nucleicos y todos dependen del agua para sobrevivir.

Bioelementos primarios y secundarios

Porcentaje de bioelementos presentes en el cuerpo humano.

En el transcurso de la formación de los seres vivos se fueron eligiendo de manera natural aquellos que tenían la capacidad de combinarse con otros y

tener un numero atómico bajo. De los 92 elementos naturales que se conocen, 25 son los que forman parte de los seres vivos y cumplen en ellos una función.

Los elementos que forman parte de los seres vivos se conocen como elementos biogenesicos y se clasifican en bioelementos primarios y secundarios. Estos elementos son fundamentales para la formación de biomolecular fundamentales, tales como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Estos elementos constituyen aproximadamente el 97% de la materia viva y son carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, fosforo y azufre.

Los bioelementos secundarios son todos los elementos biogenéticos restantes. Se pueden distinguir entre ellos los que tienen una abundancia mayor al 0.1% en los organismos. Esto no significa que no tengan importancia, ya que una pequeña cantidad de ellos es suficiente para que el organismo viva.

Calcio, sodio, cloro, potasio, magnesio, flúor, cobalto, cobre, yodo, hierro, manganeso, silicio, selenio y zinc.

Moléculas inorgánicas de interés biológico

EL AGUA

Las propiedades del agua son muy especiales, tanto que gracias a ella la vida se ha podido desarrollar en nuestro planeta. Está formada por dos átomos de hidrogeno y uno de oxígeno y su formula química es H20la molécula del agua no tiene carga neta, pero su carga interna se encuentra distribuida de manera desigual, de forma que el extremo donde está el oxígeno es un tanto negativo y el extremo donde están los hidrógenos un tanto positivo. De manera que esta polarizada. De manera que se forman puentes de hidrogeno que son breves y unen las moléculas del agua.

Propiedades:

cohesión.- entre las moléculas del agua es elevada y hace que el agua sea casi incompresible. le brinda turgencia a las plantas (les da forma).

tensión superficial.-película o capa sobre la superficie provocada por puentes de hidrogeno.

adhesión.- da lugar a la capilaridad por lo cual es agua sube por un capilar. favorece el sistema vascular de los árboles y plantas.

tiene alto calor especifico.- los puentes de hidrogeno gastan energía por lo que para elevar la temperatura hay que aplicar gran cantidad de calor. permite esta característica que las células se mantengan estables y no hiervan con el calor que provocan sus procesos

sirve como solvente.- sirve como solvente para gran cantidad de sustancias, como las azucares y otras moléculas polares, a las llamadas hidrofilas.

Sales minerales

Generalmente ingresan a nuestro organismo como parte de una sal.

las sales minerales actúan como soluciones buffer o amortiguadoras, que mantienen el pH del organismo, lo cual es esencial para que las funciones no se alteren.

Biomoleculas organicas.

El carbono es un elemento muy versatil. Juega un papel muy importante en los procesos de los seres vivos, ya que toda la química de la vida gira alrededor de él. Los compuestos orgánicos siempre contienen carbono, por lo que el estudio de la química del carbono se le ha llamado la química orgánica.

Su propiedad más importante es que puede formar enlaces covalente con otros átonos y con más carbono.

El carbono contiene 4 electrones en la última capa de valencia. Este elemento tiene una tendencia a compartir, más que a donar o recibir electrones. Esta capacidad ha dado origen a muchas moléculas, que cumplen infinidad de funciones al participar de manera activa en los procesos químicos de los seres vivos.

Los compuestos del carbono pueden asumir formas de cadenas, ramificaciones y anillos, y pueden estar formados por cientos o hasta miles de átomos, como sucede en las moléculas tan complejas como las proteínas del ADN. La función está determinada por la estructura molecular. Las principales moléculas orgánicas de los seres vivos son los carbohidratos, los lípidos, las proteínas los ácidos nucleicos. Estas moléculas suelen estar formadas por subunidades que se ensamblan entre sí, como si fueran ladrillos que conforman una construcción. Cada unidad es llamada monómero y a la unión de monómeros se les llama polímeros.

Carbohidratos

Siempre contienen C, H, y O, y químicamente se pueden definir como polialcoholes con un grupo carbonilo (aldehído o cetona). Realizan las siguientes funciones:

- Proporcionan energía, hasta 4 Klas/gr (glucosa), y la almacenan (almidón, glucógeno).

-Forman estructuras (celulosa, ribosa del RNA, etc.)

-Constituyen moléculas de tipo dinámico (vitamina C, heparina, etc.).

Los carbohidratos se clasifican en:

Monosacáridos

Aldosas

Cetosas

Disacáridos

Sacarosa

Maltosa

Lactosa

Polisacárido

Almidón

Glicógeno

Dextrina

Celulosa

Los carbohidratos se forman de cadenas de 3 a 7 carbonos. Llamados por este número: triosas, tetrosas, pentosas y asi sucesivamente. Entonces la glucosa, que está formada por 6 carbonos, es una hexosa, lo mismo que la fructosa o azúcar de las frutas.

En el caso de la fructosa y la glucosa es que tienen el grupo cetona o el grupo aldehído.

La glucosa no se encuentra en forma lineal en la naturaleza, tiende a formar un anillo.

Ejemplos de monosacáridos:

Ribosa: presente en el ARN, participa en la elaboración de proteínas.

Desoxirribosa. Es también una pentosa y forma parte del ADN, la molécula de la herencia.

