Secretaria Nacional de Evaluación Superior, Ciencia,

Tecnología e Innovación.

Sistema Nacional de Nivelación y Admisión.

Universidad Técnica de Machala

Área de la salud

Bloque No

2

Modulo: Biología

Portafolio de Aula.

Estudiante: Lapo Angel

Docente: Bioq. Carlos García MsG.

Curso: nivelación general V01 “A”

Machala- el Oro- Ecuador

2

UNIDAD 1

Biología Como Ciencia (1 semana)

1. LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA.

Generalidades

Concepto

Importancia

Historia de la biología.

Ciencias biológicas.(conceptualización).

Subdivisión de las ciencias biológicas.

Relación de la biología con otras ciencias.

Organización de los seres vivos (pirámide de la org. seres vivos célula. Ser vivo)

2. DIVERSIDAD DE ORGANISMOS, CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE

LOS SERES VIVOS.

Características de los seres vivos

UNIDAD 2

Introducción al estudio de la biología celular.

(4 semanas)

3. EL MICROSCOPIO Y SUS APLICACIONES

Características generales del microscopio

Tipos de microscopios.

4. CITOLOGÍA, TEORÍA CELULAR

Definición de la célula.

Teoría celular: reseña histórica y postulados.

5. ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL DE LAS CÉLULAS.

Características generales de las células

Células eucariotas y procariotas, estructura general (membrana, citoplasma y

núcleo).

Diferencias y semejanzas

6. REPRODUCCION CELULAR

3

CLASIFICACION

Ciclo celular, mitosis importancia de la mitosis.

Ciclo celular, meiosis importancia de la meiosis.

Comparación mitosis vs meiosis (Diferencias)

Observación de las células.

7. TEJIDOS.

Animales

Vegetales

UNIDAD 3

Bases químicas de la vida (1 semana)

8. CUATRO FAMILIAS DE MOLÉCULAS BIOLÓGICAS (CARBOHIDRATOS,

LÍPIDOS, PROTEÍNAS Y ÁCIDOS NUCLÉICOS).

Moléculas orgánicas: El Carbono.

Carbohidratos: simples, monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

Lípidos: grasas fosfolípidos, glucolípidos y esteroides.

Proteínas: aminoácidos.

Ácidos Nucléicos: Ácido desoxirribonucleico (ADN), Ácido Ribonucleico (ARN).

UNIDAD 4

ORIGEN DEL UNIVERSO – VIDA (1 semana)

9. ORGANIZACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO. (QUÉ EDAD TIENE EL

UNIVERSO)

La teoría del Big Bang o gran explosión.

Teoría evolucionista del universo.

Teoría del estado invariable del universo.

Teorías del origen de la tierra argumento religioso, filosófico y científico.

Origen y evolución del universo, galaxias, sistema solar, planetas y sus satélites.

Edad y estructura de la tierra.

Materia y energía,

Materia: propiedades generales y específicas; estados de la materia.

4

Energía: leyes de la conservación y degradación de la energía. Teoría de la

relatividad.

10. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA Y DE LOS ORGANISMOS.

Creacionismo

Generación espontánea (abiogenistas).

Biogénesis (proviene de otro ser vivo).

Exogénesis (panspermia)(surgió la vida en otros lugares del universo u otros

planetas y han llegado a través de meteoritos etc.)

Evolucionismo y pruebas de la evolución.

Teorías de Oparin-Haldane. (físico-químicas)

Condiciones que permitieron la vida.

Evolución prebiótica.

Origen del oxígeno en la tierra.

Nutrición de los primeros organismos.

Fotosíntesis y reproducción primigenia.

UNIDAD 5

11. EL MEDIO AMBIENTE Y RELACIÓN CON LOS SERES VIVOS.

El medio ambiente y relación con los seres vivos.

Organización ecológica: población, comunidad, ecosistema, biosfera.

Límites y Factores:

Temperatura luz, agua, tipo de suelo, presión del aire, densidad poblacional,

habitad y nicho ecológico.

Decálogo Ecológico

12. PROPIEDADES DEL AGUA, TIERRA, AIRE QUE APOYAN LA VIDA Y SU

CUIDADO.

El agua y sus propiedades.

Características de la tierra.

Estructura y propiedades del aire.

Cuidados de la naturaleza.

5

Autobiografía

oy Angel lapo nací el 04 de septiembre de 1985 en la ciudad de Loja, tengo 27

años de edad.

Mis estudios primarios y secundarios los curse en el colegio fiscomisional San

Francisco de Asís.

Me gradué en el 2003 en la especialidad de químico biológico.

Actualmente me he planteado una nueva meta, cursar una carrera universitaria la

misma que pienso, sacarle todo el provecho, poder llegar al máximo grado pues es un

requisito indispensable en esta carrera.

S

6

DEDICATORIA

Con inmenso cariño dedico el presente trabajo a mi

familia, quienes con suconstante apoyo y estímulo

me han permitido continuar siempre adelante.

Angel Lapo

7

1. LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA.

Generalidades

Concepto.-La biología (del griego «βίος» bíos, vida, y «-λογία» -logía, tratado, estudio,

ciencia) es la ciencia que tiene como objeto de estudio a los seres vivos y, más

específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades: nutrición, morfogénesis,

reproducción, patogenia.

Importancia:

La bilogía es una rama de la ciencia ya que estudia desde la células más pequeña

hasta cualquier forma de vida: Seres vivos; Es una ciencia que estudia la vida por lo

tanto debe tener un gran impacto en la vida de los seres humanos.

Es muy importante que cada humano sepa acerca de su origen y de todo lo que lo

rodea puede ser tanto una célula y todo lo que la compone; La biología se ocupa de

todas sus manifestaciones, desde una reacción química hasta la vida en una sociedad.

Además de todo esto la biología se encarga de la observación de seres vivos como se

componen y su comportamiento, de bacterias y así evitar enfermedades y pérdidas

humanas.

La biología se preocupa en gran parte por los procesos de cada organismo y así

mejorar su nacimiento, reproducción y muerte.

8

- Historia de la biología.

Etapa Milenaria:

En la China antigua, entre el IV y III milenio A.C y a se cultivaba el gusano productor

de la seda China también ya tenían tratados de medicina naturista y de acupuntura.

La antigua civilización Indu, curaba sus

pacientes basados en el pensamiento

racional, en la fuerza de la mente.

La cultura milenaria Egipcia,

desarrollaron la agricultura basado en la

mejora de la semilla y de la producción,

además conocían la Anatomía humana y

las técnica de embalsamamiento de cadáveres. En el III Milenio A.C los egipcios ya

tenían jardines botánicos y zoológicos para el deleite de sus reyes y sus princesas.

Etapa Helénica:

- Anaximandro estableció el origen común de los organismos, el agua.

- Alcneón de Crotona (S. VI a.C) fundó la primera Escuela de Medicina.

- Hipócrates (S. V a.C), quien escribió varios tratados de Medicina y de Bioética que

se hace mención con el “Juramento Hipocrático.”

- Aristóteles (384-322 a.C.), quién estudió algunos sistemas anatómicos y clasificó

a las plantas y animales que abundaban en aquellos tiempos, quién escribió su libro

Historia de los Animales.

- Alejandría, ciudad Egipcia que floreció entre los años 300 y 30 a.C., encontraron

los romanos abundantes escritos de partes y estructuras anatómicas realizadas con

disecciones de cadáveres, sin duda fue una investigación seria. Lamentablemente

los romanos una vez establecidos en Alejandría mediante “Decretos” prohibieron

toda investigación directa utilizando el cuerpo humano.

- Galeno (131 – 200 d.C.) fue el primer fisiólogo experimental, sus descripciones

perduraron más de 1300 años, por su puesto se le encontró muchos errores

posteriormente.

