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PRIMER AÑO DE BACHILLERATO Docente: Lic. Diana Yadira Gordillo Salas Estudiante: ……………………………………………… Paralelo: ………………………………………………… Año Lectivo: ……………………………………………...


Biología y Ecología - Primero BGU 1. PRESENTACIÓN La presente guía didáctica contiene la información correspondiente al programa de Biología de Primero de Bachillerato General Unificado. Este material didáctico ha sido elaborado con el fin de que el estudiante cuente con una guía de estudio; es decir con la finalidad de guiar, orientar y estructurar el aprendizaje de los estudiantes. Los contenidos son varios, están elaborados de acuerdo a los Programas actuales del Ministerio de Educación y recopilados de varias fuentes bibliográficas. Contiene seis bloques 2. CONTENIDOS Bloque I: Reconoces a la biología como la ciencia de la vida. Los seres vivos dependemos de los seres inertes. Bloque II: Niveles de Organización de la materia. Bloque III: Características generales de los seres vivos. Bloque IV: Regiones Naturales del Ecuador. Bloque V: Conservación de los recursos. Bloque VI: Mi ámbito ecológico 3. EVALUACIÓN La evaluación será de carácter formativo y sumativa. Se apreciara el progreso en la adquisición de destrezas y actitudes para realizar las tareas intra y extra clase (mapas conceptuales, gráficos, etc., cada actividad constituye un producto acreditable (actuación en clase, talleres, desarrollo de autoevaluaciones, etc.), parámetros importantes para la aprobación del año lectivo. Al finalizar cada bloque se aplicara una autoevaluación, y en el desarrollo de cada clase una sistematización de lo tratado en clase 4. BIBLIOGRAFÍA ✓ Alonso, Eréndira, Biología. Un enfoque integrador, McGraw-Hill, México, 2003. ✓ Audesirk, Teresa et al., Biología. La vida en la Tierra, 9ª ed., Pearson, México, 2012. ✓ Balbás, Paulina, De la biología molecular a la biotecnología, Trillas, México, 2002.

✓ Estrella Rodrigo. Biología y Ecología. Quito Ecuador 2009

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Biología y Ecología - Primero BGU EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA

Muchas veces no nos damos cuenta de todo lo que sabemos sino hasta que nos preguntan por ello. Por eso te proponemos que leas y respondas las siguientes preguntas acerca de algunos de los conocimientos, habilidades, actitudes y valores que se trabajarán en este bloque; así sabrás qué tanto sabes: 1 La rama de la ciencia que se dedica al estudio de los seres vivos de nuestro planeta es la: a) Biología. b) Medicina. c) Astrología. d) Astrobiología.

2 La biología desempeña un papel muy importante en: a) La historia. b) La informática. c) La agricultura y ganadería. d) La fabricación de pinturas.

3 La materia que forma a todos los seres vivos proviene de: a) El aire. b) El agua. c) La tierra. d) El Universo.

4 La unidad biológica de todos los seres vivos es: a) El átomo. b) La célula. c) La partícula. d) La molécula.

5 ¿Qué es el método científico? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………. 6 ¿Qué es una hipótesis? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………. 7 ¿Por qué para la ciencia en general es tan importante el método científico? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………. 8 ¿Cómo se transmiten las características hereditarias en la especie humana? ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………….

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Reconoces a la biología como la ciencia de la vida. Los seres vivos dependemos de los seres inertes

a biología: es el estudio de la naturaleza viva y sus organismos (proviene de la βιολογία griega, es decir bios [βίος] = vida y logos [λόγος] = estudio). La biología pertenece a las ciencias naturales y puede a su vez dividirse en diferentes disciplinas, esto se hace de diferentes maneras: dependiendo de los organismos estudiados, si la especie está viva o extinta, en cuyo caso, hablamos de la paleontología. De acuerdo a los grupos de organismos que se estudian, se tiene una división inicial: Botánica Microbiología. Biología marina. Toxicología. Entomología. Zoología. Dependiendo de lo que se estudie en estos organismos, uno termina con una lista de las disciplinas de la biología: Etología La biología evolutiva Fisiología La genética Ecotoxicología Toxicología humana Morfología Biología sistemática Biología del desarrollo Ecología. Además existen varias disciplinas en la coyuntura con otras “ciencias vecinas”: la bioquímica y la biología molecular se hallan entre la biología y la química, la biofísica entre la biología y la física, la estratigrafía entre la biología y la geología, la biogeografía entre la biología y la geografía, y la astrobiología entre la biología y la astronomía. En los últimos años, los avances en biología evolutiva también condujeron a varios puntos de unión con las ciencias sociales (antropología, la medicina, la filosofía, la psicología, la sociología), y con la psicología evolutiva, la epistemología evolutiva y la ética evolutiva. Las raíces de la biología se remontan a la antigua Grecia, especialmente Aristóteles (384 aC-322 aC) hizo muchas observaciones de plantas y animales en sus hábitos de vida y organizó sus observaciones en teorías. Las teorías se mantuvieron más o menos sin cambios hasta 1400 y 1500. En la década de 1600 el microscopio fue inventado y allanó así el camino para una pequeña revolución en el arte de la biología, por ejemplo, por primera vez fueron observados los pequeños organismos, las bacterias unicelulares y los espermatozoides. El microscopio jugó un papel vital en las discusiones sobre el origen de la vida, y si la vida podría surgir espontáneamente, la discusión continuó hasta los experimentos de Louis Pasteur en la década de 1800 y la publicación de Charles Darwin de El Origen de las Especies por Medio de la Selección Natural en 1859. La teoría de la evolución fue desarrollada por Charles Darwin y fue la fuerza impulsora en el progreso que se hizo en la biología en años posteriores. Wilhelm Johannsen utiliza por primera vez el nombre de “gen” a principios del siglo XX y esto junto con el descubrimiento de las características genéticas ocultas en los cromosomas, hizo grandes avances dentro de la doctrina de la herencia genética a través de la primera parte del siglo XX, en 1953 se encontró que los cromosomas tienen una doble hélice, que ahora se conoce como ADN, base de la genética que en el s. XXI, está a la vanguardia biológica.. Via: http://www.mastiposde.com/definicion_de_biologia.html 4


BLOQUE # 1 ACTIVIDAD 1 “LA HISTORIA INCOMPLETA” El siguiente fragmento de texto tiene algunos espacios en blanco que deben llenarse con las palabras que se encuentran en el recuadro. Para una ____________________ interesada en la ______________________cualquier ____________________________ por un bosque, un llano, o incluso la observación atenta de la poca ________________________ natural que aún se encuentra en nuestras ciudades, puede suscitar una serie de preguntas parecidas a las siguientes: ¿por qué hubo tan pocas ___________________________ llamadoras este año? ¿Por qué hay tantas moscas y tan pocas _________________________? ¿Por qué de un cerro al contiguo las ___________________ de árboles son diferentes? ¿Por qué en las ___________________ los gorriones son tan abundantes y no sucede así con los cardenales?, etcétera. Estas preguntas se refieren al conocimiento de la _____________________ y la abundancia de los organismos. Ciudades, vida, especies, persona, águilas, naturaleza, distribución, caminata, mariposas. IMPORTANCIA DE LA BIOLOGÍA

Para estudiar a los seres vivos es importante conocer su genética, el grado de parentesco evolutivo entre los distintos grupos de individuos, y saber que las especies pueden sufrir cambios a lo largo del tiempo y evolucionar. Gracias a esos cambios, los seres vivos se adaptan a las variantes del medio en el que viven y, a través del tiempo, algunas especies pueden dar origen a otras nuevas. También es importante saber que las especies que no logran adaptarse a los cambios de su medio desaparecen. La biología también participa en el estudio de las causas y posibles soluciones de los problemas que provocan el deterioro del ambiente, así como los factores que desequilibran los ecosistemas, como la escasez de alimentos y la sobrepoblación. En relación con lo anterior, la ecología estudia las estrechas relaciones que existen entre los organismos y el medio en el que viven, así como los diferentes tipos de interdependencia que se establecen y desarrollan entre las distintas especies de individuos. En otros niveles la biología se encarga también de estudiar e investigar el origen de la vida en la Tierra y de las posibilidades de vida en otros planetas, lo cual actualmente se estudia e investiga mediante ramas de la biología más nuevas y especializadas como la exobiología y la astrobiología. La biología también es fundamental en investigaciones y trabajos sobre medicina humana, veterinaria, agricultura, ganadería, avicultura, piscicultura y apicultura, entre otras ciencias. Las aportaciones de los estudios biológicos son uno de los ejes principales en las investigaciones interdisciplinarias que actualmente se realizan sobre el grave problema mundial de la pérdida de biodiversidad (terrestre y acuática). Con respecto a la pérdida de la biodiversidad, no debemos pasar por alto que el ser humano, por ser la especie con mayor capacidad de acción que existe sobre la Tierra, tiene la obligación de cuidar y trabajar para preservar y, de ser posible, incrementar la biodiversidad, aprovechando sus 5


BLOQUE # 1 estudios, investigaciones y acciones no sólo para proteger a las especies de las que obtiene beneficios, sino que también debe enfocar sus esfuerzos para salvar por lo menos algunas que se encuentran en peligro de extinción, aunque aparentemente no le reporten beneficios. A su vez, la biología se divide en varias ramas y subramas. Existen diferentes criterios para presentar las principales divisiones o ramas de la biología; una forma de hacerlo es la aplicación del criterio de diversidad taxonómica, que divide a la biología en: • Zoología: estudio de los animales. • Botánica: estudio de las plantas. • Micología: estudio de los hongos. • Protozoología: estudio de los protozoarios. • Bacteriología: estudio de las bacterias.

