Introducción a la Biología: Origen e Historia

• La biología es el estudio de la vida y los organismos vivos, incluyendo su estructura, función, crecimiento, evolución, distribución y taxonomía.

Origen de la Biología

• El término "biología" fue introducido independientemente por Karl Friedrich Burdach (1800), Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebendigen Natur, 1802) y Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802).
• El estudio de los seres vivos se remonta a Aristóteles (siglo IV a. C.), quien realizó extensas observaciones y clasificaciones de plantas y animales.

Historia de la Biología

• Antigüedad: Aristóteles y Teofrasto hicieron contribuciones significativas a la zoología y botánica, respectivamente.
• Edad Media: El conocimiento biológico fue preservado y expandido por eruditos árabes como Avicena.
• Renacimiento: Andreas Vesalius revolucionó el estudio de la anatomía humana con su obra "De humani corporis fabrica".
• Siglo XVII: Anton van Leeuwenhoek utilizó microscopios para observar microorganismos, abriendo un nuevo mundo a la biología.
• Siglo XVIII: Carl Linnaeus estableció un sistema de clasificación taxonómica que sentó las bases para la nomenclatura binomial moderna.
• Siglo XIX:
  • La teoría de la evolución por selección natural de Charles Darwin cambió fundamentalmente la biología.
  • Gregor Mendel formuló las leyes de la herencia, estableciendo la base de la genética.
  • Louis Pasteur refutó la teoría de la generación espontánea y desarrolló la pasteurización.
• Siglo XX y XXI:
  • El descubrimiento de la estructura del ADN por James Watson y Francis Crick revolucionó la biología molecular.
  • El Proyecto Genoma Humano mapeó el genoma humano completo, abriendo nuevas vías para la investigación médica y biológica.
  • Avances en biotecnología, genómica, proteómica y otras áreas han transformado la biología en una ciencia multidisciplinaria.

Línea del Tiempo de la Biología

• 384-322 a. C.: Aristóteles, considerado el "padre de la biología", clasifica a los seres vivos y realiza estudios de anatomía comparada.
• 1665: Robert Hooke observa células en el corcho utilizando un microscopio.
• 1674: Anton van Leeuwenhoek describe microorganismos ("animálculos").
• 1838: Matthias Schleiden y Theodor Schwann postulan la teoría celular: todos los organismos están compuestos por células.
• 1859: Charles Darwin publica "El origen de las especies", presentando la teoría de la evolución por selección natural.
• 1865: Gregor Mendel publica sus trabajos sobre la herencia genética.
• 1953: James Watson y Francis Crick proponen la estructura de doble hélice del ADN.
• 1990-2003: Se lleva a cabo el Proyecto Genoma Humano.

Método Científico

• El método científico es un proceso sistemático utilizado para investigar fenómenos naturales y adquirir nuevos conocimientos.
• Observación: Identificación de un fenómeno o problema.
• Pregunta: Formulación de una pregunta sobre el fenómeno observado.
• Hipótesis: Proposición de una posible explicación o respuesta a la pregunta.
• Experimentación: Diseño y realización de experimentos controlados para probar la hipótesis.
• Análisis: Interpretación de los datos obtenidos en la experimentación.
• Conclusión: Aceptación o rechazo de la hipótesis basada en los resultados del análisis.
• Comunicación: Compartir los resultados de la investigación con la comunidad científica.

Biomoléculas

• Las biomoléculas son las moléculas orgánicas esenciales para la vida.
• Carbohidratos:
  • Función principal: fuente de energía y componentes estructurales.
  • Tipos: monosacáridos (glucosa, fructosa), disacáridos (sacarosa, lactosa), polisacáridos (almidón, celulosa).
• Lípidos:
  • Función principal: almacenamiento de energía, componentes de membranas celulares, hormonas.
  • Tipos: triglicéridos, fosfolípidos, esteroides.
• Proteínas:
  • Función principal: enzimas, transporte, estructura, defensa inmunológica.
  • Compuestas por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
• Ácidos Nucleicos:
  • Función principal: almacenamiento y transmisión de información genética.
  • Tipos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).
  • Compuestos por nucleótidos (azúcar, fosfato y base nitrogenada).

Propiedades de la Membrana Celular

• La membrana celular es una estructura que rodea a la célula y regula el paso de sustancias hacia dentro y fuera de ella.
• Composición: Principalmente fosfolípidos, colesterol y proteínas.
• Estructura: Modelo de mosaico fluido, donde los fosfolípidos forman una bicapa y las proteínas están incrustadas o asociadas a ella.
• Permeabilidad Selectiva: La membrana permite el paso de ciertas sustancias (pequeñas y no polares) más fácilmente que otras (grandes y polares).
• Transporte Pasivo: No requiere energía celular.
  • Difusión simple: movimiento de sustancias a través de la membrana a favor de un gradiente de concentración.
  • Difusión facilitada: movimiento de sustancias a través de la membrana con la ayuda de proteínas transportadoras.
  • Ósmosis: movimiento de agua a través de la membrana desde una zona de menor concentración de solutos a una de mayor concentración.
• Transporte Activo: Requiere energía celular (ATP).
  • Bomba de sodio-potasio: transporta iones de sodio fuera de la célula e iones de potasio hacia dentro, en contra de sus gradientes de concentración.
  • Transporte en masa: endocitosis (incorporación de sustancias a la célula) y exocitosis (expulsión de sustancias de la célula).

La Célula

• La célula es la unidad básica estructural y funcional de todos los organismos vivos.
• Teoría Celular:
  • Todos los organismos están compuestos por una o más células.
  • La célula es la unidad básica de la vida.
  • Todas las células provienen de células preexistentes.
• Tipos de Células:
  • Células Procariotas:
    • No tienen núcleo definido.
    • El material genético (ADN) se encuentra en el citoplasma.
    • Ejemplos: bacterias y arqueas.
  • Células Eucariotas:
    • Tienen un núcleo definido donde se encuentra el material genético (ADN).
    • Contienen orgánulos membranosos (mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, etc.).
    • Ejemplos: células de animales, plantas, hongos y protistas.
• Componentes Principales de la Célula Eucariota:
  • Membrana Celular: Barrera que delimita la célula y regula el transporte de sustancias.
  • Citoplasma: Material gelatinoso donde se encuentran los orgánulos.
  • Núcleo: Contiene el ADN y controla las actividades celulares.
  • Orgánulos: Estructuras especializadas que realizan funciones específicas dentro de la célula.
    • Mitocondrias: producen energía (ATP) mediante respiración celular.
    • Retículo Endoplasmático (RE): síntesis y transporte de proteínas y lípidos.
      • RER (rugoso): tiene ribosomas y participa en la síntesis de proteínas.
      • REL (liso): participa en la síntesis de lípidos y detoxificación.
    • Aparato de Golgi: procesa y empaqueta proteínas y lípidos.
    • Lisosomas: contienen enzimas digestivas para descomponer materiales celulares.
    • Peroxisomas: descomponen peróxido de hidrógeno.
    • Ribosomas: síntesis de proteínas.
    • Citoesqueleto: proporciona soporte estructural y participa en el movimiento celular.
    • Centriolos: participan en la división celular (en células animales).
    • Vacuolas: almacenamiento de agua, nutrientes y desechos (más grandes en células vegetales).
    • Cloroplastos: realizan la fotosíntesis (en células vegetales).
    • Pared Celular: proporciona soporte y protección (en células vegetales, hongos y bacterias).