9

Etapa Moderna:

Con la creación de las Universidades en España, Italia,

Francia a partir del siglo XIV, los nuevos estudiantes de

medicina se vieron obligados a realizar disecciones de

cadáveres, se fundaron los anfiteatros en las Facultades de

Medicina, de donde surgieron destacados anatomistas y

fisiólogos:

- Leonardo de Vinci (1452–1519),

- Vesalio (1514–1564)sus dibujos.

- Servet (1511–1553), Fallopio (1523–1562)

- Fabricius (1537–1619),

- Harvey (1578–1657).

Con el invento del microscopio a principios del siglo XVII, se pudieron estudiar

células y tejidos de plantas y animales, así como también los microbios, destacan:

- Robert Hooke (1635 - 1703), quien observó y grafico las cédulas (1665),

- Swammerdan (1637 – 1680) realizó observaciones microscópicas de estructuras

de animales,

- Grew (1641 – 1712) estudió las estructuras de las plantas.

- Carlos Linneo (1707 - 1778)proporcionó las técnicas de clasificación de plantas y

animales,

- Georges Cuvier (1769 - 1832), quien se dedicó a la Taxonomia y paleontología.

- Robert Broun (1773 - 1858), identificó al núcleo celular en 1831y también el

movimiento browniano.

- Theodor Schuwann (1810 - 1882), y el botanico aleman Mattias Schleiden (1804 -

1881) enunciaron la teoria celular.

- Rudolf Virchow (1821 - 1902) publicó su libro Célular Patholog (1858), donde

propuso que toda celula viene de otra celula (ovnis cellula e cellula). Decubrió la

enfermedad del cáncer.

- Carlos Darwin (1809 - 1882) publicó su libro el Origen de las Especies, donde

defendía la teoría de la evolución

- Gregor Mendel (1882 - 1884) describió las leyes que rigen la herencia biológica.

10

- Walter Fleming (1843 - 1905) identificó los cromosomas y descubrió las fases de la

mitosis celular.

Etapa de la Biotecnología:

Después del descubrimiento de la estructura del ADN por Watson y Crick en 1953 ha

surgido la Biología molecular, Biotecnología e Ingeniería Genética.

Ciencias biológicas.

La Biología es una ciencia que incluye diversas disciplinas que en ocasiones se tratan

de manera independiente. La biología molecular y la bioquímica estudian la vida a partir

de las moléculas, mientras que la biología celular o citología lo hacen a partir de las

células. La anatomía, la histología y la fisiología realizan el estudio desde un aspecto

pluricelular. Es por ello que la Biología debe considerarse como un conjunto de

ciencias, puesto que los seres vivos pueden ser estudiados a partir de diferentes

enfoques. Ese conjunto de ciencias forma parte de las Ciencias Biológicas, donde se

incluyen la morfología, la fisiología, la microbiología, la genética, la patología

Subdivisión de las ciencias biológicas.

General Aplicada Especial

Bioquímica Medicina Zoología

Citología Farmacia Botánica

Histología Agronomía Microbiología

Anatomía Micología

Fisiología.

Taxonomía

Biogeografía.

Paleontología

Filogenia

genética

11

General

Bioquímica.- química de la vida

Citología.- células

Histología.- tejidos

Anatomía.- órganos

Fisiología.- función.

Taxonomía.- clasificación.

Biogeografía.- distribución geográfica

12

Paleontología.- fósiles

Filogenia.- desarrollo de las especies.

Genética.- herencia.

Especial

Zoología:

- Etnología.- insectos

- Helmintología.- gusanos.

13

- Ictiología.- peces.

- Herpetología.- anfibios y reptiles.

- Ornitología.- aves.

- Mastozoología.- mamíferos.

- Antropología.- hombres.

14

Botánica:

- Ficología.- algas.

- Briología.- musgos.

- Pteriología.- helechos.

- Fanerogámica.- plantas con semilla

- Criptogámica.- plantas sin semilla.

Microbiología:

- Virología.- virus.

15

- Bacteriología.- bacterias.

- Protista.- protozoarios.

Micología: hongos

16

Aplicada

Farmacia

Medicina

Agronomía.

17

Organización de los seres vivos (pirámide de la org. seres vivos célula. Ser vivo)

Átomo

Molécula

Célula

Tejido

Órganos

Aparatos y Sistemas

Ser Vivo

18

2. DIVERSIDAD DE ORGANISMOS, CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE

LOS SERES VIVOS.

CLASIFICACIÓNLOS SERES VIVOS

Especie.- es un grupo de seres vivos que son físicamente similares y que pueden

reproducirse entre sí produciendo hijos fértiles.

REINO DE LOS SERES VIVOS:

MONERA: Bacterias, cianobacterias.

PROTISTA: algas y amebas.

FUNGI: setas, levaduras y mohos.

19

PLANTAS: flores

ANIMAL: tigre

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS.

Para identificar fácilmente a un ser vivo, se han creado ciertas características que

deben de cumplir. Si no cumplen con estas características, no es posible definir al

sujeto como un ser vivo.

Organización:

Como grado más sencillo de organización en un organismo está la célula. Los procesos

que se efectúan en todo el organismo son el resultado de las funciones coordinadas de

todas las células que lo constituyen.

20

Homeostasis:

Mantener el equilibrio dentro del cuerpo o semejante para sobrevivir.

Irritabilidad:

Por lo general los seres vivos no son estáticos, son irritables, responden a cambios

físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno.

Los estímulos que pueden causar una respuesta en plantas y animales son: cambios

en la intensidad de luz, ruidos, sonidos, aromas, cambios de temperatura, variación en

la presión, etc.

Movimiento:

Los seres vivos se mueven, esto es fácilmente observable en algunos casos: nadan, se

arrastran, vuelan, ondulan, caminan, corren, se deslizan, etc. El movimiento de las

plantas es menos fácil de observar: en el caso del girasol, su flor sigue la posición del

sol.

Metabolismo:

El fenómeno del metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para

obtener nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto

para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se efectúan dos

procesos fundamentales:

Desarrollo o crecimiento:

Una característica principal de los seres vivos es que éstos crecen. Los seres vivos

(organismos) requieren de nutrientes (alimentos) para poder realizar sus procesos

metabólicos que los mantienen vivos, al aumentar el volumen de materia viva, el

organismo, logra su crecimiento.

Reproducción:

Los seres vivos son capaces de multiplicarse (reproducirse). Mediante la reproducción

se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y se perpetúa la

especie.

Adaptación:

Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian ya sea lenta o

rápida.

21

UNIDAD 2 Introducción al estudio de la biología celular.

13. EL MICROSCOPIO Y SUS APLICACIONES

- Características generales del microscopio. El microscopio fue inventado en 1590, por el Holandés Zacarías Hansen. El microscopio es un instrumento que permite observar elementos que son demasiado pequeños a simple vista del ojo humano. El microscopio más utilizado es el tipo óptico, con el cual podemos observar desde una estructura de una célula, hasta pequeños microorganismos. Uno de los pioneros de la estructura celular es Robert Hook (1635- 1703), científico inglés que fue reconocido y recordado por que observo finísimos cortes de corcho; de su observación se dibujó las celdillas correspondientes a las células. - Tipos de microscopio

MICROSCOPIO COMPUESTO.- es un aparato óptico hecho

para agrandar objetos, consiste en un número de lentes

formando la imagen por lentes o una combinación de lentes

posicionados cerca del objeto, proyectándolo hacia los lentes

oculares u el ocular. El microscopio compuesto es el tipo de

microscopio más utilizado.

MICROSCOPIO ÓPTICO, también llamado "microscopio liviano",

es un tipo de microscopio compuesto que utiliza una combinación

de lentes agrandando las imágenes de pequeños objetos. Los

microscopios ópticos son antiguos y simples de utilizar y fabricar.

