1. Biología

La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos desde una perspectiva integradora, analizando su origen, evolución, estructura, función, desarrollo y relaciones con el ambiente. Incluye procesos como la génesis, la nutrición, la morfogénesis, la patogenia y la reproducción, constituyendo la base para disciplinas aplicadas como la medicina, la microbiología y la biotecnología.

2. Concepto de vida

Desde la biología, la vida se define por la capacidad de los sistemas de mantener un estado organizado mediante el intercambio de materia y energía, reproducirse y evolucionar. La física concibe la vida como duración o fase evolutiva, mientras que la filosofía la interpreta como una experiencia subjetiva, lo que evidencia su complejidad conceptual.

3. Características y capacidades de los seres vivos

Los seres vivos son producto de la evolución biológica y la selección natural. Presentan:

• Organización celular
• Metabolismo
• Autorregulación (homeostasis)
• Crecimiento
• Reproducción
• Respuesta a estímulos
• Interacción con el entorno

Además, poseen genotipo y fenotipo, lo que permite la variabilidad genética y la adaptación.

4. Organicismo y pensamiento biológico

El organicism sostiene que los organismos deben entenderse como sistemas integrados, donde las propiedades emergentes no pueden explicarse únicamente por sus componentes. Ernst Mayr reforzó esta visión al afirmar que los organismos vivos pueden estudiarse científicamente, diferenciando claramente entre lo vivo y lo no vivo.

5. Diversidad biológica

La diversidad biológica comprende la variabilidad genética, de especies y de ecosistemas. Es el resultado de procesos evolutivos continuos, como la mutación, la selección natural, la deriva genética y la especiación, así como de fenómenos de extinción.

6. La célula y la teoría celular

La célula es la unidad estructural, funcional y genética de los seres vivos. La teoría celular establece que:

• Todos los organismos están formados por células.
• En las células ocurren las reacciones metabólicas.
• Toda célula proviene de otra preexistente.
• Las células contienen la información hereditaria.

7. Clasificación celular

Las células se clasifican en procariotas y eucariotas según su organización interna. Los organismos pueden ser unicelulares o pluricelulares, lo que determina su complejidad estructural y funcional.

8. Clasificación biológica

La clasificación taxonómica ha evolucionado desde los sistemas de reinos hasta el modelo actual de tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya, basado en criterios moleculares y evolutivos.

9. Microbiología

La microbiología estudia organismos microscópicos, celulares y acelulares. Incluye bacterias, virus, hongos microscópicos, protozoos y parásitos, los cuales poseen gran impacto en la salud, la industria, el ambiente y la biotecnología.

10. Principales grupos microbiológicos

Bacterias

Son microorganismos procariotas con diversidad morfológica y metabólica. Pueden ser patógenas, comensales o beneficiosas, desempeñando un papel clave en ciclos biogeoquímicos y procesos industriales.

Hongos

Organismos eucariotas heterótrofos con pared celular de quitina. Incluyen mohos y levaduras, importantes en fermentaciones, patología humana y degradación de materia orgánica.

Virus

Agentes infecciosos acelulares con material genético ADN o ARN, dependientes de la maquinaria celular del huésped para su replicación.

Parásitos

Incluyen protozoos y metazoos que viven a expensas del huésped, provocando enfermedades de importancia médica y veterinaria.

11. Biotecnología

La biotecnología utiliza organismos vivos, sistemas biológicos o sus derivados para desarrollar productos y procesos de valor en áreas como la salud, la agricultura, la industria y el medio ambiente.

12. Preguntas de análisis

1. Explique por qué la vida no puede definirse desde una sola disciplina.
2. Analice la importancia del concepto de organización en el organicismo.
3. Compare células procariotas y eucariotas desde un punto de vista estructural y funcional.
4. Explique la relevancia de la microbiología en la medicina y la industria.
5. Describa el papel de los microorganismos en la biotecnología moderna.

Célula procariota

Teoría celular

Todos los organismos vivos están formados por una o más células. Las reacciones metabólicas ocurren dentro de ellas. Toda célula proviene de otra preexistente y contiene la información hereditaria del organismo.

Capacidades de los seres vivos

Metabolizar, nutrirse, respirar, reproducirse, autorregularse, interactuar con el ambiente y evolucionar.

Concepto de célula

Unidad estructural y funcional del ser vivo, con organización molecular especializada. Puede ser eucariota o procariota.

Célula procariota: características

Célula procariota

Carece de núcleo verdadero y organelos membranosos. Presenta ADN libre en el citoplasma y estructura simple.

Estructuras bacterianas

Permanentes: pared celular, membrana plasmática, ribosomas y material genético. Variables: flagelos, fimbrias, cápsula y endosporas.

Glucocálix

Formado por polisacáridos o proteínas. Proporciona protección, adherencia y formación de biopelículas.

Membrana citoplasmática

Actúa como barrera selectiva; participa en transporte, producción de energía y reacciones bioquímicas.

Cuerpos de inclusión

Gránulos de reserva orgánica o inorgánica, principalmente glucógeno como fuente energética.

Apéndices bacterianos

• Flagelos: movilidad.
• Fimbrias: adhesión.
• Pili F (pili sexuales): conjugación bacteriana y transferencia de material genético.