ACTIVIDAD 2-I En el siguiente cuadro, indica qué RAMAS DE LA BIOLOGÍA participarían en la solución de los problemas planteados.

Caso

Rama(s) de la Biología que intervienen para la solución

1.- En una empresa que elabora jugos y néctares se presentó el problema de la presencia de un hongo dentro de las botellas de una bebida refrescante, afectando con esto la calidad del producto y ocasionando grandes pérdidas económicas.

2.-El oso panda se encuentra en peligro de extinción ya que son presa de cacería para exhibirse como trofeos o por su piel, también ha influido en su extinción, el que se alimentan de bambú y muchos bosques de bambúes han sido destruidos para convertirlos en campos de cultivo. Actualmente existen aproximadamente sólo 1,000 ejemplares en libertad y unos cuantos en algunos zoológicos. El problema es que como los pandas son tímidos, no se reproducen fácilmente y otro problema es que son muy vulnerables cuando nacen. http://www.esmas.com/ninos/reportajes/537744.html 3.- Influenza Humana (A H1N1) es un padecimiento respiratorio, que se origina como una variante del virus de la influenza tipo A que afectó originalmente al cerdo. La pandemia de gripe A (H1N1), que se detecto en 2009, en México el 17 de marzo del mismo año, afortunadamente se logró controlar, concientizando a la ciudadanía sobre las medidas preventivas para evitar su contagio. http://es.wikipedia.org/wiki/Pandemia_de_gripe_A_%28H1N1%29_de_2009 4.- Un equipo internacional de científicos de la Universidad de Newcastle (Inglaterra) ha resuelto el enigma del envejecimiento de las células, lo que permitirá buscar nuevas fórmulas para prevenirlo. La principal novedad del estudio es haber descubierto los procesos específicos que regulan la reacción celular ante el daño molecular que subyace al proceso de envejecimiento, según Kirkwood. “Lo que hemos hecho es una identificación precisa del fallo. Ahora debemos aprovechar ese conocimiento. Ello llevará tiempo, pero la buena noticia es que hemos empezado”, señaló. http://www.prensalatinalasvegas.com/2010-02/16-5443.htm

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BLOQUE # 1 5.- La famosa planta decorativa llamada Diffembachia de la variedad camila, que en apariencia es inofensiva, en realidad es uno de los venenos y tóxicos más poderosos de la naturaleza. La savia que se concentra en el tallo y cerca del peciolo, ha sido usada tradicionalmente por indígenas amazónicos para envenenar la punta de sus dardos de caza. El simple contacto de la mano sobre los ojos luego de su manipulación, produce ceguera temporal. Puede causar la muerte de un bebé en poco menos de diez segundos y regularmente asfixia en poco menos de veinte minutos a una persona adulta. http://foro.univision.com/univision/board/message?board.id=decoracion&message.id=228341

LAS RELACIONES INTERDISCIPLINARIAS La biología estudia los seres vivos desde el nivel molecular, el cual aborda también la física y la química, hasta los ecosistemas los cuales son referidos con mayor detalle por la ecología, la geografía o la antropología. Por esta razón utilizamos cuatro opciones para la clasificación de esta ciencia: a) Ciencias auxiliares. Otras áreas del conocimiento que la complementan: • Física. Para definir la base física de la vida; estudio del agua en sus tres estados, lo que determina que exista vida en nuestro planeta. • Química. Base química de la vida: la definición de bioelementos, biomoléculas, metabolismo (reacciones en presencia de enzimas para formar o destruir biomoléculas). • Matemáticas. La vida en cifras para definir abundancia, riqueza, índices de diversidad en el interior de los ecosistemas, extinción, etcétera. • Geografía. La distribución espacial de los seres vivos (en los continentes, mares, islas). • Historia. El espacio temporal de los seres vivos en nuestro planeta (concepto de evolución o cambio en el tiempo para definir fósiles, especies extintas, especies nuevas). • Filosofía/ética. La utilización del razonamiento y la conciencia en el afán de conocer, respetar y conservar a los seres vivos que comparten nuestro espacio físico y temporal. b) Ramas. Ciencias con métodos, términos y enfoques que generalmente están definidas en grupos de organismos que tienen algún parentesco o afinidades anatómicas: • Zoología. Estudio de los diferentes phyla o grupos de animales. • Botánica. Estudio de los grupos de plantas. • Micología. Estudio de los hongos macro y microscópicos. • Bacteriología. Estudio de las bacterias. • Virología. Estudio de los virus. • Ficología. Estudio de las algas. • Entomología. Estudio de los insectos. • Ornitología. Estudio de las aves. • Herpetología. Estudio de los reptiles. • Malacología. Estudio de los moluscos (caracoles, ostras, almejas y pulpos). • Mastozoología. Estudio de los mamíferos. • Ictiología. Estudio de los peces. • Helmintología. Estudio de los gusanos. • Antropología. Estudio del hombre. • Medicina. Estudio de la identificación y cura de las enfermedades del hombre. • Veterinaria. Estudio de las razas de animales útiles para el hombre. • Agronomía. Estudio de las variedades de plantas útiles para el hombre. • Parasitología. Estudio de los parásitos de las plantas, los animales y del hombre. c) Subdivisiones. Para definir todas las características de los seres vivos en los diferentes niveles de organización. • Citología. Estudio de la célula. • Histología. Estudio de los tejidos orgánicos. • Anatomía. Estudio de las estructuras internas y externas de los seres vivos. 7


BLOQUE # 1 • Fisiología. Estudio de las funciones de los seres orgánicos. • Embriología. Estudio de los patrones de desarrollo de los organismos. • Taxonomía. Clasificación de los seres vivos. • Genética. Leyes de la herencia a nivel molecular y de los organismos. • Evolución. Cambios en el tiempo de los seres vivos. • Paleontología. Estudio de las especies extintas a partir de los fósiles. • Ecología. Relaciones de los seres vivos entre sí y con el medio. • Etología. Estudio del comportamiento animal. d) Campos de especialidad. Nuevas ciencias que resultan de la fusión de la biología con las ciencias auxiliares.

LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA La biología es la ciencia que estudia la vida. Es una ciencia porque corresponde a “cualquier actividad humana que se distingue de las demás por el contenido y el método que se emplea”, además de que clasifica (seres vivos), explica (mediante hipótesis), predice (mediante modelos) y controla (modifica resultados). Pero, ¿qué es la vida? Recuerda que ha sido muy polémico definir cuando un ser humano está vivo para expertos en ciencia y en religión y para la ley y los derechos humanos: si es desde el momento de la concepción (fecundación de un óvulo y un espermatozoide); a los 3 años, en que se puede diferenciar el bien del mal, o hasta que forme parte activa de nuestra sociedad. Si observas a tu alrededor, la vida tiene tantas formas, dimensiones, funciones y cambios, que se trata de un concepto que debe ser abordado desde el nivel molecular hasta el de los ecosistemas. Por esta razón, y con el fin de que obtengas tu propio criterio, a continuación te mostramos en la siguiente tabla lo que la ciencia sabe de la vida y de su antagonista, la muerte: Vida Muerte Definida por 27 elementos químicos de la tabla Se define la entalpía (orden molecular). periódica Su elemento núcleo es el carbono. Interrupción irreversible de la vida; la última condición de un ser vivo (nacer, crecer, reproducirse y morir). Posee biomoléculas (azúcares, grasas, proteínas, En la religión es la separación del alma o espíritu de vitaminas, hormonas y ácidos nucleicos). un organismo. Presenta estructura, metabolismo, crecimiento, El cese de la respiración, la circulación y la adaptación, etcétera. actividad cerebral; pérdida de la capacidad para la interacción consciente o social. Se define a partir del adn o arn (ácidos nucleicos) . A nivel celular, es la destrucción del material no deseado, innecesario o defectuoso por “suicidio”, a lo Sólo existe en el planeta Tierra que llamamos apoptosis. Hereda características de padres a hijos. En la literatura, se define a los no vivos como los vampiros, zombies, etc., aunque la ciencia no ha podido Se define por la entropía (desorden molecular). comprobar la existencia de estos seres inventados por nuestra creativa mente. Si observas con cuidado, te darás cuenta de que algunos de los datos no son del dominio público, como el número de elementos químicos que nos forman o que una de las condiciones más importante es que mantengamos un desorden molecular. Tal vez por ello somos tan dados a creer en personajes, leyendas o crear fobias o seres “no 8


