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TOMO I BIOLOGÍA Ciclo quintos I FASE 20252024 CEPRUNSA  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025...

TOMO I BIOLOGÍA Ciclo quintos I FASE 20252024 CEPRUNSA  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 1.6.1 CATEGORÍAS TAXONÓMICAS.............................. 21 BIOLOGÍA 1.6.2 NOMBRE CIENTÍFICO.............................................. 22 ÍNDICE 1.6.3 FILOGENIA Y ONTOGENIA..................................... 23 1.6.4 CARLOS LINNEO....................................................... 23 TEMA 1: EL ORIGEN DE LA VIDA Y CLASIFICACIÓN DE 1.6.5 ROBERT WHITAKKER.............................................. 24 LOS SERES VIVOS...........................................................................4 1.6.6 CARL WOESE............................................................ 24 1 BIOLOGÍA: CONCEPTO, HISTORIA Y RAMAS DE LA 1.7 DOMINIO ARCHAEA........................................................ 26 BIOLOGÍA.............................................................................................4 1.7.1 EXTREMÓFILOS........................................................ 26 1.1 LA BIOLOGÍA........................................................................4 1.8 DOMINIO EUKARYA......................................................... 27 1.2 HISTORIA DE LA BIOLOGÍA.............................................5 1.8.1 REINO PROTOZOA................................................... 27 1.2.1 LA BIOLOGÍA EN LOS SIGLOS XVIII Y XIX............5 BIBLIOGRAFÍA............................................................................. 30 1.3 RAMAS DE LA BIOLOGÍA..................................................7 TEMA 2: BIOQUÍMICA.................................................................... 31 1.4 TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA...............................8 2 BIOQUÍMICA............................................................................. 32 1.4.1 TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA......9 2.1 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS 1.4.2 HIPÓTESIS DE LA PANSPERMIA 32 (COSMOZOICA)........................................................................11 2.1.1 NIVEL QUÍMICO......................................................... 32 1.4.3 TEORÍA QUIMIOSINTÉTICA (TEORÍA 2.1.2 NIVEL BIOLÓGICO.................................................... 33 FÍSICOQUÍMICA)......................................................................12 2.1.3 NIVEL ECOLÓGICO.................................................. 33 1.4.4 TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA.....................................14 2.2 BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS...................................... 34 1.5 SERES VIVOS....................................................................14 2.2.1 GLÚCIDOS.................................................................. 34 1.5.1 CARACTERÍSTICAS..................................................14 2.2.2 LÍPIDOS....................................................................... 42 1.5.2 CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS.............19 2.2.3 LAS PROTEÍNAS....................................................... 48 1.6 CATEGORÍAS TAXONÓMICAS (NIVELES TAXONÓMICOS)..........................................................................21 2.2.4 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS...................................... 55 BIOMEDICAS 1  CEPRUNSA I FASE – 2025 BIBLIOGRAFÍA..............................................................................64 4.1.2 PTERIDOPHYTA:..................................................... 100 TEMA 3: CÉLULAS Y CICLO CELULAR....................................66 4.1.3 PINOPHYTA:............................................................. 100 3 LA CÉLULA................................................................................67 4.1.4 ANTHOPHYTA:......................................................... 101 3.1 TIPOS DE CÉLULAS.........................................................67 4.2 HISTOLOGÍA VEGETAL................................................ 102 3.2 TEORÍA CELULAR.............................................................68 4.2.1 TEJIDOS MERISTEMÁTICOS (EMBRIONARIOS) 3.3 ESTRUCTURA CELULAR................................................69 102 3.3.1 ENVOLTURA CELULAR: constituida por:..............69 4.2.2 TEJIDOS DEFINITIVOS (ADULTOS)................... 104 3.3.2 MEMBRANA CELULAR.............................................71 4.3 REINO ANIMALIA............................................................ 110 3.3.3 CITOPLASMA..............................................................77 4.3.1 PHYLUM PORIFERA............................................... 111 3.3.4 NÚCLEO.......................................................................86 4.3.2 PHYLUM CELENTÉREOS O CNIDARIOS.......... 111 3.4 CICLO CELULAR...............................................................88 4.3.3 PHYLUM PLATHELMINTOS (gusanos planos).. 112 3.4.1 FASES DEL CICLO CELULAR.................................88 4.3.4 PHYLUM NEMATELMINTOS O NEMÁTODOS (gusanos cilíndricos).............................................................. 112 3.5 MEIOSIS..............................................................................92 4.3.5 PHYLUM MOLLUSCA (del latín molluscus: blando) 3.5.1 MEIOSIS I (REDUCCIONAL):...................................92 113 3.5.2 MEIOSIS II (ECUACIONAL):.....................................94 4.3.6 PHYLUM ARTRÓPODOS (patas articuladas)..... 114 3.6 DOMINIO EUBACTERIA...................................................94 4.3.7 PHYLUM ANNELIDA (GUSANOS ANILLADOS) 116 3.6.1 BACTERIAS.................................................................95 4.3.8 PHYLUM ECHINODERMATA (piel con espinas) 116 3.6.2 CIANOBACTERIAS....................................................97 4.3.9 PHYLUM CHORDATA (Corda: cordón)................ 117 BIBLIOGRAFÍA..............................................................................98 4.4 HISTOLOGÍA ANIMAL.................................................... 119 TEMA 4: REINOS PLANTAE Y ANIMALIA E HISTOLOGÍA...98 4.4.1 TEJIDO ANIMAL:...................................................... 120 4 REINOS PLANTAE Y ANIMALIA E HISTOLOGÍA..............99 4.4.2 CLASIFICACIÓN:..................................................... 120 4.1 REINO PLANTAE...............................................................99 4.4.3 ORIGEN DE LOS TEJIDOS.................................... 121 4.1.1 BRYOPHYTA:............................................................100 4.4.4 TEJIDO EPITELIAL.................................................. 121 2 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 4.4.5 TEJIDO CONECTIVO...............................................127 5.5.3 APARATO YUXTAGLOMERULAR, ORINA Y VÍAS BIBLIOGRAFÍA............................................................................140 URINARIAS............................................................................. 173 TEMA 5: SISTEMA DIGESTIVO Y EXCRETOR.......................142 BIBLIOGRAFÍA........................................................................... 178 5 SISTEMA DIGESTIVO Y EXCRETOR................................142 5.1 SISTEMA DIGESTIVO ANIMAL: VERTEBRADOS....142 5.2 SISTEMA DIGESTIVO HUMANO: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN I...................................................................................146 5.2.1 CONCEPTO DEL SISTEMA DIGESTIVO.............147 5.2.2 HISTOLOGÍA DEL TUBO DIGESTIVO.................147 5.2.3 PARTES DEL TUBO DIGESTIVO I.......................148 5.3 SISTEMA DIGESTIVO HUMANO: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN II..................................................................................158 5.3.1 INTESTINO DELGADO............................................158 5.3.2 INTESTINO GRUESO..............................................162 5.3.3 RECTO........................................................................164 5.3.4 ANO.............................................................................165 5.4 GLÁNDULAS ANEXAS...................................................165 5.4.1 GLÁNDULAS SALIVALES.......................................165 5.4.2 PÁNCREAS................................................................166 5.4.3 HÍGADO......................................................................168 5.5 SISTEMA EXCRETOR ANIMAL....................................169 