MICROSCOPIO DIGITAL tiene una cámara CCD adjunta y está

conectada a un LCD, o a una pantalla de computadora. Un

microscopio digital usualmente no tiene ocular para ver los objetos

directamente. El tipo trilocular de los microscopios digitales tienen la

posibilidad de montar una cámara, que será un microscopio USB.

MICROSCOPIO FLUORESCENTEo "microscopio epi-

fluorescente" es un tipo especial de microscopio liviano, que en

vez de tener un reflejo liviano y una absorción utiliza

22

fluorescencia y fosforescencia para ver las pruebas y sus propiedades.

UN MICROSCOPIO ELECTRÓNICOes uno de los más avanzados

e importantes tipos de microscopios con la capacidad más alta de

magnificación. En los microscopios de electrones los electrones son

utilizados para iluminar las partículas más pequeñas. El microscopio

de electrón es una herramienta mucho más poderosa en

comparación a los comúnmente utilizados microscopios livianos.

UN MICROSCOPIO ESTÉREO, también llamado "microscopio

de disección", utilice dos objetivos y dos oculares que permiten

ver un espécimen bajo ángulos por los ojos humanos formando

una visión óptica de tercera dimensión.

23

CITOLOGÍA:

Proviene del griego. Kilos= célula; logos= tratado.

Es una rama de la biología que se encarga del estudio de la estructura y la función de

las células.

RESEÑA HISTÓRICA Y POSTULADO.

AÑO PERSONAJE DESTACO

1665 Robert Hooke Observo por primera vez

tejidos vegetales (corcho)

1676

Antonio Van Leerworhook

Construyo el microscopio de mayor aumento, descubriendo así la existencia de los microorganismos.

1831

Roberth Brown

Observo que el núcleo estaba en todas las células vegetales

1838

Teodor Schwon

Postulo que la célula era un principio de construcción de organismos más complejos.

1855

Remurok y Virchom

Afirmaron que toda célula proviene de otra célula.

1865

Gregor Mendel

Establece dos principios genéticos:

1. Ley o principio de segregación.

2. Ley o principios de distribución independiente.

1869

Friedrich Miescher

Aisló el ácido desoxirribonucleico (ADN).

1902

Suttony Brovery

Refiere que la información biológica, hereditaria, reside en los cromosomas.

1911

Sturtevont

Comenzó a construir, mapas cromosómicos

24

donde observo los locus y los locis de los genes.

1914 Robert Feulgen Descubrió que el ADN podía teñirse con fucsina, demostrando que el ADN se encuentra en los cromosomas.

1953 Walson y Erick Elaboraron un modelo de la doble hélice de ADN.

1997 Ivan Wilmunt Científico que clono a la oveja DOLY

2000 EEUU. GRAN BRETAÑA, FRANCIA y ALEMANIA.

Dieron lugar al primer borrador del Genoma Humano.

DIFERENCIAS Y SEMEJANZAS ENTRE LAS CÉLULAS PROCARIOTAS ANIMALES Y VEGETALES

PARTES VEGETAL ANIMAL

PLASTIDIOS: Si poseen No poseen

CLOROPLASTOS Si poseen No poseen

VACUOLAS: Si poseen Pocas

PARED CELULAR: Si poseen No poseen

MEMBRANA PLASMÁTICA Si poseen Si poseen

CITOPLASMA Si poseen. Si poseen

RIBOSOMAS Si poseen. Si poseen

LISOSOMAS Escasos

Si poseen

PEROXISOMAS Si poseen. Si poseen

APARATO DE GOLGI Si poseen. Si poseen

MICROTÚBULOS Si poseen. Si poseen

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO Si poseen. Si poseen

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO Si poseen Si poseen

MITOCONDRIAS Si poseen. Si poseen

NÚCLEO: Si poseen. Si poseen

NUCLEOLO Si poseen. Si poseen

Material genético (ADN): Si poseen. Si poseen

CELULA EUCARIOTA ANIMAL CELULA EUCARIOTA VEGETAL CELULA PROCARIOTA

25

CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS DIFERENCIAS Y SEMEJANZAS.

PROCARIOTAS EUCARIOTAS

ADN localizado en una región:Nucleoide, no

rodeada por una membrana.

Núcleo rodeado por una membrana. Material

genético fragmentado en cromosomas formados

por ADN y proteínas.

Células pequeñas 1-10 µm Por lo general células grandes, (10-100 µm),

Algunos son microbios, la mayoría son organismos

grandes.

División celular directa, principalmente por fisión

binaria. No hay centríolos, huso mitótico ni

microtúbulos.

Sistemas sexuales escasos, si existe intercambio

sexual se da por transferencia de un donador a un

receptor.

División celular por mitosis, presenta huso mitótico,

o alguna forma de ordenación de microtúbulos.

Sistemas sexuales frecuentes. Alternancia de

fases haploides y diploides mediante Meiosis y

Fecundación

Escasas formas multicelulares

Ausencia de desarrollo de tejidos

Los organismos multicelulares muestran desarrollo

de tejidos

Formas anaerobias estrictas, facultativas,

microarerofílicas y aerobias

Casi exclusivamente aerobias

Ausencia de mitocondrias: las enzimas para la

oxidación de moléculas orgánicas están ligadas a

las membranas

Las enzimas están en las mitocondrias

Flagelos simples formados por la proteína flagelina Flagelos compuestos, (9+2) formados por tubulina

y otras proteínas

En especies fotosintéticas, las enzimas necesarias

están ligadas a las membranas. Exitencia

defotosíntesis aerobia y anaerobia, con productos

finales como azufre, sulfato y Oxígeno

Las enzimas para la fotosíntesis se empaquetan

en los cloroplastos.

CROMOSOMAS: Si poseen. Si poseen

Envoltura Nuclear o CARIOTECA Si poseen. Si poseen

CENTRÍOLOS: No poseen. Si poseen

GLUCÓGENO No poseen Si poseen

26

TAXONOMÍA DE ANIMALES

Taxonomía de las ardillas Reino: Animalia

Subreino: Eumetazoa

Superfilo: Deuterostomia

Filo: Chordata

Subfilo: Vertebrata

Infrafilo: Gnathostomata

Superclase: Tetrapoda

Clase: Mammalia

Subclase: Theria

Infraclase: Placentalia

Orden: Rodentia

Suborden: Sciurognathi

Infraorden: Sciurida

Familia: Sciuridae

27

Taxonomía de las ballenas Reino: Animalia

Subreino:Eumetazoa

Rama:Bilateria

Filo: Chordata

Subfilo:Vertebrata

Superclase:Gnathostomata

Clase: Mammalia

Orden: Cetacea

Suborden: Mysticeti

Taxonomía de los caballos Reino: Animalia

Subreino: Eumetazoa

Rama: Bilateria

Filo: Chordata

Subfilo: Vertebrata

Superclase: Gnathostomata

Clase: Mammalia

Orden: Perissodactyla

Familia: Equidae

Género: Equus

Especie: E. caballus

28

Taxonomía de los conejos Reino: Animalia

Subreino: Eumetazoa

Rama: Bilateria

Filo: Chordata

Subfilo: Vertebrata

Superclase: Gnathostomata

Clase: Mammalia

Orden: Lagomorpha

Familia: Leporidae

Taxonomía de los delfines Reino: Animalia

Subreino:Eumetazoa

Rama:Bilateria

Filo: Chordata

Subfilo:Vertebrata

Superclase:Gnathostomata

Clase: Mammalia

Suborden: Odontoceti

Familia: Delphinidae

29

Taxonomía vegetal

DURAZNO: REINO: Plantae DIVISIÓN: Tracheophyta SUBDIVISIÓN: Pterópsida CLASE: Angiospermae SUBCLASE: Dicotiledonae ORDEN: Rosales FAMILIA: Rosáceas GÉNERO: Prunus ESPECIE: Pérsica

MANZANA REINO: Plantae DIVISIÓN: Tracheophyta SUBDIVISIÓN: Pterópsida CLASE: Angiospermae SUBCLASE: Dicotiledonae ORDEN: Rosales FAMILIA: Rosaceae GÉNERO: PHYNES ESPECIE: malus

PLÁTANO REINO: Plantae DIVISIÓN: Magnoliophyta CLASE: Liliopsida ORDEN: Zingiberales FAMILIA: Musa GÉNERO: Musa ESPECIE: Musa malvisiana paradisiaca

30

GENGIBRE REINO: Plantae DIVISIÓN: Magnoliophyta CLASE Liliopsida ORDEN: Zingiberales FAMILIA: Zingiberaceae GÉNERO: Zingiber ESPECIE: Z. officinale

PALMA REAL REINO: Plantea DIVISIÓN: Magnoliophyta CLASE: Liliopsida ORDEN: Arecales FAMILIA: Arecaceae GÉNERO: Roystonea ESPECIE: R. borinquena

31

REPRODUCCION CELULAR Ciclo celular, mitosis importancia de la mitosis.