BLOQUE # 1 vivos”, que la ciencia no acepta porque no pueden analizarse metódicamente y, en consecuencia, no existen. ¿Y qué entendemos por vida o por ser vivo, objeto de estudio de la biología? Te invitamos a descifrar esta incógnita a lo largo del curso, y tener en claro que mediante el estudio de esta ciencia podremos conocernos mejor a nosotros mismos y el mundo en el que vivimos. En tu vida diaria, aplicas los conocimientos biológicos cuando: ✓ Utilizas antibióticos, vacunas, fármacos o alimentos. ✓ Cuidas el agua, compuesto inorgánico importantísimo en nuestro planeta, el cual define la vida. ✓ Te vistes con telas de origen natural como la seda, el algodón y el lino. ✓ Reforestas, limpias ríos y playas, separas la basura en tu casa; entregas material altamente contaminante como pilas, partes de electrodomésticos, computadoras, teléfonos celulares, reproductores de música, etc. a personal especializado. ✓ Observas a tus padres, hermanos y demás familiares, para definir tus propias características físicas (herencia). ✓ Entiendes que de la totalidad de los organismos conocidos, 90% son insectos y los más antiguos son las bacterias. ✓ Al estar enfermo, y después de informarte, sabes si el problema fue causado por un virus, una bacteria, una amiba, un ácaro, un piojo, una lombriz o cualquier otro parásito. ✓ Te interesa estar bien alimentado y llevas una dieta balanceada; además, tomas una cantidad suficiente de líquidos. ✓ Cuando te informas sobre los energéticos de moda y el uso de autos ecológicos, que no impactan negativamente al ambiente. ✓ Cuando te preocupa que se tale un árbol, si eres consciente que se trata de la fábrica de oxígeno imprescindible para la vida. ✓ Te interesas en conceptos como células madre (que cultivadas en el laboratorio pueden originar casi cualquier tejido) o entiendes que una célula cancerosa se reproduce sin fin. MÉTODO CIENTÍFICO La Biología es una ciencia que posee principios y métodos. Toda investigación científica se basa en un conjunto de observaciones y experimentaciones. Este método trata de resolver los problemas que se presentan, por lo que primero el investigador debe estar seguro si lo que quiere investigar es o no un problema. El conocimiento científico es objetivo, sigue un método, se lo puede comprobar por medio de experimentos, los cuales se pueden repetir cada vez que desea. Este método consta de varios pasos:  Observación: consiste en un conjunto de hechos acerca de un problema o fenómeno natural que despierta nuestra curiosidad. Las observaciones deben ser claras y numerosas, porque han de servir como base de partida para la solución del problema.  Planteamiento del problema: se plantean interrogantes en torno a la problemática que hemos focalizado  Formulación de hipótesis: son las posibles respuestas para solucionar un problema.  Experimentación: consiste en la verificación o comprobación de hipótesis, para ello se debe analizar los resultados y repetir los experimentos tantas veces sea posible hasta comprobarlos.  Interpretación de resultados: se realiza cada una de las respuestas en forma detenida y se define si la hipótesis es verdadera o falsa.  Conclusiones: paso a paso se expresa lo obtenido en el estudio, y si la hipótesis es verdadera, se plantea la ley que es universal y puede ser comprobada por cualquier otro científico. Objetivos Distinguir por medio de un experimento cada uno de los pasos del método científico (experimental) y correctamente. Definir los conceptos: grupo control (testigo, referencia) y las variables que afectan el desarrollo de la práctica.

Material ✓ Plantas de ✓ Cuaderno de

tulipán

9 notas

aplicarlo


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Método 1. Investigación sobre la capacidad de los tulipanes de abrirse y cerrarse de- pendiendo de la luz (día-noche) (observación). 2. Emitir una explicación sobre este fenómeno (hipótesis). 3. Plantear algunas vías para comprobar la hipótesis. 4. Discutir los resultados. 5. Plantear experimentos que ayuden a corroborar los resultados. Cuestionario 1. ¿Por qué es necesario aplicar un método científico para el estudio de los seres vivos? 2. Investigar la diferencia entre el conocimiento obtenido a partir del sentido común y el que se tiene utilizando el método experimental. 3. Este método se aplica a otras ciencias como la física y la química, ¿crees que se hace de la misma forma? ¿Por qué? 4. La ciencia es el cuerpo de conocimientos que el hombre tiene de todo lo que lo rodea y la tecnología es la aplicación de esos conocimientos en bien del hombre. Menciona tres ciencias y tres tecnologías que regulan tu vida diaria. 5. ¿Cuál es la diferencia entre observación y experimentación? 6. ¿Qué es un testigo, referencia o grupo control? ¿Por qué es necesario para comprobar una hipótesis? 7. ¿Qué variables puedes controlar en la observación de las plantas de tulipán? 8. ¿Con qué otras plantas puedes observar un fenómeno parecido al del tulipán? ¿Qué pasa con el girasol? ¿Se trata del mismo fenómeno?

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Niveles de organización de la materia viva

na característica que unifica a los seres vivos son sus niveles de organización. Dichos niveles se aprecian en diferentes aspectos, por ejemplo, en su composición química, es decir, en la materia que forma sus cuerpos, en el grado de complejidad de sus estructuras y funciones, en su organización ecológica, etcétera. La materia viva presenta un orden de complejidad creciente, es decir, una escala jerárquica que inicia en las partículas subatómicas y finaliza en la biosfera. A medida que se asciende, cada nivel implica mayor complejidad e integración, pero cada uno con características propias. Los niveles de organización biológica permiten, entre otras cosas, establecer límites, ordenar conceptos, estudiar y comprender sistemáticamente el mundo vivo. ✓ Nivel químico. Los átomos están formados por partículas subatómicas (protones, neutrones, electrones) que se combinan entre sí para originar moléculas, las cuales pueden ser inorgánicas y orgánicas. El átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico, la molécula es la parte más pequeña de un compuesto. A las moléculas que conforman a los seres vivos se les llama biomoléculas. Éstas pueden ser pequeñas o muy grandes, en cuyo caso se les llama macromoléculas y comúnmente se forman a expensas de muchas copias de biomoléculas pequeñas, como sucede con las proteínas y los ácidos nucleicos. ✓ Nivel celular. Los diferentes tipos de moléculas se combinan entre sí para formar estructuras subcelulares conocidas como organoides u organelos; por ejemplo, la membrana celular, las mitocondrias o los cromosomas realizan funciones organizadas en la unidad biológica llamada célula. Cada célula posee su propio metabolismo y reproducción. ✓ Nivel tisular. Algunos organismos son unicelulares; sin embargo, en la mayoría de las especies los individuos son pluricelulares, es decir, están formados por muchas células. En los organismos pluricelulares las células semejantes en forma y función se unen para formar tejidos. Cada tipo de tejido posee características y funciones propias, así como diferente grado de complejidad. ✓ Nivel orgánico. En los individuos pluricelulares evolucionados, los tejidos se agrupan y organizan de acuerdo con sus características propias para dar origen a los órganos (partes del organismo formadas por varios tejidos que trabajan con una misma finalidad, por ejemplo, el estómago). ✓ Nivel individual. En este nivel, por lo general los órganos son de varios tipos y se combinan coordinadamente de diferentes formas para dar origen a un nivel de organización mayor, los aparatos y sistemas, los cuales trabajan para realizar las distintas funciones del individuo. La diferencia principal entre aparatos y sistemas radica en que en los órganos que integran un sistema predomina un mismo tipo de tejido, como sucede en los sistemas nervioso, óseo o muscular. En cambio, en el caso de los aparatos, los órganos que los integran se encuentran formados por diferentes tipos de tejidos, como se observa en el aparato digestivo o en el reproductor. ✓ Niveles ecológicos. Son la jerarquía superior de organización de la materia viva, pues los individuos no viven aislados, sino que forman conjuntos que interactúan y originan niveles de organización más complejos como los siguientes. 11


BLOQUE # 2 o Población. Es el conjunto de individuos de la misma especie que habitan en una zona geográfica limitada. Por ejemplo, un hormiguero, una manada o Comunidad. Es el conjunto de todas las poblaciones de las distintas especies que habitan en un ecosistema, un ejemplo puede ser un lago, una selva, un desierto o un bosque. o Ecosistema. Es un nivel de organización mayor, porque además de la comunidad o factores bióticos representados por todos los seres vivos que viven en él, se encuentran también los factores abióticos (sin vida), que consisten en las condiciones del medio, como temperatura, luz, humedad, presión, etc., que interactúan con los seres vivos. o Biosfera. Es el mayor nivel de organización biológica de nuestro planeta, porque incluye a todos los seres vivos de todos los ecosistemas de la Tierra. ACTIVIDAD 3-I Tomando como referencia la imagen siguiente, en el cuadro que se presenta: ordena las imágenes numeradas de menor a mayor nivel de complejidad, identifica y señala su nivel de organización y escribe 3 ejemplos de cada uno de ellos. Número

Nivel de Organización

Ejemplos

Con base a este pequeño acercamiento al complejo mundo de los seres vivos, responde la siguiente pregunta. ¿Cómo puede afectar la vida moderna estos niveles de organización? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ DEBER: Realizar un collage de los niveles de organización

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Características Generales de los seres vivos

Nuestro mundo está lleno de diversas cosas, algunas de ellas son comunes para nosotros y otras nos causan asombro por su rareza; asimismo, existen seres vivos, elementos u objetos que carecen de vida. Hablando de cosas que tienen o no tienen vida, a continuación te explicamos cuál es la diferencia entre biótico y abiótico; a fin de que sepas a qué se refiere cada concepto. Biótico Los factores bióticos son todos los seres que están o estuvieron vivos en el ecosistema. Se desarrollan en la biosfera y son capaces de reproducirse. Algunos ejemplos de factores bióticos son: animales, plantas, hongos y otros organismos similares. No importa si tienen una alimentación autótrofa o heterótrofa, si el organismo tiene vida entonces pertenece a los factores bióticos.