5.5.1 CLASES DE EXCRECIÓN......................................170 5.5.2 APARATO URINARIO HUMANO...........................170 BIOMEDICAS 3 CEPRUNSA I FASE – 2025 1 BIOLOGÍA: CONCEPTO, HISTORIA Y TEMA 1: EL ORIGEN DE LA RAMAS DE LA BIOLOGÍA VIDA Y CLASIFICACIÓN DE LOS 1.1 LA BIOLOGÍA SERES VIVOS Para La palabra “biología” -del griego bios, vida y logos, estudio- fue acuñada hace poco más de doscientos años. Se la atribuye al naturalista alemán Gottfried R. Treviranus (1776-1837) y Para iniciar el curso de Biología, en esta semana también al naturalista francés del siglo XIX, Jean Baptiste de revisaremos los principios básicos de esta ciencia Monet, Chevalier de Lamarck (1744-1829). Sin embargo, básica, tomando como punto de partida las diversas teorías asociadas al origen de la vida, y al estudio y algunos historiadores de la ciencia piensan que Lamarck tomó el clasificación de los seres vivos. nombre biología de Treviranus y muchos de ellos continúan buscando rastros aún más antiguos de este término (Curtis et al. 2008). La biología es una ciencia. La palabra ciencia proviene del latín y significa “saber”. La ciencia es una forma de pensar y un método para investigar el mundo natural de una manera sistemática. Se ponen a prueba las ideas, y con base en los resultados, se modifican o rechazan estas ideas. El proceso de la ciencia requiere investigación, es dinámico, y a menudo crea controversia. Las observaciones formuladas, el tipo de 4 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 preguntas, y el diseño de experimentos dependen de la 1.2 HISTORIA DE LA BIOLOGÍA creatividad del propio científico. Sin embargo, la ciencia se ve 1.2.1 LA BIOLOGÍA EN LOS SIGLOS XVIII Y XIX influida por los contextos culturales, sociales, históricos y tecnológicos, así el proceso cambia con el tiempo. Dentro de Europa, algunos viajeros también realizaron aportes especialmente importantes para el conocimiento de los seres La biología explora desde la vida de las estructuras de los virus vivos. En su expedición a Laponia, Carl von Linneo (1707-1778) y bacterias a las interacciones de las comunidades de nuestra escribió un diario de viaje en el que plasmó una enorme cantidad biosfera. Algunos biólogos trabajan principalmente en los de observaciones con gran precisión. En 1753, Linneo publicó laboratorios, y otros hacen su trabajo en el campo. Existen Species Plantarum, donde describió en dos volúmenes biólogos investigadores que ayudar a desentrañar las enciclopédicos cada especie de planta conocida en esa época. complejidades del cerebro humano, descubrir nuevas hormonas Mientras Linneo trabajaba en este proyecto, otros exploradores que hagan florecer a las plantas, identificar nuevas especies de regresaban a Europa desde África y el Nuevo Mundo con plantas animales o bacterias, o desarrollar nuevas estrategias con no descritas previamente y con animales desconocidos y aun, células madre para tratar el cáncer, el SIDA, o enfermedades del aparentemente, con nuevos tipos de seres humanos. Si bien no corazón. Las aplicaciones de investigaciones básicas de biología fue el primero en clasificar a los organismos, Linneo introdujo un han proporcionado la tecnología para trasplantar riñón, hígado, y sistema de clasificación jerárquica y un sistema de nomenclatura corazón; manipular genes; tratar muchas enfermedades, y que es el que se utiliza en la actualidad. aumentar la producción alimentaria mundial (Solomon et al. 2011). George Cuvier (1769-1832), el “padre de la paleontología”, hizo los mayores aportes para la reconstrucción de los organismos fósiles de vertebrados. Este naturalista francés propuso que las BIOMEDICAS 5  CEPRUNSA I FASE – 2025 diferentes partes de un organismo están correlacionadas. von Humboldt (1769-1859). A partir de sus viajes surge un nuevo Estableció que, por ejemplo, los mamíferos con cuernos y modelo de ciencia natural, más centrada en las características pezuñas son todos herbívoros y que a este tipo de alimentación del terreno de donde provenían los especímenes recolectados le corresponde un tipo de dientes fuertes y aplanados. Esta forma que en una mera descripción de esas especies. Humboldt analizó de interpretar los fósiles posibilitaba la reconstrucción de un tanto la morfología de las plantas como la dinámica de las animal completo a partir de evidencias fragmentarias y permitía interacciones de sus elementos. proponer características externas, hábitos y el ambiente en el Fig. 1.1. Explicación de Lamarck y Darwin sobre la evolución de que había vivido. las jirafas. Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) se dedicó al estudio y la clasificación de organismos invertebrados, contemporáneos y fósiles. Indudablemente, fue su largo estudio de estas formas de vida, cuyo registro fósil es especialmente completo, lo que lo llevó a considerar la idea de una complejidad en continuo aumento y a cada especie como derivada de una más primitiva y menos compleja. A partir de las evidencias, Lamarck propuso que las formas más complejas habían surgido de las formas más simples por un proceso de transformación progresiva. Entre los siglos XVIII y XIX, los trabajos de dos grandes viajeros marcaron los cambios que sentaron las bases de la biología Fuente: Solomon et al. 2011 moderna. Uno de ellos fue el geógrafo y físico alemán Alexander 6 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 Charles Darwin (1809-1882) había leído con enorme interés los encuentran entre los problemas fundamentales de la biología relatos del viaje de Humboldt a Tenerife (Islas Canarias) y había contemporánea (Curtis et al. 2008). decidido que él también recorrería esas islas. Pero la propuesta de embarcarse a bordo del Beagle como naturalista no oficial Fig. 1.2. Pinzones de Darwin. cambió sus planes y el rumbo de la historia. La teoría de Darwin se constituyó, así, en el principio fundamental de la biología. En los siglos XIX y XX, otros principios -que en la actualidad consideramos que subyacen en la Teoría de la Evolución- permitieron que la biología se consolidara como ciencia. Entre 1838 y 1858 se estableció la idea de que todos los organismos vivos están compuestos por una o más células y que éstas pueden originarse exclusivamente a partir de células preexistentes. Este principio universalmente aceptado se conoce como teoría celular. A mediados del siglo XIX comenzaron a realizarse estudios bioquímicos y metabólicos siguiendo modelos Fuente: De Erice, 2012 experimentales cada vez más precisos y rigurosos. 1.3 RAMAS DE LA BIOLOGÍA En la segunda mitad del siglo XIX se comenzó a estudiar La gran variedad de conocimientos obtenidos por la biología y la científicamente la herencia, es decir, la transmisión de las diversidad de sus objetos de estudio, han obligado la división de características de progenitores a descendientes. En la esta ciencia en varias ramas, que permiten a los investigadores actualidad, estos temas investigados por la genética moderna se enfocarse en determinados aspectos de los seres vivos y BIOMEDICAS 7  CEPRUNSA I FASE – 2025 organizar de manera más eficiente la información obtenida (De j) Citología: Estudia la célula: estructura, desarrollo, Erice, 2012): reproducción y función. a) Zoología: Estudia los animales, sus funciones vitales y sus k) Microbiología: Estudia organismos que causan formas de vida. enfermedades a otros seres vivos. b) Botánica: Estudia las plantas y sus interacciones con otros l) Genética: Estudia los procesos relacionados con la vegetales y animales. herencia, la transmisión de genes y las variaciones producidas por éstos. c) Micología: Estudia los hongos, su interacción con seres vivos y medio ambiente. m) Anatomía: Estudia el número, estructura, situación y diferentes partes (órganos y sistemas) de los organismos. d) Paleontología: Estudia los seres vivos de épocas remotas a partir de los fósiles. n) Histología: Estudia los tejidos celulares de hongos, vegetales y animales. e) Ecología: Estudia la interacción entre los organismos y el medio ambiente. o) Etología: Estudia comportamiento y carácter de organismos en su entorno natural. f) Taxonomía: Estudia las clasificaciones y nomenclatura de los seres vivos con base en caracteres comunes. p) Evolución: Estudia cambios y adaptaciones que las poblaciones han presentado a lo largo del tiempo y cómo ha g) Sistemática: Estudia la biodiversidad con base en las dado lugar a extinciones y nuevas especies. relaciones jerárquicas de los linajes de los seres vivos. h) Embriología: Estudia la formación y desarrollo de 1.4 TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA organismos a partir del embrión. Desde que el ser humano apareció en la faz de la Tierra ha i) Fisiología: Estudia procesos y funciones de los seres vivos intentado explicar el origen de la vida. Las principales teorías y de cada una de las partes, órganos y tejidos del cuerpo. 