Cuando una célula se divide en dos, uno ambos productos de la división pueden volver

a dividirse, estableciéndose de esta forma un ciclo de división celular, el período entre

dos mitosis consecutivas, se denomina interfase. El estado normal de una célula es con

los cromosomas en estado de un cromatidio, es decir en estado de una doble hélice de

ADN. Indudablemente para que una estructura pueda dividirse en dos exactamente

iguales, esta estructura ha de estar duplicada, es decir todos sus componente repetidos

y separados en estructuras diferenciadas. El cromosoma antes de dividirse debe pasar

a un estado en el que posea dos cromatidios, genéticamente idénticos. La duplicación

de la materia genética ha de ser previo a la división celular.

32

Interfase

La célula está ocupada en la actividad metabólica preparándose para la mitosis (las

próximas cuatro fases que conducen e incluyen la división nuclear). Los cromosomas

no se disciernen claramente en el núcleo, aunque una mancha oscura llamada

nucleolo, puede ser visible. La célula puede contener un par de centriolos ( o centros

de organización de microtubulos en los vegetales ) los cuales son sitios de

organización para los microtubulos.

Profase

La cromatina en el núcleo comienza a condensarse y se vuelve visible en el

microscopio óptico como cromosomas. El nucléolo desaparece. Los centriolos

comienzan a moverse a polos opuestos de la célula y fibras se extienden desde los

centrómeros. Algunas fibras cruzan la célula para formar el huso mitótico.

Prometafase

La membrana nuclear se disuelve, marcando el comienzo de la prometafase. Las

proteínas de adhieren a los centrómeros creando los cinetocoros. Los microtubulos se

adhieren a los cinetocoros y los cromosomas comienzan a moverse.

Metafase

Fibras del huso alinean los cromosomas a lo largo del medio del núcleo celular. Esta

línea es referida como, el plato de la metafase. Esta organización ayuda a asegurar

que en la próxima fase, cuando los cromosomas se separan, cada nuevo núcleo

recibirá una copia de cada cromosoma.

Anafase

33

Los pares de cromosomas se separan en los cinetocoros y se mueven a lados

opuestos de la célula. El movimiento es el resultado de una combinación de: el

movimiento del cinetocoro a lo largo de los microtubulos del huso y la interacción física

de los microtubulos polares.

Telofase

Los cromatidos llegan a los polos opuestos de la célula, y nuevas membranas se

forman alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas se dispersan y ya no son

visibles bajo el microscopio óptico. Las fibras del huso se dispersan, y la citocinesis o

la partición de la célula pueden comenzar también durante esta etapa.

Citocinesis

En células animales, la citocinesis ocurre cuando un anillo fibroso compuesto de una

proteína llamada actína, alrededor del centro de la célula se contrae pellizcando la

célula en dos células hijas, cada una con su núcleo. En células vegetales, la pared

rígida requiere que una placa celular sea sintetizada entre las dos células hijas.

34

MEIOSIS

La meiosis es un proceso en el que, a partir de una célula con un número diploide de

cromosomas (2 n), se obtienen cuatro células hijas haploides (n), cada una con la mitad

de cromosomas que la célula madre o inicial. Este tipo de división reduccional sólo se

da en la reproducción sexual, y es necesario para evitar que el número de cromosomas

se vaya duplicando en cada generación. El proceso de gametogénesis o formación de

gametos, se realiza mediando dos divisiones meióticas sucesivas:

Primera división meiótica. una célula inicial o germinal diploide (2 n) se divide en dos

células hijas haploides (n).

Segunda división meiótica. Las dos células haploides (n) procedentes de la primera

fase se dividen originando cada una de ellas dos células hijas haploides (n).

Las fases de la meiosis son:

PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA:

Interfase o fase de reposo. En una célula en la que hay una masa de ADN

procedente del padre y otra procedente de la madre se va a iniciar una meiosis. Final

de la Interfase. Duplicación del ADN.

Profase I A. Formación de los cromosomas.

Profase I B. Entrecruzamiento. Los cromosomas homólogos intercambian sectores. El

núcleo se rompe.

Metafase I. Aparece el huso acromático. Los cromosomas se fijan por el centrómero a

las fibras del huso.

Anafase I. Las fibras del huso se contraen separando los cromosomas y arrastrándolos

hacia los polos celulares.

Telofase I. Se forman los núcleos y se originan dos células hijas. Los cromosomas

liberan la cromatina.

SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA

Profase II. Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo.

Metafase II. Los cromosomas se colocan en el centro celular y se fijan al huso

acromático.

Anafase II. Los cromosomas se separan y son llevados a los polos de la célula.

35

Telofase II. Se forman los núcleos. Los cromosomas se convierten en cromatina y se

forman las células hijas, cada una con una información genética distinta.

En los individuos machos, la gametogénesis recibe el nombre de espermatogénesis y

tiene lugar en los órganos reproductores masculinos. En los individuos hembras, la

gametogénesis recibe el nombre de ovogénesis y se realiza en los órganos

reproductores femeninos.

36

TEJIDOS.

Un tejido es un conjunto de células similares que suelen tener un origen embrionario

común y que funcionan en asociación para desarrollar actividades especializadas.

Los tejidos están formados por células y la matriz extracelular producida por ellas. La

matriz es casi inexistente en algunos tejidos, mientras que en otros es abundante y

contiene estructuras y moléculas importantes desde el punto de vista estructural y

funcional.

A pesar de la complejidad del organismo de los mamíferos sólo hay cuatro tejidos

básicos: el epitelial, el conjuntivo, el muscular y el nervioso.

El epitelial cubre superficies del organismo, recubre órganos huecos, cavidades,

conductos y forma glándulas. Proviene de las tres capas germinales

El conjuntivo protege y sostiene el organismo y sus órganos, los mantiene unidos,

almacena reserva de energía en forma de grasa y proporciona inmunidad. Se origina

en el mesodermo al igual que el tejido muscular que da movimiento y genera la fuerza.

El tejido nervioso, con origen en el ectodermo, inicia y transmite los potenciales de

acción que ayudan a coordinar las actividades.

Tejidos Animales

Se diferencian 4 tipos:

1. Epitelial o de revestimiento.

2. Tejidos conectivos.

3. Tejidos musculares.

4. Tejidos nerviosos.

Tejidos epiteliales: Según su función existen dos tipos: epitelios de revestimiento y

glandulares.

De revestimiento: Recubren la superficie corporal y los órganos internos. Se unen sus

células estrechamente formando capas. Estas células pueden ser planas (endotelios:

protegen pero permiten el intercambio de sustancias: pared de capilares sanguíneos) o

poliédricas (epitelios: con microvellosidades, cilios, o capas de células estratificadas).

Glandulares: Son células secretoras que se asocian en glándulas. Glándulas que

pueden ser endocrinas (secreción interna) o exocrinas (secreción externa).

37

Tejido muscular: Responsable de los movimientos. Con células alargadas

contráctiles.

