Biología

Nidia Rivera 1

Ficha Catatográfica

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Introducción He revisado diferentes textos de biología, sin embargo no he encontrado un texto que contenga los resúmenes de cada tema de bachillerato. Este libro lo he escrito tomando como referencia los objetivos oficiales de biología aplicados a colegios públicos. Por la premura del tiempo es difícil que un estudiante tome un texto para estudiar, en quinto año, primero se supone que ya es materia vista en cuarto y necesitaría realizar un repaso muy exhaustivo de los temas. El estudiante puede tomar este libro y estudiarlo, ya que tiene un texto muy resumido y lo he tratado de diseñar sin excederme en teoría, tratando de cubrir, sí, todos los temas con sus respectivos objetivos. He incluido algunas imágenes que son básicas y elementales de dominar para la prueba. En algunos de los temas incluí mapas de conceptos, tomando en cuenta que la ciencia es lógica y se debe realizar un esfuerzo, por interpretarla así.

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A mis hijos Valeria, Sofía y Pablo Aunque la sociedad brinde obstáculos, podemos encontrar fuerzas para saltarlos y mantenernos por encima de ellos. Gracias a Dios por mis padres; a ellos debo lo que soy

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Índice Sustancias Metabólicas.................................................. 9 La Célula ...................................................................... 15 Metabolismo ................................................................. 20 Fotosíntesis ................................................................... 22 Respiración Celular ..................................................... 25 Ciclo Celular ................................................................. 27 Reproducción Humana ................................................ 31 Equilibrio Humano ...................................................... 34 Genética ........................................................................ 37 Evolución ...................................................................... 45 Reinos Biológicos .......................................................... 50 Ecología ........................................................................ 54 Anexo............................................................................. 67 Bibliografía .................................................................. 76 7

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Sustancias Metabólicas Carbohidratos ➣ ➣

Llamados hidratos de carbono. Tipos: azúcares, harinas, almidones y celulosa. Elementos que contienen: Carbono (C), hidrógeno (H) y Oxígeno (O). Estos elementos están en un relación 1:2:1 Ejemplos C6H12O6 Tipos: monosacáridos, disacáridos, polisacáridos.

MONOSACÁRIDOS ➣ Azúcares simples 3 a 6 grupos según lo átomos de carbono. ➣ Triasas (gliceraldheido) ➣ Pentosas (ribosa, desoxirribosa son constituyentes del ADN - ARN). ➣ Exosas (glucosa, galactita, fructuosa) DISACÁRIDOS ➣ Formado por 2 moléculas de monosacáridos, ejemplos: ❋ Maltosa (fabricación de cerveza) ❋ Sacarosa (azúcar) ❋ Lactosa (presente en la leche) POLISACÁRIDOS ➣ Constituidos por mas de 6 moléculas de monosacáridos ejemplo 1. Almidón (reserva vegetal) 2. Glucógeno (llamado también almidón vegetal) 3. Celulosa: principal componente de la pared celular. IMPORTANCIA • Fuente de energía • Componente de pared y membrana celular. • Glucosa, importante en la fotosíntesis y respiración celular. 9

Lípidos • •

➣ ➣ ➣ ➣

➣

➣ ➣ ➣ ➣ ➣

Está compuesto por la unión de: GLICEROL ó ALCOHOL + 1 ó más AC GRASOS Los elementos que contienen los lípidos con: C, H y O. Clasificación de los Lípidos Fosfolípidos: Constituye la membrana celular. Esteroides: Ejemplos el colesterol las sales bilares y hormonas. Glucolípidos: Abundante en las células nerviosas. Pigmentos: Sustancia que posee la cualidad de conferir coloración. Ejemplos: carotenoides, pigmentos de vegetales rojos y amarillo. El colesterol es constituyente de las membranas celulares, en los animales las sales biliares intervienen en el aparato digestivo. Importancia Contribuyen al almacenamiento de energía. Son componentes de la membrana celular. Son componentes estructurales de las células. Cumplen funciones de acoginantes y aislantes térmicos. Pueden actuar como: hormonas, pigmentos, vitaminas y emulsificantes.

Proteínas ➣ ➣

➣

➣

Se encuentran entre los compuestos más complejos. Están formados químicamente por macromoléculas que contienen átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Algunos pueden tener azufre y fósforo. Las proteínas forman parte esencial del protoplasma (materia viva), por lo tanto la célula no puede existir si no hay proteínas Las proteínas son específicas para cada especie, por eso son el principal componente para diferenciar especies. Su síntesis está regida por el código genético. 10

Aminoácidos Es un compuesto orgánico formado por un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH) el cual se representa así:

Al unirse los aminoácidos por medio de enlaces peptídicos se forman las proteínas.

