UNIDAD 1 INTRODUCCION AL ESTUDIO DEL MUNDO VIVO 1) NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA 2) IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA BIOLOGIA 3) CIENCIAS DERIVADAS DE LA BIOLOGÍA 4) NATURALEZA EVOLUTIVA DE LA MATERIA 5) ORGANIZACIÓN DEL UNIVERSO 6) TEORÍAS DEL ORIGEN DEL UNIVERSO, DE LA TIERRA Y DE LA VIDA UNIDAD 2 BIOLOGÍA CELULAR 1) ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA CÉLULA EXPERIMENTOS DE REDI, SPALLANZANI, PASTEUR, MILLAR-UREY PANNAMPERUMEN 2) TEORÍA QUIMIOSINTÉTICA 3) LA CÉLULA2 4) MODELOS ACTUALES DE LAS CÉLULAS (PROCARION-TEST Y EUCARIONTES 5) PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL PROTOPLASMA 6) MOLÉCULAS QUE FORMAN LA ESTRUCTURA CELULAR (PROCARIONTES, VEGETAL Y ANIMAL) 7) MEMBRANA, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN 8) CITOPLASMA Y ORGANELOS, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN 9) NÚCLEO, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN 10) PARED CELULAR, CÁPSULA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN 11) PSICOLOGÍA CELULAR 12) METABOLISMO CELULAR 13) REPRODUCCIÓN CELULAR, MITOSIS Y MEIOSIS (CONCEPTO 14) LA CÉLULA EN LOS ORGANISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES19 UNIDAD 3 ORGANIZACIÓN PLURICELULAR 1) ORGANISMOS PLURICELULARES 2) DIFERENTES NIVELES DE COMPLEJIDAD 3) COLONIA, TALO, TEJIDO, ÓRGANO, APARATOS Y SISTEMA 4) PROCESOS METABÓLICOS NUTRICIÓN, RESPIRACIÓN,EXCRESIÓN E IRRITABILIDAD 5) HOMEOSTASIS 6) GAMETOGÉNESIS (MEIOSIS) 7) REPRODUCCIÓN, CRECIMIENTO Y DESARROLLO 8) EMBARAZO, PARTO, CUIDADOS PRE Y POSTNATALES ABORTO,MÉTODOS ANTICONCEPTIVOS Y ENFERMEDADES VENEREAS 1 UNIDAD 4 GENETICA 1) 2) 3) 4) 5) CONCEPTOS DE GENÉTICA CONCEPTOS DE GENE COMO UNIDAD HEREDITARIA RECOMBINACIÓN DE GENES Y MUTACIONES VARIACIÓN NO HEREDITARIA INFLUENCIA DEL MEDIO EN LA EXPRESIÓN DE LOS GENES 6) DIVERSIDAD, CONSECUENCIA DE LA EVOLUCIÓN CAUSAS DE LA DIVERSIDAD 7) EVIDENCIAS DE LA EVOLUCIÓN 8) CRITERIOS Y SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN 9) SISTEMA NATURAL Y ARTIFICIAL CARACTERÍSTICAS GENERALES,DE LOS 5 REINOS 10) CRITERIOS DE LA CLASIFICACIÓN Y EJEMPLOS DE: MONERA, PROTISTA,FUNGI, METAPHYTA Y METAZOA UNIDAD 5 LOS SERES VIVOS Y SU AMBIENTE 1) CONCEPTOS GENERALES DE ECOLOGÍA 2) CONCEPTOS E IMPORTANCIA DE LA ECOLOGÍA Y AMBIENTE 3) CONCEPTOS DE INDIVIDUO, ESPECIE, POBLACIÓN, COMUNIDAD Y ECOSISTEMA 4) RELACIONES DE UNOS ORGANISMOS CON OTROS 5) TIPOS DE ELACIONES POSITIVAS Y NEGATIVAS 6) RELACIONES INTRAESPECÍFICAS 7) RELACIONES INTERPESPEFICICAS. 8) EL AMBIENTE COMO FUENTE DE ENERGIA Y MATERIA 9) EL EFECTO DEL AMBIENTE SOBRE LOS SERES VIVOS .EL HOMBRE Y SU AMBIENTE 10) RECURSOS NATURALES BIBLIOGRAFÍA 2 UNIDAD 1 INTRODUCCION AL ESTUDIO DEL MUNDO VIVO NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA. La Biología es la ciencia de la vida (bios = vida y logos= tratado o estudio), por lo que ésta es la parte de la ciencia que se dedica al estudio de los seres vivos y todo lo que con ellos se relaciona. El campo de estudio de la Biología es muy extenso, y debido al constante avance de la ciencia, sus fronteras se desplazan cada vez más; así por ejemplo, anterior mente la Biología casi se concretaba al estudio de las características morfo-fisiológicas de los seres vivos, pero a partir del nacimiento de la biología molecular, ahora conocemos las características químico-moleculares de la materia viva, y se han ido aclarando progresivamente algunas de las muchas interrogantes que aún persisten; baste mencionar el apasionante problema del origen de la vida en la Tierra( y las posibilidades de vida en otros planetas) o el conocimiento a nivel molecular de la genética, que está estrechamente ligado a la evolución biológica, a las relaciones de parentesco evolutivo y a la taxonmía etc. Todos los procesos biológicos se realizan dentro de los principios que rigen el comportamiento materia-energía. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA BIOLOGÍA. La biología se preocupa por la preservación de la biodiversidad que es un patrimonio de la humanidad, por el aprovechamiento racional de los recursos naturales, por las relaciones de interdependencia que se establecen entre las distintas especies de organismos y la importancia que éstas tienen, debido a la interacción de los seres vivos con el medio, así como también de los graves problemas actuales que están deteriorando el ambiente, como la contaminación o la pérdida de especies que en forma seriamente preocupante contribuyen en gran medida al desequilibrio de los eco-sistemas; a la carencia de alimentos y a la escasez o la falta de algunos productos utilizados en diversas actividades, como la elaboración de medicamentos, productos industriales, para el hogar y otros. 3 El estudio del problema actual de la explosión demográfica, que esta alcanzando niveles alarmantes, y en el que se aplican conocimientos biológicos enfocados al control del nacimiento de nuevos seres humanos. El conocimiento de los seres vivos ubica al hombre para entender que su especie, Homo sapiens, sólo es una más de las que integran a la naturaleza, y que el lugar de privilegio que ocupa entre todos los seres vivos se debe al notable desarrollo que ha alcanzado su sistema nervioso, razón por la que está obligado a realizar verdaderos esfuerzos para controlar y de ser posible solucionar algunos de los graves problemas actuales, como los antes mencionados, ya que de la preservación del medio y del resto de las especies depende la sobre-vivencia de su propia especie. APLICACIONES DE LA BIOLOGÍA: Los conocimientos biológicos tienen aplicación en numerosas actividades humanas: El funcionamiento de nuestro organismo. El mecanismo de la reproducción. La forma de evitar enfermedades. La acción de las vacunas. El beneficio de practicar algún deporte. La importancia de la buena alimentación. El mecanismo de la herencia. El problema de la contaminación. La importancia de las plantas verdes en la naturaleza. CIENCIAS DERIVADAS DE LA BIOLOGÍA. Los primeros conocimientos biológicos fueron adquiridos en forma empírica( por experiencia), debido a que el hombre primitivo dependía principalmente de plantas y animales para obtener de ellos alimento y vestido, casa, medicamentos, etc., así como también la necesidad de conocerlos para protegerse de organismos que pudieran dañarlo, para evitar ingerir ciertas plantas y hongos dañinos. Posteriormente, cuando apareció la Biología como ciencia, sistematizo los conocimientos empíricos; los ha fundamentado, incrementado y perfeccionado al paso de tiempo. Ramas de la Biología y su relación con ciencias afines. La cantidad de conocimientos biológicos es tan extensa que ha sido necesario dividirla en grandes ramas: NOMBRE Zoología Botánica Micología Ficología ESTUDIA los animales pluricelulares. las plantas. los hongos. las algas y su ecología. 4 Bacteriología Anatomía Fisiología Embriología Citología Histología Genética Ecología Evolución del tiempo y Taxonomía Química cambios o las bacterias. forma y estructuras. las funciones desarrollo de los organismos característica de la célula. característica de los tejidos. transmisión de la herencia. relaciones de los organismos entre sí y con su medio. cambios en las características de los organismos a lo largo surgimiento de nuevas especies. clasificación de los seres vivos. conocimiento de la estructura de la materia viva , y los Reacciones que se llevan a cabo en los procesos metabólicos. Física Ciencias de la problemas de Salud la relación entre materia y energía. Proporciona elementos básicos para prevenir y remediar salud. NATURALEZA EVOLUTIVA DE LA MATERIA. El origen y la evolución de la materia están estrechamente ligados al origen del Universo y a su propia evolución, ya que los procesos cósmicos con sus constantes cambios incluyen la continua transferencia de energía y transformación de la materia. ORGANIZACIÓN DEL UNIVERSO. Recordemos que de acuerdo a los niveles de organización biológica, a nivel químico, todos los seres vivos estamos formados por parte de los mismos elementos químicos (elementos biogénesis) que existen en la Naturaleza ( y en el Universo ) por lo que uno de los problemas fundamentales es conocer el origen y evolución de éstos. TEORÍAS DEL ORIGEN DEL UNIVERSO, DE LA TIERRA Y DE LA VIDA. Existen varias teorías que tratan de explicar el origen del Universo: la teoría de la gran explosión (big bang) y la teoría del estado estacionario. 5 TEORÍA DE LA GRAN EXPLOSIÓN ( BIG BANG) Fue propuesta en 1930 por Lamaitre y posteriormente desarrollada por George Gamow. Esta teoría propone el origen del Universo hace aproximadamente de 13,000 a 10,000 millones de años con la explosión de un gigantesco núcleo hirviente de materia super-condensada. De acuerdo con Garnow, al principio la materia se dispersó homogéneamente, pero después, debido a fuerzas gravitacionales locales, se formaron cúmulos en diferentes sitios los que formaron las protogalaxias, o antecesoras de las galaxias, que siguen en constante expansión, debido al impulso de la explosión. Esta teoría supone que el material del núcleo que explotó estaba formado de partículas subatómicas densamente concentradas, formadas en su mayoría por neutrones comprimidos, de los que algunos se fragmentaron o convirtieron en protones y electrones y al descender la temperatura se combinaron entre sí para originar por medio de reacciones termonucleares algunos de los elementos que existen en el Universo, sobre todo hidrógeno (en la actualidad comprende cerca del 93%) y muy pequeñas cantidades de helio, deuterio y litio. Según Gamow, en general los elementos pesados se realiza durante la evolución de las estrellas (como nuestro Sol), a expensas de los elementos ligeros, como el hidrógeno y el helio. TEORÍA DEL ESTADO ESTACIONARIO. Esta teoría, propuesta en 1948 por Bondi, Gold y Hoyle, afirma que el Universo, ha estado casi igual todo el tiempo, en cualquiera de sus partes. Una diferencia muy importante con la teoría anterior en relación con la evolución de la materia, es que dice que “el hidrógeno fue el único componente de la primera generación de galaxias y estrellas”. En la actualidad se sabe con seguridad que el hidrógeno sirve como combustible en algunas estrellas y que a partir de éste se sintetizan todos los demás elementos, inclusive el helio (núcleo-síntesis). Según esta hipótesis, “el Universo es infinito en espacio y tiempo y no tiene principio ni fin”. Pero la estabilidad del Universo de esta teoría deja sin explicación la bien comprobada expansión de todos los cuerpos que lo integran. En respuesta, la teoría trata de explicarlo diciendo que “para compensar el efecto separador de la expansión, se está creando nueva materia constantemente”. TEORÍA DEL ORIGEN DE LA TIERRA. De acuerdo con la teoría de la “gran explosión”, la Tierra se formó al originarse el Sistema Solar, a partir de alguna parte más densa de la Vía Láctea (que es la galaxia a la que pertenecemos). En general, las moléculas de las partes densas de las galaxias también están sujetas a procesos de contracción gravitacional y de fragmentación. Los fragmentos resultantes, a su vez, siguen contrayéndose hasta originar las 6 proto-estrellas, que al continuar el proceso de colapso, darán origen a las estrellas. PRIMERAS TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA. El hombre siempre ha mostrado gran interés por conocer el origen de la vida. Seguramente por ello fue creando a lo largo de las distintas épocas de su historia ideas con las intentaba explicar tan difícil problema. CREACIONISMO. Consiste en la idea de atribuir la existencia de la vida a la “creación de los dioses”. Esta idea surgió quizá desde las épocas del hombre primitivo y se reforzó en las primeras culturas, como la egipcia y la mesopotámica. La teoría creacionista considera que “la vida, al igual que todo el Cosmos, se originó por un acto libre de voluntad creadora de un ser divino”. El creacionismo surgió como uno de los primeros intentos del hombre para explicar el origen de la naturaleza. FIJISMO. La idea creacionista coincidió con la hipótesis del “fijismo”, que apoya la inmutabilidad de las especies (es decir, que no cambian), que fue promovida por grandes filósofos de la Edad Antigua como Platón y Aristóteles, Perdurando estas creencias hasta el siglo XIX. Los científicos de la actualidad consideran al creacionismo totalmente fuera del terreno de la ciencia, ya que no existen fundamentos comprobables a través del Método Científico. GENERACIÓN ESPONTÁNEA. Es la noción de que la vida puede surgir de materia sin vida, “mediante la interacción de las fuerzas naturales”. La idea de la generación espontánea contó con el apoyo de la Iglesia Católica, lo que hizo que se afianzara más en el criterio de la gente de esas épocas, que cría que los seres vivos además de provenir de sus padres, se podían originar de material sin vida. Platón, Aristóteles y otros grandes filósofos griegos creyeron en la generación espontánea y aceptaron la aparición de formas inferiores de vida a partir de algo no vivo. VITALISMO. La Iglesia católico aceptó de buen grado la idea de la generación espontánea (que seguía siendo creacionista), y sólo le cambió el nombre por el de “vitalismo”, argumentando que para que la vida surgiera se necesitaba una “fuerza vital”, o soplo divino. MECANICISMO. Es contraria al vitalismo, porque considera que la vida se basa en procesos químicos y físicos. TEORÍA DE LA PANSPERMIA. En 1908, el químico sueco Svante Arrhenius y otros propusieron en su libro titulado “La Creación de los Mundos” la teoría de que la vida llegó a la Tierra del espacio exterior, por 7 medio de esporas muy resistentes a temperaturas extremas, al vacío y a las radiaciones. Estas hipótesis presenta serias objeciones porque: . Ninguna espora conocida resiste las raciones cósmicas. . En el espacio no hay atmósfera. . Las temperaturas que se producen al entrar en la atmósfera terrestre son tan elevadas que es prácticamente imposible que cualquier forma de vida conocida la resista. SÍNTESIS ABIÓTICA O TEORÍA QUIMIO-SINTÉTICA. Esta teoría es conocida como de Oparin-Haldane, porque fue publicada en 1924 por el investigador ruso Alexander I. Oparin, cuyos resultados coincidían con los del biólogo inglés John D. S. Haldane, quien publicó sus experiencias cuatro años después (1928). Esta teoría ha sido ampliamente aceptada por los científicos modernos no sólo de áre biológica, sino también por químicos, astrónomos, geólogos, etcétera, porque su contenido coincide y refuerza a su vez las teorías de la evolución molecular, las de origen y evolución del Universo y otras. Parte de una Tierra muy joven y sin vida, que tenía una atmósfera carente de oxígeno libre pero que contenía una gran cantidad de hidrógeno, por lo que era fuertemente reductora; además, tenía algunos compuestos orgánicos que se habían formado de manera abiótica. El agua se acumuló en las partes profundas, en las que poco a poco se fueron formando los cálidos mares primitivos, que cada vez se concentraban más con productos nutritivos, debido a las constantes evaporaciones y precipitaciones que sufrían. Por ello, Oparin les dio el nombre de “sopa primigenia” o “caldo nutritivo”. En algún momento fortuito de la evolución de los protobiontes más complejos, surgieron algunos que Oparin llamó eubiontes, los que ya fueron capaces de transmitir a sus descendientes la información de sus características, gracias a la existencia de compues polimerizados que Oparín consideró que fueron los precursores de los ácidos actuales. Se calcula que esta evolución química en la Tierra tuvo una duración aproximada de 1,500 a 1,700 millones de años. 8 UNIDAD 2 BIOLOGÍA CELULAR El concepto de Biología Celular, se ha ido modificando con el tiempo, a medida que se amplían los conocimientos científicos, pero podemos considerarla como el estudio de la unidad biológica más pequeña capaz de realizar las funciones vitales básicas, crecer y dividirse. La primera aportación importante obtenida mediante observación microscópica se atribuye al inglés Robert Hooke, quien en 1665, al obtener cortes muy delgados de corcho, se dio cuenta de que estaban formados por gran cantidad de pequeños espacios a los que llamó “celdillas o células”. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA CÉLULA. “La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos”. Es decir, que es la unidad anatómica, porque todos los seres vivos se encuentran formados por lo menos por una célula. Es la unidad fisiológica o funcional porque cada célula es capaz de realizar las funciones propias de un ser vivo, como nutrirse, crecer, reproducirse, etcétera, además de realizar también funciones específicas; por ejemplo, cuando se encuentra formando parte de algún tejido que realiza funciones particulares. A partir de la aparición de la teoría celular (1838-1839), hasta cerca del final del siglo XIX, debido a la carencia de técnicas de fijación, corte y tinción y al poco poder resolutivo del microscopio óptico de esa época, las observaciones celulares fueron intensas pero bastante incompletas. Conforme se fueron desarrollando algunas técnicas; aunadas al mejoramiento de la calidad de los microscopios, se pudieron obtener datos de algunos detalles de la célula, como la presencia de una pared celular en las células vegetales, la división celular, la fecundación y muchas otras. De 1920, aproximadamente, hasta nuestros días, se ha incrementado notablemente el conocimiento de la estructura, función y correlación de los diferentes componentes celulares. Un hecho determinante fue la aparición del microscopio electrónico, que tiene un poder resolutivo 1,000 veces mayor o más, lo permite observar las estructuras celulares a nivel molecular. Esta hecho, aunado al desarrollo de técnicas biofisico-químicas modernas (radiactividad, rayos X, ultra-centrifugación, etc.), así como el perfeccionamiento y aparición de nuevos aparatos e instrumental, nos permite contemplar un enfoque de la célula a nivel molecular. 9 La biología molecular considera a la célula viva como un complejo sistema de macromoléculas organizadas y autodirigidas capaz de crecer, reproducirse y transformar energía. EXPERIMENTOS DE REDI, SPALLANZANI, PASTEUR, MILLARUREY, PANNAMPERUMEN. Francesco Redi ( 1626-1698) fue un médico italiano que tuvo el valor de oponerse a la teoría de la generación espontánea. En 1668 diseño unos sencillos experimentos encaminados a terminar con el error anterior, que consistieron en colocar pequeños trozos de carne envueltos en muselina dentro de recipientes perfectamente limpios, cubriendo la entrada de éstos con gasa y dejando otros trozos de carne en recipientes descubiertos para que sirvieran como “testigos”. Unos días después, la carne que quedó al descubierto estaba agusanada; en cambio la carne protegida no tenía gusanos, y se observaban sobre la gasa que cubría los frascos los huevecillos de moscas que no pudieron atravesarla. Lázaro Spallanzani (1726-1799) no aceptó las conclusiones de Nedhan. Fue un naturalista italiano que desde su infancia se interesó en conocer a los seres vivos. En el año de 1765, preparo “caldos “ sometidos a ebullición prolongada; puso frijoles y otras semillas con agua en varias redomas o recipientes de vidrio con asientos anchos y cuellos angostos, calentó a la flama sus bocas y fundió el vidrio para cerrarlos perfectamente. Sometió a ebullición sus caldos por más de una hora para matar cualquier microorganismo. Días después observó varias gotas de sus caldos bajo el microscopio y comprobó que no se había originado ninguna forma de vida. La demostración era irrefutable; sin embargo, los partidarios de la generación espontánea encabezados por Jhon T. Needham alegaron que el calor excesivo destruía la vida en el caldo y que al sellar las redomas se evitaba que entrara en ellas la “fuerza vital” que animaba la vida y se encontraba en el aire. Spanllanzani repitió el experimento, hirviendo durante dos horas sus caldos, pero cometió el error de dejarlos semi-tapados como Needham acostumbraba hacerlo, por lo que al observarlos después de unos días encontró que todos los caldos se habían contaminado con microorganismos que procedían del aire. El problema quedó sin decidirse otros 100 años. 10 Lo anterior provocó la división de los científicos de esa época, por lo que, para poner fin a las controversias, la “Academia de Francia” ofreció un premio a quien pudiera demostrar con suficientes pruebas si existía o no la generación espontánea. Luis Pasteur (1822-1895) fue un gran químico y biólogo francés que se propuso poner fin a la polémica, por lo que, en 1864, realizó una serie de sencillos e ingeniosos experimentos: fabricó unos matraces con “cuello de cisne” que impedían la entrada de microorganismos. Dentro de éstos hirvió durante varios minutos distintos caldos y soluciones, que permanecieron estériles por tiempo indefinido; pero si llegaba a romperse el cuello del matraz, en pocas horas se desarrollaban diferentes microorganismos que entraban del ambiente al matraz. Los experimentos de Pasteur fueron irrefutables, con lo que vino abajo una teoría que había durado casi 2,500 años. Estos matraces aún se conservan estériles, con su mismo caldo, en el Instituto Pasteur de Ciencias que se encuentra en París. Stanley L. Millar y Harold C. Urey, ralizaron en 1953 en el laboratorio una serie de experimentos sencillos pero de resultados espectaculares: mediante un aparato simple. Simularon un mundo en miniatura, con todas las condiciones atmosféricas primitivas propuestas por Oparin. Colocaron una mezcla de hidrógeno, metano y amoniaco, adicionado constantemente vapor de agua, produjeron descargas eléctricas durante una semana. Con gran sorpresa, encontraron que se habían sintetizado durante ese lapso varios compuestos orgánicos, como aminoácidos grasos, ácidos fórmico, acético y propiónico, urea, etcétera. Animados por los resultados obtenidos, otros investigadores, como Ponnamperuma, no sólo simularon la atmósfera primitiva, sino también la hidrósfera y consiguieron formar una “sopa” semejante a la propuesta por Oparin y Haldane. TEORÍA QUIMIOSINTÉTICA. La teoría quimiosintética o abiótica parte de una Tierra muy joven y sin vida que tenía una atmósfera carente de oxígeno libre pero que contenía una gran cantidad de hidrógeno, por lo que era fuertemente reductora; además, tenía algunos compuestos orgánicos que se habían, formado de manera abiótica como metano (CH4), amoniaco (NH3), acido cianhídrico (HCN), etcétera, así 11 como agua y bióxido de carbono, que se habían formado por la acción de algunas fuentes de energía. Conforme la Tierra se fue enfriando, el vapor de agua proveniente sobre todo de las erupciones volcánicas se condensó y precipitó en forma de lluvias torrenciales y constantes, las que al caer iban “lavando” las partes altas, disolviendo y arrastrando muchas sales minerales y algunos otros compuestos. El agua se acumuló en las partes profundas, en las que poco a poco se fueron formando los calidos mares primitivos, que cada vez se concentraban más con productos nutritivos, debido a las constantes evaporaciones y precipitaciones que sufrían. Por ello, Oparin les dio el lnombre de “sopa primigenia” o “caldo nutritivo”. LA CÉLULA. La célula es la unidad en que se basan todos los sistemas vivos (unidad anatómica), desde los organismos unicelulares (procariontes o eucariontes) hasta los pluricelulares más complejos. Hasta este momento se ha venido hablando de una “célula tipo”, sin embargo, no todas las células son iguales ya que existe gran variedad de forma, tamaños, contenidos, etcétera, lo que dependerá de la función particular que cada célula realice, es decir, que sus características se deben principalmente al grado de diferenciación o de especialización que tenga. La diferenciación celular se inicia desde etapas tempranas del desarrollo embrionario durante las cuales, las células se van haciendo diferentes de acuerdo a la función que cada una vaya a realizar. Las células con mayor diferenciación, pasan a ser células especializadas existiendo dentro de éstas distintos grados, algunas por ejemplo alcanzan tan alto grado de especialización que pierden la capacidad de reproducirse como sucede, por ejemplo, con células nerviosas y los glóbulos rojos del hombre. En los seres unicelulares, como bacterias y protozoarios, una sola célula es capaz de realizar todas las funciones y actividades vitales, pero en los organismos muy evolucionados las células presentan un alto grado de especialización; por ejemplo, las características de forma, tamaño y contenido son muy diferentes entre las células nerviosas del hombre (neuronas) y sus glóbulos rojos. En ambos casos, estas células han alcanzado un alto grado de especialización y sus características particulares son las más adecuadas para las funciones que cada una realiza. 12 La especialización celular permite la división del trabajo, de tejidos, órganos y aparatos, lo que significa mayor eficiencia para el organismo, eficiencia que se obtiene por medio del trabajo que realizan todas y cada una de sus células. (unidad fisiológica). Las características que los seres vivos han adquirido a lo largo de los millones de años que ha durado su evolución son fielmente transmitidas a sus descendientes a nivel celular o de individuo, mediante la duplicación del ADN celular, el cual, como sabemos, contiene las “ordenes hereditarias, contenidas de acuerdo con el acomodo o secuencia de las unidades o nucleótidos que lo integran” (código genético). A su debido tiempo, las células recién formadas harán lo mismo con sus descendientes, para cumplir con la continuidad genética (unidad de origen). MODELOS ACTUALES DE LAS CÉLULAS (PROCARION-TES Y EUCARIONTES). Los procariontes actuales son el grupo de organismos más primitivo, que se encuentra representado por bacterias y cianobacterias (anteriormente algas azules) que integran el Reino monera. Las células procariontes se caracterizan porque su ADN por lo común se halla en cromosomas circulares que están directamente en el citoplasma, ya que no tienen núcleo integrado. El tamaño de sus células en general es más pequeño que las de eucariontes. Los procariontes miden en promedio de una a 10 micras. Los procariontes tienen escasez de membranas, las que se limitan casi sólo a la membrana plasmática. Carecen de cloroplastos estructurales, mitocondrias y vacuolas. Sus movimientos citoplasmáticos son muy diferentes a los de eucariontes. La reproducción de procariontes se realiza por simple división binaria(en la que no hay mitosis). En bacterias la división binaria consiste en una escisión o división longitudinal que divide a la célula madre en dos células hijas más o menos iguales. Las bacterias poseen pared celular, que es una cápsula mucilaginosa formada por polisacáridos y péptidos característicos. La mayor parte de las bacterias son de alimentación heterótrofa (algunas de éstas son sumamente importantes). Algunas especies de bacterias son autótrofas, pueden fabricar sus alimentos por quimiosíntesis y obtienen la energía por oxidación de sustancias inogánicas, como sucede en las bacterias nitrificantes. 13 También pueden ser autótrofas por realizar la fotosíntesis, en la que, a diferencia de la fotosíntesis de las plantas, toman los protones para reducir el CO2, de compuestos inorgánicos como el ácido sulfhídrico (H2S). Como los procariontes carecen de cloroplastos estructurales, cuando tienen pigmentos fotosintéticos sólo presentan rudimentos de cloroplastos llamados cromatóforos. Existen bacterias anaerobias estrictas, facultativas y aerobias estrictas, (fiocianina) pueden contener pigmentos fotosintéticos de muy diferentes colores. Presentan tambié pared celular que puede tener celulosa y pectinas; estas últimas le dan consistencia gelatinosa. CÉLULAS EUCARIONTES. Las células eucariontes poseen la estructura y las funciones de: Presencia de un verdadero núcleo que contiene a los cromosomas y uno o más nucléolos. Proceso de división celular por mitosis (y meiosis para las células reproductoras). Tamaño celular mayor que las anteriores células (de 10 a 50 micras). Presencia de organelos, como cloroplastos en las foto-autótrofas, mitocondrias, vacuolas. Las células eucariontes de animales y hongos se caracterizan por ser heterótrofas y de respiración aerobia (menos las levaduras). Las células eucariontes de plantas y protistas fotosintéticos (algas) son autótrofas y de respiración aerobia. Las células eucariontes animales carecen de pared celular. La mayor parte se encuentra formando tejidos. La célula eucarionte es la unidad anatómica, fisiológica y de origen de los organismos que forman los Reinos: Protista, Fungi, Plantae y Animalia. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL PROTOPLASMA. PROTOPLASMA: Parte viva de la célula. Dujadin, estudiando protozoarios, descubrió una sustancia viscosa dentro de su cuerpo unicelular a la que llamó SARCODA. Posteriormente, Purkinje llamó PROTOPLASMA al mismo “fluido gelatinoso” que contienen las células. Propiedades Físicas. Fase dispersora liquída formada principalmente de agua con iones y pequeñas molélucalas en disolución de una fase dispersa que son macromoléculas insolubles, como proteínas, grasas, etcétera. En la estabilidad de los coloides intervienen las sales minerales que regulan y mantienen el grado de hidratación adecuado. La mayor parte de las proteínas que forman al coloide citoplásmicos son globulares, pero pueden transformarse en proteínas estructurales. 14 MOLÉCULAS QUE FORMAN LA ESTRUCTURA CELULAR (PRECARIONTES, VEGETAL Y ANIMAL). Los procariontes (pro= antes y karyon= núcleo) actuales se les considera descendientes de los procaiores primitivos, que, diferencia de los actuales, eran heterótrofos, lo que no es difícil de comprender si pensamos en las enormes cantidades de “caldo o sopa nutritiva” que representaban los antiguos mares. La respiración que estos primeros organismos realizaban era anaeróbica, que como sabemos es poco eficiente para la liberación de energía contenida en los alimentos. Seguramente mediante la acción de la selección natural muchas de esas formas de vida desaparecieron, pero en su lugar aparecieron otras nuevas que presentaban cambios en sus estructuras que les significarían una mejor adaptación; por ejemplo, en el Precámbrico aparecieron los organismos capaces de realizar la fotosíntesis propiciada por la gradual escasez de alimento, con lo que surgió la alimentación autótrofa. La aparición de procariontes fotosintéticos tuvo un enorme significado en el proceso evolutivo, porque la liberación del oxígeno como subproducto de esta función hizo que las características reductoras de la primitiva atmósfera se fueran transformado. Poco a poco, algunos de esos organismos no sólo pudieron tolerar el oxígeno, sino que lograron integrarlo en su metabolismo y aparecieron nuevas formas de células capaces de realizar la respiración aerobia, que es más eficiente en la obtención de energía de los alimentos. Existen progresiones evolutivas dentro de los procariontes que revelan el aumento de oxígeno en la atmósfera primitiva. Así encontramos a los anaerobios obligados, que no toleran la presencia de oxígeno; lo que pone de manifiesto la interacción organismo-ambiente. MEMBRANA, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN. Membrana celular: Características. Permeable, activa, formada por capas de moléculas de proteínas, fosfolípidos y algunos carbohidratos. Estructura: El retículo endoplásmatico comunica a toda la célula; es el medio de transporte intracelular. 