Biología General Notas de Biología

Por:

Libardo Ariel Blandón Londoño

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Libardo Ariel Blandón Londoño

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Biología General

Biología General Notas de biología Por Libardo Ariel Blandón Londoño Licenciado en Educación Agroambiental y Ciencias Naturales, Politécnico colombiano Jaime Isaza Cadavid. Biólogo y Especialista en Metodología de las Ciencias Experimentales Universidad de Antioquia.

Medellín 2013

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Libardo Ariel Blandón Londoño

Biología General Autor: Libardo Ariel Blandón Londoño Writing: 2013 Edition Copyright 2013: Libardo Ariel Blandón Londoño Diseño de Portada: AE Autores Editores.

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Biología General PRESENTACIÓN

En los tiempos actuales donde la información pulula en todos los rincones del planeta y en los anaqueles de las bibliotecas, es necesario encontrar alternativas para acercarnos al conocimiento de los fenómenos de la ciencia, especialmente de la Biología. En las actuales circunstancias vemos cómo en las librerías existen libros de texto cuyos contenidos prevalecen desde el Siglo pasado y que no se ajustan a un curso en la Universidad, cualquiera que sea la orientación. Es por eso que la experiencia adquirida en las aulas de clase permite desarrollar un programa apropiado con los esquemas, bosquejos y ejemplos del docente en cada clase como recurso didáctico. Las notas de clase que presento son el producto del trabajo desarrollado durante muchos semestres en la universidad, las cuales han sido revisadas, corregidas y mejoradas cada vez que se termina un semestre de acuerdo a las situaciones vividas con los estudiantes y después de evaluar el curso con ellos. Lo importante del curso no es el contenido en sí, pues la información se halla por cantidades en internet, en las bibliotecas y en sistemas audiovisuales, lo importante es cómo se puede acercar al estudiante al conocimiento, cómo aprender a estudiar Biología, cómo aprender a retener conceptos haciendo uso de las memotecnias y las distintas técnicas para recordar mediante guías de lectura que le dan al estudiante una idea de lo que debe saber de cada tema. Como puede verse los temas están distribuidos de una manera hilada, con una secuencia definida; empezamos con unas generalidades, entre ellas un repaso sobre conceptos de evolución, sistemática y uso de los nombres científicos, métodos de investigación y los pasos del método científico, teoría sobre la distribución de los organismos, origen de los Reinos de los seres vivos, conceptos generales sobre la célula, su estructura, el núcleo, qué ocurre en su interior, la división celular, la reproducción, desarrollo embrionario, características de los seres vivos y una clasificación sencilla según el Reino.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Al final se presentan algunas bases de Ecología en las que se desarrollan unos conceptos sobre los ecosistemas y lo que ocurre en ellos, como lo es el flujo de la energía y el ciclo de la materia, para así aprender a aprovechar los recursos naturales con mesura, y hacer consciente la importancia del uso del medio ambiente sin degradarlo. Espero que este módulo llene las expectativas del estudiante de Biología general, que los esquemas le den luces sobre la interpretación de los fenómenos que ocurren en los seres vivos, y que los conceptos, cuando son modificados por uno nuevo, verdaderamente cumpla su función, desechar el concepto viejo y acomodar el nuevo en el aparato mental. El curso es una recopilación de temas que han sido organizados y adaptados, existen algunos temas bajados de internet, lo mismo que muchos esquemas y fotos, otras han sido elaboradas y redactadas por el autor el cual no está usurpando derechos puesto que no se está presentando el texto como propio.

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Biología General PRÓLOGO Sabemos que el cosmos es ilimitado… y que nuestra imaginación nos lleva a donde queramos… si miramos hacia arriba nos hallamos frente a una inmensidad infinitamente extensa; sin embargo esa gran extensión está atrapada en tres dimensiones. Dimensiones, que desde el punto de vista Euclidiano están muy bien definidas. Basta con mirar la profundidad del firmamento para sentirnos insignificantes criaturas. Pensemos en un viaje imaginario por el cosmos, aumentemos nuestro tamaño de una manera gradual e indefinida, salgámonos de esta atmósfera en la que estamos atrapados como pececillos en una pecera; nos sentimos libres con relación a este espacio que habitamos pero entramos a otra esfera mayor, seguimos atrapados en tres dimensiones. Empezamos a ver galaxias, galaxias y más galaxias hasta vernos frente a un archipiélago de ellas; cómo se ven más juntas a medida que salimos de este cosmos… estamos frente a un nuevo cosmos: el macrocosmos Continuemos aumentando nuestro tamaño, y veamos qué pasa con las galaxias. Se ven, cada vez, en mayor cantidad formando una masa amorfa y muy extensa, la distancia entre ellas disminuye gradualmente y los astros que las componen pasan a ser simples partículas que se desplazan unas alrededor de otras cada vez a mayor velocidad y más cerca unas de otras, el tiempo parece transcurrir más rápido. El movimiento de las partículas es cada vez más vertiginoso para el observador. Téngase en cuenta que desde la tierra cuando observamos el movimiento de los astros, este movimiento no se percibe a simple vista, la velocidad es aparentemente muy baja, ésta varía cuando cambiamos el punto de observación. Esa masa amorfa y enormemente extensa se va haciendo más maciza ante nuestros ojos, es decir va aumentando su densidad, mejora su resolución. ¿Será que si continuamos aumentando nuestro tamaño para ver el cosmos desde más lejos, esa masa amorfa empieza a tener forma para este nuevo observador? ¿Qué pasará con la velocidad? ¿Qué ocurre con el tiempo? Desde el sistema solar La tierra se demora un año para darle una vuelta al sol, pero desde aquí, desde este nuevo punto de

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Libardo Ariel Blandón Londoño observación las cosas son distintas, la tierra le da miles de vueltas en cuestión de segundos. ¡Qué fenómeno tan curioso! Ese conjunto de galaxias, ¿acaso son partículas de nuevos cuerpos, cosas o criaturas de otros mundos superiores? ¿mundos que están emplazados en niveles por encima de los que conocemos? En estas circunstancias el tiempo es otro y las cosas se mueven a gran velocidad; si no, miren esa pequeña partícula espiralada llamada Vía Láctea cómo es arrastrada por el viento intergaláctico. Sus subpartículas semejan los electrones de un átomo, obsérvese cómo sus movimientos son tan rápidos que no se pueden ver individualmente, se ven como una nube de polvo. Pensemos en que estas masas de materia fueran átomos que constituyen moléculas enormes y que éstas forman compuestos de mayor tamaño, estaríamos frente a otro mundo tal vez con características, a escala, iguales o diferentes pero formando un universo MACRO. Si nos ubicamos de nuevo en nuestro espacio cósmico adquirimos nuevamente el tamaño que estamos acostumbrados a ver, el del COSMOS. Todo es aparentemente normal, los astros giran tan despacio que ni siquiera percibimos sus movimientos, los astros los vemos distantes y aparentemente quietos y el tiempo vuelve a su normal paso… qué acurre si tomamos un tamaño, cada vez más pequeño y empezamos a penetrar por los poros de los cuerpos, pues es claro que la materia por muy densa que sea tiene espacios entre su arquitectura. Igual ocurre con los cuerpos de los seres vivos, entre los tejidos hay un espacio que contiene los elementos básicos para que las células sobrevivan y ese fluido extracelular denominado FEC está compuesto por sustancias las cuales presentan espacios intermoleculares. Si, haciendo uso de nuestra capacidad imaginativa de volvernos cada vez más pequeños, nos ubicamos en el FEC y entramos a la célula sumergidos en unas cuantas moléculas de agua, sustancia que la célula necesita, nos encontramos con una enorme empresa, que produce materiales de diversas clases como proteínas por ejemplo, consume grandes cantidades de energía, desecha material que no le sirve y almacena el que puede necesitar, es una empresa tan perfecta que parece administrada por sabios, es la que mejor maneja sus recursos y mejor optimiza la energía.

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Biología General Penetremos los retículos y atravesemos las membranas del núcleo, estamos flotando en un líquido viscoso de carácter ácido llamado red de cromatina. Para mejorar la estadía allí nos podemos instalar en un nucléolo el que desaparece cuando la célula comienza a prepararse para su división. Es interesante observar cómo van cambiando las características del contenido intracelular; el DNA se desenrolla lentamente y va surgiendo como una enorme serpiente subacuática mostrando sus dos cadenas de polinucleótidos que parecen interminables. Luego vemos cómo las bases nitrogenadas complementarias se van separando y van apareciendo del contenido nuclear nuevas bases para dar origen a una nueva cadena que va siendo rodeada por un estuche grueso de proteína, estamos presenciando la formación de los cromosomas. Si continuamos disminuyendo paulatinamente nuestro tamaño, podemos meternos en un cromosoma aprovechando la separación de las bases nitrogenadas complementarias. Nos hallamos ante un enorme promontorio de cuerpecillos de diferentes tamaños, los cromosomas formando díadas, con una característica extraordinaria: trasmitir los caracteres hereditarios. Dentro de casa estructura se halla la doble cadena de DNA, sumamente organizada formando la escalera en espiral. Entre los largueros paralelos de la escalera enrollada como una espiral, se observa una gran distancia, cada barrote tiene seis enormes moléculas, moléculas que están unidas entre sí por campos energéticos especiales llamados enlaces. Cada molécula tiene una gran variedad de cuerpos conocidos como elementos los largueros de la escalera son tan gruesos que sirven a la vez de “pasamanos” y están formados por varios elementos: un Fósforo en el centro y cuatro oxígenos en derredor, a una distancia bastante considerable. Esa molécula es el famoso ácido fosfórico. ¡qué molécula tan grande.! El fósforo que se encuentra en el centro ejerce una fuerza de atracción tan grande que no permite que los cuatro oxígenos se desprendan de él. Permanecen tan atraídos como los planetas del sol. Volvamos a los barrotes, éstos están conectados a los largueros también por campos de atracción tan fuerte que mantiene la estructura sin deformarse, no requiere de clavos ni pegantes, sólo hay campos de atracción. Existe un enorme anillo de cinco elementos a distancias tan 9

Libardo Ariel Blandón Londoño estratégicas que parecen pentágonos si uniéramos los campos de atracción con líneas, son las desoxirribosas o azúcares de cinco carbonos que sirven de puentes a las enormes moléculas de las bases nitrogenadas con los grupos fosfatos. Pero nos hagamos tanto énfasis en describir cada molécula, continuemos disminuyendo aún más nuestro tamaño y viajemos a través de uno de los anillos, el de la pentosa. Sabemos que es un anillo porque los cinco elementos que lo componen permanecen equidistando de un centro imaginario conservando la forma de una constelación donde las estrellas son cuatro elementos de carbono y uno de oxígeno y a la distancia se ven como un pentágono si uniéramos con líneas dichos elementos. ¡Qué espacio tan enorme existe entre esas cinco estructuras! Vale la pena continuar el viaje empequeñeciéndonos aún más. Ya necesitamos una nave espacial que nos transporte de un elemento a otro, como si fuera de una estrella a otra… como podemos darnos cuenta, los cuerpos elementales se mantienen a distancia por fuerzas de atracción entre ellos mismos, esas fuerzas de atracción forma campos energéticos tan potentes que no permiten que la materia se deforme. Desplacémonos a un astro o elemento cualquiera del anillo, a uno de los carbonos por ejemplo: estamos acercándonos a la órbita de un enorme cuerpo que emite una radiación la que empieza a hacerse más evidente a medida que nos acercamos a él. –una luz a la distancia puede verse muy tenue, pero a medida que nos acercamos a ella se hace más fuerte, más viva- nos estamos acercando a un cuerpo cada vez más luminoso, el astro, o la galaxia tal vez, llamada carbono. ¡Qué luminosidad tan brillante tenemos al frente, pero vayamos hacia ella, aumentémosle a la pequeñez y continuemos el viaje Estamos frente a un universo quieto, todo lo contrario al macrocosmos. Aquí todo es estático, no hemos visto movimiento alguno, al menos un movimiento aparente. Significativo. Continuemos acercándonos más a aquel astro carbono, el tiempo parece detenerse debido a la quietud de los cuerpos que allí se observan, no es que parece, es que el tiempo tiende a detenerse, pues estamos tardando mucho tiempo para trasladarnos de un ´átomo a otro. En el cosmos

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Biología General normal el traslado de un átomo a otro es inmediato, ni siquiera se puede medir el tiempo dada su inmediatez. Continuemos con nuestro viaje a la infinitez de lo pequeño, estamos viendo un enorme universo submolecular, estamos entrando al universo del MICROCOSMOS donde las cosas son a otro precio: el tiempo se detiene, todo está sumido en una quietud inimaginable y las distancias son astronómicas. Estamos penetrando el sistema Átomo de Carbono, Tendremos qué atravesar las barreras o capas de electrones (Efecto pantalla) para poder llegar a su núcleo que consiste en 12 enormes cuerpos, seis con carga positiva y seis sin carga alguna (son los Protones y los Neutrones). Es tan alta la suma de las cargas que la quietud de los cuerpos es obvia. Ubicados en el núcleo podemos notar que existen grandes espacios entre dichos corpúsculos debido a que como tienen la misma carga éstos se repelen entre sí. Estamos presenciando enormes vacíos repletos de cargas positivas que frenan cualquier movimiento en los corpúsculos que allí existen. Como todo es estático, ni el tiempo, ni la luz tienen sentido. Es el verdadero ABSOLUTO

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Biología General INTRODUCCIÓN

La Biología es la ciencia de la vida. Su centro de estudio son los seres vivos, estos seres son la razón de ser de la Biología. Podemos definir un ser vivo como tal, mas no la vida, es tan fácil identificarla, saber que un ser es vivo o no por las características que presenta a simple vista, pero la vida no nos atrevamos a definirla porque definir es limitar, encasillar y la vida no nos permite encasillarla. En el momento en que la definamos podemos crearla y hasta hoy ha sido imposible lograrlo. Bajo ciertas condiciones se puede postergar la vida en un cuerpo, pero no crearla. Basta con mirar un cuerpo para saber si es un ser vivo o no, no es necesario hacer un análisis minucioso, basta con mirarlo simplemente. Sus características elementales lo permiten, ¿respira? ¿se mueve? ¿crece? ¿se reproduce?

Diferencias entre un der inerte y un ser vivo La foto 1 muestra un cristal de sal y la 2 muestra células de la mucosa bucal.

Este conjunto de características lo delatan como ser vivo y, en resumen, constituye el metabolismo que consiste en todos aquellos intercambios que el ser vivo realiza con el medio: toma del medio materiales y energía y devuelve al mismo medio materia y energía transformada, en su interior se llevó a cabo este conjunto de cambios, esto es: metabolismo. Para tener una idea clara sobre la vida miremos el siguiente ejemplo: 13

Libardo Ariel Blandón Londoño Pensemos en una piedra y un animal. El animal tiene movimientos controlados, sube una cuesta y luego desciende por cuenta propia. La piedra no realiza ninguna de las dos acciones: hay que subirla y dejarla que ruede libremente por acción de la gravedad. El animal se comporta y la piedra no. Este fenómeno del comportamiento involucra aspectos como reproducción, crecimiento, reacciones ante diferentes estímulos, búsqueda de alimento, celo, cuidado de la prole, y un sinfín de elementos que le permiten vivir, adaptarse a diferentes medios y disfrutar del gozo de existir. Entre el grupo de seres vivos, el único capaz de complicarse la vida realizando estos análisis es el hombre, pues los demás no saben en qué categoría se hallan ni cómo se llaman. No saben que están siendo estudiados o clasificados, ignoran su ubicación en el espacio y en el tiempo. Compliquémonos, entonces la vida por un tiempo y empecemos a desgranar, paso a paso esta serie de conceptos sobre Biología para que entendamos mejor nuestra existencia, nuestra razón de ser y hagamos uso adecuado del medio que. nos rodea, de los Recursos Naturales y una racionalización en la alteración del paisaje. Los conceptos que vamos a dilucidar son elementales, lo que vemos a diario pero que no entendemos o que se nos pasa desapercibido; y que por ser elementales no son menos importantes que aquellos conceptos científicos que manejan los biólogos, precisamente son estos conceptos los que contribuyen al desarrollo de aquéllos, al avance de la ciencia.

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Biología General CONTENIDO

Pg.

1. FUNDAMENTOS DE LA BIOLOGÍA

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1 Nominación científica 2 Diseño de un experimento Ejercicio 1 3 La Biología como ciencia 4 Composición química de la materia viva Ejercicio 2

19 24 27 31 37 58

2. UNIDAD FUNDAMENTAL: La célula

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1 Descubrimiento 2 Estructura Ejercicio 3 3 Transporte a través de membrana Ejercicio 4 4 El núcleo celular Ejercicio 5 Ejercicio 6 5 División celular Ejercicio 7

65 67 74 75 80 82 92 102 103 118

3. FUNDAMENTOS DE EMBRIOLOGÍA

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1 Gametogénesis 2 Fecundación y desarrollo 3 Organogénesis Ejercicio 8

124 125 130 134

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Libardo Ariel Blandón Londoño 4 LOS REINOS DE LOS SERES VIVOS 1 R Mónera 2 R.Protista Ejercicio 9 3 R. Fungi o Micota 4 R. Vegetal Ejercicio 10 5 R. Animal Ejercicio 11 Ejercicio 12

135 139 143 148 149 156 161 161 189 215

5. FUNDAMENTOS DE ECOLOGÍA

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1 Ecología 2 Los ecosistemas 3 La energía en los ecosistemas Ejercicio 13

219 219 223 226

APÉNDICE

6. FUNDAMENTOS DE MICROSCOPÍA

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1.-Resolución de una imagen 2.-Medidas micrométricas 3.-Poder de aumento 4.-Campo visual Ejercicio 14

231 233 233 234 239

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Biología General

1 FUNDAMENTOS DE LA BIOLOGÍA

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Biología General 1.-FUNDAMENTOS DE LA BIOLOGÍA

1.1. Nominación científica Aunque Linneaus no creyó en la evolución, su visión intuitiva sobre la importancia de las homologías nos proporcionó un sistema de clasificación que hoy todavía se acepta. También merece la gratitud de los biólogos por haber creado un sistema de nomenclatura de las especies. Cada idioma tiene sus propios nombres para las especies de plantas, animales y microorganismos; así perro es hund para los alemanes y chien para los franceses. Los conocimientos biológicos, como los de cualquiera otra ciencia, se logran independientemente de las fronteras nacionales, por consiguiente los biólogos de cada país saben con toda precisión con qué organismos han estado trabajando sus colegas de otros países. El sistema de nombres científicos establecido por Linneaus cumple a cabalidad con este cometido. Los nombres científicos no se dan así de una manera espontánea, existen normas internacionales que permiten identificar un espécimen en cualquier parte del planeta, es un nombre unificado para todos los idiomas y debe ser latinizado. Todo nombre científico debe escribirse con letra bastardilla (este tipo de letra). Cuando no se dispone del tipo de letra Bastardilla, basta con escribir el nombre con el mismo tipo de letra que se viene usando y para salvarlo se subraya con una línea continua que abarque las dos palabras por ejemplo: Desmodus rotundus El nombre científico de toda especie consta, mínimamente, de dos palabras la primera corresponde al Género al cual pertenece el organismo y el segundo nombre es una característica de ese género, los dos nombres corresponden al nombre científico de la especie; el segundo nombre por sí solo no nos dice nada, concretamente al género le da forma de un sustantivo y el segundo nombre la modalidad de adjetivo. Frecuentemente el segundo nombre se deriva del nombre del 19

Libardo Ariel Blandón Londoño descubridor o del lugar donde fue descubierto. Por ejemplo el gorrión de Brewer se denomina Spizella brewery En el primer nombre que es el nombre genérico, la primera letra es mayúscula y el segundo empieza con minúscula. El nombre científico de la mosca de la fruta es: Drosophila melanogaster Cuando en un nombre científico aparece un tercer nombres o su inicial, no en letra bastardilla como en el ejemplo siguiente, éste último corresponde al autor, al taxónomo que lo nominó; así el perro doméstico se denomina Canis familiaris. Linneaus o Canis familiaris L. Éste utilizó palabras de origen latino para designar el género y la especie, pero en vista de que después de él se han descubierto tantas nuevas especies, los taxónomos han acuñado palabras nuevas a las cuales se les ha dado forma latina (latinización) como medellinensis o copacabanensis. Para escribir los nombres científicos, todos los biólogos de los distintos países, por ejemplo en el Japón, en la China, en Alemania o en América, utilizan las letras del alfabeto romano El latín y no los caracteres propios de su alfabeto. Ejemplo: This animal is a Canis familiaris. The scientific name is Canis familiaris. Es fácil imaginar que dado el vasto número de especies por denominar, puede presentarse el caso de que independientemente dos o más taxónomos propongan diferentes nombres para designar el mismo organismo; pero para resolver estas dificultades se han redactado reglas definidas respaldadas por comisiones internacionales. En ocasiones se incluye también, en el nombre científico de un organismo, una tercera palabra latinizada y escrita en letra bastardilla, se refiere al nombre de la subespecie y sirve para distinguir una forma particular, a veces local de la especie, de otras formas de una misma especie. No obstante las obvias diferencias externas, todas las razas de perros pertenecen a una misma especie; se conocen especies que contienen dos o más razas bien distintas. El único grupo taxonómico que “realmente existe” es la especie, los demás grupos son artificiales, son conceptuales, en síntesis, son construcciones para ordenar los distintos grupos de seres vivos y así facilitar su estudio.

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Biología General Ubicación de un organismo mediante una clave taxonómica: En la práctica es extremadamente difícil establecer la historia evolutiva de la mayor parte de las especies; la mayoría, especialmente las de cuerpo blando y los microorganismos, no dejaron prácticamente restos fósiles de sus estructuras. En consecuencia los taxónomos deben ensayar reconstruir la historia evolutiva de muchos grupos combinando las pruebas indirectas, principalmente las homólogas existentes entre las formas vivas con ciertas dosis de libre interpretación. Aún los Reinos animal y vegetal son elaboraciones de la mente humana. La existencia de organismos que no se ajustan ni a un grupo ni a otro permitirá comprender la razón para establecer un tercer reino, el Protista, un cuarto, el Fungi o Micota y un quinto, el Mónera. La tendencia general en la clasificación, ha sido la de elevar el status de los grupos más primitivos. Las algas verdeazules, por ejemplo, en alguna época se consideraron como un orden dentro de la clase Algae, la cual, a la vez, hacía parte del Phylum Thallophyta del Reino vegetal. Hoy la mayoría de los taxónomos ubican las algas verdeazules en un Phylum separado del Reino Mónera. En realidad, esta es otra manera de expresar el convencimiento gradual de que muchos de los grupos mayores de los organismos han tenido una historia evolutiva muy larga e independiente. El árbol genealógico de la vida tiene ya más de tres ramas principales, hoy son cinco que corresponden a los cinco Reinos establecidos: Mónera, Protista, Fungi o Micota, Vegetal y Animal en su respectivo orden evolutivo o de especialización. Hoy se habla ya de ubicar las bacterias en un Reino aparte. Para facilitar la ubicación taxonómica de un organismo, actualmente los investigadores se valen de claves taxonómicas con dos alternativas. Éstas se denominan claves dicotómicas, cada grupo de especialización ha elaborado claves que son de suma importancia tanto para aquellas personas que no son expertas como para las que han trabajado en temas de taxonomía. Veamos un ejemplo: estamos en presencia de un organismo determinado y queremos ubicarlo en un grupo taxonómico: ¿Qué hacemos?

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Libardo Ariel Blandón Londoño Veamos el siguiente ejemplo: es una guía tentativa que explica cómo se realiza una clave dicotómica, no se ajusta a una clave real. Primero: es vegetal o es animal. Si es vegetal pase a 1, si es animal pase a 2. Si el organismo que tengo es animal, paso a 2. Es invertebrado o vertebrado: Si es invertebrado pase a 4, si es vertebrado pase a 6.(o al número que señale la clave real) Si mi organismo es vertebrado paso a 6. Tiene aletas o es tetrápodo (4 extremidades): si tiene aletas pase a 7, si es tetrápodo pase a 8 Si mi organismo es tetrápodo paso a 8. Es homotermo o heterotermo: si es homotermo pase a 10, si es heterotermo pase a 14 Si mi organismo es heterotermo paso a 14. Tiene plumas o tiene pelo: si tiene plumas pase 16, y si tiene pelo pase a 20. Si mi organismo tiene pelo paso a 20. Es carnívoro o herbívoro. Si es carnívoro pase a 24, si es herbívoro pase a 30. Si mi organismo es carnívoro paso a 26. Es felino o canino. Si es felino pase a 36, si es canino pase 40. Si mi organismo es canino paso a 40. Es salvaje o doméstico: si es salvaje pase a 46, si es doméstico pase a 50. Si mi organismo es doméstico, paso a 50. Estoy en presencia, muy probablemente, de un perrito doméstico. Visite la siguiente página: http://es.wikipedia.org/wiki/Clave_dicot%C3%B3mica

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Biología General Clasificación de algunos organismos. Categoría

HOMBRE MURCIÉLAGO VAMPIRO Animal Animal REINO Chordata Chordata PHYLUM SUBPHYLUM Vertebrata Vertebrata Mamalia Mamalia CLASE Primates Chiroptera ORDEN Hominidae Phillostomidae FAMILIA Homo Desmodus GÉNERO Homo Desmodus ESPECIE sapiens rotundus

PERRO DOMÉSTICO Animal Chordata Vertebrata Mamalia Carnivora Canidae Canis Canis familiaris

En esta tabla se muestra la clasificación de varios individuos. En el espacio ensaye otro espécimen

La evolución, normalmente tiende a diversificar las especies de los organismos vivos. Permite que los individuos se diferencien más de sus primos y de sus ancestros. Esto se conoce como divergencia evolutiva. La historia general de la vida en la Tierra parece haber consistido en la formación de tipos de organismos, cada vez más diferentes. Cada dicotomía en el árbol genealógico representa dos tipos de organismos divergentes a partir de uno, el antepasado común. A veces la evolución parece actuar en sentido contrario. Dos linajes no relacionados entre sí pueden llegar a parecerse estrechamente. Esta evolución convergente explica la semejanza superficial que existe entre pingüinos, ballenas y peces de una parte y aves, murciélagos e insectos de la otra. La necesidad de nadar o volar eficazmente impone limitaciones definidas en la forma del cuerpo. Los organismos que sin estar relacionados entre sí, evolutivamente han tenido que ocupar un mismo medio, cada uno ha evolucionado de manera adecuada respecto al nuevo medio. El resultado ha sido el desarrollo de muchas semejanzas de estructura y, como hemos visto, han creado algo así como un rompecabezas para el taxónomo.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Por fortuna el examen cuidadoso de las formas revela sus verdaderas afinidades, aún el lego sabe que el pingüino es un ave y no un pez. La ballena podría parecer más problémica, pero es bastante claro cuál es su antepasado real. A diferencia de los peces verdaderos, la ballena tiene sangre caliente, piel, lleva a cuestas su cría y la amamanta. Esto hace que la ballena esté más relacionada con nosotros los mamíferos que con los peces. Además la disección anatómica de la ballena, revela la presencia de huesos rudimentarios que son homólogos a los de las extremidades inferiores de los cuadrúpedos terrestres. A pesar de la evolución convergente, la ballena no ha podido borrar la evidencia de su verdadero linaje.

1.2 Diseño de un experimento La observación desempeña un papel importante en un experimento. Es el primero de los pasos de la lista. En este recurso se utilizan los cinco sentidos físicos, junto con las técnicas de medición. Por lo tanto, se entiende que siempre hay ciertas limitaciones en la toma de datos en las observaciones. Para observar, no necesariamente tenemos que ver con nuestros propios ojos, podemos observar utilizando el olfato, la audición, y el tacto. Además podemos utilizar instrumentos de medición de diversas magnitudes como longitudes, áreas, volúmenes, capacidad, presión, temperatura, podemos utilizar también medidas simples y compuestas; éstas últimas se deducen de las primeras utilizando artificios matemáticos como las fórmulas, en las cuales se hallan respuestas de una manera indirecta; por ejemplo: hallar el área de un terreno: conociendo la longitud del largo y del ancho, se calcula el área total.

Elaboración de un diseño experimental En un criadero de pollos se ha observado que algunos tienen un desarrollo deficiente, (baja talla y bajo peso). El experimentador cree que el problema estriba en el tipo de alimento (Concentrado). En consecuencia se puede hacer la siguiente inferencia: si cambiamos el

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Biología General alimento, el desarrollo será diferente y puede ser mejor. Para comprobar la hipótesis será necesario realizar un experimento:

Los pasos que hay que seguir del método científico son: 1. Observación: observo las diferencias en tallas y pesos de cada uno de los pollos. 2. Detección del problema: ¿qué está pasando que hay diferencias en las tallas y en los pesos de algunos animales? 3. Hipótesis: debe ser el alimento. Respuesta tentativa. 4. Diseño del experimento: Elaboro una tabla para acomodar la información y así proceder a la experimentación. Obsérvese la tabla de la página siguiente: 5. Experimentación: llevo a la práctica el experimento. Ejecución del experimento. 6. Registro y análisis de los datos, comparo resultados. 7. Conclusiones: se compara la variable experimental de lo grupo control y grupo experimental para ver si coincide con la hipótesis, si ésta se comprueba se concluye que verdaderamente es el tipo de alimento el causante del problema. Grupos Variables Variables controladas

Variable experimental

Variable dependiente

Grupo control

Grupo experimental

Número de pollos, talla. Peso (masa) y edad; dimensiones de la jaula, lugar, cantidad de agua, cantidad de alimento.

Igual número de pollos, de igual talla, peso y edad; iguales dimensiones de la jaula, lugar, cantidad de agua cantidad de alimento Clase de alimento Clase de (concentrado) alimento (granos y verduras) Peso y talla de los Peso y talla de pollos los pollos

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Libardo Ariel Blandón Londoño El experimento está planteado, listo para ser ejecutado. Numeral 5 Experimentación Se toma un número determinado de pollos de igual (o muy aproximado) peso, talla y edad y se forman dos grupos con igual número. Se pesan, se miden y se anota la fecha. Se toman dos jaulas de iguales dimensiones, equipadas con igual cantidad de agua, igual temperatura pero con distinta tipo de alimento, una con granos y verduras y la otra con alimento concentrado en igual cantidad (igual peso). Se instala cada grupo de pollos en cada jaula, al cabo de un tiempo determinado se sacan los animales, se pesan, se miden y se analizan y posteriormente se toma nota de los resultados obtenidos.

Variables: Existen dos grupos de pollos, sometidos al mismo tratamiento en cuanto a agua, jaulas, temperatura, sitio, número, peso y talla entre otras. Uno, el de control con el alimento normal: concentrado y otro, grupo experimental con alimento diferente: granos y verduras. Al cambiar el alimento en uno de los grupos se espera un cambio en el desarrollo. Variables controladas: son el conjunto de elementos iguales que se tomaron para cada grupo: número de animales, talla, peso, agua, jaulas, lugar, cantidad de alimento, temperatura. Como puede verse: La variable experimental: es el tipo de alimento: concentrado para uno y granos con verduras para el otro. Variable dependiente: la que depende de la variable experimental (cambio de alimento) que sería el peso y talla (consecuencia del cambio). Acomodemos esta información en el cuadro anterior: Se espera que los pollos alimentados con concentrado tengan menor talla y peso; si esto

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Biología General ocurre, se comprueba que la hipótesis es verdadera. La conclusión es: el tipo de alimento influye en el desarrollo de los pollos.

Ejercicio 1 De las siguientes afirmaciones: cuáles son falsas y cuáles verdaderas. 1. Los pasos del método científico deben seguirse al pie de la letra para adquirir un conocimiento científico. ______ explique 2. La hipótesis es una pregunta o una respuesta surgida de la observación ______ explique 3. Para elaborar un diseño experimental es necesario determinar los grupos y las variables ______ por qué. 4. El grupo control es aquel que se somete a los cambios en relación con el factor de estudio ______ por qué. 5. El ordenamiento de los datos se expresan a través de gráficas, éstas me dicen cómo van los resultados _______ Qué significan los términos: falible, perfectible, predicción, racional y objetivo Interpretar las siguientes gráficas:

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(elaborado: Libardo Ariel Blandón L.)

La primera gráfica representa la curva normal de crecimiento de los protozoos llamados Paramecium aurelia y Paramecium caudalis cuando se desarrollaron por separado (sembrados en tubos diferentes): la segunda representa el crecimiento de los mismos pero cuando están juntos (sembrados en un mismo recipiente o tubo de ensayo). ¿Qué se puede deducir da cada una de las gráficas?, dé un concepto sobre los resultados obtenidos en ambos casos.

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Biología General Según la siguiente información, dé una respuesta a cada una de las preguntas: En un laboratorio de Biología se realizó un experimento para determinar qué tipo de hormona aceleraba el proceso de germinación de una semilla. Para tal efecto se tomaron 90 semillas de una planta dada. 30 se trataron con una hormona llamada auxina, 30 con otra hormona denominada citocinina y 30 sin hormonas. Al final del experimento se observó que las semillas tratadas con auxinas habían germinado 20 horas antes que el grupo control y las tratadas con citocinina germinaron 60 horas antes que las tratadas con auxinas. Del texto anterior se puede deducir: 1 La utilización de hormonas acelera por igual la germinación de las semillas. 2 Las semillas tratadas con auxinas y el grupo control germinaron al mismo tiempo. 3

La citocinina es una hormona que no favorece la germinación.

4

La auxina y la citocinina aceleran la germinación.

En este experimento el grupo experimental es: 1 Semillas tratadas con auxina 2 Semillas tratadas con citocinina 3 Semillas tratadas sin hormonas 4 Las dos primeras.

La variable dependiente de este experimento es: 1 2 3 4

Cantidad de semillas El tipo de tratamiento dado a cada grupo Tiempo de germinación Calidad de las semillas 29

Libardo Ariel Blandón Londoño Problema: La frecuencia respiratoria de los seres vivos puede verse afectada por diversos factores, En el siguiente caso quisiéramos identificar cómo la temperatura del agua afecta la frecuencia respiratoria de un pez. Con base en el problema anterior, plantear una hipótesis, un diseño experimental, donde se especifiquen las variables y los grupos control y experimental, predecir los resultados y las conclusiones. Para ello utilice la tabla siguiente, ésta es de gran ayuda para identificar los diferentes grupos y las variables que están en juego. NOTA: Después de llevar a la práctica el experimento, podemos echar mano de todos los recursos que estén a nuestro alcance para adquirir la mayor cantidad de información posible.