Fructosa. Es el azúcar de las frutas

Glucosa: es el monosacárido más abundante en los seres vivos. lo producen las plantas por la fotosíntesis.

Galactosa: Es una hexosa que forma parte del azúcar de la leche.

Oligosacáridos

Son dulces y proporcionan energía. Un ejemplo es la sacarosa que se obtiene a partir de la caña de azúcar o de la remolacha.

Los oligosacáridos están formados por dos monosacáridos unidos por medio de un enlace glucosúrico. Al unirse dos moléculas de azúcar, se pierde una molécula de agua. En la sacarosa, se unen una molécula de glucosa y una e fructosa.

Otro disacárido es la lactosa, que es el azúcar de la leche. esta formada por la unión de una molécula de glucosa y una de galactosa.

La maltosa es el disacárido que se produce cuando se rompen polisacáridos formados por unidades de glucosa. Está formado por la unión de moléculas de glucosa y aparece en nuestro tubo digestivo cuando iniciamos la digestión de los alimentos que contienen polisacáridos.

polisacáridos

Los polisacáridos son polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos. Algunos de ellos funcionan como reserva energéticas, tanto en plantas como animales. Otros cumplen funciones estructurales y dan firmeza a ciertos organismos.

Almidón: es el polisacárido de reserva de la plantas. Está formado por la unión de cientos de unidades de glucosa que forman espirales compactas, de manera que se puedan almacenar adecuadamente. El enlace que se forma entre estas unidades de glucosa se conoce como alfa-glucosúrico.

Glucógeno: se le conoce como almidón animal. Está formado por la unión de moléculas de glucosa formando una estructura muy ramificada, es decir, con muchas cadenas laterales que se desprenden de una cadena lateral. Los enlaces que se forman son alfa-glucosúricos.

Celulosa: la celulosa contiene moleculas de glucosa enlazadas de manera distinta a como se une el almidon y el glucogeno. En este caso los enlaces son

beta-glucosidicos. La orientacion de las moleculas de glucosa hace que la celulosa sea fibrosa y por ello cumpla función estructural. los polímeros de glucosa, en este caso se unen para formar microfrillas y estas, a su vez, forman fibrilla que dan la forma a los tallos y hojas de las plantas. La celulosa se encuentra en las paredes de las células vegetales. Debido al enlace existente en las unidades de la celulosa, esta no es digerible para los seres humanos. Pero cumple la función de eliminar mejor los desechos como un vehículo que permite mantener la regularidad en las evacuaciones intestinales.

quitina: este polisacárido se encuentra en el exoesqueleto de cangrejos, langostas e insectos y también forma parte de la pared celular de los hongos.

La quitina se puede utilizar para elaborar un tipo especial de hilo que se usa como material de sutura.

Lípidos

Son conocidos como grasas y forman un grupo amplio de sustancias diversas cuya característica principal es ser insolubles en el agua y solubles en solventes orgánicos no polares como el eter, el cloroformo o el benceno. Están formados de carbono, hidrogeno y oxígeno.

Los lípidos funcionan como reservas energéticas, de las que se obtiene más energía en comparación a los carbohidratos los lípidos también sirven de capa aislante que se ubica debajo de la piel de muchos animales. Así, las ballenas y los mamíferos marinos tienen una capa importante de grasa debajo de la piel.

Los lípidos se clasifican en 3 tipos principales:

lípidos simples, que solo tienen carbono, hidrogeno y oxigeno

lípidos complejos, que además tienen otros elementos como fosforo o nitrógeno. A este grupo pertenecen los fosfolípidos.

Esteroides, que son moléculas formadas por anillos fusionados.

lípidos simples

En este grupo se clasifica a los aceites, grasas y ceras. Las funciones principales de aceites y grasas, es de reservas energéticas. Muchas de las grasas naturales se forman mediante la unión de una molécula de glicerol con tres de ácido graso, de allí que también se les llame triglicéridos.

Los ácidos grasos pueden ser saturados si todos los enlaces de la cadena son simples o insaturados si existe algún doble enlace entre ellos. Estos en laces dobles, le dan la propiedad de ser menos rigidos y que se conviertan más fácil de solido a líquido.

En el caso de las ceras, estas forman cubiertas aislantes que protegen el pelaje, plumaje, hojas y frutos. Los lípidos evitan la entrada o salida de agua en exceso de los organismos.

Lípidos complejos: fosfolípidos.

Los fosfolípidos contienen un grupo fosfato asociado a un lípido, Esencialmente se forman de la misma manera que un triglicérido, solo que en este caso se coloca un grupo fosfato en lugar del tercer ácido graso. Este grupo se convierte entonces en la cabeza polar de la molécula, que va a ser hidrofilica y las dos cadenas de ácidos grasos se convierten en las colas hidrofobias.

Estos fosfolípidos forman las membranas nucleares de las células y por lo tanto forman parte de todos los seres vivos.

Esteroides

Los esteroides son estructuralmente diferentes a todos los demás lípidos. Se componen de cuatro anillos de carbono fusionados, unidos a distintos grupos funcionales.

Como el colesterol, el cual es un componente vital de las membranas de las células animales y también participa en la síntesis de otros esteroides, como

las hormonas sexuales femeninas y masculinas, o la aldosterona, hormona que controla los niveles de sal.

Proteínas

Son los elementos principales que forman a los seres vivos.