15 Función: El retículo endoplásmico comunica a toda la célula; es el medio de transporte intracelular. CITOPLASMA Y ORGANELOS ESTRUCTURA Y FUNCIÓN. El citoplasma se localiza entre la membrana celular y la membrana nuclear, es un coloide que presenta un aspecto parecido a la clara de huevo, en el que se observan partículas o micelas cuyo tamaño oscila entre una décima y una milésima de micras, éstas se encuentran en constante movimiento browiano, que contribuye a la difusión y distribución de las sustancias que entran a la célula o se encuentran dentro de ésta. El estado coloidal del citoplasma le confiere a la célula, algunas propiedades mecánicas, como elasticidad, contractilidad, movimiento de ciclosis, rigidez, cohesión, etc., todo relacionado con los cambios sol-gel y viceversa, lo que contribuye a mantener la individualidad de la célula. En el citoplasma de las células eucariontes, se encuentran proteínas estructurales que forman micro-filamentos y micro-túbulos que originan una especie de armazón proteínico o cito-esqueleto que es necesario para mantener la forma de la célula así como para el sostén de sus abundantes sistemas de membranas celulares. Las proteínas estructurales de la célula también dan origen a otras estructuras como “el huso acromático” que aparece durante la división celular; en algunas células los micro-túbulos y los filamentos también pueden formar organelos de movimiento como los cilios y flagelos. El Citoplasma representa un medio favorable para que las estructuras subcelulares que contiene, realicen sus funciones como si fueran los “organos” de la célula, por lo que se les ha dado el nombre de organoides celulares. NÚCLEO, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN. Núcleo: Orgánulo celular que contiene los cromosomas. Estructura fundamental. Su membrana doble forma parte de la unidad de la membrana. Función: Controla las funciones celulares. Contiene a la cromatina o a los cromosomas. PARED CELULAR, CÁPSULA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN. 16 Pared Celular: Membrana rígida, producida por el citoplasma, que recubre las células por encima de la membrana citoplasmática, a modo de esqueleto protector. Estructura: Cubierta por una cápsula: Capa de naturaleza mucosa que, segregada por el citoplasma se dispone alredeor de algunas bacterias. Función: Proteger a la celula; la cápsula mucilaginosa esta formada por poliscáridos y péptidos característicos. La mayor parte de las bacterias son de alimentación heterótrofa (algunas de éstas son sumamente importantes). FISIOLOGÍA CELULAR. Fisiología : Ciencia que estudia el funcionamiento de los seres vivos, en lo que respecta a sus funciones vitales, ocupándose de las actividades de órganos y tejidos. Fisiología Celular: estudio del funcionamiento y genética de todos los seres vivos. Con aportaciones de varios biólogos mas las suyas propias, dos biólogos alemanes , M Schleiden y Theodor Schwann (zoólogo), elaboraron en 18381839 los principios de la teoría celular. “La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos” Es decir, que es la unidad anatómica porque todos los seres vivos se encuentran formados por lo menos por una célula (como sucede en los protozoarios, bacterias y algunas algas), aunque existen diferencias en la forma y estructuras celulares. Esta unidad fisiológica o funcional porque cada célula es capaz de realizar las funciones propias de un ser vivo, como nutrirse, crecer, reproducirse, etcétera, además de realizar también funciones específicas; por ejemplo, cuando se encuentra formando parte de algún tejido que realiza funciones particulares. No cabe duda que la teoría celular propició la transformación de la citología en la biología molecular en sus diferentes aspectos, como el genético, ya que no es posible en la actualidad comprender el mecanismo genético sin integrar además los conocimientos genéticos los fisiológicos y los bioquímicos. La biología molecular considera a la célula viva como un complejo sistema de macromoléculas organizadas y autodirigidas capaz de crecer, reproducirse y transformar energía. Se observa en las células que intervienen activamente en la síntesis de proteínas, las que se caracterizan por poseer un retículo endoplásmatico muy desarrollado; sin embargo, la cantidad de retículo no sólo depende del tipo de célula, sino también del estado fisiológico y bioquímico de esta. METABOLISMO CELULAR 17 Mediante la combustión respiratoria se libera la energía química contenida en los alimentos para ser utilizada en el metabolismo celular. La liberación de energía se realiza dentro de la célula; en las células eucariontes dentro de las mitocondrias, por medio de reacciones de oxidorreducción. Las células utilizan las moléculas de los alimentos como “combustible” respiratorio. En condiciones normales y con un suministro adecuado de alimentos, los carbohidratos y las grasas son los combustibles más adecuados; pero en condiciones precarias son utilizadas las proteínas, incluso, en casos extremos, las que forman parte de las estructuras celulares. La liberación de energía del combustible respiratorio es regulada por las enzimas respiratorias lo que permite el aprovechamiento total de la energía que es captada en la forma de enlaces de alta energía que formarán moléculas de adenosín trifosfato o ATP. REPRODUCCIÓN CELULAR MITOSIS Y MEIOSIS ( CONCEPTO) Muchos investigadores consideran conveniente unir las distintas etapas de la vida de la célula en un ciclo celular porque en ocasiones sólo se le daba importancia a la división celular, y se ignoraban las otras etapas que no son menos importantes, ya que la célula en forma semejante a un organismo, “nace”, crece, madura, se reproduce y muere. Al ciclo celular se le ha dividido en cuatro etapas. 1. Es la etapa de crecimiento que se inicia al originarse dos nuevas células de la división de una “célula madre”. En este periodo la célula hija, de aproximadamente la mitad del tamaño de la célula madre, crece mediante la síntesis de nuevo material celular, gracias a los compuestos químicos que adquiere mediante la nutrición. 2. La etapa de síntesis en la que se duplican las estructuras celulares, al final de esta etapa la célula contiene en su núcleo exactamente dos veces la cantidad de ADN y de proteínas nucleares. 3. Es la segunda fase de crecimiento celular. 4. En ella se realiza la mitosis o división celular. MITOSIS O CARIOCINESIS. Para facilitar su estudio se le ha dividido en cuatro fases o etapas. PROFASE. En sus etapas tempranas, los cromosomas aparecen como delicados filamentos no individualizados dentro de la cavidad nuclear. 18 En la célula animal, pronto se divide el centrosoma en dos centriolos que se desplazan en sentido contrario hasta quedar en posición opuesta, rodeados de radiaciones gelatinizadas, por o que se le ha dado el nombre de áster. METAFASE. Al principio de la metafase, las parejas de cromátidas se encuentran distribuidas irregularmente, pero por medio del centrómero se deslizan hasta acomodarse en la parte ecuatorial del hueso y formar la “estrella madres” o “placa ecuatorial” ANAFASE. Un cromosoma de cada pareja de nuevos cromosomas se desliza por medio de sus centrómero para formar dos lotes idénticos de cromosomas que componen las figuras llamadas “estrellas hijas” o “placas polares”. TELOFASE. Las fibrillas del huso empiezan a desintegrarse hasta desaparecer; lo mismo le sucede al áster de cada extremo. MEIOSIS. Fundamentalmente, la meiosis consiste en dos divisiones sucesivas de la célula; en cambio, los cromosomas sólo se dividen una vez, por lo que resultan cuatro células hijas que contienen cada una de ellas la mitad del número normal de cromosomas de la especie, esto es haploides. A esta doble división celular se le conoce como primera y segunda división meióticas. Cada una consta de las etapas características de la mitosis. Profase 1. En esta forma parecida a la mitosis, se inicia como una diferenciación de cromosomas en el núcleo, pero además de todo lo descrito en esta etapa, sucede en la meiosis un fenómeno especial de extraordinaria importancia: recordemos que cada pareja de los cromosomas hijos o cometidas esta unida por el centrómetro y forma una diada (dos cromosomas hijos), por lo que cada pareja anterior de cromosomas homólogos resulta ahora una tetrada, es decir, dos cromátidas por cada uno de los anteriores cromosomas. Los cuatro nuevos cromosomas o cromátidas se aparean, es decir, se ponen frente a frente por parejas de cromátidas homólogos uno de origen paterno y otro materno y se entrecruzan longitudinalmente. Este hecho se conoce como entrecruzamiento cromosómico o sinapsis. Metafase 1. Los cromosomas homólogos se disponen en la placa ecuatorial uno frente al otro formando a la estrella madre. Los cromosomas se unen al huso por medio de sus centrómeros. Anafase 1. Las parejas de cromosomas homólogos empiezan a separarse rumbo a los polos, pero en este caso no hay división de sus centrómeros, y se deslizan por éstos para formar las placas polares o estrellas hijas. 19 Telofase 1. El huso desaparece y se forma una membrana nuclear alrededor de los cromosomas que sufren un alargamiento. Cada célula hija tiene un contenido de ADN diploide (2n). Con frecuencia, los fenómenos de esta etapa son tan cortos que pueden pasar inadvertidos al iniciarse en seguida la segunda división meiótica. Para fines prácticos, se acepta que cada gen es el responsable de la transmisión de una característica, pero en la realidad un gen puede transmitir una o más, así como una característica puede depender de varios genes. LA CÉLULA EN PLURICELULARES. LOS ORGANISMOS UNICELULARES Y Unicelular. Son los seres vivos que están constituidos por una sola célula y también de los estadios con una sola célula de los seres pluricelulares. Los organismos unicelulares carecen de especialización celular por lo que son potencialmente inmortales y solamente mueren por causas exógenas; generalmente, viven formando colonias, pero sin que las relaciones entre las distintas células sean de dependencia ni especiaización. Se reproducen por bipartición, pero en ocasiones verifican una reproducción sexual tras meiosis en la que dos individuos haploides se comportan como gametos. Presentan formas de anabiosis, como esporas o quistes, que son estadios de resistencia. Pertenecen a los protozoos (tendencia animal), o a las algas protofitas (tendencia vegetal); hongos (levaduras) y aunque no sean células típicas, también se consideran unicelulares las bacterias, las algas azules o cianofíceas , las riketsias y los virus. Entre los seres unicelulares, se encuentran los fermentadores y putrefactotes, y muchos microbios patógenos. Entre las clorofilas unicelulares están las chlamydomonas, que viven en las aguas dulces, chlorella, que vive en el suelo o en la corteza de los árboles, las desmidias (aguas dulces) y otras. Las clamidomonas poseen flagelos y cloroplastos. Se reproducen sexual y asexualmente. En general, las algas son organismos eucariontes autótrofos porque tienen pigmentos clorofílicos que efectúan la fotosíntesis. Antecedentes De la evolución de los organismos Unicelulares. Los primeros organismos que habitaron nuestro planeta fueron acuáticos unicelulares procariontes, heterótrofos, anaeróbicos y capaces de replicarse a sí mismos. Más tarde, al presentarse escasez de alimentos, debido en parte al aumento de las poblaciones, algunos organismos capaces de mutar pudieron realizar 20 la síntesis de compuestos relativamente complejos que utilizaron como alimentos, indispensables para su crecimiento y reproducción. Aparecieron de esta manera los organismos autótrofos quiciosintetizadores. Se considera que en el transcurso de la evolución aparecieron algunos organismos unicelulares capaces de sintetizar la compleja molécula clorofílica; incluso el hecho de que existan diferentes clases de clorofila asociada con otros tipos de pigmentos conduce a considerar la posibilidad de que hayan aparecido diferentes organismos autótrofos fotosintetizadotes en distintas etapas de la evolución. La presencia de clorofila en esos organismos les representaba una superioridad sobre los demás ya que mediante este pigmento adquirían la capacidad de captar y transformar la energía luminosa solar en energía química. Por otra parte, el surgimiento de la fotosíntesis provocó que la primitiva atmósfera se fuera enriqueciendo con el oxígeno desprendido durante esta función, o que ocasionó que algunos organismos que mutaron pudieran desarrollar la respiración aerobia que, como sabemos, le permitiría aprovechar mejor la energía contenida en los alimentos, lo cual les representaba una ventaja sobre los organismos de respiración anaerobia. Los acontecimientos anteriores tuvieron como resultado el surgimiento de organismos unicelulares cada vez más complejos estructural y fisiológicamente. 21 UNIDAD 2 ORGANIZACIÓN PLURICELULAR. TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN PLURICELULARES. Organismos Pluricelulares. DE LOS ORGANISMOS Es la planta o animal formado de varías ceulas. Todo parece indicar que los organismos pluricelulares se originaron a partir de los unicelulares, proceso que se inició hace no menos de 700 millones de años, de acuerdo con los fósiles que se han encontrado. Las teorías propuestas para explicar el origen de la pluricelularidad se dividen en dos grupos; el del origen monofilético y el polifilético. Teoría Monofilética. Se refiere al origen de una unidad sistemática a partir de una misma fuente. Teoría Polifilética. Es contraria a la anterior y afirma que un grupo o taxón de seres vivos se originó de varias líneas evolutivas. Teoría del Flagelado colonial Esta teoría fue propuesta por Haeckel (1874), modificada en 1887 por Metschnikoff y posteriormente revisada por Hyman en 1940. Esta teoría propone que los animales multicelulares o metazoarios se originaron de los flagelados basándose en los siguientes hechos. . En los metazoarios se forman células flageladas . Los metazoarios inferiores, como esponjas y celenterados, presentan células flageladas. . En los protistas flagelados autótrofos han evolucionado huevos y espermatozoides verdaderos que muestran tendencia a la organización colonial que podría conducir a una estructura multicelular. De hecho, en Volvox se ha alcanzado diferenciación entre las células reproductoras y las somáticas. Teoría del Ciliado multinucleado o teoría sincital. Esta teoría fue propuesta por Hadzi (1953) y Hanson en 1958. Sostienen que los metazoarios derivaron de un grupo de primitivos ciliados multinucleados. Según esta teoría, el metazoario ciliado antecesor tuvo estructura sincitial, es decir, un citoplasma con muchos núcleos sin membranas celulares entre ellos y que posteriormente aparecieron éstas y provocaron la tabicación característica de las células. Este antecesor hipotético adoptó la simetría bilateral en forma parecida a los ciliados actuales, dando origen a los platelmintos acelos, que por tanto serían los metazoarios actuales más primitivos. Los defensores de esta teoría se apoyan en los hechos de que: Los acelos más o menos son del tamaño de los ciliados. Muchos ciliados tienen simetría bilateral. Además de tener cilios, tienden a la organización sincitial. 