Conceptos Fundamentales de la Biología

Biología: Ciencia que se consolidó a partir de 1859 con la publicación de El origen de las especies de Charles Darwin. Aunque el estudio de la vida ya existía, esta obra marcó un punto de inflexión en su comprensión.

Las especies que persisten son consideradas exitosas; aquellas que desaparecen se denominan extintas.

Evolución: Proceso permanente y, a menudo, considerado ascendente en complejidad.

Procesos Vitales y Definiciones Clave

Ribosoma: Estructura celular (ribosa-cuerpo) encargada de la síntesis de proteínas, mediante el ensamblaje de cadenas de aminoácidos.

Fuentes de Energía del Organismo

1. Alimento (fuente primaria).
2. Glucógeno (producido y almacenado principalmente en el hígado).
3. Grasa.
4. Músculos (utilizados como último recurso energético).

Hidrólisis: Reacción química que utiliza agua para romper un enlace de fosfato del ATP (Adenosín Trifosfato), convirtiéndolo en ADP (Adenosín Difosfato) y liberando energía.

Homeostasis: Capacidad de los organismos para mantener el equilibrio de sus funciones internas a pesar de los cambios externos.

Irritabilidad: Capacidad de un organismo para detectar y responder a un cambio en el ambiente, intensificando la producción de hormonas como la adrenalina y el cortisol.

Reproducción

Proceso biológico mediante el cual los seres vivos generan individuos de su misma especie. Se clasifica en:

• Asexual: Involucra un solo progenitor.
• Sexual: Involucra dos progenitores (macho y hembra) y la fusión de gametos.

Fotosíntesis: Proceso biológico realizado por las plantas y otros organismos, donde la energía lumínica (fotones) se utiliza para sintetizar compuestos orgánicos (azúcares).

Crecimiento

Proceso vital de los seres vivos que sigue la siguiente secuencia:

1. Aumento del número de células.
2. Formación de tejidos.
3. Formación de órganos, aparatos y sistemas.
4. Renovación de tejidos.
5. Aumento de tamaño de estructuras o talla.

Potencial de Hidrógeno (pH)

Parámetro utilizado para determinar el grado de acidez o alcalinidad de las soluciones:

• 1: Bajo (máxima acidez).
• 7: Neutro.
• 14: Alto (máxima alcalinidad).

Niveles de Organización de la Materia Viva

La materia se organiza en niveles jerárquicos:

Nivel Químico y Organísmico

1. Átomo: Unidad más pequeña de la materia. Nunca se tocan entre sí.
2. Moléculas: Conjuntos de átomos.
3. Organelos: Componentes funcionales dentro de la célula.
4. Célula: Unidad fundamental de todos los seres vivos.
5. Tejidos: Grupos de células que cumplen una función específica en un organismo.
6. Órganos: Estructuras formadas por tejidos para cumplir una función específica.
7. Sistema de Órganos: Compuesto por órganos que trabajan juntos (ej. cardiovascular, nervioso, digestivo).
8. Organismo: El conjunto completo de órganos y sistemas (animal o vegetal).

Nivel Ecológico

1. Población: Conjunto de organismos de la misma especie que habita en un lugar y tiempo determinados.
2. Comunidad: Conjunto de poblaciones de distintas especies que interactúan.
3. Ecosistema: Sistema natural que incluye distintas especies, el espacio físico y el tiempo (ej. bosque, selva, desierto).
4. Bioma: Una gran comunidad biológica caracterizada por un clima y vegetación predominantes.
5. Biosfera: La capa de vida del planeta Tierra.
6. Astrobiología: Disciplina que busca vida fuera de la atmósfera terrestre.

La Célula: Estructura y Tipos

Definición y Partes Principales

Las células son las unidades estructurales y funcionales de los seres vivos, que pueden ser organismos unicelulares (una célula) o pluricelulares (varias células). Se dividen en tres partes principales:

• Membrana Plasmática: Forma la parte externa de la célula y separa el ambiente externo del interno.
• Citoplasma: Contiene el citosol y los orgánulos celulares, ubicado entre la membrana celular y el núcleo.
• Núcleo: Contiene el material hereditario (ADN).

Tipos de Células

Célula Eucariota

Tipo de célula más compleja y evolucionada, característica de la mayoría de los seres vivos. Posee un Núcleo Verdadero y contiene orgánulos especializados como la Mitocondria (producción de energía), Ribosomas, y Membrana Celular. Ejemplos: células de Animales, Plantas, Hongos y Protozoos.

Célula Procariota

Tipo de célula más simple y primitiva, presente en organismos como las bacterias y las arqueas. El núcleo está en formación (no tiene un núcleo definido). Está constituida por Nucleoide (información genética), Membrana Plasmática y pared, Citoplasma, ADN y Ribosomas (síntesis de proteína). Ejemplos: Bacterias y Algas.

Tipos de Célula Eucariota

• Célula Vegetal: Constituida por Núcleo (información genética), Cloroplastos (encargados de la fotosíntesis), Vacuola grande, Mitocondria (energía), Retículo Endoplasmático (síntesis de proteínas y lípidos), Aparato de Golgi y Citoesqueleto (soporte).
• Célula Animal: Constituida por Membrana Plasmática, Citoplasma, Núcleo, Mitocondria, Retículo Endoplasmático, Aparato de Golgi, Ribosomas, Lisosomas, Centrosoma y Vacuola.