Las uñas que están formadas por queratina; la piel que envuelve el cuerpo está envuelta en colágeno; debajo de la piel en los músculos esta la actina y misiona; la sangre contiene hemoglobina que transporta el oxígeno a las celulas; la insulina tambien es transportada por la sangre y controla los niveles de azucar en la sangre; los anticuerpos que defienden el organismo en caso de infecciones tambien son proteínas.

Son biomoleculas grnades, formadas de la union de monómeros llamados aminoacidos. Un aminoacido contiene un carobono central al que se une un grupo amino, un grupo carboxilo, un hidrogeno y algun sustituyente al que llamamos grupo R.

Hay veinte aminoacidos que forman parte de los seres vivos y la diferencia entre ellos esta exclusivamente en el grupo R.

Cada organismo produce varios cientos de proteinas diferentes, caracteristicas de su especie. En una proteina los aminoacidos se encuentran unidos por medio de enlaces peptidicos. los enlaces se forman por la union del grupo amino de un aminoacido con el grupo carboxilo del otro.

Estructura primaria

Se refiere a la secuencia de aminoacidos que la forma. En este caso la proteina es lineal y se distingue de otras por las secuencias de aminoacidos que estan determinadas por el ADN.

Estructura secundariaLos distintos grupos R de cada aminoacido de una proteina tienden a interactuar entre sí, los que tienen ligeras cargas positivas y negativas forman puentes de hidrogeno, de manera que se acercan o alejan entre si , dando forma a la cadena de aminoacidos. Se puede formar entonces una estructura enrrollada parecida a un resorte, llamada helice alfa. o en otras como la lamina beta plegada que se asemeja a una lamina de asbesto ondulada.

Estructura terciaria

Cuando las proteinas adoptan una forma tridimensional a la que llamamos terciaria. Esta forma de aminoacidos de la proteina que, situados en algunos puntos, pueden unirse fuertemente aun estando alejados unos de otros. En el caso de los aminoacidos se forman puentes disulfuro y modifican la forma de la proteina. Deacuerdo con su forma tridimensional, las proteinas pueden clasificarse en globulares, de forma esferica y fibrosas, de forma delgada.

Estructura cuaternaria

Este nivel solo se presenta cuando las proteinas estan formadas de dos o más cadenas polipeptidicas como en el caso de la hemoglobina que contiene cuantro cadenas unidas entre si por medio de puentes de hidrogeno.

Las proteínas pierden su funcionalidad si se someten a calor excesivo o a un pH extremo. En este caso se rompen los enlaces débiles y se dice que la proteína se ha desnaturalizado.

3.2. Niveles de organización estructural del cuerpo humano

El cuerpo humano presenta varios niveles de complejidad estructural el más sencillo de los cuales es el nivel químico.

En este nivel, los átomos son minúsculas unidades de materia, que se combinan para formar moléculas de agua, azúcar y proteínas las cuales a su vez se asocian de formas determinadas para formar células microscópicas, las unidades más pequeñas de los seres vivos.

Todas las células desempeñan funciones comunes, pero cada tipo de célula específico puede variar en tamaño y forma, reflejando sus funciones en el cuerpo.

Los seres vivos más sencillos se componen de una sola célula pero la escala estructural de los seres vivos más complejos, como los árboles o los seres humanos, han avanzado hasta el nivel tisular.

La célula contiene tres partes importantes: su núcleo, que posee la información genética (los ácidos nucleicos o ADN); el citoplasma, que contiene a todos los organelos que llevan a cabo diversas funciones vitales para la subsistencia de la célula; y la membrana plasmática, que es la entrada de nutrientes y salida de desechos. No todas las células contienen esos tres elementos, por ejemplo, en el ser humano existen algunas células que no contienen esos tres elementos, por ejemplo, en el ser humano existen algunas células que no tienen núcleo, como los glóbulos rojos, otras contienen varios núcleos, como los glóbulos blancos, denominados leucocitos polimorfonucleares, como lo son los neutrófilos.

Los óvulos femeninos son las células más grandes de todo el cuerpo. En el caso de las neuronas humanas, éstas no realizan mitosis, es decir, si se inactivan algunas de ellas, no existe manera de producir más de estas células.

Los tejidos son tipos de células similares con una función común. (Tejido epitelial, conectivo, muscular y nervioso) desempeñan una función definida y diferente en el cuerpo.

Tejido epitelial: Formados por una o varias capas de células, los epitelios conforman el recubrimiento interno de cavidades, conductos del cuerpo, órganos huecos y piel, además de formar las mucosas y las glándulas.

Tipos de tejidos epitelial:

Escamoso simple

Cuboide simple

Cilíndrico simple

Seudoestratificado

Escamoso estratificado

Cuboide estratificado

Cilíndrico estratificado

Tejido conectivo: El tejido conectivo o conjntivo incluye diversos tejidos, los cuales se caracterizan por poseer células separadas ampliamente, en cuyos espacios intercelulares se encuentra la matriz extracelular; una mezcla de una solución viscosa conocida como sustancia fundamental y diversas fibras secretadas por células del mismo tejido.