22 Se han formulado muchas objeciones a esta teoría, sobre todo en lo referente a la tabicación sincitial, porque en ningún grupo de metazoarios actuales existe algún hecho relacionado con ésta. Por otra parte, esta teoría es que si se acepta a los platelmintos acelos como los metazoarios actuales más primitivos, esto obligaría a aceptar que los celenterados de simetría radial derivan de estos platelmintos, lo cual no concuerda con las pruebas que indican que la simetría radial de los celenterados es anterior a la bilateral. El origen polifilético es la tercera teoría, propuesta por un gran número de autores encabezados por Greenberg (1959), para tratar de explicar el origen de los metazoarios. DIFERENTES NIVELES DE COMPLEJIDAD. La transición de los organismos unicelulares a pluricelulares es una de las etapas más importantes en la evolución biológica. Después del nivel individual unicelular, seguramente se desarrolló el nivel colonial (teorías del origen de metazoarios). En lo que respecta a los organismos autótrofos fotosintéticos, todavía en la actualidad se presenta cierta continuidad incluso en organismos de la misma especie; por ejemplo, en algunas clorofilas consideradas menos evolucionadas, como chlammydomona, alga biflagelada que se encuentra en forma unicelular pero que tiene a una organización progresiva, por lo que se considera una serie de valor evolutivo. COLONIA, TALO, TEJIDO, ÓRGANO, APARATOS Y SISTEMA. Chlamydomona unicelular posee dos formas de reproducción: asexual y sexual. Mediante la reproducción asexual, la chlamydomona se divide en dos, cuatro y ocho células hijas, totalmente semejantes a la célula madre. En ocasiones, las células hijas no forman flagelos y todas quedan incluidas en la matriz de la célula madres; puede incluso haber nuevas divisiones, sin que se separe el conjunto de los nuevos individuos. De esta manera se forma una colonia inmóvil. Existen también en las clorofilas series de colonias móviles representadas por especies de varios géneros, como Gonium y Volvox; por ejemplo, Gonium pectorale, que forma colonias móviles de 16 células flageladas de 23 aspecto parecido a una placa discoide casi plana que se desplaza en el agua como una unidad. El género Volvox, representa el grado más avanzado de estas colonias. Son esféricas, huecas y moviles; en algunas especies llegan a tener miles de células flageladas dispuestas en la periferia, y pueden existir entre ellas conexiones citoplásmicas. En Volvox existe ya una clara división del trabajo, pues mientras unas células realizan funciones vegetativas, otras se encargan de la reproducción de la colonia. PROCESOS METABÓLICOS, EXCRESIÓN E IRRITABILIDAD. NUTRICIÓN, RESPIRACIÓN Mediante la combustión respiratoria se libera la energía química contenida en los alimentos para ser utilizada en el metabolismo celular. La liberación de energía se realiza dentro de la célula; en las células eucariontes dentro de las mitocondrías, por medio de reacciones de oxidorreducción. Las células utilizan las moléculas de los alimentos como “combustible” respiratorio es regulada por las enzimas respiratorias lo que permite el aprovechamiento total. El fenómeno del metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para obtener nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se efectúan dos procesos fundamentales: Anabolismo: Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas. Catabolismo: Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda de enzimas en materiales simples liberando energía. METABOLISMO Metabolismo, conjunto de reacciones químicas que tienen lugar dentro de las células de los organismos vivos, las cuales transforman energía, conservan su identidad y se reproducen. Todas las formas de vida, desde las algas unicelulares hasta los mamíferos, dependen de la realización simultánea de centenares de reacciones metabólicas reguladas con absoluta 24 precisión, desde el nacimiento y la maduración hasta la muerte. Las células tienen una serie de enzimas o catalizadores específicos que se encargan de activar, controlar y terminar todas estas reacciones, cada una de las cuales está a su vez coordinada con muchas otras que se producen en todo el organismo. Hay dos grandes procesos metabólicos: anabolismo o fase biosintética y catabolismo o fase degradativa. Se llama anabolismo, o metabolismo constructivo, al conjunto de las reacciones de síntesis necesarias para el crecimiento de nuevas células y el mantenimiento de todos los tejidos. Las reacciones anabólicas incluyen la biosíntesis enzimática de los ácidos nucleicos, los lípidos, los polisacáridos y las proteínas; todos estos procesos necesitan la energía química suministrada por el ATP. El catabolismo es un proceso continuo centrado en la producción de la energía necesaria para la realización de todas las actividades físicas externas e internas. El catabolismo engloba también el mantenimiento de la temperatura corporal e implica la degradación de las moléculas químicas complejas (glúcidos, lípidos y proteínas) en sustancias más sencillas (ácido acético, amoníaco, ácido láctico, dióxido de carbono o urea), que constituyen los productos de desecho expulsados del cuerpo a través de los riñones, el intestino, los pulmones y la piel. En dicha degradación se libera energía química que es almacenada en forma de ATP hasta que es requerida por los diferentes procesos anabólicos. Las reacciones anabólicas y catabólicas siguen lo que se llaman rutas metabólicas; ambos tipos de rutas se combinan unas con otras para producir compuestos finales específicos y esenciales para la vida. La bioquímica ha determinado la forma en que se entretejen algunas de estas rutas, pero muchos de los aspectos más complejos y ocultos se conocen sólo en parte. En esencia, las rutas anabólicas parten de compuestos químicos relativamente simples y difusos llamados intermediarios. Estas vías utilizan la energía que se obtiene en las reacciones catalizadas por enzimas y se orientan hacia la producción de compuestos finales específicos, en especial macromoléculas en forma de hidratos de carbono, proteínas y grasas. Valiéndose de otras secuencias enzimáticas y moviéndose en sentido contrario, las rutas catabólicas disgregan las macromoléculas complejas en compuestos químicos menores que se utilizan como bloques estructurales relativamente simples. Cuando el anabolismo supera en actividad al catabolismo, el organismo crece o gana peso; si es el catabolismo el que supera al anabolismo, como ocurre en periodos de ayuno o enfermedad, el organismo pierde peso. Cuando ambos procesos están equilibrados, se dice que el organismo se encuentra en equilibrio dinámico. NUTRICIÓN 25 La nutrición es el proceso biológico en el que los organismos asimilan y utilizan los alimentos y los líquidos para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de las funciones normales. La nutrición también es el estudio de la relación entre los alimentos con la salud, especialmente en la determinación de una dieta óptima. Aunque alimentación y nutrición se utilizan frecuentemente como sinónimos, son términos diferentes ya que: La nutrición hace referencia a los nutrientes que componen los alimentos y comprende un conjunto de fenómenos involuntarios que suceden tras la ingestión de los alimentos, es decir, la digestión, la absorción o paso a la sangre desde el tubo digestivo de sus componentes o nutrientes, su metabolismo o transformaciones químicas en las células y excreción o eliminación del organismo. La alimentación comprende un conjunto de actos voluntarios y conscientes que van dirigidos a la elección, preparación e ingestión de los alimentos, fenómenos muy relacionados con el medio sociocultural y económico (medio ambiente) y determinan al menos en gran parte, los hábitos dietéticos y estilos de vida. RESPIRACIÓN Respiración, proceso fisiológico por el cual los organismos vivos toman oxígeno del medio circundante y desprenden dióxido de carbono. El término respiración se utiliza también para el proceso de liberación de energía por parte de las células, procedente de la combustión de moléculas como los hidratos de carbono y las grasas. El dióxido de carbono y el agua son los productos que rinde este proceso, llamado respiración celular, para distinguirlo del proceso fisiológico global de la respiración. La respiración celular es similar en la mayoría de los organismos, desde los unicelulares, como la amiba y el paramecio, hasta los organismos superiores. El proceso de la respiración Los organismos de los reinos Protistas y Móneras no tienen mecanismos respiratorios especializados, sino que realizan el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono por difusión, a través de la membrana celular. La concentración de oxígeno en el interior del organismo es menor que la del medio exterior (aéreo o acuático), mientras que la concentración de dióxido de carbono es mayor. Como resultado, el oxígeno penetra en el organismo por difusión y el dióxido de carbono sale por el mismo sistema. La respiración de las plantas y las esponjas se basa en un mecanismo muy parecido. En los organismos acuáticos inferiores (más complejos que las esponjas), hay un fluido circulatorio, de composición similar a la del agua de mar, que transporta los gases respiratorios desde el exterior de los tejidos al interior 26 de las células. Este mecanismo es necesario, ya que las células se encuentran alejadas del lugar donde se realiza el intercambio gaseoso. En los animales superiores, los órganos se especializan, aumentan la superficie de exposición del fluido circulatorio al medio externo y el sistema circulatorio transporta este medio líquido por todo el organismo. El fluido, llamado sangre, contiene pigmentos respiratorios que son moléculas orgánicas de estructura compleja, formadas por una proteína y un grupo prostético que contiene hierro. El pigmento respiratorio más común es la hemoglobina, que está presente en la sangre de casi todos los mamíferos. Es una proteína globulina con un grupo hemo y un ion hierro. En algunos insectos, el pigmento respiratorio es la hemocianina, un compuesto similar a la hemoglobina, pero que lleva cobre en lugar de hierro. La propiedad más importante de los pigmentos respiratorios es la afinidad que poseen por el oxígeno. La hemoglobina forma una combinación química reversible con el oxígeno cuando está en contacto con un medio rico en este gas, como es la atmósfera. Este contacto tiene lugar en los capilares de los órganos respiratorios, las branquias y los pulmones. La hemoglobina en combinación con el oxígeno (la oxihemoglobina) es más ácida y, en consecuencia, provoca la disociación de los iones bicarbonato y carbonato de sodio del plasma sanguíneo. Cuando la sangre oxigenada (rica en oxihemoglobina) llega a los tejidos, el balance de oxígeno se invierte y la hemoglobina libera oxígeno. Al volverse más básica, provoca la liberación de iones sodio que se combinan con el dióxido de carbono procedente de los tejidos para formar bicarbonato de sodio. La respiración externa es el intercambio de gases entre la sangre y el exterior, y la respiración interna es el intercambio de gases entre la sangre y los tejidos. La respiración en los animales La respiración externa de los animales acuáticos se lleva a cabo por medio de branquias que, gracias a mecanismos auxiliares, mantienen un flujo constante de agua. Las branquias están ramificadas en unas extensiones que parecen plumas. En cada ramificación, los pequeños vasos sanguíneos se subdividen de tal manera que la sangre está separada del medio acuático por dos capas celulares, una es la que forma la pared del propio capilar y la otra es el epitelio de la branquia. Los gases se difunden con facilidad a través del epitelio y, gracias a la gran superficie de contacto que se logra con la ramificación, se puede oxigenar una cantidad considerable de sangre en poco tiempo. En algunas formas de respiración aérea, como en los gusanos de tierra, la respiración tiene lugar a través de los capilares de la piel; las formas anfibias, como las ranas, respiran por la piel y por los pulmones. Los insectos respiran a través de tráqueas que tienen una apertura al exterior y se ramifican en el interior del cuerpo entre los tejidos, transportando aire a los órganos y a las estructuras internas. Los reptiles y los mamíferos respiran sólo por los pulmones; no obstante, las aves tienen 27 unos sacos aéreos en el interior del cuerpo y unos espacios de aire en el interior de algunos huesos; y todas estas cavidades internas están conectadas con los pulmones y son una ayuda a la respiración pulmonar. Los sistemas circulatorio y respiratorio de los animales terrestres se modifican y se adaptan según sean las condiciones ambientales del medio en que se encuentren. Por ejemplo, quienes viven en los Andes, a altitudes de 3.000 m o superiores, tienen los pulmones más grandes, los capilares más ramificados y un ritmo cardiaco más elevado. Por otra parte, su sangre contiene un 30% más de glóbulos rojos que la de las personas que viven al nivel del mar, y además son capaces de vivir con un tercio menos de oxígeno. Los mamíferos acuáticos, en general, tienen los pulmones grandes y sistemas venosos complejos para el almacenamiento de la sangre. El volumen sanguíneo de las ballenas y las focas es un 50% mayor por kilogramo de peso que el de los seres humanos; gracias a ello pueden mantener oxigenados los tejidos del cuerpo durante mucho tiempo, sin respirar. Las ballenas pueden permanecer sumergidas desde 15 minutos hasta más de una hora, según las especies; el elefante marino puede permanecer bajo el agua 30 minutos; en el caso de las focas, cuando una de ellas se sumerge su frecuencia cardiaca desciende de 150 a 10 latidos por minuto y el contenido de oxígeno de la sangre arterial es del 20% en ese momento. Cuando la cantidad de oxígeno está próxima al 2%, la foca sale a la superficie a respirar. Respiración humana En los seres humanos y en otros vertebrados, los pulmones se localizan en el interior del tórax. Las costillas forman la caja torácica, que está delimitada en su base por el diafragma. Las costillas se inclinan hacia adelante y hacia abajo cuando se elevan por la acción del músculo intercostal, provocando un aumento del volumen de la cavidad torácica. El volumen del tórax también aumenta por la contracción hacia abajo de los músculos del diafragma. En el interior del tórax, los pulmones se mantienen próximos a las paredes de la caja torácica sin colapsarse, debido a la presión que existe en su interior. Cuando el tórax se expande, los pulmones comienzan a llenarse de aire durante la inspiración. La relajación de los músculos tensados del tórax permite que éstos vuelvan a su estado natural contraído, forzando al aire a salir de los pulmones. Se inhalan y se exhalan más de 500 cc de aire en cada respiración; a esta cantidad se denomina volumen de aire corriente o de ventilación pulmonar. Aún se pueden inhalar 3.300 cc más de aire adicional con una inspiración forzada, cantidad que se denomina volumen de reserva inspiratoria. Una vez expulsado este mismo volumen, aún se pueden exhalar 1.000 cc, con una espiración forzada, cantidad llamada volumen de reserva espiratoria. La suma de estas tres cantidades se llama capacidad vital. Además, en los pulmones siempre quedan 1.200 cc de aire que no pueden salir, que se denomina volumen de aire residual o alveolar. 28 Los pulmones de los humanos son rojizos y de forma piramidal, en consonancia con la forma de la cavidad del tórax. No son simétricos por completo, en el pulmón derecho se distinguen tres lóbulos y en el izquierdo dos, el cual presenta una cavidad donde se alberga el corazón. En el medio de cada uno de ellos está la raíz del pulmón, que une el pulmón al mediastino o porción central del pecho. La raíz está constituida por las dos membranas de la pleura, los bronquios, las venas y las arterias pulmonares. Los bronquios arrancan de los pulmones y se dividen y subdividen hasta terminar en el lobulillo, la unidad anatómica y funcional de los pulmones. Las arterias y las venas pulmonares acompañan a los bronquios en su ramificación progresiva hasta convertirse en finas arteriolas y vénulas de los lobulillos, y éstas a su vez en una red de capilares que forman las paredes de los alveolos pulmonares. Los nervios del plexo pulmonar y los vasos linfáticos se distribuyen también de la misma manera. En el lobulillo, los bronquiolos se dividen hasta formar los bronquiolos terminales, que se abren al atrio o conducto alveolar. Cada atrio se divide a su vez en sacos alveolares, y éstos en alveolos. Los principales centros nerviosos que controlan el ritmo y la intensidad de la respiración están en el bulbo raquídeo (o médula oblongada) y en la protuberancia anular (o puente de Varolio) del tronco encefálico (véase Encéfalo). Las células de este núcleo son sensibles a la acidez de la sangre que depende de la concentración de dióxido de carbono en el plasma sanguíneo. Cuando la acidez de la sangre es alta, se debe, en general, a un exceso de este gas en disolución; en este caso, el centro respiratorio estimula a los músculos respiratorios para que aumenten su actividad. Cuando la concentración de dióxido de carbono es baja, la respiración se ralentiza. Un fallo circulatorio puede provocar anoxia en los tejidos del cuerpo cuando el volumen circulatorio es inadecuado o cuando la capacidad de transporte de oxígeno está alterada. EXCRECIÓN: La excreción es el proceso biológico por el cual un ser vivo elimina de su organismo las sustancias tóxicas, adquiridas por la alimentación o producidas por su metabolismo. En organismos unicelulares y animales muy pequeños la excreción es un proceso celular que no requiere estructuras especializadas. En organismos cuyas células están dotadas de pared, como plantas y hongos, los desechos suelen incorporarse a la composición de la pared, quedando así fuera del medio fisiológicamente activo donde importa su toxicidad. Las sustancias que se deben eliminar son enormemente variadas, pero las más abundantes son el dióxido de carbono, y derivados del nitrógeno que se producen por alteración de grupos amino resultantes del catabolismo (degradación) de las proteínas. 