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BLOQUE # 3 Los factores bióticos se caracterizan por interferir directa o indirectamente en la vida de otros organismos vivos, así como también en el medio ambiente. Afectan a individuos, población, comunidad y biosfera. Abiótico Son factores químicos o físicos que afectan el ecosistema, pero que a diferencia de los bióticos, no tienen vida. Ejemplo de elementos abióticos son: el agua, la luz, humedad, minerales, gases. Algo muy interesante sobre ésto es que los factores abióticos pueden afectar las habilidades que los seres vivos tienen para sobrevivir. Del mismo modo, afectan el medio ambiente, las comunidades… Características de los seres vivos De alguna forma todos intuimos qué tiene vida y qué no. Sin embargo, a veces resulta difícil definir en qué consiste esa diferencia a causa de la enorme variedad de formas, tamaños, colores, texturas o consistencias —entre otras particularidades— que tienen los seres vivos. A esto se suma la gran diversidad de medios en los que habita cada una de las miles de especies de organismos. Por lo anterior, resulta conveniente definir la vida por medio de las características generales que distinguen a todos los seres vivos, mismas que se exponen a continuación. Estructura Todos los seres vivos tienen una estructura organizada y compleja, cuya expresión mínima es la célula. Ésta, a su vez, se compone de elementos químicos esenciales, conocidos como bioelementos o elementos biogenésicos. Los bioelementos son elementos químicos naturales que, a través de una combinación selectiva, participan en la constitución y funcionamiento de los seres vivos. A pesar de ello, no son exactamente los mismos en las diferentes especies, ni se encuentran en igual proporción, por tanto, existe una diversidad bioquímica. Más adelante, en la tabla 2.1 se presentan los principales bioelementos. Organización Los bioelementos se organizan en componentes químicos más complejos, que constituyen las bases para la conformación de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. En el bloque 1 se explicó el modo en que la materia viva está organizada en distintos niveles, destacándose el químico, el celular, el tisular, el orgánico y el individual. A su vez, en un individuo, los órganos se distribuyen y se organizan en aparatos y sistemas. También se detalló que los niveles ecológicos son la jerarquía superior de organización, pues corresponden a niveles más complejos, como especie, población, comunidad y ecosistemas. Asimismo, se explicó que el mayor nivel de organización biológica de la materia viva en nuestro planeta corresponde a la biosfera, que incluye a todos los niveles de organización biológica inferior, es decir, a todos los seres vivos de todos los ecosistemas de la Tierra. Metabolismo El metabolismo se puede definir como la suma de todas las funciones de los seres vivos, las cuales consisten en reacciones químicas reguladas por catalizadores químicos llamados enzimas, que actúan de acuerdo con los principios que rigen el comportamiento de la materia y la energía. Las funciones, como el movimiento, la nutrición, el crecimiento o la reproducción, requieren energía y materia de manera continua. Cuando estas reacciones químicas transforman sustancias sencillas en otras de mayor complejidad y comprenden funciones 14


BLOQUE # 3 constructivas que aportan constantemente energía y nutrimentos para la síntesis de nueva materia viva, se le llama anabolismo. Éste se realiza cuando los seres vivos llevan hacia el interior de sus organismos los nutrimentos de los alimentos que toman del medio. Por el contrario, las funciones del metabolismo que implican la degradación de componentes de la materia viva, como moléculas o células y, por consiguiente, un gasto de energía, reciben el nombre de catabolismo. La digestión es el proceso mediante el cual un organismo simplifica los nutrimentos que conforman sus alimentos. Las enzimas digestivas transforman los nutrimentos complejos en moléculas sencillas (como los azúcares simples, aminoácidos y ácidos grasos), que en la mayoría de los animales son absorbidos y transportados por la sangre para ser adquiridos o asimilados por las células. Durante el proceso de respiración, los seres vivos liberan la energía contenida en los enlaces químicos de las moléculas de ATP (adenosín trifosfato), para que las células puedan utilizarla según sus necesidades de trabajo. El ATP, a su vez, se sintetiza a partir de moléculas contenidas en los alimentos

Es importante concentrar la información revisada en este bloque para recordarla con facilidad posteriormente. 1. Resuelve en tu cuaderno el siguiente cuestionario. a) ¿Cuál es la estructura básica y esencial que compone a los seres vivos? b) ¿Qué son los bioelementos? c) ¿Qué tipo de moléculas se forman al unirse los bioelementos? Menciona tres ejemplos. d) ¿Qué es el metabolismo? e) ¿Consideras que un virus tiene metabolismo? Explica tu respuesta. f) Da tres ejemplos de procesos metabólicos. g) ¿Consideras que un hongo (como el moho de las tortillas) es un ser vivo? Argumenta tu respuesta. 2. Elabora una definición de ser vivo, así como sus características distintivas. 3. Analiza tus respuestas con tu grupo para construir una definición conjunta de ser vivo y de las características que debe poseer. Composición de los Seres Vivos De los 106 elementos químicos definidos en la tabla periódica, sólo 27 existen en los organismos, cubriendo tres funciones básicas: 1) constituyen la forma o estructura, 2) aumentan la velocidad de las reacciones químicas (catálisis) y 3) transportan sustancias a través de las membranas. Estos 27 elementos se conocen como bioelementos o elementos biogenésicos (que generan vida) y son los que se enlistan a continuación:

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Los más abundantes son C, H, O, N, S y P, a los que se conoce como primarios; el resto son secundarios. No obstante, C, H y N corresponden juntos a menos de 1% de la masa de la corteza terrestre. Los bioelementos se unen para formar las biomoléculas, que corresponden a los compuestos químicos inorgánicos y orgánicos Moléculas inorgánicas de interés biológico Se obtienen de bioelementos unidos por enlaces iónicos o electrovalentes, a excepción del agua, los cuales forman enlaces covalentes. Las moléculas inorgánicas son: minerales en disolución. Los más lo que los mencionaremos a continuación:

1) agua, 2) sales, 3) gases, 4) minerales sólidos y 5) importantes son los dos primeros, por

Agua Molécula vital muy pequeña que cuenta con polaridad, ya que al estar unida por enlaces covalentes posee una parte positiva y otra negativa. Tiene una gran fuerza de cohesión y un elevado calor específico. Posee un punto de ebullición a 100ºC, con una presión de760 mm hg, un punto de congelación a 0ºC y una densidad de 1 a 4ºC, además de contar con un calor específico de 1 a 15ºC, lo que define una caloría. También define la tensión superficial más alta en relación con cualquier líquido, por lo que generalmente se adhiere y determina la capilaridad. Para que entendamos esto, basta recordar que por cada gota de agua que absorbe la raíz de una planta debe eliminarse una gota en las hojas o tallos para que no muera. Y, por si fuera poco, el llamado ciclo hídrico define fenómenos como la evaporación, la condensación, la precipitación, la infiltración y el escurrimiento. El agua forma coloides y se clasifica en pura, ligera, pesada, dura y oxigenada. Congelada, flota sobre el océano, ya que se cristaliza separada de las sales que forman parte del mar. Es incolora, insabora e inodora y posee aniones OH- y cationes H+. Hidrógeno (H-H

H2) + oxígeno

(o=o o2) = Agua

Sales minerales Forman con el agua iones y electrolitos. Constituyen parte de huesos y dientes en los animales y se depositan en la parte aérea de algunos vegetales, para dar consistencia dura y rasposa a pastos y frutas. Intervienen en el equilibrio osmótico y en el impulso nervioso o en la circulación sanguínea, a partir del intercambio de potasio, sodio y cloruro. Las células y líquidos extracelulares poseen Na, K, Ca y Mg, además 16


BLOQUE # 3 de cloruros, bicarbonatos, fosfatos y sulfatos. En el hombre, todos los fluidos poseen sales, como es el caso del sudor, las lágrimas o la orina, y se presenta la necesidad de reponer en consecuencia el agua después de llorar, hacer mucho ejercicio o de abundantes micciones, como las que padecen los enfermos de diabetes. Biomoléculas orgánicas Están definidas a partir del elemento conocido como carbono, un no metal que, además de formar parte de los seres vivos, lo encontramos en el petróleo y todos sus derivados, el gas natural y en otros gases como el monóxido y bióxido de carbono, los cuales son producto de la combustión, o en depósitos y rocas muy ricos en carbonatos. Es decir, este elemento está presente en productos, desechos o en los seres vivos del pasado que al ser enterrados y no estar en contacto con el oxígeno, se transforman en los energéticos que nos son tan indispensables en la actualidad. Recuerda que posee varias formas en la naturaleza: el grafito, el diamante. Las biomoléculas orgánicas son de diferente tipo y poseen muchas funciones, como se muestra en la siguiente tabla: Nombre 1. Carbohidratos, glúcidos, hidratos de carbono o azúcares (CH2o)n Derivados aldehídicos o cetónicos de alcoholes polivalentes. Origen a partir de la fotosíntesis (100 millones de toneladas al año en la Tierra).