Enzimas Una enzima es una proteína que en pequeñas cantidades, aumenta la velocidad de una reacción química sin sufrir cambios permanentes por lo que se le conoce como catalizadores biológicos o biocatalizadores. Las enzimas producen la cantidad de energía necesaria para iniciar una reacción química. La sustancia sobre la que actúa la enzima se llama sustrato. La acción de las enzimas es muy específica, es decir, sólo actúa sobre ciertas sustancias. Una vez que el sustrato se degrada queda la enzima libre. Las enzimas guían casi todas las reacciones químicas que ocurren en la célula. Las enzimas son las proteínas sintetizadas por las células que catalizan o aceleran una reacción química. Ejemplos de enzimas: Sacarosa, ureasa y lipasa.

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Cómo actúa una enzima

Hormonas La mayoría de las hormonas son proteínas, las hormonas son sustancias que liberadas dentro del flujo sanguíneo, desde una glándula u órgano, regulan la actividad de la célula en otras zonas del organismo.

Funciones de las Proteínas ➣

Cumplen la función de mensajeros. Ejemplos: hormonas proteicas.

➣

Son receptoras de mensajes. Ejemplos: las glucoproteínas.

➣

Las proteínas además sirven como enzimas.

➣

Las proteínas también son componentes estructurales de la masa muscular.

➣

Cumplen la función transportadora del oxígeno (hemoglobina).

➣

Forma parte del sistema inmunológico.

➣

Son la expresión del código genético.

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Ácidos Nucléicos ESTRUCTURA: GRUPO: BASES NITROGENADAS AZÚCAR: UBICACIÓN:

FUNCIÓN:

ARN

ADN

Cadena sencilla De nucleótidos

Cadena doble de nucleótidos

Fosfato

Fosfato

Adenina Citocina Guanina Uracilo

Adenina Citocina Guanina Timina

Ribosa Ribosoma

Desoxirribosa Cromosomas

Nucleótido Citoplasma

Mitocondrias Cloroplastos

Síntesis de Proteínas Ejecución de Instrucciones

Síntesis de Proteínas Reproducción Herencia Evolución Es portador del Mensaje hereditario

ADN

ARN

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R- RIBOSOMA F- FOSFATO U- URACILO A- ADENIDA C- CITOCIONA G- GUANINA

Funciones de los ácidos nucléicos 1.

2.

3.

DUPLICACIÓN DEL ADN: El ADN posee la capacidad de construir copias exactas de sí mismo (duplicación). TRANSCRIPCIÓN: La síntesis del ARN se denomina transcripción; en este proceso la información es transcrita de un tipo de codificación a otro. TIPOS DE ARN: ARNm (mensajero) ARNR (ribosoma) ARNT (transferencia)

Sustancias Inorgánicas Agua (H20) ➣

➣ ➣ ➣ ➣ ➣

FUNCIONES: Puede formar dos iones: el ión «hidroxilo» (OH)—, asociados a medios básicos o alcalinos), y el hidronio (H)+, asociados a medios ácidos). Posee una gran capacidad térmica (soporta mucho calor sin variar su temperatura). Sirve como amortiguador. Actúa como refrigerante en el mecanismo de sudoración. Sirve como lubricante en las zonas de deslizamiento de un órgano con otro. Disolvente universal.

Sales ➣ ➣

FUNCIONES: Estructural: dan lugar a formación de estructuras sólidas e insolubles con función esquelética. Regulador del Ph: la disociación de las sales en sus iones permiten que los líquidos corporales no sean ni muy ácidos ni muy alcalinos, sino que formen mezclas casi neutras.

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La Célula Teoría Celular •

• •

La célula es la unidad anatómica porque todos los seres vivos, desde los más complejos hasta los más simples, están compuestos por células. Es la unidad fisiológica porque realiza todas las funciones propias de los seres vivos. Es la unidad reproductora porque se reproduce dando origen a otras células semejantes.

Tipos de Célula Procariotas: Células que no poseen núcleo definido (bacteria) Eucariotas: Poseen núcleo definido, permite el paso de sustancias del exterior al interior de la célula y del interior al exterior de ella.

Características de la célula vegetal (que la diferencian de la animal) • • • •

Poseen vacuolas más desarrolladas. Ausencia de centriolos. Existencia de la pared celular. Presencia de plastidios (cloroplastos).