29 IRRITABILIDAD La irritabilidad es la capacidad de un organismo o de una parte del mismo para identificar un cambio en el medio ambiente y poder reaccionar. Tiene un efecto patológico o fisiológico. La irritabilidad es la capacidad que tienen los seres vivos de responder ante estímulos. Esta característica les permite sobrevivir y, eventualmente, adaptarse a los cambios que se producen en el ambiente. Existen dos tipos de estímulos o "señales", externos si es que provienen desde el exterior o el ambiente donde se desarrolla un organismo, o internos, si se producen dentro del mismo organismo. Ante un estímulo determinado un organismo responde de una forma particular, que depende tanto del estímulo como del nivel de complejidad del ser vivo. HOMEOSTASIS Toda la organización estructural y funcional de los seres que tiende hacia un equilibrio dinámico. Esta característica de dinamismo, en la que todos los componentes están en constante cambio para mantener dentro de unos márgenes el resultado del conjunto (frente a la visión clásica de un sistema inmóvil), hace que algunos autores prefieran usar el término homeocinesis para nombrar este mismo concepto. En la homeostasis orgánica, el primer paso de autorregulación, es la detección del alejamiento de la normalidad. La normalidad en un sistema de este tipo, se define por los valores energéticos nominales, los resortes de regulación se disparan en los momentos en que los potenciales no son satisfactoriamente equilibrados, activando los mecanismos necesarios para compensarlo. Hay que tener en cuenta que las diferencias de potencial no han de ser electromagnéticas, puede haber diferencias de presión, de densidades, de grados de humedad, etc. Por ejemplo, la glucemia, cuando hay un exceso (hiperglucemia) o un déficit (hipoglucemia), siendo la solución en el primer caso, de la secreción de insulina, y en el segundo, la secreción de glucagón todo ello a través del páncreas, y consiguiendo nivelar la glucemia. La homeostásis también está sometida al desgaste termodinámico, el organismo necesita del medio el aporte para sostener el ciclo, por lo que es sometido a actividades que, por un lado permiten regular la homeostásis y por otro son un constante ataque a dichas funciones. En otro orden de situación, si el organismo no se aportara lo necesario del medio, dicha función dejaría de existir en un instante en el tiempo en el que es termodinámicamente imposible continuar sosteniendo dicha estructura. 30 Un organismo enferma en el momento que se requiere un aporte extra de energía para sostener el ciclo homeostático. Agentes patógenos, tales como los radicales libres, virus o bacterias, pueden comprometer ese ciclo. La enfermedad es una respuesta ante la invasión del medio, que limita al organismo a sus ciclos vitales esenciales, para destinar el resto de los recursos en preservar en el tiempo la función homeostática. Estadísticamente hablando, se puede decir que para el ser humano la edad más equilibrada para esta función es a los 30 años. A partir de esa edad, el equilibrio va inclinándose hacia el lado termodinámico más desfavorable. GAMETOGÉNESIS (MEIOSIS) La gametogénesis es el proceso de formación de gametos en las gónadas por medio de la meiosis a partir de células germinales. Mediante este proceso, el número de cromosomas que existe en las células sexuales se reduce de diploide a haploide, es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula normal de la especie de que se trate. En el caso de los humanos, si el proceso tiene como fin producir espermatozoides, se le denomina espermatogénesis y se realiza en las gónadas masculinas o testículos. Si el resultado son óvulos, se denomina ovogénesis y se realiza en las gónadas femeninas u ovarios. REPRODUCCIÓN, CRECIMIENTO Y DESARROLLO. SEXUALIDAD. Se dice que el hombre es un ser sexuado porque para su reproducción se requiere la participación conjunta de un elemento masculino y uno femenino. Por lo tanto, en el género humano existen hombres y mujeres: hay diferenciación de sexos. La identidad sexual es el elemento básico para la manifestación, en su caso, de la masculinidad y la feminidad. Y bien entendida y comprendida , conduce al individuo a la autoestima, al desarrollo personal, a la satisfacción de pertenecer al sexo al que pertenece. Así, la sexualidad, surgida como base de la reproducción , forma un conjunto de características que permiten a cada individuo vivir plenamente de acuerdo con su condición de hombre o mujer. Siendo la sexualidad integral de la vida. FACTORES BIOLÓGICOS DE LA SEXUALIDAD. A la característica corporal de la sexualidad se le llama sexo biológico, formado por la estructura anatómica y fisiológica que diferencia a un individuo como hombre o como mujer, y que tiene su inicio en la unión de un óvulo con un espermatozoide. Todos los tejidos del cuerpo humano están formados por células en constante renovación. Las células, al multiplicarse por un proceso llamado mitosis, crean otras células similares a ellas. Este proceso continuo de 31 reproducción celular tiene como fin reponer o regenerar el desgaste normal que se presenta en los tejidos corporales. Sin embargo, las células sexuales o re reproducción (óvulo en la mujer y espermatozoide en el hombre) no se generan de la misma forma. Cada 28 días , aproximadamente hay un óvulo en posibilidad de ser fecundado por un espermatozoide; de no producirse la fecundación, el óvulo se elimina durante la menstruación junto con otros materiales que se forman en el útero o matriz. El espermatozoide es mucho más pequeño que el óvulo. El hombre produce millones de ellos, pero sólo uno llega a fecundar a un óvulo. Aún cuando el óvulo y el espermatozoide se ven diferentes, ambos poseen cromosomas; éstos, a su vez, están formados por miles de genes, que son los que transmiten la herencia genética de los padres. CRECIMIENTO. Al nacer, un niño no tiene una clara conciencia de sí mismo, pues no ha integrado su yo, pero el ambiente va a hacer que descubra su esquema corporal, y hacia los 18 meses se va sintiendo hombre o mujer, según su sexo. De los 18 meses a los tres años, manifiesta curiosidad acerca de las diferencias anatómicas que existen entre hombres y mujeres y niños y niñas. De los seis años hasta la pubertad, los niños forman grupos con los de su mismo sexo. En estos grupos se refuerza la identidad del sexo al que pertenecen. También empieza en ellos un pensamiento lógico, y su curiosidad se enfoca al origen y nacimiento de los niños y al papel de los padres en la reproducción humana. Al final de esta etapa, el jovencito empieza a preguntarse sobre los cambios puberales que se presentarán en su cuerpo, y esta situación le produce inquietud y miedo. El periodo que precede a la pubertad (entre los 11 y 16 años, aproximadamente) se caracteriza por una serie de cambios en los chicos y chicas, tanto en lo físico como en lo psicológico y lo social. DESARROLLO. Las mujeres se desarrollan de manera más acelerada que los hombres, y de los 11 a los 15 años de edad se acentúa en ellas el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios. A esa edad muchas de ellas ya han tenido su primera menstruación e incluso algunas ya menstrúan con regularidad, es de madurar sexualmente. En el hombre la pubertad suele presentarse a partir de los 14 años, con la aparición de la capacidad de producir espermatozoides. Claro que no en todos los adolescentes se presenta la pubertad a la misma edad, pues ello depende de factores nutricionales, hereditarios y de salud. Los cambios que se presentan en la pubertad se deben a la producción de hormonas ordenada por el hipotálamo y la pituitaria, glándulas alojadas en el 32 encéfalo. Por supuesto, esta etapa es una de las más críticas en casi todos los individuos: a un paso de entrar en la vida adulta, los adolescentes se enfrentan a la presión de conquistar su identidad sexual, de comprender la maduración de su cuerpo y de encauzar sus capacidades intelectuales hacia la consecución de sus ideales. EMBARAZO, PARTO, CUIDADOS PRE Y POSTNATALES, ABORTO,MÉTODOS ANTICONCEPTIVOS Y ENFERMEDADES VENEREAS. EMBARAZO. Aproximadamente cada cuatro semanas, un folículo maduro se rompe y expulsa a su óvulo, el cual es atraído por el extremo más ancho de una de las trompas de Falopio y transportado hasta el tercio medio de ésta; allí permanece de dos a tres días, en espera de ser fecundado. Mientras tanto, en el interior del útero se producen unas transformaciones favorecidas por la hormona progesterona: la mucosa del endometrio aumenta de grosor. Si el óvulo se desintegra en forma de sangrado a través de la vagina, en lo que se conoce como menstruación. Pero si el óvulo es fecundado por un espermatozoide, se efectúa la concepción y el inicio de una nueva vida con las características biológicas ya descritas. En este caso las transformaciones que ha sufrido el edometrio sirven para fijar, cuidar y favorecer el crecimiento y desarrollo del óvulo fecundado. CUIDADOS A LA MADRE DURANTE EL EMBARAZO. El examen médico. El cual debe ir precedido de una historia clínica de ambos padres. La dieta. La alimentación de la futura madre es de importancia especial. Reposo y sueño. Un reposo apropiado es conveniente para un estado de salud normal. Aire libre y sol. Ambos son buenos tónicos. El ejercicio. Debe ser regulado de acuerdo con el estado de salud de la gestante. Distracciones y diversiones. La distracción es tan importante como el descanso. Relaciones sexuales. Los futuros padres deben pedir consejo a su médico sobre la norma que deben seguir en las relaciones sexuales durante el embarazo y los meses que siguen al parto. PARTO, CUIDADOS PRE Y POSTNATALES. CARACTERÍSTICAS GENERALES. El desarrollo del feto es el aumento de la masa orgánica debido a la multiplicación celular. Sus puntos de referencia son el peso, la talla o la 33 longitud, los perímetros corporales, las superficies y volúmenes, los tejidos y el tamaño de los órganos. El desarrollo, que es la adquisición de funciones o el perfeccionamiento de ellas, se mide a través del comportamiento de los órganos, los sistemas, los aparatos y los tejidos, e incluso de las células. Pero el desarrollo no sólo es de orden biológico, sino también psicológico y social. ETAPA PRE Y POSTNATAL. El cuidado pre-natal se recomienda una vez al mes los primeros seis meses periódicamente hasta el nacimiento del bebe. Posteriormente la etapa ETAPA DE LACTANCIA. Comprende desde los 30 días hasta los dos años de edad.Se caracteriza por un “estirón “ que no se volverá a dar en toda la vida. Esta etapa dura dos años, el niño cuadruplica su peso, alcanza casi la mitad de la estatura que va a tener en la edad adulta, perfecciona sus funciones (esto se debe al notable desarrollo del tejido neural, que lo capacita en los sistemas de percepción), reconoce algunas partes de su cuerpo, inicia la búsqueda de nuevos estímulos, intenta comer por sí mismo , desarrolla la capacidad de imitar modelos, aprende a caminar y pronuncia sus primeras palabras. En esta vital etapa del crecimiento se integra en el niño el 80% del total de la masa encefálica que tendrá de adulto, y lo más importante es que se establecen las funciones mentales superiores (la capacidad de juicio y los centros de lenguaje). NEONATAL. Comprende del nacimiento hasta los 28 o 30 días. En esta etapa de tan sólo un mes de duración el recién nacido aumenta de peso y talla, y se inicia en él el desarrollo del sistema inmunológico o de defensa del organismo. (durante el cual se inicia la etapa de vacunación) . También se presenta un acelerado ritmo de desarrollo de la autorregulación de sus funciones vitales, como la respiración, el funcionamiento cardiaco, el control de la temperatura corporal y la digestión. El crecimiento más importante en esta corta etapa es el de tipo neural, fundamental para el desarrollo psicomotor, afectivo y psico-social. Si en esta etapa hay insuficiencia de nutrientes, especialmente de proteínas de alto valor biológico, el riesgo de daño cerebral es alto. Para el desarrollo psicosocial es básico el vínculo afectivo entre el niño y la madre. Es de vital importancia, pues, que ésta satisfaga las necesidades del bebé con cariño, confianza y ternura, bases de estimulación positiva y medio único para que el recién nacido empiece a relacionarse con mundo que lo rodea. ABORTAR. Parir antes del tiempo en que el feto puede vivir. Interrupción del embarazo antes de que el feto pueda vivir fuera del organismo materno. Muchos consideran peligroso el coito durante el primer mes después de la primera falta del periodo de tiempo en que es a menudo causa de aborto, y también durante los dos últimos meses del embarazo por la posibilidad de que produzca infección del conducto vaginal, o alumbramiento prematuro. 34 MÉTODOS ANTICONCEPTIVOS. ANTICONCEPTIVO. Método seguido para impedir la fecundación del óvulo por el espermatozoide y de los elementos empleados en dicho método. En nuestro país, la pareja tiene el derecho de procrear el número de hijos que desee y su capacidad reproductora le permita. Sin embargo, ante el exagerado crecimiento demográfico, desde hace varios años y previendo las consecuencias que esto podría acarrear, se ha venido realizando una campaña educativa tendiente a desarrollar una conciencia colectiva que permita establecer una limitación voluntaria a la capacidad reproductora, partiendo de la reflexión , de que los padres están obligados a proporcionar a sus hijos la oportunidad de una vida digna y el derecho a la alimentación, a la salud y a la educación. El sector salud proporciona métodos anticonceptivos como son el ligamento en las mujeres de las trompas de Falopio ó el dispositivo intrauterino así mismo métodos anticonceptivos en pastillas, óvulos e inyecciones. En los varones la vasectomía. Se han incrementado las campañas educativas a nivel nacional sobre el control voluntario de la natalidad y la paternidad responsable, comienza a dar sus frutos, y muchas mujeres y hombres acuden a las clínicas oficiales y particulares en busca de orientación que les permita ejercer un control eficiente sobre el crecimiento familiar. ENFERMEDADES VENÉREAS. Entre las enfermedades que pueden afectar la función reproductora humana, se encuentran las enfermedades venéreas; éstas son padecimientos infecciosos que pueden adquirirse mediante la práctica del acto sexual con personas que las padecen. El problema de estas enfermedades se finca en cinco afecciones principales: la gonorrea (o blenorragia), la sífilis (o chancro duro), el granuloma inguinal, el linfogranuloma venéreo y el chancroide ( o chancro blando). El Sida. No existe ningún medio seguro de inmunización contra estas enfermedades, por lo que la lucha en contra de ellas se ha enfocado adoptando las medidas siguientes; Protección por medio del condón, evitar la promiscuidad, tratamiento de los infecciosos y observación médica de los mismos hasta lograr su curación total. Medidas legales, tales como los exámenes de laboratorio prenupciales y prenatales; Educación de la población sobre estos temas. En la mayoría de los casos, las enfermedades venéreas se contagian por contacto sexual con personas enfermas; sin embargo, algunos de estos padecimientos tienen otro origen, por ejemplo, los recién nacidos que padecen sífilis congénita, cuando la madre sufre esta enfermedad y no ha recibido el adecuado tratamiento durante el embarazo. Las enfermedades venéreas , también pueden contagiarse accidentalmente, casos que son 35 raros; ahí donde no existen medidas higiénicas ni recursos sanitarios y la falta de limpieza es absoluta, es posible que las enfermedades venéreas se propaguen sin necesidad de que medie el contacto sexual. Sin embargo si excluimos a los niños que padecen enfermedades venéreas congénitas, se puede afirmar que casi la totalidad de estos padecimientos han llegado a los enfermos por contacto sexual. 