TABLA PARA PLANTEAR UN EXPERIMENTO Grupo control Grupos Variables Variables controladas

Variable experimental Variable dependiente

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Grupo experimental

Biología General 1.3 La Biología como ciencia ¿Qué es ciencia? Es el campo de estudio o de investigación en el que se utiliza el método científico. Muchos descubrimientos se han realizado por mera casualidad y otros son el producto de brillantes ideas de muchos investigadores. Para lograr una buena investigación se hace necesario la utilización del método científico que consiste en un conjunto de actividades lógicas que permiten descubrir la verdad en una ciencia. Para que una ciencia sea “verdadera ciencia” es necesario que permita ser matematizable, es decir, que se pueda expresar mediante las matemáticas, dicen los epistemólogos. Según lo anterior son ciencias: la Física, la Química y la Biología y por supuesto las Matemáticas, aunque existen versiones que aseguran que las matemáticas son una herramienta, más que una ciencia. La ciencia es discutible y falible, las matemáticas son precisas, por tanto se discute que sea ciencia. 3.2 Ramas de la Biología. Toda ciencia, para su desarrollo, se subdivide en saberes más específicos y surgen, entonces, las ciencias derivadas de un saber principal llamadas Ramas. Dichas Ramas son especializaciones de la Ciencia principal. En el caso de la Biología al aparecer nuevos Reinos surgieron nuevas ramas de especializaciones. Como ramas de la Biología tenemos: Zoología, Botánica, Microbiología, Bacteriología, Citología, Ornitología, Mirmecología, Mastozoología, Neurología, Anatomía, Fisiología, Etología, Entomología, Micología y la Genética entre otras. ¿Podrías consultar otras? Describir, en pocas palabras cada una de las ramas anteriores.

¿Podría mencionar otras y definirlas? Analicemos el siguiente esquema. Defina cada una de las ramas que aparecen allí. Utilice, para ello los prefijos, éstos dan razón del significado de las palabras. 31

Libardo Ariel Blandón Londoño Ramas de la Biología

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Biología General Ciencias de Transición o de encrucijada Son aquellas ciencias que combinan su interés o centro de estudio con otras ciencias, constituyen un híbrido. Como ciencias de encrucijada de la Biología tenemos: Bioquímica: híbrido entre Biología y Química, Biofísica: entre la Biología y la Física. Bioestadística: entre la Biología y la estadística.

Nota: La filosofía, la psicología y la pedagogía no se pueden considerar Ciencias porque no se pueden desarrollar mediante las Matemáticas; dicen los epistemólogos que en el momento en que evolucionen y se puedan expresar mediante las matemáticas, en ese momento serían consideradas como Ciencias. Cuando están en ese proceso de evolución se les llama Pseudociencias. En cuanto a otros campos de estudio que tienen qué ver con la aplicación de tecnologías, de recursos u otras estrategias reciben el nombre de Disciplinas.; como ejemplo podemos citar las ingenierías, y las artes entre otras.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Diversidad de los seres vivos Los seres vivos, como cualquier objeto existente en la naturaleza, está constituidos por átomos. El átomo: Es la mínima unidad en que se puede dividir la materia sin que pierda sus propiedades físicas. Los átomos se unen para constituir moléculas, las moléculas se unen para formar células. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos debido a que es la mínima parte de ellos que es capaz de metabolizar por sí misma; es decir; respira e intercambia material y energía con el medio por sí sola. El conjunto de células constituye un tejido, un conjunto de tejidos origina un órgano, el conjunto de órganos conforma un sistema y el conjunto de sistemas da origen a un individuo. El individuo es otra unidad que es capaz, como la célula, de funcionar por sí mismo; metaboliza, se reproduce, intercambia materia y energía con el medio que lo rodea, y se comporta como cualquier ser vivo. Los individuos se unen para formar poblaciones; las poblaciones son un conjunto de individuos de la misma especie, se reproducen entre sí y comparten un mismo nicho ecológico (posición en la red trófica). Ejemplo: una población de ratones, un hormiguero, un sembrado de banano, un trigal y la población humana de una región. Cuando tenemos varias poblaciones que se entrecruzan estamos en presencia de una comunidad. En un sembrado de maíz tenemos el ejemplo clásico de una comunidad. Allí comparten sus actividades biológicas hormigas, colémbolos y otros insectos, distintos tipos de aves, roedores y muchas otras poblaciones que dependen directa o indirectamente del maizal. Téngase en cuenta que las diversas poblaciones deben compartir el mismo hábitat o lugar y deben depender unos de otros de alguna manera. El conjunto de comunidades ubicado en un mismo escenario o territorio constituyen un ecosistema y el conjunto de ecosistemas forman la Biosfera que es la parte viva de la tierra.

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Biología General

La biósfera es otra unidad en la que confluyen todos los seres vivos. Es la parte viva de nuestro planeta. A la biósfera se le considera la piel de la Tierra. En el suelo comprende desde donde empieza la capa vegetal hasta la parte más alta de un árbol y en el agua hasta donde llegan los rayos solares (zona eufótica o iluminada). Sólo se consideran estos rangos debido a que es ahí el lugar donde se desarrollan los seres vivos, donde hay fotosíntesis la cual genera la dependencia trófica. Hay aves que vuelan muy alto pero tienen que bajar al suelo o a los árboles para alimentarse o para anidar. Lo mismo ocurre con los animales acuáticos marinos, aunque vivan en el fondo en lugares oscuros, dependen, para su nutrición, de los organismos planctónicos de la zona eufótica o iluminada que es donde se realiza la fotosíntesis y se produce alimento para todas las cadenas tróficas del mar. La fotosíntesis es la fuente de alimento de cualquier cadena trófica en los ecosistemas tanto acuáticos como terrestres. En la Biósfera, pues, es donde se desarrollan los seres vivos: allí comen, se reproducen, interaccionan y ejercen su evolución.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Reinos de los seres vivos Inicialmente se consideraban sólo dos Reinos de los seres vivos: Reino Animal y Reino Vegetal. Posteriormente, para facilitar el estudio, se fueron derivando campos de estudio más restringidos que permitieron aumentar los Reinos así: De los Reinos Vegetal y Animal se sustrajeron los organismos unicelulares: protozoos y protofitas, tanto nucleados como aquellos sin núcleo aparente y se originó el Reino Protista.

Los microbiólogos, más adelante, vieron que era necesario separar los organismos unicelulares sin núcleo del Reino Protista y aparece, entonces el Reino Mónera. Hoy parece que se amplía el número a seis debido a que ya se habla del Reino de las bacterias. Analicemos el esquema anterior:

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Biología General Lo propio sucedió con el Reino Vegetal; los botánicos se vieron en la necesidad de separar de este Reino aquellos vegetales descomponedores denominados hongos y aparece así el Reino Micota o Fungi quedando en el Reino Vegetal sólo las plantas verdes o fotosintéticas. Hoy se habla ya del Reino de las bacterias.

4 Composición química de la materia viva Los seres vivos, como todo cuerpo que existe en la naturaleza, están hechos de materia, pero este tipo de materia es especial, debido a que está constituido por material orgánico, estos compuestos se denominan orgánicos por tener carbono en su estructura molecular. Las sustancias que componen los seres vivos son: los carbohidratos o glúcidos, los lípidos o grasas y los prótidos o proteínas. Este material es producido por las plantas verdes a través de la fotosíntesis; los animales lo consumen, lo digieren, lo transforman en material corpóreo y lo que no les sirve lo eliminan al medio en forma de desechos incluyendo la energía en forma de calor que va al medio. Los plastidios son las estructuras encargadas de almacenar dichos compuestos, los amiloplastos almacenan almidones que son los carbohidratos, base de la alimentación de los consumidores de primer orden; los elaioplastos u oleoplastos almacenan lípidos (aceites vegetales) comunes en el aguacate, coco, higuerilla, el olivo entre otros; y los proteoplastos almacenan proteínas y abundan en los frutos. La celulosa es otro carbohidrato con características especiales, su función es estructural, hace parte del cuerpo de la planta. De ella dependen una gran cantidad de animales: los herbívoros, los cuales transforman este material en carne, alimento para el resto de consumidores. Los animales herbívoros devoran el material vegetal (lípidos, proteínas y carbohidratos) lo desdoblan o digieren, lo reducen a sus unidades estructurales y luego autofabrican su propio material animal o masa biológica: proteína animal (carne), grasa animal (manteca) y carbohidrato animal (glucógeno). 37

Libardo Ariel Blandón Londoño Las plantas producen y los animales consumen, las plantas construyen cada molécula partiendo del agua y los nutrientes que toman del suelo y del gas carbónico que toman del aire o del agua y aprovechando la energía luminosa fabrican el alimento; este proceso se llama fotosíntesis. Los animales toman todo este material, lo digieren, lo desdoblan en sus unidades básicas constituyentes y mediante la respiración lo transforman en gas carbónico y agua, y la energía química la liberan en forma de ATP (adenosín trifosfato) que son pequeños paquetes de energía que el animal necesita para su metabolismo y sus actividades físicas. En la planta, entonces, se da la síntesis de los tres compuestos y en los animales se da la digestión que desdobla en sus unidades elementales estos tres compuestos. 4.1Moléculas de la vida: Los seres vivos están constituidos por unos compuestos definidos que son comunes para todos, estos son los carbohidratos o Glúcidos, grasas o Lípidos, proteínas o Prótidos y Ácidos nucleicos. Estas sustancias se llaman biocompuestos y son de carácter orgánico.

Los glúcidos La glucosa es la biomolécula combustible más importante para la mayor parte de los organismos y es también la unidad estructural básica o precursora de los polisacáridos más abundantes. En el organismo es la sustancia que se metaboliza o se quema primero, en los animales se acumula en forma de glucógeno que es un almidón animal. El almidón se encuentra en cantidades muy grandes en las plantas, de las que constituye la forma principal de combustible de reserva. La celulosa es el componente estructural predominante en los tejidos fibrosos y leñosos de las plantas. Es una cadena con OH alternos que dificultan la digestión u oxidación de la molécula.

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Biología General Los lípidos Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre. Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas dos características: A Son insolubles en agua B Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno. Los Lípidos son también llamados grasas y están compuestas por tres moléculas de ácido graso y una de glicerol. Constituyen el combustible más importante debido a que se acumula en los tejidos adiposos, y tienen mayor cantidad de energía por miligramo.

Las proteínas Desde el punto de vista químico son polímeros grandes o son poliamidas y los monómeros de los cuales derivan son los ácidos aminocarboxílicos (aminoácidos). Una sola molécula de proteína contiene cientos, e incluso miles de unidades de aminoácidos, los que pueden ser de unos veinte tipos diferentes. El número de moléculas proteínicas distintas que pueden existir es prácticamente infinito. Es probable que se necesiten decenas de miles de proteínas diferentes para formar y hacer funcionar un organismo; este conjunto de proteínas no es idéntico al que constituye cualquier ser vivo. Siempre serán diferentes. La importancia biológica de las proteínas es que constituyen gran parte del cuerpo animal. Lo anterior lo podemos resumir así: Son las sustancias de la vida, pues se les encuentra en la célula viva. Son la materia principal de la piel, músculos, tendones, nervios, sangre, enzimas, anticuerpos y muchas 39

Libardo Ariel Blandón Londoño hormonas. Dirigen la síntesis de los ácidos nucleicos que son los que controlan la herencia. Las proteínas actúan como pilares en las células y conforman las paredes y la estructura en general de la célula, es el combustible que se quema de último cuando la célula necesita energía y no tiene de dónde echar mano para satisfacer la demanda. Cuando esto ocurre, el fenómeno se llama desnutrición.

Ácidos nucleicos Comprenden el material genético que se halla en el núcleo de cada célula, en él está codificada la herencia, la cual pasa de padres a hijos de generación en generación. Son el RNA y DNA. Metabolismo Los materiales biológicos son producidos por las plantas. Éstas fabrican, mediante la fotosíntesis, el alimento que consumen las animales y los descomponedores, es decir: los consumidores. Partiendo del agua que extraen del suelo con nutrientes disueltos y del CO2 que toman de la atmósfera las plantas fabrican los carbohidratos, los aceites esenciales y las proteínas. materiales que de una u otra forma constituyen el alimento que los animales consumen. El material del suelo pasa a ser parte del cuerpo de la planta. La energía luminosa que activa las reacciones para dicha producción queda almacenada en los enlaces que constituyen las moléculas de alimento que se forman; esta energía queda contenida como energía química, una forma de energía potencial. Formación de los monosacáridos: Un monosacárido es una molécula de azúcar de seis carbonos, los más comunes la glucosa, la fructosa y la galactosa. Son, en total, unos 16 isómeros diferentes. Veamos la reacción elemental: 6CO2 + 6H20 producen 1 molécula de C6H12 O6 + 6O2 que va a la atmósfera.

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Biología General Este evento es precedido por otro que origina una segunda molécula, luego por una tercera y una cuarta y así sucesivamente. Como las moléculas de cada monosacárido que se forma deben ser almacenadas, entonces deberán unirse en cadenas. Primero se une un par dando origen a un disacárido, dos disacáridos se unen y así forman cadenas largas llamadas polisacáridos. La manera como se combinan es la siguiente: Una glucosa con otra glucosa forman el disacárido maltosa. Una cadena de maltosas constituye una cadena de almidón el que es almacenado inmediatamente en los amiloplastos, éstos pueden estar en el tallo o en las raíces según la planta. La forma como se unen las moléculas se pueden apreciar más adelante. Una glucosa con una fructosa forman el disacárido sacarosa, el azúcar común con el que endulzamos el café. Una glucosa con una galactosa origina el disacárido lactosa o azúcar de la leche. Formación de los aceites esenciales: En la hoja no se sintetizan solamente glucosas, sino también moléculas de ácidos grasos y gliceroles, lo mismo que una buena cantidad de aminoácidos. Una manera de almacenar este material producido es formando moléculas más grandes y más estables, construye, entonces las moléculas de lípido en forma de aceites esenciales cuyas estructuras contienen ácidos grasos insaturados, es decir, con cadenas carbonadas ricas en enlaces dobles. La manera como se construye una molécula de lípido se verá más adelante. Formados los aceites, éstos son almacenados en estructuras denominadas oleoplastos o simplemente elaioplastos como en la cáscara del limón, del naranjo, semillas y flores. Formación de proteínas: Los aminoácidos son las unidades que constituyen las proteínas. Existen unos veinte aminoácidos en las proteínas de los seres vivos que combinados entre sí forman un infinito número de ellas todas diferentes, de ahí la gran variedad de seres vivos 41

Libardo Ariel Blandón Londoño existentes. Estas proteínas son guardadas, como reserva en las frutas, semillas y otros lugares del cuerpo de la planta. La forma como se unen las moléculas de aminoácidos para formar un dipéptido y por consiguiente una cadena o polipéptido la veremos más adelante. Las proteínas fabricadas por la planta son almacenadas en los proteoplastos. Producidos y almacenados los materiales anteriores en la planta, la convierten en el objetivo principal de los consumidores. Debido a que de ella dependen las demás seres vivos para subsistir, ellas proporcionan el alimento, son comidas o devoradas por ellos, quienes desdoblan cada uno de los tres productos en sus unidades mínimas. Con los carbohidratos respiran, las grasas las desdoblan para armar nuevamente sus propias grasas que les sirven de reserva energética, y con las proteínas que desdoblan en sus respectivos aminoácidos, los analizan, reordenan y fabrican su propio cuerpo, así el perro fabrica más perro, el gato más gato y el caballo más caballo. El material vegetal, ahora, está haciendo parte del cuerpo de quien comió, la materia ha sufrido una transformación. En este acto el animal en su metabolismo, produce CO2 + H2O que va a la atmósfera y de ella toma el O2 proporcionado por las plantas en la fotosíntesis. A la vez, ese CO2 y esa agua son aprovechadas por la planta para la producción de más alimento Ahora: ¿qué pasó con la energía? Miremos: Cuando se desdobla una molécula de almidón en maltosa y ésta en glucosa, la glucosa va al torrente sanguíneo el que lo lleva al fluido extracelular para ser incorporado a la célula, éste es el combustible que dichas células necesitan para respirar, en este acto las células, en la mitocondria liberan esa energía en forma de ATP así: C6H12O6 se quema en presencia de O2, libera la energía que contiene y produce 6CO2 + 6H2O que van a la atmósfera a través del aire que es

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Biología General expelido en la respiración. Este proceso en el que se quema el combustible y se libera la energía se llama respiración.

Metabolismo de los carbohidratos

(elaborado: Libardo Ariel Blandón L)

Dicho de manera más simple: 6 moléculas de Agua + 6 moléculas de gas carbónico reaccionan en presencia de luz para producir 1 molécula de Glucosa (azúcar) y 6 de oxígeno que van a la atmósfera. Como podemos ver, la glucosa es una hexosa (azúcar de 6 carbonos); y es la unidad mínima, de ahí el nombre de monosacárido (mono: uno y sacárido: azúcar) La glucosa es un carbohidrato, este nombre se deba a que conserva la misma proporción de oxígeno e hidrógeno del agua: 2 : 1 Existen 16 isómeros de la glucosa, pero los más comunes son los conocidos como levoglucosa y dextroglucosa, los nombres químicos de estos son Fructuosa: el azúcar de las frutas y Manosa; la galactosa es el azúcar de la leche que combinado con glucosa produce lactosa.

Molécula de glucosa y sus dos isómeros fructosa y galactosa. Todas corresponden a la fórmula condensada C6 H12 O6 (elaborado: Libardo Ariel Blandón L)

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Libardo Ariel Blandón Londoño Dos monosacáridos forman un disacárido, y muchos un polisacárido, según lo anterior, un polisacárido es una larga cadena de unidades, al igual que un polímero es una larga cadena de monómeros, cada unidad de azúcar es un monómero. Como ya se había anotado, las dos moléculas de glucosa se unen para formar maltosa, ésta es un disacárido, una de glucosa se une con una de fructosa y constituyen una molécula de sacarosa: otro disacárido; y una de glucosa se une con una de galactosa para formar el disacárido lactosa. Estos tres disacáridos se desdoblan en sus respectivas unidades en las vellosidades intestinales donde son atacados por sus enzimas específicas: la maltasa, la sacarasa (La ausencia provoca una enfermedad denominada Intolerancia hacia la sacarosa, de difícil diagnóstico, muchas veces se confunde con la intolerancia a la lactosa). y la lactasa respectivamente para luego ser absorbidas al torrente sanguíneo. Analicemos la siguiente reacción: dos monosacáridos producen un disacárido más una molécula de agua

C6 H12 O6 + C6 H12 O6

C12 H22 O11 + H2 O

C6 H12 O6 + C6 H12 O6 C12 H24 O12 - H2 O = C12 H22 O11 Las moléculas se unen para formar cadenas; cada unión se da mediante puentes de oxígeno, el puente se forma por la sustracción de una molécula de agua. Glucosa + Glucosa = Maltosa (disacárido) y una cadena de éstos forman un polisacárido que en este caso es un almidón, éste se almacena en los amiloplastos de la planta. Glucosa + Fructosa = Sacarosa (disacárido): es el azúcar de la caña y de la remolacha, la utilizamos para endulzar bebidas.

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Biología General Glucosa + galactosa = lactosa (disacárido) o azúcar de la leche. Observemos el siguiente esquema: analicemos la formación de puentes de oxígeno con la respectiva producción de agua: se forma una molécula por cada unión.

Los almidones Son moléculas de carbohidratos de gran tamaño formadas por cadenas de unidades de glucosa. Los almidones son la forma de almacenamiento del azúcar, este proceso ocurre tanto en plantas como en animales, sólo que en estos últimos se sintetiza en el hígado en forma de un almidón animal, origina una cadena ramificada denominado glucógeno que es una reserva inmediata de energía, se almacena en los músculos que es donde más se necesita. Cuando hacemos movimientos inesperados, ésta es la fuente inmediata de energía. Los carbohidratos, pues, son la fuente nutricional de la mayor parte de la población mundial, se alimenta con el almidón almacenado en el centeno, trigo, maíz, arroz y papa entre las más conocidas.

Desdoblamiento o hidrólisis de los carbohidratos Antes de que los carbohidratos sean asimilados por los consumidores, éstos deben ser digeridos; las cadenas largas deben romperse en sus 45

Libardo Ariel Blandón Londoño unidades de pares de glucosa: Maltosas. Este proceso se realiza en la boca gracias a la ptialina: que se produce en las glándulas salivares y las desdobla en maltosas, estas continúan hacia el intestino delgado donde actúa la maltasa, la cual reduce el disacárido a dos moléculas de glucosa que son las que van a la sangre para ser llevadas a la célula; Para iniciar el proceso es necesario la presencia de enzimas como la amilasa que rompe los enlaces (puentes de oxígeno) del almidón entre cada dos moléculas; los enlaces libres deben ser llenados con moléculas de OH- y H+ que se adquieren de la hidrólisis del agua, donde la molécula se rompe. Así se reponen los iones que produjeron agua en la síntesis. El rompimiento de la molécula de agua en sus iones se llama hidrólisis.

De lo anterior se deduce que la digestión es llamada también hidrólisis porque es necesario reponer toda el agua que se produjo en la síntesis. Por cada enlace que se rompa se necesita hidrolizar una molécula de agua. La celulosa: Es otro polisacárido de suma importancia dado que constituye el cuerpo vegetal, cumple una función estructural. La rigidez de las plantas se debe a las grandes cantidades de celulosa que producen, otros ejemplos de celulosa son el papel, el algodón y la madera. Como podemos ver es el carbohidrato más abundante en la naturaleza. En algunos animales hay presencia de celulosa como en las jeringas de mar (subphylum Tunicata) que están envueltas en una túnica o cubierta de celulosa, también se ha detectado, en pequeñas cantidades, en la piel de los ancianos. Las moléculas de celulosa, como la amilopectina, consisten de cadenas muy largas y ramificadas de unidades de glucosa, una sola molécula puede tener más de tres mil unidades. La diferencia

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Biología General con el almidón radica en la posición alternada de cada unidad de glucosa.

La propiedad de tener las unidades de glucosa invertidas alternadamente es suficiente para imposibilitar su hidrólisis mediante la acción de las amilasas. Existe una enzima: la celulasa producidas por ciertas bacterias, protozoos, algunos caracoles terrestres, y algunos insectos que permiten la hidrólisis de estas moléculas. ¿Qué podría decirse de las vacas, conejos y termites que dependen directamente de la celulosa? En cada caso la celulosa es digerida mediante microorganismos que están en el tracto digestivo de dichos animales. Las termites dependen de un flagelado: la Trichonympha que cumple la función digestiva. La celulosa es importante en la nutrición humana porque aumenta la posibilidad de recursos cárnicos de quienes la consumen, además es una

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Libardo Ariel Blandón Londoño magnífica fuente de fibra que ayuda en la digestión y en la protección del tracto digestivo. Metabolismo de los lípidos Las grasas o lípidos Son compuestos de Carbono Hidrógeno y Oxígeno, este último en grandes cantidades, lo que es muy importante porque indica que la molécula está en menor grado que en carbohidratos, lo que permite almacenar mayor cantidad de energía, libra por libra las grasas proporcionan la reserva más concentrada de energía existente en los seres vivos. La energía concentrada en las grasas se libera cuando se oxida la molécula en la respiración celular. Síntesis de los lípidos: Una molécula de lípido está formada por cuatro moléculas: tres de ácido graso y una de glicerol. Cada ácido graso tiene una secuencia de carbonos que termina en una función ácida. La estearina, por ejemplo tiene 17 carbonos sin contar el C del grupo ácido.

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Biología General

Cuando ente dos carbonos consecutivos aparecen enlaces dobles (insaturaciones), estamos hablando de lípidos insaturados, a medida que aumentan las insaturaciones, el lípido se va haciendo más líquido, el punto de fusión baja, es decir se licua a temperatura más bajas, son los aceites; los más insaturados son los más líquidos como el aceite de oliva. En las plantas se producen estas tipos de aceites los cuales se almacenan en los elaioplastos u oleoplastos como ya habíamos anotado. Los animales los consumen, los metabolizan, los reducen a sus unidades nuevamente y fabrican su propia grasa la que almacenan como reserva de energía.

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Libardo Ariel Blandón Londoño En este proceso los ácidos grasos van perdiendo sus enlaces dobles y se van convirtiendo en ácidos grasos más saturados, así el producto de la síntesis en el animal es una grasa más saturada, más densa: las mantecas y los sebos que son propios para la fabricación de jabones mediante el proceso de la saponificación. Las grasas no saturadas se licuan a temperaturas más bajas que las grasas saturadas, por lo cual se les denomina aceites. Desdoblamiento o hidrólisis de las grasas: para hidrolizar o desdoblar una molécula de lípido, se requiere que el animal tenga las enzimas apropiadas para romper los enlaces en los puentes de oxígeno, estas enzimas son las lipasas, después de que la enzima ha roto el enlace en cada puente de oxígeno, ese oxígeno queda libre, allí debe hidrolizarse o romperse una molécula de agua para obtener H+ y OH -, los cuales irán a ocupar su respectivo puesto: H+ al lado del oxígeno libre con carga negativa y OH- al lado del C libre del glicerol que tiene carga positiva. Como puede verse para desdoblar una molécula de lípido se necesita que se hidrolicen tres moléculas de agua para tres puentes de oxígeno. Analicemos los esquemas que aparecen más abajo: Los fenómenos de la síntesis e hidrólisis son aprovechados por algunos animales que tienen qué recorrer grandes distancias en lugares áridos, es el caso de los camellos quienes al iniciar el recorrido toman mucha agua, desdoblan la grasa de las gibas en sus unidades básicas (ácidos grasos y glicerol) y gastan esa agua en la hidrólisis.

Acción de la lipasa

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Biología General A medida que van necesitando agua, empiezan a sintetizar grasa, la van acumulando en las gibas y el agua que se produce en la síntesis (tres por cada molécula) la van gastando en su recorrido por el desierto. Cuando llegan a un lugar donde encuentren agua se recargan nuevamente y empiezan luego otro ciclo.

Las grasas se almacenan en los tejidos adiposos y debajo de la piel cumpliendo su función termorreguladora, como las grasas son insolubles en agua, los ácidos grasos pueden cambiar una molécula de ácido graso por una sustancia que contenga fósforo, la molécula resultante es un fosfolípido que es soluble en agua. También, emulsionándolas, es decir convirtiéndolas en gotitas muy finas se logra hacerlas coloidales y por consiguiente solubles, se les llama emulsiones. Una grasa emulsionada se hace vulnerable al ataque de las lipasas. Derivados de las grasas son los esteroides, como es el colesterol y la progesterona. 51

Libardo Ariel Blandón Londoño Metabolismo de las proteínas Las proteína denominadas prótidos, son moléculas muy complejas, formadas por macromoléculas que contienen átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno como los glúcidos o carbohidratos y los lípidos, además de nitrógeno y en muchos casos azufre. Las proteínas constituyen el armazón de los seres vivos, actúan como pilares: la piel, la hemoglobina, la carne, las hormonas y los tendones son proteínas. Las proteínas son polímeros constituidos por largas cadenas de monómeros llamados aminoácidos. Se conocen unos veinte aminoácidos diferentes presentes en los alimentos que son la base para la construcción de una proteína; cada aminoácido está constituido bajo el siguiente plan:

O //

-

El grupo NH2 es el grupo amino y la terminación C OH es el grupo ácido y R es el radical que es diferente para cada una de los distintos aminoácidos, no obstante R es relativamente simple y se conoce su fórmula estructural. Ejemplo: Si R es Hidrógeno corresponde al aminoácido Glicina, si es CH3 corresponde a alanina. Consulte otros aminoácidos para ampliar los conceptos. En el siguiente cuadro aparece una lista de los aminoácidos:

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Biología General

Síntesis de las proteínas: La unión de dos aminoácidos se denomina dipéptido, de tres tripéptido y de muchos polipéptido hasta formar una larga cadena que es lo que se conoce como proteína. Según el grado de complejidad las proteínas son de estructura primaria, cuando son lineales, de estructura secundaria, cuando la estructura lineal adquiere una forma más compleja, terciaria cuando se enrolla sobre sí misma y Globulares cuando adquieren un grado muy alto de complejidad. Las proteínas se desnaturalizan a cierta temperatura, es decir pierden su forma natural. Un aminoácido se une con otro formando, como los anteriores, puentes y dando origen a moléculas de agua entre un grupo ácido y el grupo amino del siguiente. Por cada unión se produce una molécula de agua. Sobre el proceso de síntesis volveremos cuando analicemos, la síntesis de las proteínas teniendo en cuenta los tres tipos de ARN, cómo interaccionan éstos para originar un polipéptido.

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Hidrólisis de las proteínas Como los lípidos y los glúcidos o carbohidratos, las proteínas se digieren o desdoblan por hidrólisis. En el estómago los enlaces peptídicos de las proteínas se rompen mediante la acción de enzimas llamadas proteasas las cuales rompen la proteína en pequeños tramos llamados péptidos; luego en las vellosidades intestinales; éstos péptidos son reducidos a sus unidades (aminoácidos) por acción de las peptidasas que se hallan en dichas vellosidades. Allí los aminoácidos son absorbidos por el sistema circulatorio para ser llevados a las células donde son requeridos como materia prima para la síntesis de nuevas proteínas. Por cada enlace que se rompe hay que incorporar una molécula de agua en los lugares donde quedan los átomos con electrones libres, tanto en el extremo ácido como en el extremo amino. Para cada evento se requiere la hidrólisis de una molécula de agua como en los casos anteriores; de ahí que cuando comemos alimentos ricos en proteína nos dé tanta sed. Muchas moléculas de proteínas celulares están unidas químicamente con otros tipos de moléculas, son las proteínas conjugadas, las combinaciones proteína-lípido, proteína-ácido nucleico, proteínapigmentos entre otras, desempeñan papeles importantes en la actividad celular, todas las enzimas son proteínas y muchas de ellas se conjugan con moléculas más pequeñas llamados grupos prostéticos tales como pigmentos metálicos y las vitaminas. Las proteínas extracelulares se hallan fuera de la célula cumpliendo funciones de sostén, fortalecimiento y protección en los animales. En las plantas esta función la cumple la celulosa. 54

Biología General Desnaturalización: Las proteínas son muy sensibles a una variedad de agentes químicos y físicos, cuando son sometidos a la acción de de ellos pierden su patrón característico de plegamiento y así perder las propiedades bioquímicas naturales, ejemplo: la actividad enzimática se conserva entre ciertos rangos de temperatura, si se exceden los extremos pierde su capacidad de acción.

Las proteínas son una buena fuente de energía a la vez que se está incorporando material para su estructura física, el excedente puede utilizarlo el organismo como combustible; cuando se consumen las proteínas que constituyen las estructuras celulares se llama desnutriciónacción

Una vez que la proteína se ha descompuesto por hidrólisis en sus respectivos aminoácidos, si el grupo amino de la molécula que contiene el Nitrógeno (N2) es removido el proceso se llama desaminación y en el hombre ocurre en el hígado, el residuo molecular desprovisto de nitrógenos es oxidado o respirado tal como ocurre con los lípidos y los glúcidos para extraerle su energía.

Nota: En épocas de hambruna el organismo consume, en primer lugar, los glúcidos y en este caso el glucógeno almacenado en los músculos, cuando éstos se agotan se consumen los depósitos de grasa; si el hambre continúa se consumen las proteínas estructurales como fuente de energía, el proceso no puede continuar indefinidamente, entonces se produce la muerte. Estamos, por lo tanto, frente al fenómeno de la desnutrición.

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Biología General Las enzimas Son proteínas que tienen como función el desdoblamiento de los compuestos o materiales orgánicos, rompen enlaces en las cadenas de carbohidratos, lípidos y proteína. La enzima actúa sin hacer parte de la reacción y el compuesto sobre el que actúa se llama sustrato. En los carbohidratos la ptialina o amilasa rompe las cadenas en pequeñas porciones y éstas, a su vez, son rotas hasta convertirse en disacáridos (maltosas) los cuales son atacados por las enzimas llamadas maltasas. La sacarosa es desdoblada por las sacarasas, la lactosa por las lactasas; como puede notarse se caracterizan por el sufijo asa, el prefijo corresponde al sustrato sobre el cual actúa; la digestión de los carbohidratos se inicia en la boca por acción de la saliva que contiene las amilasas, y termina en las vellosidades intestinales donde actúa la maltasa, la sacarasa y la lactasa que convierte dichos disacáridos en sus respectivos monosacáridos para ser absorbidos al torrente sanguíneo. En los lípidos, las lipasas rompen el enlace en el puente de oxígeno que une el ácido graso con el glicerol. Para esta acción deberán hidrolizarse tres moléculas de agua para producir los H+ y los OH- que se necesitan para ocupar los enlaces que quedan libres como muestra el esquema arriba expuesto. La digestión de los lípidos se realiza en el intestino delgado, gracias a la presencia de la bilis, la cual emulsiona las grasas convirtiéndolas en gotitas muy finas haciéndolas, así, vulnerables a la acción de las lipasas pancreáticas y reduciéndolas a sus moléculas constitutivas: tres de ácidos grasos y una de glicerol, éstos van a las células y son la materia prima para que el animal sintetice grasa animal. En este tránsito los ácidos grasos pierden insaturaciones (enlaces dobles) por lo que es muy común ver cómo las grasas animales son más sólidas. En el estómago, las proteínas, son atacadas por las proteasas que actúan en las cadenas partiéndolas en pequeñas porciones denominadas péptidos, éstos continúan el tránsito por el tracto digestivo hasta las vellosidades, intestinales, allí actúan las peptidasas que actúan en el enlace peptídico que une un aminoácido con otro, rompiendo el enlace entre el carbono del grupo ácido y el nitrógeno del grupo amino. Existen múltiples enzimas que actúan en las muchas y diversas reacciones 57

Libardo Ariel Blandón Londoño bioquímicas, siendo por supuesto muy específica su acción para cada sustrato; en muchas ocasiones están acompañadas por otras sustancias que ayudan en su función degradadora denominadas coenzimas. Por el hecho de ser proteínas son muy sensibles al calor, ellas actúan en un rango de temperatura cerca de los 2 ó 3°C por debajo de los cuales las enzimas se inactivan y se conservan y unos 50 ó 60°C por encima del cual la proteína se desnaturaliza perdiendo su capacidad para actuar, es el caso de las hormonas que también son de carácter proteico. Las proteínas son sensibles también al pH: la pepsina actúa a un pH de 2 ó 3 en el estómago donde el ácido clorhídrico es vertido en cantidades apropiadas. Las amilasas se desdoblan en medios alcalinos (medios básicos.)

Ejercicio: 2 1 Cómo definimos el concepto de “Ciencia” y en qué se diferencia de una “disciplina” 2 Qué requisito debe tener una verdadera ciencia 3 Qué es una pseudociencia 4 En qué consiste la Rama de una ciencia y por qué es necesario que existan 5 Realice una lista de 30 Ramas de la Biología y dé su significado 6 En qué consisten las ciencias de transición o de encrucijada, dar ejemplos. 7 Mediante un esquema explique la diversidad de los seres vivos tomando como base sus propios criterios. 8 Explique con sus propias palabras el origen de los diferentes Reinos de los seres vivo.