8 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 sobre el origen de la vida son: creacionismo, generación La teoría de la generación espontánea mantuvo vigencia durante espontánea, panspermia y la teoría fisicoquímica. más de 1500 años, durante los cuales la Iglesia la ligó al concepto de vitalismo, del que se desprendía la idea de que el origen de la 1.4.1 TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA vida se debía a una fuerza vital o soplo divino. En el siglo V a. de C., científicos griegos como Anaximandro y Durante la Edad Media (siglos V a XV), Jan Baptist van Tales de Mileto plantearon la teoría de la generación espontánea Helmont, médico, proponía que si una hoja caía al mar se para explicar el origen de la vida. Creían que la vida se originaba convertía en pez; si caía en tierra se transformaba en ave. en el lodo, de la combinación de fuego y agua o de cualquier otra combinación de elementos, pero sin la intervención de dioses. En 1668, el italiano Francesco Redi, en desacuerdo con las Otros filósofos griegos consideraron que la vida era resultado de ideas antiguas, refutó la teoría de la generación espontánea con la combinación de elementos no vivos más la energía procedente un experimento sencillo: tomó tres frascos y metió en ellos trozos de los rayos del sol. de carne fresca; dejó abierto uno, tapó otro con un trozo de gasa y cerró el tercero con un pergamino. En el primer frasco En el siglo IV a. C., Platón y Aristóteles respaldaron la concepción aparecieron gusanos y moscas; en el segundo surgieron larvas de que la vida surgía a partir del rocío, agua de mar, sudor o sobre la gasa, pero no en la carne, y en el tercero no aparecieron suelos húmedos, y explicaba que la interacción de la materia no larvas ni moscas, ni sobre el pergamino ni en el interior de los viva se debía a una fuerza supernatural a la que Aristóteles llamó frascos. Con ello, se evidenció que la vida no surgía de la materia entelequia, capaz de dar vida a lo que carecía de ella. En el siglo inerte. II a. C., el escritor romano Virgilio sostuvo que las abejas se originaban de la miel. BIOMEDICAS 9  CEPRUNSA I FASE – 2025 Fig. 1.3. Experimento de Redi. Needham no había sellado apropiadamente el frasco, pues, de acuerdo con su teoría, era indispensable que el aire entrara en contacto con el caldo. No obstante, el italiano Lázaro Spallanzani se mostró en desacuerdo con los resultados de Needham y repitió el experimento, con la diferencia de que tapó bien los frascos. Por supuesto, no aparecieron colonias de microorganismos. Así inició una de las disputas científico-religiosas más larga, controversial y reñida. Needham y Georges Louis Leclerc, conde de Buffon, un noble francés, se unieron e inventaron una teoría para echar por tierra los descubrimientos de Spallanzani. Postularon que en el aire había una fuerza capaz de crear vida, la cual denominaron Fuente: De Erice, 2012 “fuerza vegetativa”, y que el calor intenso al que Spallanzani Sin embargo, en 1745, el inglés John Needham, quien estaba a había expuesto los frascos había debilitado dicha fuerza. Para favor de la generación espontánea, puso un caldo de carnero refutar ello, Spallanzani abrió los frascos de su experimento, en previamente hervido en una redoma (frasco de boca ancha), lo donde supuestamente había “debilitado” dicha fuerza y observó tapó con corcho y comprobó que pasados los días aparecían que los microorganismos se reprodujeron de nuevo. De ello microorganismos dentro del frasco, con lo que la teoría de la dedujo que los organismos del exterior, al entrar en contacto con generación espontánea volvió a cobrar adeptos. Sin embargo, el caldo esterilizado, al poco tiempo volvían a multiplicarse en él. 10 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 Con esto probó que no había ninguna “fuerza vegetativa”, y matraces para que en poco tiempo aparecieran Needham y Leclerc tuvieron que aceptar su derrota. microorganismos. Pasteur concluyó que por la acción del calor mueren todos los microorganismos -lo que dio lugar a la Fig. 1.4. Experimento de Needham y Spallanzani. pasteurización- y que no podían aparecer sin contaminación de otros gérmenes del aire, con lo que refutó definitivamente la teoría de la generación espontánea (De Erice, 2012). Fig. 1.5. Experimento de Pasteur. Fuente: De Erice, 2012 Fuente: De Erice, 2012 1.4.2 HIPÓTESIS DE LA PANSPERMIA (COSMOZOICA) En el siglo XIX, Louis Pasteur, científico francés, refutó definitivamente la teoría de la generación espontánea con un La teoría de la panspermia fue propuesta en 1879 por Herman experimento. Utilizó matraces “cuello de cisne”, donde colocó un von Helmholtz, pero en 1908 el químico sueco Svante caldo con nutrientes que hirvió por mucho tiempo. No cerró los Arrhenius, ganador del premio Nobel de 1903, la popularizó. matraces y los dejó así por meses, durante los cuales el caldo no Según ello, la vida se originó en el espacio y los primeros seres sufrió alteraciones; pero bastaba romper los cuellos o inclinar los vivos fueron esporas y bacterias que llegaron a la tierra en BIOMEDICAS 11  CEPRUNSA I FASE – 2025 meteoritos que chocaron con ella, procedentes de algún planeta En 1924 John Haldane obtuvo conclusiones semejantes a las de donde había vida; luego, las radiaciones solares ayudaron a Oparin. Indicó que en épocas primigenias la atmósfera estaba dispersar esas esporas y bacterias. Pero si éstas provenían de formada por bióxido de carbono CO2, amoniaco (NH3) y agua otro planeta, ¿cómo había nacido la vida en él? Arrhenius no (H2O), pero carecía de oxígeno libre; al reaccionar estos pudo responder a ello. elementos con los rayos ultravioleta (UV) del Sol se había generado una gran cantidad de compuestos orgánicos, entre los 1.4.3 TEORÍA QUIMIOSINTÉTICA (TEORÍA FÍSICOQUÍMICA) que se encontraban azúcares y aminoácidos, que formaron azúcares más complejos y proteínas que se acumularon En 1921, Alexander Ivanovich Oparin, bioquímico ruso, lentamente en los mares hasta crear una sopa primigenia, de la concluyó que la formación de los primeros compuestos orgánicos que surgieron los primeros seres vivos. La temperatura era más tuvo un origen abiótico y que aquéllos se habían generado a templada y había un pH básico, lo que ayudó a la aparición de partir de sustancias inorgánicas. Tenía pruebas de que la los compuestos orgánicos. atmósfera era muy diferente de la actual, ya que no contenía oxígeno libre, sino hidrógeno, metano (CH4) y amoniaco (NH3), Así se construyó la teoría más aceptada hasta el momento sobre lo que la hacía reductora. Tales elementos reaccionaron entre sí el origen de la vida: la teoría fisicoquímica, denominada así gracias a la energía calorífica que provenía del sol, erupciones porque se basa en la unión de sustancias químicas mediante volcánicas y energía eléctrica de las tormentas eléctricas que - procesos físicos de la naturaleza; también se le conoce como supuso Oparin- eran frecuentes. Todo esto resultó en la abiogénesis, que se define como la generación de vida a partir formación de compuestos orgánicos disueltos en mares de materia sin vida, o teoría quimiosintética porque sostiene que primitivos y éstos, a su vez, originaron a los coacervados, la vida se origina a partir de las reacciones de las sustancias antecesores de las células actuales. químicas. 