36 UNIDAD 4 GENETICA CONCEPTOS DE GENÉTICA. GENÉTICA. Ciencia biológica que estudia la variabilidad y la herencia de los seres vivos. Estudio del desarrollo, las transformaciones y etapas que atraviesa el psiquismo del niño en su crecimiento. Estudio de los orígenes de la sociedad humana. CONCEPTOS DE GENE COMO UNIDAD HEREDITARIA. GENE. Unidad de acción, mutación y recombinación del material genético presente en los cromosomas y formada por un segmento de ADN, que es responsable de los caracteres hereditarios. Artificial. El producido en un laboratorio y que puede funcionar como un gen normal, estructural, el que colabora en la formación de una proteína, el que controla la síntesis de otros genes. Supresor: Aquel que puede modificar el efecto fenotípico de otros genes. La transmisión de características de los seres vivos a sus descendientes, se llama herencia biológica. La rama de la biología que estudia la herencia y sus variaciones es la GENÉTICA. Al tratar de desentrañar el proceso por medio del cual los seres vivos son capaces de reproducir organismos semejantes a ellos de una generación a otra, ha hecho de la Genética una de las áreas más importantes de la biología moderna. Hace un siglo aproximadamente, un monje austriaco llamado Juan Gregorio Mendel (1822-1884), descubrió los principales mecanismos que gobiernan la transmisión de las características hereditarias, por lo que se le ha llamado “Padre de la Genética”, sus experimentos fueron cuidadosamente planeados y sus conclusiones constituyen el fundamento de la Genética Moderna. RECOMBINACIÓN DE GENES Y MUTACIONES. A pesar del gran número de obstáculos que se encuentran para observar la herencia humana, sabemos que se rige por las leyes de la herencia como en todos los seres vivos, pudiendo los genetistas controlar muchas características tanto normales como patológicas que se rigen por las leyes de Mendel. Algunos de los caracteres normales del hombre predominan sobre otros y otros más se combinan; por ejemplo el color de los ojos el color del pelo, la estatura, el color de la piel. 37 Existen rasgos morfológicos que se presentan en varias generaciones de una misma familia, por ejemplo, el prognatismo o mandíbula saliente de los Austrias que aparecen en todos sus retratos, o la nariz sobresaliente y ganchuda de los Borbón de España. Las mutaciones comprenden cualquier cambio en el material hereditario, incluyendo las estructuras semi-microscópicas que forman a los genes. Se supone que existen frecuentes mutaciones pequeñas en los genes sin que se produzcan alteraciones fenotípicas, estas alteraciones generalmente no se detectan, sin embargo, pueden influir en la selección natural y presentar así un factor de evolución; pero además del proceso continuo diferenciación existen “saltos” debidos a mutaciones considerables, relacionadas con la aparición de grandes diferencias positivas o negativas en los individuos. VARIACIÓN NO HEREDITARIA. Las mutaciones son naturales, cuando se presentan espontáneamente, pero existen también mutaciones provocadas, artificiales o accidentales, causadas por agentes físicos o químicos del medio, a los que se llama agentes mutagénicos. Entre los que se encuentran los rayos x, rayos gama, radiaciones ultravioleta, irradiaciones de cobalto 60, altas temperaturas, diversos tipos de radiaciones ionizantes. Algunos agentes químicos como el gas mostaza y algunos derivados, el fenol, el metil-colantreno, el dibenzontranceno, et6c., y hasta el formaldehído, tienen un ligero efecto mutagénico. INFLUENCIA DEL MEDIO EN LA EXPRESIÓN DE LOS GÉNES. Muchas son las anormalidades que se presentan en la especie humana, causadas por genes mutantes, algunas son dominantes como la catarata, los dedos fusionados y el enanismo acondroplástico; otras son recesivas como la hemofilia, la ceguera de los colores, el albinismo, etc. Desde hace muchos siglos, le ha preocupado al hombre saber, si las uniones consanguíneas eran favorables o desfavorables. En el caso de las enfermedades recesivas, éstas aparecen aun cuando la unión se lleve a cabo entre portadores sanos, emparentados entre sí. 38 No existe duda en la actualidad de que la consaguinidad aumenta el riesgo de la aparición de enfermedades, localizadas en algún gene, que ambos contrayentes pudieran recibir de un ancestro común; estos riesgos disminuyen notablemente, cuando la persona se casa con otra fuera de la familia, lo que los genetistas llaman “boda al azar”. DIVERSIDAD. CONSECUENCIA DE LA EVOLUCIÓN. Existe una ciencia que se ocupa del mejoramiento de las características hereditarias de los animales (y del hombre), por medio de mezclas selectivas y otros métodos, llamada EUGENESIA. Esta en el hombre ha tenido serios fracasos, porque la sociedad se opone a que se limite su libertad para que los individuos seleccionen pareja, existiendo principios legales que la apoyan; además se presenta el peligro de que la eugenesia sea aplicada con fines políticos de moralidad dudosa. Por otro lado se piensa que la mayoría de los individuos portan genes recesivos de alguna anormalidad, aunque no la manifiesten. El procedimiento eugenésico practicado y aceptado, podría ser, evitar uniones entre individuos que poseen el mismo defecto, para disminuir la posibilidad de transmitirlo a sus descendientes. CAUSAS DE LA DIVERSIDAD. EVIDENCIAS DE LA EVOLUCIÓN. Ley de la dominación. Cuando se unen dos razas que difieren en un par de características, los descendientes de la primera generación, serán todos semejantes entre si, ya sea porque una de las características (genes) de los progenitores (dominante) anule a la otra (recesiva), o por que ambas características se mezclan. Ley de la segregación de caracteres. A partir de la segunda generación, hay segregación de caracteres, formándose una cuarta parte de individuos con carácter dominante puro, una cuarta parte con carácter recesivo puro y la mitad de los individuos resultantes, con aspecto exterior (fenotipo) dominante, o con una apariencia intermedia. Ley de la distribución independiente. Cuando un par de características se estudian en un mismo cruce, se encuentra que se distribuyen independientemente una de otra. MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN. 39 Con frecuencia se observa que los seres vivos, presentan cambios con relación a sus progenitores. Muchos de estos cambios son provocados por la acción de una causa exterior y persisten mientras ésta actúa, y es que dichas transformaciones no afectan al material genético o cromosomas; así si un individuo pierde un brazo o una pierna, sus descendientes nacen con sus miembros completos; un árbol, por ejemplo un pino, crece en un lugar abierto con las ramas extendidas, si crece en un bosque denso, lo hace hacia arriba y sus ramas extendidas, si crece en un bosque denso, lo hace hacia arriba y sus ramas no son tan amplias, pero este carácter no es hereditario, sino ocasionado por la acción del medio. Hay otras variaciones llamadas mutaciones, que aparecen bruscamente y que sí se transmiten a los descendientes y en que éstas provienen de alteraciones de los genes que forman a los cromosomas. CRITERIOS Y SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN. El primero en observar las mutaciones, fue Hugo de Vries (1886) al cultivar en el jardin experimental de Ámsterdam Oenothera lamarckiana, una planta robusta de cuatro sépalos, cuatro pétalos, ocho estambres que rodean a un estilo alargado que termina en cuatro, cinco o seis estigmas. Obtuvo 15 formas muy diferentes de plantas, que al reproducirse por autofecundación heredaban los caracteres que en ellas aparecieron, a sus descendientes, por lo que Vries las designó con nombres específicos distintos relacionados con el carácter nuevo más aparente (Oenothera brevistilis, Oenothera elliptica, Oenothera lata, Oenothera rubrinervis, etc.). De Vries dedujo la teoría de que las mutaciones eran un factor esencial en la evolución de las especies. Mas tarde un genetista norteamericano Thomas H.(1866-1945) demostró con sus trabajos, que los genes son los portadores de la herencia y que la evolución biológica ha sido determinada por los cambios o mutaciones que sufren. Thomas H. Morgan, Demostró con sus trabajos que los genes son los portadores de la herencia B. Cada planta o animal tiene un número de cromosomas que es constante para todos los individuos de la misma especie. C. Mosca de la fruta (Drosophila melangaster) tiene normalmente los ojos rojos; casualmente, Morgan encontró una mosca macho de ojos blancos y decidió cruzarla con una hembra de ojos rojos; la generación F 1 de este apareamiento contaba totalmente de moscas de ojos rojos (carácter dominante). Hizo que se cruzaran las moscas de la generación F 1 y encontró que en la generación F 2 existía una proporción de 75% de moscas de ojos rojos y 25 % de moscas de ojos blancos (carácter recesivo); le llamó poderosamente la 40 atención e observar que todas las moscas de ojos blancos eran machos, con lo que aparecía que debía tener alguna relación con el sexo. Supuso que si el cromosoma Y es diferente del cromosoma X en su forma, entonces también podría tener genes diferentes, es decir, que encontró características ligadas al sexo. De forma semejante a Drosophila, en las hembras de muchas especies, se encuentran dos cromosomas sexuales idénticos llamados x, y en el macho sólo existe un cromosoma X y uno más pequeño, llamado Y. En la especie humana existen 23 pares de cromosomas de los cuales, en el caso del varón, están divididos en 22 pares de cromosomas llamados autosomas y un par de cromosomas sexuales, uno X y uno Y. En la mujer existen 22 pares de autosomas, más dos cromosomas sexuales X. En especies como la humana, o la de la mosca de la fruta, los machos producen dos tipos de espermatozoides, la mitad contiene un cromosoma X y la otra mitad un cromosoma Y; en cambio todos los óvulos contienen un cromosoma X. La unión de un óvulo con un espermatozoide portador del cromosoma Y, dará como resultado un cigoto XY, que originará un macho, en cambio la fecundación de un óvulo por un espermatozoide portador de cromosoma X dará como resultado un huevo XX, que originará una hembra. Existen características controladas por genes que se encuentran en los cromosomas sexuales, por lo que se llaman ligadas al sexo, porque se heredan en conjunción a éste. SISTEMA NATURAL Y ARTIFICIAL GENERALES DE LOS 5 REINOS. CARACTERÍSTICAS Es inmensa la variedad de los seres vivos. Por ello, para poder estudiarlos es necesario clasificarlos según sus características más comunes. Tradicionalmente se distinguían en la naturaleza tres reinos: el vegetal, que comprendía en la naturaleza tres reinos: 1 EL VEGETAL. Que comprendían a todas las plantas. 2 EL ANIMAL. Que abarcaba a los animales y animales racionales (El Hombre) 3 El MINERAL. En el que se reunían todas aquellas cosas que carecían de vida. En la actualidad, sin embargo, se ha visto la necesidad de clasificar a los seres vivos en varios reinos más. Algunos científicos aseguran que deben clasificar se en cuatro reinos: 1 EL VEGETAL. (Plantas desde las briofitas hasta las angiospermas) 2 EL MONERA. (bacterias y algas azules muy primitiuvas) 41 3 EL PROTISTA. (algas verdes, rojas y otras, así como protozos, amibas y hongos) 4 EL ANIMAL. Para animales CRITERIOS DE LA CLASIFICACIÓN Y EJEMPLOS DE: MONERA, PROTISTA, FUNGI, METAPHYTA Y METAZOA. Otros especialistas los clasifican en seis reinos: 1 VEGETAL 2. FUNGUS 3. PROTISTA 4 MONERA 5 ANIMAL 6 VIRUS Muchos más mantienen cinco reinos, suprimiendo el de los virus, por considerar que éstos no son sino segmentos de ácido desoxirribonucleico (ADN), componente esencial de las células vivas pero que en ellos forma una célula completa. Todos los seres vivos pertenecen, en sus respectivos reinos, a siete grupos o divisiones principales de su clasificación que son: 1) reino 2) phylum o fílum o tipo 3) clase 4) orden 5) familia 6)género 7)especie PROTISTA. Son los organismos unicelulares eucariontes, aunque también en varios de los individuos que se incluyen en este reino se observa un tendencia a la plurice-lularidad, pero sin formar verdaderos tejidos. En realidad, el Reino Protista o Protoctista se ha integrado con grupos de organismsos eucariontes de caract erísticas heterogéneas: Protozarios o animales unicelulares. Algas unicelulares y pluricelulares Myxomycetes. Forman plasmodios que son masa citoplasmáticas con muchos núcleos. Acrasiomycota. Casi todos terrestres. Se llaman mixamibas porque se parecen a las amibas con paredes de celulusa. Oomycota. Llamados mohos acuáticos, producen esporas sexuales llamadas esporas. La importancia de este grupo de protista se concentra sobre todo en el aspecto médico, porque existen varias especies de protozoarios que parasitan plantas, animales y hombre. 42 MONERA. Categoría taxonómica anticuada que agrupa a los organismos que carecen de núcleo diferenciado, como algas azules o las bacterias. Los organismos que integran este Reino son procariontes y unicelulares (algunos forman conjuntos celulares lo que en ocasiones se ha interpretado como p0luricelularidad) El Reino monera se encuentra representado por el phylum Schizophyta, formado por cerca de 5,000 especies diferentes de bacterias, y el phyum Cyanophyta, que comprende a las cianobacterias (anteriores algas verdeazules).. Las principales características celulares comunes a bacterias y cianobacterias son: Material nuclear disperso en el citoplasma, por lo que no tienen núcleo integrado. Presentan escasez de membranas. Carecen de cloroplastos estructurales, mitocondrias, aparato de Golgi, vacualos, lisosomas y membranas plasmáticas (no comparables al retículo) Poseen ribosomas que se encuentran dispersos en el citoplasma. La mayoría de estos organismos tienen pared celular que rodea a la membrana plasmática, pero su estructura y composición química son diferentes de las de eucariontes. Las células de procariontes son mucho más pequeñas que las de eucariontes. FUNGI. Los hongos pluricelulares se parecen a las algas en algunos aspectos. Probablemente evolucionaron de antecesores algáceos, pero tal vez otros derivaron de protozoarios. Tienen alimentación heterótrofa de hábital variado, siempre que exista materia orgánica, por lo que pueden ser saprofitos, parásitos o simbióticos. Son individuos de nivel tisular porque están formados por seudotejidos en forma filamentos llamados hifas unicelulares o pluricelulares, que en conjunto forman el micelio. La respiración de la mayoría es aerobia (en los hongos unicelulares es anaerobia). Tiene reproducción asexual por bipartición, gramación y esporulación, pero también pueden reproducirse sexualmente por isogamia, anisogamia y heterogamia. Algunos, como Penicillium, elaboran sustancias bactericidas llamadas antibióticos. Las paredes de las células de los fungi, contiene quitina. METAPHYTA Y METAZOA. Animales del subreino en el que se incluyen la mayor parte de los animales. Los que poseen muchas células a diferencia de los protozoos m de los mesozoos. 