- Muscular estriado: Con proteínas de actina y miosina. Existen dos tipos: uno

estriado esquelético, que es de movimiento voluntario y mueve los huesos del

esqueleto. Otro estriado cardiaco, que es de movimiento involuntario y mueve el

corazón.

- Muscular liso: Su contracción se realiza sin control consciente. Tapiza vasos

sanguíneos y rodea órganos internos (intestino y útero).

Tejido nervioso: Recibe estímulos y los conduce por el resto del cuerpo. Tiene dos

tipos celulares: neuronas (que reciben estímulos diferentes y los transforma en

impulsos nerviosos hasta un órgano efector) y neuroglía (que desempeña funciones

metabólicas, de soporte y protección de las neuronas).

38

Tejidos conectivos: Tejidos variados con función de protección y soporte. Células

dispersas, variadas y con una sustancia matriz que las une.

- Tejido conjuntivo: Laxo (que rellena espacios entre órganos y otros tejidos:

fibrocitos, macrófagos y adipocitos).

- Tejido cartilaginoso: Función de formar las articulaciones entre los huesos, formar

esqueletos, dar soporte, etc.

- Tejido óseo: Mineralizado con gran dureza; su misión es esquelética. Existe un

tejido óseo esponjoso (en la epífisis de los huesos largos) y otro compacto (en la

diáfisis de los huesos largos).

Tejidos Vegetales

La característica más importante de las metafitas es que tienen tejidos especializados. Los principales tejidos vegetales son los siguientes: los tejidos de crecimiento, los tejidos parenquimáticos, los tejidos protectores, los tejidos conductores, los tejidos se sostén y los tejidos excretores.

39

Los tejidos de crecimiento o meristemos están constituidos por células jóvenes cuya única actividad es la de dividirse continuamente por mitosis. De las células de los meristemos derivan todas las células que forman el vegetal. Existen meristemos primarios, cuyas células permiten el crecimiento de la planta en longitud, y medistemos secundarios, el cámbium y el felógeno, cuyas células permiten el crecimiento de la planta en grosor. Los tejidos parenquimáticos están constituidos por células especializadas en la nutrición. Los principales parénquimas son: el parénquima clorofílico, con células capaces de realizar la fotosíntesis; el parénquima de reserva, con células que almacenan sustancias alimenticias; el parénquima aerífero, que contiene aire, etc. Los tejidos protectores, también llamados tegumentos, están formados por células que recubren el vegetal y lo aíslan del exterior. Hay dos clases de tegumentos: la epidermis, formada por células transparentes e impermeabilizadas, y el súber o corcho, formado por células muertas de paredes gruesas.

Los tejidos conductores están formados por células cilíndricas que se asocian formando tubos, por los que circulan las sustancias nutritivas. Se distinguen los vasos leñosos, o xilema, por los que circula la savia bruta formada por agua y sales minerales, y los vasos liberianos, o floema, por los que circula la savia elaborada formada por agua y materia orgánica, que ha pasado por el proceso de la fotosíntesis y es el verdadero alimento de la planta. Los tejidos de sostén están constituidos por células alargadas de paredes muy gruesas formadas por celulosa. Estos tejidos dan forma y confieren rigidez a los vegetales.

40

Los tejidos excretores están formados por células especializadas en producir y

excretar diversos tipos de sustancias, como la resina de las coníferas o pinos y abetos,

el látex de las plantas lechosas, las bolsas secretoras de la corteza de la naranja, etc.

41

UNIDAD 3

Estructura de la materia vida

Toda la materia viva está compuesta de elementos primarios como son: CHONSP, que

son imprescindibles para formar las principales moléculas biológicas, como son la

glucosa, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Secundarios.- como el Ca, Na, Cl, K, Mg, Fe entre otros.

Bioelementos o elementos Biogenéticos

El origen de la vida, y se divide en 3: primarios, secundarios y oligoelementos

Primarios.- Son básicos para la vida y ayudan a la formación de glúcidos lípidos y

proteínas y ácidos nucleicos. Y estos son:

- C.

- H.

- O.

- N

- S

- P

Carbono.- Se encuentra libre en la naturaleza en dos formas diamante y grafito,

además forma parte de los compuestos inorgánicos. El carbono es el 20% en el ser

vivo.

42

Glucosa:-C6H2O6

Hidrogeno.- E s un gas inodoro, incoloro e insípido, es mas lijero que el aire 10% en la

sustancia fundamental del ser vivo.

Oxigeno.- Es un gas muy importante en la mayoría de los seres vivos por que ayuda

en su respiración. 65%

Nitrógeno.- es el componente esencial de los aminoácidos y ácidos nucleicos ADN,

participa en la constitución del ADN, forma el 3% de la sustancia fundamental en la

materia viva.

43

Azufre.- se encuentra en forma nativa en regiones volcánicas. 0.02%

Fosforo.- Desempeña un papel especial en la transferencia de energía, como lo es en

el metabolismo, la fotosíntesis, la acción nerviosa y acción muscular. 0.01%

Secundarios:

Son aquellos cuya concentración en las células esta 0.05% y 1% también llamados

nitroelemnetos, y se dividen en indispensables variables y oligoelementos.

Indispensables:

Estos no pueden faltar en la vida celular, tenemos el Na, (indispensable para la

construcción celular.

Potasio K.- para la conducción nerviosa.

Cloro Cl.- para mantener el balance del agua en la sangre y fluido intersticial entre la

célula.

Calcio Ca.- Coagulación de la sangre, permeabilidad de la membrana.

Magnesio Mg.- Interviene en la síntesis y degradación del ATP y en la síntesis del

ARN.

Variables.- Br, Ti, Ba, Pb, Oligoelementos.

Oligoelementos.- Intervienen en cantidades muy pequeñas pero cumplen funciones

esenciales en los seres vivos y los principales son Fe, Cu, Zn, Co

Biomoleculas orgánicas o principios inmediatos: CHONSP

Glúcidos

1. Monosacáridos.- Los monosacáridos son sustancias blancas, con sabor dulce,

cristalizable y soluble en agua. Se oxidan fácilmente, transformándose en ácidos,

por lo que se dice que poseen poder reductor (cuando ellos se oxidan, reducen a

otra molécula).Los monosacáridos son moléculas sencillas que responden a la

fórmula general (CH2O)n. Están formados por 3, 4, 5, 6 ó 7 átomos de carbono.

Químicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono con un grupo -OH

cada carbono, en los que un carbono forma un grupo aldehído o un grupo

cetona.Se clasifican atendiendo al grupo funcional (aldehído o cetona) Los

monosacáridos se nombran atendiendo al número de carbonos que presenta la

molécula:

44

- Triosas: tres carbonos

- Tetrosas: cuatro carbonos

- Pentosas: cinco carbonos

- Hexosas: seis carbonos

- Heptosas: siete carbonos

2. Disacáridos.- Los disacáridos son un tipo de glúcidos formados por la

condensación (unión) de dos azúcares monosacáridos iguales o distintos mediante

un enlace O-glucosídico (con pérdida de una molécula de agua)pues se establece

en forma de éter siendo un átomo de oxigeno el que une cada pareja de

monosacáridos, mono o dicarbonílico, que además puede ser α o β en función del -

OH hemiacetal o hemicetal. Los disacáridos más comunes son:

- Sacarosa: formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la sacarosa se le

llama también azúcar común. No tiene poder reductor.

- Lactosa: formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es el azúcar de la

leche. Tiene poder reductor .

- Maltosa, isomaltosa, trehalosa y celobiosa: formadas todas por la unión de dos

glucosas, son diferentes dependiendo de la unión entre las glucosas. Todas ellas

tienen poder reductor, salvo la trehalosa.