12 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 En 1953, Stanley Miller y Harold Urey simularon en el Fig. 1.6. Teoría fisicoquímica. laboratorio, en un experimento, las condiciones primitivas de la atmósfera y la tierra y obtuvieron lo que hoy constituye uno de los pilares científicos de la biología y que demuestra qué sucedió hace aproximadamente 4000 millones de años. Diseñaron un tubo que contenía la mayoría de los gases que existían en la atmósfera original y colocaron en un matraz una mezcla de hidrógeno, vapor de agua, amoniaco (NH3) y metano (CH4), que imitaba a los mares primitivos. Luego les dispararon, mediante electrodos, descargas eléctricas que simulaban rayos y dejaron el experimento durante una semana. Después Fuente: Solomon et al. 2011 observaron que efectivamente se habían formado aminoácidos como ácido glutámico, ácido aspártico, glicina y alanina, que son Otros científicos emularon también la tierra primitiva, con la componentes de las proteínas de los seres vivos, así como atmósfera y la hidrósfera, usando, además de las sustancias algunos aminoácidos no proteínicos, otros compuestos de alto empleadas por Miller y Urey, otras como el ácido sulfhídrico (H2S) peso molecular, urea y ácidos grasos, ácido fórmico, acético y de las erupciones volcánicas, ácido cianhídrico (HCN), propiónico. Una conclusión obtenida del experimento fue que formaldehído (H2CO), monóxido de carbono (CO) y muchas más. cuando no hubo oxígeno libre en la atmósfera primitiva se De estas mezclas surgió también una enorme cantidad de formaron compuestos orgánicos; en cambio, con oxígeno sólo se compuestos orgánicos, todos importantes para el desarrollo de la produjeron reacciones de oxidación y no compuestos orgánicos. vida: aminoácidos, porfirinas, purinas y pirimidinas, carbohidratos y ATP, entre otras (De Erice, 2012). BIOMEDICAS 13  CEPRUNSA I FASE – 2025 1.4.4 TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA 1.5 SERES VIVOS La teoría endosimbiótica postula que las células eucariontas A pesar de su diversidad, los organismos que habitan en nuestro surgieron a partir de las procariontas. Fue propuesta por Lynn planeta comparten un conjunto de características comunes que Margulis en 1967 y sostiene también que algunas células los distinguen de las cosas inertes. Estas características incluyen procariontas perdieron su pared celular, crecieron y ondularon su una clase precisa de organización, crecimiento y desarrollo, de membrana, lo que dio origen a compartimentos interiores. Esas metabolismo autorregulado, la capacidad de responder a los células modificadas fueron engullidas por otras, procariontas, estímulos, reproducción y la adaptación al cambio ambiental más grandes, por lo que quedaron encerradas totalmente, lo que (Solomon et al. 2011). las llevó a establecer entre ellas una “cómoda” interrelación (simbiosis). Con el tiempo, las células engullidas se volvieron 1.5.1 CARACTERÍSTICAS incapaces de vivir por sí solas y fueron precursoras de organelos 1.5.1.1 Los organismos están compuestos por células celulares, como mitocondrias, cloroplastos y otras estructuras como los flagelos. A las células precursoras de las eucariontas Aunque varían mucho en tamaño y apariencia, todos los se les llamó urcariotas. organismos consisten de unidades básicas llamadas células. Las nuevas células se forman sólo por división de células Los datos que apoyan esta teoría son: 1. Las mitocondrias y los previamente existentes. Estos conceptos se expresan en la cloroplastos tiene su propio ADN, ribosomas y distintos tipos de teoría celular, concepto unificador fundamental de la biología. ARN. Durante la evolución, estos organelos pudieron haberse separado de la célula y sobrevivir como células independientes; Algunas de las formas más simples de vida, como los 2. Muchas enzimas de las membranas celulares de las protozoarios, son organismos unicelulares, lo que significa que mitocondrias están también en bacterias; 3. Las mitocondrias se cada uno consta de una sola célula. Por el contrario, el cuerpo de dividen por fisión binaria a partir de otras mitocondrias, como las un perro o un árbol de arce están formados de miles de millones bacterias (De Erice, 2012). 14 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 de células. En este tipo de organismos multicelulares complejos, más simples, no tienen un núcleo ni otros orgánulos delimitados los procesos de vida dependen de funciones coordinadas de sus por membranas. componentes celulares, organizados en forma de tejidos, 1.5.1.2 Los organismos crecen y se desarrollan órganos y sistemas. El crecimiento biológico implica un aumento en el tamaño de las Cada célula está envuelta por una membrana plasmática que la células individuales de un organismo, en el número de células, o protege y separa del medio ambiente externo que la rodea. La en ambos. El crecimiento puede ser uniforme en las diversas membrana plasmática regula el paso de materiales entre la célula partes de un organismo, o puede ser mayor en algunas partes y su entorno. Las células tienen moléculas especializadas que que en otras, haciendo que las proporciones del cuerpo cambien contienen instrucciones genéticas y transmiten información a medida que se produce el crecimiento. genética. En la mayoría de las células, las instrucciones genéticas están codificadas en el ácido desoxirribonucleico, Algunos organismos, como la mayoría de los árboles, continúan conocido como ADN. Las células poseen estructuras internas creciendo durante toda su vida. Muchos animales tienen un llamadas orgánulos u organelos, especializados en funciones período de crecimiento definido que termina cuando se alcanza específicas. el tamaño característico de adulto. Un aspecto interesante del proceso de crecimiento es que cada parte del organismo sigue Existen dos tipos de células: procariotas y eucariotas. Las células funcionando normalmente mientras crece. procariotas son exclusivas de las bacterias y organismos microscópicos llamados arqueas. Todos los otros organismos se Los organismos vivos se desarrollan conforme crecen. El caracterizan por sus células eucariotas. Estas células contienen desarrollo incluye todos los cambios que tienen lugar durante la diversos orgánulos delimitados por membranas, incluyendo un vida de los organismos. Al igual que muchos otros organismos, núcleo, con ADN. Las células procariotas son estructuralmente cada ser humano comienza su vida como un huevo fertilizado, BIOMEDICAS 15  CEPRUNSA I FASE – 2025 que crece y se desarrolla. Las estructuras y la forma del cuerpo se sintetizan moléculas complejas a partir de sustancias más que se desarrollan están delicadamente adaptadas a las simples, como la unión de aminoácidos para formar proteínas. El funciones que el organismo debe realizar. catabolismo incluye las rutas en las que grandes moléculas se dividen en moléculas más pequeñas, como en la degradación de 1.5.1.3 Los organismos regulan sus procesos metabólicos almidón para formar monosacáridos. Esos cambios no sólo Dentro de todos los organismos, se realizan reacciones químicas implican alteraciones en la organización atómica sino que y transformaciones de energía que son esenciales para la también en varias transformaciones energéticas. nutrición, el crecimiento y la reparación de las células, y la conversión de energía en formas útiles. La suma de todas las El metabolismo tiene dos componentes complementarios: el actividades químicas del organismo es su metabolismo. catabolismo, que libera energía mediante la división de las moléculas complejas en componentes más pequeños, y el Los procesos metabólicos ocurren de manera continua en todos anabolismo, la síntesis de moléculas complejas a partir de los organismos, y deben ser cuidadosamente regulados para bloques de construcción más simples. Las reacciones anabólicas mantener la homeostasis, un ambiente interno adecuado y sintetizan proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, polisacáridos y equilibrado. Cuando se ha elaborado una cantidad suficiente de otras moléculas que ayudan al mantenimiento de la célula o el un producto celular, se debe disminuir o suspender su organismo. La mayoría de las reacciones anabólicas requieren producción. Cuando se requiere una sustancia en particular, se de ATP o de alguna otra fuente de energía que las impulse deben activar los procesos celulares que la producen. Estos (Solomon et al. 2011). mecanismos homeostáticos son sistemas de control de autorregulación que son muy sensibles y eficientes. El anabolismo y el catabolismo son las dos principales rutas del metabolismo. El anabolismo incluye las diversas rutas en las que 16 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 Figura 1.7. Metabolismo de las proteínas en el hígado. La regulación de la concentración de la glucosa en la sangre de los animales complejos es un buen ejemplo de un mecanismo homeostático. Sus células requieren un suministro constante de moléculas de glucosa, que se desdobla o rompe para obtener energía. El sistema circulatorio proporciona glucosa y otros nutrientes a todas las células. Cuando la concentración de glucosa en la sangre se eleva por encima de los límites normales, el exceso de glucosa se almacena en el hígado y en las células musculares en forma de glucógeno. Si usted no come durante unas cuantas horas, la concentración de glucosa empieza a bajar. Su cuerpo convierte los nutrientes almacenados en glucosa, regresando los niveles normales de glucosa en la sangre. Cuando la concentración de glucosa disminuye, usted siente hambre y al comer se restauran los nutrientes. 