Ribosomas

Responsables de la síntesis proteica. Tipo 70S, más pequeños que los ribosomas eucariotas.

Material genético

Un cromosoma circular localizado en el nucleoide. Presencia de plásmidos con ventajas adaptativas.

Endospora

Estructura de resistencia y supervivencia en condiciones adversas.

Pared celular

Previene la lisis osmótica y es sitio de acción de antibióticos. Diferencias entre Gram positivas, Gram negativas y micobacterias.

Clasificación bacteriana

Por tinción de Gram, morfología, temperatura y pH.

Crecimiento bacteriano

Reproducción por fisión binaria. Crecimiento logarítmico bajo condiciones ideales durante pocas horas.

Material genético: detalles y términos

Nucleoide: región no delimitada, donde se localiza el cromosoma cromosómico en forma de molécula circular. El cromosoma contiene genes esenciales para la vida celular y almacena la información genética hereditaria.

Plásmidos: moléculas de ADN extracromosómicas, autorreplicativas, que confieren ventaja selectiva. Pueden portar genes de resistencia, virulencia, degradación de sustancias, y otras funciones adaptativas; son parte del material genético extra cromosómico.

Estructura y función de apéndices

Flagelos: apéndices largos accionados por un motor rotatorio (anillos) que permiten movilidad. Están compuestos por un gancho y un cuerpo basal que atraviesa la membrana.

Pilis y fimbrias: apéndices cortos; los pili F están relacionados con la conjugación (transferencia sexual de material genético) y la fertilidad, mientras que las fimbrias facilitan la adhesión a superficies.

Glucocálix y cápsula

El glucocálix está formado por polisacáridos o proteínas; cuando se fusiona forma una biopelícula que rodea la pared celular. Puede presentarse como cápsula (densa) o capa laxa (capa de limo). Contribuye a la resistencia frente a la fagocitosis y a la deshidratación.

Gránulos y cuerpos de inclusión

Gránulos que contienen material de reserva (por ejemplo, glucógeno), rodeados de matriz orgánica; actúan como reservorio de nutrientes.

Endospora: resistencia y germinación

Endospora: estructura altamente resistente que permite la supervivencia en condiciones extremas. Puede resistir calor (por ejemplo, algunos métodos la destruyen a temperaturas altas durante largos períodos) y germinar cuando las condiciones son favorables.

Estructuras citoplasmáticas

Mesosoma (estructura observada en preparaciones antiguas) y otras invaginaciones de la membrana citoplasmática participan en procesos como la división celular y la producción de energía en algunas interpretaciones históricas.

Componentes celulares

En la célula procariota se reconocen: envoltura celular, citoplasma, apéndices, pared celular, nucleoide, flagelos, membrana celular, ribosomas, fimbrias, glucocálix, tilacoides (en bacterias fotosintéticas) y plásmidos.

Historia de la microbiología y periodos de avance

Se pueden distinguir varios períodos en el desarrollo de la microbiología:

• Primer periodo: etapas especulativas desde la antigüedad hasta las primeras micropistas.
• Segundo periodo: observaciones iniciales que descubren microorganismos y describen su variedad.
• Tercer periodo: cultivo de microorganismos; se asientan las bases de la microbiología con los trabajos de Pasteur y Koch sobre contagio y biogénesis.
• Cuarto periodo: etapa moderna en la que los microorganismos se estudian en profundidad y en todas sus complejidades.

Figuras clave

Robert Hooke: desarrolló el primer microscopio compuesto y describió estructuras celulares en plantas; acuñó el término célula.

Antonie van Leeuwenhoek: comerciante y artesano que desarrolló microscopios simples y describió diversas formas de vida microscópica en aguas estancadas, observando por primera vez bacterias, protozoos, glóbulos rojos y espermatozoides.

Francesco Redi: puso en entredicho la teoría de la generación espontánea al demostrar que los alimentos se contaminan por depósitos de moscas.

Lazzaro Spallanzani: demostró que la generación espontánea no existía; al calentar caldo de carne durante tiempo prolongado en frascos sellados se inhibía la formación de microorganismos, abriendo camino a los experimentos posteriores de Pasteur.

Louis Pasteur: demostró la falsedad de la generación espontánea mediante experimentos con fermentaciones; mostró que las levaduras realizan la fermentación alcohólica y que ciertas bacterias causan la fermentación láctica o el avinagramiento de alimentos. Propuso que los microorganismos causan enfermedades (teoría de la enfermedad por gérmenes) y desarrolló métodos para eliminar microorganismos en alimentos y bebidas mediante la pasteurización y técnicas de esterilización.

Robert Koch: demostró experimentalmente la relación entre microorganismos y enfermedades, desarrollando el cultivo en medios sólidos y estableciendo métodos para obtener cultivos puros; aisló el bacilo del ántrax (Bacillus anthracis) y desarrolló técnicas con placas y medios sólidos que permitieron avanzar en la microbiología médica.

Preguntas de análisis (microbiología y célula procariota)

1. Explique la importancia de la teoría celular en microbiología.
2. Compare las estructuras permanentes y variables de la célula procariota.
3. Analice el papel del glucocálix en la patogenicidad bacteriana.
4. Explique la función de los plásmidos en la resistencia antimicrobiana.
5. Relacione las condiciones ambientales con el crecimiento bacteriano.