Clasificación del tejido conectivo:

Tejido conetivo laxo

Tejido conectivo denso

Tejido adiposo

Tejido óseo

Tejido cartilaginoso

Sangre

Tejido muscular: Existen dos tipos de tejido muscular: el estriado y el liso. Los músculos estriados mueven al esqueleto y comúnmente se les denomina músculos voluntarios, ya que se pueden mover a voluntad del individuo. El músculo liso envuelve las paredes de los órganos internos como los órganos digestivos, la vejiga, el útero, los vasos sanguíneos y tampoco está bajo control voluntario.

Tejido nervioso: Está compuesto por dos células: las neuronas y las células de la glía o sostén.

Un órgano es una estructura compuesta de dos o más tipos de tejido que desempeña una función específica en el cuerpo. En este nivel orgánico ya son posibles algunas funciones extremadamente complejas. Por ejemplo el intestino delgado que desempeña la función de digerir y absorber los alimentos.

Un sistema orgánico es un grupo de órganos que funcionan de forma conjunta para alcanzar un objetivo común. Por ejemplo el aparato digestivo incluye el esófago el estómago y los intestinos grueso y delgado, cada uno de los cuales desempeña su propia su función Mediante la colaboración de cada uno de ellos mantienen los alimentos en movimiento en el aparato digestivo.

Nota: La Citología (es una herramienta especial para la Anatomía microscópica) e histología (término que proviene de la raíz griega histos, que significa tejido y logos que es tratado o estudio y es la encargada de estudiar los tejidos, tanto en animales como en vegetales y es una herramienta especial para la Anatomía macroscópica) son ramas de la Biología que estudian a las células y tejidos

En forma general los niveles estructurales fundamentales del cuerpo humano son:

Nivel químico: Representa la organización de los constituyentes químicos del cuerpo humano. El resultado en materia viva, lo cual implica metabolismo, irritabilidad, conductividad, contractilidad, crecimiento, y reproducción.

Nivel celular: La unidad básica de la vida es la célula. Estas unidades de la vida, todas juntas, dan lugar al tamaño, forma y característica del cuerpo. Cada célula tiene tres partes principales que son: el citoplasma, núcleo y la membrana. Las células son controladas por genes, las unidades de la herencia. Los genes contienen las instrucciones biológicas que conforman las características del cuerpo humano. Todas las células de nuestro cuerpo se generan de la célula creada por la fusión de un espermatozoide proveniente del padre y de un óvulo proveniente de la madre.

Nivel tisular: Las células se organizan para formar los tejidos del organismo, los cuales se especializan para ejecutar ciertas funciones especializadas. Por ejemplo, los tejidos se puede especializar como epitelial, conectivo, muscular y nervioso.

Nivel de órgano: Los órganos se forman cuando diversos tejidos se organizan y agrupan para llevar a cabo funciones particulares. Además, los órganos no solo son diferentes en funciones, pero también en tamaño, forma, apariencia, y localización en el cuerpo humano.

Nivel de sistema o aparato: Representan el nivel más complejo de las unidades de organización del cuerpo humano. Involucra una diversidad de órganos diseñados para llevar a cabo una serie de funciones complejas. En otras palabras, un sistema es la organización de varios órganos para desempeñar funciones específicas. Los órganos que integran un sistema trabajan coordinados para efectuar una actividad biológica particular, i.e., trabajan como una unidad. Los principales sistemas del cuerpos son, a saber: 1) tegumentario o piel, 2) esquelético y articular, 3) muscular, 4) nervioso, 5) endocrino, 6) cardiovascular o circulatorio, 7) linfático e inmunológico, 8) respiratorio o pulmonar, 9) digestivo o gastrointestinal. 10) urinario o renal, y 11) reproductorio.

4. La célula

4.1. Origen de la célula y teoría genética

Célula, es una palabra muy sencilla pero con un gran significado en la historia de la biología. En 1665, el científico inglés Robert Hooke, utilizando un microscopio primitivo, observó en un pedazo de corcho muy delgado pequeñas celdas a las cuales llamó células, hasta este momento dichas celdas no se relacionaban con la vida de las plantas, sino con el almacenamiento de ciertos "jugos". Desde aquí el microscopio comenzó a ser una herramienta esencial en el ámbito científico de la época y en el desarrollo de la biología en general.

Luego, muchos otros científicos en otros países durante diecisiete décadas y utilizando el microscopio, lograron perfeccionar el diseño de este instrumento lo que permitió una mejor visualización de las células.

Reseña histórica de la teoría celular:

ROBERT HOOKE (1665) Con sus observaciones postuló el nombre célula para referirse a los compartimentos que encontró en un pedazo de corcho, al observar al microscopio

ANTON VAN LEEUWENHOEK (1673), Realizó observaciones de microorganismos de charcas, eritrocitos humanos, espermatozoides.THEODOR SCHWANN (1839). Postuló el primer concepto sobre la teoría celular.

Las células son las partes elementales tanto de plantas como de animales.

RUDOLF VIRCHOW (1850). Escribió: "Cada animal es la suma de sus unidades vitales, cada una de las cuales contiene todas las características de la vida. Todas las células provienen de otras células"

Los postulados que definen como tal la teoría celular son: Todos y cada uno de los organismos vivos están constituidos por una (unicelulares) o más células (multicelulares).

4.2. Características generales de la célula y procesos metabólicos

Organización estructural de las células

Con el desarrollo de la microscopía, en 1937 Chatton propuso dos términos para designar las clases de células presentes en la naturaleza: células procarióticas y células eucarióticas. Estos términos tienen significado etimológico (pro = antes, karyon = núcleo, eu = verdadero), debido a la estructura que presentaban las células al observarse con detenimiento al microscopio.

estructura celular eucariòtica estructura celular procariòtica

Los dos tipos de células muestran algunas características similares, tales como:

Poseen un lenguaje genético idéntico.