2. Lípidos (CH3 (CH2)nCooh) Compuestos de una molécula de glicerol y 3 moléculas de ácidos grasos. Su grupo funcional es el carboxilo. En forma sólida se conocen como grasas y en líquida como aceites. Todos son hidrofóbicos y saponifican en presencia de bases fuertes, lo que hace posible la industria del jabón. 3. Proteínas (CHONSP) Aminoácidos Forman células, tejidos, órganos, y son componentes de la piel, cabello, lana, plumas, uñas, cuernos, pezuñas, músculos, tendones, etcétera.

Función Forman las paredes celulares de plantas (celulosa), hongos y animales (quitina) y de las membranas celulares. Son parte de los ácidos nucleicos. Almacenan energía en forma de almidón y glucógeno. Forman cartílagos, huesos y tendones a partir de los mucopolisacáridos. Evitan la deshidratación e impiden la coagulación de la sangre (heparina). Son el principal combustible de las células Estructural y de reserva Forman parte de las hormonas, de los ácidos biliares y del colesterol. Son la reserva energética a partir de carotenoides (vitaminas A, E y K). En la naturaleza se presentan como caucho o ceras. Participan en actividades catalíticas

Estructura Monosacáridos (3 a 10 C) glucosa, fructuosa y galactosa (6), ribosa (5), Oligosacáridos (unión entre monosacáridos): sacarosa (glucosa + fructuosa), lactosa (glucosa + galactosa). Polisacáridos (varios monosacáridos): glucógeno y almidón, además de la celulosa y quitina

Catalíticas (enzimas) sobre sustratos que transforman amilasa, peplidasa, helicasa, oxidasa, etcétera. Reguladoras como las hormonas: insulina, oxitocina. Estructural y de sostén: colágeno, queratina, tejidoconectivo,

Según la organización de sus aminoácidos, poseen cuatro tipos de estructura: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

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Se clasifican en grasas neutras, ácidos grasos, esteroides, vitaminas liposolubles y fosfolípidos


BLOQUE # 3 etcétera. Defensiva: inmunoglobulinas y anticuerpos. Protección y lubricación (mucoproteínas). De transporte: hemoglobina, mioglobina, lipoproteínas y citocromas). Transducción de señales. Movimiento: actina y miosina. Reserva de energía y aminoácidos cuando se agotan carbohidratos y lípidos. 4. Ácidos nucleicos: Determinan la herencia y existen en los núcleos celulares, en mitocondrias, cloroplastos, bacterias y virus. Constan de polinucleótidos, que a su vez están formados por varios nucleótidos (azúcar + base nitrogenada + ácido fosfórico). Son de dos tipos: adn (ácido desoxirribonucleico) y arn (ácido ribonucleico).

Permiten la variación entre los seres vivos. Cambian (mutan) en el tiempo, lo que determina la evolución/ adaptación. Dan origen a las proteínas. Definen el Dogma Central (base de la biología molecular).

El arn es una cadena lineal de tres tipos: mensajero (arnm), ribosomal (arnr) y de transferencia (arnt). Posee ribosa y uracilo. El adn es una cadena doble antiparalela y complementaria formada de desoxirribosa, adenina, timina, citosina y guanina, además del ácido fosfórico. Es la molécula maravilla, porque se replica (se divide en dos moléculas hijas), se transcribe (sirve como molde para formar cualquiera de los tres arn, se traduce (en los ribosomas forma a las proteínas), se muta (cambia el orden de nucleótidos) y se repara (corrige mutación)

Investiga en tus libros de química y reflexiona Nuestra dieta debe poseer todas las biomoléculas en un porcentaje conocido, el cual es definido en la pirámide nutricional que tienen casi todas las etiquetas de los alimentos. En el cuaderno cópiala y analiza si la respetas en tu ingesta diaria. LA CÉLULA La célula es la unidad biológica más pequeña capaz de realizar las funciones vitales básicas en los seres vivos, como alimentarse, respirar, crecer y dividirse, entre otras. Las células son tridimensionales; es decir, tienen profundidad, largo y ancho. En general son microscópicas, pues su tamaño varía entre 1 y 30 µm (una micra o micrómetro, símbolo µm, es la milésima parte de un milímetro, mm). Sin embargo, existen células que miden menos de una micra, como ciertas bacterias y arqueos, mientras que en el otro extremo, algunas células 18


BLOQUE # 3 neuronales poseen axones que llegan a medir cerca de un metro de longitud. En los organismos más simples o unicelulares, como bacterias y protozoarios, una sola célula es capaz de realizar todas las funciones y actividades vitales; en cambio, en los organismos más evolucionados, las células se dividen el trabajo y pueden alcanzar un alto grado de especialización. Las células presentan gran variedad de formas, tamaños y consistencias. Incluso dentro de un solo organismo pluricelular puede existir una gran diversidad, que mucho dependerá de la función particular que cada célula realice. Las células que dentro de un organismo realizan funciones específicas que otras células no pueden llevar a cabo se llaman células especializadas o células diferenciadas. Por ejemplo: las características de forma, tamaño y consistencia entre los glóbulos rojos, las células del hueso y las neuronas son muy diferentes entre sí, porque, a su vez, las funciones que cada una de estas células lleva a cabo son muy distintas.

¿Qué tanto saben de la célula? Para que ustedes mismos se den cuenta, organícense en grupo para hacer una lluvia de ideas.

1. Nombren un secretario que se encargará de escribir en el pizarrón las ideas principales que surjan al contestar estas preguntas: a) ¿Qué es una célula? b) ¿De qué está compuesta? c) ¿Qué tipos de célula existen? d) ¿Qué función tienen las células en los seres vivos? e) ¿Cuál es la importancia de conocer las funciones y la composición de una célula? 2. Usando las ideas más importantes, escribe en tu cuaderno un comentario en el que incluyas los siguientes puntos: a) Definición de célula. b) Ejemplos de tres tipos de célula. c) importancia de la célula como componente básico y fundamental de los seres vivos, incluyendo el ser humano. d) Relevancia que tiene para ti conocer las funciones y la estructura de una célula. 3. intercambia tu comentario para evaluarlo mediante una lista de cotejo que rectifique que se hayan cubierto los puntos señalados. 4. Corrige tu comentario y consérvalo para comparar, al final del bloque, lo que entonces sabrás sobre la célula. Teoría celular Antecedentes históricos La primera aportación importante a la teoría celular se atribuye al inglés Robert Hooke (1635-1703). En 1665, este científico hizo cortes muy delgados de tejido de corcho y, mediante observación microscópica, se percató de que estaban formados por una gran cantidad de pequeños espacios a los que llamó celdillas o células. Debido a que las células del corcho que observó estaban muertas, Hooke sólo encontró las gruesas paredes que delimitaban los huecos donde anteriormente estaban las células. La idea de la célula como unidad biológica fundamental nació en el 19


BLOQUE # 3 siglo XVII gracias a las aportaciones de varios científicos, entre ellos el holandés Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), autodidacta y constructor de sus propios microscopios, que lograban amplificar las imágenes unas 300 veces, una gran potencia para ese tiempo. Leeuwenhoek era un hombre que, debido a su tenacidad y gran curiosidad, fue el primero en observar células que poseían movimiento en agua, ya fuera en el sarro de sus propios dientes o en su propio semen. En 1831 el escocés Robert Brown (1773-1858) describió un corpúsculo constante en todas las células, al que llamó núcleo. Por otra parte, en Inglaterra, Joseph Lister (1827-1912) creó un microscopio de doble lente, mucho más potente que los anteriores, que permitió hacer observaciones más precisas en las células. Postulados básicos de la teoría celular Basándose en los estudios que se mencionaron anteriormente, los alemanes Matthias Jakob Schleiden (18041881) y Theodor Schwann (1810-1882) propusieron en 1839 los primeros dos principios de la teoría celular, que se explica a continuación. Unidad de estructura La célula es la unidad anatómica o estructural de los seres vivos. Se dice que la célula es la unidad anatómica porque todos los seres vivos están formados por al menos una célula (como sucede con protozoarios, bacterias, arqueos y ciertas algas), aunque existan diferencias en la forma y las estructuras celulares. En el caso de los seres vivos pluricelulares, todas sus estructuras (es decir, sus tejidos, órganos, aparatos y sistemas) se integran mediante la unión de células. Unidad de función La célula es la unidad fisiológica o de función de los seres vivos. Cada célula, además de realizar las funciones propias de un ser vivo (como nutrirse, crecer, reproducirse y morir), también lleva a cabo otras funciones específicas (por ejemplo, las funciones que específicamente corresponden a un tejido, si es que forma parte de uno). Unidad de origen Toda célula proviene de otra célula semejante preexistente. Este último postulado puso punto final a la entonces discutida generación espontánea, pues demostró que cada célula porta en sus genes las características hereditarias de su estirpe. La autoría de este postulado, formulado décadas después de los dos primeros, fue adjudicado durante mucho tiempo al alemán Rudolf Virchow (1821-1902); sin embargo, estudios históricos recientes demuestran que el científico germano-polaco Robert Remak (1815-1865) fue su verdadero autor. A partir del surgimiento de la teoría celular y hasta finales del siglo XIX, las observaciones celulares, a pesar de ser numerosas, eran bastante incompletas. Esto se debió, sobre todo, a la carencia de técnicas de fijación, corte y tinción, y al poco poder de los elementales microscopios de esa época. A medida que evolucionaron las técnicas de observación y se mejoró la calidad de los microscopios, surgieron nuevos y valiosos detalles sobre la célula, como la presencia de la pared celular en las células vegetales, la división de la célula o la fecundación, entre otros. A finales del siglo XIX, inició y se desarrolló una etapa de trabajos experimentales. Los citólogos de esa época no apreciaron por completo la importancia bioquímica y se enfocaron principalmente en aspectos morfológicos, como en determinar la estructura de los diferentes componentes celulares, conocer el comportamiento de una célula nueva sin su núcleo, o tratar de establecer una correlación entre el material del núcleo y el comportamiento celular. Estas experiencias contribuyeron al nacimiento de la genética, a principios del siglo XX. Desde 1920 hasta nuestros días, aumentó notablemente el conocimiento sobre la estructura, función y correlación de los diferentes componentes celulares, gracias a que 20