Los polisacáridos.- Son biomoléculas formadas por la unión de una gran cantidad

de monosacáridos. Se encuentran entre los glúcidos, y cumplen funciones diversas,

sobre todo de reservas energéticas y estructurales.1

45

Los polisacáridos son polímeros cuyos constituyentes (sus monómeros) son

monosacáridos, los cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosídicos.

Estos compuestos llegan a tener un peso molecular muy elevado, que depende del

número de residuos o unidades de monosacáridos que participen en su estructura.

Este número es casi siempre indeterminado, variable dentro de unos márgenes, a

diferencia de lo que ocurre con biopolímeros informativos, como el ADN o los

polipéptidos de las proteínas, que tienen en su cadena un número fijo de piezas,

además de una secuencia específica.

Lípidos

Del griego Lypos= grasa, su fórmula CeH y pequeños porcentajes O2, insolubles en

agua y solubles en éter. Alto poder energético.

1gramo= 9 calorías.

La oxidación de los ácidos grasos se encuentra en la mitocondria.

46

Saturados.- reino animal. Ejemplo: manteca de chancho, todos estos son sólidos a

excepción del aceite de coco.

Insaturados.- Son líquidos. Ejemplo: aceite de oliva, provienen del reino vegetal.

PROTEÍNAS

Griego CROTOS: lo primero

Macromoléculas: CHON, S, Fe, Cu, P

Es la estructura básica de los tejidos musculares.

Función metabólica y reguladora.

Define la identidad (ADN)

1 gramo = 4 calorías

Se clasifican en:

- Haloproteinas.- son aminoácidos, pueden ser:

o Globulares

o Filamolar

- Heteroproteinas.- aminoácidos y moléculas no proteicas.

47

Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos (AN) fueron descubiertos por Freidrich Miescher en 1869.

En la naturaleza existen solo dos tipos de ácidos nucleicos: El ADN (ácido

desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) y están presentes en todas las

células.

Su función biológica no quedó plenamente confirmada hasta que Avery y sus

colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la

información genética.

Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características

hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas

específicas.

Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma

helicoidal.

Químicamente, estos ácidos están formados, como dijimos, por unidades llamadas

nucleótidos: cada nucleótido a su vez, está formado por tres tipos de compuestos:

El Ácido Desoxirribonucleico o ADN (en inglés DNA) contiene la información

genética de todos los seres vivos. AN007

Molécula de ADN con sus estructura helicoidal cada especie viviente tiene su propio

ADN y en los humanos es esta cadena la que determina las características

individuales, desde el color de los ojos y el talento musical hasta la propensión a

determinadas enfermedades.

Es como el código de barra de todos los organismos vivos que existen en la tierra, que

está formado por segmentos llamados genes. La combinación de genes es específica

para cada organismo y permite individualizarnos. Estos genes provienen de la herencia

de nuestros padres y por ello se utiliza los tests de ADN para determinar el parentesco

de alguna persona. Además, se utiliza el ADN para identificar a sospechosos en

crímenes (siempre y cuando se cuente con una muestra que los relacione).

48

Actualmente se ha determinado la composición del genoma humano que permite

identificar y hacer terapias para las enfermedades que se trasmiten genéticamente

como: enanismo, albinismo, hemofilia, daltonismo, sordera, fibrosis quística, etc.

ACIDO RIBONUCLEICO (ARN)A diferencia del ADN que posee desoxirribosa y timina,

el ARN está formado por ribosa como monosacárido y uracilo como una de las bases

nitrogenadas. El ARN forma una sola cadena de polinucleótidos dispuesta en manera

lineal. Está presente en el citoplasma de las células procariotas y eucariotas.

La formación o síntesis de ARN se realiza a partir del ADN mediante la enzima ARN

polimerasa, que copia una secuencia de nucleótidos (genes) de una hilera del ADN.

El ARN controla las etapas intermedias en la formación (síntesis) de proteínas.

Existen cuatro tipos de ARN con distintas funciones. Ellos son el ARN mensajero, el

ARN de transferencia, el ARN ribosómico y el ARN heteronuclear.

- ARN mensajero (ARNm)

Se forma a partir del molde de una hilera de ADN. El

ARN mensajero transporta la información para

sintetizar una proteína copiada del ADN, desde el

núcleo hasta el citoplasma, pasando por los poros de

la membrana nuclear o carioteca. Luego se acopla a

los ribosomas, organelas celulares donde se produce

la síntesis de proteínas. Un codón está formado por

tres nucleótidos del ARNm. Cada codón contiene un

aminoácido diferente. Por lo tanto, a partir de la sucesión de los nucleótidos del ARNm

se arma la secuencia de aminoácidos de la proteína. Debe recordarse que una serie de

49

aminoácidos forman una proteína. El ARN se degrada rápidamente por acción

enzimática.

UNIDAD 4

ORIGEN DEL UNIVERSO

¿QUÉ EDAD TIENE EL UNIVERSO?

Algunos astrofísicos aseguran que el cosmos nació hace al menos 15.000 millones de

años, y otros creen que su edad no

supera los 8.000 millones. La razón

de este baile de cifras estriba

principalmente en el valor, aún por

determinar con exactitud, de una

constante cosmológica conocida

como constante de Hubble (Ho),

formulada por Edwin Hubble en el

año 1929. Según ésta, las galaxias

se alejan de la nuestra -la Vía

Láctea- a una velocidad

directamente proporcional a la

distancia del observador. Para

Allan Sandage, de los

Observatorios Carnegie, en

Estados Unidos, el valor de la

constante es de 57 kilómetros por

segundo y megapársec (un megapársec equivale a 3.260.000 años luz), luego la edad

del universo sería de 15.000 millones de años. Este dato contrasta con el presentado

recientemente por la investigadora estadounidense Wendy Freedman, que otorga un

valor para Ho de 80 kilómetros por segundo y megapársec, lo que arroja una

antigüedad de 8.000 millones de años.

50

La teoría del Big Bang o gran explosión.

La teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión

tiene el objeto de explicar cómo se produjo el

origen del universo .Esta teoría sostiene que el

universo se creó por una gran explosión a partir de

un estado de masa concentrada en un punto

pequeño de alta temperatura, llamada Huevo

Cósmico.

Por medio de observaciones, en los 1910, el

astrónomo estadounidense Vesto Slipher y,

después de él, Carl Wilhelm Wirtz, de Estrasburgo,

determinaron que la mayor parte de las nebulosas espirales se alejan de la Tierra; pero

no llegaron a darse cuenta de las implicaciones cosmológicas de esta observación, ni

tampoco del hecho de que las supuestas nebulosas eran en realidad galaxias

exteriores a nuestra Vía Láctea.

Entre 1927 y 1930, el padre jesuita belga Georges Lemaître propuso, sobre la base de

la recesión de las nebulosas espirales, que el Universo se inició con la explosión de un

átomo primigenio, lo que más tarde se denominó "Big Bang".

En 1929, Edwin Hubble realizó observaciones que sirvieron de fundamento para

comprobar la teoría de Lemaître. Hubble probó que las nebulosas espirales son

galaxias y midió sus distancias observando las estrellas variables cefeidas en galaxias

distantes. Descubrió que las galaxias se alejan unas de otras a velocidades (relativas a

la Tierra) directamente proporcionales a su distancia. Este hecho se conoce ahora

como la ley de Hubble

A partir de las investigaciones de Hubble se desarrolló la teoría del Universo en

expansión. Según esta, la gran explosión del Big Bang fue tan violenta que, a pesar de

la atracción de la gravedad entre los cuerpos celestes, el Universo todavía sigue

expandiéndose.

Los instrumentos astronómicos han registrado que las galaxias que están a mayor

distancia de nosotros se están alejando unas de otras a gran velocidad. Para explicar

este proceso los astrónomos debaten varias ideas sobre ciertas variaciones en la

51

fuerza gravitatoria o en los efectos de elementos aún desconocidos, como la materia o

energía oscura.

Teoría del estado invariable del universo.