Características de la célula animal (que la diferencian de la vegetal) • • • •

Poseen vacuolas menos desarrolladas. Poseen centriolos. Poseen membrana celular. No poseen plastidios. 15

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Paso de una sustancia a través de una membrana de un medio más concentrado a uno menos concentrado

DIÁLISIS

Explica que hay un mosaico de proteínas globulares en una doble capa de fosfolípidos

Está constituida por el mosaico fluido

ESTRUCTURA

Fagocitosis: Se introducen o salen sustancias sólidas de la célula Pinocitosis: Entran o salen sustancias líquidas de la célula. Pinocitosis: (exocitosis - endocitosis)

Paso a través de una membrana, de un medio menos concentrado a otro más concentrado

Migración de partículas de una parte más concentrada a una menos concentrada, no es indispensable una membrana

OTROS TIPOS DE TRANSPORTES: (ACTIVOS)

ÓSMOSIS

DIFUSIÓN

TIPOS DE TRANSPORTES (pasivos)

Formada por fosfolípidos y proteínas

Permite el paso de sustancias del exterior de la célula y del interior de ella

Selecciona sustancias que entran y salen de las células

COMPOSICIÓN QUÍMICA

FUNCIONES

Estructuras que delimita el espacio de la célula

MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

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Síntesis de proteínas

Posee Ribosomas

RUGOSO

LISO

RETÍCULO Transporte de sustancias dentro de la célula

LISOSOMA Digestión

APARATO DE GOLGI Síntesis de carbohidratos, función secretora.

Es una estructura que da origen al centríolo

CENTROSOMAS

CENTRÍOLOS Formación del

FUNCIONES

CLOROPLASTOS Posee clorofila, realiza fotosíntesis.

PLASTIDIOS

MITOCONDRIAS Acumula sustancias Síntesis de sustancias Producción de energía

ORGANELAS CITOPLASMÁTICA

Digestivas Alimentos

Contractiles

VACUOLA Almacenamiento

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MEMBRANA NUCLEAR Separa el núcleo del citoplasma Contiene un espacio lleno de líquido, carioplasma o nucleoplasma: donde están los principios elementales del núcleo, cromosomas y nucleolo.

CROMOSOMAS: Estructuras de extremada importancia. FUNCIÓN: Centro para la síntesis de ARN, controla los fenómenos hereditarios. Número constante para cada especie: hombre 23 pares sólo visibles en la división celular.

NUCLEOLO Contiene ARN Funciona como centro para la síntesis de proteínas

NÚCLEO (Centro control de la célula que contiene los factores hereditarios)

NÚCLEO CELULAR

CROMATINA Estado de inmadurez de los cromosomas

Figuras Ilustrativas Membrana Citoplasmática

Cromosoma

Fagocitosis

Cuerpo por entrar en la célula 19

Metabolismo Se enfoca desde el punto de vista energético. Es la suma de las reacciones químicas que ocurren en la célula, destinadas al mantenimiento de sus actividades vitales.

Esta suma de reacciones químicas y energéticas que ocurren en la materia viviente pueden ser de dos tipos:

Catabolismo

Anabolismo

Anabolismo Síntesis de moléculas grandes a partir de moléculas pequeñas. Es un proceso reductivo (Síntesis)

Actividades anabólicas • • •

Síntesis de carbohidratos Síntesis de proteínas Síntesis de lípidos

Fotosíntesis 6CO2 + 12 H2O Luz

C6 H12 O6 + 6O2 + 6H2O

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Anabolismo • Reducción

• Síntesis

Catabolismo Ruptura de macromoléculas en moléculas más pequeñas. Su finalidad es producir energía.

Actividades catabólicas • • • •

Digestión Degradación de monosacáridos Degradación de nutrientes Ejemplo: Digestión de la carne

Respiración C6 H12 O6 + 6O2 ➤

6CO2 + 6H2O + ENERGíA

CATABOLISMO • Respiración • Oxidación • Degradación

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Fotosíntesis Almacena energía Reacción Química 6CO2 + 12 H2O Luz ➤ REACTIVOS

C6 H12 O6 + 6O2 + 6H2O

Clorofila

PRODUCTOS

Los organismos que producen fotosíntesis son plantas y algas.

Fotosíntesis

Fase luminosa (tilacoides)

Fosforización Cíclica

Produce ADP-ATP Sustancias energéticas

Fase oscura (estoma)

Fosforización Acíclica

Produce NADPH2 ATP (Poder asimilatorio) sustancias energéticas

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CO2 poder

Asimilatorio

Fotólisis del agua 2H O 2

2(OH) + 2H

Fase Luminosa Aceptor

NADP2H

2

NADPH2

Ciclo de Calvin

Aceptor de Energía

Citocromos e

Clorofila

Clorofila B 2H2O

2 (OH) + 2H

Luz

Luz

Fase Luminosa (Reacción de Hill) Esta fase las sustancias energéticas que se producen se denomina ATP y NADPH2

Subfases de la fase luminosa: • Fosforización cíclica La sustancia energética ATP, se forma en este proceso.