43 Son animales multicelulares, entre los cuales se comprenden muchos tipos invertebrados y tododos los vertebrados. Espongarios. Estos animales son metazoos, es decir, son multicelulares. Sus células no están organizadas en órganos sino que parecen montones de ellas. Se les conoce más bien como esponjas simples y viven en el mar, adheridos a las rocas, a los corales y a las plantas marinas. INVERTEBRADOS:CELENTRADOS,EQUINODERMOS,GUSANOS, ANTRÓPODOS. VERTEBRADOS: PECES, ANFIBIOS, REPTILES, AVES, MAMIFEROS. 44 UNIDAD 5 LOS SERES VIVOS Y SU AMBIENTE. La biología se preocupa por la preservación de la biodiversidad que es un patrimonio de la humanidad, por el aprovechamiento racional de los recursos naturales, por las relaciones de interdependencia que se establecen entre las distintas especies de organismos y la importancia que éstas tiene, debido a la interacción de los seres vivos con el medio, así como también de los graves problemas actuales que están deteriorando el ambiente, como la contaminación o la pérdida de especies que en forma seriamente preocupante contribuyen en gran medida al desequilibrio de los ecosistemas; a la carencia de alimentos y a la escasez o falta de algunos productos utilizados en diversas actividades, como la elaboración de medicamentos, de productos industriales, para el hogar y otros. Los seres vivos pueden distinguirse fácilmente; sin embargo, a pesar del avance científico, sigue siendo muy difícil definir lo que es la vida, por lo que casi siempre se opta por enumerar las características que son propias de los seres vivos: estructura, metabolismo, crecimiento, adaptación, irritabilidad, reproducción homeostasis, organización etc. Desde que el hombre es hombre, ha tenido que convivir e interactuar con sus semejantes garantiza su supervivencia y su desarrollo cultural. Es el medio social, en efecto, el que permite al hombre satisfacer, además de sus necesidades más apremiantes, aquellas otras necesidades más propiamente humana tales como la comunicación, la expresión, el conocimiento, la educación, etc. Por otra parte, el conocimiento de los seres vivos ubica al hombre para entender que su especie, Homo Sapiens, sólo es una más de las que integran a la naturaleza, y que el lugar de privilegio que ocupa entre todos los seres vivos se debe al notable desarrollo que ha alcanzado su sistema nervioso, razón por la que está obligado a realizar verdaderos esfuerzos para controlar y de ser posible solucionar algunos de los graves problemas actuales, como los antes mencionados, ya que de la preservación de medio y del resto de las especies depende la sobre-vivencia de su propia especie. CONCEPTOS GENERALES DE LA ECOLOGÍA. ECOLOGÍA. Ciencia que estudia las relaciones entre los seres vivos y el medio en que viven. Depende de la física y de la química para el de los seres vivos y de las matemáticas para el tratamiento de las relaciones comunes. El progreso tecnológico que el hombre ha logrado en los últimos años es impresionante; aprendió a combinar diversos productos químicos con otros 45 materiales como la madera y los metales para construir automóviles, aviones, refrigeradores, radios, televisores etc., que hacen nuestra vida más cómoda y placentera; ha construido grandes ciudades; mediante el uso de fertilizantes puede producir grandes cantidades de alimentos; elabora medicamentos contra casi todas las enfermedades; es capaz de generar energía eléctrica empleando carbón, petróleo y átomos; pero se ha equivocado al no advertir que mientras que producía tantas cosas, alteraba también en forma peligrosa, los mecanismos originales que permiten el funcionamiento correcto de la naturaleza. Es necesario aprender ahora a cuidar el lmedio ambiente del qu depende nuestra sobre-vivencia como los seres vivos. CONCEPTOS E IMPORTANCIA DE LA ECOLOGÍA Y AMBIENTE. Muchos son los agentes contaminantes del ambiente, entre los más frecuentes, se encuentran los siguientes: DIÓXIDO DE CARBONO. Se genera en los procesos de combustión en las industrias y en la calefacción casera. Se ha pensado que su acumulación en la atmósfera puede ser causa de un incremento considerable de la temperatura de la superficie de la tierra, y causa de graves desórdenes geoquímicos y ecológicos. MONÓXIDO DE CARBONO. Es producto de combustiones que se producen en la siderurgia, los vehículos de combustión interna y las refinerías de petróleo. Según algunos investigadores, es un gas venenoso que puede afectar la estratosfera. DIÓXIDO DE SULFURO. El humo que se origina en las fábricas, centrales eléctricas, en los automóviles, contiene ácido sulfúrico. El aire contaminado por él, daña las telas sintéticas, perjudica a los árboles y carcome a los edificios construidos con piedra caliza, agrava los padecimientos del aparato respiratorio. OXIDÓ DE NITRÓGENO. Es producto del funcionamiento de los motores de combustión interna, incineradores, instalaciones industriales, fertilizantes e incendios en los bosques; produce el smog de las grandes ciudades. Daña los ojos y propicia el desarrollo de padecimientos respiratorios. D.D.T. y otros pesticidas. Proviene de los usados en la agricultura. Contaminan el agua, causan la muerte de los peces y aún en cantidades muy pequeñas son tóxicos para los crustáceos. También son causa de contaminación de alimentos humanos. Estudios hecho recientemente, han dado a la conclusión de que son causa de cáncer. La destrucción de ciertos insectos, favorece el desarrollo de otras plagas. FOSFATOS. Abundan en las aguas negras y provienen de los detergentes y fertilizantes. Son los contaminantes principales del agua de ríos y lagos. PETRÓLEO. Este contaminante se produce por la extracción de él frente a las costas, por su refinación y por accidentes que sufren los barcos que lo 46 transporta. En causa de graves deterioros del medio, destruye el plancton y a la vegetación, mata a las aves marinas y contamina las playas. PLOMO. Su fuente principal es el antidetonante del petróleo usado en motores de combustión interna, la industrialización de este metal, la industria química y los pesticidas. Es un tóxico que altera el metabolismo celular, se sedimenta en el mar y se acumula en el agua potable. MERCURIO. Proviene de los combustibles fósiles (carbón y petróleo), la industria cloro-alcalina, centrales de energía eléctrica, fábricas de pintura, preparación de pulpa de papel. Es un agente altamente contaminante de los alimentos, en especial de los de origen marino. Es un veneno que por acumulación afecta el sistema nervioso. RADIACIÓN. Se origina especialmente en la producción de energía atómica, prueba de armas nucleares y embarcaciones propulsadas con ese tipo de energía. Es capaz de originar tumores cancerosos y mutaciones genéticas. CONCEPTO DE INDIVIDUO ESPECIE, POBLACIÓN, COMUNIDAD Y ECOSISTEMA. INDIVIDUO. Que no puede ser dividido. Ser organizado, respecto de la especie a que pertenece. Persona considerada por separado dentro de una colectividad. POBLACIÓN. Núm de personas que componen un pueblo, prov.nación, etc. Conjunto de organismos de una misma especie y que ocupan un área de extensión relativamente pequeña, que depende de la movilidad, tamaño y capacidad de difusión de los individuos. Conjunto de personas que suministran mano de obra disponible u otra prestación para la producción de bienes y servicios. La variación de la p. depende del índice de natalidad, del índice de mortalidad y de las migraciones. La diferencia entre el índice de natalidad y el de mortalidad determina e4l crecimiento vegetativo, que muestra la tendencia demográfica de la p. La geografía de la p. estudia la composición de ésta según los orígenes geográficos, la estructura por edades, la distribución entre los diferentes sectores de actividad, etc., así como la relación entre los recursos disponibles en un espacio y el total de p. La demografía lleva a cabo un estudio especifico de la p. Hasta el s. XVIII la p. mundial se vió fuertemente azotada por el hambre y las epidemias. Desde esta fecha inició un crecimiento sostenido. COMUNIDAD. Calidad De común, propio de todos. Común de algún pueblo, prov. O reino. Junta o comunidad de personas que viven en unidad y bajo ciertas reglas. ECOSISTEMA. Conjunto De seres vivos y sustancias inertes que actúan recíprocamente intercambiando materiales. Funciona como un sistema cerrado por lo que respecta a la materia y como un sistema abierto para la energía que procede del Sol. En un ecosistema se distinguen elementos 47 bióticos productores (vegetales y bacterias quimicosintéticas), bióticosconsumidores (herbivoros y carnivoros) y facotores abióticos(agua, oxigeno, sustancias orgánicas etc.). Suele definirse a la sociedad como la agrupación libre y voluntaria de los individuos, quienes se relacionan entre sí con objeto de lograr un fin común. El concepto de sociedad implica, pues, una coordinación de esfuerzos a la que accede libremente. Esto es lo que distingue a la sociedad de las masas. Una comunidad es el conjunto de personas que se establecen en un espacio geográfico determinado y comparten lengua, costumbres e historia, así como las normas que rigen su comportamiento. Los elementos que la constituyen son: Territorio, Población o factor demográfico, Los grupos sociales, La tradición cultural heredada de los antepasados, Los intereses y problemas en común. RELACIONES DE UNOS ORGANISMOS CON OTROS. Cada grupo fincará cohesión, las normas que lo rigen y las características de sus miembros de acuerdo con la meta u objetivo que se propongan. Así mismo, la finalidad de un grupo puede diversificarse en una variedad de tareas que exigirán de parte de sus integrantes una similar diversidad de facultades, dependiendo de la función que les toque desempeñar dentro del grupo. Cuanto mayor sea el número de funciones que un individuo pueda realizar dentro de uno o varios grupos sociales, mayor será su capacidad de integración y adaptación social. TIPOS DE RELACIONES POSITIVAS Y NEGATIVAS. RELACIONES POSITIVAS: La Legislación sobre el control de la contaminación ambiental. Leyes tendientes a la protección de la salud humana ante los riesgos y daños dependientes de las condiciones del ambiente. Art.117. La formulación y conducción de la política de saneamiento ambiental corresponde a la Secretaría de Desarrollo Urbano y Ecología, en coordinación con la Secretaría de Salubridad y Asistencia, en lo referente a la salud Humana. 1. Determinar los valores de concentración máxima permisible para el ser humano de contaminantes en el ambiente. 11. Emitir las normas técnicas a que deberá sujetarse e tratamiento del agua para uso y consumo humano, 48 111. Establecer criterios sanitarios para el luso, tratamiento y disposición de aguas residuales, para evitar riesgos y daños a la salud pública. IV. Apoye el saneamiento básico. V. Asesorar en criterios de ingeniería sanitaria de obras públicas y privadas para cualquier Uso. VI. Ejercer el control sanitario de las vías generales de comunicación, incluyendo los servicios auxiliares, obras, construcciones, demás dependencias y accesorios de las mismas, y de las embarcaciones, ferrocarriles, aeronaves y vehículos terrestres destinados al transporte de carga y pasajeros. VII. En general, ejercer actividades similares a las anteriores ante situaciones que causen o puedan causar riesgos o daños a la salud de las personas. ARTÍCULO 124. Se consideran fuentes de radiación los reactores nucleares de partículas cargadas de electricidad, bombas de cobalto, fuentes de neutrones, aparatos de microondas, de radar y de rayos X, infrarrojos, cualquier otra fuente de naturaleza análoga que expresamente determine la Secretaría de Salubridad y Asistencia, quien solicitará la opinión del Consejo de Salubridad General y del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. FACTORES AMBIENTALES. La organización Mundial de la Salud (OMS) ha definido el saneamiento ambiental como “el control de todos aquellos factores que en el medio físico del hombre ejercen o pueden ejercer algún efecto nocivo en su bienestar físico, mental y social. Los factores ambientales. Clima, Aire, Suelos, Agua. Muchas de las cosas que ahora desechamos, pueden ser empleadas una y otra vez, tal es el caso del papel, el vidrio, los metales y otros materiales; muchas cosas que tiramos están formadas de materiales que pueden emplearse nuevamente y que nunca podrán reponerse en la naturaleza; múltiples productos que las instalaciones fabriles desperdician y que contaminan el agua, la tierra y el aire, contienen sustancias aprovechables, hasta al humo expulsado por las chimeneas de las fábricas, tiene compuestos químicos susceptibles de ser aprovechados. RELACIONES NEGATIVAS. Contaminar significa manchar, ensuciar, corromper, viciar; la contaminación del ambiente implica su alteración, haciéndolo inhabitable. La contaminación del suelo deja a la tierra como el esqueleto de un cuerpo descarnado por la enfermedad. Sus contaminantes pueden ser orgánicos como plantas y animales muertos, residuos de alimentos, papel, carbón, trapo, cuero, madera y plástico, o inertes como la ceniza y el polvo. 49 Algunos de estos residuos que contaminan el suelo pueden ser usados varias veces, como los metales, el vidrio, el papel y el carbón; otros no, como los detergentes, los explosivos, os productos químicos, el plástico. Algo más del 2.5% de la superficie del planeta es tierra cultivada. El 78% de esta superficie es agua o tierra cubierta por hielo. Las selvas y bosques vírgenes cubren un tercio de toda al área de tierra firme; las siembras sólo ocupan menos del 10% de toda el área. La producción de alimentos no puede aumentar al igual que la población, que se ha duplicado dos veces en los últimos dos siglos; consecuentemente la proporción entre hectárea cultivada y el número de habitantes tiende a ser cada vez más insuficiente. Del total de tierra firme con que cuenta el planeta, el 36% es de selvas y bosques vírgenes; el 30% es de pastos; el 23% de desiertos; el 15% de bosques en explotación. RELACIONES INTRA-ESPECÍFICAS. En la medida en que el hombre trata desesperadamente de aumentar la producción de alimentos para salvarse del hambre, pone en riesgo a su planeta, porque los sistemas empleados para incrementar el rendimiento agrícola y pecuario, generalmente empobrecen y contaminan seriamente a los suelos fértiles. En esta forma., la labranza intensiva aumenta la producción pero provoca la pérdida del habitat o medio ambiente de numerosas especies silvestres; los plaguicidas acaban con las plagas, pero pueden dañar al ser humano y a la vida silvestre en general; los fertilizantes incrementan el rendimiento, pero causan la contaminación de las aguas; la irrigación abre nuevos campos a la agricultura, pero genera la alcalinidad de los suelos; Otro de los vehículos de la contaminación de los suelos son las basuras y desperdicios que se generan en los centros urbanos, que cuando no son manejados con sistemas modernos y adecuados llegan a formar gigantescos amontonamientos que propician múltiples enfermedades, estimulan la multiplicación de roedores, moscas y gérmenes. No es fácil reponer o substituir las áreas cultivables dañadas por la contaminación, desmontando bosques o abatiendo las selvas, esto rompe el equilibrio ecológico pues reduce la capacidad de la naturaleza para reponer el oxígeno que consumimos. Resulta muy importante el valor que tiene la vegetación en la lucha contra la contaminación ambiental. Una sola hectárea de bosque, por ejemplo, es capaz de remover de la atmósfera cada año 2 700 kilogramo de dióxido de carbono y devolver a la misma 2 000 kilogramos de oxigeno. Un solo árbol, cuya corona tenga un diámetro de 14 metros, es capaz de producir el oxígeno que tres individuos requieren durante un día. Los bosques y la cortinas de árboles de dimensiones adecuadas son también un control efectivo contra las tolvaneras, ya que reducen la fuerza de los vientos y, por lo tanto, la erosión de tipo eólico, que deteriora el suelo y lo 50 hace improductivo. Los árboles del bosque, definitivamente contribuyen a la purificación de aire que todos respiramos y son los productores de oxígeno, junto con el plancton de los ríos, lagos y mares, los que se encuentran en peligro de morir biológicamente debido a la contaminación