Es una teoría cosmológica formulada en 1948 por Hermann Bondi y Thomas Gold, y

sucesivamente ampliada por Fred Hoyle, según la cual el Universo siempre ha existito

y siempre existirá. Aquellos que rehúsan aceptar que el Universo tuvo un principio,

pueden encontrar una opción satisfactoria en la teoría del estado estacionario. Según

ésta, el Universo no sólo es uniforme en el espacio, sino también en el tiempo; así

como, a gran escala, una región del Universo es semejante a otra, del mismo modo su

apariencia ha sido la misma en cualquier época, ya que el Universo existe desde

tiempos infinitos

El Universo era eterno y, aunque se hallaba en expansión, siempre había permanecido

igual, fuera cual fuera la región del espacio que observáramos. Esto era así porque se

creaba materia continuamente, de manera que la nueva materia creada iba ocupando

el espacio dejado por las galaxias en expansión. Esta propuesta recibió el nombre de

“Teoría del Estado Estacionario” y afirma la existencia de un Universo homogéneo, es

decir, que tiene el mismo aspecto sea cual sea la región del espacio que observemos y

52

el tiempoen el que lo hagamos. Estas dos características, homogeneidad e isotropía,

son conocidas con el nombre de Principio Cosmológico Perfecto.

La Teoría del Estado Estacionario rechazaba totalmente la hipótesis de que existiera

una radiación cósmica de fondo, puesto que, según ellos, no había habido ninguna

explosión inicial, lo que significaba que en caso de descubrirse su existencia esta teoría

se vería seriamente comprometida.

De acuerdo con Viquez (2007) en la teoría del estado estacionario, la disminución de la

densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación

continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para igualar la densidad

del Universo, esta Teoría no se ha podido demostrar directamente. La teoría del estado

estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual

sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier

lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable

por lo cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto

sino también en cualquier instante de tiempo siendo sus propiedades generales

constantes tanto en el espacio como en el tiempo.

Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando

las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo

estaba cambiando: se encontraron quásares sólo a grandes distancias, no en las

galaxias más cercanas.

53

La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas

en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre igual y no hay

razón para que se produzca una radiación de fondo con características térmicas.

Buscar una explicación requiere la existencia de partículas de longitud milímetrica en el

medio intergaláctico que absorba la radiación producida por fuentes galácticas

extremadamente luminosas, una hipótesis demasiado forzada. (SEAMP, 2009)

Es así como esta teoría perdió su popularidad cuando se descubrió la radiación de

fondo, ya que no la explica de manera natural, en contraste con la teoría de la Gran

Explosión. Además, la suposición de que se crea masa, y justamente en la proporción

necesaria para mantener constante la densidad del Universo, no es totalmente

sustentada en ninguna teoría física o hecho observado

La hipótesis fundamental de los proponentes del Universo estacionario es que nueva

materia se crea continuamente de la nada, con lo cual la densidad del Universo se

mantiene constante a pesar de la expansión. Evidentemente, queda del todo fuera de

nuestras posibilidades comprobar experimentalmente si tal efecto existe. Por otra parte,

la teoría no postula que la materia nueva se crea uniformemente por todo el espacio;

54

podría ser que nace en regiones muy específicas, como por ejemplo en los núcleos de

las galaxias, donde ocurren fenómenos muy extraños.

Origen y evolución del universo, galaxias, sistema solar, planetas y sus satélites.

GALAXIA:

Es un conjunto de varias estrellas, nubes de gas,

planetas, polvo cósmico, materia oscura y quizá

energía oscura, unido gravitatoriamente. La

cantidad de estrellas que forman una galaxia es

incontable, desde las enanas, con 107, hasta las

gigantes, con 1012 estrellas (según datos de la

NASA del último trimestre de 2009). Formando

parte de una galaxia existen subestructuras

como las nebulosas, los cúmulos estelares y los sistemas estelares múltiples.

Sistema solar:

Es un sistema planetario en el que se encuentra la

Tierra. Consiste en un grupo de objetos

astronómicos que giran en una órbita, por efectos

de la gravedad, alrededor de una única estrella

conocida como el Sol de la cual obtiene su

nombre.1 Se formó hace unos 4600 millones de

años a partir del colapso de una nube molecular

que lo creó. El material residual originó un disco

circumestelar protoplanetario en el que ocurrieron

los procesos físicos que llevaron a la formación de

los planetas.2 Se ubica en la actualidad en la Nube Interestelar Local que se halla en la

Burbuja Local del Brazo de Orión, de la galaxia espiral Vía Láctea, a unos 28 mil años

luz del centro de esta.

55

Planetas:

Un planeta es, según la definición adoptada por la Unión Astronómica Internacional el

24 de agosto de 2006, un cuerpo celeste que:

1. Orbita alrededor de una estrella o remanente de ella.

2. Tiene suficiente masa para que su gravedad supere

las fuerzas del cuerpo rígido, de manera que asuma

una forma en equilibrio hidrostático (prácticamente

esférica).

3. Ha limpiado la vecindad de su órbita de

planetesimales, o lo que es lo mismo tiene dominancia

orbital.

Según la definición mencionada, nuestro Sistema Solar

consta de ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte,

Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Plutón, que hasta 2006

se consideraba un planeta, ha pasado a clasificarse como

planeta enano, junto a Ceres, también considerado planeta

durante algún tiempo, ya que era un referente en la ley de

Titius-Bode, y más recientemente considerado como

asteroide, y Eris, un objeto transneptuniano similar a Plutón. Ciertamente desde los

años 70 existía un amplio debate sobre el concepto de planeta a la luz de los nuevos

datos referentes al tamaño de Plutón (menor de lo calculado en un principio), un debate

que aumentó en los años siguientes al descubrirse nuevos objetos que podían tener

tamaños similares. De esta forma, esta nueva definición de planeta introduce el

concepto de planeta enano, que incluye a Ceres, Plutón, Haumea, Makemake y Eris; y

tiene la diferencia de definición en (2), ya que no ha despejado la zona local de su

órbita y no es un satélite de otro cuerpo.

56

Satélites:

Se denomina satélite natural a cualquier

objeto que orbita alrededor de un planeta.

Generalmente el satélite es mucho más

pequeño y acompaña al planeta en su

traslación alrededor de la estrella que orbita.

El término satélite natural se contrapone al de

satélite artificial, siendo este último, un objeto

que gira en torno a la Tierra, la Luna o

algunos planetas y que ha sido fabricado por el hombre.

En el caso de la Luna, que tiene una masa aproximada a 1/81 de la masa de la Tierra,

podría considerarse como un sistema de dos planetas que orbitan juntos (sistema

binario de planetas). Tal es el caso de Plutón y su satélite Caronte. Si dos objetos

poseen masas similares, se suele hablar de sistema binario en lugar de un objeto

primario y un satélite. El criterio habitual para considerar un objeto como satélite es que

el centro de masas del sistema formado por los dos objetos esté dentro del objeto

primario. El punto más elevado de la órbita del satélite se conoce como apoápside.

EDAD Y ESTRUCTURA DE LA TIERRA.

La corteza del planeta Tierra está formada por placas que flotan sobre el manto, una

capa de materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando

volcanes. La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra. En el núcleo

están los materiales más pesados, los metales. El

calor los mantiene en estado líquido, con fuertes

movimientos. El núcleo interno es sólido.

Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el

exterior. Los movimientos rápidos originan

terremotos. Los lentos forman plegamientos, como

los que crearon las montañas.

57

El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generan un campo magnético que,

junto a la atmosfera, nos protege de las radiaciones nocivas del Sol y de las otras

estrellas.

Capas de la Tierra

Desde el exterior hacia el interior podemos dividir la Tierra en cinco partes:

Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Tiene un

grosor de más de 1.100 km, aunque la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km

más bajos.

Hidrosfera: Se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto

comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos,

ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más

de cinco veces la altura media de los continentes.

