huellas - Editorial Estrada
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HUELLAS [4]ES BIOLOGÍA INTERCAMBIOS DE MATERIA Y ENERGÍA, DE LA CÉLULA AL ECOSISTEMA | Noemí Bocalandro | Débora Frid | Laura Socolovsky | | Coordinación: Laura Fumagalli | ÍNDICE Para aprovechar este libro .............................................. 8 Introducción Los seres vivos: unidad y diversidad La biodiversidad ...................................................................... Historia de las ideas sobre el origen de la diversidad biológica ................................................... Las características de los seres vivos ........................... Acerca del origen de la vida ............................................ Una experiencia que dio sustento a la teoría de Oparin-Haldane ................................ Qué estudia la biología ....................................................... Los seres vivos como sistemas ....................................... En este libro .............................................................................. 10 11 12 14 14 15 16 17 BLOQUE 1 LOS ORGANISMOS COMO SISTEMAS ABIERTOS Capítulo 1 La nutrición en los organismos pluricelulares La clasificación biológica ..................................................... Los niveles de organización de la materia en los seres vivos ..................................... Homeostasis Un ejemplo de mecanismos homeostáticos: la termorregulación ............................ La nutrición en la diversidad biológica ....................... La obtención de biomoléculas en los organismos autótrofos .......................................... La obtención de biomoléculas en los organismos heterótrofos ..................................... La obtención de energía en autótrofos y en heterótrofos ........................................... La nutrición en los animales ............................................. Diversidad de sistemas de nutrición simples en algunos invertebrados ......................... Animales con sistemas digestivos completos ............................................................ Los sistemas de nutrición en los vertebrados ................................................................ Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Intercambio de materia y energía en los organismos 20 21 22 23 23 23 23 24 24 25 26 28 29 29 Capítulo 2 La nutrición en el organismo humano. Digestión y respiración El organismo humano como sistema abierto ........................................................................ Un sistema complejo .................................................... Un sistema coordinado: la especialización .............................................................. Funciones y sistemas de nutrición ......................... La digestión ................................................................................ El sistema digestivo ........................................................ Un proceso, distintos tipos de transformaciones ............................................................. El proceso digestivo se inicia en la boca ............ La digestión química continúa en el estómago .................................................................. La digestión finaliza en el primer tramo del intestino delgado ...................................................... La absorción de nutrientes en el yeyuno y el íleon.......................................................... En el intestino grueso se completa la absorción .......................................................................... El hígado ................................................................................ La vesícula ............................................................................. El páncreas............................................................................ El transporte de los nutrientes ................................. La regulación de la digestión ...................................... La respiración............................................................................. La respiración y la composición del aire ............ El sistema respiratorio .................................................. El mecanismo de la respiración .............................. Frecuencia respiratoria ................................................. El recorrido del aire ....................................................... En los pulmones .............................................................. En los alvéolos, los intercambios gaseosos ....... Un principio físico que permite explicar los intercambios gaseosos .............................. Un ejemplo de regulación: la respiración en la altura .......................................................................... Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Análisis de un experimento histórico sobre la digestión ................................................................... La relación entre la morfología de los pulmones y su función .......................................... 30 30 31 32 33 34 35 35 36 36 37 38 38 38 38 39 40 41 41 42 43 43 44 45 46 47 48 49 50 50 51 Propuesta de actividades ................................................... 88 Propuesta de actividades ................................................... 89 El síndrome urémico hemolítico (SUH) ................... 89 Capítulo 3 La nutrición en el organismo humano. Circulación y excreción La circulación ........................................................................... El sistema cardiovascular ............................................. La estructura y el funcionamiento del corazón ................................................................................ El control del ritmo cardíaco .................................... El recorrido de la sangre por el cuerpo ............ La composición de la sangre .................................... Características y funciones de los leucocitos .............................................................. Los glóbulos rojos ........................................................... Las plaquetas ..................................................................... Alteraciones cardiovasculares .................................. Cómo prevenir las enfermedades cardiovasculares ............................................................... El sistema linfático .................................................................. Recolección del líquido intercelular ............................. La excreción .............................................................................. El agua en el cuerpo ...................................................... La excreción en el sistema urinario ...................... Estructura interna y funcionamiento de los riñones .................................................................... La eliminación de la orina .......................................... La composición de la orina ....................................... Las deficiencias de la función renal y sus consecuencias ....................................................... La regulación de la excreción .................................. Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... El miocardio, un músculo muy especial ..................... La formación de la orina .................................................... 52 52 Profesionales en actividad ...................................... Síntesis conceptual .................................................. 54 55 56 57 58 59 59 60 61 63 63 64 64 66 67 68 68 69 70 71 72 72 73 90 92 BLOQUE 2 LAS CÉLULAS COMO SISTEMAS ABIERTOS Capítulo 5 Composición química de las células Las moléculas de importancia biológica ................... Macromoléculas y reacciones químicas ..................... Modelos moleculares .................................................... Las proteínas ............................................................................. La estructura de las proteínas ................................. Funciones biológicas de las proteínas .................. Los carbohidratos .................................................................. Los lípidos ................................................................................... Los ácidos nucleicos ............................................................. Otras sustancias de importancia biológica .............. Las vitaminas ...................................................................... Los minerales .................................................................... El agua ................................................................................... Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... La acción del jabón ............................................................... Reconocimiento de sustancias orgánicas ................. 97 98 98 99 100 101 102 104 106 108 108 108 109 110 111 111 112 Capítulo 6 Capítulo 4 La alimentación en la especie humana Alimentación y salud ............................................................ ¿Qué se entiende por salud? .................................... Dieta equilibrada ............................................................. La energía de los alimentos ....................................... Requerimientos y aporte nutricional ................... El agua en la dieta ........................................................... La distribución de agua potable .............................. Enfermedades transmitidas por el agua y por los alimentos .............................. Los diferentes requerimientos nutricionales ....................................................................... Alimentación, sociedad y cultura ................................... Estado nutricional ........................................................... Producción y consumo de alimentos .................. La selección de los alimentos como rasgo sociocultural ........................................... Imagen corporal y nutrición en la adolescencia ........................................................... Leyes de talles ................................................................... 74 74 75 75 76 80 81 81 82 84 84 85 86 87 87 La estructura celular La forma de las células ........................................................ Forma y función ............................................................... El tamaño de las células ...................................................... Tipos de células ....................................................................... La estructura de las células eucariotas ....................... La membrana plasmática ................................................... El citoplasma ............................................................................. Las organelas citoplasmáticas ................................... Sistemas de endomembranas .................................. El núcleo celular ............................................................... Diferencias entre células animales y vegetales .................................................................................. El estudio de las células a través de los microscopios .............................................................. El microscopio óptico ................................................... El microscopio electrónico ........................................ Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Las funciones del núcleo celular ............................. Observación de células al microscopio óptico .......................................................... 115 115 116 117 118 119 120 120 121 122 123 124 124 125 126 127 127 128 Capítulo 7 Metabolismo celular La célula: sistema abierto ................................................... El pasaje de sustancias a través de la membrana plasmática .............................................. Transporte pasivo .................................................................. La difusión ........................................................................... Difusión facilitada ............................................................ Transporte activo ................................................................... Transporte mediado por “bombas” ..................... Transporte en masa ....................................................... Metabolismo celular ............................................................. Energía y ATP ........................................................................... Los catalizadores biológicos: las enzimas .................. ¿Cómo actúa una enzima? .......................................... Procesos catabólicos ............................................................ La degradación de la glucosa ................................... Obtención de energía a partir de la glucosa .......... Glucólisis .............................................................................. La respiración celular .................................................... La cadena respiratoria .................................................. En la respiración se oxidan otros compuestos además de la glucosa ........................................................... El camino de la glucosa ................................................ La fermentación ............................................................... Procesos anabólicos ............................................................. La fotosíntesis .................................................................... La luz y los pigmentos fotosintéticos ................... Etapas de la fotosíntesis .............................................. Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Acción enzimática ........................................................... Fermentación .................................................................... Los pigmentos fotosintéticos y la fotosíntesis 130 130 131 131 132 133 133 133 134 135 136 137 138 138 139 139 140 140 166 167 167 168 168 168 169 169 169 170 171 172 172 Profesionales en actividad ...................................... 174 Síntesis conceptual .................................................. 176 BLOQUE 3 141 141 142 144 145 146 148 150 151 151 152 153 Capítulo 8 La biotecnología y sus aplicaciones Los orígenes de la biotecnología ................................... ¿Qué es la biotecnología? .................................................. La biotecnología tradicional en la vida cotidiana .. Los biocombustibles, un recurso energético renovable .................................. La obtención de biocombustibles ......................... Beneficios de los biocombustibles ......................... Los principales biocombustibles y su origen ... Diversidad y selección artificial ....................................... La ingeniería genética ........................................................... La biotecnología moderna ................................................ Biotecnología y el mejoramiento de cultivos ............. Cultivos transgénicos en la Argentina ................. Los alimentos transgénicos ............................................... Nuevos desarrollos biotecnológicos .................... Bioseguridad de los alimentos transgénicos en la Argentina ......................................................................... Biotecnología y salud ............................................................ Producción de insulina humana .............................. Producción de hormona de crecimiento .................................................................. Producción de antibióticos ........................................ Producción de vacunas recombinantes .............. Biotecnología y ambiente .................................................. La biorremediación ........................................................ Biorremediación en la Argentina ............................ Biotecnología y la conservación de la biodiversidad ................................................................ Bancos de genes .............................................................. Conservación en la Argentina ................................. Otras aplicaciones de la biotecnología moderna Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Producción de biogás .......................................................... 154 155 156 158 158 158 158 160 161 162 163 163 164 164 165 166 166 LOS ECOSISTEMAS, ESTRUCTURA Y DINÁMICA Capítulo 9 Los sistemas naturales desde un enfoque ecológico Ecología: sus antecedentes ................................................ La ecología como ciencia ........................................... Los sistemas ecológicos o ecosistemas ..................... Ecología y evolución ...................................................... Ecología y población humana ................................... El enfoque ecológico y la utilización de modelos Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Los sistemas ecológicos ...................................................... La utilización de modelos .................................................. 180 181 182 183 183 184 185 186 186 187 Capítulo 10 La estructura de los ecosistemas Los componentes del ecosistema y sus interacciones ................................................................. Los factores abióticos .......................................................... Respuestas de los organismos al cambio ambiental .............................................................. El agua en el ecosistema .................................................... Adaptaciones que mantienen el equilibrio hídrico ............................................................... Adaptaciones en los vegetales ................................. Adaptaciones en los animales .................................. El suelo ......................................................................................... La luz en el ecosistema ....................................................... La captación de la luz ................................................... Fotoperiodicidad ............................................................. La temperatura ........................................................................ 188 188 189 190 191 191 192 193 194 195 195 196 Condiciones ambientales y biomas ...................... La temperatura y los procesos biológicos ............... La temperatura corporal de los animales ................................................................. Adaptaciones a temperaturas extremas ............ Los factores bióticos del ecosistema .......................... Las poblaciones ....................................................................... Estructura de las poblaciones ......................................... Patrones de dispersión de las poblaciones .......................................................... Densidad y tamaño poblacionales ......................... Crecimiento poblacional ............................................. Estrategias reproductivas ................................................... Fluctuaciones en las poblaciones ................................... La comunidad: relaciones entre las poblaciones ... Características estructurales de las comunidades ....................................................... Interacciones entre las poblaciones ............................. Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Influencia de la temperatura en la distribución de las especies .................................. La estructura de las comunidades ................................ 196 197 197 197 198 198 199 199 199 200 201 202 203 203 204 205 206 230 231 232 232 233 234 235 235 236 237 238 238 239 Capítulo 13 206 207 Capítulo 11 La materia y la energía en los ecosistemas Ciclo de la materia y flujo de la energía ................... Relaciones alimentarias y niveles tróficos ................. Cadenas y redes tróficas .................................................... Relaciones predador-presa ........................................ Transferencia de energía .................................................... Producción primaria y biomasa .............................. Los biomas y su productividad ................................ Eficiencia fotosintética ................................................... Eficiencia ecológica ......................................................... El reciclaje de la materia ..................................................... El ciclo hidrológico ......................................................... El ciclo del oxígeno ........................................................ El ciclo del azufre ............................................................ El ciclo del carbono ....................................................... El ciclo del nitrógeno .................................................... El ciclo del fósforo .......................................................... Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Medición de la producción secundaria ...................... El flujo de la energía en los ecosistemas marinos ........................................................................................ Los ciclos biogeoquímicos y los requerimientos de los organismos ................... Modelos explicativos de la sucesión ecológica ..................................................... La sucesión ecológica y la estructura de la comunidad .............................................................. Las especies vegetales de las etapas serales tempranas ........................................................... Las especies vegetales de la comunidad clímax ............................................... Los recursos limitantes ................................................ La sucesión y el funcionamiento de los ecosistemas ................................................................. Diversidad y estabilidad ...................................................... Regresión ............................................................................. Cambios en las comunidades clímax .......................... Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... Colonización de ambientes ....................................... Comunidades serales y clímax ................................ 208 209 210 211 212 212 214 214 215 216 216 217 217 218 220 222 223 224 224 225 226 Capítulo 12 Dinámica de los ecosistemas Sucesión ecológica ................................................................. 228 Sucesión primaria y sucesión secundaria ........... 229 Concepto de sere ........................................................... 229 Sistemas subsidiados. Los agroecosistemas La actividad humana a través del tiempo ................. Sociedades de cazadores-recolectores .............. Sociedades agrícolas ...................................................... Sociedades industriales ................................................ Sociedades industriales avanzadas ......................... Ecosistemas humanos .......................................................... Los agroecosistemas ............................................................. Flujo de energía en los agroecosistemas ........... Reciclado de materiales en los agroecosistemas ....................................................... Mecanismos de regulación de poblaciones ...... Actividades agrícolas y los problemas ambientales ................................................................................ La degradación del suelo ................................................... Sostenibilidad de los agroecosistemas ....................... Prácticas alternativas para la sostenibilidad de los agroecosistemas ....................................................... Conservación del suelo ............................................... Mantenimiento y restablecimiento de la fertilidad del suelo ..................................................... Métodos alternativos para el control de plagas ............................................................................... Propuesta de actividades ................................................... Propuesta de actividades ................................................... La Revolución verde ...................................................... Huerta orgánica intensiva .......................................... 240 241 242 243 243 244 245 246 247 247 248 248 250 251 251 252 253 254 255 255 256 Profesionales en actividad ...................................... 258 Síntesis conceptual .................................................. 260 La biología como emprendimiento humano ...... 262 Índice alfabético ..................................................................... 276