1.5.1.4 Los organismos responden a estímulos Todas las formas de vida responden a estímulos, a los cambios físicos o químicos en su ambiente interno o externo. Los estímulos que provocan una respuesta en la mayoría de los organismos son los cambios en el color, intensidad o dirección de la luz; cambios de temperatura, presión, o el sonido; y Fuente: Solomon et al. 2011 cambios en la composición química del suelo, del aire o del agua BIOMEDICAS 17  CEPRUNSA I FASE – 2025 circundante. Responder a estímulos implica movimiento, aunque rítmicamente, llevándoles alimentos y oxígeno del agua no siempre locomoción. circundante. En organismos simples, el individuo entero puede ser sensible a Los animales complejos, como saltamontes, lagartos, y seres los estímulos. Ciertos organismos unicelulares, responden a la humanos, tienen células altamente especializadas que luz brillante retirándose. En algunos organismos, la locomoción responden a tipos específicos de estímulos. Por ejemplo, las se logra mediante la lenta formación de prolongaciones o células de la retina del ojo de vertebrados responden a la luz. seudópodos de la célula, el proceso de movimiento ameboide. Otros organismos se mueven batiendo las diminutas extensiones Aunque las respuestas pueden no ser tan obvias como las de los pilosas de la célula llamadas cilios o de estructuras más grandes animales, las plantas responden a la luz, a la gravedad, al agua, conocidas como flagelos. Algunas bacterias se mueven haciendo al tacto, y otros estímulos. Por ejemplo, todas las plantas orientan rotar sus flagelos. sus hojas hacia el sol y crecen hacia la fuente de luz. Muchas de las respuestas de las plantas implican diferentes tasas de La mayoría de los animales se mueven de forma muy evidente. crecimiento de varias partes del cuerpo de la planta. Se menean, gatean, nadan, corren o vuelan debido a la 1.5.1.5 Los organismos se reproducen contracción de sus músculos. Las esponjas, corales y ostras tienen un nado libre en sus estadios larvarios, pero como adultos Los organismos simples, como las amebas, se perpetúan por la mayoría son sésiles, lo que significa que no se pueden mover reproducción asexual. Cuando una ameba ha crecido hasta un de un lugar a otro. De hecho, pueden permanecer firmemente tamaño determinado, se reproduce dividiéndose a la mitad para unidos a una superficie, tal como el fondo del mar o una roca. formar dos nuevas amebas. Antes de que se divida una ameba, Muchos organismos sésiles tienen cilios o flagelos que baten su material hereditario (conjunto de genes) se duplica, y un conjunto completo se distribuye en cada nueva célula. Excepto por el tamaño, cada nueva ameba es similar a la célula 18 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 progenitora. La única manera de que se produzca la variación en la gruesa cubierta del pelo del oso polar es una adaptación para un organismo de reproducción asexual es por mutación genética, sobrevivir a las gélidas temperaturas. Las adaptaciones pueden un cambio permanente en los genes. ser estructurales, fisiológicas, bioquímicas, de comportamiento, o una combinación de las cuatro. Todos los organismos En la mayoría de las plantas y animales, la reproducción sexual biológicamente exitosos son una compleja colección de se lleva a cabo por la fusión de un óvulo y un espermatozoide adaptaciones coordinadas que se han producido a través de los para formar un óvulo fecundado. El nuevo organismo se procesos evolutivos. desarrolla a partir del óvulo fecundado. Los descendientes producidos por la reproducción sexual son el resultado de la 1.5.2 CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS interacción de varios genes aportados por la madre y el padre. 1.5.2.1 Sistemática y taxonomía Esta variación genética es importante en los procesos vitales de Las ramas de la biología que son responsables de la la evolución y la adaptación. categorización jerárquica son la sistemática y la taxonomía. La 1.5.1.6 Las poblaciones evolucionan y se adaptan al medio sistemática se ha encargado de crear a lo largo del tiempo ambiente sistemas de clasificación en los cuales se toman en cuenta los La capacidad de una población para evolucionar durante muchas rasgos de similitud, diferencias, origen y relaciones evolutivas de generaciones y adaptarse a su entorno les permite sobrevivir en cada especie, con criterios objetivos y no arbitrarios. Los un mundo cambiante. Las adaptaciones son características que sistemas de clasificación se representan en forma de árbol se heredan y que aumentan la capacidad de un organismo para ramificado, en cuya base se identifica al ancestro y en las ramas sobrevivir en un entorno particular. La lengua larga y flexible de la descendencia de las especies que contiene. Por su parte, la la rana es una adaptación para capturar insectos, las plumas y taxonomía se encarga de poner las reglas y procedimientos para los huesos livianos de los pájaros son adaptaciones para volar, y identificar, nombrar (nomenclatura) y clasificar a cada una de las BIOMEDICAS 19  CEPRUNSA I FASE – 2025 especies en las categorías o niveles de forma jerárquica, Haeckel y Whittaker. En los sistemas naturales hay métodos siguiendo los patrones de la sistemática (De Erice, 2012). de clasificación: 1.5.2.2 Sistemas de clasificación científica Métodos filogenéticos: Se dieron a partir de la teoría de Los biólogos trabajan con varios sistemas de clasificación, como la evolución, en la que se ordenan los organismos por su los siguientes: parentesco genealógico (ancestro-descendiente) con el fin de establecer la relación jerárquica entre especies, a) Sistemas artificiales: Son aquellas clasificaciones en las familias, órdenes, etcétera. Se presentan mediante que se elige una serie de caracteres de forma arbitraria como árboles filogenéticos: en la base está el ancestro y en las principales, determinados por el autor; como el número de ramas los descendientes. piezas florales, la forma de desarrollo, el lugar donde vive y el tipo de comida ingerida, es decir, caracteres de utilidad y Métodos fenéticos: Son clasificaciones basadas en no taxonómicos. Los sistemas que utilizaron los griegos o semejanzas morfológicas generales entre los organismos. Linneo son claros ejemplos. Sus árboles se llaman fenogramas, ya que reconocen que el parecido fenotípico de las especies puede no b) Sistemas naturales: En los sistemas naturales los representar a un ancestro en común. Este método plantea caracteres también se eligen arbitrariamente, pero se tiene muchos problemas; sin embargo, los fenetistas en cuenta un mayor número de ellos; además, se utilizan mencionan que, si se toman en cuenta muchos caracteres, caracteres taxonómicos básicos como rasgos anatómicos los problemas disminuyen. Este método ha sido sustituido para determinar si dos organismos son parientes cercanos o por el método cladista. no, con lo que se establece la filogenia de los grupos. Algunos ejemplos son los creados por Lynn Margulis, 20 BIOMÉDICAS BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 Métodos cladistas: El cladismo se basa en el principio de 1.6 CATEGORÍAS TAXONÓMICAS (NIVELES parsimonia, que propone que ante dos hipótesis evolutivas TAXONÓMICOS) es más probable que sea cierta aquella que no tiene tantos 1.6.1 CATEGORÍAS TAXONÓMICAS cambios evolutivos, pues la naturaleza tiende siempre a lo Los diferentes niveles de la jerarquía taxonómica se llaman simple. El cladismo representa la formación de linajes categorías taxonómicas, cada una tiene grupos de organismos independientes a partir de un ancestro en común, que se llaman unidades taxonómicas o taxa. El taxón es una considerando tanto las relaciones de parentesco como la unidad taxonómica de cualquier categoría. El latín taxa es plural similitud fenotípica general, tomando en cuenta sólo a los de taxón. Las categorías taxonómicas son: grupos monofiléticos. La clasificación se representa en cladogramas, por ejemplo, la construida por Woese. a) Dominio: Conjunto de reinos. b) Reino: Conjunto de fila o divisiones. Sistemas moleculares: Se basan en la utilización de c) Filo o Phylum: Conjunto o agrupamiento de clases. El distintas técnicas moleculares para la reconstrucción Phylum se utiliza para todas las clases de organismos que filogenética y la clasificación sistemática, como el análisis no pertenecen a las plantas. Su equivalente es División de algunas proteínas como el citocromo c. A mayor (Conjunto o agrupación de clases. Esta categoría