Ambas tienen rutas metabólicas comunes.

Presentan estructuras similares en algunos de sus componentes. Ej: la membrana celular, la cual funciona como una barrera de permeabilidad selectiva.

Ambos tipos de células pueden estar rodeados por pared celular que proporciona rigidez a las células sin embargo, su composición es diferente.

Los dos tipos celulares tienen una región nuclear donde está el material genético rodeado por el citoplasma. En las procarióticas se caracteriza como un nucleoide sin envoltura, mientras que en las eucarióticas dicha región siempre se encuentra separada de citoplasma por la envoltura nuclear.

Pero también presentan muchas características que las diferencian y por las cuales se genera la división, entre ellas:

Característica: procariotas; eucarióticas

Tamaño celular: 1 a 10 mm de diámetro, 10 a 100 mm de diámetro

Material genético: Adherido a la membrana plasmática y concentrado en una región denominada Nucleoide Presente en un núcleo rodeado por una envoltura

Cromosomas: Único, generalmente circular y sin proteínas Muchos, lineales y con proteínas (histonas y no histonas)

ADN: 0.25mm -3mm de longitud pares de bases

Citoplasma: En gran medida indiferenciado.

Contiene una gran cantidad de estructuras, llamadas organelos subcelulares algunos de ellos con unidad de membrana.

Organelos subcelulares: Ribosomas: Carente de sistema de citomembranas.

Ribosomas, Sistema de citomembranas (mitocondrias, cloroplastos, retículo endoplasmático, aparato de golgi, vacuolas, lisosomas, citoesqueleto)

Pared celular: Constituido por peptidoglicanos. Excepto en arquea y micoplasmas.

Compuesta principalmete por celulosa, en algunos casos presenta lignina, pectina. Excepto células animales.

Movilidad: Flagelos constituidos por flagelina Cilios y flagelos constituidos por tubulina con organización 9+2.

Eucariotas y procariotas: Por su estructura se distinguen dos tipos de células: procarióticas y eucarióticas:

Procarióticas. Muy simples y primitivas. Apenas tienen estructuras en su interior. Se caracterizan por no tener un núcleo propiamente dicho; esto es, no tienen el material genético envuelto en una membrana y separado del resto del citoplasma. Además, su ADN no está asociado a ciertas proteínas como las histonas y está formando un único cromosoma. Son procariotas, entre otras: las bacterias y las cianofíceas.

Eucarióticas: Células características del resto de los organismos unicelulares y pluricelulares, animales y vegetales. Su estructura es más evolucionada y compleja que la de los procariotas. Tienen orgánulos celulares y un núcleo verdadero separado del citoplasma por una envoltura nuclear. Su ADN está asociado a proteínas (histonas y otras) y estructurado en numerosos cromosomas.

Estructura general de la célula eucariótica: En toda célula eucariótica vamos a poder distinguir la siguiente estructura:

- Membrana plasmática

- Citoplasma

- Núcleo

El aspecto de la célula es diferente según se observe al microscopio óptico (MO) o al electrónico (MET). Al MO observaremos la estructura celular y al MET la ultraestructura.

Diferencias entre las células vegetales y animales

Por lo general las células vegetales son de mayor tamaño que las animales, tienen plastos y están envueltas en una gruesa pared celular, también llamada pared celulósica o membrana de secreción. Sus vacuolas son de gran tamaño y no tienen centriolos.

Orgánelos de la célula:

Célula animal:

1 Membrana plasmática

2 Retículo endoplasmático granular

3 Retículo endoplasmático liso

4 Aparato de Golgi

5 Mitocondria

6 Núcleo

7 Ribosomas

8 Centrosoma (Centriolos)

9 Lisosomas

10 Microtúbulos (citoesqueleto)

CÉLULA VEGETAL

1 Membrana plasmática

2 Retículo endoplasmático granular

3 Retículo endoplasmático liso

4 Aparato de Golgi

5 Mitocondria

6 Núcleo

7 Ribosomas

8 Cloroplasto

9 Pared celulósica

10 Vacuola

Breve descripción de la estructura y función de los orgánulos celulares

Membrana

Membrana plasmática: Delgada lámina que recubre la célula. Está formada por lípidos, proteínas y oligosacáridos. Regula los intercambios entre la célula y el exterior.

Pared celular: Gruesa capa que recubre las células vegetales. Está formada por celulosa y otras sustancias. Su función es la de proteger la célula vegetal de las alteraciones de la presión osmótica.

Citoplasma

Hialoplasma: Es el citoplasma desprovisto de los orgánulos. Se trata de un medio de reacción en el que se realizan importantes reacciones celulares, por ejemplo: la síntesis de proteínas y la glicolisis. Contiene los microtúbulos y microfilamentos que forman el esqueleto celular.

Retículo endoplasmático: Red de membranas intracitoplasmática que separan compartimen-tos en el citoplasma. Ahí dos clases: granular y liso. Sus funciones son: síntesis de oligosacáridos y maduración y transporte de glicoproteínas y proteínas de membrana.

Ribosomas: Pequeños gránulos presentes en el citoplasma, también adheridos al retículo endoplasmático granular. Intervienen en los procesos de síntesis de proteínas en el hialoplasma.