BLOQUE # 3 fue posible observar las estructuras celulares a nivel molecular. Para ello resultó determinante la aparición del microscopio electrónico, con un poder resolutivo mil veces mayor, así como la disponibilidad de nuevos aparatos, instrumental y técnicas biofisicoquímicas modernas (entre ellas la radioactividad, los rayos X y la ultracentrifugación). El uso del microscopio electrónico generó una transición de la citología a la biología molecular, que redefinió a la célula viva como un complejo sistema de macromoléculas organizadas y autodirigidas capaz de crecer, reproducirse y transformar energía.

Es importante que rectifiquen y amplíen lo que saben sobre el proceso histórico que permitió el nacimiento de la teoría celular. 1. Formen equipos para investigar, en la biblioteca o en fuentes digitales, la historia del concepto de célula. Guíense con las siguientes preguntas: a) ¿Qué aportó Anton van Leeuwenhoek al conocimiento de las células? b) ¿Cuál fue la aportación de Joseph Lister a la microscopía? c) ¿Qué observó Robert Hooke en el microscopio? ¿A qué le llamó celda? d) ¿Qué descubrió Robert Brown en las células y cómo lo hizo? e) ¿Qué establecieron Matthias Schleiden y Theodor Schwann acerca de la teoría celular? ¿Cuál fue su principal error con respecto a la formación de nuevas células? f ) ¿Cuál fue la aportación de Robert Remak a la teoría celular y su relación con Rudolf Virchow? 2. Consultar qué es el microscopio, cuales son las clases del microscopio y las partes del microscopio. Teorías sobre el origen de la vida y las primeras células Creacionismo. Todavía a mediados del siglo pasado era una opinión generalizada que la vida en la Tierra había sido creada por una fuerza sobrenatural, después de un acto creativo único o bien a intervalos sucesivos. Se aceptaba literalmente lo que decía la Biblia, de ese modo, se aceptaba el relato del Génesis sobre la Creación. Además, esta teoría sostenía que cada una de las distintas especies se había originado separadamente de las otras y que no había experimentado modificación alguna en el transcurso de las generaciones sucesivas (inmovilismo de las especies). Hoy día se entiende que la Biblia trata sobre cuestiones religiosas y morales, y que no se debe tomar como fuente para dilucidar cuestiones científicas. La ciencia, por su parte, tampoco puede resolver cuestiones morales o religiosas. Ciencia y religión se ocupan de campos diferentes y no tienen por qué entrar en conflicto. 21


BLOQUE # 3 Dado que no pueden someterse a una verificación experimental, los fundamentos del creacionismo están excluidos del campo de aplicación de la ciencia y actualmente son ignorados por la mayor parte de la comunidad científica. Para hablar sobre el origen de las primeras células, es necesario abordar las diferentes teorías sobre el origen de la vida en la Tierra. A continuación se explican las más aceptadas por la ciencia. Síntesis abiótica La teoría de la síntesis abiótica, conocida también como teoría quimiosintética, fue publicada en 1924 por el investigador ruso Alexander I. Oparin (1894-1980), cuyas proposiciones coincidieron con las del biólogo inglés John B. S. Haldane (1892-1964), quien publicó sus experiencias cuatro años después, en 1928. La teoría de la síntesis abiótica toma como punto de partida una Tierra muy joven y sin vida, con una atmósfera carente de oxígeno libre, pero con una gran cantidad de hidrógeno (que la hacía fuertemente reductora) y algunos compuestos como metano (CH4), amoniaco (NH3) y agua (H2O), que se habían formado de manera abiótica por la acción de algunas fuentes de energía de la Tierra primitiva. A medida que la Tierra se enfriaba, el vapor de agua proveniente de las erupciones volcánicas se condensaba y precipitaba en forma de lluvias torrenciales y constantes, que al caer “lavaban” las partes altas de la geografía, disolviendo y arrastrando consigo muchas sales minerales y otros compuestos. El agua se acumuló en las partes profundas hasta dar forma a los cálidos mares primitivos, a los que Oparin dio el nombre de “sopa primigenia” o “caldo nutritivo”. Estos mares concentraban una creciente cantidad de compuestos, debido a las constantes evaporaciones y precipitaciones que sufrían. De acuerdo con esta teoría, las fuentes de energía que existían en esa época permitieron la combinación de los primeros compuestos de la atmósfera reductora primitiva con aquellos de los primeros mares. Tales fuentes de energía fueron: descargas eléctricas (provenientes de las tormentas), radiaciones solares (sobre todo ultravioleta), erupciones volcánicas y radioactividad. El resultado de esto fue la formación de moléculas mayores, que evolucionaron a partir de los compuestos mencionados, hasta formar compuestos polimoleculares de complejidad creciente conocidos como compuestos prebióticos. Generación Espontánea. El fundador de esta teoría fue Aristóteles, que, hacia mediados del siglo IV a. C., se dedicó al estudio de las ciencias naturales. El filósofo sostenía que algunas formas de vida, como los gusanos y los renacuajos, se originaban en el barro calentado por el sol, mientras que las moscas nacían en la carne descompuesta de las carroñas de animales. Estas convicciones erróneas sobrevivieron durante siglos hasta que, hacia mediados del siglo XVII, el biólogo italiano Francesco Redi (~1626?-1697) demostró que las larvas de mosca se originaban en la carne tan sólo si las moscas vivas habían puesto previamente sus huevos allí: por consiguiente, sostenía que ninguna forma de vida había podido nacer de la materia inanimada. En un primer experimento, Redi metió un trozo de carne en un recipiente abierto y otro en uno sellado con cera. Observó que después de algunos días la carne contenida en los recipientes cubiertos, aun cuando estaba en putrefacción no contenía traza alguna de larvas, al contrario de lo que sucedía con la carne de los recipientes descubiertos, en la que las moscas adultas habían podido poner sus huevos. El experimento recibió críticas, pues pudiera ser que las larvas no crecieran en el bote sellado porque no podía entrar aire. Por tanto, repitió el 22


BLOQUE # 3 experimento y empleó un frasco abierto y otro cerrado con una gasa, que permitía la entrada de aire, pero no de moscas. De nuevo, en el frasco cerrado no aparecieron larvas.

Este experimento habría podido demostrar definitivamente que la vida sólo podía originarse en otra forma de vida preexistente, pero no fue así: la teoría de la generación espontánea sobrevivió dos siglos más, gracias al apoyo de los medios religiosos partidarios del pensamiento teológico de Aristóteles. La refutación de la generación espontánea. El experimento de Pasteur Louis Pasteur, en 1864, demostró la imposibilidad de la generación espontánea de la vida. Ya se aceptaba que no se podían formar seres vivos complejos, como insectos, a partir de la nada, pero aún no estaba claro en el caso de microorganismos Pasteur preparó varias retortas con caldo de carne a las que estiró y curvó el cuello en forma de «S». Hirvió su contenido para esterilizarlo, pero no las cerró herméticamente; así, el aire podía entrar libremente al interior, pero los microorganismos quedaban en el cuello de cisne de la vasija y no contaminaban el caldo. Aún hoy se conservan en el museo de Pasteur algunas de esas retortas, que siguen sin contaminar. Esta refutación de la generación espontánea fue un gran hito para la ciencia, por cuanto representó un gran avance; ahora bien, planteaba un grave problema: si no se puede formar materia orgánica a partir de la inorgánica, ¿cómo apareció la vida en la Tierra primitiva?. Panspermia Hoy en día existe una variante de la teoría Química del origen de la vida que es la teoría del Origen Extraterrestre de la vida, que asume los principios de la teoría de Oparin con la diferencia de proponer que la molécula replicante, ese ácido nucleico primitivo capaz de autocopiarse, no surgió en los mares primordiales terrestres, sino que se originó en alguna nebulosa próxima a la Tierra o en la propia nebulosa que originó el Sistema Solar, 23