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Biología General 9 Realice una mapa conceptual donde explique los compuestos de los seres vivos. 10 Explique con sus propias palabras la síntesis de cada uno de los compuestos (glúcidos, lípidos y prótidos). Cuáles son las unidades que los componen y qué pasa con el agua. 11 En qué consiste la hidrólisis o digestión de cada uno de los compuestos en cuestión. 12 .Explique la hidrólisis de la molécula de agua: Cuántas moléculas, en dónde se producen y dónde hay qué incorporarlas. Para contestar las preguntas 10, 11 y 12 se pueden apoyar en los esquemas. 13 Defina los siguientes términos: levógiro, dextrógiro, puente de oxígeno, monómero, polímero, sacarosa, fructosa, galactosa, ribosa, hexosa, maltosa, lactosa, glucógeno, almidón, celulosa, ácido graso, glicerol, triglicérido, aceite, manteca, saponificación, emulsión, fosfolípido, enlace peptídico, polipéptido, aminoácido, proteínas conjugadas, proteínas estructurales, desnaturalización de una proteína y desaminación. 14 De los tres compuestos: glúcidos, lípidos y proteínas, cuál se consume primero, cuál de segundo y cuál de último. Cuál de ellos almacena mayor cantidad de energía. 15 En qué lugar de la célula se libera esta energía y por qué estos tres compuestos se les considera combustibles biológicos.

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Biología General

2 UNIDAD FUNDAMENTAL La célula

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Biología General 2 UNIDAD FUNDAMENTAL La célula

La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Es unidad estructural porque es la parte más pequeña de los seres vivos que se conserva como estructura completa sin que pierda las propiedades físicas. En un tejido es la mínima expresión viva. Si se pretende reducirla a sus partes, deja de vivir. Es unidad fisiológica porque es la parte mínima que es capaz de subsistir por sí sola, metaboliza, respira, responde a estímulos e intercambia materia y energía con el medio que la rodea. La célula es, entonces, la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Los virus, por ejemplo, constan de una cubierta de proteína en cuyo interior alberga DNA o RNA, es el equivalente a un cromosoma en cuanto a su estructura, por tanto no es una célula. Un virus no respira, ni se alimenta en condiciones normales, necesita parasitar una célula para poderse replicar y cumplir con sus actividades vitales. La Biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como los organismos pluricelulares, Para poder comprender cómo funciona un cuerpo sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es necesario conocer las células que lo constituyen. Toda célula, debe vivir en un medio húmedo, debe estar embebida en una solución acuosa que le permita incorporar el material nutritivo que está disuelto en el agua. Este fluido se denomina fluido extracelular (FEC); contiene todos los componentes necesarios para que la célula sobreviva: sales disueltas, gas carbónico, oxígeno y carbohidratos entre

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Libardo Ariel Blandón Londoño otros. Del medio extracelular extrae los materiales que necesita y a él devuelve las sustancias de desecho. Según sea el grado de diferenciación o madurez, las células pueden ser embrionarias o diferenciadas. Células embrionarias: son aquellas células de edad temprana que aparecen en los embriones formando los primeros tejidos después de la fecundación. En las plantas son las meristemáticas o tejidos denominados meristemas que se hallan en las yemas. A las células embrionarias se les llama totipotenciales por tener la capacidad de originar cualquier tipo de tejido o célula. Una célula embrionaria puede producir tejido muscular, óseo, epitelial o nervios entre algunos tejidos animales. Como células embrionarias tenemos las que se forman en la segmentación, estas células se denominan blastómeros. También son embrionarias las que aparecen en la blástula, y también las que constituyen el ectodermo, mesodermo y endodermo de los embriones de animales y vegetales, incluyendo los meristemas.

Células meristemáticas de yema apical de raíz de cebolla Allium cepa coloreadas con aceto-orceína

En las plantas, la células embrionarias constituyen las yemas, que son apicales (tallo y raíz) y se encargan del crecimiento del tallo y de la raíz;

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Biología General axiales o laterales que originan la ramas de la planta. Las células que constituyen las yemas se denominan meristemáticas o simplemente meristemas. También encontramos células meristemáticas en el Cambium vascular de tallos y raíces y tienen como función el crecimiento, en grosor, de los mismos. Las células embrionarias están continuamente en división celular, por tal motivo son utilizadas en la observación de la Mitosis. Si seleccionamos un buen tejido encontramos células en todas las etapas de la división celular. Células diferenciadas: son aquellas células que ya han tenido cierto grado de madurez o de diferenciación; la diferenciación es una transformación o especialización de las células para asegurar las distintas funciones que se pueden cumplir en un ser vivo. Las células que se diferencian o especializan componen los tejidos, aun así conservan la capacidad de reproducirse, pero en este caso es más restringida dicha reproducción debido a que se producen células similares. Las células embrionarias están en capacidad de originar cualquier clase de tejido, mientras que las células de un tejido sólo producen células del mismo tejido: células óseas producen células óseas. Cuando las células logran cierto grado de madurez o especialización pierden la capacidad de reproducirse. Un ejemplo de este fenómeno es el de las células nerviosas o los haces vasculares de las plantas que ya no se pueden dividir, dada su especialización.

2.1 Descubrimiento de la célula. Robert Hooke, (1635-1703), científico inglés conocido por su estudio de la elasticidad aportó también otros conocimientos en varios campos de la ciencia, también fue pionero en realizar investigaciones microscópicas y publicó sus observaciones, entre las que se encuentra el descubrimiento de las células vegetales. observando tejidos de corcho. Vio que estos tejidos presentaban una serie de hendiduras, u orificios,

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Libardo Ariel Blandón Londoño espacios vacíos, a los que denominó células (del latín: cellula que significa celda, hueco). Así entonces acuñó el término célula. Más tarde, observando tejidos vivos, vio que dichos orificios estaban llenos de un fluido vivo, que esta era la verdadera unidad viva, pero ya había publicado el término y no tuvo más remedio que dejarle ese nombre: célula. Más tarde, observando tejidos vivos, vio que dichos orificios estaban llenos de un fluido vivo, que esta era la verdadera unidad viva, pero ya había publicado el término y no tuvo más remedio que dejarle ese nombre: célula.

Tejido de corcho, Obsérvense los huecos o celdas, cada uno contenía una célula viva

El primero que vio animales unicelulares (protozoos) fue el holandés Antonie van Leeuwenhoek, en 1674, y con ayuda de una lente que talló de un trozo de cristal grueso, observó en una gota de agua de estanque un verdadero mundo de seres vivos. Encontró que una gran cantidad de minúsculas estructuras se movían en distintas direcciones; a estos seres los llamó animálculos o animáculos. Más tarde se encontró que estos animálculos correspondían a células individualizadas y que eran de carácter animal en su mayoría; se descubren entonces los protozoos y los demás microorganismos. Lo anterior permite el nacimiento de la microbiología.

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Biología General

Micrografía que muestra algunos animálculos en una gota de agua de estanque.

2.2 Estructura de la célula Una célula normalmente está constituida por una membrana celular que envuelve un protoplasma que consiste de un fluido de carácter acuoso. En él se hallan inmersas ciertas estructuras, las organelas las cuales cumplen funciones específicas. En las células vegetales suele llamársele protoplasto. a todo el contenido celular. La mayoría de las células se hallan formando rejidos, y dependen, para su subsistencia de un mismo fec (fluido extracelular) por eso es mejor imaginárselas en conjunto, en un tejido como en la foto siguiente..

Micrografía de una hoja de elodea. Sus células constituyen un tejido

La células, entonces, conservan el esquema mencionado: un protoplasto rodeado de una membrana; cuando en el protoplasma no se observa una 67

Libardo Ariel Blandón Londoño estructura nuclear, las llamamos células procariotas. Éstas tienen el material genético organizado en un lugar específico del protoplasma. Por eso decimos que no tienen un núcleo aparente. Pero células más evolucionadas, para proteger su material genético, que se hace cada vez más complejo con la evolución, desarrollaron una doble membrana que envuelve dicho material; al ver estas células al microscopio se les puede apreciar dicho estructura y decimos que presenta un núcleo aparente. Estas células se denominan eucariotas. Un organismo formado por células eucariotas se denomina eucarionte. Existen células que tiene varios núcleos cono las fibras musculares de los vertebrados que tienen varios núcleos: éstas se llaman coenocíticas (cenocíticas) y reciben el nombre de cenocitos. En células eucariotas el protoplasma comprende el citoplasma y el núcleo. En síntesis: la célula comprende: membrana, citoplasma y núcleo.

MEMBRANA CÉLULA

CITOPLASMA PROTOPLASMA

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NÚCLEO

Biología General A. Pared celular En células vegetales, por fuera de la membrana plasmática, existe una estructura compuesta principalmente de celulosa llamada Pared celular. Según el grado de diferenciación o madurez de la célula ésta puede ser primaria, secundaria o terciaria.

Biogénesis de la pared celular A partir de vesículas llenas de los componentes de la pared celular, y que provienen del aparato de Golgi, se produce la pared celular. Dichas vesículas se localizan en el fragmoplasto que es un arreglo del citoesqueleto, propio de las células que se hallan en división celular. En el fragmoplasto se fusionan las vesículas del aparato de Golgi y constituyen el plato celular el cual crece desde el interior de la célula en división, hasta ponerse en contacto con las paredes laterales. La pared celular, pues, se forma durante el proceso de la división celular. Aparece formando un tabique entre los dos núcleos recién formados de la telofase. Una vez formada, la pared crece por deposición de materiales de celulosa desde dentro hacia fuera gracias a la gracias a la celulosa sintasa Cada una de estas paredes se va formando como secreción citoplasmática de dentro hacia fuera de la célula, recibiendo los nombres de pared primaria, la más externa; pared secundaria la segunda y pared terciaria la más interna respectivamente. Se tiene en cuenta el orden en que sale de la célula. Entre dos paredes adyacentes existe una membranita muy delgada y transparente que las separa (o las une), esta es la laminilla media. Además presentan, dichas paredes, unos orificios que unen los citoplasmas de dos células consecutivas, estos orificios son los plasmodesmos.

B. Membrana plasmática Está presente en todo tipo de células. Constituida por una bicapa lipoproteica. Rodea el protoplasma y conecta el interior de la célula con 69

Libardo Ariel Blandón Londoño el medio externo o fluido extracelular FEC. Su función es controlar el paso de sustancias desde o hacia la célula, además de ser sensible a cualquier estímulo, por tanto tiene un alto índice de irritabilidad. Por la anterior se le denomina unidad de membrana. Cuando se dice que un organelo tiene unidad de membrana, estamos diciendo, entonces, que ésta tiene el mismo tipo de membrana de la plasmática. A través de ella se da el paso de sustancias: desde o hacia la célula. Cuando el paso a través de la membrana es de moléculas muy grandes, hay gasto de energía: ATP, se llama transporte activo; pero si las moléculas son tan pequeñas que pasan espontáneamente, no hay gasto de energía y el fenómeno se llama transporte pasivo.

Unidad de membrana

Estructura de la membrana Como puede verse en el squema anterior, cada una de las capas de la membrana está constituida por dos subcapas, una de carácter proteico hacia el extremo de la membrana que es hidrófila (afín con el agua) y otra de lípido ubicada hacia el centro de la membrana que es hidrófoba (rechaza el agua) Esta constitución hidrófila-hidrófoba es lo que permite un estricto control en el ingreso o salida de agua de la célula.

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Biología General Las dos subcapas se topan por el lado lipídico quedando en los dos extremos las capas proteicas de la membrana celular. Vale la pena aclarar que cualquier tipo de membrana que se halle dentro de la célula (membrana de mitocondria, de retículos o vacuolas, por ejemplo), tiene las mismas características estructurales de la membrana externa o plasmática por eso se le denomina unidad de membrana. La membrana celular mide aproximadamente 75 A (Angstrom). Es del tipo de las semipermeables porque no todo tipo de sustancias la puede atravesar. Es selectiva mientras la célula permanezca viva, así se ejerce un control riguroso en el paso de sustancias a través de ella. El paso de sustancias a través de la membrana será motivo de discusión más adelante.

C. El citoplasma Tiene entre un 70 o 80 por ciento de agua, teniendo en cuenta extremos menores de un 1% de agua como las células de algunas semillas secas o un 99% en aguamalas y otros hidrozoos .El citoplasma presenta además hormonas, vitaminas, sales minerales, gas carbónico, Oxígeno, glucosa. y ácidos grasos entre otros. Organelas: Embebidas en el citoplasma encontramos corpúsculos o estructuras con funciones muy importantes para el mantenimiento de la célula. Ente ellos tenemos: Los Plastidios: Son propios de las células vegetales. Se clasifican según la sustancia que almacenen en sus estructuras. Por ejemplo: los que almacenan reservas de alimento son incoloros y por eso se llaman leucoplastos. (leuco = incoloro). 1 Los leucoplastos que almacenan almidón se llaman amiloplastos. 2 Los que almacenan aceites se denominan oleoplastos o elaioplastos. 3 Los que almacenan proteínas se conocen como proteoplastos. Aquellos plastidios que almacenan pigmentos se denominas cromoplastos (cromos = color). Por ejemplo: los que almacena 71

Libardo Ariel Blandón Londoño pigmentos de la gama del amarillo al rojo de llaman carotenoides (Beta caroteno y xantofilas) y los que almacenan el pigmento verde clorofila se denominan cloroplastos que abundan en las hojas de las plantas y en los tallos jóvenes, gracias a la clorofila pueden realizar la fotosíntesis.

La fotosíntesis: Este hecho ocurre en las plantas verdes gracias a la clorofila; la fotosíntesis es la producción de alimento (carbohidratos) a partir de CO2 y H2O en presencia de luz. En este caso la energía luminosa se transforma en energía química, fijándose en los enlaces del carbohidrato formado o producido. En el proceso se produce O2 que es liberado a la atmósfera a través de los estomas de las hojas. El O2 que se produce viene de la hidrólisis del agua. La reacción es la siguiente:

Luz

6H2O + 6CO2

Atmósfera

C6 H12 O6 +6O2

6 molécula de agua reaccionan con 6 de gas carbónico, en presencia de luz, para producir una molécula de carbohidrato y 6 de oxígeno que van a la atmósfera. La energía que ingresa se fija en el carbohidrato en forma de energía química. Estructura del ATP Adenosín trifosfato.

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Biología General Los enlaces de la adenosina con los grupos fosfatos (P) son de alta energía, cuando se libera un grupo fosfato, la molécula se transforma en ADP, ésta incorpora otro grupo fosfato y se convierte nuevamente en ATP. Puede decirse, por lo anterior, que el ATP es un transportador de grupos fosfatos, es decir, un transportador de energía.

La Mitocondria Es la organela responsable de la respiración celular. Se le denomina la casa eléctrica de la célula debido a que allí es donde se libera la energía suficiente para el metabolismo de la celula. Respiración celular: Respirar es quemar. Es la combustión de la glucosa en presencia de oxígeno; produciéndose agua, CO2 y ATP (Adenosín trifosfato). Esto ocurre en la mitocondria. La energía que se libera es utilizada por la célula para sus actividades metabólicas. Como se puede ver, es el inverso de la fotosíntesis, lo que allí se produce, aquí se consume.

Aquí entra una molécula de glucosa y 6 de O2 para producir 6 de agua, 6 de dióxido de carbono y la energía química contenida en los enlaces de la glucosa se libera en forma de ATP. (Adenosín trifosfato) que es utilizada por la célula para su metabolismo.

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Ejercicio 3 1. Complete el siguiente cuadro Organela Mitocondria Plastidios Cromoplastos Plastidios leucoplastos Lisosomas Vacuola digestiva Vacuola de reserva o almacenamiento Vacuola contráctil Centrosoma (centriolos) Ribosoma Retículo endoplasmático rugoso Retículo endoplasmático liso Aparato de Golgi

Función

2. Establezca cinco diferencias entre la célula animal y vegetal. 3. Cuál es la diferencia entre los trabajos de Robert Hooke y de Antony van Leeuwenhoek. 4. Quién acuñó el nombre de célula y en qué tipo de tejidos trabajó. 74

Biología General 5. Cuál es la diferencia entre retículo endoplasmático rugoso y liso. Que ocurre en cada uno de ellos. 6. Qué diferencia existe entre protoplasma y citoplasma. 7. Fotosíntesis y respiración son dos eventos: Establezca un paralelo entre ellos. - Qué sustancias entran y se consumen y cuáles se producen en cada evento. - Cuál evento se da en las plantas y cual en los animales - Explique los ciclos del gas carbónico y del oxígeno 8. Cuál es la función del ADP 9. De los diferentes tipos de plastidios: cuáles son cromoplastos y cuáles son leucoplastos. Dar ejemplos de cada uno. 10. Cuáles plastidios producen pigmentos y cuáles almacenan alimentos; defina cada uno de ellos.

2.3 Transporte a través de la membrana Como habíamos dicho antes, toda célula para que pueda subsistir, debe estar embebida en un medio en solución acuosa; sea una célula individualizada como un protozoo o así haga parte de un tejido. El medio externo que contiene los fluidos es el FEC (fluido extracelular). Es importante anotar que dicho FEC es una solución compuesta dado que tiene diversos solutos disueltos en agua. El agua es el solvente universal. El comportamiento de la célula depende de la diferencia de concentraciones de los solutos que hay en el medio extracelular con respecto del interior de ella. Todo soluto tiende a mover los solventes hacia él, es decir la tendencia es que el solvente se dirige hacia el soluto atraído por él. En condiciones normales la concentración de solutos dentro de la célula debe ser más o menos igual a la del exterior de la célula, si aumenta el soluto en el FEC sale agua de la célula y si 75

Libardo Ariel Blandón Londoño disminuye entonces entra agua, el solvente siempre se desplaza hacia el soluto. Los cambios pequeños y continuos de la concentración del FEC son los que mantienen la célula en acción. Las necesidades que tienen los seres vivos deben ser suplidas por el medio, esto permite que el ser vivo actúe, vaya hacia el alimento, copule o evite el peligro, la célula hace igual, responde a esos pequeños cambios que ocurren en el exterior de ella.

Membranas En las células o en los tejidos de los seres vivos encontramos que las membranas son de suma importancia para el control en el ingreso o salida de sustancias. En el sentido conceptual existen tres tipos de membrana: Membrana impermeable: no deja pasar sustancias. Podemos decir que si no permite el paso del agua es impermeable al agua. Membrana permeable: deja pasar las sustancias. Decimos, entonces que si deja pasar el oxígeno es permeable al oxígeno. Una bolsa plástica delgada puede ser permeable al oxígeno, pero es impermeable al dióxido de carbono o al agua. Será, entonces, una membrana semiermeable. Cuando compramos un pececito en un acuario nos lo empacan en una bolsa de plástico y le echan un buen nudo para que el agua no se nos riegue en el camino. El pez puede vivir allí en esas condiciones debido a las características de la bolsa plástica. Las membranas, permeable e imermeable, son conceptos debido a que en la realidad no se dan. Si no deja pasar nada no es membrana y si deja pasar todo no hay membrana. Membrana semipermeable: es el concepto real: Deja pasar unas sustancias y otras no, este es el tipo de membranas que utilizan los seres vivos. Estas membranas son sistemas no vivos, funcionan en condiciones físicas puramente, no importa que la célula o el tejido esté vivo o no. En los seres vivos hay una característica especial en este tipo

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Biología General de membranas y es el carácter de Selectividad. Para que una membrana sea selectiva es necesario que la célula o el tejido esté vivo. La selectividad es el control que el ser vivo ejerce sobre una membrana semipermeable para que actúe cuando le convenga o no. El caso de un cadáver que es recuperado en un río, completamente hinchado, nos da muestras de que no hubo control en la absorción de agua por las células, no hubo selectividad. Un ser vivo en las mismas condiciones no se hincha debido a que hay selectividad o control en el ingreso de agua a las células o tejidos.

Medios de concentración Teniendo en cuenta los diferentes tipos de concentración en que puede estar una célula podemos concluir que: 1. Si colocamos una célula en un medio cuya concentración es igual a la de su interior, decimos que dicha célula está en un medio isotónico. La célula, en este caso se halla en condiciones normales y no ocurre nada anormal. 2. Si colocamos una célula en un medio cuya concentración es mayor que la de su interior, decimos que dicha célula se halla en un medio Hipertónico. Si el medio externo tiene mayor concentración de soluto, el agua de la célula empieza a fluir hacia fuera buscando el equilibrio hasta igualar las concentraciones; si lo logra bien, pero si no lo logra, la célula sigue perdiendo agua hasta deshidratarse causándole la muerte. Este fenómeno se conoce como plasmólisis. Un ejemplo clásico es cuando echamos sal a una tajada de mango verde. Vemos cómo empieza a salir agua de las células del mango. O, cuando salamos la carne vemos como ésta se deshidrata y queda sumida en un charco de agua.

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3. Si colocamos una célula en un medio cuya concentración es menor que su concentración interna, decimos que dicha célula está en un medio Hipotónico. Empieza a fluir agua hacia donde hay mayor concentración, hacia el interior de la célula en este caso. Si la célula empieza a absorber agua, se va hinchando lentamente hasta alcanzar el equilibrio entre las dos concentraciones. Si la diferencia entre las concentraciones es muy grande, el flujo de agua hacia dentro de la célula continúa hasta que la célula se revienta. Si esto ocurre, la célula se muere y el fenómeno se llama lisis. Cuando entra agua al interior de una célula, aumenta la presión interna: de dentro hacia fuera causando el aumento de tamaño, de volumen. -En la misma forma que aumenta el volumen de una bomba de hule cuando la inflamos- Esta presión se llama presión de turgencia debido a que la célula se pone túrgida.

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Tipos de transporte El movimiento de sustancias que atraviesan la membrana puede clasificarse en dos tipos de transporte: Activo si gasta energía y pasivo si el movimiento de las partículas es espontáneo, sin gasto de energía (ATP). Cuando son solutos los que pasan a través de la membrana el fenómeno se llama diálisis, la que es espontánea si las partículas o moléculas son muy pequeñas, como ocurre con el paso de la glucosa. Pero puede ser activo si pasan moléculas muy grandes como proteínas o almidón. Un ejemplo es la filtración de la sangre en el glomérulo para la formación de la orina. Aquí la energía es tomada de la presión sanguínea. Cuando es el solvente el que atraviesa la membrana porque el soluto no puede hacerlo estamos ante un caso de transporte pasivo debido a que el fenómeno no gasta energía, el movimiento del agua es causado por el soluto que atrae el agua hacia él. Cuando es el solvente el que atraviesa la membrana, el fenómeno se llama ósmosis, y la presión que ejerce el agua sobre dicha membrana al atravesarla se llama presión osmótica. Cuando un soluto o un solvente se difunden en un medio dado de una manera espontánea estamos frente a un caso de difusión, el movimiento se da desde donde hay mayor concentración hacia donde hay menor concentración. El fenómeno es un tipo de transporte pasivo debido a que no hay gasto de energía. Un ejemplo muy común es cuando dejamos esparcir o difundir humo en un recipiente cerrado;

Moléculas que atraviesan la membrana. ¿Hacia dónde se dirigen las cafés? ¿y las azules?

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Libardo Ariel Blandón Londoño El humo se difunde espontáneamente en el espacio a través de un tiempo dado a partir del cual se logra el equilibrio y dicho equilibrio se consigue cuando las partículas están uniformemente esparcidas por todo el recinto o recipiente. La difusión es tan económica para los seres vivos que este es el mecanismo para transportar infinidad de sustancias. El paso de O2 del alvéolo a los capilares sanguíneos se da mediante la difusión debido a que en el alvéolo hay más concentración de Oxígeno y en el capilar hay menos concentración, por tanto salta espontáneamente y atraviesa la membrana. De igual modo sale el dióxido de carbono del capilar al alvéolo. Por diferencia de concentraciones pasa de donde hay mayor concentración a donde hay menor concentración. La eliminación de sustancias de la célula al FEC se da también por diferencia de concentraciones Es muy importante anotar que la concentración y la temperatura influyen de manera directa en la velocidad de difusión de las sustancias en el organismo. En un medio donde se incremente la temperatura, la velocidad es mayor, de igual manera si se incrementa la concentración del soluto o de las partículas que se difunden la velocidad aumenta. Esto se ve reflejado en la acción de una droga en pacientes con fiebre o con hipotermia o la concentración de la misma y su acción inmediata.

Ejercicio 4 1. Qué diferencia hay entre una solución simple y una solución compuesta. 2. En qué consiste la concentración de una solución: que significa solución saturada, insaturada y sobresaturada. Explique. 3. Cómo explica usted el FEC, qué función cumple en un tejido celular.

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Biología General 4. .Cómo se clasifican las membranas, dé ejemplos de cada una. Explique el fenómeno de la selectividad de la membrana. 5. Utilizando el esquema sobre “medios de concentración” explique lo que ocurre en cada uno de los casos cundo variamos la concentración de dichos medios. 6. Qué diferencia hay entre transporte activo y transporte pasivo. 7. Explique, con sus propias palabras, los fenómenos de difusión, ósmosis y diálisis; dé ejemplos de cada uno. 8. En el esquema siguiente explique la difusión, interprete el esquema y complete lo que ocurre con el CO2 desde que sale de la célula hasta cuando ingresa al alvéolo y el O2 cuando ingresa a la sangre.

Esquema que explica el fenómeno de la difusión de moléculas entre el alvéolo y la célula, y el torrente sanguíneo.

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Libardo Ariel Blandón Londoño 2.4. El núcleo celular Una célula está, o en Interfase o en División celular. El núcleo de la célula es conocido también como núcleo interfásico debido a que dicho núcleo aparece solamente cuando la célula está en interfase que es su estado fundamental. Decimos que es el estado fundamental porque es el estado normal, el otro estado sería la división celular. Recordemos que las células que no tienen un núcleo aparente se denominan Procariotas, esto no quiere decir que no tengan material genético, significa que no tienen una membrana nuclear que lo mantenga envuelto en el citoplasma. Las células que sí presentan un núcleo aparente o definido se les llama Eucariotas y tienen una doble membrana nuclear que limita o envuelve el material genético del citoplasma. El componente más notorio y evidente cuando se observa la célula al microscopio es una estructura celular: el núcleo. Es el centro de control celular y contiene la información genética que le da a cada célula las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que le son propias. Es imprescindible para que la célula sobreviva.

Características del núcleo interfásico En los periodos en los cuales la célula no está en división, el núcleo no presenta cromosomas visibles y por eso se lo denomina núcleo interfásico, a menos que se halle en una interfase final donde ya ha transcurrido la síntesis de DNA y el material genético está empaquetado en los cromosomas.

Estructura: En las células eucariotas se encuentra un núcleo con características morfológicas similares a las de cualquier célula y constituido por una membrana nuclear doble, jugo nuclear, cromatina, (aún no hay cromosomas) y nucléolo, hablándose en estos casos de núcleos típicos.

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Biología General En células procarióticas existe un nucleoide: no existe núcleo como una estructura definida, el material nuclear se halla disperso en gránulos por el citoplasma, no existe carioteca que limite y encierre lo componentes nucleares. Como al microscopio no se le observa núcleo aparente, decimos que es anucleada, o simplemente sin núcleo.

Forma: La forma del núcleo puede ser regular o irregular Regular: esférica, ovoide, cúbica coincidiendo con la forma de la célula. Es decir que la forma del núcleo coincide generalmente con la de la célula. Irregular: por ejemplo en los glóbulos blancos polimorfonucleares; su morfología polilobulada y en forma de herradura es la que le da aspecto irregular al núcleo.

Tamaño: Su tamaño es variable pero en general guarda relación con la célula. Podemos referirnos a él en términos absolutos en cuyo caso daremos una medida en micrones, o también hacerlo en forma relativa y referirlo a la relación “núcleo/citoplasma”; esta relación es muy importante porque cuando disminuye por el aumento del volumen del núcleo cuando se duplica el material genético, se induce la división celular.

Posición: La posición del núcleo en las células es muy relativa Varía según el tipo de célula, (vegetal o animal, de almacenamiento como plastidios) y según la materia acumulada en la célula. Cada célula tiene el núcleo en una posición característica, en casi todas las células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de

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Libardo Ariel Blandón Londoño las fibras musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las epiteliales se ubica en la zona basal. Número Así como hay células sin núcleo definido, también las hay con varios. Las células polinucleadas o multinucleadas reciben el nombre de cenocíticas o más técnicamente coenocíticas. Como ejemplo tenemos las células musculares La membrana externa se proyecta hacia el citoplasma dando origen al Retículo Endoplasmático que se extiende sobre él y que une al núcleo con el citoplasma, y éste con el medio externo de la célula.

La Membrana interna envuelve el material genético o jugo nuclear, denominado también Red de cromatina por su alta capacidad de tinción. Como este contenido nuclear es de carácter ácido se le conoce también como Ácidos nucleicos. Dentro del núcleo de la célula encontramos también lo Nucléolos que son estructuras huecas sin membrana que contiene RNA de reserva. Allí se sintetizan varios tipos de RNA y moléculas de proteínas incluyendo las histonas. Parte de este RNA se condensa en los Ribosomas que son

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Biología General importantes en las síntesis de las proteínas tanto del núcleo como de otras partes de la célula.

4.2 .Contenido nuclear El núcleo funciona como el centro de regulación de la célula. Si removemos el núcleo de una ameba, ésta puede sobrevivir algún tiempo pero no se podrá reproducir debido a la ausencia de su material genético. La red de cromatina o material genético está distribuida en el núcleo según su densidad:

Heterocromatina: Se caracteriza por: A. tener ciclos de enrollamiento y desenrollamiento de manera continua. B. ser muy densa, por tanto se tiñe fuertemente con colorantes apropiados. C. ubicarse en la periferia del núcleo hacia la membrana interna. Eucromatina: Se caracteriza por: A. no presentar ciclos de enrollamiento y desenrollamiento B. ser poco densa, por tanto se tiñe poco, tiene baja capacidad de tinción. C. ubicarse en el centro del núcleo celular. Vista al microscopio se observa una tinción suave.

Tipos de ácidos nucleicos: Los ácidos nucleicos son de dos tipos: Acido Desoxirribonucleico: ADN y el Ácido Ribonucleico: ARN por sus siglas en español. Las siglas originales del inglés serían DNA y RNA respectivamente.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Estructura del DNA La molécula de DNA está constituida por una doble cadena de Polinucleótidos. Aquí las unidades son los nucleótidos. Un polinucleótido es una cadena de muchos nucleótidos. Un nucleótido se denomina mononucleótido, a dos nucleótidos se les llama dinucleótido, a tres nucleótidos se llamaría trinucleótido, a 4 o 5 o más polinucleótido. Un nucleótido está constituido por una base nitrogenada B, unida a una molécula de azúcar S (por su sigla en inglés “sugar”) y todo esto unido a un grupo fosfato P (ácido fosfórico)

El esquema muestra la manera como se unen las moléculas para formar un nucleótido. El complejo está constituido por: “PO4-pentosa-base nitrogenada”

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Biología General Cuando se realiza la hidrólisis completa de los ácidos nucleicos, se obtienen tres tipos de componentes principales: Azúcar, en concreto una pentosa.(azúcar de cinco carbonos). Bases nitrogenadas: púricas y pirimidínicas. Ácido fosfórico. El azúcar, en el caso de los ácidos desoxirribonucleicos (ADN) es la 2desoxi-D-ribosa y en el caso de los ácidos ribonucleicos (ARN) es la Dribosa. Las bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos son de dos tipos: Purinas y Pirimidinas.

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Libardo Ariel Blandón Londoño La siguiente secuencia muestra las bases nitrogenadas unidas, una de otra, por enlaces P-S; deberán unirse entonces un azúcar con el fósforo siguiente representados por enlaces de color rojo para unir un nucleótido con el siguiente.

Modelo espiralado de la molécula de DNA. Semejan unas escaleras en espiral: véase el siguiente linck http://isearch.babylon.com/?q=DNA&s=images&as=0&babsrc=HP_ss

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Biología General Las bases nitrogenadas Son derivados de las purinas y de las pirimidinas. Una complementa con una pirimidina de la siguiente manera:

purina se

Purinas: Son Adenina y Guanina. Se representan como A y G que son sus iniciales

irimidinas: Timina, Citosina y Uracilo. Se representan con sus iniciales: T, C y U.

Si en la secuencia anterior de nucleótidos remplazamos la B por sus bases nitrogenadas la estructura serías.

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Libardo Ariel Blandón Londoño

Distribución espacial de las moléculas del DNA. Obsérvese cómo se dan los enlaces entre cada nucleótido y el complementario y entre éstos y el siguiente.

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Biología General Síntesis del DNA Cuando una célula se va a dividir, debe doblar su material genético para que cuando se parta en dos células hijas le pueda garantizar la cantidad completa de dicho material a cada una de ellas. Toda célula tiene un número de moléculas de DNA constante y diferente para cada especie, por ejemplo las células humanas tienen 46 moléculas en su núcleo interfásico, cuando pretenden dividirse doblan cada una de sus moléculas, (este fenómeno se denomina Síntesis de DNA); y al terminar su duplicación se rodean o empaquetan en una cápsula de proteína, se enrollan y se acortan, adquieren la forma de Cromosomas los que aparecen en díadas. Una díada cosiste de dos filamentos unidos por un centrómero. Cada filamento o hebra contiene en su interior una molécula completa de DNA. Su estructura será analizada más adelante. En este instante las 46 moléculas están haciendo exactamente la misma actividad, se están duplicando.

Cómo se duplica el DNA: Una enzima llamada DNA polimerasa se libera en uno de los extremos de la larga cadena de DNA y empieza a romper los enlaces entre las bases nitrogenadas, cada una de las cadenas se va separando a medida que avanza la acción de la enzima. Las bases nitrogenadas que quedan libres, atraen nuevas bases nitrogenadas complementarias que están en el núcleo, dando origen, así, a una nueva cadena alrededor da la cadena vieja. En este momento comienza a rodearse dicha estructura por una capa de proteína la cual va cubriendo cada cadena vieja con la respectiva nueva; el proceso de formación de los cromosomas ha comenzado. Cuando la cadena termina en el otro extremo su separación, tenemos un cromosoma con dos filamentos, la díada. En células con 46 moléculas como en los humanas tendríamos un producto de 46 cromosomas

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Libardo Ariel Blandón Londoño constituidos en díadas, en la mosca de la fruta (Drosophyla) que tiene 8 moléculas tendríamos 8 díadas.

Duplicación de la molécula de ADN. Observemos cómo se van formando nuevas cadenas alrededor de la cadena vieja:

Ejercicio 5 1. Cómo se clasifican las células según tengan o no núcleos. 2. Cuáles son las funciones del núcleo de una célula. 3. Cuando decimos que una célula tiene núcleo interfásico ¿a qué nos estamos refiriendo?