Aparato de Golgi: Sistema de membranas similar, en cierto modo, al retículo pero sin ribosomas. Sirve para sintetizar, transportar y empaquetar

determinadas sustancias elaboradas por la célula y destinadas a ser almacenadas o a la exportación.

Lisosomas: Vesículas que contienen enzimas digestivas. Intervienen en los procesos de degradación de sustancias.

Vacuolas: Estructuras en forma de grandes vesículas. Almacenamiento de sustancias.

Mitocondrias: En ellas se extrae la energía química contenida en las sustancias orgánicas (ciclo de Krebs y cadena respiratoria).

Centrosoma: Interviene en los procesos de división celular y en el movimiento celular por cilios y flagelos.

Plastos: Orgánulos característicos de las células vegetales. En los cloroplastos se realiza la fotosíntesis.

Núcleo

Contiene la información celular.

Nucleoplasma: En él se realizan las funciones de replicación y transcripción de la información celular. Esto es, la síntesis de ADN y ARN.

Nucléolo: Síntesis del ARN de los ribosomas.

Envoltura nuclear: Por sus poros se realizan los intercambios de sustancias entre el núcleo y el hialoplasma.

Postulados de la teoría celular

Los postulados de la teoría celular de nuestra época incluyen las ideas expuestas por los mencionados investigadores:

1. Todos los seres vivos están compuestos de células y productos celulares.

2. Sólo se forman células nuevas a partir de células preexistentes.

3. Todas las células actuales son descendientes de células ancestrales.

Concepto actual de célula

La célula es la unidad más pequeña de materia viva, capaz de llevar a cabo todas las actividades necesarias para el mantenimiento de la vida. Tiene todos los componentes físicos y químicos necesarios para su propio mantenimiento, crecimiento y reproducción.

CARACTERISTICAS GENERALES DE LA CELULA.

Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra.

Hay 2 tipos de células:

Eucariotas

1-Nucléolo 2- Núcleo 3-Ribosoma 4-Vesícula 5-R.E.R. 6-Aparato de Golgi 7-Citoesqueleto 8-R.E.L. 9-Mitocondria 10-Vacuola 11-Citoplasma 12-Lisososoma 13-Centriolos

Procariotas

Fisiología celular:

1).- RELACION: Esta función permite la interacción con el medio ambiente, y se basa en movimientos internos (ciclosis) o externos (tropismos, taxismos).

Ciclosis: Movimiento circulatorio que se produce en el citoplasma por cambios de estado y por acción del citoesqueleto ante estímulos externos.

Tropismos: Son movimientos de orientación en el crecimiento de las células vegetales hacia o en contra de un estímulo externo (Ej: fototropismo positivo en hojas y negativo en raíces).

Taxismos: Son movimientos de traslación de células animales producido por cilias, flagelos o ameboidales como respuesta a estímulos.

2).- REPRODUCCIÓN: Es la propiedad de engendrar organismos similares o iguales asegurando la supervivencia de la especie. Puede ser por mitosis (la célula madre origina 2 células con igual número de cromosomas) o por meiosis (la célula madre origina 4 células con la mitad del número cromosómico).

3).- NUTRICIÓN:Es un conjunto de funciones para obtener materiay energía por intercambio con el ambiente. En heterótrofos, las funciones son: ingestión, digestión, asimilación, excreción, respiración y circulación. En autótrofos, son: fotosíntesis, respiración y circulación.

Heterótrofos:

A. Ingestión: La célula incorpora materia por endocitosis, y se forma una vacuola alimenticia.

B. Digestión: Un lisosoma primario se acerca a la vacuola alimenticia, se fusionan sus membranas, y se forma un lisosoma secundario. Allí las enzimas digestivas desdoblan las moléculas complejas en simples.

C. Circulación: Por la digestión, las proteínasse desdoblan en aminoácidos, los lípidos en ácidosgrasos y los hidratos de carbono en monosacáridos. Las moléculas simples ya pueden ser asimiladas, y para ello deben circular por medio de la ciclosis.

D. Excreción: Las sustancias no asimilables se acumulan en vacuolas o se fusionan con la membrana plasmática, y por exocitosis expulsan su contenido.

E. Respiración: Se produce gracias a la materia y energía obtenidas de los alimentos digeridos. Es el proceso por el cual la glucosaes oxidada CO2 y H2O en presencia de O2, con liberación de energía. Comprende 3 etapas:

Glucósis: Se realiza en el citoplasma donde hay enzimas que degradan parcialmente la glucosa, liberando energía (ATP).

Ciclo de Krebs: Ocurre en la matriz mitocondrial por una acción enzimática. Se produce liberación de CO2 y energía.

Cadena respiratoria: Se produce en las crestas mitocondriales donde hay enzimas que forman la cadena respiratoria. Finalmente, la glucosa es degradada totalmente.

Autótrofos:

A. Fase lumínica: La energía lumínica es captada por la clorofila y transformada en energía química. La energía química se almacena en compuestos como el ADP que al incorporar energía se transforma en ATP. La energía del ATP se utiliza para romper la molécula de agua y separarla en H2 y O2, proceso de hidrólisis. El O2 sale por los estomas y el H2 queda detenido en un compuesto que actúa como aceptor de H2.

