Biología: Fotosíntesis y Fosforilación Oxidativa

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 un conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, que extrae principios y leyes generales con capacidad predictiva y comprobables experimentalmente.
• El método científico es un ciclo compuesto por hipótesis, experimentación, análisis de resultados, conclusiones, observaciones previas y repetición del proceso.

Método Científico

• Es un proceso cíclico que implica la formulación de preguntas, la creación de hipótesis, la experimentación, el análisis de resultados y la generación de conclusiones para generar nuevo conocimiento.

Ramas de la Biología

• Anatomía: estudia la estructura física de los organismos.
• Fisiología: analiza el funcionamiento de los organismos.
• Botánica, Zoología, Microbiología, Ecología, Evolución, Bioquímica, Biología Molecular, Biología Celular, Genética: diversas especializaciones en la biología.

Niveles de Organización Biológica

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

Origen de la Vida

• Moléculas orgánicas complejas, como las que conforman las células, pueden formarse a partir de moléculas inorgánicas bajo las condiciones adecuadas.

Seres Vivos (MRI)

• Capacidad de reproducción: crear una nueva copia de sí mismo.
• Capacidad de metabolizar: crecimiento y mantenimiento.
• Capacidad de interactuar con el entorno: responder a estímulos externos y adaptarse a ellos.

Teoría Celular

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

Experimento de Pasteur

• Demostró que los microorganismos no surgen espontáneamente, sino que provienen de otros microorganismos preexistentes.
• El experimento de Pasteur refutó la teoría de la generación espontánea.

Organizaciones de la Vida

• La mayoría de la composición de los componentes biológicos está basada en compuestos carbonados.
• El 70% de las células es agua y las reacciones bioquímicas ocurren en soluciones acuosas.
• Aproximadamente el 96.5% de los átomos en una célula son de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.
• Las moléculas poliméricas son componentes de muchas estructuras celulares.

Polímeros

• Los polímeros son uniones de monómeros.
• Se forman en las células a través de distintas uniones covalentes y no covalentes (como los puentes de hidrógeno).
• Ejemplos de polímeros son los azúcares.

Azúcares

• Son carbohidratos.
• La subunidad es el monosacárido.
• Ejemplos son glucosa, ribosa y fructosa.

Ácidos Grasos

• Son moléculas orgánicas.
• Las subunidades son los ácidos grasos.
• Ejemplos de macromoléculas formadas por ácidos grasos son los triglicéridos.

Nucleótidos

• Son unidades monoméricas que forman ácidos nucleicos (ADN y ARN).
• Consisten de una base nitrogenada, un azúcar pentosa (ribosa o desoxirribosa) y un grupo fosfato.
• Las bases nitrogenadas son purinas (adenina y guanina) o pirimidinas (timina, citosina, y uracilo).
• Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos.
• El ADN y ARN tienen una estructura en doble hélice en el caso del ADN.

Biología Celular—Constancia

• La información genética está en el ADN.
• El flujo de la información genética es el flujo de información que se da entre ADN, ARN y proteínas.
• La síntesis de ADN, ARN y proteínas tienen pasos diferentes pero se relacionan.
• Las enzimas son proteínas de la célula que pueden catalizar reacciones químicas.

Membrana Plasmática (Estructura)

• Es una estructura formada por una doble capa lipídica que separa el medio interno (citoplasma) del externo.
• Contiene proteínas que median el movimiento de moléculas.

Membrana Plasmática (Funciones)

• Recibe información
• Importar y exportar moléculas
• Capacidad de movimiento y expansión

Membrana Plasmática (Experimentos)

• FRAP: Recuperación de fluorescencia posterior al fotoblanqueado
• Análisis de Movimiento de Moléculas

Células Procariotas

• Tienen una estructura más simple que las células eucariotas.
• El ADN se encuentra en el citoplasma.
• Poseen estructuras celulares simples como la membrana celular, pared celular y flagelos.
• Ejemplos de procariotas son bacterias y arqueas.
• Algunas bacterias poseen pared celular, algunas arqueas no.

Células Eucariotas

• Tienen una estructura más compleja que las células procariotas.
• Poseen un núcleo que contiene el ADN.
• Poseen organelos membranosos como mitocondrias y cloroplastos.
• Ejemplos de eucariotas son plantas, animales, hongos y protistas.

Metabolismo

• Catabolismo: descomposición de moléculas grandes a una forma más pequeña liberando energía.
• Anabolismo: formación de moléculas más grandes a partir de moléculas más pequeñas utilizando la energía.

Fotosíntesis

• Un proceso anabólico que convierte la energía solar en energía química.
• Sucede en los cloroplastos.
• Convierte CO2 en glucosa utilizando luz solar.

Respiración Celular

• Proceso catabólico donde se descompone la glucosa en energía.
• Ocurre en las mitocondrias.
• Se produce ATP y otros productos como CO2 y H2O como productos de desecho.