taxonómica número de aminoácidos diferentes, mayor cambio sólo se usa para las plantas). evolutivo a partir de un ancestro común. d) Clase: Conjunto o agrupación de órdenes. e) Orden: Conjunto o agrupación de familias. f) Familia: Conjunto o agrupación de géneros. g) Género: Conjunto o agrupación de especies. BIOMEDICAS 21  CEPRUNSA I FASE – 2025 h) Especie: Conjunto o agrupación de organismos. A veces no es suficiente con estas categorías taxonómicas para poder colocar un organismo en su lugar, y es necesario crear algunas subdivisiones intermedias entre las categorías, las cuales se nombran con el prefijo sub- como suborden o con el prefijo super-, como superfamilia. Las categorías o taxa se encuentran en una jerarquía que va en orden ascendente de la especie (categoría de menos jerarquía, con características muy particulares) hasta el dominio (taxón de mayor jerarquía, con características muy generales). La unidad en la que se basa toda Fuente: Solomon et al. 2011 clasificación es la especie, que es el conjunto de individuos con 1.6.2 NOMBRE CIENTÍFICO características estructurales y funcionales parecidas, que en la El nombre científico está formado por dos palabras, el género y naturaleza se pueden cruzar, tener descendencia fértil y que la especie, con base en el sistema binomial de Linneo, y debe comparten un ancestro común (De Erice, 2012). tener varias características: a) Debe escribirse con letras cursivas o subrayadas. b) En el primer nombre, que es el género, se escribe la primera letra con mayúscula y las demás en minúsculas. Fig. 1.8. Niveles taxonómicos. c) El segundo nombre, que es la especie, va en minúsculas. d) Después del nombre científico se debe colocar entre paréntesis el apellido del autor que lo descubrió; un ejemplo: la L es de Linneo: se coloca sólo la L porque todos saben que 22 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 es de Linneo (ésa es la excepción a la regla) los nombres de embrionarias son conservadas y pasadas a las siguientes los descubridores de taxones o especies sólo se escriben en generaciones durante la evolución de la especie. textos científicos. La evolución se representa mediante árboles filogenéticos. En la 1.6.3 FILOGENIA Y ONTOGENIA base del árbol se coloca al antepasado común a todos los a) Filogenia: La filogenia se puede definir como la historia organismos, de esa base parten varias ramas, de las cuales evolutiva de las especies a partir de un antepasado común. salen ramas más delgadas, hasta llegar a las ramas más Presenta la relación existente entre especies, géneros, pequeñas y delgadas donde se colocan las especies actuales familias, órdenes, clases, etcétera, con base en la (De Erice, 2012). morfología, citología, biología molecular y en registros fósiles. 1.6.4 CARLOS LINNEO b) Ontogenia: Estudia el desarrollo de los seres vivos desde la De los muchos sistemas de clasificación que se desarrollaron, el etapa embrionaria hasta su muerte. que diseñó Carlos Linneo a mediados del siglo XVIII sobrevive en la actualidad con algunas modificaciones. Linneo agrupó a los Haeckel propuso la Ley Biogenética en 1866, ahí mencionó que organismos de acuerdo con sus semejanzas, principalmente las la ontogenia recapitulaba a la filogenia, es decir, que las etapas estructurales. de evolución de una especie eran recordadas durante el breve tiempo que dura el desarrollo embrionario de un individuo de esa Antes de mediados del siglo XVIII, cada especie tenía un nombre misma especie. En ese momento resultó ser una idea original e descriptivo muy largo, que en ocasiones consistía de diez o más innovadora, la cual gozó de éxito hasta el último tercio del siglo palabras en latín. Linneo simplificó la clasificación científica y XX; sin embargo, en la actualidad los biólogos son muy cautos desarrolló un sistema binomial de nomenclatura en el que a cada con la palabra “recapitular”, prefieren decir que las características especie se le asignaba un nombre único de dos partes. La primera parte de un nombre científico binomial es un sustantivo BIOMEDICAS 23  CEPRUNSA I FASE – 2025 que designa el género, y la segunda parte es un adjetivo que Whittaker sugirió que los hongos (que incluyen setas, mohos y modifica al sustantivo y se llama epíteto específico. levaduras) se removieran del reino vegetal y se clasificaran en su propio reino, Fungi. Después de todo, los hongos no son Linneo diseñó un sistema para asignar a las especies a una fotosintéticos y deben absorber nutrientes producidos por otros jerarquía de grupos cada vez más amplios. Conforme se sube organismos. Los hongos también difieren de las plantas en la por la jerarquía, cada grupo es más incluyente; esto es, incluye a composición de sus paredes celulares, en sus estructuras los grupos abajo de él. Cuando estableció su sistema, Linneo no corporales y en sus modos de reproducción. El reino Prokaryotae tenía en mente una teoría de la evolución. Tampoco tenía una se estableció para alojar a las bacterias, que son diferentes de idea del gran número de organismos existentes (vivientes) y todos los demás organismos en que no tienen núcleos distintivos extintos que se descubrirían más tarde. Sin embargo, su sistema ni otros organelos membranosos y no experimentan división ha probado ser notablemente flexible y adaptable a los nuevos mitótica. conocimientos y teorías biológicos. Pocos inventos del siglo xviii sobreviven en la actualidad en una forma que sus creadores 1.6.6 CARL WOESE podrían reconocer. A finales de la década de 1970, Carl Woese, de la Universidad 1.6.5 ROBERT WHITAKKER de Illinois, empezó a estudiar las relaciones evolutivas entre los organismos al analizar su ARNr 16S. Mediante análisis de En la década de 1960, los avances en microscopia electrónica y secuencias, Woese usó variaciones en esta molécula universal técnicas bioquímicas revelaron más diferencias celulares que para desafiar la visión largo tiempo sostenida de que todos los inspiraron muchas nuevas propuestas para la clasificación de los procariotas están cercanamente emparentados y son muy organismos. En 1969, R. H. Whittaker propuso una clasificación parecidos. Él demostró que existen dos grupos diferentes de de cinco reinos con base principalmente en la estructura celular procariotas: arqueas y bacterias. Woese argumentó que los y la forma en que los organismos obtienen nutrientes de su ambiente. 24 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 procariotas representan dos de las tres ramas principales de los clasificación toma en cuenta muchas características organismos. fundamentales como: características anatómicas, funcionales, bioquímicas, inmunológicas y genéticas (hibridación del ADN o La hipótesis de Woese ganó apoyo en 1996, cuando Carol J. ARNr de los organismos), sus relaciones con otros organismos Bult, del Instituto de Investigación Genómica en Rockville, que tienen características en común y diferencias, así como la Maryland, reportó en la revista Science que ella y sus evolución y filogenia de cada especie (Solomon et al. 2011). colaboradores secuenciaron el genoma completo de una arquea productora de metano, Methanococcus jannaschii. Cuando los Fig. 1.9. Tres dominios. investigadores compararon las secuencias génicas con las de dos bacterias secuenciadas antes, descubrieron que coincidían menos de la mitad de los genes. La secuencia genética indica que las arqueas tienen una combinación de genes parecidos a los de las bacterias y los eucariotas. Los biólogos han identificado otras importantes diferencias entre bacterias y arqueas; por ejemplo, las bacterias se caracterizan por la presencia de peptidoglicano en sus paredes celulares, mientras que este compuesto no está presente en las arqueas. Con base en evidencia molecular, los biólogos ahora dividen a los procariotas en dos grandes grupos: Bacteria y Archaea. La clasificación propuesta por Carl Woese, aunque no es la más Fuente: Solomon et al. 2011 actual, es la que prevalece y está en uso para la clasificación de los seres vivos en los diferentes niveles taxonómicos. Esta BIOMEDICAS 25  CEPRUNSA I FASE – 2025 1.7 DOMINIO ARCHAEA b) Acidófilas: Se encuentran en lugares con pH ácido. Son llamadas arqueobacterias del griego Arkhaios, que significa c) Metanógenas: Se encuentran en espacios carentes de antiguo; también se les conoce como extremófilas por vivir en oxígeno y ricos en materia orgánica, generan metano en ambientes extremos. Son muy primitivas. estómagos de rumiantes y pantanos. d) Halófilas: Habitan en espacios con grandes concentraciones 1.7.1 EXTREMÓFILOS de sal, como lagos