Fase oscura: Se utiliza la energía acumulada en el ATP, el cual cede un ácido fosfórico y origina ADP, liberando energía. Los aceptores ceden el H2 que se combina con el CO2 usando energía del ATP. Esa combinación origina glucosa. Este proceso se llama ciclo de Calvin. A partir de la glucosa se originan azúcares (almidón y sacarosa) o lípidos (que se acumulan en oleoplastos) o proteínas (en proteoplastos). El transporte de estas sustancias se realiza por el floema.

B. Fotosíntesis: Los vegetales elaboran glucosa a partir de agua, sales CO2 y energía luminosa captada por la clorofila. Los cloroplastos están formados por tres membranas los tilacoides se apilan formando granas dentro de la matriz, y la clorofila está en la superficie interna de los tilacoides. La fotosíntesis se realiza en el parénquima clorofiliano de las plantas y consta de 2 etapas: lumínica (se realiza en los tilacoides en presencia de luz) y oscura (no necesita luz y ocurre en la matriz).

C. Circulación: Responde a la teoría tenso-ccheso-transpiratoria. El aguaentra en la raíz por ósmosis, atraviesa la epidermis (rizodermis), pasa al apénquima cortical, y luego entra en el xilema, que se encargará de distribuir el agua las sales a toda la planta. Para que el agua ascienda requiere de cohesión de sus

moléculas que se unen formando columnas, las cuales permanecen unidas e todo su recorrido por los vasos del xilema. Cuando la planta transpira por los estomas, se genera un vacío temporario en los vasos xilemáticos que sufren una tensión que hacen ascender la columna de agua. El floema es otro tejido conductor compuesto por células vivas y paralelo al xilema, que transporta la glucosa desde la hoja hasta el resto del vegetal (camino adverso del xilema).

Mitosis

Es la división celular que consiste en que a partir de una célula se obtienen 2 células hijas, genéticamente idénticas a la madre. Se produce en cualquier célula eucarionte, ya sea diploide o haploide y como mantiene invariable el número de cromosomas, las células hijas resultarán diploides, si la madre era diploide o alploide. La división del citoplasma se llama citocinesis, y la división del núcleo, cariocinesis. Algunas células no realizan mitosis y permanencen en un estado interfásico, pero otras la realizan frecuentemente (células embrionarias, células de zonas de crecimiento, células de tejidos sujetos a desgaste.).

Función: crecimiento y desarrollo del organismo multicelular, y la regeneración de tejidos expuestos a destrucción de células. En unicelulares, cumple la función de reproducción asexual.

Cada mitosis está precedida por una interfase, donde se produce la duplicación del material genético. Actúa como un mecanismo que asegura que cada célula hija reciba la misma información genética.

Etapas: Profase, Prometafase, Metafase, Anafase y Telofase.

1. PROFASE: La cromatina se condensa para formar los cromosomas y los 2 centríolos migran a polos opuestos organizando un sistema de microtóbulos (aparato mitótico) para permitir la migración de los cromosomas. El aparato mitótico está constituído por:

• Centríolos: Están rodeadas por el centrosoma. A medida que cada centríolo migra, tiene un hijo y cuando llega al polo se ven 2.

• Ásteres: Conjunto de microtóbulos cortos que se extienden desde cada centríolo.

• Huso acromático: Tiene forma de ovoide y formado por muchos microtóbulos sin ramificaciones.

Cada cromosoma está constituido por 2 cromátidas unidas por el centrómero. La envoltura nuclear se desorganiza y sus fragmentos no se distinguen del retículo endoplasmático. Desaparece el nucleolo.

1. PROMETAFASE: Los cromosomas condensados migran hacia la placa ecuatorial del huso acromático.

2. METAFASE: Los cromosomas se alínean en el plano ecuatorial, y cada uno están unido por su centrómero a una fibra del huso acromático.

3. ANAFASE: Las 2 cromátides de cada cromosoma se separan por fisión del centrómero y se dirigen hacia polos opuestos. El movimiento de los cromosomas hijos hacia los polos se debe a un acortamiento de las fibras cromosómicas y se alargan las fibras interzonales.

4. TELOFASE: El huso mitótico y los ásteres se desorganizan. Alrededor de cada grupo cromosómico se organiza una envoltura nuclear a partir del re´ticulo endoplasmático y de la envoltura original. Los cromosomas se dispersan y retoman el aspecto de cromatina que tenían antes de iniciarse la división. Los nucleolos reaparecen a partir de sus organizadores.

División en células vegetales:

• No hay centríolos ni ásteres pero se organiza el huso acromático.

• Citocinesis: el citoplasma se divide mediante un tabique, que se forma por la agrupación de microtóbulos y vescículas. Las vescículas crecen, se ordenan y se funden entre sí originando la placa celular. Finalmente se arman las paredes celulares a partir de celulosa, hemicelulosa y pectina.

Meiosis

Es un proceso de reducción cromática por el que los cromosomas se reducen a la mitad. En la meiosisI (etapa reduccionaria) se reduce el número diploide de cromosomas a la mitad (haploide) pero aún los cromosomas son dobles. En la meiosis II (etapa ecuacional) se mantiene el número cromosómico haploide conseguido en la etapa anterior. Los cromosomas son simples.

• Meiosis I: Está precedida por una interfase durante la cual se duplica el materialo genético.

1. PROFASE I: La envoltura nuclear y el nucleolo se desorganizan, los centríolos migran a polos oppuestos, duplicándose y se ordena el huso acromáticop. Se divide en 5 etapas: Leptonema, Cigonema, Paquinema, Diplonema y Diacinesis.