Organización Estructural de las Proteínas

• Estructura primaria: secuencia lineal de aminoácidos.
• Estructura secundaria: plegamientos regulares (alfa-hélices y láminas beta).
• Estructura terciaria: estructura tridimensional de una cadena polipeptídica.
• Estructura cuaternaria: organización de múltiples cadenas polipeptídicas en complejos proteicos.
• Algunas proteínas tienen una parte polar y una no polar, permitiendo la interacción con el agua.
• Las proteínas son esenciales para múltiples funciones biológicas.

Replicación del ADN

• El experimento de Meselson y Stahl demostró la naturaleza semiconservadora de la replicación del ADN.

Transcripción

• Proceso mediante el cual la información genética del ADN se transcribe en forma de ARN.
• Usando ADN como molde, se genera una copia de ARN, donde se cambia T por U.
• El proceso de transcripción es fundamental para la síntesis proteica.

Traducción

• Proceso mediante el cual la información contenida en el ARN mensajero se convierte en una proteína.
• Utiliza el código genético para traducir cada secuencia de tripletes de nucleótidos a un aminoácido específico.

Tipos de ARN

• ARN mensajero (mRNA): copia la información genética del ADN y la lleva a los ribosomas.
• ARN transferencia (tRNA): transporta aminoácidos a los ribosomas durante la síntesis proteica.
• ARN ribosomal (rRNA): parte estructural de los ribosomas donde ocurre la síntesis proteica.

Ciclo Celular

• La etapa de crecimiento y replicación de una célula.
• Interfase (G1, S, G2): crecimiento, duplicación del ADN.
• Fase M (Mitosis/Meiosis): división celular.
• Mitosis: división celular para crear dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre.
• Meiosis: división celular para crear células sexuales con la mitad del material genético.

Cromosomas

• Áreas donde se encuentra el material genético.
• En células eucariotas el cromosoma contiene una molécula de ADN y proteínas asociadas.
• Los cromosomas son estructuras altamente organizadas.

Citoesqueleto

• Es el responsable del mantenimiento de la forma y estructura celular, de la división celular y del transporte de vesículas intracelulares.
• Está formado por tres tipos de componentes: microtúbulos, microfilamentos de actina y filamentos intermedios.

Mitosis (Etapas)

• Profase: Se condensa el material genético, se forman las fibras del huso mitótico.
• Prometafase: Rompe la envoltura nuclear y se unen los microtúbulos.
• Metafase: Cromosomas se alinean en el centro de la célula.
• Anafase: Cromosomas se separan y se mueven hacia los polos opuestos de la célula.
• Telofase: Empieza a formarse la envoltura nuclear y los cromosomas se descondensan.
• Citocinesis: El citoplasma se divide formando dos nuevas células hijas.

Meiosis (Etapas)

• La etapa en la que se producen las células sexuales.
• Se divide en dos rondas de división celular: meiosis I y meiosis II.
• Meiosis I: Se separan los cromosomas homólogos.
• Meiosis II: Se separan las cromátidas hermanas.
• El resultado final son 4 células haploides.

Enfermedades Genéticas

• Enfermedades donde hay mutaciones en el material genético, que puede ser causada por genes dominantes o recesivos.

Herencia No Mendeliana

• Alelos múltiples: Un gen puede tener más de dos alelos posibles.
• Codominancia: Dos alelos dominantes se manifiestan simultáneamente en el fenotipo.
• Dominancia incompleta: el alelo dominante no logra imponerse completamente sobre el alelo recesivo, dando un fenotipo intermedio.
• Pleiotropía: Un gen puede afectar múltiples caracteres fenotípicos.

Ecología

• Estudio de las interacciones entre los organismos y su entorno.
• Especie es grupo de organismos que pueden reproducirse entre sí.
• Población: grupo de organismos de una misma especie viviendo en un lugar y tiempo determinados.
• Comunidad: conjunto de poblaciones que viven en una zona geográfica.
• Tipos de relaciones interespecia: Mutualismo, cooperación, depredación y comensalismo.

Evolución

• Es la variación gradual de las especies a lo largo del tiempo.
• Los mecanismos principales son: mutaciones, migraciones, selección natural y deriva genética.

Genómica

• Área que estudia el genoma de un organismo.

Biotecnología

• Uso de técnicas biológicas para manipular organismos o procesos biológicos.
• Aplicaciones en salud, agricultura, medio ambiente y otras áreas.
• Ejemplos: PCR y clonación.

PCR

• Reacción en cadena de la polimerasa.
• Técnica para amplificar un fragmento de ADN.
• Pasos: Desnaturalización, apareamiento, extensión.

Microscopía Optica (general)

• Manejo de microscopio óptico para visualizar especímenes.
• Técnicas para procesamiento de muestras y tinciones.
• El microscopio óptico permite la observación de muestras en escala macroscópica.