Biología: Conceptos Clave de Investigación y Células

La Biología como Ciencia

• La investigación es una actividad intelectual y experimental sistemática para aumentar el conocimiento sobre una materia.
• La investigación básica busca ampliar el conocimiento científico sin aplicaciones prácticas.
• La ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos por observación y razonamiento, que conducen a leyes generales comprobables experimentalmente.
• El método científico es un ciclo de hipótesis, experimentación, análisis de resultados, conclusiones, observaciones y conocimiento previo.

Método Científico

• El método científico se inicia con una pregunta, seguida de la formulación de una hipótesis, experimentación, análisis de resultados, conclusión, observación y conocimiento previo.

Ramas de la Biología

• Anatomía: estudia la estructura física de los organismos.
• Fisiología: estudia el funcionamiento de los organismos.
• Botánica: estudia las plantas.
• Zoología: estudia los animales.
• Microbiología: estudia los microorganismos.
• Ecología: estudia las interacciones entre los organismos y su entorno.
• Evolución: estudia el desarrollo de las especies a lo largo del tiempo.
• Bioquímica: estudia las sustancias químicas de los seres vivos.
• Biología Molecular: estudia las moléculas biológicas.
• Biología Celular: estudia las células.
• Genética: estudia la herencia de los caracteres.

Niveles de Organización Biológica

• Partículas subatómicas → Átomos → Moléculas → Células → Tejidos → Órganos → Sistemas y aparatos → Organismos multicelulares → Poblaciones → Especies → Reinos → Biosfera.

Origen de la Vida

• Las moléculas orgánicas que forman las células pueden formarse a partir de moléculas inorgánicas bajo condiciones adecuadas (experimento de Stanley Miller).

Ser Vivo (características)

• Capacidad de reproducción.
• Capacidad de metabolizar (crecimiento y mantenimiento).
• Capacidad de interactuar con el entorno.

Célula: Unidad de la Vida

• La célula es la unidad básica de vida. Todos los organismos vivos están compuestos por una o más células.
• Todas las células vienen de células preexistentes.

Organización de la Vida

• La mayoría de los componentes químicos de los seres vivos son compuestos carbonados.
• El agua representa el 70% de las células y sirve como disolvente en las reacciones químicas.
• Los átomos de carbono forman moléculas poliméricas en la célula.
• El 96,5% de los átomos presentes en la célula son C,H,O y N.

Biomoléculas

• Las subunidades forman macromoléculas a través de distintas uniones.
• Azúcares (Subunidad: azúcares; Ejemplos: ribosa, glucosa, fructosa; Macromolécula: polisacáridos; Unión: glicosídica)
• Ácidos grasos (Subunidad: ácidos grasos; Macromoléculas: triglicéridos; Unión: glicerol)

Nucleótidos

• Subunidad: Nucleótidos (Fosfato, Base nitrogenada, Azúcar)
• Macromolécula: Nucleótido, azúcar, fosfato
• 1 anillo = Pirimidina
• 2 anillos = Purina

Polímeros: Una unión de monómeros

• Se forman por uniones covalentes o no covalentes (puentes de hidrógeno, fuerzas electrostáticas, etc.).
• Las moléculas polares tienen diferencias en la densidad de carga (hidrofílicas).
• Las moléculas no polares tienen densidad de carga homogénea (hidrofóbicas).

Estructura y función de proteínas

• Las proteínas están formadas por aminoácidos, y contienen aminoácidos polares e hidrofílicos, y aminoácidos no polares e hidrófobicos.

Membrana Plasmática

• Formada por una bicapa lipídica, proteínas y carbohidratos
• La fluidez de la membrana depende de la temperatura y las moléculas lipídicas que la conforman
• Se utilizan para importar y exportar moléculas
• Hay dos experimentos que demuestran que la membrana no es estática:
• Método de Recuperación de fluorescencia (FRAP):
• Experimento de Frye y Edidin:

Membrana Plasmática: Funciones

• Recibir información
• Importar y exportar moléculas
• Capacidad de movimiento y expansión
• Transporte de moléculas (endocitosis, exocitosis)

Célula Procariota vs Célula Eucariota

• Las células procariotas son más pequeñas que las eucariotas, con ADN libre en el citoplasma. Carecen de orgánulos membranosos.
• Las células eucariotas son más grandes y sus estructuras internas están compartimentadas, incluyendo el ADN dentro de un núcleo. Poseen orgánulos como las mitocondrias.

Célula Vegetal vs Célula Animal

• La célula vegetal también posee una pared celular y cloroplastos, los cuales no están presentes en las células animales.

Teoría Endosimbiótica

• Postula que algunas organelas eucariotas se originaron a través de la ingestión de bacterias por una célula pre-eucariota

Ciclo Celular

• Representa el conjunto de etapas que ocurren en la vida de una célula, dividiéndose principalmente en interfase y mitosis. La interfase incluye tres fases: G1, S y G2.
• En la mitosis, el núcleo de la célula se divide y genera dos núcleos con copias idénticas. Después, todo el contenido de la célula se divide formando dos células hijas.

Meiosis

• Proceso de división celular que reduce el número de cromosomas a la mitad.
• Se reduce el número de cromosomas en las células germinales, resultando en 4 células hijas. Con cada una tiene la mitad de cromosomas que la célula original.

Cromosomas

• Un cromosoma contiene un solo ADN o dos moléculas de ADN
• Los humanos tenemos 23 pares de cromosomas (46 en total)

Citoesqueleto

• Formado por 3 tipos de filamentos: Actina, Intermedios y Microtubulos
• Tiene diferentes funciones esenciales para la célula

Fotosíntesis

• Un proceso anabólico que convierte la energía lumínica en energía química en forma de glucosa.
• Tiene lugar en los cloroplastos.
• Invierte la reacción de la respiración celular.

Respiración Celular

• Es un proceso catabólico que degrada la glucosa para obtener ATP.
• Ocurre en las mitocondrias.
• Crea ATP (moneda energética en los seres vivos).

Tipos de ARNs

• mRNA: transporta información del ADN al ribosoma.
• tRNA: transporta aminoácidos a los ribosomas para la síntesis proteica.
• rRNA: forma parte del ribosoma.

Traducción

• Proceso mediante el cual la información genética contenida en el mRNA se traduce en una secuencia de aminoácidos.

Transcripción

• Proceso mediante el cual la información genética contenida en el ADN se copia en un ARN mensajero.

Tipos de mutaciones

• Silenciosas, Sentido, Sin sentido

Evolución

• Procesos de cambio evolutivo
• Diferencias entre micro y macroevolución
• Mecanismos de cambio evolutivo: Mutaciones, Migraciones, Deriva genética y Selección natural

Genética y Herencia

• Locus
• Alelo
• Gen
• Genotipo
• Fenotipo
• Leyes de Mendel
• Codominancia
• Dominancia incompleta
• Epistasia
• Alelos múltiples

Ecología

• Especie
• Población
• Comunidad
• Ecosistema
• Hábitat
• Nicho ecológico
• Relaciones entre especies: Mutualismo, Simbiosis, Predación, Competencia

PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa)

• Técnica de amplificación de ADN para obtener múltiples copias de una secuencia específica.
• Se utiliza la Taq polimerasa para alargar secuencias cortas de ADN.
• Procesos necesarios para llevar a cabo la PCR: Desnaturalización, Apareamiento, Extensión.