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Biología General 4. Explique, con sus propias palabras, las características del núcleo. 5. Cuál es la diferencia entre eucromatina y heterocromatina. 6. En qué consisten los ácidos nucleicos. Explique cada uno. 7. Qué es una nucleótido y en qué se diferencia de un nucleósido. 8. Cuáles son las bases nitrogenadas y cómo se combinan para originar la cadena de DNA y RNA 9. Explique la estructura del DNA, para ello elabore esquemas que expliquen. dicha estructura. 10. Para qué se da la duplicación del DNA en la célula y cuál es la enzima que rompe los enlaces de las bases nitrogenadas

. RNA y síntesis de proteínas. Una molécula de RNA está constituida por una sola cadena de polinucleótidos. A diferencia de la molécula de DNA que presenta dos. Además el tipo de azúcar que hace parte de su estructura molecular es una ribosa, de ahí su nombre. Ahí tenemos otra diferencia con el DNA que tiene una desoxirribosa. Su molécula está, entonces, constituida así::

Nucleótido de RNA. Nótese los dos OH inferiores de la Ribosa.

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Libardo Ariel Blandón Londoño

http://isearch.babylon.com/?q=diferencia+entre+DNA+y+rna&s=i mages&as=0&babsrc=HP_ss Esquema que muestra la diferencia entre DNA y RNA

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Biología General Tipos de RNA: Existen tres tipos de RNA: RNA Ribosomal: (RNAr). Se produce en los nucléolos de la célula y allí permanece mientras se necesita en los lugares de síntesis de proteínas. Hace parte de los ribosomas en un 60% más o menos de su contenido biológico, para ser utilizado es necesario que se desplace del núcleo a los lugares de síntesis principalmente en el Retículo endoplasmático rugoso o granular que es donde se hallan los ribosomas en cantidades enormes. La función que cumplen los ribosomas en la síntesis de las proteínas es actuar como agente enganchador, (si se me permite el término), de aminoácidos, dado que es el que establece los enlaces peptídicos (enlace entre dos aminoácidos para formar un dipéptido). Recordemos que una cadena de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos constituyen un polipéptido.

Esquema de un ribosoma, obsérvese las dos estructuras que lo conforman

http://www.google.com.co/images?hl=es&biw=1008&bih=399&gbv=2 &tbs=isch%3A1&sa=1&q=ribosoma&btnG=Buscar&aq=f&aqi=g10&a ql=&oq=&gs_rfai= RNA de Transferencia o transportador: (RNAt) presenta forma de hoja de trébol debido a los enlaces de la molécula que por tener cierta regularidad en algunos tramos, se da una atracción en la estructura y al ejecutarse cierta torsión adquiere la forma antes señalada. Su forma origina tres asas, la inferior presenta una tripleta llamada anticodón que 95

Libardo Ariel Blandón Londoño es el complemento de otra tripleta llamada codón que es la que reconoce o define un aminoácido determinado. Dicho codón es halla en el RNA mensajero. En el extremo 3 prima del RNAt, el grupo OH se une con el aminoácido y este es transportado desde su ingreso a la célula hasta los lugares de síntesis que es el Retículo endoplasmático rugoso. Dicho aminoácido es ubicado por el RNAt que tiene el complemento del codón que lo deberá reconocer más adelante. Veamos un ejemplo: CUU codifica para el aminoácido Leucina AGA codifica para el aminoácido Arginina AAA codifica para el aminoácido Lisina y AGU codifica para el aminoácido Serina Cuando decimos “codifica” nos referimos a que esa tripleta (codón) reconoce el complemento de la tripleta del anticodón que contiene el aminoácido determinado.

Esquema de una molécula de RNA de transferencia

RNA Mensajero: (RNAm) Tiene su origen en el núcleo de la célula. Se forma a partir de un tramo de una de las cadenas de DNA que le sirve como plantilla. La elección de la cadena es al azar. El RNAm toma la información según la secuencia de las bases nitrogenadas del DNA Se denomina mensajero porque lleva la información desde el núcleo a los lugares de síntesis.

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Biología General Síntesis de una proteína: La síntesis de las proteínas se da en tres momentos: 1 Transcripción: Es el paso de información del DNA al RNAm .Esa información queda plasmada en la secuencia de las bases nitrogenadas del RNAm que se forma. Según la proteína que la célula esté necesitando, se activa una de las moléculas de DNA en el tramo específico, que corresponde a un gen, por ejemplo (un tramo de varios nucleótidos. Una enzima llamada RNA polimerasa rompe los enlaces entre las bases nitrogenadas del DNA y se empieza a desenrollar dicha cadena. Observemos con cuidado la estructura del siguiente esquema:

Esquema que muestra la formación del RNAm las tripletas 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 son los codones. (elaborado por Libardo Ariel Blandón L.)

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Libardo Ariel Blandón Londoño La cadena de DNA seleccionada para la transcripción tiene un sitio de iniciación específico y se denomina cadena con sentido y existen tripletas iniciadoras como AUG y GUG. la terminación se da gracias a unos puntos que son reconocidos por la enzima RNA polimerasa. Estos puntos se denominas cadenas sin sentido. Las tripletas terminadoras son: UAA, UAG y UGA. 2--Traducción: es el segundo momento, aquí la información presente en el RNAm dirige la síntesis de proteínas. Cuando las cuatro bases nitrogenadas se ordenan en secuencias de a tres constituyendo tripletas, se llaman codones, cada codón reconoce un aminoácido en particular, lo que constituye el código genético. C__G__U __C __G __G __U __C __A __U __A __C __U __G __A __U __C __G __G__A__A

Arg

Arg

Ser

Tir

Ocre

Ser

Ac Glu

El código genético se traduce según la tabla que aparece más abajo, supongamos que la secuencia de bases del RNAm es: CUU - AGA – AAA – UUU – AGU – GGG – ACU - UCU La traducción de este código a aminoácidos, en una cadena polipeptídica en el ribosoma sería: Leu-Arg-Lys-Phe-Ser-Gly-Thr-Ser

El RNAm sale del núcleo de la célula, atraviesa la membrana y se dirige al citoplasma en busca de los otros dos tipos de RNA que se hallan en el retículo endoplasmático rugoso. Allí entre los tres deberán realizar la síntesis de la proteína. Al RNAm se va uniendo cada RNAt con los aminoácidos, los que encajen como complementarios se unen y así se van seleccionando los diferentes aminoácidos y van conservando su respectivo orden. Los que no encajen, continuarán buscando otras

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Biología General reacciones de síntesis, recuérdese que al mismo tiempo se están dando miles de reacciones. en el citoplasma. Código genético y los aminoácidos que codifica

Tabla que muestra todos los aminoácidos y las tripletas que los codifica. UAA, UAG Y UGA son codones stop Y AUG Y GUG son codones de iniciación.

3--Ensamblaje y síntesis: Unidos los RNAm y RNAt y seleccionados los aminoácidos en su respectivo orden, este complejo se dirige hasta el Ribosoma al que debe atravesar, dado que éste es al que va a actuar 99

Libardo Ariel Blandón Londoño como enganchador de aminoácidos mediante enlaces peptídicos para formar una cadena de polipéptidos, es decir, una proteína.

Para entender mejor este proceso es necesario analizar muy bien el esquemas anterior. 100

Biología General Aminoácidos esenciales La síntesis proteica requiere de un constante aporte de aminoácidos. Los organismos heterótrofos sintetizan gran parte de estos aminoácidos a partir de esqueletos carbonados. Los que requieren ser incorporados por la ingesta, no pudiendo ser sintetizados, se denominan aminoácidos esenciales, y son producidos por plantas y bacterias Los aminoácidos no esenciales son producidos por el organismo y no necesariamente entran a través de la ingesta de alimentos. n el siguiente cuadro se resumen los dos tipos de aminoácidos..

Aminoácidos y neurotransmisores. El impulso nervioso pasa de una célula a otra en el proceso conocido como transmisión sináptica. La transmisión sináptica, o simplemente

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Libardo Ariel Blandón Londoño sinapsis, dicha transmisión está mediada químicamente por moléculas muy pequeñas llamadas neurotransmisores. Se conocen muchos neurotransmisores distintos. Diferentes tipos de neuronas sintetizan distintos neurotransmisores. Por ejemplo el sistema nervioso simpático utiliza la adrenalina y la noradrenalina (catecolaminas), el sistema nervioso parasimpático utiliza la acetilcolina. Algunos neurotransmisores derivan químicamente de los aminoácidos. La adrenalina y noradrenalina se sintetizan a partir de la tirosina, este paso ocurre en el citosol de las neuronas adrenérgicas y células adrenales y los neurotransmisores se almacenan en vesículas. El GABA otro neurotransmisor, se sintetiza a partir del ácido glutámico, la histamina a partir de la histidina, la serotonina a partir del triptófano. Cada uno de estos neurotransmisores es sintetizado por neuronas específicas.

Ejercicio 6 1. Cuáles son las diferencias entre el DNA y RNA 2. Cómo es la estructura de la molécula de RNA. 3. Cuáles son los tres tipos de RNA. Cuál es la función de cada uno. 4. En qué consisten los codones y anticodones, cuál es su importancia. 5. Explique cuáles son los tres momentos que se dan para lea síntesis de una proteína. 6. Explique el esquema que muestra la formación del RNA mensajero. 7. En qué momento se forman los enlaces peptídicos de una proteína

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Biología General

8. Qué son aminoácidos esenciales. Dar ejemplos. 9. En qué consisten los neurtransmisores, cuál es su función.

5. División celular La división celular es el estado que sigue a la Interfase, habíamos dicho que una célula podía estar solamente: “o en interfase o en división celular”. Recordemos que en la interfase se forman los cromosomas cuando termina la duplicación del DNA; el cómo ocurre se explica mediante un análisis minucioso de la Interfase.

5.1 Interfase: Es la preparación de la célula para dividirse, para reproducirse… ya sea por mitosis o por meiosis. Cualquiera que sea el tipo de división celular se inicia siempre con una interfase. La interfase tiene tres momentos o fases: G1, S y G2. G significa el estado del genoma celular, y S la Síntesis del DNA. En la fase de G1 el material genético se halla disperso en el núcleo como un fluido viscoso de carácter ácido; en células humanas, por ejemplo, las 46 moléculas de DNA se encuentran esparcidas por todo el núcleo formando un complejo reticular (de ahí el nombre: red de cromatina) En la fase S (síntesis) la enzima DNA polimerasa empieza a separar las dos cadenas de cada molécula de DNA, se empiezan a duplicar dichas moléculas y cada nueva cadena se comienza a rodear por una capa de proteína que envuelve la estructura hasta llegar al otro extremo dando origen a un cromosoma: se ha concluido esta fase y en el momento aparece la etapa G2 que es el instante en que aparecen las estructuras cromosómicas como hilos dobles y gruesos debido a que las moléculas de DNA están muy enrolladas en su interior. Obsérvese el esquema 103

Libardo Ariel Blandón Londoño siguiente: las dos hebras están unidas en un punto de su longitud, el centrómero.

Como ya habíamos dicho, un cromosoma es una estructura proteica en cuyo interior se halla una molécula completa de DNA. Al finalizar la interfase, cada molécula está duplicada y empacada en su cápsula de proteína, la estructura aparece como dos hilos engrosados unidos en un punto de su longitud denominado centrómero. Como el cromosoma presenta dos filamentos se denomina díada. Cuando se juntan tres se llama tríada y si son cuatro de denomina tétrada. En la etapa Anafase de la división celular, cuando las díadas se rompen o se separan, migran cromátidas hacia los polos de la célula, cada polo origina una nueva célula hija. Si el cromosoma aparece formando una díada es un cromosoma, lo mismo que cuando aparece individualizado, es un cromosoma y se le denomina cromatidio. Como se puede observar en el esquema anterior los cromatidios están divididos en pequeños tramos, cada tramo presenta unas características específicas y comprende varios nucleótidos del DNA. Estos tramos son los genes.

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Biología General

Morfología de un cromosoma.

Cada gen tiene sus características propias, produce sus enzimas específicas para originar proteínas específicas. Estructura del cromosoma

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Libardo Ariel Blandón Londoño Clasificación de los cromosomas: según la posición del centrómero los cromosomas pueden ser: Metacéntricos: Cuando tienen el centrómero en el centro. Las brazos p y q son iguales Acrocéntricos: el centrómero se halla entre el centro y el extremo o telómero del cromosoma. Los brazos p y q son diferentes. Telocéntricos: cuando tienen el centrómero en un extremo, en el telómero. Sólo tienen un brazo, el p. (véase el esquema siguiente):

5.2 Conceptos básicos de genética Existen dos clases de células en los seres vivos: somáticas y sexuales: Células somáticas: son las que constituyen el cuerpo, las células que conforman los tejidos son somáticas como las musculares, óseas y nerviosas entre otras. Células sexuales: son los gametos, como espermatozoides polen y óvulos. Célula diploide y haploide: las moléculas de DNA pueden presentarse en juegos de dos, es decir, en parejas, entonces decimos que la célula es Diploide y se representa por 2n y cuando se presentan individualizados, es decir, nonos, decimos que dicha célula es Haploide y se representa por n.

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Biología General Tanto el espermatozoide como el óvulo son haploides, cada uno tiene un juego de moléculas de DNA completo; decimos, entonces, que cada gameto es haploide. Cuando se realiza la fecundación, cada uno aporta un juego de moléculas de DNA dando como resultado un zigoto con dos juegos de DNA volviéndose la célula diploide a partir de dos gametos haploides. Como característica general encontramos que las células somáticas, en su gran mayoría, son diploides, en el caso de las células humanas somáticas encontramos 46 moléculas de DNA emparejadas, es decir 23 pares (23 aportadas por el espermatozoide y 23 por el ovocito. Al finalizar la interfase aparecerán, entonces, 46 díadas. El material genético está duplicado en cada díada para un total de 92 filamentos (46 díadas). Las células sexuales como se originan mediante meiosis que es reduccional termina con un número de moléculas de DNA reducido a la mitad, aquí no hay parejas las moléculas son individualizadas. En las células diploides cada molécula de DNA da origen a un cromosoma, por eso podemos decir que en una célula humana hay 46 cromosomas emparejados, es decir, 23 pares. El número de cromosomas y su forma son los que determinan una especie, los siguientes son algunos ejemplos: Drosophila tiene 8 cromosomas, (4 pares) Mosca doméstica 12, (6 pares) Asno 64 (32 pares) Caballo 66 (33 pares) Cerdo 40 (20 pares) Conejo 44 (22 pares) Perro 78 (39 pares) Cebolla 16 (8 pares) En nuestro caso, de los 23 pares de cromosomas que tenemos, un paquete de 1 a 23 viene de la madre y el otro paquete complementario (de 1 a 23) viene del padre. Así el paquete complementario se llama paquete homólogo; en síntesis, cada cromosoma tiene su compañero 107

Libardo Ariel Blandón Londoño homólogo con la misma morfología y las mismas características, sintetizan las mismas enzimas, habrá entonces: Un cromosoma 1 y su homólogo 1` o Un cromosoma 2 y su homólogo 2` o Un cromosoma 3 y su homólogo 3` o

Aa Bb Cc

…y así sucesivamente hasta completar el número total según la especie de organismo en cuestión. En humanos terminaría el último par 23 con 23`.

Autosomas y gonosomas: Así como existen células somáticas y sexuales, también hay cromosomas de carácter somático y de carácter sexual. Por lo regular el último par corresponde al par de cromosomas sexuales llamados gonosomas, estos determinan el sexo, definen si es una macho o una hembra. Los pares anteriores al último par cumplen funciones somáticas (producen soma) y se les llama autosomas. En células humanas los 22 primeros pares son autosómicos y el último par de cromosomas es gonosómico o sexual. En la mosca doméstica los cinco primeros pares son autosómicos y el último par es gonosómico. Los gonosomas se conocen como cromosomas X y Y En mamíferos y muchos otros animales XX determina hembra y XY determina macho, por lo anterior el cromosoma Y es quien define el sexo. En aves, mariposas, algunos reptiles y algunos peces como los gupis es al contrario: XX para machos y XY para hembras.

X X` X

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Y

son homólogos

son cuasihomólogos

Biología General Los cromosomas X y Y se dice que son cuasihomólogos, porque este último no tiene todas las características para ser el homólogo de X. Al cromosoma Y le falta un pequeño tramo que en X sí existe, es la parte no homóloga que hay entre los dos cromosomas. Si a la X le quitamos la pata inferior derecha queda convertida en una Y, este es el tramo que le falta. Este ejemplo es una forma figurada de expresar la casi homología entre estos dos cromosomas.

Concepto de gen o gene: Cada cromosoma está dividido en unidades denominadas genes, cada unidad está compuesta por cadenas de nucleótidos y se hallan dispuestos linealmente a lo largo del filamento cromosómico en un orden dado y no son iguales, unos genes pueden tener más y otros menos nucleótidos; el cromosoma es, en síntesis, una cadena de genes distribuidos a lo largo del cromosoma, el espacio que ocupa un gen se llama locus (loci en plural). Existen series de genes que sintetizan enzimas similares, causan el mismo efecto con ciertas variables, pueden activarse en ciertos casos y alterar el resultado visible o fenotipo, esta secuencia de genes se denomina cistrón, muchas mutaciones aparentes son explicadas a la luz del cistrón. Genes alelos: Dos cromosomas homólogos deben tener la misma secuencia de genes a lo largo de su longitud, por tal razón existen genes que ocupan un mismo locus, es decir, un mismo lugar en el cromosoma complementario u homólogo, estos genes se llaman genes alelos; analicemos el siguiente esquema en el que se aprecia claramente el concepto de alelo. Nótese que ocupa un mismo sitio o locus.

Dos cromosomas homólogos Los genes 1,1’ 2,2’, 3,3’ etc. son alelos

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Libardo Ariel Blandón Londoño Genotipo y fenotipo: Como los cromosomas homólogos tienen la misma estructura y cumplen las mismas funciones, cuando no actúa uno, actúa el otro. En un par siempre tendremos a uno como complemento del otro aunque puede suceder que no actúe ninguna o actúen ambos al mismo tiempo. La organización genética que tiene cada cromosoma me define el genotip y el efecto visible que produce se conoce como fenotipo. Por ejemplo: La presencia de tres cromosomas 21 es el que causa el mongolismo, la presencia de los tres cromosomas es el genotipo y el resultado (la morfología, lo que se ve) el fenotipo. Numerosos rasgos fenotípicos tales como el color de la pelambre de los conejos parecen ser transmitidos de una generación a otra, sin embargo los descendientes no heredan los fenotipos de sus padres, en vez de ello sí heredan la capacidad de producir dichos fenotipos; esta capacidad reside en el genotipo y es el material del genotipo el que es transmitido de una generación a la siguiente. El genotipo está constituido por numerosos genes los cuales tienen propiedades físicas y químicas específicas, que en última instancia, son los que determinan el fenotipo, aunque éste también puede ser afectado por el medio ambiente, el genotipo no. Un ejemplo claro es el fenómeno de la etiolación en plantas donde se altera su coloración y crecimiento cuando las condiciones luminosas escasean. El conocimiento de los conceptos anteriores permite visualizar mejor el tema de la división celular dado que las células hijas serán el reflejo fiel de la célula progenitora. Pasemos ahora de la interfase a la división celular.

5.3 División celular por mitosis La división celular es el proceso mediante el cual una célula sufre divisiones para originar células hijas idénticas o para originar gametos. Si el propósito de la célula es originar células idénticas, el fenómeno se

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Biología General llama Mitosis, pero si la célula pretende originar gametos (células sexuales) se llama Meiosis. Mitosis: la mayoría de las células se reproducen mediante mitosis, los tejidos de los organismos pluricelulares, el crecimiento de los órganos, la formación de los embriones y de las gónadas, la reparación de cualquier orgánulo del ser vivo y demás re-creación o reposición de estructuras, se da mediante la mitosis que consiste en originar dos células hijas partiendo de una que es la progenitora, la dotación genética de las células hijas es exactamente igual a la de la célula madre, como podemos ver es un tipo de reproducción asexual. La mitosis, entonces, la podemos definir como “el proceso mediante el cual, dada una sola duplicación del material genético se sigue una sola división de la célula”. Analicemos el siguiente esquema: Supongamos que la siguiente célula tiene 2n = 12 cromosomas (si es 2n hay 6 pares). La célula entra en interfase donde se duplica el material genético y se originan los cromosomas (en díadas). Al finalizar la interfase el volumen del núcleo se halla aumentado, lo que induce la división de la célula. La célula mantiene una relación de volumen entre el núcleo y el volumen celular, al aumentar el volumen nuclear se disminuye la relación y esto induce la formación de una enzima que se encarga de ejecutar la división de la célula.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Meiosis: Es la división mediante la cual, dada una sola duplicación del material genético se siguen dos divisiones sucesivas. La meiosis se da para producir gametos (células sexuales) la célula progenitora se encuentra en los tejidos reproductores del organismo. Estas células madre se llaman gonias. El siguiente esquema explica dicha división.

División por mitosis: ´las células somáticas normalmente sufren mitosis para producir más células somáticas, La mitosis se realiza para la reparación de tejidos o para la reproducción de organismos unicelulares. Tiene cuatro etapas 1 Profase. Cuando la célula ha terminado la interfase se activa la enzima que induce la división de la célula. Los cromosomas, en díadas, se acortan, se engruesan y se hacen visibles, la membrana nuclear empieza a desaparecer. Características de la profase: - Membrana nuclear empieza a desaparecer - Las díadas continúan acortándose y engrosándose en el centro de la célula.

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Biología General -

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Los centríolos se separan pero continúan unidos por el huso cromático que empieza a formarse, se forman tantos husos cromáticos como díadas hay en el citoplasma. Dichos centríolos empiezan a migar hacia los polos de la célula, uno a cada lado, a cada polo. Los cromosomas están en el centro de la célula dispuestos aleatoriamente.

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Profase: esquema y micrografía.

Metafase: El citoplasma de la célula sigue su proceso de división que es continuo, Características de la metafase: - Centríolos en los polos de la célula. - Huso cromático bien definido - Las díadas se ubican en el plano ecuatorial de la célula de una manera aleatoria. Se adhieren al huso cromático a través del centrómero.

Metafase: esquema y micrografía

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Libardo Ariel Blandón Londoño Anafase: Cuando terminan de ubicarse las díadas y los centríolos comienza la nueva etapa en la cual hay migración de cromatidios hacia los polos de la célula. Características de la Anafase: - Centríolos en los polos. - Las díadas se rompen por el centrómero, los cromatidios se separan y empiezan a migrar hacia los polos halados por el huso cromático. Los filamentos son halados desde el centrómero y adquieren una forma de doblez. Cundo éstos llegan a los extremos de la célula finaliza la anafase y comienza la Telofase.

Anafase: esquema y micrografía

4 .Telofase: es la última etapa de la división celular. La célula se divide en dos. Características de la telofase: - Centríolos en los polos - El huso cromático continúa arrastrando los cromatidios los cuales van siendo englobados por la membrana nuclear que empieza a formarse. - En la parte externa de las células animales se comienza a observar una hendidura, coyuntura o cuello y la célula sufre un estrangulamiento por su zona ecuatorial hasta partirse en dos. Si es una célula vegetal no hay estrangulamiento, aparece una pared central a modo de tabique que separa las dos mitades en sentido ecuatorial quedando dos células hijas separadas una de la otra.

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Biología General Al final se forma una nueva membrana nuclear que engloba los cromosomas. Consecuencias de la mitosis: A Se obtienen dos células hijas con el mismo número de cromosomas que la célula progenitora, dichos cromosomas se desvanecen (la cubierta de proteína desaparece) en el núcleo y queda el material genético nuevamente desnudo,como lo que es, un líquido viscoso de carácter ácido. B Las células hijas quedan en interfase. C Las dos células hijas son diploides (2n) igual que la célula madre. D Como puede verse la célula progenitora desaparece, no muere ni continúa vigente. E Las células hijas son somáticas por tanto adquieren la capacidad de reproducirse nuevamente. F Si son células vegetales, son de carácter meristemático debido a que son las únicas que se multiplican antes de diferenciarse. En las células animales es diferente: el zigoto se divide mitóticamente en blastómeros,a partir de los cuales se originan los tejidos básicos y según el tejido, dichas células originan células del mismo tejido, así las células de músculo producen más células de músculo, las de piel producen más células de piel y así sucesivamente.

Telofase Vista esquemática

Vista real

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Libardo Ariel Blandón Londoño CUADRO RESUMEN DE LA MITOSIS

5.4 . División celular por meiosis Es la división mediante la cual una gonia se divide para dar origen a los gametos. Estos son los óvulos, los espermatozoides y el polen. Si una gonia va a originar más gonias, es natural que realice mitosis, las células hijas resultantes tendrán la misma dotación genética, conservan las mismas características y las mismas propiedades biológicas que la célula progenitora, es decir, produce más gonias. Pero si la célula va a producir gametos (células sexuales), utiliza como mecanismo de división la meiosis; la célula entra en interfase, duplica su material genético y cuando termina G2, en vez de entrar en división celular, permanece en un estado preprofásico (antes de la profase) denominado intercinesis. Ésta consiste en que los cromosomas homólogos, que están en díadas, se aparean formando estructuras cromosómicas de cuatro filamentos llamadas tétradas.

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Biología General

En las tétradas, se aparean los cromatidios de las díadas homólogas y hay intercambio de genes, el fenómeno se llama recombinación genética y los puntos de unión se llaman quiasmas Finalizada la intercinesis, la célula entra en su primera división meiótica, en muchos casos se realizan simultáneamente la intercinesis y la profase I; las características de cada etapa son las mismas de la Mitosis. Si miramos nuevamente el esquema de la meiosis podemos observar que la primera división, es para separar las tétradas en díadas y la segunda división para separar las díadas en cromatidios. Esta es la razón por la que el material genético queda reducido a la mitad.

Consecuencias de la meiosis A Se obtienen cuatro células sexuales en la espermatogénesis y en la ovogénesis con la consiguiente desaparición de los cuerpos polares sólo una. Esta circunstancia la veremos más adelante.

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Libardo Ariel Blandón Londoño B El resultado que se obtiene: gametos C Los gametos pierden la capacidad de reproducirse. Un gameto no puede producir otro gameto. D Las células resultantes son haploides, tienen la mitad del material genético de la célula progenitora: la gonia (de 2n pasa a n) E El proceso es irreversible y se llama gametogénesis (formación de gametos). F Los cromosomas homólogos de un gameto están en el gameto contrario. O mejor, complementario, los cuales se encuentran en la fertilización para convertir el sistema en diploide nuevamente.

Ejercicio 7 1. Establezca un paralelo entre Mitosis y Meiosis. 2. Cuál es la función de la interfase 3. Qué ocurre en la etapa S de la interfase. 4. Cómo es la estructura de un cromosoma típico y cómo se clasifican según la posición del centrómero. 5. Cuál es la función de los cromosomas . 6. Cuál es la diferencia entre células somáticas y sexuales o gametos. 7. Cuál es la diferencia entre autosomas y gonosomas. 8. Cuál es la diferencia entre células haploides y diploides.

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Biología General 9. En qué consisten los cromosomas homólogos. Qué es un gen y cuál es su función. 10. Qué son genes alelos. 11. Por qué es importante el tipo y el número de cromosomas en una célula. 12. Cuál es la diferencia entre genotipo y fenotipo 13. Explique las etapas de la mitosis. 14. Explique las etapas de la meiosis. 15. En qué consiste la intercinesis en la meiosis. 16. Que son quiasmas. Y por qué son importantes. 17. Cuáles son las consecuencias de la Mitosis 18. Cuáles son las consecuencias de la Meiosis.

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Biología General

3 FUNDAMENTOS DE EMBRIOLOGÍA

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Biología General 3. FUNDAMENTOS DE EMBRIOLOGÍA

Estudia el desarrollo de los embriones. Para dar comienzo a este tema es necesario analizar primero la reproducción sexual. En la escala evolutiva, los seres vivos, por la necesidad de adaptarse al medio, y dada su gradual complejidad, han tenido que “inventar” mecanismos de adaptación y para ello es necesario mejorar su variabilidad genética, por lo tanto tuvieron que desarrollar un tipo de reproducción que le garantice la supervivencia en un medio que cada vez es más hostil, esto es la reproducción sexual. Por definición, la reproducción sexual es aquella en la que intervienen dos gametos (células sexuales), uno masculino (polen o espermatozoide) y uno femenino, el óvulo. Contrario a la reproducción sexual tenemos la reproducción asexual en la que interviene un solo progenitor. Se da en organismos poco evolucionados o en el crecimiento de los multicelulares, en la formación de tejidos u órganos de un individuo. La formación de los gametos se llama: gametogénesis la cual se da por meiosis (meiosis). Las células madre llamadas gonias, que están presentes en las gónadas (testículos y ovarios), sufren meiosis y originan los gametos. Las gonias se originan por mitosis, son somáticas. Cuando se van a originar gametos, la gonia empieza a duplicar su material genético y pasa a G2 luego se divide dos veces sucesivas. Si la gonia está en el testículo se denomina espermatogonia y origina los espermatozoides, cuando pasa a G2, se llama espermatocito primario. Éste entra en una intercinesis y luego continúa con sus dos divisiones sucesivas. Si la gonia se halla en el ovario se llama ovogonia y origina los óvulos, cuando pasa a G2, se llama ovocito primario. Éste entra en una intercinesis y luego continúa con sus dos divisiones sucesivas.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Algunos autores utilizan el término oogonia en vez de ovogonia, oocito en vez de ovocito, en la literatura se pueden encontrar de las dos maneras.

3.1 Gametogénesis

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Biología General 3.2. Fecundación y desarrollo Es de esperarse que un espermatozoide penetre la membrana del óvulo producido en el esquema anterior, fenómeno que se denomina fecundación, pero lo que ocurre verdaderamente en la gran mayoría de los animales es la fecundación de un ovocito secundario, tal vez por el efecto “atajo” que consiste en utilizar caminos abreviados para lograr el mismo resultado y asegurarse un puesto en el camino de la evolución. Solamente en el erizo de mar, la hembra logra el desarrollo del óvulo hasta su estado final “óvulo”. Los demás animales, incluyendo el ser humano, no logran el desarrollo completo. En humanos, cuando se forman los genitales femeninos en el vientre de la madre, a las dieciséis semanas ya están las ovogonias en proceso de formación y duplican su material genético en una interfase normal, es decir pasan de una interfase inicial (G1) a una interfase final (G2) (con la consiguiente duplicación de los cromosomas), que es el ovocito primario. Ahí se detiene el proceso, la niña termina su desarrollo intrauterino y nace con los ovocitos primarios en estado detenido. Cuando la niña menstrúa por primera vez (menarquia), uno de los muchos ovocitos que tiene en estado detenido se activa –esto es al azary continúa su desarrollo, entra a la intercinesis y luego pasa a la primera división meiótica la cual culmina en dos células hijas, una de ellas recibe de la otra todo su contenido nutritivo y crece considerablemente, la otra muere y se denomina cuerpo polar I: estamos en presencia de un ovocito II (ovocito secundario), el cual inicia su segunda división meiótica y más o menos en la metafase II de dicha división la célula vuelve a detener su desarrollo. Se inhibe, se inactiva, en este momento, el folículo y las paredes del ovario se rompen y liberan la célula inactiva, la cual se dirige al oviducto donde se producen sustancias accesorias que facilitan el tránsito hacia el útero. La otra célula no se desarrolla, es el cuerpo polar I el cual se reabsorbe. Un folículo ovárico maduro en realidad contiene un ovocito secundario inactivo, y cuando éste se libera se produce el cuerpo amarillo (cuerpo lúteo) que actúa como una glándula endocrina, produce progesterona que impide la activación de nuevos ovocitos y prepara el útero para albergar el posible zigoto y fijarlo para su ulterior desarrollo. 125

Libardo Ariel Blandón Londoño Si en el tránsito hacia el útero se encuentra con los espermatozoides, uno de ellos fecundará el ovocito; el efecto mecánico de pinchar la membrana (fecundación), activa la célula, esta continúa avanzando con su anafase II de la segunda división meiótica, el material genético del espermatozoide busca su paquete homólogo de cromosomas del ovocito, constituyendo, así, un solo paquete diploide, esto se llama fertilización. La célula se convierte, entonces, en un zigoto y se desarrolla como embrión. Como podemos ver no se produjo ningún ovulo. Si en el camino hacia el útero no se encuentra ningún espermatozoide, el ovocito II continúa descendiendo inactivo y es eliminado con los productos menstruales. Aquí tampoco se produjo ningún óvulo. Esto lo demuestran los experimentos que se han hecho con ovocitos de rana cuando han sido pinchados con agujas de disección, el ovocito se activa y continúa su segunda división meiótica, entra al proceso de segmentación y se han obtenido larvas haploides las que finalmente mueren. En este caso tampoco se han obtenido óvulos. Mientras exista, al menos un organismo, que produzca óvulos en su estado final como el erizo de mar, se mantendrá el esquema de la ovogénesis y se estará hablando de óvulos.

El tiempo de vida de un gameto se mide en horas, y en condiciones óptimas de temperatura y pH pueden durar hasta 48 horas. Cuando

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Biología General ocurre la Anfímixis o fertilización del ovocito la célula se denomina Zigoto y empieza el proceso mitótico de la segmentación, El huevo fecundado presenta dos polos: el polo animal en la parte superior y el polo vegetal en la inferior. Si varios ovocitos se desprenden al mismo tiempo del ovario y son fecundados simultáneamente, se producen igual número de zigotos, de embriones y de individuos y el parentesco es de hermanos, reciben el nombre de mellizos y pueden ser del mismo sexo o de sexos diferentes. Cuando un ovocito se desarrolla sin ser fecundado recibe el nombre partenogénesis hay algunos animales que se desarrollan por partenogénesis como es el caso de los zánganos en las abejas, los huevos no fecundados se desarrollan como machos, los zánganos.

Segmentación o blastulación El zigoto empieza una serie de divisiones mitóticas sucesivas sin que el contorno general aumente de tamaño, cada célula formada se llama blastómero y tienen exactamente la misma dotación genética. Si las dos primeras células formadas se separan, cada una inicia una nueva segmentación y se producen un par de gemelos; se desarrollan en un mismo saco embrionario, de ahí que los gemelos son genéticamente idénticos.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Cada uno de los blastómeros se desarrolla como un individuo dentro de un mismo saco vitelino.

Primera división del zigoto: se producen dos blastómeros, cada uno se divide en dos, luego en cuatro y así sucesivamente hasta formar una estructura hueca en forma de mora llamada blástula.

10 Secuencia de divisiones continuas hasta formar la blástula. La blástula tiene el mismo tamaño de la célula original. La estructura 10 es la blástula que es una bola hueca

Morfogénesis Es el origen de la forma; Obtenida la blástula –una pequeña bola huecalos blastómeros continúan dividiéndose mitóticamente y comienzan a desplazarse hacia la parte caudal de la blástula, penetran |por el blastoporo y se dirigen hacia dentro formando una cavidad cada vez mayor. Esta cavidad se llama arquénteron y es el futuro tracto digestivo del organismo. Esto permite que se formen tres capas o masas de tejidos diferentes. En el polo animal se forma la placa neural que da origen al sistema nervioso central.