Litosfera: Compuesta sobre todo por la corteza terrestre, se extiende hasta los 100 km

de profundidad. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del

agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5%

de su masa. El más abundante es el oxígeno, seguido por el silicio, aluminio, hierro,

calcio, sodio, potasio, magnesio, titanio, hidrógeno y fósforo. Además, aparecen otros

11 elementos en cantidades menores del 0,1: carbono, manganeso, azufre, bario,

cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes

en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre.

La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en

unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por

una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por

una zona débil conocida como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas

de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la

superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse.

58

Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900

km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que

aumenta con la profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto

superior se compone de hierro y silicatos de magnesio

como el olivino y el inferior de una mezcla de óxidos de

magnesio, hierro y silicio.

Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de

grosor con una densidad relativa media de 10 Kg por metro

cúbico. Esta capa es probablemente rígida, su superficie

exterior tiene depresiones y picos. Por el contrario, el

núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido.

Ambas capas del núcleo se componen de hierro con un

pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las

temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650

°C y su densidad media es de 13. Su presión (medida en

GigaPascal, GPa) es millones de veces la presión en la

superficie.

El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las

diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este

calor es la energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos

radiactivos. Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de

la energía térmica de la Tierra hasta la superficie.

Materia y energía,

La Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Las

transformaciones de la Energía tienen lugar en la alimentación de los seres vivos, en la

dinámica de nuestra atmósfera y en la evolución del Universo.

Todos los procesos naturales que acontecen en la materia pueden describirse en

función de las transformaciones energéticas que tienen lugar en ella.

59

PROPIEDADES DE LA MATERIA

La materia tiene propiedades generales y particulares:

Propiedades generales: Son aquellas que dependen de la cantidad de material, entre

ellos tenemos:

- Masa: Es la cantidad de materia que presenta un cuerpo (la masa no define

volumen).

- Extensión: (Volumen) Es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio.

- Impenetrabilidad: Propiedad por la cual el lugar ocupado por un cuerpo no puede

ser ocupado por otro al mismo tiempo. Salvo que lo desplace.

- Inercia: Todo cuerpo se mantiene en reposo o en movimiento, mientras no exista

una causa (fuerza) que modifique dicho estado.

- Divisibilidad: La Materia se puede fraccionar en partes cada vez más pequeño por

diferentes medios (mecánico, físico, químico), de acuerdo a la siguiente secuencia.

- Atracción: Es la propiedad por la cual dos cuerpos o partículas o moléculas o

átomos tienden a unirse.

Propiedades específicas:

Son aquellos que no dependen de la cantidad de materia, los más importantes son:

- Dureza: Es la resistencia que presenta un sólido a ser rayado. La dureza de un

cuerpo se establece mediante la escala de MOHS. El material más duro es el

"diamante" y el menos el "talco".

- Tenacidad: Es la oposición que presenta un cuerpo sólido al fraccionamiento

(rotura).

- Maleabilidad: Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta

láminas.

- Ductibilidad: Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta

alambres o hilo.

- Brillo: Propiedad por la cual un cuerpo refleja la luz.

60

- Elasticidad: Es la capacidad que presentan algunos sólidos para recuperar su forma

original una vez que deja de actuar la fuerza que los deformaba.(Los cuerpos que

no recuperan su forma se llaman "cuerpos plásticos").

- Viscosidad: Es la resistencia que presenta los fluidos en su desplazamiento. Esta

dificultad disminuye al aumentar la temperatura.

Estados de la materia

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y

gaseoso.

Dadas las condiciones existentes en

la superficie terrestre, sólo algunas

sustancias pueden hallarse de modo

natural en los tres estados, tal es el

caso del agua.

La mayoría de sustancias se

presentan en un estado concreto.

Así, los metales o las sustancias que

constituyen los minerales se

encuentran en estado sólido y el

oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:

Los sólidos: Tienen forma y

volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el

presentar unas propiedades muy específicas son característicos de los líquidos.

Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran

variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y

presión.

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LEY DE CONSERVACIÓN Y DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA

La degradación de la energía hace necesario el fomento de los hábitos de ahorro

energético.

Cuando la pila de una linterna se agota, ¿adónde ha ido a parar la energía química

proporcionada por la pila? Esta energía se ha transformado en luz y en calor. Así pues,

la energía no se pierde, sino que se transforma en otras formas de energía; es decir, la

energía globalmente se conserva.

El principio de conservación de la energía fue enunciado por el médico y físico alemán

J. R. Mayer (1814-1878) en 1842 y dice que:

La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. La energía se conserva,

porque se transforma en otras formas de energía, y a la vez se degrada, porque se

obtienen formas de energía de menor calidad; es decir, menos aprovechables.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Y TERMODINÁMICA

Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de conservación

de la energía es la llamada primera ley de la termodinámica, la cual establece que, al

suministrar una determinada cantidad de energía térmica (Q) a un sistema, esta

cantidad de energía será igual a la diferencia del incremento de la energía interna del

sistema (ΔU) menos el trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores:

(ver Criterio de signos termodinámico)

Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con la segunda ley de la

termodinámica. En un proceso irreversible, la entropía de un sistema aislado aumenta y

no es posible devolverlo al estado termodinámico físico anterior. Así un sistema físico

aislado puede cambiar su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía

en una forma menos aprovechable. Por ejemplo, un movimiento con fricción es un

proceso irreversible por el cual se convierte energía mecánica en energía térmica. Esa

energía térmica no puede convertirse en su totalidad en energía mecánica de nuevo ya

que, como el proceso opuesto no es espontáneo, es necesario aportar energía extra

para que se produzca en el sentido contrario.

Desde un punto de vista cotidiano, las máquinas y los procesos desarrollados por el

hombre funcionan con un rendimiento menor al 100%, lo que se traduce en pérdidas de

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energía y por lo tanto también de recursos económicos o materiales. Como se decía

anteriormente, esto no debe interpretarse como un incumplimiento del principio

enunciado sino como una transformación "irremediable" de la energía.

Teoría de la relatividad.

La teoría de la relatividad de Einstein

nació del siguiente hecho: lo que funciona

para pelotas tiradas desde un tren no

funciona para la luz. En principio podría

hacerse que la luz se propagara, o bien a

favor del movimiento terrestre, o bien en

contra de él. En el primer caso parecería

viajar más rápido que en el segundo (de

la misma manera que un avión viaja más

aprisa, en relación con el suelo, cuando

lleva viento de cola que cuando lo lleva de cara). Sin embargo, medidas muy

cuidadosas demostraron que la velocidad de la luz nunca variaba, fuese cual fuese la

naturaleza del movimiento de la fuente que emitía la luz.

Einstein dijo entonces: supongamos que cuando se mide la velocidad de la luz en el

vacío, siempre resulta el mismo valor (unos 299.793 kilómetros por segundo), en

cualesquiera circunstancias. ¿Cómo podemos disponer las leyes del universo para

explicar esto? Einstein encontró que para explicar la constancia de la velocidad de la

luz había que aceptar una serie de fenómenos inesperados.

Halló que los objetos tenían que acortarse en la

dirección del movimiento, tanto más cuanto

mayor fuese su velocidad, hasta llegar finalmente

a una longitud nula en el límite de la velocidad de

la luz; que la masa de los objetos en movimiento

tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita en el límite de la velocidad

de la luz; que el paso del tiempo en un objeto en movimiento era cada vez más lento a

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medida que aumentaba la velocidad, hasta llegar a pararse en dicho límite; que la

masa era equivalente a una cierta cantidad de energía y viceversa.

Todo esto lo elaboró en 1905 en la forma de la «teoría especial de la relatividad», que

se ocupaba de cuerpos con velocidad constante. En 1915 extrajo consecuencias aún

más sutiles para objetos con velocidad variable, incluyendo una descripción del

comportamiento de los efectos gravitatorios. Era la «teoría general de la relatividad».