2. PROMETAFASE I: Los cromosomas migran al plano ecuatorial de la célula.

3. METAFASE I: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial. Los 2 cromosomas del bivalente se unen por medio del centrómero a la misma fibra del uso acromático.

4. ANAFASE I: Los 2 cromosomas homólogos unidos a la misma fibra dek huso se repelen y migran a polos opuestos. Cada cromosoma está formado por 2 cromatimas.

5. TELOFASE I: Cuando los cromosomas llegaron a los polos, se desorganizan el huso acromático y los ásteres, se reprganizan la envoltura nuclear y los nucleolos y se constituyen los núcleos hijos.

Citocinesis: Se produce simultáneamentye con la telofase, y da como resultado 2 célula hijas con un número haploide de cromosomas.

Intercinesis: Es un período que tiene lugar entre la meiosis I y II y no se realiza duplicación del ADN.

• Meiosis II: Los procesos de esta división son semejantes a los de una mitosis en una célula haploide.

1. PROFASE II: Se condensan los cromosomas, se desintegran los nucleolos, los centríolos migran a los polos y se duplican, formación del huso acromático y se desorganiza la envoltura nuclear.

2. PROMETAFASE II: Los cromosomas condensados migran a la placa ecuatorial de la célula.

3. METAFASE II: Los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial, y cada cromosoma se une a una fibra del huso acromático.

4. ANAFASE II: Se fusiona el centrómero y se separan las 2 cromátidas de cada cromosoma. Cada una migra a un polo diferente.

5. TELOFASE II: Los grupos cromosómicos llegan a los polos, el huso acromático se desorganiza, se reorganizan la envoltura nuclear y el nucleolo, se dispersan los cromosomas y se transforman en cromatina.

Citocinesis: Separación de los citoplasmas de las células hijas.

El proceso melótico parte de una célula diploide que da como resultado 2 haploides, y a partir de éstas dos (melosis II) se obtienen 4 haploides.

Melosis, variabilidad genética y evolución

La reproducción sexual introduce una importante proporción de variaciones genéticas. Cuanto mayor sea la diversidad de gametas formadas en cada progenitor, mayor será la probabilidad de originar combinaciones diferentes por fecundación, y mayor será la diversidad de los descendientes. Una célula diploide, con 2 pares de cromosomas homólogos, originará por melosis 4 gametas haploides (uno de la madre y otro del padre). En la Metafase I se va a determinar en qué sentido migrarán en la Anafase I. Hay dos opciones:

1. Puede ocurrir que los 2 cromosomas paternos migren juntos a un polo y los dos maternos al opuesto.

2. Puede ocurrir que migren al mismo polo el cromosoma materno del par homólogo y el paterno del par homólogo. Los otros cromosomas, migran al polo opuesto.

2. Materia viva y procesos.

Un ser vivo, también llamado organismo, es un conjunto de átomos y moléculas que forman una estructura material muy organizada y compleja, en la que intervienen sistemas de comunicación molecular, que se relaciona con el ambiente con un intercambio de materia y energía de una forma ordenada y que tiene la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida que son la nutrición, la relación y la reproducción, de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte.1

La materia que compone los seres vivos está formada en un 95% por cuatro bioelementos (átomos) que son el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, a partir de los cuales se forman las biomoléculas:2 3

• Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

• Biomoléculas inorgánicas: agua, sales minerales y gases.

Estas moléculas se repiten constantemente en todos los seres vivos, por lo que el origen de la vida procede de un antecesor común, pues sería muy improbable que hayan aparecido independientemente dos seres vivos con las mismas moléculas orgánicas.4 5 Se han encontrado biomarcadores en rocas con una antigüedad de hasta 3.500 millones de años, por lo que la vida podría haber surgido sobre la Tierra hace 3.800-4.000 millones de años.6 7 8 9

Todos los seres vivos están constituidos por células (véase teoría celular). En el interior de éstas se realizan las secuencias de reacciones químicas, catalizadas por enzimas, necesarias para la vida.

4.3. Procesos fisiológicos, transporte molecular a través de la membrana

En biología celular se denomina transporte de membrana biológica al conjunto de mecanismos que regulan el paso de solutos, como iones y pequeñas moléculas, a través de membranas plasmáticas, esto es, bicapas lipídicas que poseen proteínas embebidas en ellas. Dicha propiedad se debe a la selectividad de membrana, una característica de las membranas celulares que las faculta como agentes de separación específica de sustancias de distinta índole química; es decir, la posibilidad de permitir la permeabilidad de ciertas sustancias pero no de otras.

Los movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana están mediados por proteínas transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el transporte de moléculas concretas. Puesto que la diversidad y fisiología de las distintas células de un organismo está

relacionada en buena medida con su capacidad de captar unos u otros elementos externos, se postula que debe existir un acervo de proteínas transportadoras específico para cada tipo celular y para cada momento fisiológico determinado; dicha expresión diferencial se encuentra regulada mediante: la transcripción diferencial de los genes codificantes para esas proteínas y su traducción, es decir, mediante los mecanismos genético-moleculares, pero también a nivel de la biología celular: dichas proteínas pueden requerir de activación mediada por rutas de señalización celular, activación a nivel bioquímico o, incluso, de localización en vesículas del citoplasma.