BLOQUE # 3 y llegó a la Tierra en algún meteorito, integrándose en el proceso de evolución química que ya se daba en la Tierra. El filósofo griego Anaxágoras (siglo VI a.C.) fue el primero que propuso un origen cósmico para la vida, pero fue a partir del siglo XIX cuando esta hipótesis cobró auge, debido a los análisis realizados a los meteoritos, que demostraban la existencia de materia orgánica, como hidrocarburos, ácidos grasos, aminoácidos y ácidos nucleicos. La hipótesis de la panspermia postula que la vida es llevada al azar de planeta a planeta y de un sistema planetario a otro. Su máximo defensor fue el químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927), que afirmaba que la vida provenía del espacio exterior en forma de esporas bacterianas que viajan por todo el espacio impulsadas por la radiación de las estrellas. La idea de la panspermia puede parecer un tanto mística y esotérica, pero merece que se le preste alguna consideración. Aunque la hipótesis original parece poco probable, lo cierto es que en el polvo estelar y en los cometas existen moléculas orgánicas, y que un impacto de un meteorito contra un planeta puede arrancar fragmentos del planeta y proyectarlos hasta otro planeta. Por ejemplo, en la Tierra se han encontrado meteoritos marcianos. Por otra parte, las bacterias y sus esporas son sumamente resistentes, por lo que podrían, quizá, viajar entre unos planetas y otros en determinadas circunstancias. Esta teoría sustentada por científicos de la talla de Carl Sagan se basa en el descubrimiento extraterrestre de numerosas moléculas bioquímicas, tales como agua y aminoácidos, en las nubes gaseosas de algunas nebulosas. Teorías evolucionistas

La evolución es el conjunto de procesos y cambios secuenciales que se han producido en los seres vivos cuyo resultado ha sido la aparición de nuevas formas a lo largo del tiempo. Las teorías evolucionistas intentan explicar los procesos y mecanismos mediante los cuales se produce la evolución. Las teorías evolucionistas son ✓ El lamarkismo ✓ El darwinismo ✓ El neodarwinismo El lamarkismo Jean Batiste de Monet, caballero de Lamarck (1744-1829) estableció que los seres vivos tienen un impulso interno hacia la perfección y la complejidad, con un principio creativo heredable a los descendientes. Su teoría se expresa en dos puntos: ✓ La herencia de los caracteres adquiridos, según la cual se produce una transformación progresiva de los órganos según su uso o desuso y su transmisión a la descendencia.

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BLOQUE # 3 ✓ La existencia de un principio creativo para dicha herencia, resumida en la frase “la función crea el órgano”. Esta teoría no explica los mecanismos de la evolución. Explicación del cuello largo de las jirafas según el lamarkismo:  Las jirafas primitivas con el cuello más corto se esforzaban en alcanzar las hojas de los árboles, especialmente las más altas cuando la comida escaseaba, haciendo crecer su cuello.  Con el estiramiento los hijos nacían con el cuello más largo y de nuevo se esforzaban por coger las hojas de los árboles.  La acción continua de ese esfuerzo en las siguientes generaciones permitió que las jirafas tuvieran aún el cuello más largo. El darwinismo Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Russel Wallace ((1823-1913)) establecieron la teoría de la evolución por la selección natural. Se basa en tres puntos: ✓ La elevada capacidad reproductora de los organismos ya que las especies tienden a producir una elevada cantidad de descendientes. ✓ La variabilidad de la descendencia ya que los descendientes no son todos iguales sino que presentan diferencias entre sí. ✓ La selección natural en la descendencia ya que cuando los recursos son escasos se produce una lucha por la supervivencia que permite que los descendientes mejor adaptados sobrevivan y se puedan reproducir. Como consecuencia las especies cambian con el tiempo o por la selección natural de los organismos mejor adaptados Explicación del cuello largo de las jirafas según el darwinismo:  La jirafa primitiva tenía el cuello más corto que el actual, pero existían unas con el cuello más largo que otras. Las jirafas de cuello más largo alcanzan mejor el alimento de los árboles, especialmente en épocas de escasez, por lo que podían reproducirse mientras que las de cuello más cortos fallecían.  Con la reproducción los hijos de las jirafas de cuello largo heredaban este carácter de sus padres y tienen el cuello más largo que sus predecesoras.

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BLOQUE # 3 Con el paso de las generaciones, las jirafas de cuello corto han sido eliminadas y la población actual está formada por jirafas de cuello largo. El neodarwinismo Es la teoría actual denominada también teoría sintética. En ella se explica la evolución a partir de los nuevos conocimientos aportados por la paleontología, la sistemática, la bioquímica y la genética. Se basa en el conocimiento de tres puntos clave: El hecho de la evolución, que se fundamenta en las pruebas que indican que las especies cambian a través del tiempo, estando emparentadas entre si al descender de antepasados comunes. Los mecanismos de la evolución, que se refiere a las causas que permiten la evolución y que son la fuente de variabilidad de los organismos y la selección natural. La historia de la evolución, que son las relaciones de parentesco establecidas entre unos organismos y otros y su sucesión en el tiempo Darwin se embarcó en la fragata Beagle y realizó un viaje alrededor del mundo que le dio las ideas para formular la teoría de la evolución. Busca información sobre dicho viaje.

Pruebas de la evolución La ciencia de la biología actual no se puede entender sin tener en cuenta la teoría de la evolución. La evolución es muy difícil de observar directamente pero todos los organismos vivos presentan rasgos evolutivos que la demuestran. Las pruebas se pueden agrupar en cinco tipos: 26


BLOQUE # 3  Paleontológicas  Biogeográficas  Anatómicas  Embriológicas  Biomoleculares Pruebas paleontológicas Surgen del estudio de los registros fósiles y de las comparaciones entre las especies extintas y actuales para ver sus similitudes y diferencias, demostrándose que los seres vivos que han habitado la Tierra en el pasado han cambiado con el tiempo y que unas especies han sido sustituidas por otras. Evolución del caballo Se disponen de series continuas de fósiles que permiten comprobar la evolución de determinadas especies. Se conocen los pasos que han permitido el cambio de un animal del tamaño de un perro con cuatro dedos en sus patas, hasta el estado actual, de mayor estatura y con un solo dedo en cada pata. El descubrimiento de las formas intermedias entre dos grupos de organismos es una de las pruebas más importantes de la evolución

Pruebas biogeográficas Surgen del estudio de las similitudes y diferencias que presentan la fauna y la flora según su localización geográfica, demostrándose que los organismos de dos regiones son más parecidos cuanto más cercanas están y difieren más cuanto más alejadas se hallan. Las faunas de América del Sur y África son diferentes pero presentan especies que están relacionadas aunque estos continentes se separaron hace millones de años.. La fauna de Australia es muy diferente del resto ya que se separó de ellos con mayor anterioridad. Pruebas anatómicas

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BLOQUE # 3 Son consecuencia del estudio comparado de los órganos de las distintas especies, tanto en estructura y función, que nos informan que hay dos tipos básicos de órganos, los órganos homólogos y análogos. Los órganos homólogos tienen la misma estructura interna aunque su forma externa y su función sean diferentes y son prueba de un origen común. Las extremidades La aleta de una morsa o el ala del murciélago tienen los mismos huesos y articulaciones a pesar de sus diferentes formas y funciones como nadar y volar Los órganos análogos tienen una misma función, pero sus estructuras internas son diferentes y prueban la adaptación de órganos diferentes a una misma función Las alas los distintos tipos de alas de los insectos, o de las aves tienen diferentes estructuras pero ambas están adaptadas el vuelo Pruebas embriológicas Son consecuencia del estudio comparado de los órganos de las distintas especies, tanto en estructura y función, que nos informan que hay dos tipos básicos de órganos, los órganos homólogos y análogos. Se demuestra que los rasgos comunes en las fases iniciales son más semejantes cuanto más próximos son los animales, lo que demuestra un antecesor común para todos ellos. En los embriones de vertebrados Todos tienen cola y hendiduras branquiales aunque los animales adultos carezcan de ellas. Pruebas biomoleculares Surgen del estudio a nivel molecular en especies diferentes, comparando las secuencias de proteínas y ácidos nucleicos. Se concluye que cuanto más perecidos son dos organismos, más coincidencias existen en las moléculas que los forman. •La uniformidad en la composición química y las rutas metabólicas revelan un origen común de los organismos •La comparación de las proteínas y del ADN han permitido elaborar árboles filogenéticos entre especies, que confirman el grado de parentesco entre ellas. Actividad Reunirse en grupos de 3 personas y realizar una caricatura que explique la teoría de la evolución y socializar a los compañeros. a) ¿A qué se debe que haya tanta diversidad de pinzones en las islas Galápagos? b) ¿A qué se debe que persistan en muchas especies los órganos vestigiales?