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Biología General Cuando el nuevo organismo ha alcanzado esta etapa recibe el nombre de embrión, aunque las células, durante esta etapa del desarrollo, se organizan en grupos definidos, aún son de estructura similar (blastómeros), son células embrionarias, se pueden transformar en cualquier tipo de tejido, por tal razón se les llama totipotenciales. Ya dijimos que, de los polos animal y vegetal, migran tejidos hacia la parte posterior-inferior donde se forma una hendidura con un poro denominado blastoporo a través del cual penetran tejidos de células formando el arquénteron; del blastoporo se forma el ano. La cavidad avanza casi hasta tocar el extremo anterior superior, allí se origina la boca del nuevo individuo. En el polo animal (parte superior) se origina la placa neural. Ésta forma una cresta (cresta neural) que origina un tubo (tubo neural) en sentido cefalocaudal que da origen al encéfalo y la médula espinal. Y la parte basal donde descansa el tubo neural, y que es menos superficial, da origen a la notocorda. En los vertebrados esta notocorda, al osificarse, origina la columna vertebral.

Transformaciones que sufre la blástula para convertirse en embrión, la última estructura es una gástrula, por eso se denomina gastrulación.

http://template.bio.warwick.ac.uk/staff/rold/images/gastrulastion.jpg

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Libardo Ariel Blandón Londoño Al finalizar estos movimientos de tejidos tenemos una estructura: la gástrula con tres tejidos básicos: mesodermo: es la masa superior ente la cresta neural y la parte superior del arquénteron, da origen a estructuras llamadas somitas a partir de las cuales se originan los músculos y las vértebras. Hacia la superficie ventral del embrión, las células mesodérmicas forman el revestimiento del celoma que constituye la cavidad principal del cuerpo, las células del polo animal que no migran hacia el interior del embrión se denominan células del ectodermo, a partir de éstas se originan todas las estructuras que constituyen el sistema nervioso y la piel del animal. El endodermo es la capa más interna y origina los epitelios del tracto digestivo, de la tráquea, de bronquios y pulmones, revestimiento de la uretra, hígado y páncreas.

3.3.. Organogénesis Mientras las células sean embrionarias o indiferenciadas pueden ser transplantadas de un tejido a otro y pronto se acomodarán para cumplir su nueva función, no obstante, a medida que el desarrollo embrionario va avanzando, sus células alcanzan un estado de irreversibilidad tal que forman un tipo específico de célula y adquieren unas funciones muy definidas, han adquirido un grado de especialización celular. Mientras esto ocurre se empiezan a sintetizar un número de proteínas propias de cada grupo específico de células, así las células del músculo cardíaco, en proceso de diferenciación, empiezan a sintetizar un tipo especial de proteína: una proteína contráctil denominada miosina cardiaca; los glóbulos rojos en proceso de diferenciación inician la síntesis de la hemoglobina; las células del tejido conjuntivo, empiezan a sintetizar colágeno y demás proteínas extracelulares y así sucesivamente hasta terminar de originar las deferentes órganos. Cuando se han terminado de formar los diferentes órganos, viene la etapa de desarrollo que consiste en perfeccionar u optimizar los órganos que se han formado y en preparar al nuevo ser para el nacimiento; en este momento es tan grande el grado de especialización o diferenciación

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Biología General que si se trasladan células a otro tejido se mueren. El desarrollo continúa hasta el momento del nacimiento, momento en el cual el individuo debe estar preparado para enfrentarse a un medio adverso y nuevo para él, el mundo externo.

Formación de los órganos sexuales Para entender esta parte de la embriología es necesario saber que existen caracteres sexuales primarios y secundarios, los primarios son definidos por los gonosomas y los secundarios por las hormonas gonadotrópicas. Los primeros definen y los segundos adecuan, por eso es necesario que nos familiaricemos con las hormonas que actúan allí debido a que ellas son los elementos que pulen o afianzan la parte somática del individuo. En el estado prenatal, cuando la madre no ha cumplido, aún, la semana 16, el hijo que espera todavía no se ha diferenciado sexualmente desde el punto de vista somático. Ya el embrión, desde la fecundación, tiene definido su sexo genéticamente: es XX (hembra) o es XY (macho). Estos son los caracteres sexuales primarios (definidos por los gonosomas). Los caracteres sexuales secundarios son definidos por hormonas gonadotrópicas. LH (hormona luteinizante) que promueve la producción de progesterona, o sea la hormona del cuerpo lúteo y HFS (hormona estimulante del folículo) que promueve la formación del folículo en el ovario, estimula la secreción de estrógenos y la maduración del futuro óvulo conjuntamente con otra hormona: la HL proveniente de la pituitaria. HFS también se produce en varones y actúa en la formación de túbulos seminíferos y en la producción de espermatozoides. Los andrógenos son hormonas masculinas producidas por los testículos, la más común es la testosterona que produce los caracteres sexuales secundarios. Como voz grave, modales bruscos, barba, hombros anchos y caderas estrechas entre los más destacados. En las hembras, la progesterona cumple dichas funciones: voz aguda, modales delicados, formación de senos, caderas anchas y hombros estrechos entre otros.

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Libardo Ariel Blandón Londoño El estado morfológico del embrión dentro de la madre gestante, antes de la semana 16 no se ha definido, Si la madre espera un varón, el hecho de ser XY es suficiente para que estimule en sus células de Leydig la producción de pequeñas cantidades de testosterona: hormona que induce la formación de órganos genitales externos masculinos; como testículos, desarrollo de una estructura el “clítoris” que origina el pene, y la presencia de un escroto que en el nacimiento albergará los testículos. Cuando se forman los testículos, ya está en capacidad de producir su propia testosterona para el ulterior desarrollo. Esta testosterona será la responsable de garantizar al nuevo individuo el desarrollo como varón con sus caracteres sexuales secundarios adecuados

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Biología General Si la madre espera una dama, el hecho de ser XX ya es suficiente para que estimule en su glándula pituitaria la producción de hormonas femeninas para desarrollar órganos genitales internos femeninos: ovarios, hendidura vaginal externa y todo lo que tiene que ver con la arquitectura de sus genitales femeninos. La presencia de progesterona inhibe el crecimiento del clítoris, el cual aparece como un pequeño pene que nunca se desarrolló. Mientras se están formando dichos genitales, las gonias (células madre del ovario), comienzan a prepararse para su primera división meiótica, duplican su material genético (pasan de G1 a G2 de la interfase) dando origen a muchos ovocitos primarios, estos ovocitos primarios se inactivan y permanecen así durante el resto del embarazo de la madre, y el nacimiento; pero en la pubertad, con la menarquia (primera menstruación) empiezan a activarse nuevamente uno por uno cada 28 días (en promedio). Este proceso ocurre en les ovarios y son controlados por las hormonas femeninas. Estas hormonas se encargan de garantizar que el soma femenino adecue sus caracteres sexuales secundarios de acuerdo con el patrón esperado: un soma femenino. Aquí también se cumple el caso de que los gonosomas definen y las hormonas pulen o adecuan. Las anomalías que se dan por aumento de hormonas contrarias al sexo normal, inducen el desarrollo de los órganos contrarios, dando origen a las malformaciones de los genitales conocidas como hermafroditismo; éste es de tres clases: 1. Hermafroditismo perfecto: cuando el organismo presenta los dos órganos genitales (masculino y femenino) y ambos son funcionales, y además el organismo se puede autofecundar: es el caso de la tenia o solitaria en cuyos proglótides presenta los dos genitales (masculino y femenino), siendo ambos funcionales, pueden autofecundarse. 2. Hermafroditismo imperfecto: cuando el organismo tiene los dos órganos genitales funcionales pero no es capaz de autofecundarse, se aparea con otro

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Libardo Ariel Blandón Londoño y le penetra su órgano masculino a la vez que es penetrado por el otro en su órgano femenino, hay un intercambio de espermatozoides; este es el caso de los caracoles y la lombriz de tierra. 3. Pseudohermafroditismo: es el caso de aquellos organismos que tienen dimorfismo sexual El macho es morfológicamente diferente de la hembra pero han sufrido un desbalance hormonal en el momento de la formación de sus genitales en el embrión. Si se produce, en exceso una hormona contraria, altera el desarrollo normal de sus genitales y adquiere la tendencia de formar los órganos contrarios. Ejemplo una hembra con genitales masculinos desarrollados, clítoris grande o un macho con testículos hendidos, pene muy poco desarrollado. Cuando se da el caso de tener genitales normales pero exceso de hormonas contrarias en un individuo ya formado se produce el efecto de machos afeminados o de hembras con modales masculinos, de ahí la importancia que juegan las hormonas en el moldeamiento masculino o femenino del individuo.

Ejercicio 8 1. Establezca un paralelo entre la espermatogénesis y la ovogénesis 2. Establezca diferencias entre espermatocito primario y secundario y entre ovocito primario y secundario. 3. Explique con sus propias palabras: por qué decimos que no es el óvulo el que es fecundado sino un ovocito secundario. 4. Cómo se clasifican las gonias y dónde se producen. 5. Explique la diferencia entre fecundación y fertilización o anfímixis. 6. Explique: en qué consiste la segmentación y cómo se denominan las células que se forman. 7. Qué diferencia existe entre mellizos y gemelos.

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Biología General 8. Qué son células embrionarias y cuál es su principal característica. 9. Explique con sus propias palabras: el proceso de la gastrulación o morfogénesis. 10. Qué tejidos u órganos se producen a partir de los tejidos: ectodermo, mesodermo y endodermo. 11. En qué consiste el fenómeno de la diferenciación en un embrión. 12. En qué consiste el proceso del desarrollo embrionario. 13. Explique cómo se originan los genitales en hombres y mujeres. 14. En qué consiste el hermafroditismo en un animal. Clases. 15. En qué consiste la partenogénesis y dé un ejemplo. 16. Cuál es la función de los gonosomas. 17. Cuáles son los caracteres sexuales secundarios y cuáles son las hormonas que influyen en cada sexo. 18. A qué etapa de la embriogénesis corresponde el siguiente esquema, colóquele los nombres.

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Biología General

4 LOS REINOS DE LOS SERES VIVOS

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Biología General 4. LOS REINOS DE LOS SERES VIVOS

Ya habíamos tratado el tema sobre los Reinos de la Naturaleza en apartes anteriores. Ahora vamos a estudiar las generalidades de cada uno. Recuerde que cada tema es un curso completo, pero vamos a ver al menos lo más esencial da cada uno. Los Reinos, en su orden evolutivo, están “organizados” con base en características fenotípicas claramente observables. En la actualidad existen cinco Reinos: Mónera, Protista, Fungi o Micota, Vegetal y Animal.

Los virus: No son seres vivos porque no se nutren, no comen, no se reproducen como cualquier ser vivo, si no que se replican. Un virus no es más que una molécula de DNA o RNA rodeado por una cubierta de proteína llamada cápside que puede ser helicoidal, cúbica, o compleja. Parasitan células animales y vegetales, son parásitos obligados de las células porque sólo puedes replicarse dentro de ellas, los virus en estado libre son inofensivos, no actúan, no metabolizan. Algunos ejemplos son: el virus del SIDA, del mosaico del tabaco, sarampión, rabia, polio, fiebre amarilla, viruela, varicela y gripe entre otros.

4..1 Reino Mónera Se caracteriza por que los organismos de célula y no tienen un núcleo definido, procariotas. A este Reino pertenecen denominadas también cianobacterias y dichas.

este grupo tienen una sola es decir son unicelulares las algas azul verdosas, las bacterias propiamente

A Cianobacterias: Son algas verdeazuladas que carecen de membrana nuclear. Las algas en general son un grupo “artificial” debido a que reúne características de todos los Reinos y no existe una sola característica que permita separarla de los demás grupos. Por ejemplo 139

Libardo Ariel Blandón Londoño las hay procariotas y eucariotas móviles, sésiles, autótrofas, heterótrofas, facultativas y con reproducción sexual y asexual. Cyanobacteria “(del griego ciano = azul) Las cianobacterias se caracterizan por ser los únicos procariotas que realizan fotsíntesis oxigénica, por ello también se les denomina oxyphotobacteria. Las cianobacterias fueron designadas durante mucho tiempo como cianófitas (Cyanophyta) que significaca: plantas azules) o cianofíceas (Cyanophyceae, que traduce algas azules), denominándose más adecuadamente como algas verdeazuladas. Cuando se estableció la distinción entre célula procariota y eucariota se constató que éstas son las únicas algas procariotas, y el término cianobacteria empezó a ganar preferencia. Los análisis genéticos recientes sitúan a las cianobacterias entre las bacterias gramnegativas”. B Las bacterias con los hongos son los descomponedores del material orgánico en los ecosistemas, por tal razón son organismos heterótrofos. El éxito de las bacterias, en términos de su desarrollo biológico, se centra en su amplia y diversificada posibilidad de metabolizar compuestos, además de su velocidad para multiplicarse en un medio nutritivo apropiado, en cultivos de laboratorio. La pared celular es responsable, por su composición química, de su clasificación como Gram-positivas y Gram-negativas. La pared celular tiene diferentes clases de moléculas que no se hallan en ningún otro tipo de ser vivo; estas moléculas están conformadas especialmente de unos polímeros llamados peptidoglicanos. Estas paredes presentan dos formas básicas que se distinguen fácilmente con colorantes como el Cristal Violeta. Las bacterias que, al microscopio, se observan teñidas de color violeta porque retienen dicho colorante, se denominan Gram-positivas (Gram +) y las que liberan fácilmente el colorante aún con mordiente se llaman Gram-negativas (Gram -). Es así como la coloración de Gram se utiliza para clasificarlas debido a que refleja una diferencia fundamental en la arquitectura de la pared celular. Las Gram + son sensibles al antibiótico penicilina y albergan pequeñas moléculas de lípidos, y las Gram – a la

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Biología General estreptomicina y presentan moléculas de lípido de mayor tamaño. Por eso cuando se lavan con alcohol cetona, se disuelven los lípidos y queda la pared sumamente porosa dejando escapar el colorante fácilmente. Las bacterias son organismos primitivos unicelulares sin núcleo definido, pueden ser de vida libre, o pueden agruparse en colonias con el objeto de promover actividades metabólicas comunes a todas. El crecimiento de las poblaciones bacterianas está limitado por dos factores: el primero hace referencia al agotamiento del alimento disponible en su medio y el segundo a la acumulación de sustancias de desecho producidas por el metabolismo de las mismas. Ya dijimos que son heterótrofas, se alimentan de material orgánico ya elaborado. Tienen digestión extracelular, es decir, fuera de la célula. La bacteria vierte sus enzimas sobre el sustrato, lo desdobla y cuando éste está digerido lo absorbe por transporte activo. Algunas producen esporas externas llamadas exosporas y otras las producen internamente y se llaman endosporas. Las bacterias, según utilicen o no el oxígeno, pueden ser: Aerobias: cuando utilizan el oxígeno para respirar Anaerobias: No utilizan el oxígeno para respirar, utilizan por ejemplo el Azufre, del mismo grupo del oxígeno. Son muy importantes en la depuración de materiales contaminantes en cuerpos de agua altamente contaminados. Permiten la recuperación de ecosistemas perdidos por la contaminación. Facultativas: son aquellas bacterias que aprovechan cualquiera de los dos sistemas anteriores, si hay oxígeno lo utilizan, si no lo hay utilizan otro elemento como el azufre, son comodines de la respiración. Clasificación: La morfología es un aspecto importante en la clasificación de las bacterias:

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Libardo Ariel Blandón Londoño Cocos: Las bacterias de forma esférica se denominan cocos. Cuando se presentan en pares se llaman diplococos y si forman cadenas se denominan estreptococos, y cuando forman racimos como de uvas se llaman estafilococos. Como ejemplo tenemos el Stafilococcus aureus y el Streptcoccus pneumoniae.

Cocos Bacilos: son aquellas que tienen forma alargada o filiforme. Si se presentan en pares se llaman diplobacilos, cuando se dan en cadena estreptobacilos, no se han visto en racimos como los cocos. Como ejemplo podemos mencionar algunos::el Clostridium sporogenes y Pseudomonas sp.

Bacilos

Espirilas: son bacterias con forma espiralada, se les llama espiroquetas, como ejemplo podemos citar Treponema palidum y Spirillum voluntans. Los vibriones tienen forma encorvada como la roductora del cólera.

vibron y espirila

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Biología General 4. 2 . Reino Protista Este grupo abarca todos los organismos unicelulares con núcleo, es decir unicelulares eucariotas, tanto de carácter animal como vegetal. Comprende dos Phyla: Phylum Protophyta y Phylum Protozoa.

Phylum Protophyta: Son los organismos vegetales unicelulares con un núcleo definido. Comprende: A. Algas verdes: (Chlorophyta) clorofíceas, son principalmente de agua dulce y tienen por lo general un solo cloroplasto, algunas se desplazan mediante flagelos. Como ejemplo tenemos: Chlamidomonas distribuidas en el suelo y aguas dulces. B. Algas Doradas: Chrisophyta) se llaman así por la presencia de un pigmento amarillo pardo que tienen dentro de sus células. En su interior se encuentra normalmente la clorofila con su color verde. La mayoría son unicelulares y muchas son flageladas. A excepción de las diatomeas que son las más representativas de este grupo, éstas presentan una pared celular en forma de concha constituida por dos valvas. C. Algas Pardas: (Phaeophyta) todas son multicelulares, poseen un pigmento pardo que enmascara el color verde de la clorofila. Presentan forma similar a las plantas superiores y se encuentran casi exclusivamente en aguas marinas, miden hasta 30 metros de longitud, se utilizan como alimento, como fuente de yodo, y como fertilizante. D. Algas Rojas: (Rhodophyta) presentan clorofila, pero su color verde está enmascarado por el pigmento rojo. Algunas son unicelulares aunque la gran mayoría no lo son. Generalmente se hallan adheridas a las rocas y muelles por debajo del nivel de las aguas de la marea. Algunas algas de este tipo se usan como alimento especialmente en el oriente. El agaragar, utilizado como fuente de alimento en el cultivo de bacterias y otros microorganismos en el laboratorio, es extraído de este tipo de algas rojas. 143

Libardo Ariel Blandón Londoño Phylum Protozoa: Comprende los organismos unicelulares con núcleo definido y que son de carácter animal. Se caracterizan por presentar motilidad (movimiento de desplazamiento), es decir, tienen locomoción. La digestión de los alimentos es intracelular, se realiza dentro de la célula, mediante una vacuola digestiva, existe una gran variedad de protozoos en cuanto a su forma y tamaño, los hay parásitos y de vida libre. Se les clasifica según sus estructuras de locomoción. El término Protista significa “el primero de todos” aunque son más primitivos los pertenecientes al Reino Mónera, recordemos que este último Reino apareció recientemente para reclasificar los seres vivos. Este grupo comprende cuatro Clases: Clase Esporozoa (Sporozoa), Clase Sarcodina (Rhizopoda), Clase Flagelata (Mastigophora) y Clase Ciliata atendiendo a su orden evolutivo. A. Clase Esporozoa: Son parásitos y presentan ciclos de vida complejos, los más representativos pertenecen al género plasmodium y son los responsables del paludismo o malaria. Para poder completar su ciclo de vida penetran en el cuerpo de los mosquitos del género Anopheles, luego por efecto de la picadura de éstos, penetra en el torrente sanguíneo del hombre, transmitiendo la enfermedad. Como ejemplo podemos citar el Plasmodium vivax.y P. falciparum

Plasmodium

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Biología General Cómo el plasmodium utiliza a su vector “el mosquito”para reproducirse. Acción de la serotonina en Anopheles Es importante tener en cuenta que las hormonas también juegan un papel importante en el metabolismo de otros seres vivos. Sabemos que el dormir y el despertar son controlados por hormonas, el dormir lo induce la presencia de serotonina en el torrente sanguíneo, y el despertar la presencia de noradrenalina la cual inhibe la acción de la serotonina, y el durmiente se despierta. Los científicos han descubierto que la serotonina es aprovechada por el mosquito hembra del género Anopheles. Para estimular la producción de huevos, esta es la razón por la que succionan la sangre de los mamíferos especialmente de los humanos, no porque sean sanguinívoros si no porque van tras la serotonina, el mosquito aprendió a digerir la sangre para no desaprovecharla el mosquito macho, como no pone huevos no requiere la hormona, por tanto no necesita sangre y como consecuencia seguirá siendo fitófago. Nos hemos preguntado alguna vez ¿por qué cuando hay personas reunidas, sólo algunos son vulnerables a la picadura de mosquitos? Pues la respuesta es obvia. Las que tengan sueño son las más propensas.

B. Clase Sarcodina (Rhizopoda) se desplazan mediante seudópodos (falsos pies) son prolongaciones de citoplasma que emite el organismo para desplazase, las amibas son un ejemplo clásico de este grupo, de ahí el nombre de ameboideo que suele darse a este tipo de movimiento.

Morfología de una ameba.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Los hay de vida libre y se denominan amoebas o amebas, viven en lugares húmedos y su tamaño no excede al de un punto de esta página. Ejemplo: Amoeba proteus. Las hay también de vida parasitaria y se les llama entamoebas, o simplemente entamebas, como la Entameba gingivalis que produce la gingivitis (enrojecimiento e inflamación de las encías). Las amebas se alimentan mediante un proceso llamado fagocitosis cuando las partículas son sólidas, pero si son líquidas como gotas de aceite por ejemplo, se llama pinocitosis.

La ameba emite los pseudópodos (prolongaciones de su cuerpo) y engloba la partícula alimenticia formando una vacuola digestiva, a ella ingresan las enzimas digestivas, ocurre la digestión, lo que le sirve a la célula pasa al citoplasma, lo que no le sirve es eliminado a través de la vacuola que se acerca a la membrana y vierte su contenido al exterior de la célula.

Fagocitosis, cuando las partículas son líquidas, se llama pinocitosis

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Biología General En este grupo también se incluyen los foraminíferos, protegidos por un exoesqueleto de carbonato de calcio y los radiolarios que abundan especialmente en el océano Índico y Pacífico, tienen un esqueleto interno compuesto de sílice. 3. Clase Flagelata (Mastigophora) Es una clase muy evolucionada; su nombre se debe a que tienen uno o varios flagelos que utilizan para la locomoción. Cada flagelo tiene su origen en un corpúsculo citoplasmático llamado cuerpo basal. Algunos organismos son de vida libre, en este grupo tenemos las euglenas que tienen cloroplastos y realizan fotosíntesis cundo se ubican en lugares soleados. La Astasia es una réplica de euglena incolora de vida libre.

Entre los flagelados parásitos tenemos los Tripanosomas que causan enfermedades como el mal del sueño, tenemos también la Trichonyimpha que vive en el intestino de las termitas y contribuyen en el desdoblamiento de la celulosa de la madera. 4. Clase Ciliata: Se caracteriza por tener el cuerpo cubierto de una vellosidad denominada cilios que utilizan, a manera de remos para la locomoción; cada cilio tiene su origen en un cuerpo basal. Algunos presentan un par de núcleos como es el caso del paramecium, tiene forma de pantufla y es relativamente grande; otros ejemplos son el Stentor que tiene forma de cono y se adhiere al sustrato por su base, La Vorticella es más pequeña y tiene una especie de pedúnculo espiralado que lo fija al sustrato.

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Libardo Ariel Blandón Londoño

Ejercicio: 9 1. Describa algunas características de cada Reino. 2. Cuáles son las características de un virus, por qué no se consideran como seres vivos. 3 Cuáles son las características de las cianobacterias. 4 Cuáles son las características de las bacterias. Y cómo se clasifican según la respiración y según la forma. 5 Cuál es la diferencia entre bacterias Gram positivas y Gram negativas. 6 En qué consisten las exosporas y las endosporas. 7 Por qué decimos que la digestión de las bacterias es extracelular. 8 Cuáles son las características del Reino Protista. 9 Cómo se clasifican los organismos del Reino Protista. Determinar Phylum y clases. 10 Describa las características de cada Clase y dé ejemplos 11 En qué consiste la fagocitosis y en qué se diferencia de la pinocitosis. 12 Elabore un cuadro sinóptico sobre la taxonomía de los organismos del Reino Protista.

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Biología General 4. 3 Reino Fungi o Micota Comprende todos los hongos, se le llama también Reino Micota. Con las bacterias, son los descomponedores del material orgánico en los ecosistemas. Gracias a ellos, los cadáveres y demás material en proceso de descomposición, son depurados de los ecosistemas, retornando al suelo el material nutritivo que las plantas utilizan para la fabricación de material vivo. En los ecosistemas, los seres vivos son comidos por otros seres vivos y convertidos en material más pequeño, éste es demolido por otros en material aún más pequeño (material particulado). Estos materiales, al igual que las heces fecales, son consumidos por descomponedores (hongos y bacterias, ácaros, colémbolos) y llevados a tamaños mucho más pequeño hasta convertirlos en compost, o simplemente abono para las plantas. Podemos ver, entonces, el papel tan importante que juegan los descomponedores en la recuperación de la materia orgánica. Existe una gran variedad de hongos: los hay nutritivos o alimenticios como son, por ejemplo los champiñones y las auricularias, También los hay medicinales como el penicillium del cual se extrae la penicilina, existen también hongos parásitos como las royas que causan grandes daños en los cultivos de cereales, plátano y café. También existen hongos muy tóxicos como las amanitas y los hay industriales como las levaduras de la cerveza y del pan. La digestión del material alimenticio es de carácter extracelular debido a que las enzimas son vertidas sobre el sustrato, este después de ser desdoblado es absorbido por los rizoides (especies de raíces que le sirven también de fijación). Morfología: las levaduras tienen forma esférica u ovoide, varían considerablemente en cuanto a tamaño (5 y 30 micras de longitud). No tienen flagelos ni ningún otro órgano de locomoción. Los demás hongos tienen forma ramificada y muy variada, presentan formas de orejas, de mazo o de paraguas. 149

Libardo Ariel Blandón Londoño Estructura Un hongo está constituido por un conglomerado de hilillos llamados hifas, éstas pueden ser unicelulares con muchos núcleos formando verdaderos cenocitos, o bien pueden ser septadas, con tabiques que individualizan o separan las células; estas hifas son multicelulares. A lo largo de cada hifa hay un citoplasma común. Las hifas pueden ser de tres tipos: A. No septadas son cenocíticas, es decir tienen muchos núcleos, carecen de tabiques transversales o septos. B. Septadas: tiene células mononucleadas, los tabiques dividen a las hifas en compartimientos, o células con un solo núcleo en cada uno de los compartimientos. En cada septo hay un poro central que permite la migración de núcleos y citoplasma de un compartimiento a otro. Es importante anotar que aunque cada compartimiento de una hifa septada no tiene una membrana celular como cualquier célula, habitualmente se hace referencia a un compartimiento como si fuese una célula. D. Septadas cenocíticas: en este caso los tabiques dividen las hifas en células, cada una con varios núcleos.

Hifas no septadas y septadas

Micelios: un conjunto de hifas constituye el micelio, el cual, según el grado de colonización puede ser vegetativo o aéreo. Una hifa o una espora cae en un medio apropiado (un pedazo de pan por ejemplo) y si hay buena humedad la espora (o la hifa) se desarrolla dando origen a una masa de hifas que invaden todo el sustrato; este primer momento se

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Biología General llama etapa de invasión o colonización, se ha desarrollado, entonces; el micelio vegetativo constituido por hifas no sexuales. Completada la etapa de colonización, el micelio vegetativo aflora a la superficie externa para iniciar la segunda etapa: la de reproducción, este micelio se llama micelio aéreo el cual produce el cuerpo o talo que da origen a las esporas responsables de la reproducción. El talo de un hongo filamentoso consta fundamentalmente de dos partes: El esporangiosporo y el esporangio que contiene las esporas, que son células muy resistentes y se les denomina: células de reposo o durmientes.

Micelio vegetativo

Reproducción: Los hongos se reproducen por medio de esporas, las cuales se dispersan en el medio en un estado latente, este estado se interrumpe sólo cuando se hallan en condiciones favorables de alimento y humedad para su germinación. Cuando estas condiciones se dan, la espora o la hifa germina, si la que germina es la espora, surge de ella una primera hifa, la que se propaga y se ramifica hasta formar micelio, el micelio vegetativo. La velocidad de crecimiento de las hifas de un hongo es verdaderamente alarmante: en un hongo tropical llega hasta los 5 mm por minuto. Se puede decir, sin exagerar, que algunos hongos se pueden ver crecer a simple vista. En los esporangios se producen las esporas de los hongos, ya sea de una manera asexual o como resultado de un proceso de reproducción sexual. En este último caso la producción de esporas es producida a través de la meiosis de las células, de la cual se originan las esporas mismas. Las esporas producidas se denominan meiosporas. 151

Libardo Ariel Blandón Londoño Como la misma especie del hongo es capaz de reproducirse tanto asexual como sexualmente, las meiosporas tienen una capacidad de resistencia tal, que les permite sobrevivir en condiciones adversas; mientras que las esporas producidas asexualmente permiten que el hongo se propague con la máxima rapidez y logrando la mejor colonización posible. El micelio vegetativo de los hongos, tiene un aspecto muy simple, porque no es más que un conjunto de hifas dispuestas sin ningún orden. En cambio el micelio aéreo o reproductivo se manifiesta sólo en la producción de cuerpos fructíferos, los cuales, como indica el nombre, sirven para portar los esporangios que producen las esporas. Taxonomía: Los hongos se clasifican según sus órganos de reproducción. El Reino comprende sólamente dos divisiones o Phyla: hongos mucilaginosos y hongos verdaderos: Los hongos mucilaginosos: comprenden las clases: Mixomicetos y plasmodiphoromiceto son hongos mucilaginosos o mucosos. Se hallan en lugares muy húmedos, se desarrollan rápidamente después de una noche lluviosa y se enredan en las ramas de la maleza o rastrojo. Son un grupo particular de protistas denominados comúnmente mohos mucilaginosos que toman tres formas distintas durante el transcurso de su vida. A. Inicialmente tienen forma ameboidea y unicelular, se mueve mediante seudópodos o flagelos dependiendo de la cantidad de agua que haya en el medio. B. Bajo ciertas condiciones: (cambios en el medio por ejemplo), forman masas gelatinosas que se deslizan lentamente por el suelo o en las ramas del rastrojo. Esta es la etapa que normalmente se observa como moho mucilaginoso. C. Por último, el moho desarrolla un cuerpo fructífero que produce esporas superficialmente, así como ocurre con los esporocarpos de los hongos.

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Biología General Hongos verdaderos: El Phylum comprende cuatro clases: Ficomicetos: producen esporas en el interior de esporangios que se desarrollan en el ápice (parte distal) de las hifas. Las esporas se forman asexualmente, en el caso de los mohos acuáticos las esporas tienen unos flagelos que les permiten desplazarse a otros sitios. Las esporas normalmente son esparcidas por el viento. Algunos hongos parasitan peces y plantas; la mayoría son saprofitos, viven a expensas de otros organismos muertos, ayudan en la descomposición de la materia orgánica en los ecosistemas. Crecen sobre el pan o cualquier otro sustrato rico en carbohidratos del cual se nutre. A este tipo de hongos se les denomina mohos, como ejemplo podemos citar el género Rhizopus que es el moho común del pan. Una característica importante de los Ficomicetos es que son unicelulares, sus hifas no presentan tabiques, sus órganos de reproducción se llaman esporangios y sus esporas se denominan esporangiosporas y el talo esporangiosporo.

Género Rhizopus moho común del pan

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Libardo Ariel Blandón Londoño Ascomicetos: Los miembros de esta clase producen dos tipos de esporas, unas formadas asexualmente llamadas conidios que se desarrollan a manera de cadenas en el ápice o parte distal de las hifas. Son similares a las esporas de los Ficomicetos. Un segundo grupo es el resultado de copulación sexual; cuatro u ocho de estas esporas, las ascosporas, se originan en sacos denominados ascas Son muy importantes en la vida humana dado que unos contribuyen a la salud y otros atacan plantas de suma importancia para nuestra economía. Son pluricelulares y septados, a excepción de las levaduras que son unicelulares. Entre los más representativos tenemos el penicillium del cual se extrae la penicilina.

Basidiomicetos: se dispersan mediante esporas que son producidas en los ápices de unas estructuras en forma de basto (bastón) a las cuales se les denomina basidios En ellos se producen las esporas llamadas basidiosporas. Esta clase comprende: los hongos de anaqueles, hongos de bola, paraguas, royas y tizones y orejas.

EL paraguas es apenas una parte del hongo

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Biología General as basidiomicetos son muy variados en cuanto a su morfología, los paraguas son muy comunes, lo mismo que las orejas de palo, las royas destruyen gran cantidad de cultivos (royas del café, del trigo, del centeno y de la avena). Deuteromicetos: se les llama hongos imperfectos, (Imperfecti). Hay muchas clases de hongos de los cuales se conoce la descendencia, esta descendencia, por alguna razón, no se puede reproducir sexualmente. En este caso no se sabe si el hongo es un ascomiceto o un basidiomiceto, por lo tanto se ubica en una categoría especial, los hongos imperfectos. Los hongos parásitos que causan las dolencias conocidas como “culebrilla” y “pie de atleta” se clasifican en este grupo; no obstante, vale la pena aclarar que después de descubrir el estadio sexual de un deuteromiceto, si se permite ser reclasificado resulta, por lo general, ser un ascomiceto.

Pie de atleta

Los líquenes: Estos organismos no son tan sencillos que digamos, son el resultado de la simbiosis entre un alga y un hongo, en algunos casos tropicales, el hongo resulta ser un basidiomiceto, sin embargo, en la gran mayoría de los casos es un ascomiceto. Normalmente el alga es unicelular y puede ser un alga verde, o una azul verdosa; a los líquenes se les suele dar nombres científicos como a cualquiera otro ser vivo. Los hongos que hacen parte de los líquenes, sobreviven en medios agresivos, hostiles, crecen sobre la superficie de las rocas. Llegan a ser dominantes en la vegetación de las zonas árticas y antárticas. Son pioneros en lugares donde no hay vida, son los colonizadores del suelo.

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Libardo Ariel Blandón Londoño

Líquenes

Un liquen cae, por ejemplo sobre una roca, vierte sus enzimas en la superficie de ésta desdoblándola, los nutrientes extraídos de la roca son absorbidos por el hongo, éste lo traslada al alga la que mediante fotosíntesis fabrica alimento para ambos; por esta razón hablamos de simbiosis. La primera fase de colonización de la roca se da gracias a la proliferación de estos líquenes, los cuales forman una película vegetal sobre ella o sobre el suelo árido, tenemos entonces el suelo preparado para albergar la llegada de esporas de musgos y otras briofitas, luego de helechos y posteriormente de rastrojo y plantas de mayor tamaño hasta formar una capa vegetal apta para cultivo o para la formación de bosque. De lo anterior podemos deducir la importancia de los líquenes en la formación del suelo vegetal.