ambiental. RELACIONES INTERPESPECIFICAS Las Relaciones Interespecificas Ecología es la ciencia que estudia las relaciones de los organismos entre sí y con el ambiente que los rodea. ecosistema Se llama ecosistema al conjunto de los seres vivos y los factores abióticos (sin vida) que existen en un determinado lugar y las relaciones que se establecen entre ellos, En todos los ecosistemas se distinguen dos tipos de componentes: bióticos y abióticos. Los componentes bióticos son los seres vivos que habitan el lugar, como las plantas, los animales y los microorganismos. Los componentes abióticos son el agua, la luz, la temperatura y el suelo. población "POBLACIÓN", conjunto de seres vivos de la misma especie que comparten un determinado hábitat y tienen posibilidad de intercambio genético (tienen posibilidad de reproducirse entre sí) Para aclarar el concepto de población vamos a ejemplificarlo de una manera sencilla: Imaginemos un archipiélago formado por diversas islas habitadas por una especie de Mamíferos. El conjunto de todos los Mamíferos de esa determinada especie que habitan en el archipiélago no constituye una población ya que no tienen todos posibilidad de intercambio genético (reproducción) con el resto. Diríamos mejor que el conjunto de Mamíferos de esa determinada especie de cada isla, sí constituiría una población, ya que éstos sí tienen posibilidad de intercambio genético. Para terminar quisiéramos que quedase clara la diferencia entre el concepto biológico (o ecológico) de población y la acepción que, en el lenguaje corriente, le damos a la palabra. Una gran (o pequeña) ciudad no es una población, ya que en ella coexisten seres vivos de diferentes especies (no hay solamente seres humanos). En los ecosistemas se establecen relaciones alimentarias entre las distintas poblaciones. Los productores son los vegetales, organismos capaces de producir su propio alimento mediante el proceso de fotosíntesis; no necesitan comer a otros seres vivos. Los animales no pueden fabricar su alimento, deben alimentarse de otros seres vivos. Por esta razón, son llamados consumidores. Los consumidores primarios, llamados herbívoros, comen vegetales. Los consumidores que comen a otros animales pueden ser secundarios, terciarios o cuaternarios. Cuando los organismos vivos mueren, o las plantas pierden hojas y flores, estos desechos son transformados en materiales más sencillos que retornan al suelo y pueden ser utilizados nuevamente. Los descomponedores, como algunos hongos y bacterias, se alimentan de estos restos. Si no existieran los descomponedores en las redes alimentarías, la Tierra se llenaría de 51 plantas y animales muertos. Los hongos y las bacterias transforman los desechos en sales minerales, agua y dióxido de carbono, que luego los vegetales pueden aprovechar para realizar la fotosíntesis. Las cadenas alimentarías indican qué seres vivos se alimentan de otros que habitan el mismo ecosistema. Pero como una animal presenta una alimentación variada y al mismo tiempo puede ser comido por otros animales, se establece una relación compleja de alimentación dentro del ecosistema que se denomina red alimentaría. Los seres vivos que habitan los ecosistemas se relacionan de diferentes maneras: Cuando las relaciones se establecen entre organismos de una misma especie, se llaman intraespecíficas. La unión de machos y hembras para reproducirse, o para alimentar y proteger a las crías son ejemplos de relaciones dentro de una misma especie. Las relaciones interespecíficas son las que se establecen entre especies diferentes de una comunidad, por ejemplo dos o más especies animales competir por la misma presa para alimentarse. La relación de competencia por el alimento y el espacio se produce entre individuos de la misma especie o de diferentes especies. Mutualismo: es la interacción entre individuos de diferentes especies en donde ambos se benefician. Es el caso de ciertos pájaros que se posan sobre el lomo de vacas y caballos y picotean sus piojos, pulgas y garrapatas. Así, las aves se benefician porque se alimentan; mientras las vacas y los caballos se liberan de los molestos parásitos. Comensalismo: se produce cuando un organismo se beneficia y el otro no se beneficia ni se perjudica con la relación. El clavel del aire crece sobre algunos árboles para conseguir mejores condiciones de iluminación. Como el clavel del aire es capaz de fabricar su propio alimento mediante el proceso de fotosíntesis, no perjudica a los árboles. En esta relación, el clavel del aire se beneficia, y el árbol no gana ni pierde. Parasitismo: es aquella relación en donde una especie llamada parásito, se beneficia y la otra -el huésped- se perjudica. Los parásitos pueden ser bacterias, hongos, animales o vegetales, que se alimentan de sustancias producidas por el huésped. Las pulgas y las garrapatas que se encuentran sobre el cuerpo de algunos animales, alimentándose de su sangre, son parásitos. Los piojos, que viven sobre la cabeza del organismo humano, tienen las patas transformadas en pinzas, que les permiten sujetarse al pelo. Estos insectos se alimentan chupando la sangre de su huésped. Los parásitos pueden vivir sobre otro organismo, como las pulgas y los piojos, o dentro de él, como la tenia (o lombriz solitaria), que habita el intestino de ciertos animales. 52 EL AMBIENTE COMO FUENTE DE ENERGIA Y MATERIA FUENTES DE ENERGIA DEL MEDIO AMBIENTE. 1)Población humana: Demografía. 2)Flora: fuente de alimentos, influye sobre los vertebrados y artrópodos como fuente de agentes. 3)Fauna: fuente de alimentos, huéspedes vertebrados, artrópodos vectores. 4)Agua. FUENTES DE MATERIA Q BRINDA: CUANDO SE REFIERE A FUENTES DE MATERIA ES A FUENTE DE MATERIA DE PRODUCCION...Q YO PUEDO SACR A PRODUCIR..COMO: MATERIA PRIMA.. ☻Materias primas de origen vegetal: alimentos, productos forestales, caucho,… ☻Materias primas de origen animal: lana, pieles, pescados,… LAS FUENTES DE ENERGIA Se dividen fundamentalmente en dos grupos: · Fuentes de energía no renovables, las q pueden llegar a agotarse dado que el tiempo q necesitan pra formarse requiere centenares de millones de años por lo cual no tienen tiempo para reponerse al ritmo de su uso (carbón, petróleo, gas …) · Fuentes de energía renovables, las que son prácticamente inagotables xq se renuevan o están presentes constantemente (sol, viento,…) Las fuentes de energía no renovables más importantes son: -Carbón. Formado x la fosilización de los bosques de la Era Primaria. Posee una gran capacidad calorífica y x eso es utilizado todavía actualmente en la siderurgia y en las centrales termoeléctricas. Es my contaminante. Su uso tiende a reducirse en la medida de lo posible. - Petróleo. Es un líquido negro y de consistencia viscosa procedente de residuos orgánicos. Es muy contaminante pero es absolutamente imprescindible en la actualidad, no sólo como fuente de energía, sino también como materia prima para la obtención de un gran número de productos de la industria química. No se utiliza directamente, en crudo, sino que exige una serie de procesos para la obtención de los distintos productos que se realizan en las refinerías. - Gas natural, se encuentra en bolsas subterráneas. Hay grandes reservas y su precio es relativamente barato. Por eso es una fuente de energía que va cobrando importancia.. EL EFECTO DEL AMBIENTE SOBRE LOS SERES VIVOS La calidad del aire adversa puede matar a los organismos, incluyendo al hombre. La contaminación con ozono puede producir enfermedades 53 respiratorias, enfermedades cardiovasculares, inflamaciones de garganta, dolor de pecho y congestión nasal. La contaminación causa muchas enfermedades y estas dependen del contaminante que las cause; generalmente son enfermedades de los ojos y del aparato respiratorio como la bronquitis, el asma y el enfisema pulmonar. La contaminación del agua causa aproximadamente 14 000 muertes por día, la mayoría debido a la contaminación de agua potable por aguas negras no tratadas en países en vías de desarrollo. Un estimado de 700 millones de indues no tienen acceso a un sanitario adecuado, 1 000 niños indues mueren de enfermedades diarreicas todos los días.[77] Alrededor de 500 millones de chinos carecen de acceso al agua potable.[78] 656 000 personas mueren prematuramente cada año en China por la contaminación del aire. En India, la contaminación del aire se cree causa 527 700 muertes cada año.[79] Estudios han estimado en cerca de 50 000 muertes en EEUU por contaminación del aire.[80] Los derrames de petróleo pueden causar irritación de piel y eflorescencia. La contaminación acústica induce sordera, hipertensión arterial, estrés, y trastorno del sueño. El envenenamiento por mercurio ha sido asociado al trastornos del desarrollo en niños y síntomas neurologicos. La gente mayor de edad esta más expuesta a enfermedades inducidas por la contaminación del aire. Aquellos con trastornos cardíacos o pulmonares están bajo mayor riesgo. Niños y bebés también están en serio riesgo. El plomo y otros metales pesados se ha visto que generan problemas neurológicos. Las sustancias químicas y la radiactividad pueden causar cáncer y también inducir mutaciones genéticas que provocan enfermedades congénitas. AMBIENTE La contaminación se ha encontrado presente ampliamente en el medio ambiente. Existe un amplio número de efectos debido a esto: Biomagnificación: describe situaciones donde toxinas (como metales pesados o Dicloro Difenil Tricloroetano, etc.) pueden pasar a través de niveles tróficos, convirtiéndose exponencialmente en toxinas más concentradas en los niveles tróficos más altos. La emisión de dióxido de carbono causa el calentamiento global por aumento en su concentración en la atmósfera, y la acidificación de los océanos el decrecimiento del pH de los océanos de la Tierra debido a la disolución de CO2 en el agua. La emisión de gases de efecto invernadero conduce al calentamiento global que afecta a ecosistemas en muchas maneras. Especies invasoras pueden competir con especies nativas y reducir la biodiversidad. Plantas invasivas pueden contribuir con desechos y biomoleculas (alelopatía) que pueden alterar el suelo y composiciones 54 químicas de un entorno, o incluso reduciendo especies nativas por competitividad. Óxidos de nitrógeno son removidos del aire por la lluvia y fertilizan la tierra y pueden cambiar la composición de especies en un ecosistema. El esmog y la neblina pueden reducir la cantidad de luz solar recibida por las plantas para llevar a cabo la fotosíntesis y conducir a la producción de ozono troposferico que daña a las plantas. El suelo se puede volver infértil e inviable para plantas. Esto afectará a otros organismos en la cadena trófica. Dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno pueden causar lluvia ácida que baja el valor de pH del suelo y las aguas en donde se precipita. RECURSOS NATURALES Se denominan recursos naturales a aquellos bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza sin alteración por parte del ser humano; y que son valiosos para las sociedades humanas por contribuir a su bienestar y desarrollo de manera directa (materias primas, minerales, alimentos) o indirecta (servicios ecológicos) Concepto En economía se consideran recursos todos aquellos medios que contribuyen a la producción y distribución de los bienes y servicios de que los seres humanos hacen uso. Los economistas entienden que todos los recursos son siempre escasos frente a la amplitud y diversidad de los deseos humanos, que es como explican las necesidades; definiéndose precisamente a la economía como la ciencia que estudia las leyes que rigen la distribución de esos recursos entre los distintos fines posibles. Bajo esta óptica, los recursos naturales se refieren a los factores de producción proporcionados por la naturaleza sin modificación previa realizada por el hombre; y se diferencian de los recursos culturales y humanos en que no son generados por el hombre (como los bienes transformados, el trabajo o la tecnología). El uso de cualquier recurso natural acarrea dos conceptos a tener en cuenta: resistencia, que debe vencerse para lograr la explotación, y la interdependencia. Tipos de recursos naturales Energía eólica un recurso natural.De acuerdo a la disponibilidad en el tiempo, tasa de generación (o regeneración) y ritmo de uso o consumo se clasifican en renovables y no renovables. Los recursos naturales renovables hacen referencia a recursos bióticos, recursos con ciclos de regeneración por encima de su extracción, el uso excesivo del mismo lo puede convertir en un recurso extinto (bosques, pesquerías, etc) o no limitados (luz solar, mareas, vientos, etc); mientras que los recursos naturales no renovables son generalmente depósitos limitados o con ciclos de regeneración muy por debajo de los ritmos de extracción o explotación (minería, hidrocarburos, 55 etc). En ocasiones es el uso abusivo y sin control lo que los convierte en agotados, como por ejemplo en el caso de la extinción de especies. Otro fenómeno puede ser que el recurso exista, pero que no pueda utilizarse, como sucede con el agua contaminada etc. El consumo de recursos está asociado a la producción de residuos: cuantos más recursos se consumen más residuos se generan. Se calcula que en España cada ciudadano genera más de 1,38 kg de basura al día, lo que al final del año representan más de 500 kg de residuos Recursos renovables Artículo principal: Recurso renovable Los recursos renovables son aquellos recursos que no se agotan con su utilización, debido a que vuelven a su estado original o se regeneran a una tasa mayor a la tasa con que los recursos disminuyen mediante su utilización. Esto significa que ciertos recursos renovables pueden dejar de serlo si su tasa de utilización es tan alta que evite su renovación. Dentro de esta categoría de recursos renovables encontramos al agua y a la biomasa. Algunos de los recursos renovables son: el bosque, el agua, el viento, los peces, radiación solar, energía hidráulica, madera, energía eólica y productos de agricultura Recursos no renovables Artículo principal: Recurso no renovable Los recursos no renovables son recursos naturales que no pueden ser producidos, cultivados, regenerados o reutilizados a una escala tal que pueda sostener su tasa de consumo. Estos recursos frecuentemente existen en cantidades fijas o consumidas mucho más rápido de lo que la naturaleza puede recrearlos. Se denomina reservas a los contingentes de recursos que pueden ser extraídos con provecho. El valor económico (monetario) depende de su escasez y demanda y es el tema que preocupa a la economía. Su utilidad como recursos depende de su aplicabilidad, pero también del costo económico y del costo energético de su localización y explotación. Por ejemplo, si para extraer el petróleo de un yacimiento hay que invertir más energía que la que va a proporcionar no puede considerarse un recurso. Algunos de los recursos no renovables son: petróleo, los minerales, los metales, el gas natural y los depósitos de agua subterránea, siempre que sean acuíferos confinados sin recarga. La contabilidad de las reservas produce muchas disputas, con las estimaciones más optimistas por parte de las empresas, y las más pesimistas por parte de los grupos ecologistas y los científicos académicos. 56 Donde la confrontación es más visible es en el campo de las reservas de hidrocarburos. Aquí los primeros tienden a presentar como reservas todos los yacimientos conocidos más los que prevén encontrar. Los segundos ponen el acento en el costo monetario creciente de la exploración y de la extracción, con sólo un nuevo barril hallado por cada cuatro consumidos, y en el costo termodinámico (energético) creciente, que disminuye el valor de uso medio de los nuevos hallazgos. BIBLIOGRAFIA OSCAR SANCHEZ S. SALVADOR LIMA G. Naturaeza 3 Editorial Herrero, S.A. México,D.F.1983 MA. DE LOS ÁNGELES GAMA FUENTES Biología Nivel Bachillerato. Edit. Apolo, S.A. de C.V. Edo. Méx. 1997. GRUPO EDITORIAL OCEANO Diccionario Enciclopedico Ilustrado Ediciones Océano, S.A. 1991 57