salados naturales, salinas, preparaciones Características: Son procariontas, es decir, el ácido nucleico de sal caseras para conservación de productos cárnicos, en está distribuido por el citoplasma en una zona al azar llamada el mar Muerto, etc. Requieren entre 12 y 23% de sal para un nucleoide y no encerrado dentro de una membrana nuclear. Son crecimiento óptimo. organismos unicelulares, la mayoría heterótrofos, que se De acuerdo con las secuencias moleculares, están más alimentan de cualquier sustancia orgánica; también hay relacionadas filogenéticamente con el dominio Eukarya que con autótrofos. Poseen lípidos diferentes a los de las membranas el Bacteria. Se ha podido determinar mediante estudios celulares de los eucariontes y de las bacterias. Las secuencias realizados en el ARNr 16s, que han tenido un ritmo bajo de que tiene el ARNr en la subunidad pequeña del ribosoma son evolución con respecto a las bacterias y los eucariontes. únicas y específicas. Se encuentran distribuidas en lugares donde las condiciones son extremas y sobreviven en áreas muy Las arqueobacterias comparten características con las bacterias: contaminadas. Algunas arqueobacterias son anaerobias su tamaño varía de 0.5 a 5 micras; presentan formas de obligadas, otras son aerobias. Su nombre proviene de su hábitat: bastones, cocos y espirilos; se reproducen asexualmente por fisión; su genoma es de tamaño 2-4 mbp (millones de bases de a) Termófilas: Se encuentran en fumarolas marinas, depósitos polipéptidos). El ADN único, circular y con plásmidos. Este de petróleo caliente, volcanes, fuentes termales, lugares con dominio tiene dos reinos diferenciados por el tipo de ARN y por temperatura mayor a 100 °C. el ambiente en que viven: 26 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 a) Crenarchaeota: Son arqueobacterias termófilas, Fig. 1.10. Arqueobacterias. dependientes del sulfuro y constituyen un grupo muy homogéneo; algunas especies de este grupo son Sulfolobus solfataricus, Thermofilum pendens y Thermoproteus tenas. b) Euryarchaeota: Son arqueobacterias metanógenas y halófilas y son un grupo muy heterogéneo. Algunas especies: Thermococcus celer, Methanococcus thermolithotropicus, Methanobacterium formicicum, Thermoplasma acidophilum. Fuente: De Erice, 2012 Importancia: Las arqueobacterias son detectores de contaminación. Se utilizan en el tratamiento de aguas residuales. 1.8 DOMINIO EUKARYA Son fuente de la enzima taq polimerasa, que se utiliza en la reacción en cadena de la polimerasa. 1.8.1 REINO PROTOZOA Las arqueobacterias metanógenas son habitantes del rumen de Este reino lo constituyen organismos eucariontes, unicelulares rumiantes, y responsables de la producción de gas metano en el como pluricelulares, con mínimas características similares a los excremento de estos mamíferos, uno de los gases principales organismos pertenecientes a los reinos Fungi, Plantae y causantes del efecto invernadero (De Erice, 2012). Animalia. La mayor parte de sus rasgos no son compatibles con ellos; ésta es la razón por la que se colocan en un reino aparte. Son autótrofos y heterótrofos (parásitos y saprofitos), con reproducción principalmente asexual (De Erice, 2012). BIOMEDICAS 27  CEPRUNSA I FASE – 2025 1.8.1.1 Algas Su forma es muy variada: esféricas, alargadas o fusiformes, Las algas son organismos unicelulares y pluricelulares; las onduladas, de hojas de lechuga, de plumero, espirales, etc. unicelulares forman colonias. En términos generales, son Importancia: Las algas forman parte del plancton y son la base semejantes a las plantas y antiguamente se les clasificaba dentro de las cadenas alimenticias marinas; además, generan el del reino vegetal. Son organismos autótrofos y se reproducen porcentaje más alto de oxígeno a través de la fotosíntesis. En asexualmente mediante esporulación y sexualmente por medio muchas culturas del mundo, las algas se han utilizado como de conjugación. alimento, pues son una fuente importante de proteínas y Tienen gran diversidad de colores (rojas, pardas, verdes, vitaminas y son de fácil digestión; por ejemplo, los mexicas doradas, cafés), formas y tamaños. Hay variedades de agua utilizaban la Spirulina, nativa del lago de Texcoco, para preparar dulce y salada. La mayoría son microscópicas, como Spirulina; tamales, tortitas y tostadas. sin embargo, hay algunas que forman poblaciones de gran Actualmente se emplean para fabricar medicamentos y de ellas tamaño, formando verdaderos bosques en el fondo del mar, se extraen yodo, sosa y otros compuestos químicos. Se usan en como Macrocystis, que se encuentra en el mar de los Sargazos. la acuacultura ya que aceleran el crecimiento y madurez sexual, Algunas algas usan como medio de locomoción uno o más así como estimulan la ovulación y la reproducción sexual de flagelos, otras son de vida libre y otras más se fijan al fondo del moluscos y peces. Se usan como fertilizantes, medios de cultivo mar o a las rocas mediante una estructura llamada rizoide. y para espesar helados, quesos cremosos, sopas, salsas y yogur En el mundo se han contado aproximadamente 110 000 (De Erice, 2012). especies, las cuales se congrega en seis grupos: Clorophytas o 1.8.1.2 Protozoarios algas verdes, Phaeophytas o algas pardas, Rodophytas o algas Son organismos eucariontes y unicelulares; algunos viven en rojas, Pyrrophytas o dinoflagelados (algunos son colonias. Comparten algunas características con los animales bioluminiscentes), Chrysophytas o diatomeas y Euglenophytas o (tienen movilidad, son heterótrofos, etc.); por ello alguna vez euglenas. 28 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 fueron clasificados en el reino animal. Aproximadamente se Algunos son benéficos, como Hypermastigida, protozoario conocen 45 000 especies, son cosmopolitas y viven en los más presente en las termitas que les ayuda a digerir la celulosa. variados ambientes. 1.8.1.3 Mohos Tienen formas muy diversas, como foraminíferos, radiolarios y Los mohos son organismos parecidos a los hongos; por ello heliozoarios. La gran mayoría son microscópicos. Son alguna vez estuvieron clasificados en el reino Fungi; sin heterótrofos, parásitos y de vida libre. Su reproducción es embargo, presentan más diferencias, lo que los hace pertenecer asexual de tipo fisión binaria y fisión múltiple, bipartición y a un reino aparte, por ejemplo, presentan una pared celular de gemación. Algunas especies se reproducen sexualmente por glucanos y celulosa y no de quitina como los hongos. Son conjugación, singamia y autogamia. Poseen diversas formas de organismos unicelulares, heterótrofos, que absorben el alimento locomoción: algunos presentan seudópodos o “falsos pies”, otros del suelo o de los tejidos de algunos organismos. Presentan tienen cilios y flagelos y otros más son sésiles. reproducción asexual por esporulación. Los protozoarios se agrupan en Sarcomastigophora (flagelados), Son cosmopolitas, de tamaño reducido, habitan en lugares Sarcodina (amibas, radiolarios, foraminíferos y heliozoarios), húmedos, fríos y sombreados de bosques, sobre troncos en Apicomplexa o Sporozoarios (sésiles como Toxoplasma y descomposición, hojas muertas y materia orgánica en Plasmodium) y Ciliophora (ciliados). Algunos ejemplos son los descomposición. Crecen como una masa mucilaginosa sobre la Paramecium (ciliado), Trypanosoma cruzi, T. gambiense, T. tierra, formando una estructura llamada plasmodio, que no son rhodesiense (flagelados) y Entamoeba histolytica (sarcodinos). células individuales, sino núcleos cubiertos por una fina capa. De Importancia: Los protozoarios forman parte de las cadenas colores vistosos como el género Physarum. alimenticias y contribuyen a la fertilidad del suelo. Causan Existe otro tipo de mohos, que, en lugar de formar plasmodios, enfermedades a plantas, animales domésticos y al hombre. forman seudópodos, que atraen células cercanas y forman una gran masa llamada seoduplasmodio, ya que se compone de BIOMEDICAS 29  CEPRUNSA I FASE – 2025 células individuales, sólo que agregadas para constituir a la larga 2. Cabej, N. R. (2012). Species and Allopatric Speciation. In N. un cuerpo fructífero que produce esporas para la reproducción. R. Cabej (Ed.), Epigenetic Principles of Evolution (pp. 707- Se agrupan en Myxomycota (mohos plasmodiales), Oomycota 723). Elsevier. (mohos acuáticos), Acrasiomycota (mohos celulares) y 3. Cabej, N. R. (2013). Rise of the animal kingdom and Chytridiomycota (mohos acuáticos quitridios). epigenetic mechanisms of evolution. In N. R. Cabej (Ed.), Importancia: Algunos causan enfermedades en plantas, como Building the Most Complex Structure on Earth (pp. 239-298). el mildiu de la vid o la roya tardía de la papa. Son degradadores Elsevier. de la materia orgánica (De Erice, 2012). 