4.4 . Reino vegetal Se caracteriza por que los organismos que lo componen tienen clorofila y por tanto son autótrofos, a este Reino pertenecen todas las plantas verdes e incluye las algas pluricelulares. Todas son sésiles, aunque algunas células reproductoras presentan órganos de locomoción. Las plantas verdes son los organismos productores de alimento y la fuente de oxígeno para todos los ecosistemas de nuestro planeta. El Reino comprende dos grandes Phyla o Divisiones: Phylum Briophyta y Phylum Tracheophyta.

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Biología General 1 Phylum o División Briophyta: El nombre se debe a que carecen de haces vasculares, el transporte de sustancias se realiza de célula a célula, se le llama transporte a distancia corta: TDC. Ésta es la razón por la que no pueden crecer en altura, sino horizontalmente invadiendo el suelo. Se les llama plantas inferiores por ser simples, de estructura sencilla. Crecen en la superficie de las rocas, del suelo, y son colonizadores de lugares áridos cubriendo los espacios preparados por los líquenes. Se reproducen mediante esporas, algunas tienen rizoides que les sirve de órgano de sostén o fijación al sustrato. La parte que sobresale del suelo se llama talo y contiene los órganos de la reproducción.

Características: Con algunas excepciones, son terrestres, epifitas (epi = encima. Phytos = planta) y se desarrollan sobre otras plantas y en lugares húmedos. A . Presentan alternancia de generaciones: Una generación diploide y la siguiente haploide después de sufrir meiosis. La planta asexual es producto de una espora y se le denomina ”esporofito” y es más pequeña que la sexual, el “gametofito” B. Las células epidérmicas están cubiertas por una cutícula transparente ,dicha cutícula falta en las demás plantas. C. No forman raíces verdaderas, pero en las plantas sexuales o gametofitos producen órganos llamados rizoides que le sirven de sustentación al sustrato. El Phylum o División comprende dos clases: Clase Hepaticae (hepáticas) y Clase Musci o musgos: Las hepáticas están confinadas a sitios más húmedos al igual que los musgos, aunque existen algunas excepciones, los esporofitos son más pequeños que los de los musgos y más simples. A través de los rizoides 157

Libardo Ariel Blandón Londoño absorben el agua con los nutrientes que circulan en el cuerpo de la planta por difusión.

Hepática y Musgo

Los musgos no están tan estrictamente limitados a la humedad como las hepáticas, algunos son acuáticos, otros crecen en el suelo y muchos sobre la roca, la corteza de los árboles y sobre la madera en descomposición. El gametofito maduro tiene siempre un talo con un rizoide en la extremidad inferior, las hojas se disponen en espiral y presentan una nervadura central. Cuando se reproducen mediante esporas que son dispersadas por el viento, cuando una espora germina no se desarrolla una planta foliar, con hojas, sino que se desarrolla un filamento verde con cloroplastos, este filamento se ramifica y se propaga horizontalmente invadiendo lo más que puede el suelo, y se le llama protonema, es característico de todos los musgos. Los tallos foliares nacen como ramas del protonema. Los rizoides se ramifican libremente y en condiciones favorables originan nuevos protonemas.

Phylum o División Tracheophyta A esta División se les conoce como plantas superiores, se caracterizan por tener haces vasculares que consisten en tubos de conducción de sustancias: el xilema que conduce savia bruta desde la raíz hasta las hojas y el floema que conduce savia elaborada desde las hojas hacia los lugares de almacenamiento.

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Biología General Gracias a estos haces vasculares o conductores las plantas pueden lograr alturas considerables. Entre las traqueofitas más comunes tenemos los subphyla pteridofitas y espermatofitas o espermafiitas las cuales se caracterizan por su reproducción sexual

Subphylum pteridofita comprende tres clases: Filicinae (hlechos), Equisetineae (cola de caballo) y Licopodinae (licopodios). Ver ilustraciones:

Estructura de un helecho

Equisetos: Cola de caballo

Licopodios

2 . Subphylum espermatofita Este grupo se caracteriza por su reproducción sexual. Son plantas con semillas dichas semillas pueden ser: o externas o internas. Esta característica permite clasificarlas en dos grupos o superclases: Gimnospermae (gimnospermas) y angiospermae (angiospermas).

Gimnospermas (semilla descubierta): El fruto tiene las semillas desnudas. Carecen de flores visibles, por eso se llaman criptogamas, sus hojas son en forma de aguja y su contorno de ramas es en forma de cono, por eso se les llama Coníferas. Son coníferas los pinos, cipreses, abetos y cedros

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Libardo Ariel Blandón Londoño Angiospermas (semilla cubierta por carpelos) La semilla está cubierta por vainas como el fríjol, capachos como el maíz, carnosidades como el mango y la naranja. Todas tienen flores de allí el nombre de fanerógamas. Las angiospermas comprenden dos clases: las monocotiledóneas y las dicotiledóneas. Clase Monocotiledónea: Se caracteriza por tener un solo cotiledón en la semilla. Allí se halla el embrión, sus hojas tienen forma de cinta y presentan nervaduras paralelas, la flor tiene tres, seis, nueve, o más (múltiplos de tres) pétalos; estas características sirven para identificarlas a simple vista, como ejemplo tenemos el maíz, el plátano, y las palmeras entre otras. Dicotiledóneas: Presentan dos cotiledones en su semilla, sus hojas no son en forma de cinta y tienen nervaduras reticuladas (en forma de red), sus flores tienen uno, dos, cuatro, cinco, siete o más (diferente a múltiplos de tres) pétalos. (Ver dibujo). MONOCOTILEDÓNEAS

HOJAS

FLORES

SEMILLAS 160

DICOTILEDÓNEAS

Biología General Ejercicio 10 1. Describa las características del Reino Fungi o Micota 2. Cómo se clasifican los hongos según sus órganos de reproducción. 3. Describa las características de cada grupo y dé ejemplos de cada uno. 4. Realice una lista de hongos su utilidad o enfermedad y dé ejemplos. 5. Describa las características del Reino Vegetal. 6. Describa las características de los líquenes y por qué son importantes. 7. Realice un cuadro sinóptico de los grupos del Reino Vegetal; enuncie una característica de cada grupo. 8. Realice un paralelo entre plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas. Puede utilizar dibujos..

4.5. Reino animal Características Los animales son seres vivos, generalmente dotados de movilidad, motilidad y sensibilidad, presentan órganos que les permiten optimizar el intercambio de gases, consumen oxígeno y expelen dióxido de carbono; son heterótrofos, es decir, que se nutren de sustancias que han

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Libardo Ariel Blandón Londoño sido elaboradas por otros organismos (no poseen capacidad para sintetizar su propio alimento). Todos los animales y muchos vegetales son heterótrofos, sólo son autótrofos (que producen su propio alimento) aquellos organismos vegetales que poseen clorofila. En realidad, se puede decir que cualquier definición de "animal" nunca es absoluta porque aunque existen diferencias físicas y funcionales muy marcadas entre los animales y plantas, en los grupos inferiores de los reinos animal y vegetal aparecen caracteres que son comunes a ambos.

Aspectos comunes entre los animales y los vegetales: La movilidad es una característica que puede existir en animales inferiores sésiles (fijos al sustrato), pero también en determinadas algas inferiores. La nutrición heterótrofa es otro ejemplo de característica común entre animales y vegetales; todos los animales son heterótrofos, pero también lo son un buen número de hongos y bacterias. Por último, en el plano celular tampoco existen diferencias que se puedan considerar definitivas para distinguir con claridad donde empiezan cada uno de los Reinos Animal y Vegetal, pues existen numerosos flagelados que presentan aspectos comunes a ambos Reinos, entre ellos tenemos las euglenas y las clamidomonas. Además en los helechos existen espermatozoides mótiles producidos por los anteridios y se desplazan o nadan hacia los arquegonios para lograr la fecundación de la ovocélula.

Conceptos que hay que tener en cuenta en la biología de los animales Concepto de Simetría: Simetría es la disposición que tienen las distintas partes de un todo, de forma ordenada y con mutua correspondencia y genera una forma proporcionada y equilibrada. El principio de la simetría es de gran importancia en biología, mineralogía, física y geometría.

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Biología General En biología, la distribución regular de las distintas partes del cuerpo de un animal en dos lados opuestos de un plano de simetría o plano mediano, se conoce como simetría bilateral. La organización proporcional de partes semejantes de un cuerpo alrededor de un eje de simetría, como en el caso de las medusas y las estrellas de mar, se denomina simetría radial. Los cuerpos de los protozoos como los de los radiolarios, que tienen una forma redondeada alrededor de una zona central o núcleo, se dice que tienen simetría esférica. La asimetría es la falta de simetría en un cuerpo, si bien podemos considerar que cierto grado de asimetría es normal -tanto en el cuerpo como en el rostro- existen casos de verdaderas asimetrías las cuales, en determinadas ocasiones, son muy notorias. Existen seres vivos que son completamente asimétricos como aquellos que son arborescentes (Los árboles por ejemplo), los que cambian continuamente de forma como las amebas, y los que tienen formas reticuladas o constituyen colonias amorfas. Cuando se habla de simetría no se refiere a que las partes en que se dividen virtualmente tengan qué ser completamente iguales, se refiere a una sección equivalente en su forma externa. La simetría facial leve es absolutamente normal y es normal tener un lado de la cara mayor o diferente que el otro, tanto a lo ancho como en lo alto, tener una ceja más alta, un párpado más bajo, la nariz o los labios algo desviados. Estas pequeñas diferencias se deben a incongruencias en el crecimiento de las estructuras óseas de cada lado y, en ocasiones, a la mayor o menor expresividad de cada lado de la cara. Para el estudio de los animales es importante tener en cuenta las posiciones y direcciones del cuerpo y los planos en que se puede dividir virtualmente. Las posiciones con que limita el cuerpo son: Parte cefálica o anterior: la parte delantera, donde está ubicada la cabeza o el encéfalo. Puede ser basal si está cerca o distal si está hacia el extremo cefálico.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Parte caudal o posterior: Parte final o posterior, donde se halla la cola. Puede ser basal si está cerca o distal si está hacia el extremo caudal del cuerpo..

Parte dorsal: corresponde a la parte de la espalda. Superficie de encima. Es la parte más expuesta. Parte ventral: corresponde al vientre o parte de abajo, que está hacia el suelo. En los vertebrados corresponde al pecho y vientre.

En cuanto a los planos se deben tener muy claro los siguientes: Plano longitudinal medial o sagital: Divide el cuerpo en derecho e izquierdo desde la cabeza hasta la parte caudal o posterior. Ejemplo: Corte sagital cefalocaudal medial es el corte que se hace desde la cabeza hacia la parte caudal por la línea media y separa el lado derecho del izquierdo. Plano longitudinal dorsiventral medial o coronal: divide el cuerpo en dos partes longitudinalmente desde la cabeza hasta la parte caudal o posterior. Separa la parte dorsal de la ventral.

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Biología General

Plano transversal: divide el cuerpo en dos partes: una parte cefálica o anterior y otra parte caudal o posterior. Es un corte perpendicular al longitudinal. Simetría Bilateral: cuando el cuerpo presenta dos lados, uno derecho y otro izquierdo al hacer pasar un plano en forma longitudinal medial. Es típico de aquellos animales que tienen bien definidas las partes cefálica y caudal, derecha e izquierda, este tipo de simetría es característico de los animales de movimiento activo. El esquema del corte sagital presenta simetría bilateral. Simetría Radial: Cuando el cuerpo presenta más de una manera de trazar planos desde un centro o eje como en el caso de los radios de una rueda. La estrella de mar presenta simetría radial debido a que en ella se pueden trazar varias líneas concéntricas que dividen el organismo en más de dos partes similares. Simetría esférica: Cuando se pueden trazar líneas o radios en tres dimensiones, es típico de los organismos que presentan forma esférica, entre ellos tenemos algunos protozoos como los heliozoos y volvox.

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Tipos de simetría en animales

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Orígenes y Relaciones Es evidente que los animales multicelulares (metazoos) proceden de formas unicelulares de carácter animal (protozoos). La relación exacta no está bien cclara debido a la escasez de fósiles disponibles y a la extinción de formas intermedias, aunque es posible que existan varias líneas evolutivas. Ciertos flagelados de carácter animal forman colonias y es probable que puedan haber evolucionado hacia organismos más diferenciados, con un desarrollo que les permite adaptarse mejor a las inclemencias del medio. Además, los estadios embriológicos de algunos animales muestran una secuencia de cambios que proporcionan un modelo evolutivo razonable, la ontogenia, un estadio unicelular seguido de un estadio del tipo de colonia indiferenciada, una esfera de células hueca (blástula), y después un tubo (estadio de gástrula), muestran claramente la posibilidad de un desarrollo evolutivo. Obérvese cómo la ontogenia parece la repetición acelerada de la filogenia. Otras teorías sugieren la existencia de formas intermedias distintas, como un protozoo con varios núcleos celulares. Las esponjas, tienen células flageladas: los coanocitos, y cavidades internas que intervienen en la adquisición del material alimenticio. Desde sus inciertos orígenes, el Reino Animal se ha diversificado en varios linajes o ramas, que a su vez se han subdividido en Phyla, Clases, Órdenes, Familias y géneros. Desde hace tiempo, se rechaza el antiguo concepto que dice que grupos de organismos han progresado desde formas inferiores a otras superiores, es lo que se denomina cadena vital.

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Biología General El curso de la evolución es más comparable a un árbol o a un arbusto con muchas ramas, que sufre una diversificación adaptativa, con un cierto grado de evolución progresiva en todo el Reino. Por tanto, aunque los insectos, cefalópodos y vertebrados siguieron diferentes líneas evolutivas, todos se pueden describir como animales superiores.

Estructura Anatómica: Los diversos tipos de animales tienen estructuras anatómicas que se pueden interpretar tanto histórica como funcionalmente. Además, la anatomía comparada permite a los científicos clasificar a los animales en grupos y establecer y explicar su evolución. Una parte básica del cuerpo es el intestino, cuya aparición en la evolución de los metazoarios debió ser temprana. Los animales más simples, como las esponjas, tienen cavidades internas que intervienen en la digestión, pero los orificios de apertura no son compatibles a una boca o a un ano. Tienen además tejidos, aunque carecen de órganos reales o nervios y no tienen simetría bilateral, muchas son asimétricas. La medusa más compleja y sus parientes, animales más activos que generalmente se alimentan utilizando sus tentáculos, tienen un intestino (celenterón) con boca pero sin ano, los desechos deberán ser expulsados por la boca. El sistema nervioso está presente, aunque sin cerebro o cabeza. El cuerpo de la medusa tampoco tiene simetría bilateral, es decir, no hay un lado izquierdo o derecho como ocurre en el cuerpo de los animales más evolucionados, incluyendo a los seres humanos. Éstos celenterados presentan una simetría radial, o simetría alrededor de un eje central.

1 Los no cordados Los animales no cordados se caracterizan por no tener notocorda. En aquéllos donde hay cordón nervioso se halla en posición ventral. Estos animales se denominan también Invertebrados por no tener vértebras, 167

Libardo Ariel Blandón Londoño aunque en los cordados también encontramos invertebrados como los tunicados y cefalocordados. Para facilitar el estudio, los taxónomos organizaron el Reino en un orden evolutivo desde los más sencillos hasta los más complejos teniendo en cuenta las características, no solamente morfológicas si no también anatómicas, es decir, a partir de la homología. Las características vistas bajo este patrón dan clara evidencia de la evolución; además la adaptación a diferentes ambientes definió paulatinamente, de generación en generación, la forma actual y la dieta nutritiva de los organismos que hoy conocemos. Existen tanto de vida libre como parásita; acuática y terrestre, los hay también de diversas formas y tamaños según el medio y las condiciones donde se desarrollen. Todos son consumidores (heterótrofos), los hay carnívoros, herbívoros, carroñeros o sarcófagos y omnívoros entre otros. Algunos son sésiles y en su gran mayoría son mótiles (se desplazan) aunque todos son móviles, para tal efecto han desarrollado estructuras locomotrices como seudópodos, cilios, flagelos, apéndices sencillos (parapodios), patas, alas, sifones y aletas entre las más destacadas. Las animales han colonizado todos los ecosistemas de la biosfera y tienen una gran capacidad de adaptación.

El desplazamiento de los animales

El efecto remo Es una unidad física de movimiento que efectúan los animales para desplazarse, el hombre lo aplica para mover objetos. Consiste en un juego de fuerzas involucradas de tal manera que permiten que un objeto avance. Es común para el desplazamiento en el suelo, en el agua o en el aire. Las fuerzas que intervienen son: fuerzas de presión (apoyo),, de resistencia y de avance.

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Biología General Fuerza de presión: (fp) aquella que el objeto o animal ejerce sobre el medio. Es una fuerza de apoyo y de ahí la energía que hay que invertirle al sistema. Varía según la necesidad del objeto, dicha necesidad depende del tamaño (la masa que hay qué mover) y del medio donde se realice la acción. Fuerza de resistencia: (fr) es la fuerza que ejerce el medio sobre la fuerza de presión, es una reacción, se opone a la fuerza de presión, si esta fuerza es menor o igual a la fuerza de presión, el cuerpo está estático, no se desplaza. Existe un umbral, para que el cuerpo pueda avanzar la fuerza de presión deberá ser mayor que la de resistencia. Fuerza de avance: (fa) Es una fuerza resultante y contraria que depende de la diferencia de las dos anteriores. Si la fp es menor o igual que fr, el cuerpo tiene desplazamiento cero. Si es mayor, el cuerpo se desplazará en sentido contrario. Unidad de efecto remo (UER) Fa avance

fp fr

fp fr fa fp + fr = fa si fp = 1 y fr = -1 1+ -1 = 0

sistema en equilibrio. 169

Libardo Ariel Blandón Londoño Si fp = 2 y fr = 1

(la resistencia se opone), luego es -1

2-1=1

el desplazamiento es l en sentido contrario

Si fp = 3 y fr = 1

la resistencia se opone, luego es -1

3-1=2

el desplazamiento es 2 en sentido contrario

La energía que hay que aplicarle al sistema deberá ser la suficiente para superar la fuerza de resistencia u oposición, así el cuerpo deberá avanzar.

Avance desplazamiento hacia delante

fp fr

fa

fuerza de oposición r flagelo hacia atrás

Esquema que muestra la Unidad de efecto remo (UER) en un flagelado

La resistencia es la fuerza de oposición ejercida por el medio, esta fuerza depende de la densidad del mismo. Sólido para el suelo, los terrestres, carros, animales caminadores y rastreros. Fluidos (agua y aire) para nadadores y voladores, incluyendo naves (barcos y aviones), peces y. aves. Existe una relación entre el tamaño del objeto o animal y la densidad del medio. Aunque la densidad de un fluido varía notoriamente con la presión y la temperatura, para explicar el fenómeno del desplazamiento, es necesario considerarlo constante, uniforme. 170

Biología General

Asumiendo que la densidad del agua o del aire es la misma con respecto de la profundidad o de la altura respectivamente, existe una variación relativa que depende del tamaño o de la masa del cuerpo sumergido. No es lo mismo una ballena, sumergida que un pequeño pez, o un águila que vuela y una mosca en pleno vuelo. Los animales grandes (ballena y pez pequeño) perciben el medio de manera distinta por aquello de la relación masa/medio Para el pez pequeño su medio es más denso que para la ballena. De igual manea para el insecto en pleno vuelo, el medio es supremamente denso comparándolo con el águila de mayor tamaño. Para ello es necesario desarrollar aletas o alas de un tamaño apropiado que supere el volumen del cuerpo debido a que el ala aumenta al cuadrado y el cuerpo al cubo. En el caso de los terrestres, las patas deberán ser de un tamaño apropiado, que depende del volumen del animal, el radio de la sección circular de las patas y la longitud de las mismas. El cuerpo crece al cubo, el grosor de las patas al cuadrado y la longitud de las mismas a la uno. La relación se conserva de una manera natural. Esta es la razón por la cual no pueden existir moscas del tamaño de un elefante. ¿Se imaginan el tamaño que deberían tener las alas para compensar ese volumen del cuerpo? ¿O el largo y grosor de las patas para compensar el peso? Estructuras locomotrices: Las estructuras locomotrices que han desarrollado los animales para lograr su locomoción son: seudópodos, cilios, flagelos, apéndices sencillos (parapodios), patas, alas, sifones y aletas entre las más destacadas. Mediante movimiento ondulatorio se puede lograr efecto remo. Pseudópodo: son prolongaciones del citoplasma que emiten ciertos organismos unicelulares como las amebas, utilizan el sistema gel-sol para avanzar así:

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Desplazamiento por pseudópodos

Como tienen la capacidad de volver más densa ciertas partes del citoplasma (gel) desplazan el ffluido citoplasmaático denso hacia el sentido de desplazamiento lo que le perite avanzar, luego la parte densa (gel)) la vuelven ligera, liviana (sol) y la lanzan atrás. Cada ciclo es una unidad de efecto remo, ver esquema anterior. Cilios y flagelos: actúan cada uno como unidad de efecto remo, solo que en los ciliados actúan miles a la vez, con una pequeña diferencia en el tiempo entre un cilio y el siguiente creándose un efecto ondulatorio que les da cierta vibración en el movimiento.

Parapodios: se les denomina, también parápodos. En los equinodermos son prolongaciones de la epidermis que pueden llenar de líquido hemolinfático, y al extraerlo crean un pequeño vacío en la parte distal que actúa como una ventosa. Como son muchos los parapodios, le permiten al organismo desplazarse por rocas empinadas incluso, por el

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Biología General cielo rocoso de ciertas cavernas. El movimiento se da con unidades de efecto de remo normal. Presentan parápodos también los anélidos y muchos moluscos. En cuanto a las patas, alas y aletas utilizan la unidad efecto de remo, cuyas repeticiones son las que le permiten al organismo avanzar. Según el tamaño del organismo que avanza varía la frecuencia de efectos de remo. En los de mayor tamaño la frecuencia es baja y a medida que disminuye el tamaño, aumentan la frecuencia. En los insectos, por ejemplo, aumenta tanto la frecuencia del movimiento de las alas que podemos hablar de vibraciones del orden de miles por segundo en el vuelo. Dicha frecuencia debe ser muy alta para que pueda vencer la resistencia sel fluido aéreo que para él es muy denso. Sifones: típico de los cefalópodos. Es un mecanismo de propulsión a chorro. Los sifones son estructuras tubulares por las cuales fluye el agua (o raras veces fluye aire). En los moluscos, por ejemplo, el flujo de agua es utilizado para uno o para múltiples propósitos tales como la locomoción, alimentación, respiración y la reproducción. El sifón forma parte del manto del molusco, y el flujo de agua es dirigido hacia (o desde) la cavidad.

Algunos gasterópodos poseen un único sifón. En aquellos bivalvos que tienen sifones, los mismos se encuentran apareados. En los cefalópodos, por ejemplo existe un único sifón o conducto que se denomina hiponome. El chorro de agua es lanzado hacia atrás (fuerza de presión) creando la fuerza de resistencia (oposición del agua) permitiendo que el cefalópodo avance hacia adelante. 173

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Movimiento ondulatorio: es un desplazamiento que se da en el agua como el nado de una serpiente, el aletear de las rayas.

Desplazamiento por ondas

Taxonomía Los siguientes son los Phyla (Phyla es el plural de Phylum) más destacados de los animales no cordados: conocidos más comúnmente como animales invertebrados 1 Phylum Mesozoa: (del griego mesos, 'medio' y zoion, 'animal'). (Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos).

Esta división comprende un único Phylum. Se les dio el nombre mesozoa, que significa animales intermedios, porque se pensaba que eran un grupo intermedio entre los protozoos y los metazoos, aunque en la actualidad esta teoría no está muy clara; se conocen aproximadamente 50 especies.

Morfología: Son animales pequeños de aspecto vermiforme que viven como parásitos del tracto urinario de invertebrados marinos, propiamente de

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Biología General los cefalópodos. Están formados por una capa externa de células que rodea a otra interna de células reproductoras. Hay dos clases de mesozoos: Rombozoos o Diciémidos y Ortonéctidos; aunque algunos autores consideran que estas dos clases deberían situarse en dos Phyla distintos. Los mesozoos representan un grupo muy singular del reino animal. Están situados por encima de los protozoos en la escala evolutiva, dada su condición de animal pluricelular. pero también se ubica por debajo de los poríferos por su carácter simple No tienen una simetría definida. Son animales diminutos que consisten en un conjunto de células estructuradas en una capa externa, es un grupo de formas de vida que se cree son de transición entre los organismos unicelulares y los pluricelulares. Su cuerpo consta de una capa de células externas que rodea las células reproductoras internas y no contiene ningún órgano real. Excepto en el momento de la dispersión, los mesozoos viven como parásitos internos del tracto urinario de los invertebrados marinos especialmente de cefalópodos como sepias, pulpos y calamares. Algunos científicos los consideran gusanos planos degenerados y otros no los clasifican como animales. El grupo incluye unas 50 especies distribuidas en dos clases u órdenes: diciémidos y ortonéctidos.

Morfología

Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980. 175

Libardo Ariel Blandón Londoño 2. Phylum Porífera: Denominados también espongiarios por la constitución de su cuerpo, el que es poroso, en forma de esponja. Son los metazoarios más sencillos que se conocen, son sésiles pueden originar larvas mótiles y viven en ambientes marinos, salvo algunos que son dulceacuícolas.

Morfología: Los poríferos están constituido por un saco de paredes generalmente provistas de un esqueleto calcáreo y lleno de perforaciones a través de las cuales pasa el agua. Ésta llega a una gran cavidad interior llamada atrio y sale por un ancho orificio, el ósculo, dejando allí en su interior el alimento y el oxígeno, esta característica es exclusiva de las esponjas. Presenta tres capas de células: A. El ectodermo que está formado por una capa de células aplanadas llamadas pinacocitos. B. El endodermo que está constituido por células flageladas llamadas coanocitos, cada célula flagelada o coanocito tiene una delgada membrana en forma de copa que rodea a un único flagelo. Los ostiolos están interconectados por medio de canales, la mayor parte de los cuales están tapizados por coanocitos. Estas células flageladas mantienen una corriente de agua por los canales interiores de la esponja y atrapan las partículas alimenticias. A veces, los canales están provistos de pequeñas cámaras, llamadas cámaras flageladas, que son las que contienen las células flageladas o coanocitos. C. Entre ambas capas existe una capa intermedia mesenquimatosa denominada mesoglea con elementos celulares como los escleroblastos cuya función es formar las espículas, y células ameboideas llamadas amebocitos, son las que toman y transportan el alimento y los productos de secreción. También hay células de tejido nervioso y muscular. Las especies están distribuidas en todos los ecosistemas marinos del todo el mundo y, en especial, en aguas tropicales, donde junto con otros invertebrados, como los corales, son importantes en la formación de

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Biología General depósitos calcáreos (calizos). Todas son sésiles, aunque las formas larvarias nadan hasta encontrar un sitio donde fijarse. Muchas son asimétricas y algunas con simetría radial.

Morfología de una esponja

La esponja tubular púrpura y amarilla muestra una de las múltiples formas corporales típicas de las esponjas. Sus cavidades interiores ofrecen abrigo a cangrejos pequeños, estrellas de mar y otros invertebrados marinos. (Oxford Scientific Films/Joe Dorsey). Hay una considerable polémica acerca de la relación entre las esponjas y otros grupos de invertebrados. Se acepta que son una línea multicelular derivada de protozoos unicelulares, pero su relación con los celentéreos (medusas y corales) está menos clara. Lo que sí está claro es que tanto los celentéreos como las esponjas tuvieron un antecesor común.

Phylum Celenterata o Cnidarios: Los animales de este grupo presentan simetría radial, comprende: hidras, pólipos, medusas y corales. En su mayoría son marinos; constituidos por las dos hojas embrionarias propias de los celentéreos (diblásticos): el endodermo y el ectodermo. Entre ellas hay una capa gelatinosa denominada mesoglea.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Son diblásticos como los espongiarios pero en ellos hay una región anterior que contiene la boca (bocaano), orificio que comunica la cavidad gástrica (celenterón) con el exterior, es el primer indicio gástrico que aparece en la escala evolutiva. Se caracterizan por tener cnidoblastos, éstos son células que tienen en su interior una cápsula o cnidocisto, con una sustancia venenosa (urticante) que paraliza las presas cuando son disparadas mediante una especie de arpón. De ahí el nombre de Cnidarios Este grupo se tienen organismos fijos (sésiles) y se les llama pólipos o libres (flotantes) llamados medusas. Los pólipos son sacos de doble pared con tentáculos alrededor de la boca y con una cavidad interna gastrovascular denominada enteron que puede extenderse por el interior de los tentáculos. En este grupo aparece por primera vez un indicio de tracto digestivo, y no hay aún indicio de encefalización. Las medusas, como ya se dijo, son mótiles y tienen forma de campana flotante con la boca hacia abajo prolongada por una especie de trompa que constituye el manubrio. El cuerpo redondeado de la campana provisto de tentáculos se denomina umbrela (sombrilla). La medusa puede considerarse como un pólipo invertido dado que tiene la misma organización fundamental.

Hidra y Medusa

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Biología General 4 Phylum Platelminta: Como su nombre lo indica son gusanos planos. Se caracterizan por su cuerpo blando y aplanado, son, por lo general, parásitos, sólo unos pocos de vida libre. Son los animales más sencillos entre los que poseen encefalización. Presentan simetría bilateral con partes ventral y dorsal definidas. La mayoría son alargados y acelomados, es decir con el celoma o cavidad interna llena de parénquima y con sistema excretor representado por células flamígeras. Su reproducción puede ser sexual y asexual y tienen hermafroditismo. Algunos parásitos no tienen tracto digestivo, se alimentan de las sustancias digeridas por el hospedero mediante ósmosis como las tenias. Presentan sistema nervioso central en posición ventral. El Phylum comprende tres clases: las tenias, que en su fase adulta son parásitos del tracto digestivo de los animales; las duelas, que parasitan diversos órganos de distintos animales; y las planarias: gusanos planos de vida libre, las cuales tienen tracto digestivo completo pero no tienen ano, presentan simetría bilateral.

Planaria (vida libre)

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Tenia o solitaria (Parásito intestinal) Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980. 5 Phylum Nematelminta: (Nemátodos) Son denominados también Asquelmintos (Aschelminthes). Son gusanos cilíndricos. A diferencia de los platelmintos tienen sexos separados existe un macho y una hembra, hay dimorfismo sexual. Tienen un tubo digestivo en una sola dirección: desde la boca hacia el ano (cefalocaudal), presentan simetría bilateral, por tanto tienen definida la parte izquierda de la derecha. La dorsal de la ventral y la anterior de la posterior. El Phylum Nematoda: comprende gusanos alargados de forma cilíndrica con una cubierta dura denominada cutícula y una forma corporal mantenida por la presión del fluido interno. Se alimentan generalmente por aspiración de líquidos, o ingesta de partículas pequeñas o materiales blandos. Son abundantes y viven en el suelo, y en sedimentos marinos y de agua dulce. Algunos son parásitos y causantes de enfermedades graves; Una vez el alimento ha penetrado, es procesado, paso a paso a 180

Biología General medida que avanza, finalmente los desechos son eliminados a través del ano. La mayoría son pequeños, unos cuantos milímetros o menos; unos pocos, sin embargo, como el Áscaris puede alcanzar hasta treinta cm. de longitud y otro que parasita las ballenas alcanza hasta nueve metros. Muchos parasitan gran parte de plantas y animales.

Lombriz intestinal El anquilostoma es un parásito de gran importancia, vive adherido a la pared del intestino del hombre de donde succiona sangre y otros líquidos nutritivos, causando por tanto, debilidad y letargo al hospedero. El contagio se da al caminar con pies descalzos sobre el suelo contaminado con excrementos humanos. La trichinella (Triquinelas) puede ingresar al organismo mediante el consumo de carne de cerdo mal cocida que contiene el parásito. Una vez en el humano se enquista en el músculo y finalmente muere dado que hoy por hoy no se practica el canibalismo.

6 Phylum Mollusca: (Moluscos) Son animales de cuerpo blando (del latín molluscus, ‘blando’) estos organismos suelen tener una estructura externa, dura, de naturaleza calcárea. Entre los moluscos más conocidos se encuentran las almejas, las ostras, los caracoles, las babosas, los pulpos y los calamares. El 181

Libardo Ariel Blandón Londoño Phylum Mollusca es uno de los Phyla animales con mayor número de especies. Los moluscos son un grupo diverso de invertebrados marinos, dulceacuícolas y terrestres, con formas muy variadas. Todos tienen un rasgo anatómico en común, la presencia de una concha o cubierta en alguna etapa de su vida. La mayoría tienen concha en su etapa adulta, excepto el pulpo, el calamar y las formas abisales. Además, presentan una estructura llamada glándula de la concha, que aparece durante un corto tiempo en el desarrollo embrionario. Su cuerpo como tal presenta simetría bilateral, no incluye la concha, tienen reproducción sexual y son hermafroditas imperfectos. Tienen sus dos órganos sexuales pero no se pueden autofecundar. Cordón nervioso en posición ventral.

Dos tipos de moluscos: Almeja, caracol

7 Phylum Anelida (Anélidos). Son gusanos cilíndricos anillados, razón por la cual se les llama Anélidos, con forma de gusano y segmentación bien desarrollada (metamerismo), probablemente evolucionó como una adaptación para cavar por peristaltismo en los sustratos blandos. Tiene una cabeza o acron representada por el prostomio que le sirve para alojar la estructura cerebral. No es un segmento, como tampoco lo es la parte terminal llamada pigidio donde se halla el ano. El líquido

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Biología General celómico actúa como esqueleto hidráulico contra el que los músculos aprietan para cambiar de forma, o de posición; Los anélidos tienen un sistema digestivo más o menos recto que se prolonga desde la boca hasta el ano, se encuentra en el centro del celoma pasado a través de los tabiques que separan los segmentos, su digestión es extracelular y la excreción se da a través de estructuras tubulares llamadas nefridios, existe un par por cada segmento. Tiene un sistema circulatorio bien desarrollado, la sangre queda alojada en un sistema vascular cerrado. El sistema nervioso consta de una masa ganglionar dorsal anterior llamada cerebro, un par de conexiones anteriores en torno al intestino y un cordón nervioso largo en posición ventral que puede ser doble o sencillo. Tienen simetría bilateral, como ejemplo tenemos la lombriz de tierra, el nereis, la sanguijuela y el tubifex que es índice de aguas altamente contaminadas.

Tres tipos de anélidos: nereis, lombriz de tierra y sanguijuela

Tres tipos de tubifex

http://www.bing.com/images/search?q=tubifex&form=QBIR# 183

Libardo Ariel Blandón Londoño Phylum Onicophora (Onicóforos) Son muy importantes desde el punto de vista evolutivo debido a que tienen características tanto de anélido como de artrópodo, son un verdadero eslabón evolutivo entre los anélidos y los artrópodos dado que albergan características de ambos Phyla; están segmentados aunque externamente no se aprecia, tienen apéndices ambulacrales (especies de patas) que le sirven para la locomoción terminados en uñas, presentan antenas. Poseen una película quitinosa y cuerpo aterciopelado, miden entre 1.5 y 20 cm de longitud, son lucífugos y terrestres, se alimentan de restos vegetales o de pequeños artrópodos que capturan arrojando una sustancia pegajosa. Tienen sexos separados y el desarrollo es directo. El peripatus es el representante de este Phylum.