Teoría Celular

Principios Fundamentales

• La célula como unidad básica de la vida.
• La célula como unidad de origen (toda célula proviene de otra preexistente).
• La célula como unidad fisiológica (función).

Contribuciones Históricas

Matthias Jakob Schleiden (Botánico, 1838): Concluyó que todos los tejidos vegetales están compuestos por células.

Theodor Schwann (Zoólogo y Fisiólogo, 1839): Extendió esta conclusión a los animales, afirmando que todos los animales también están formados por células.

Schleiden y Schwann establecieron los dos primeros principios de la teoría celular.

Postulados de la Teoría Celular

1. Todos los seres vivos están formados por una o más células.
2. La célula es la unidad de función de los seres vivos; en ella se realizan los procesos vitales.
3. Toda célula proviene de otra preexistente.

Química Celular y Metabolismo

Electrolitos

• Definición: Son iones (partículas con carga eléctrica positiva o negativa: Catión o Anión).
• Función: Mantener el equilibrio líquido y contribuir a la homeostasis (equilibrio interno del organismo).

Componentes Celulares y sus Funciones

• Membrana Plasmática: Protege la célula.
• Citoplasma: Contiene los orgánulos.
• Núcleo: Contiene ADN (información genética).
• Mitocondria: Centro de producción de energía (ATP).
• Ribosomas: Realizan la síntesis de proteínas.
• Material Genético: Contiene toda la información hereditaria que se transmite durante la división celular y de padres a hijos.

Metabolismo

El Metabolismo es el conjunto de reacciones químicas cuyo fin es convertir los alimentos en energía. Se divide en dos rutas principales:

Catabolismo (Ruta de Liberación)

Ruta de liberación de energía. Rompe moléculas grandes en moléculas pequeñas. Por ejemplo, la glucólisis convierte la glucosa en piruvato, que luego se utiliza para generar ATP (Adenosín Trifosfato). Al romperse y liberar energía, el ATP se convierte en ADP (Adenosín Difosfato).

Fórmula simplificada: ATP + H₂O = ADP + P + Energía

La Hidrólisis libera el fosfato (convirtiendo ATP en ADP), iniciando nuevamente el ciclo que conecta el catabolismo con el anabolismo.

Anabolismo (Ruta de Construcción)

Ruta metabólica de construcción. Construye moléculas grandes a partir de moléculas pequeñas. Es la etapa de construcción de músculo y carbohidratos. El Glucógeno es un ejemplo de reserva que se forma en el hígado y el músculo, almacenando energía para el cuerpo.

Biomoléculas Esenciales

1. Carbohidratos: Pueden ser simples o complejos.
2. Lípidos (Grasas): Incluyen HDL (lipoproteína de alta densidad, «buena»), LDL (lipoproteína de baja densidad, «mala») y TAG (triglicéridos). Sus funciones incluyen el almacén de energía, defensa energética, protección de órganos y comunicación celular.
3. Proteínas: Pueden ser de origen animal o vegetal y se sintetizan en los ribosomas.
4. Ácidos Nucleicos: Incluyen el ADN (que almacena la información genética y permite la replicación celular) y el ARN (que lleva la información genética para la síntesis de proteínas).

Sistema Digestivo: Partes del Intestino Delgado

1. Duodeno: Primera porción; digiere grasas, proteínas y carbohidratos, y conecta con el estómago.
2. Yeyuno: Segunda porción; absorbe nutrientes clave como carbohidratos, proteínas, grasas, vitaminas y minerales.
3. Íleon: Tercera y más larga porción; absorbe especialmente vitamina B12 y sales biliares, preparando el contenido para su eliminación.

Píloro: Válvula que controla el paso del quimo (alimento digerido) del estómago al intestino delgado.

Gen: Unidad molecular (fundamental) de la herencia genética. Es el «origen» de un rasgo.

Regulación de la Glucosa y Producción de Energía

1. La insulina es producida por el páncreas en respuesta al exceso de glucosa en sangre.
2. La insulina actúa en la membrana de la célula para facilitar que la glucosa entre al citoplasma.
3. En el citoplasma, la glucosa es digerida (Glucólisis) y se convierte en Piruvato.
4. El Piruvato entra a la Mitocondria.
5. Se realiza la Respiración Celular para producir ATP (energía).

Bioelementos Esenciales (CHONPS)

Carbono (C)

Es la base de la vida y forma la estructura de todas las moléculas orgánicas (carbohidratos, proteínas, etc.).

Hidrógeno (H)

Componente esencial del agua y participa en el balance del pH.

Oxígeno (O)

Fundamental para la respiración celular y es un componente del agua.

Nitrógeno (N)

Crucial para formar proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN).

Fósforo (P)

Clave para el almacenamiento y transferencia de energía (forma el ATP) y la estructura de membranas.

Azufre (S)

Da la estructura tridimensional (forma) a muchas proteínas.