4. Curtis H., Barnes N., Massarini A., Schnerck A. (2008). Fig. 1.11. Protozoarios. Biología. Séptima edición. Editorial Médica Panamericana. 1160 pp. 5. De Erice E.; J. González (2012). Biología: La ciencia de la vida. Segunda Edición. McGraw-Hill / Interamericana Editores S.A. 468 pp. 6. Gargaud, M, Amils, R., y Cleaves, H. (2011). Encyclopedia of Astrobiology. New York: Campbell, N. Biology. New York: Fuente: Solomon et al. 2011 Pearson. BIBLIOGRAFÍA 7. Méndez, M. y Navarro, J. (2014). Introducción a la biología 1. Ahad, M, Garcia, Gamboa, (2012) Evolution of First Life evolutiva. ESEB-SOCEVOL. without Oparin (Primordial Soup) Theory of Evolution: A Critical Review. International Journal of Bio- Resource & Stress Management. 30 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 8. Ohta, T. (2013). Neutral Theory. In S. Maloy & K. Hughes (Eds.), Brenner’s Encyclopedia of Genetics (pp. 67-68). San Diego, CA: Elsevier. TEMA 2: BIOQUÍMICA 9. Pla-García, Jorge, & Menor-Salván, C. (2017). La composición química de la atmósfera primitiva del planeta Tierra. Real Sociedad Española de Química. El fascinante mundo dela bioquímica nos lleva a comprender la arquitectura molecular de los seres 10. Solomon, Eldra P., Linda R. Berg y Diana W. Martin (2011). vivos constituida por carbohidratos, proteínas, lípidos, Biología. Novena edición. ISBN: 978-607-481-934-2. 1420 ácidos nucleicos, entre otras moléculas, cada una de ellas con una estructura específica que en conjunto y pp. concordancia determinan las diversas funciones de todo ser viviente de nuestro planeta. 11. Storch, I. (2003). Linking a multiscale habitat concept to species conservation. Pp. 303-320. En: Landscape ecology and resource management: linking theory with practice. Island Press, Washington, D.C. BIOMEDICAS 31  CEPRUNSA I FASE – 2025 2 BIOQUÍMICA a) Atómico: Es la unidad de materia más pequeña y fundamental que puede participar en una reacción química; 2.1 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES por ejemplo, un átomo de hidrógeno. VIVOS Los seres vivos están muy organizados y estructurados, b) Molecular: Es la unión química de átomos, de tal suerte que siguiendo una jerarquía que puede examinarse en una escala de dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno y pequeña a grande, por lo tanto, la organización biológica refleja forman una molécula de H2O. Los átomos que componen el trayecto de la evolución sin importar que se estudie a un una molécula pueden ser idénticos (por ejemplo, H2) o individuo o el mundo de los seres vivos, puede identificarse un diferentes (por ejemplo, H2O) dando moléculas homogéneas patrón de complejidad creciente. y heterogéneas. Cada nivel supone determinadas características de la materia c) Macromolecular: Son moléculas grandes que se forman que en el nivel anterior no estaban presentes. Son niveles sin típicamente por polimerización, se forman por la combinación vida (abióticos) las partículas subatómicas, los átomos, los de muchos átomos o moléculas. Son macromoléculas los elementos, las biomoléculas y los organelos. Son niveles con polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos y algunos lípidos. vida (bióticos) los que le siguen (célula, tejido, órgano, sistema, Un ejemplo de macromolécula es el ácido organismos multicelulares). desoxirribonucleico (ADN), que contiene las instrucciones para la estructura y el funcionamiento de todos los Los organismos presentan los siguientes niveles de organismos vivos, Gerald Karp (2009) señala que: “Las organización: macromoléculas debido a su tamaño y las intrincadas formas 2.1.1 NIVEL QUÍMICO que estas pueden adoptar, algunas de estas moléculas Es el nivel abiótico más básico de organización, comprende los gigantes pueden realizar tareas complejas con gran precisión siguientes subniveles: y eficiencia.” (p. 41). 32 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 d) Supramolecular: Surge como producto de la interacción de c) Orgánico: Son colecciones de tejidos agrupados que las macromoléculas; son complejos supramoleculares los realizan una función común. ribosomas, las membranas biológicas, el nucléolo y los d) Sistémico: Son el conjunto de órganos parecidos, pero que cromosomas que cumplen diversas funciones en las células. no son capaces de realizar acciones independientes. Los virus son complejos supramoleculares y subcelulares e) Individuo: Conformado por un individuo que está constituido que constituyen una estructura proteica con ácido nucleico por varios sistemas. (ARN o ADN). 2.1.3 NIVEL ECOLÓGICO e) Organelos: Complejos supramoleculares de alta complejidad que son básicos en el funcionamiento de las a) Población: Conjunto de individuos de la misma especie que células: el núcleo es importante por contener la información habitan en la misma zona geográfica. genética; las mitocondrias, en la producción de energía; los b) Comunidad: El conjunto de poblaciones forman cloroplastos participan en la fotosíntesis; y los lisosomas, por comunidades, aunque sean de especies diferentes contener diversas enzimas. comparten el mismo espacio físico. 2.1.2 NIVEL BIOLÓGICO c) Ecosistema: Es el conjunto de seres vivos pertenecientes a a) Celular: Es el nivel biótico más importante porque en él se la comunidad y que interactúan en el medio donde habitan y encuentran la unidad fundamental de la vida: la célula, que con el ambiente. también está formada por unidades inertes como los átomos. d) Bioma: Colección de todos los ecosistemas que representa las zonas de vida en la tierra. en los que los individuos b) Histológico: Es el conjunto de células similares que llevan a comparten el mismo tipo de clima que les permite interactuar cabo funciones similares o relacionadas. Ejemplo, tejido entre sí y sobrevivir aquí. epitelial, conectivo, muscular, nervioso. e) Biosfera: Masa de vida del planeta, donde se realiza el BIOMEDICAS 33  CEPRUNSA I FASE – 2025 fenómeno de la vida. (Sarmiento Fausto, 2014) 2.2 BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS Leonardo Malacalza (2002) señala que: “La biosfera es el Todos los seres vivos están constituidos por los mismos nombre que se da al conjunto de seres vivientes de todo el bioelementos y biomoléculas (orgánicas e inorgánicas, y para planeta. Tiene un espesor de unos veinte kilómetros, diez poder entender mejor la estructura y función de los organismos hacia abajo en las fosas marinas y diez hacia arriba en las vivos necesitamos tener un conocimiento básico de las montañas”. (p.16). estructuras y funciones de estos, así como de la estructura y f) Ecósfera: Es la masa del planeta que comprende la biosfera, funciones de estas biomoléculas, y cómo interactúan entre sí la atmosfera, la hidrosfera y la geosfera. (Sarmiento Fausto, para producir movimiento, crecimiento, comunicación y como 2014) formar y utilizan energía. Fig. 2.1. Niveles de organización de la materia 2.2.1 GLÚCIDOS Llamados también carbohidratos o sacáridos, que provienen del griego “sakcharon” que significa “azúcar”, son los segundos componentes más abundantes de los seres vivos, literalmente son hidratos de carbono por su composición química que es (C H2 O)n. Dentro de las células los glúcidos desempeñan diversas funciones, en primer lugar está el de almacenamiento energía, combustible e intermediarios metabólicos, en segundo lugar, pentosas como ribosa y desoxirribosa forman parte de la trama estructural del ARN y ADN, en tercer lugar forman estructuras de Tomado de: las paredes celulares de bacterias y plantas y del exoesqueleto https://quizlet.com/ec/411864342/niveles-de-organizacion-de-la-materia- de artrópodos, así también, diremos que muchos se encuentran diagram/ unidos a proteínas y lípidos. Los vegetales los sintetizan por 34 BIOMÉDICAS  BIOLOGÍA CEPRUNSA I FASE - 2025 medio de fotosíntesis en grandes cantidades mientras que los formando aldehídos o cetonas. El prefijo polihidroxi- se refiere a animales pueden sintetizar algunos carbohidratos a partir de que cuentan con varios grupos hidroxilos (OH)”. (p. 62). lípidos y proteínas, pero en menor cantidad. (Melo, 2018) Fig. 2.2. Naturaleza química de los monosacáridos Clasificación: Los glúcidos, por el número de monómeros, se clasifican en Monosacáridos, Disacáridos, Oligosacáridos y Polisacáridos. 2.2.1.1 Monosacáridos: Llamados también azúcares simples, constituidos por una sola cadena. Carbohidratos que no pueden ser hidrolizados. Se nombra