Peripatus :http://isearch.babylon.com/?s=img&babsrc=HP_ss&q=peripatus

Phylum Artropoda (Artrópodos) El término artrópodo significa patas articuladas. Es uno de los phyla más importantes del Reino Animal dado que comprende aproximadamente el 80% de la fauna en el mundo y los insectos son los invertebrados de organización más avanzada y de comportamiento más complejo en todo el Reino. Son metazoarios de simetría bilateral, tienen el cuerpo metamerizado y con segmentación heterónoma (partes diferentes). El cuerpo está cubierto por una cutícula resistente segregada por la epidermis que forma un exoesqueleto rígido. Los distintos segmentos están unidos por membranas articulares que hacen posible los movimientos.

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Biología General Durante la ecdisis o muda se desprende la coraza o exuvia (exhuvia) y su epidermis forma una nueva cutícula quitinosa, la muda se da para que el crecimiento se pueda realizar. El sistema nervioso es de tipo anelidoideo, en escalera y en posición ventral; casi siempre hay ojos compuestos. Los músculos son estriados y formados por haces independientes. El celoma está reducido a los órganos excretores y genitales. No tienen cilios vibrátiles. La hipodermis produce pelos, quetas, espinas y escamas; los pigmentos depositados en ella son los causantes de la coloración de los artrópodos. Apéndices: Típicamente cada segmento de los artrópodos lleva un par de apéndices articulados. La división del cuerpo en tagmas ha determinado la aparición de los grandes grupos de artrópodos. El tagma cefálico ha sido concebido en grado diverso por incorporación del acron, región anterior del cuerpo que se corresponde con el prostomio de los anélidos. El acron es una región no segmentada y constituye la región cefálica primaria. Allí se hallan órganos sensoriales como antenas y ojos. La estructura del cerebro es compleja aunque de tipo anelidoideo dividido en tres partes; el cordón nervioso, en posición ventral, está compuesto por un par de ganglios en cada segmento o tagma. La circulación es impulsada por un corazón con diversos orificios u ostiolos que comunican el corazón con la cavidad pericárdica. La circulación no es cerrada por cuanto las arterias desembocan en cavidades periviscerales llamadas senos sanguíneos o lagunas. La cavidad general del adulto (hemocele) está llena de sangre, la hemolinfa. La sangre vuelve al corazón a través del seno pericárdico. La sangre tiene más función nutritiva que respiratoria. El sistema digestivo sigue un plan general boca, estómago intestino y ano. El aparato excretor está representado por nefridios modificados localizados en segmentos determinados. La reproducción es de carácter sexual, sexos separados en los insectos que tienen dimorfismo sexual, algunos son hermafroditas. La mayoría de los artrópodos son ovíparos. Metamorfosis: Se da según el número de segmentos que tenga la larva en el momento de la eclosión. Podemos distinguir dos tipos de desarrollo postembrionario: 185

Libardo Ariel Blandón Londoño 1) si la larva tiene un número de segmentos distintos del que tiene el adulto y después adquiere el número definitivo de segmentos se dice que hay anamorfismo como en crustáceos y picnogónidos, 2) si la larva nace con el número definitivo de segmentos se dice que hay epimorfosis como ocurre en los insectos. Normalmente el desarrollo se realiza con una sola forma larvaria y se llama metamorfosis, pero cuando hay dos o más formas larvarias decimos que hay hipermetamorfosis.

Centípodo (ciempiés)

Milípodo (milpiés)

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Crustáceos Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980.

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Biología General

Arácnidos: araña y escorpión Insectos: grillo y mosca http://www.bing.com/images/search?q=aracnidos&form=QBIR#

10 Phylum Echinodermata (equinodermos). Son celomados cuya característica más notoria es presentar simetría radial y vivir en aguas saladas, la piel está cubierta de espinas y tienen un sistema vascular hídrico. El agua del mar pasa por un sistema de canales para luego ser utilizada en la dilatación de los numerosos pies tubulosos (ambulacros) que tienen en sus extremos (parte distal) ventosas que le permiten al animal adherirse a las superficies sólidas. Las larvas tienen simetría bilateral. A medida que se desarrolla pronto queda dividido el celoma en dos grandes sistemas: el de la cavidad general y el de la cavidad ambulacral (ambulacros o hidrocele) que tiene contacto con el agua de mar a través del poro acuífero. El mesénquima origina un aparato circulatorio llamado aparato hemal mientras que el mesénquima periférico segrega un esqueleto dérmico en forma de placa o de espículas calcáreas. Asteroideos: Son las estrellas de mar; tienen forma estrellada pentagonal que son la prolongación de una región central o disco. Los pies ambulacrales están localizados en la cara ventral. Los surcos ambulacrales parten de su cara ventral siguiendo los brazos hasta el extremo de éstos. En cada surco hay de dos a cuatro hileras de ambulacros. Los brazos llevan en sus extremidades, ligeramente levantada una mancha ocular sensible a la luz. El sistema acuífero consta de un anillo del que parten cinco conductos ambulacrales radiales que penetran en los brazos. En cada brazo hay dos glándulas genitales que desembocan 187

Libardo Ariel Blandón Londoño en el exterior por cinco poros dorsales. Presenta papulas que son verdaderas expansiones del cuerpo en las cuales se hallan las branquias, estructuras mediante las cuales realiza el intercambio de gases con el medio. Ofiuroideos: Eleuterozoos con cuerpo en forma de disco del que salen cinco brazos carentes de surco ventral. No tienen ano y el esqueleto sobre el disco es discontinuo. Los brazos están formados por anillos esqueléticos, presenta púas largas y numerosas. Tiene células sensoriales y las púas y palpos agrupados en papilas sensitivas. Equinoideos: Son eleuterozoos de cuerpo en forma de globo, los más representativos son los erizos de mar, con caparazón formada por yuxtaposición de placas calcáreas. La cara oral representa la mayor parte del animal, mientras que la cara ventral, donde se abre el ano tiene poca extensión y es apical. El caparazón tiene púas largas y fuertes. La boca y el ano están al final del eje vertical en el centro de una zona membranosa llamada periprocto para el ano y peristoma para la boca, en la cual hay unas pieza duras masticadoras en relación con una estructura llamada linterna de Aristóteles .El cuerpo está cubierto por una epidermis ciliada. Tiene sexos separados y las glándulas tienen el mismo aspecto en ambos sexos. Como en los demás, hay un sistema nervioso oral del cual parten cinco nervios radiales ventrales para las zonas ambulacrales.

Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980.

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Biología General Ejercicio 11 1 Describa las características del Reino Animal, cuál es la diferencia entre cordados y no cordados 2 Cuáles son las partes que hay qué tener en cuenta para limitar el cuerpo de un animal. Incluyendo los diferentes cortes. 3 En qué consiste la simetría, cuáles son los tipos de simetría y dé ejemplos de cada una. 4 Qué significan los términos: sésil, móvil y mótil. 5 Elabore un cuadro sinóptico que abarque el Reino animal, explique la razón del nombre de cada Phylum y diga algunas características del grupo. Dé ejemplos de cada grupo. 6 Cómo son los sistemas digestivo, nervioso y circulatorio en los no cordados, en cuáles Phyla aparecen por primera vez. 7 En qué consiste el dimorfismo sexual y en la escala evolutiva en cuáles Phyla aparecen. 8 Cómo es la respiración en los no cordados y qué órganos intervienen.

5.2 LOS CORDADOS

1 Phylum Chordata Características: tienen un cordón nervioso en posición dorsal: epineuros. Son deuterostomos que son aquellos metazoos triblásticos en los que el blastoporo de la gástrula da lugar al ano. En estos, la segmentación del huevo nunca es en espiral. Tienen hendiduras faríngeas, al menos en el embrión. Tienen una notocorda (notocordio) que puede ser transitoria o permanente, o en su lugar una columna vertebral. La columna vertebral es la osificación del notocordio que 189

Libardo Ariel Blandón Londoño rodea al cordón nervioso en el embrión. Todos los Cordados tienen, o tuvieron en el embrión, un notocordio y tienen una cavidad interna o celoma. Todas las especies tienen simetría bilateral, segmentación en cierto grado y un esqueleto óseo interno llamado endoesqueleto a excepción de los tunicados y los cefalocordados. En determinado estadio de su desarrollo los cordados presentan un par de sacos branquiales. En los cordados acuáticos, los sacos branquiales se comunican con las fosas exteriores formando las hendiduras branquiales que proporcionan la salida del agua que ha penetrado por la boca y ha pasado a través de las branquias. En los cordados terrestres los sacos branquiales no se comunican con el exterior y se modifican durante el desarrollo del embrión. Todos los cordados, pues, tienen un cordón nervioso hueco que se desarrolla longitudinalmente hacia el lado dorsal del cuerpo sobre el notocordio. En el extremo anterior el cordón nervioso se ensancha y da origen al encéfalo. Como grupo, los cordados son los que ocupan la mayor variedad de hábitats. Algunos son capaces de mantener constante la temperatura del cuerpo, se les denomina Homotermos como las aves y los mamíferos, otros tienen la temperatura de la sangre variable, son heterotermos o poiquilotermos, como peces, anfibios y reptiles, característica única entre los seres vivos. Al grupo de los cordados pertenecen los animales con el sistema nervioso más complejo y perfecto de todos los animales. Forman parte del Phylum Chordata los Subphyla: Tunicata, Cephalochordata y Vertebrata. A. Subphylum Cephalochordata: (cefalocordados) El representante de este grupo es un pequeño organismo de 5 cm. y de apariencia de pez, el anfioxus (anfioxo) durante toda su vida tiene un notocordio (notocordio permanente), un cordón nervioso tubular en posición dorsal y hendiduras branquiales funcionales; aunque estos organismos puden

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Biología General nadar, prefieren permanecer enterrados en la arena y filtran del agua las partículas de alimento. El anfioxo es una forma marina que vive cerca de las playas.

Estructura de un anfioxo

http://isearch.babylon.com/?q=anfioxo&s=images&as=0&babsrc=HP_s s

2 Subphylum Tunicata (Urocordados): Son eminentemente marinos, sésiles, que viven adheridos al sustrato impulsando el agua a través de las hendiduras branquiales e ingiriendo las partículas alimenticias que circulan con el agua. Tiene una cubierta de celulosa que rodea el cuerpo llamada túnica, de ahí su nombre; a los tunicados se les llama también Jeringas de mar debido a las cantidades de agua que expelen cuando el cuerpo se contrae súbitamente. Si no fuera por las hendiduras branquiales resulta difícil pensar que son animales y que son cordados. En su etapa adulta no tienen notocordio ni sistema nervioso tubular dorsal, sin embargo, como todos los animales sésiles, producen larvas mótiles, de vida libre que diseminan la especie hacia otros sitios, éstas larvas tienen todas las características de un cordado-. Cuando la larva se fija al sustrato y se convierte en adulto pierde las características que revelan su verdadera afinidad con los Cordados. Los más conocidos son: ascidias y taliáceos

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Tunicados adultos y larva http://www.todomonografias.com/images/2007/03/a991.gif

3 Subphylum Vertebrata: Comprende todos los animales con esqueleto óseo interno incluyendo al hombre, se caracteriza por: que en todos los vertebrados adultos el notocordio ha sido remplazado por una columna vertebral constituida por materiales flexibles de cartílago o hueso; se le llama también espina dorsal o espinazo. Por dentro y a lo largo de la columna vertebral, se extiende el cordón nervioso dorsal o cordón espinal. El encéfalo, ubicado en el extremo anterior del cordón espinal nervioso, está protegido por una estructura en forma de caja: el cráneo. El cuerpo tiene tres grandes regiones: Cabeza que contiene el encéfalo y los órganos sensoriales, el tronco donde se halla la cavidad general que contiene las vísceras y la cola que es una prolongación de la espina dorsal. Tegumento: Está formado por dos capas: la epidermis y la dermis. La primera se origina a partir del ectodermo, tiene varias capas y a menudo aparece queratinizada. La primera capa se llama de Malpighi y está constituida por células generativas y la segunda, la dermis, más interna está compuesta por muchas fibras de tejido conjuntivo que derivan del 192

Biología General mesodermo. Los pigmentos cutáneos que dan la coloración a los animales pueden estar en las células dérmicas y se llaman cromatóforos o también pueden hallarse en células epidérmicas. En el tegumento abundan las células glandulares. En los vertebrados inferiores suelen ser de dos tipos: mucosas y serosas. En los superiores como en los mamíferos se distinguen tres: sudoríparas, sebáceas y mamarias. También existen en el tegumento algunas formaciones (formaciones tegumentarias) unas de origen epidérmico como: plumas, pelos; otras de origen dérmico como placas óseas de los reptiles, cuernos, uñas y cascos; y otras de origen mixto como las escamas de los peces Esqueleto: podemos distinguir tres tipos de esqueleto: axial, encefálico y apendicular. El esqueleto axial que se forma alrededor de la cuerda dorsal, se le llama también vertebral por estar formado por las vértebras (columna vertebral). El esqueleto cefálico compuesto por a) el neurocráneo que es el conjunto de piezas óseas que envuelven el cerebro y los órganos sensoriales y b) por el explacnocráneo o cráneo visceral que comprende varios pares de arcos en forma de “U” adosados a la pared de la faringe; forma las mandíbulas y sirve para la respiración branquial. El esqueleto apendicular formado por las extremidades anteriores y posteriores. Cada extremidad consta de dos partes: la cintura o cíngulo que está metida en el tronco; y la extremidad propiamente dicha que sale del cuerpo. Sistema nervioso: Formado por el encéfalo del que parten al menos diez pares de nervios craneales. Se continúa por la médula, de la que salen por pares los nervios espinales, cada uno de los cuales está provisto de dos ramas: una dorsal de carácter sensitivo y otra rama ventral de carácter motor.

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Libardo Ariel Blandón Londoño En todo vertebrado hay que distinguir el sistema nervioso cefalorraquídeo que rige la vida animal, y el sistema nervioso vegetativo (simpático y parasimpático) que gobierna la vida visceral. Sistema digestivo: está situado en posición ventral. Sigue un plan general: Cavidad bucal, faringe, esófago, estómago, intestino. El intestino puede terminar directamente en un orificio anal o bien en una cloaca. Órganos como el hígado y el páncreas están bien desarrollados.

Sistema digestivo de ave y de mamífero

Sistema respiratorio: en los agnatos, peces y larvas de anfibios está formado por branquias, en los anfibios adultos, reptiles, aves, mamíferos y en algunos peces las branquias son sustituidas por un par de pulmones situados detrás de la faringe y en posición ventral. Tanto los pulmones como las branquias derivan de la faringe. Sistema circulatorio: tiene tres tipos de sistemas: venoso, arterial y linfático. Todos presentan un sistema cerrado de circulación. El corazón musculoso, posee, al menos dos cavidades, las cuales aumentan en número (a cuatro) según el desarrollo evolutivo. Dos para los peces, tres para anfibios y algunos reptiles y cuatro para reptiles, supriores, aves y mamíferos. El corazón se halla en posición ventral; la sangre es de color rojo porque tiene un pigmento respiratorio: la hemoglobina que impregna ciertas células llamadas hematíes o eritrocitos (glóbulos rojos) que se producen en la médula roja de los huesos. La musculatura del corazón es estriada y la de los vasos sanguíneos lisa.

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Biología General Circulación en vertebrados: La circulación es cerrada, sale del corazón y a él vuelve después de hacer el recorrido por un sistema tubular: las venas y arterias. Para distinguir una vena de una arteria es muy sencillo: la arteria saca sangre del corazón y la vena entra sangre al corazón. La circulación, según su recorrido a través del organismo puede ser doble o sencilla: doble si recorre el cuerpo y luego va al corazón, después va a los pulmones y vuelve al corazón como en aves y mamíferos. Es sencilla si sale del corazón recorre el cuerpo y luego vuelve al corazón como en los peces. Cuando la sangre venosa no se mezcla, en ninguna parte de su recorrido, con la arterial decimos que es circulación completa (separación completa) y es incompleta cuando se mezclan en algún punto de su recorrido. Sistema excretor: Eliminan los desechos nitrogenados a través de estructuras denominadas nefronas o tubos renales que se agrupan y forman un par de riñones, un par de uréteres evacua los productos de la excreción mediante la orina. Reproducción: Presentan sexos separados excepto algunos peces. Poseen generalmente un par de órganos genitales: la salida de los espermatozoides se realiza por el conducto de Wolf y la de los ovocitos por el canal de Müller. La fecundación puede ser interna o externa. En el desarrollo del huevo hay vertebrados que producen un amnios y un alantoides (amniotas) y otros que no la producen, los anamniotas. El amnios es una especie de bolsa limitada por dos membranas, en su interior se encuentra el embrión bañado en un líquido amniótico que le preserva de golpes. El alantoides es una invaginación del intestino posterior del embrión. Tiene como función asegurar la respiración y ser un depósito de desechos del embrión, a través de él se relacionan el feto y la madre.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Existen tres tipos de reproducción. Ovípara, vivípara y ovovivípara. Ovípara: cuando el huevo fecundado sale cubierto por una cáscara. En su interior se desarrolla el embrión que nace por eclosión, es típico en las aves. La fecundación es interna. Vivípara cuando el huevo fecundado se desarrolla dentro de la madre. El nacimiento se da mediante el parto como en los mamíferos. Ovovivípara cuando en el vientre de la madre se forma los huevos con cáscara. La eclosión es interna y en ese momento la madre expulsa las crías y los restos de la cáscara como ocurre en los guppys. A menudo el Subphylum vertebrara lo subdividen algunos autores en dos Superclases: Peces y tetrápodos:

1 Superclase Peces: Este grupo comprende tres clases de peces: Clase Agnatha: (amandibulados). O Agnatostomata o Ciclostomata. Son peces sin mandíbula y se les denomina también ciclóstomos. Se trata seguramente de los vertebrados más primitivos, las aletas no están apareadas. El notocordio perdura durante toda la vida del animal, ya que no alcanza a ser remplazado totalmente por el esqueleto de textura cartilaginosa: el cuerpo no está cubierto por escamas.

Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980.

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Biología General El ejemplo típico es la lamprea. Pueden llegar a convertirse en un problema para otros animales debido a que se alimenta adhiriéndose por medio de su boca suctora (que succiona) al cuerpo de los peces verdaderos a los cuales extraen los fluidos tisulares, convirtiéndose en verdaderas plagas.

Las lampreas no tienen mandíbula. En reemplazo de ella poseen un aparato en forma de embudo provisto de una ventosa que cuenta con unos poderosos dientes. Gracias a este aparato bucal pueden adherirse a los peces y perforar la piel de sus hospederos. Tomado de: (Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos)

Clase Chondrichthyes: (peces cartilaginosos). A este grupo pertenecen los tiburones, lisas y rayas. Casi todos son marinos y unos pocos dulceacuícolas. Poseen fuertes mandíbulas, aletas en pares y un esqueleto cartilaginoso, de ahí su nombre. Se caracterizan también por tener cinco o más pares de hendiduras branquiales a través de las cuales el agua fluye después de bañar las branquias, los tiburones son carnívoros.

Tiburón y raya: peces cartilaginosos

n la cara ventral de las rayas están las hendiduras branquiales y la boca, que tiene una abertura relativamente pequeña y aloja unos dientes 197

Libardo Ariel Blandón Londoño modificados muy pequeños que utiliza para aplastar los caparazones de moluscos y crustáceos. Las rayas no tienen aleta anal, y las grandes aletas pectorales, a modo de alas, se hallan soldadas en toda su longitud a la cabeza y al tronco. Tommado de:(Enciclopedia Encarta Dorling Kindersley). (Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

Clase Osteichthyes: (óseos). Vertebrados de vida acuática, peces con mandíbula (gnatos o gnatóstomos). con respiración branquial y un corazón de dos cavidades: un ventrículo que expulsa la sangre a las branquias, y una aurícula que la recibe. Su circulación es simple y completa, simple porque tiene un solo recorrido: sale del corazón, va a las branquias recorre los tejidos y vuelve a él para ser impulsada nuevamente. Es completa porque no se junta la sangre venosa con la arterial. La sangre tiene glóbulos rojos nucleados y en forma de elipse. La epidermis no es córnea. Tienen esqueleto óseo interno, se distinguen de los cartilaginosos por tener sólo un orificio detrás de cada cámara branquial y además porque el cuerpo está cubierto de escamas planas imbricadas en su mayoría; poseen dos pares de aletas pectorales pélvicas, una aleta caudal, una anal y una o más aletas dorsales. La mayoría de las especies tienen una vejiga natatoria o flotador que les permite modificar su capacidad de flotación y adaptarse a las profundidades de los cuerpos de agua. Las escamas se desarrollan a partir de pliegues dérmicos recubiertos de una epidermis frecuentemente queratinizada. Las hay placoideas, cicloideas y ctenoideas.

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Biología General

Variedad de peces

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2 Superclase Tetrápodos: se caracterizan por tener cuatro extremidades que utilizan para la locomoción, las serpientes perdieron sus extremidades en el curso de la evolución, pues sus antepasados sí las poseían. En los tetrápodos se tienen cuatro clases: Calase Amphibia, Reptilia, Aves y Mamalia.

Clase Amphibia: (Anfibios o batracios). Son animales de hábitos, en parte acuáticos y, en parte terrestres. Cuando adultos toman el oxígeno del aire y caminan en cuatro patas, de esta suerte están adaptados a la vida terrestre. Sin embargo, el agua del cuerpo puede evaporarse fácilmente a través de la piel lisa y húmeda, en consecuencia están

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Libardo Ariel Blandón Londoño restringidos a vivir en lugares húmedos donde no exista el peligro de que su cuerpo pueda desecarse. Los anfibios necesitan de agua dulce para su reproducción, no hay anfibios de agua salada. Los huevos los depositan en el agua en donde también se lleva a efecto la fecundación que es externa y el consiguiente desarrollo de las larvas de respiración branquial. Después de un periodo de crecimiento y mediante el proceso de metamorfosis, las larvas se convierten en adultos. Ésta es la razón de ser del anfibio: huevos puestos en el agua que desarrollan larvas acuáticas con branquias, y cuando adultos son terrestres. Son heterotermos o poiquilotermos, la temperatura de su sangre varía con la del ambiente. Su cráneo se articula con la columna vertebral por medio de dos cóndilos, la primera vértebra llamada atlas presenta varias modificaciones. Presenta glándulas mucosas y serosas. Tienen un corazón con tres cavidades (dos aurículas y un ventrículo), presentan una circulación cerrada, doble e incompleta. Cerrada porque no se sale de los vasos sanguíneos. Doble porque realiza doble recorrido: sale del corazón por el ventrículo, va a los pulmones a oxigenarse, vuelve al corazón por la aurícula izquierda, va luego al ventrículo y sale a recorrer los tejidos del cuerpo para volver al corazón por la aurícula derecha. De las aurículas pasa la sangre al ventrículo. Es incompleta porque en el ventrículo se unen la sangre venosa con la arterial. Las venas llevan sangre con gas carbónico y las arterias llevan sangre con oxígeno. Las arterias sacan sangre de corazón y las venas la llevan a él. La clase anfibia comprende dos grupos los anuros sin cola como las ranas y los sapos y los urodelos con cola como la salamandra.

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Biología General

Sapos apareándose www.ecolyma.cl

Salamandras de ambos sexos www.ittiofauna.org

Clase Reptilia: (Reptiles). Están completamente adaptados a la vida terrestre. Además de pulmones y extremidades presentan una piel seca, escamosa e impermeable que los protege de la desecación, lo que les permite prosperar en lugares secos. En contraste con los anfibios no requieren de agua para la reproducción. Ponen sus huevos en la arena o el suelo encerrados en una concha coriácea que los protege de la desecación, deben ser fecundados antes de que se forme la cáscara, por eso se da la fecundación interna. Los restos fósiles nos demuestran que en otra época los reptiles fueron más numerosos y mostraban más diversidad que hoy. En el pasado existieron reptiles voladores, gran variedad de dinosaurios y otros tipos de reptiles. Actualmente sobreviven cuatro órdenes: Chelonia, Rhinchocephala, crocodilia y saurofidia.

Orden Chelonia: (quelonios) son las tortugas, con mandíbulas carentes de dientes, con una caparazón ósea, el escudo y un plastrón o peto aplanado en posición ventral. Las extremidades salen lateralmente del caparazón y terminan en dedos unidos por una piel común sobresaliendo únicamente las garras, la cola es corta.

Orden Rhinchocéphala. (Rincocéfalos) Son reptiles muy arcaicos, ovíparos, solo hay una especie sobreviviente en N. Zelanda: la tuatera, tiene el aspecto de un lagarto con un ojo pineal funcional en la cabeza, 201

Libardo Ariel Blandón Londoño vive en huecos que él cava y se alimenta de moluscos, gusanos y otros animales pequeños.

Orden crocodilia: Reptiles diápsidos de hocico alargado, con dermis cubierta de fuertes placas muy queratinizadas. Maxilas provistas de poderosos dientes. Carecen de clavículas. Corazón con dos aurículas y dos ventrículos, presentan una pequeña comunicación entre los dos ventrículos. Tienen un órgano copulador y son ovíparos. A este grupo pertenecen los cocodrilos y los caimanes.

Orden Saurofidia: (saurofidios). A este grupo pertenecen los saurios y los ofidios. Los ofidios son reptiles ápodos (sin patas) de cuerpo cilíndrico y muy alargado tiene los párpados fijos, carecen de tímpano y de cavidad timpánica (son sordos) y tienen numerosas vértebras. A este grupo pertenecen todas las serpientes. Los saurios son reptiles con piel recubierta de escamas de origen epidérmico, carecen de costillas abdominales. Pueden desprenderse fácilmente de la cola y luego regenerarla. En este grupo tenemos los lagartos, lagartijas, los camaleones y las iguanas. Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980.

Clase Aves: En esta sección estudiamos las aves. A estos animales los distinguimos fácilmente porque son los que tienen plumas. En realidad son las plumas en lo que se basan los científicos para decidir si un animal es un ave o no. Sólo las aves tienen plumas. Son verdaderos amniotas con temperatura constante (homeotermos) y extremidades anteriores transformadas en alas, el corazón tiene dos aurículas y dos ventrículos completamente separados que impiden que se mezcle la sangre venosa y la arterial (circulación completa). Tienen circulación doble. La piel delgada y sensible carece de glándulas. Las glándulas que existen son las dos uropigiales situadas en la base de la cola que segregan un sebo que untan en las plumas para impermeabilizarlas y tienen un olor característico. Están provistos de receptores táctiles en 202

Biología General todo el cuerpo, el gusto radica en las papilas gustativas existentes en el paladar y bordes de la lengua, olfato poco desarrollado pero tienen buena audición, al igual que la visión; sus ojos presentan una membrana protectora llamada nictitante. Las rapaces nocturnas tienen mejor visión binocular por poseer los ojos en posición frontal. Sistema digestivo: la lengua varía mucho de un género a otro, faringe corta y esófago largo y musculoso que en la mayoría de las aves se ensancha formando un buche donde se almacena y se humedece el alimento. El esófago desemboca en un ventrículo o estómago glandular que segrega los jugos digestivos, continúa con una molleja musculosa que se contrae rítmicamente y con la ayuda de piedrecillas que ingiere tritura el alimento. Luego se continúa con un intestino delgado que en las granívoras y herbívoras es muy largo; en el punto donde se unen el intestino delgado con el grueso hay un par de ciegos que acumulan alimento, después del intestino grueso sigue el recto que se comunica finalmente con una cloaca donde confluyen las heces y los desechos urinarios y sexuales. Sistema respiratorio: Está muy modificado para su adaptación al vuelo que exige una gran ventilación. Tiene dos pulmones, de cada uno salen cinco sacos aéreos que se extienden entre los distintos órganos y penetran incluso en el interior de los huesos. Los sacos aéreos evitan el calentamiento excesivo del animal durante el vuelo, producido por el gran trabajo muscular que realiza. Actúan a manera de refrigerador. (Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980)

Al igual que los reptiles, anfibios, mamíferos y peces, las aves son animales vertebrados. Simplemente quiere decir que tienen esqueleto con vértebras; a diferencia de otros animales como los insectos, las esponjas, las estrellas marinas y muchos otros. Algunos de estos otros animales tienen esqueletos, pero es un esqueleto diferente, calcáreo o quitinoso y externo (exoesqueleto). Las aves descienden de los reptiles. Hace unos 200 millones de años, las escamas se desarrollaron en plumas, surgiendo de esta forma la primera ave. 203

Libardo Ariel Blandón Londoño Las aves que existen hoy en día se estudian en dos grupos básicos: Superorden Paleognathae: Rátidas o corredoras: Las que pueden volar y las que han perdido la habilidad de hacerlo. Entre las rátidas tenemos el avestruz, los ñandúes, los casuarios y otras. Para sorpresa de muchos, en las que vuelan (también llamadas carenadas o carinadas) se incluyen los pingüinos, ya que aunque no vuelan a través del aire, sí lo hacen en el agua. Y junto con los pingüinos, se encuentran la gran mayoría del resto de las aves que conocemos. Las rátidas son aves terrestres. Con el tiempo sus antepasados, que sí podían volar, se adaptaron a usar las patas como principal medio de locomoción. Eventualmente las alas se les atrofiaron, -o especializaron para otras funciones-. Las aves que hoy en día encontramos en este grupo ya tienen las alas demasiado pequeñas para el peso del cuerpo, que en algunas de ellas es de inmensas proporciones. En este grupo se encuentran las aves más grandes del mundo: el avestruz, el ñandú, el emú, los casuarios y los kivis (kiwis).

Avestruz: El ave corredora de mayor tamaño www.damisela.com/zoo/ave/ratities/index.htm - 11k-

Superorden Neognathae: Carenadas: (carinadas) Las aves del vuelo son aquellas que pueden volar. Suena tonto, pero para poder ejercer esta función el cuerpo tiene

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Biología General que presentar ciertas características. Una de ellas es que los músculos de las extremidades superiores, deben ser fuertes y a la vez flexibles. Lo cual requiere que el esternón, (hueso en el pecho donde se unen las costillas), sea en forma de quilla. Y por eso se les llaman carenadas (carinadas). Excepto por las aves que no pueden volar, llamadas corredoras o rátidas, todas las aves del mundo actual se encuentran en los próximos 21 grupos. Un poco menos de la mitad se distribuyen en los primeros 20 grupos. El resto, los pájaros, se agrupan todos en el último de la lista. 1. Orden Colimbiformes: aves acuáticas, nadadoras y buceadoras Ej. colimbos, Zampullín y somormujo. Son europeos. 2. Orden alciformes: marinas y buceadoras, voladoras mediocresEj. pollo nidícola. 3. Orden Procelariformes: marinas muy voladoras. Ej. albatros ojeroso y pardela capirotada de Europa. 4. Orden Pelicaniformes: Cabeza pequeña y pico largo con surcos longitudinales, dedos palmeados. Ej. Cormorán, alcatraz y pelícano. 5. Orden ciconiformes (ardeiformes): con cuello largo y flexible, pico largo y cónico. Viven al borde de cuerpos de agua. Ej. garza real, garceta común, garcilla bueyera, martinete, espátula y cigüeña. 6. Orden ardeiformes: acuáticas provistas de dedos palmeados, con pico largo y aplastado. Ej. Flamenco, ánade, pato cuchara, ánsar y cisne. 7. Orden lariformes: Marinas con tarsos muy cortos: gaviota, fumarel, charrán y pagaza. 205

Libardo Ariel Blandón Londoño 8. Orden Caradriformes: Con tarsos largos y desnudos avefría, Chocha perdiz y zarapito real. 9. Orden Gruiformes: Con cuello y patas largas, pies con tres dedos anteriores y un dedo grueso posterior como: grulla, rascón, guión de codornices y focha. 10. Orden Galliformes: Pico robusto, patas con cuatro dedos provistos de garras como: perdiz común, urogallo, codorniz, pavo real y las gallinas. 11. Orden Columbiformes: Patas cortas, pico con una base membranosa. Ej. Paloma torcaz, tórtola común. 12. Orden Falconiformes: Rapaces diurnas. Pico robusto y curvo. Dedos con garras fuertes. Ej. Buitre, águila, aguilucho, halcón, y cóndor. 13. Orden Estrigiformes: Rapaces nocturnas con ojos en posición frontal. Ej. Lechuza y búhos. 14. Orden Psitaciformes: pájaros muy trepadores con plumaje colorido, comprende los loros y papagayos. 15. Orden Cuculiformes: pájaros trepadores, pico sin cera como el cuco europeo. 16. Orden Piciformes: Pájaros trepadores con garras fuertes, lengua protráctil. Ej. Peto real y peto negro. 17. Orden Caprimulgiformes: Patas débiles y pico sin cera como chotacabras gris europeo.