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BLOQUE # 3 c) ¿Por qué el ala de un ave y el ala de un murciélago se consideran órganos análogos? ¿Y por qué se consideran órganos homólogos? d) ¿Qué grupo de animales presentan los embriones más parecidos a los de los seres humanos? Explica a qué es debido. ¿Por qué se parecen más entre sí los embriones en las primeras fases? Investigue en: https://line.do/es/teorias-del-origen-de-la-vida/k14/vertical Tipos celulares Procariota El nombre de estas células debe su origen a las raíces griegas pro, antes, y karyon, núcleo. Este tipo de células caracteriza a los organismos unicelulares que actualmente integran los dominios Archaea y Eubacteria, que en general carecen de núcleo integrado y cuyo material genético se encuentra disperso en su citoplasma, formando su nucleoide. A los Archaea también se les conoce como arqueobacterias y, debido a las condiciones extremas de los medios en los que algunas especies viven, también como extremófilas. Eucariota El nombre de estas células se forma con las raíces griegas eu, verdadero, y karyon, núcleo. Se caracterizan por tener un núcleo verdadero, es decir, limitado por una membrana. Todos los seres vivos que forman los reinos del dominio Eukarya poseen este tipo de células: Protista, Fungi, Plantae y Animalia. A continuación se mencionan sus características principales. ACTIVIDAD En un diagrama de Venn escribir las diferencias entre células procariotas y eucariotas. Estructura y función de las células procariota y eucariota Célula procariota Las células procariotas actuales presentan las características que a continuación se ilustran y mencionan. Células más pequeñas que las eucariotas, con diámetro de 0.2 a 10 micras. •Carencia de membrana nuclear (sus cromosomas se encuentran dispersos en el citoplasma). •Debido a que su membrana citoplásmica está formada por una capa flexible muy fina y estructuralmente débil, muchos procariotas poseen una pared celular, capa más resistente y rígida. Dicha pared no sólo protege a la membrana citoplásmica, sino que impide que las células se hinchen y exploten. 29


BLOQUE # 3 •Muchos organismos procariotas secretan cápsulas de distinto grosor, formadas de manera principal por polisacáridos o proteínas. Éstas se localizan sobre la pared celular. Al microscopio se observa como una estructura externa arrugada y relativamente rígida que las protege, como en el caso de muchas bacterias. Esta característica permite a las bacterias patógenas (las que causan enfermedades) fijarse o adherirse a sus huéspedes. Además, las bacterias que poseen cápsula resisten mejor a los antibióticos y a las células que son defensas naturales de los organismos que atacan, como los glóbulos blancos humanos. Las células procariotas carecen de la mayoría de las estructuras u organelos celulares que poseen las células eucariotas. Pueden presentar unas proyecciones cortas en su membrana celular llamadas pilus (en plural, pili), que les sirven para unirse a otras células. Así también algunas procariotas presentan reproducción sexual por conjugación, donde, a través de un pilus sexual, se transfiere el material genético de una célula a otra. •Algunos procariotas poseen flagelos, organelos formados por extensiones de su membrana celular, parecidos a pequeños látigos que impulsan a estas células en los medios líquidos y les permiten moverse. Los flagelos de este tipo de células presentan diferencias estructurales con los que poseen las células eucariotas. Célula eucariota La célula eucariota es la unidad anatómica, fisiológica que da origen a los organismos que forman los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia. A continuación se mencionan sus características principales. •Presentan un verdadero núcleo. •En general, el núcleo, que contiene a los cromosomas y uno o más nucléolos, es el centro de control de las actividades de toda la célula. Está aislado del resto de la célula por una doble membrana perforada por finos canales que reciben el nombre de poros, por los que pueden pasar agua, iones y moléculas pequeñas. El material nuclear o cromatina se forma con el ADN y con proteínas que posteriormente formarán los cromosomas

Evalúa qué tanto conoces sobre los componentes más importantes de la célula. 1. Escribe los nombres de las organelas de la célula animal

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BLOQUE # 3 2. Relaciona ambas columnas. Parte de la célula Función a) Membrana ( ) Centro de información y control de la reproducción. b) Núcleo ( ) Organelo encargado de la fotosíntesis y producción de energía. c) Peroxisomas ( ) Sacos membranosos que transportan sustancias dentro de la célula. d) Cilios ( ) Organelos encargados de la locomoción, con apariencia de hilos, hechos de microtúbulos. e) Ribosomas ( ) Encargado del transporte de sustancias y de la comunicación celular. f) Aparato de Golgi ( ) Encargado de la síntesis de proteínas. g) Retículo endoplasmático ( ) Las hay de muchos tipos, algunas de ellas se encargan de almacenar sustancias de reserva. liso ( ) Apéndices encargados de la locomoción, parecidos a pelos muy finos. h) Flagelos ( ) Encargado de la síntesis de fosfolípidos. i) Retículo endoplasmático ( ) Parte de la célula que contiene los ribosomas y donde se realiza la síntesis de proteínas. rugoso ( ) Organelo membranoso que “empaqueta” enzimas encargadas de la digestión celular. j) Vacuolas ( ) Parte de la célula que contiene enzimas catalazas y oxidasas, con las que se encarga de la k) Vesículas detoxificación del interior celular. l) Lisosomas ( ) Organelo que contiene enzimas digestivas “empaquetadas” en el aparato de Golgi que se m) Mitocondrias usan para la digestión celular. n) Cloroplastos ( ) Organelo encargado de la producción de energía a partir de la respiración aerobia celular. 3. Define y diferencia a) Membrana plasmática y pared celular b) RER y REL c) Ribosomas y lisosomas. 4. Relevancia que tiene para ti conocer las funciones y la estructura de una célula. Autoevaluación Instrucciones: Estima tu nivel de logro de los siguientes desempeños y escribe qué debes hacer para mejorarlo. 3. Lo puedo enseñar a otros 2. Lo puedo hacer solo 1. Necesito ayuda

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BLOQUE # 3 Metabolismo Las reacciones metabólicas de la célula la obligan a estar en constante actividad. Las concentraciones de innumerables sustancias cambian continuamente en el interior de la célula, y otras más entran o salen de ésta. Durante esa gran actividad, las reacciones químicas tienen una secuencia programada diferente para cada función, según el tipo de célula. A esa secuencia se le conoce como ruta o vía metabólica; en algunos casos, las distintas vías metabólicas pueden interrelacionarse. Anabolismo y catabolismo El metabolismo celular es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en una célula, cuyas vías o rutas metabólicas pueden dividirse en anabólicas y catabólicas. • El anabolismo, conocido también como biosíntesis, es la parte del metabolismo en la que se incorporan sustancias simples a moléculas más complejas necesarias para la célula. El anabolismo se encarga sobre todo de obtener materiales y energía química de las moléculas del alimento y de canalizarlas para que se realicen las funciones de reparación y crecimiento de la célula. También se encarga de la construcción de nuevas moléculas más complejas que integrarán las reacciones de recambio y reutilización de algunos bloques de moléculas. Como ya se ha expuesto anteriormente, parte de la energía liberada de los alimentos se almacena en forma de compuestos fosfatados de gran energía como el ATP, que posteriormente dirigirá la actividad celular mediante distintas secuencias de reacciones químicas implicadas en la transformación de una sustancia en otra. Estas secuencias, conocidas como rutas o vías metabólicas, serán diferentes de acuerdo con el tipo de célula y la función específica de que se trate (un ejemplo es la fotosíntesis). • El catabolismo está representado por las funciones del metabolismo (o vías metabólicas) que se acompañan de liberación de energía química, producto, sobre todo, de las moléculas complejas que se descomponen en otras más simples. Una parte de esta energía química se almacena en forma de compuestos de gran energía como el ATP, mientras que otros compuestos más sencillos, como la glucosa, sirven como sustratos para otras reacciones exotérmicas. De acuerdo con la forma en que la célula obtiene sus materiales y energía para llevar a cabo su metabolismo, la nutrición celular puede ser de dos tipos: autótrofa y heterótrofa. En la primera, las células obtienen su energía a partir de productos inorgánicos (como luz solar y elementos químicos), mientras que en la segunda la energía se obtiene de alimentos.

En un organizador gráfico de la espina del pescado ubicar las características de anabolismo y catabolismo. Consultar como se realiza el metabolismo de las carnes.

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BLOQUE # 4

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Regiones Naturales del Ecuador

El ecuador es considerado en el mundo como un país con una enorme biodiversidad, a pesar de su reducido territorio; esta razón justifica su inclusión en el pequeño grupo de países mega diversos. Este privilegio de país mego diverso obliga a todos los ecuatorianos y las ecuatorianas a mantener una constante responsabilidad frente a nuestra flora y fauna para su conservación y riqueza. "En apenas 256.370 kilómetros cuadrados de territorio, contamos con un 10% de especies de plantas del mundo, un 8% de especies de animales y 18% de aves". Tanto las especies vegetales como las especies animales que habitan en la provincia de Galápagos, en la región de la costa, en la región interandina o sierra y en el oriente o amazonia, son tan extraordinariamente diversas que convierten al ecuador en un país heterogéneo, donde es posible una vida privilegiada. La distribución y la diferenciación de las zonas de vida en las distintas regiones ecuatorianas, que son estudiadas por la biogeografía, tienen una larga tradición y una extraordinaria historia. "costas tropicales, inmensas florestas selváticas, impotentes cordilleras montañosas, y la confluencia de corrientes marinas frías y cálidas, han producido una gran diversidad de ambientes". Las zonas de vida ecuatorianas han sido estudiadas por biogeografías como ALEXANDER VON HUMBOLDT, LUIS SODIRO, HOLDBRIDGE, ACOSTA SOLÌS, NARANJO, en distintas épocas y circunstancias.

En base a la observación del video observado, pintar de diferentes colores las regiones naturales de Ecuador de acuerdo a la ubicación geográfica y en el recuadro escribir los nombres

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

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Guia de primero de bachillerato  

Este documento contiene actividades y contenidos de Biología de Primero de Bachillerato

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