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Biología General 18. Orden Apodiformes: Pájaros pequeños muy voladores como el vencejo y el pájaro mosca. 19. Orden Coraciformes: Pájaros con el pico desarrollado como abubilla, martín pescador, carraca abejaruco. 20. Orden Esfenisciformes o impennes: Son los pájaros bobos, las alas están transformadas en aletas, dedos palmeados. 21. Orden Paseriformes: Son trepadoras, pico sin cera, se dividen en dos subórdenes: mesomioideos con uno, dos o tres pares de músculos en la siringe se llaman clamadotes como el pájaro paraguas, gallito de roca y hornero. Acromioideos con cinco, seis o siete pares de músculos en la siringe. Ej. Ave lira, ave del paraíso, alondra, calandria, golondrina, cuervo, estornino, carbonero, ruiseñor, mirlo, pinzón, jilguero y gorriones. (Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980)

Diversidad de aves www.damisela.com/zoo/ave/ratities/index.htm - 11

Clase Mamalia: (Mamíferos). Se caracterizan por tener el cuerpo cubierto de pelo, presentan labios carnosos y las hembras tienen mamas 207

Libardo Ariel Blandón Londoño (tetas) para alimentar a sus crías, son homeotermos, la epidermis de origen ectodérmico está formada por un epitelio córneo y la dermis de origen mesenquimático (mesodermo) forma un tejido conjuntivo muy rico en corpúsculos táctiles, vasos sanguíneos, terminaciones nerviosas y células pigmentarias. Los pelos son derivaciones epidérmicas, crecen sobre una papila pilosa muy vascularizada situada en el bulbo piloso, un pelo se compone de raíz y tallo, formado este último por células córneas muertas. Las vibrisas son pelos en las mejillas y en las proximidades de la boca que se han transformado en órganos táctiles. Los cuernos son derivaciones tegumentarias, el cuerno del rinoceronte no contiene hueso, está formado por tejido epidérmico muy queratinizado. Los cuernos de los rumiantes, a excepción de los Cérvidos, contienen hueso con cavidades sobre el que se inserta un estuche córneo de origen epidérmico, son permanentes. Los cuernos de los cérvidos tienen hueso compacto cubierto por una epidermis muy poco córnea, se renuevan y cada vez son más grandes. Los cuernos de las jirafas resultan de la fusión de una protuberancia del hueso frontal con el hueso córneo: los recubre la misma piel del animal. Las garras, uñas y pezuñas son también derivaciones tegumentarias, así como las almohadillas que presentan muchos de estos animales en las plantas de los pies. Glándulas sudoríparas, sebáceas y mamarias: Las sudoríparas son tubulares sencillas, distribuidas por toda la superficie del cuerpo, salvo en roedores que sólo las tienen en las plantas de los pies y en sirenios y cetáceos que carecen de ellas. Las sebáceas son glándulas alveolares que pueden ser sencillas o complejas, unas desembocan en los pelos y otras terminan libremente (Meibomio en los párpados); también faltan en los cetáceos. Las mamarias existen en todos los mamíferos. En monotremas cada tubo desemboca independientemente en la base de un pelo, en el resto se agrupan en uno o varios pares de mamas, las cuales pueden ser axilares como en lemúridos, pectorales como en primates, pectoabdominales

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Biología General como en carnívoros e inguinales como en los bovinos, equinos y cérvidos. Esqueleto: la columna vertebral está dividida en cinco regiones: cervical, torácica que se une con el esternón mediante las costillas, lumbar, sacra (compone el hueso sacro) y la caudal que constituye la cola. El cráneo se caracteriza por un ensanchamiento del neurocráneo y tienen una mandíbula que permite el movimiento de la boca hacia abajo. El esqueleto apendicular lo compone la cintura escapular dorsal a la cual se articula una clavícula ventral que se une con el esternón y la extremidad que sobresale del cuerpo constituida por brazo, antebrazo y mano. La clavícula falta en carnívoros, ungulados y cetáceos entre otros. La cintura pelviana está formada por la pelvis y la extremidad que sobresale del cuerpo constituida por muslo, pierna y pie. El sistema nervioso compuesto por sistema nervioso central y periférico. El central lo constituye el encéfalo y la médula espinal. El encéfalo es mucho mayor que en el resto de los vertebrados. Los órganos de los sentidos están muy desarrollados, están provistos de receptores táctiles distribuidos en todo el cuerpo incluyendo las vibrisas y yemas de los dedos. El gusto se halla en lengua y paladar, el olfato está muy desarrollado en la gran mayoría (macrosmáticos) y se localiza en la parte superior de los orificios nasales. Los primates y mamíferos marinos son microsmáticos. Los ojos son laterales excepto en primates que son frontales situados en una cuenca orbitaria y están protegidos por unos párpados. En ellos vierten su contenido las glándulas lacrimales. El oído es muy sensible y complejo, la trompa de Eustaquio comunica la caja timpánica con la faringe y en los cetáceos con las fosas nasales. El oído externo falta en monotremas y está muy reducido o falta en pinnípedos y en cetáceos. El sistema digestivo sigue un plan general, que varía según la dieta nutritiva. En la boca hay dientes especializados para triturar o desgarrar los alimentos, en algunos existen espacios entre ellos y se denomina diastemas. Unos son difiodontos mudan una vez (dientes de leche y 209

Libardo Ariel Blandón Londoño definitivos) son la gran mayoría; otros son monofiodontos (una dentición en toda la vida del mamífero) como en cetáceos y desdentados; y los polifiodontos con más de dos denticiones, las piezas dentales crecen continuamente como en los roedores. Los dientes son de tres clases: incisivos, caninos y molares cada uno cumple con una función especial en la dieta nutritiva del animal. La circulación es doble y completa, aparato respiratorio formado por un par de pulmones bien desarrollados y una estructura alveolar muy compleja, riñones bien desarrollados en cuya parte superior están las cápsulas suprarrenales, normalmente hay un par de uréteres que desembocan en una vejiga urinaria, salvo en monotremas que desembocan en una cloaca. La vejiga desemboca en el exterior a través de una uretra. La reproducción es sexual, existen sexos separados. En los embriones existe cierto hermafroditismo, pero a lo largo del desarrollo, según el sexo citológico y la naturaleza de las hormonas se produce la diferenciación. Los monotremas son ovíparos, en los marsupiales la gestación es muy corta y el embrión nace tan prematuro que su desarrollo embrionario debe continuar en la marsupia de la madre hasta su verdadero nacimiento. En los vivíparos, el embrión y la madre están unidos por la placenta que asegura la nutrición y la respiración del feto. En los machos la producción de espermatozoides es continua, en cambio en las hembras la producción de óvulos (ovocitos) está restringida a periodos menstruales que varían con la especie. La duración de la gestación es variables: veintiún meses para las elefantas, cinco en las cabras, dos en las perras, y nueve en humanos. Hay dimorfismo sexual entre machos y hembras y la fecundación es interna. Para el estudio de los mamíferos los mastozoólogos han distribuido la clase en diversos órdenes, éstos varían muy a menudo con los distintos autores

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Biología General Los principales órdenes de la clase Mamalia son: Orden Monotremas: Éstos presentan un pico córneo, los oviductos desembocan independientemente en la cloaca, tienen el pene fijo en la pared ventral de la cloaca, son ovíparos y carecen de útero; como ejemplo tenemos el ornitorrinco y el equidna. Orden Marsupialia: (Marsupiales): Las hembras tienen una bolsa o marsupia para el cuidado de sus crías, como representantes de este grupo tenemos el canguro en Australia y la chucha o zarigüeya en América. Orden Insectivora: (Insectívoros): Pueden ser plantígrados o semiplantígrados, pentadáctilos (cinco dedos) terminados en garras. Como ejemplo tenemos el tenrec, nutria musaraña, topo dorado, erizo europeo, rata de trompa, musaraña y topo común de Eurasia. Orden Dermoptera: (Dermópteros) con uñas y patagio lateral que une las extremidades de un mismo lado y la cola que utilizan a modo de paracaídas para planear, son vegetarianos e insectívoros, como ejemplo tenemos el caguán asiático. Orden Quiróptera: (Quirópteros) son los únicos mamíferos verdaderamente adaptados al vuelo, con costumbres vespertinas o nocturnas, un par de mamas y sus extremidades anteriores adaptadas para el vuelo. Los dedos están unidos por una membrana o patagio que constituye el ala, salvo el pulgar que queda por fuera y termina en una garra, se le denomina pólex. Existen dos grandes grupos: los megaquirópteros:que son de vuelo lento, son planeadores y recorren grandes distancias para procurar su alimento (frutas, polen insectos, pequeños vertebrados y peces entre otros); son de gran tamaño, pueden medir hasta dos metros de envergadura y existen en el viejo mundo. Los microquirópteros son de vuelo rápido y corto, hacen piruetas en el aire y agitan sus alas rápidamente. Su dieta es igual a la de los megaquirópteros, salvo algunos Géneros como Desmodus y Diaemus que son sanguinívoros (hamatófagos), por tal razón se les tilda de vampiros. Son propios del continente americano desde México al norte de Argentina.

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Libardo Ariel Blandón Londoño Orden Edentata: (Edentados o desdentados) Con cuerpo revestido con pelos o escamas, plantígrados, homodontos (dientes iguales) y macrosmáticos. Como ejemplo tenemos el perezoso, el oso hormiguero que tiene boca alargada en forma de tubo y lengua pegajosa y el armadillo que tienen el cuerpo cubierto de escamas. Orden Folidota: (Folidotos) Cubiertos dorsalmente por escamas grades e imbricadas de origen epidérmico, son plantígrados, y con una lengua larga y protráctil, no tienen dientes y se alimentan de insectos. Como ejemplo tenemos los pangolines. Orden Rodentia: (Rodencia o roedores): tienen un par de incisivos superiores con crecimiento continuo, es decir, son simplicidentados. Son plantígrados o semiplantígrados, todos son macrosmáticos y no tienen caninos. Entre los más comunes tenemos el castor, la ardilla, la marmota, el hámster, el lirón, la rata, el ratón, el puercoespín, y la chinchilla. Orden Lagomorpha: (Lagomorfos) Se caracterizan por tener dos pares de incisivos en la maxila superior (duplicidentado) un par adelante y otro detrás. La mandíbula se mueve en sentido transversal, son vegetarianos, como ejemplo tenemos la liebre y el conejo. Orden Cetacea: (Cetáceos) adaptados a la vida acuática, las extremidades anteriores están transformadas en aletas y las posteriores son vestigiales o faltan, casi no tienen pelo y las glándulas tegumentarias faltan por completo, son migratorias. Como ejemplo tenemos orca, delfín, cachalote y marsopa dentro del suborden Odontocetos con un solo orificio nasal. Las ballenas (ártica y azul) están en el suborden misticetos con dos orificios nasales, los dientes están presentes sólo en el embrión y los adultos tienen barbas. Orden tubulidentata (tubulidentados) con dientes cilíndricos sin raíz ni esmalte, son macrosmáticos, con dos pares de mamas, son mirmecófagos especialmente termes, con hábitos nocturnos, como ejemplo tenemos el cerdo hormiguero de África denominado también como oricteropo, pesa unos 60 Kg. y excava madrigueras.

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Biología General Orden Carnivora: (Carnívoros) provistos de fuertes uñas y caninos bien desarrollados. La mandíbula está articulada de tal manera que permite realizar movimientos transversales, con clavícula rudimentaria o ausente y encéfalo con circunvoluciones. El suborden fisípedos son carnívoros terrestres, los principales representantes son: lobo, zorro, perro, oso pardo, comadreja, gineta, hiena manchada, puma, tigre, león y guepardo. El suborden pinnípedo comprende los carnívoros acuáticos con miembros transformados en aletas, las anteriores más desarrolladas que las posteriores, como el león marino, oso marino, la morsa y la foca. Orden Hiracoidea: (Hiracoideos) Son plantígrados de pequeño tamaño con extremidades anteriores con cuatro dedos y las posteriores con tres y el segundo dedo provisto de una garra, son vegetarianos y simplicidentados (crecimiento continuo), y tienen una gruesa glándula cutánea dorsal. Orden Proboscidea: (Proboscídeos) de gran tamaño provistos de una larga trompa o probosis que tiene función respiratoria, olfativa y prensil. Tiene unos incisivos muy desarrollados (mal llamados colmillos) de crecimiento continuo (simplicidentados). Son vegetarianos, como ejemplo tenemos el elefante. Las Africanos tienen las orejas muy grandes, los asiáticos las tiene más pequeñas. Orden Sirenios: Son acuáticos con extremidades anteriores transformadas en aletas, las posteriores faltan, epidermis muy delgada, con encías recubiertas de placas masticadoras córneas, son monofiodontos (no mudan dientes), con dos mamas pectorales. Ejemplo: manatí y dugong de la India. Orden Perisodáctilo: (Perisodáctilos), no tienen clavícula, tiene un ciego intestinal voluminoso, son vegetarianos. Suborden Hipomorfos: Con casco entero como caballo, cebra, tarpán y asno. El Suborden Ceratomorfos con tres o cuatro dedos como rinocerontes, (blanco, negro y de la india), tapir y anteburro. Orden artiodactila: (Artiodáctilos) Con casco partido y cráneo alargado, El Suborden Suiformes: No rumiantes: con caninos de crecimiento continuo (simplicidentados), tienen cuatro dedos en todas las 213

Libardo Ariel Blandón Londoño extremidades, como ejemplo tenemos: hipopótamo, jabalí, babirusa cerdo y pécari. El Suborden Tilópodos: son rumiantes sin cuernos. Las extremidades no se apoyan mediante pezuñas sino sobre las últimas falanges de los dedos tercero y cuarto. Los más representativos son: dromedario (África), camello (Asia) y llama, alpaca y vicuña (Suramérica). El Suborden Rumiantes: presentan cuernos. Las extremidades se apoyan mediante pezuñas, tienen el estómago muy complejo dividido en tres o cuatro cámaras para rumiar, y no tienen incisivos superiores, como ejemplo tenemos: el ciervo, gamo, alce, corzo, reno, jirafa, bisonte, antílope, búfalo, toro, rebeco, cabra, gacela y muflón entre otros. Son vegetarianos y desdoblan la celulosa gracias a las bacterias simbiontes que tienen en su estómago. Orden Primates: son plantígrados ordinariamente arborícolas, manos y pies pentadáctilos (cinco dedos) con uñas. El pulgar es siempre oponible y en la mayoría de las especies también el dedo gordo del pie. El neurocráneo tiende a desarrollarse y el rostro a reducirse, con ojos frontales, mamas pectorales, actividad sexual continua (no periodo de celo) excepto en los lemúridos. El Suborden lemuroideos comprende Primates arcaicos, macrosmáticos y visión reducida. Ej. Macaco, aye aye y lori cenceño de India y Ceilán. El Suborden Tarsioideos comprende animales pequeños y arborícolas, de costumbres nocturnas con órbitas oculares muy grandes, brazos muy largos, microsmáticos. Las hembras con cuatro mamas: dos pectorales y dos inguinales, sólo hay un representante en la actualidad, el mago de Borneo y Filipinas. El Suborden Simioideos comprende ejemplares arborícolas con la piel más o menos pigmentada, brazos muy largos, microsmáticos. Las hembras con dos mamas pectorales. Este grupo tiene dos infraórdenes: los platirrinos que son simios con orificios nasales muy separados por un grueso tabique cartilaginoso y orientados hacia fuera, con cola larga generalmente prensil como: capuchino, mono araña, tití común. El otro infraorden corresponde a los catarrinos que son simios del viejo mundo con los orificios nasales separados por un tabique nasal delgado y orientados hacia abajo, tienen cola larga o rudimentaria pero nunca prensil, ejemplo: Los Cinomorfos o monos que al andar siempre apoyan

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Biología General las cuatro extremidades, entre ellos están el mandril, anubis y mona de Gibraltar; y los Antropomorfos que son monos desprovistos de cola como gibón, orangután, gorila, macaco y chimpancé. Fuente: Enciclopedia Científica cultural. Zoología General. Cultural S: A: Ediciones España. 1980.

Ejercicio 12 1 Realice un cuadro sinóptico con todas las subdivisiones del Phylum Chordata, dé alguna características da cada una. 2 Qué diferencia existe entre organismos homeotermos y heterotermos. 3 Cómo están organizados los sistemas digestivo, circulatorio, nervioso, excretor y tegumentario en cada una de las clases del Phylum. 4 Utilice el esquema siguiente para comparar las características generales de los mamíferos

Clasificación de los mamíferos 559 x 400 pixeles - 138k – jpg icarito.latercera.cl

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Biología General

5. FUNDAMENTOS DE ECOLOGÍA

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Biología General 5. FUNDAMENTOS DE ECOLOGÍA

5.1 La Ecología estudia la relación entre los seres vivos y el medio que los rodea, podemos decir también que estudia los ecosistemas. 5.2. Los ecosistemas Un ecosistema está constituido por un escenario –el medio- y unos actores que son los seres vivos. El ecosistema, como sistema que es, está formado por unos elementos interrelacionados y una fuente de energía. Un reloj es un sistema, presenta las características ya dichas. En un ecosistema intervienen factores o elementos que son bióticos (vivos) y abióticos (no vivos), éstos son los elementos del sistema, la energía viene del sol en última instancia. Veamos primero los elementos o factores…

1 Factores de un ecosistema: Factores bióticos: son los seres vivos que intervienen en un ecosistema como los predadores y sus presas (todos los animales que actúan en ese medio). Factores abióticos: son elementos no vivos que intervienen en ese ecosistema, como el suelo, el agua y el aire con sus gases disueltos, las rocas, material en proceso de descomposición y el clima entre otros. El clima comprende la acción de un conjunto de fenómenos como la humedad relativa, los vientos, las lluvias, las estaciones, la presión, la altitud y la latitud entre algunas que podemos mencionar. Vale la pena destacar estas dos últimas: Altitud es la altura sobre el nivel del mar. Se ha demostrado que a medida que aumenta la altura disminuyen la presión y la temperatura. Esto conlleva una disminución en la concentración de oxígeno a medida que se asciende. 219

Libardo Ariel Blandón Londoño Latitud: es la distancia entre la línea del Ecuador y los polos. Aumenta a medida que nos alejamos del ecuador al norte o al sur, por eso hablamos de latitud sur o latitud norte. Hemos podido observar que a medida que avanzamos hacia los polos, la temperatura disminuye gradualmente. Entre la latitud y la altitud se observa una relación interesante. A nivel del mar tenemos una zona cálida que es equivalente al ecuador, se llama zona tropical con las mismas características climáticas, de ahí que tenga un mismo tipo de vegetación. Luego sigue una zona templada en ambos casos, después una zona fría, y más hacia el norte o más hacia arriba una zona helada o glaciar (ver esquema).

http://www.google.com.co/images?hl=es&source=imghp&biw=1366&bih=667&q=relacion+lati tud+altitud&gbv=2&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai=

Obsérvese cómo varía la temperatura con la latitud y la altitud.

Clasificación de los ecosistemas Clases de ecosistemas: los ecosistemas los podemos clasificar según el medio en ecosistemas terrestres y acuáticos. Ecosistemas terrestres: tienen como medio el suelo y el aire, aquí los seres vivos se hallan embebidos en un fluido, la atmósfera de la cual toman el oxígeno y regresan ella dióxido de carbono. Los ecosistemas terrestres se clasifican según el tipo de vegetación, de ahí que se les conozca también como zonas de vida, por lo regular tienen un mismo tipo de vegetación. Entre los ecosistemas terrestres más comunes 220

Biología General tenemos: tundra (Extensiones relativamente planas heladas al norte, son desiertos polares), taiga (bosques de coníferas de las regiones nórdicas), Desierto (grandes extensiones de arena desprovista, en gran parte de vegetación), bosque tropical (grandes extensiones de vegetación que encierra su propia fauna), sabana (planicies con pastos y arbustos), páramos (se hallan en el ecuador y a grandes alturas, se caracteriza por sus bajas temperaturas y su exclusiva vegetación consistente principalmente de frailejón). Ecosistemas acuáticos: se caracterizan por que el medio es el agua, en él están embebidos los seres vivos que allí se desarrollan. Los animales que habitan el suelo o fondo se denominan bentos, como cangrejos y demás animales rastreros. Aquellos que se desplazan nadando como los peces se les llama necton. Los que se desarrollan en la superficie, en la zona eufótica se les denomina plancton (zooplancton y fitoplancton). Los ecosistemas acuáticos se clasifican en ecosistemas marinos (inter o intercontinentales) y de agua dulce (continentales).

Ecosistemas marinos: se caracterizan por tener cantidades relativamente considerables de sales disueltas. Como ejemplo tenemos: El mar, La parte superficial iluminada por el sol se denomina zona eufórica es importante porque en ella se desarrolla el plancton (fitoplancton y zooplancton) que es quien inicia las cadenas o redes tróficas para el sostenimiento de toda la fauna marina; la zona oscura, donde no llegan los rayos de la luz solar, se denomina zona afótica allí viven organismos que de todos modos dependen de la zona eufórica para su subsistencia. Estuarios: un estuario es la desembocadura de un río en el mar, se caracteriza por su baja concentración de sales disueltas, son salobres, allí se mezclan el agua dulce del río y el agua salada del mar creando unas características muy especiales para el desarrollo de cierta fauna y flora. Manglares: son extensiones de mangle, (planta que sumerge sus raíces en el agua marina y se fijan en el suelo del fondo). El hecho de crear un 221

Libardo Ariel Blandón Londoño ambiente acuático entre la superficie y el fondo repleto de raíces, crea un ambiente especial para el desarrollo de gran variedad de peces, crustáceos y moluscos entre otros. Este tipo de ecosistema se ubica en las orillas del mar, tienen algunos metros de profundidad. Ciénagas son cuerpos de agua que se desbordan de los ríos que desembocan en el mar. Inundan los suelos aledaños al río durante gran parte del año creando unas condiciones óptimas para el desarrollo de gran variedad de organismos acuáticos y aves que dependen de este ecosistema.

Ecosistemas de agua dulce: se caracterizan por presentar bajas concentraciones de sales disueltas, estas sales son arrancadas del suelo de las montañas en su recorrido hacia el mar. Comprende todas las aguas continentales y se clasifican en dos grupos: lóticos y lénticos Ecosistemas lóticos: son ecosistemas de aguas corrientes como los ríos, quebradas y demás arroyos. Ecosistemas lénticos: son ecosistemas de aguas lentas o quietas como los lagos, lagunas, embalses y charcas entre las más comunes.

¿Cómo el agua de un lago se puede convertir en agua salada? El fenómeno es el mismo que ocurre en el mar. Un cuerpo de agua, como un lago, es alimentado por un arroyo que trae sales disueltas, si el agua que entra es la misma cantidad que desagua, la concentración de sales se conserva; pero si la tasa de evaporación es mayor que la que entra, el lago tiende a secarse. Ahora, si la tasa de evaporación es igual a la cantidad de agua que entra, el lago acumula la sal que entra porque esta sal no se evapora y el lago se vuelva salado. Como ejemplo de lagos salados tenemos el mar de Aral y el mar Caspio, se les llama mares precisamente por ser salados.

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Biología General 5.3. La energía en los ecosistemas Después de ver los elementos de los ecosistemas, veamos la fuente de energía que los alimenta, es en última instancia, el sol. La energía que fluye a través de los ecosistemas viene de fuera de nuestro planeta: del sol principalmente y de las estrellas. Un pequeño porcentaje es absorbido por la vegetación para incorporarlo a las cadenas tróficas, a los seres vivos: una de las vías y otro porcentaje, también pequeño es aprovechado por el planeta para el ciclo del agua, otra de las vías. El calor que se produce en la atmósfera terrestre se debe al rozamiento de la luz (dada su gran velocidad) con la atmósfera y con el suelo, este rozamiento genera calor. Lo anterior permite, entonces, que se den los cambios en la atmósfera como vientos, cambios de fase del agua y por consiguiente las lluvias. Este fenómeno lo aprovecha el hombre para usufructo de la energía.

Vías de la energía Primero veamos qué es la energía. Sabemos que la materia se transforma en energía y ésta en materia. La transformación de Hidrógeno en Helio en las estrellas libera grandes cantidades de energía radiante y calor. Dicha transformación es una forma de transmutación de la materia debido a que se está alterando el núcleo del átomo, podemos decir, entonces que en las estrellas es donde se cuecen los elementos por evolución de sus núcleos. Esto es la transmutación de la materia. La energía liberada llega a nuestro planeta en forma de energía radiante. La energía en el universo es una. Existen solamente dos presentaciones de la energía: potencial y cinética. La primera presentación, en reposo, está almacenada, no se manifiesta, sabemos que está ahí en potencia como la que se halla en los combustibles, la energía atómica, la que está contenida en un cuerpo de agua dada su altura sobre el nivel del mar. 223

Libardo Ariel Blandón Londoño La segunda presentación es cuando está en movimiento, de ahí su nombre, Cinética. La energía sólo se manifiesta cuando está en movimiento, cuando está actuando, basta con activar la que está en reposo para convertirla en cinética y actuar (una explosión por ejemplo). La energía radiante, la calorífica, la energía mecánica, la candela y la que trae el agua en movimiento son formas de energía cinética.

Flujo 1 de la energía: Los rayos del sol caen sobre la superficie de los espejos de agua (el mar principalmente), evaporan el agua, la que se eleva absorbiendo cantidades de energía para su ascenso. Si la molécula de agua vuelve a caer a la misma altura que tenía inicialmente, libera la misma cantidad de energía que absorbió. La energía que absorben las moléculas les permite elevarse y formar nubes, éstas cuando se saturan caen en forma de lluvia. Si las moléculas de agua quedan atrapadas en lugares altos como represas o lagos altos, en ese cuerpo de agua está contenida la energía que no se liberó por haberse detenido la caída, allí está la energía en forma de energía potencial. Dicha energía se liberará cuando continúe la caída, cuando se canalice para hacer girar una rueda pelton que genere electricidad. Esta energía eléctrica es utilizada por el hombre en sus actividades diarias. (véase esquema). La energía solar es absorbida por las plantas (productores o autótrofos), es convertida en material orgánico (alimento) que luego hará parte del ser vivo que come (consumidor o heterótrofo), este consumidor se le denomina de primer orden, y si es comido por otro consumidor o mure (desdoblado por los descomponedores), parte de la energía que incorporó con el alimento se liberó, en reproducción, en el metabolismo y demás actividades (ver esquema) Si es comido por otro consumidor (de segundo orden), la energía pasa, e través del alimento al segundo consumidor y así sucesivamente al

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Biología General tercero… la energía cada vez más disminuye porque gran parte de ella pasa a la atmósfera en forma de calor producto del metabolismo, al final del proceso vemos que toda la energía que fluye de un consumidor a otro pasa a la atmósfera en forma de calor, sigue pues un flujo o recorrido abierto, no es un ciclo porque no regresa al sol.

Esquema que muestra el flujo de la energía en los ecosistemas y el ciclo del agua (elaborado: Libardo Ariel Blandón L.)

Obsérvese que la materia (alimento) es la que contiene la energía en su interior en forma de energía química; las plantas toman del suelo los nutrientes con el agua y en la hoja, al incorporarse el gas carbónico, éste reacciona con el agua y en presencia de luz fabrican el alimento (con la

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Libardo Ariel Blandón Londoño energía radiante transformada en energía química), el proceso se llama fotosíntesis. El alimento es comido por los consumidores (los que comen). El material alimenticio que ingieren los animales se transforma en material animal, La materia, entonces, pasa a hacer parte del animal que come, si este muere la materia va al suelo y se convierte en abono, pero si es comido por otro consumidor, pasa a hacer parte del material vivo del siguiente y así hasta pasar al medio y convertirse en compost para volver a hacer parte de la planta. La materia, pues, sigue un recorrido cíclico, entra a la planta en forma de nutrientes y agua, hace parte del material vivo, pasa a los consumidores, va al suelo, se descompone y vuelve a ser incorporado a las plantas (ser vivo). Concluyendo: la materia sigue un flujo o recorrido cíclico, en cambio la energía sigue un recorrido o flujo abierto. (ver esquema)..

Ejercicio: 13 1. Qué es un ecosistema, cuáles son los factores que en él intervienen. 2. Cómo se clasifican los ecosistemas, explique cada uno de ellos. 3. Explique cada uno de los tipos de ecosistemas. 4. Explique cómo un lago puede volverse salado. 5. En qué consisten los bentos, necton y plancton. 6. En qué consiste el fitoplancton y el zooplancton.

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Biología General

(elaborado: Libardo Ariel Blandón L.)

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Libardo Ariel Blandón Londoño 7. Por qué se dice que los ecosistemas terrestres son Zonas de vida o Biomas. 8. Cuál es la diferencia entre ecosistemas lénticos y lóticos. 9. Qué es un estuario. Dé varios ejemplos que usted conozca. 10. Explique por qué el flujo de la energía es abierto y el de la materia es cerrado. 11. Explique el esquema sobre el flujo de energía y el ciclo del agua. 12. Qué diferencia hay entre cadena trófica y red trófica. 13. Cuando comemos ensalada a qué grado o nivel trófico pertenecemos. 14. Cuando comemos carne de res a cuál nivel pertenecemos. 15. Cuál de los dos casos anteriores aporta más energía y por qué.

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Biología General

6 APÉNDICE FUNDAMENTOS DE MICROSCOPÍA

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Libardo Ariel Blandón Londoño

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Biología General 6. FUNDAMENTOS DE MICROSCOPÍA

La microscopía comprende un conjunto de técnicas y métodos encaminados a visualizar los materiales, objeto de estudio, que por su pequeñez están fuera del rango de resolución del ojo normal. Si bien el microscopio es el elemento central de la microscopía, el uso del mismo se requiere para producir las imágenes adecuadas no visibles a simple vista. Algunas de ellas son técnicas de preparación y manejo de los objetos de estudio, microtécnicas: que consisten en la preparación, procesamiento, interpretación y registro de imágenes. Para entender, en gran medida, los fenómenos biológicos hay que recurrir al análisis de los sistemas micro y para ello es indispensable tener muy claros cuatro elementos: el concepto de resolución, de medidas micrométricas, poder de aumento del microscopio y conocer muy bien el campo visual.

1.-Resolución de una imagen: Indica cuánto detalle puede observarse en dicha imagen. El término es comúnmente utilizado refiriéndose a imágenes de fotografía digital, pero también se utiliza para describir el grado de nitidez de una imagen de fotografía convencional. Tener mayor resolución se traduce en obtener una imagen con más detalle o calidad visual, con mayor nitidez. Para las imágenes digitales almacenadas como mapa de bits, se describe la resolución de la imagen con dos números enteros, donde el primero es la cantidad de columnas de píxeles (cuántos píxeles tiene la imagen a lo ancho) y el segundo es la cantidad de filas de píxeles (cuántos píxeles tiene la imagen a lo alto). Es importante tener en cuenta que si la imagen aparece como granular se le llama pixelada o simplemente pixelosa.

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Libardo Ariel Blandón Londoño También se puede describir el número total de píxeles en la imagen (generalmente expresado como el múltiplo correspondiente a millón: mega), multiplicando la cantidad de columnas de píxeles en una imagen por la cantidad de filas. Igual ocurre en el microscopio, una imagen que a simple vista se ve nítida, al observarla ampliada se separan los puntos o pixeles que la componen y aparece granulosa, significa que la resolución ha bajado, se ve menos nítida. El color empieza a desaparecer, el efecto visual cambia. A continuación se presenta una ilustración sobre cómo se vería la misma imagen en diferentes resoluciones. A en 4x y B en 10x

A

B

Características: 1 Los píxeles son los puntos de color siendo la escala de grises una gama de color monocromática. 2 Las imágenes se forman como una sucesión de píxeles. La sucesión marca la coherencia de la información presentada, siendo su conjunto una matriz coherente de información para el uso digital.

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Biología General 2.-Medidas micrométricas En la naturaleza, atendiendo al tamaño o extensión del medio, tenemos que para nuestras condiciones normales las medidas son mesométricas, o simplemente métricas, la unidad es el metro. Si miramos para el espacio cósmico son de carácter macrométrico y las unidades son astronómicas, la unidad es el año luz. Pero cuando miramos hacia lo ínfimo, hacia lo pequeño las medidas son micrométricas y la unidad es la micra. Centrémonos en las medidas del ámbito de lo pequeño cuya unidad es la micra (µ), el micrón o simplemente el micrómetro (µm). Es la milésima parte de un milímetro. 1 mm = 1000 µ 1 µ = 1000 mµ 1 mµ = 10 A°

micras milimicras Angstroms

La micra (µ) es igual al micrón (µ) o micrómetro (µm) que es distinto de mµ milimicra. El micrón es la millonésima parte del metro igual que la micra, sólo que la micra se toma en función del milímetro y el micrón o micrómetro en función del metro. Aunque la palabra micra es el plural de micrón en latín. Es más fácil utilizar estas medidas en función del milímetro porque es más sencillo, se evita trabajar con guarismos. Más fácil cabe en la cabeza de un estudiante el concepto de micra como la milésima parte de un milímetro que visto como la millonésima parte del metro. Todos los movimientos que se ejecutan en el microscopio son de carácter micrométrico, a excepción de algunos macro que se dan en el orden de los centímetros como el movimiento del carro y del tornillo macrométrico al subir o bajar la platina.

3.- Poder de aumento del microscopio Es la capacidad que tiene un microscopio de aumentar el tamaño de la imagen de una muestra microscópica para poderla visualizar. La lente ocular está estandarizada a 10 x en un microscopio compuesto, y si los 233

Libardo Ariel Blandón Londoño objetivos son 4x, 10x, 40x y 100x respectivamente, entonces el aumento estará dado por el producto del ocular y el objetivo. La x es el número de aumentos que presenta cada lente. Miremos el siguiente cuadro:

TABLA 1: Aumento del ocular 10x

Aumento del objetivo 4x

Aumento total 40

10x

10x

100

10x

40x

400

10x

100x

1000

D. Campo visual. Es el círculo iluminado donde se ve, aumentada, la imagen de la muestra. Para tener una idea del verdadero tamaño de la muestra hay qué conocer primero el tamaño del campo visual, conocer su diámetro, su área. Así se tendrá claro el tamaño de la muestra. Para calcular el área es necesario conocer el diámetro.y según el objetivo que se tenga, dicho diámetro, al igual que el área del campo visual, varía. El campo visual es inversamente proporcional al objetivo, si aumentamos el objetivo, el campo visual disminuye; pero si lo disminuimos, el campo aumenta.

Cálculo de las medidas del campo visual: Para hacer la medición a un microorganismo se utiliza normalmente un aparato llamado micrómetro. Sin embargo, cuando se carece de él se puede medir en forma aproximada, aprovechando la resolución del mínimo objetivo, el diámetro del campo visual y utilizar dicho diámetro 234

Biología General para adquirir posteriormente el diámetro de los demás objetivos y así poder calcular el tamaño de cualquier organismo o estructura que se está observando. Hay un ejercicio sencillo que permite hacer los cálculos. Hallemos primero el diámetro y luego el área¸ la información la podemos reunir llenando la tabla número 2. Se prepara un montaje de un pedacito de papel milimetrado. Se enfoca con el menor objetivo que es el que tiene mejor resolución, empleando el carro elegimos una línea horizontal del papel para que quede como diámetro del campo visual. Luego se coloca una línea vertical como eje Y que parta de cero (0) tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1: Medición del diámetro del campo visual utilizando papel milimetrado A, 4x y B:10x 235

Libardo Ariel Blandón Londoño Como puede verse, en la micrografía A se observa que el diámetro es 4 mm y algo, ese algo llamémoslo x. A simple vista vemos que x vale aproximadamente 0.6 mm, así que el diámetro mide 4.6 mm. Podemos hacer lo mismo con la fotomicrografía B, observemos que el diámetro mide 1 mm y algo, ese algo es, a simple vista, 0.7 mm aproximadamente nos da, entonces, un diámetro aproximado de 1.7 mm. Anotemos esta información en la tabla 2. Como puede verse el margen de error es mayor, por consiguiente menos fiable, lo mismo ocurrirá con los demás aumentos. Para salvar este impase podemos hacer uso de la siguiente relación, una fórmula de proporciones.

a1

d1 =

a2

d2

a1

d2 =

a2

FÓRMULA A Directamente proporcional

FÓRMULA B Inversamente proporcional

d1

Si aumentamos el objetivo a otro de mayor aumento, vemos que el diámetro disminuye, entonces podemos decir que son inversamente proporcionales, por lo tanto escogemos la fórmula B. que dice: El aumento 1 es al aumento 2, como el diámetro 2 es al diámetro 1

a1 = 4x a2 = 10x d1 = 4.6 mm a1/a2