• Fosforización acíclica La sustancia energética ATP y NADPH2, se forman en este proceso. En esta se da la fotólisis del agua:

2H2O

➣ 2(OH) + 2(H)

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Fase Oscura (Ciclo de Calvin)

➣

En esta fase se forma la glucosa. No necesita la presencia de luz Sustancias que se utilizan el CO2 y el poder asimilatorio (ATP y NADPH2) Sustancia que se produce la glucosa C6 H12 O6

• • • •

Factores que intervienen en la intensidad de fotosíntesis Intensidad luminosa Dióxido de carbono Temperatura Agua

➣ ➣ ➣

➣ ➣ ➣ ➣

Importancia de la fotosíntesis Produce sustancias que consumen los seres heterotrofos. Reduce concentración de CO2 en el ambiente. Las plantas constituyen primer nivel trófico de una cadena alimenticia (productores-autótrofos). Producción de oxígeno.

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Respiración Celular (Libera energía) Reacción Química de la respiración celular. C6 H12 O6 + 6O2 Glucosa + Oxígeno

➤

➤

6CO2 +6H2O + E (ATP)

dióxido de carbono + agua + energía (ATP).

Importancia de la respiración celular: •

“Por este proceso millones de microorganismos, por gramo de suelo, descomponen vegetales y cadáveres de animales y los convierten en minerales. Fermentación

Materia Orgánica ———————— materias minerales. •

Las fermentaciones producen dióxido de carbono, utilizado por los vegetales en el proceso de fotosíntesis.

•

Es por la fermentación anaeróbica de vegetales que se forman sustancias como petróleo y carbón.

•

Este proceso se aplica en la industria para obtener productos lácteos y bebidas alcohólicas como vinos, sidra, cerveza, etc.” (2).

Respiración Celular Reactivos Glucosa: C6 H12 O6 Oxígeno: O2

C6 H12 O6 + 6O2

➤

Productos Dióxido de carbono (CO2) Agua (H2O) Energía (ATP)

6CO2 +6H2O + E (ATP) 25

Proceso de Respiración 1ra Fase Glucólisis Se da en el citoplasma en condiciones anaeróbicas. Inicia con la sustancia Glucosa

2da Fase Ciclo Krebs Se da en las mitocondrias en condiciones aeróbicas

AC Pirúvico + 4 Moléc. ATP

AC Pirúvico

2ATP se invierten en el proceso

Se producen 2 ATP (ganancia neta)

A través de Acetil coenzima A se dan una serie de reacciones que producen: 36ATP 6 H20 6 CO2

AC Pirúvico Fermentación

1- Fórm. Láctea

1. 2.

Energía empleada en Act. vitales

2- Fórm. Alcóholica

músculo

Glucosa

→

AC Lác + CO2 + E

levaduras

Glucosa

→

alcohol + CO2 + E

enzimas

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El ácido pirúvico puede seguir 2 caminos: se oxida y entra al C.K. (2ª fase) o se fermenta.

Ciclo Celular •

Ciclo Celular: Es el período que transcurre desde el comienzo de unas división hasta el comienzo de una división hasta el comienzo de la siguiente, (incluye la mitosis y la interfase).

•

Citocinesis: Es la división de la célula para formar dos células hijas.

•

Mitosis: (división del núcleo) Proceso ordenado que permite la igual distribución de los cromosomas duplicados para originar células nuevas.

•

Interfase: Lapso entre una mitosis y la siguiente división (incluye G1, S y G2).

•

Cariocinesis: Es la división del núcleo en dos núcleos hijos (es igual a la mitosis).

Fases de la mitosis Profase: - Es la más larga de ellas, la cromatina se condensa. - Los centriolos se hacen visibles, y a su vez se distancian. Entre el par de centriolos se formas las fibras del huso. - La membraEtapa na nuclear se de crecimiento desintegra y Cromosomas duplicados marca el final de la profase.

Crecimiento celular Cromosomas no duplicados

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Síntesis del ADN (cromosomas duplicados)

•

•

•

Metafase: Al inicio los cromosomas se mueven de un lugar a otro y se disponen en el plano intermedio formando la placa metafásica. Anafase: Los cromosomas se separan (cromátidas) se desplazan hacia los polos opuestos de la célula. Telofase: -El comienzo está señalado por la aparición de un surco divisorio. - se producen los centriolos - desaparece el huso acromático y el aster - se forman las membranas nucleares, y resultan 2 células hijas.

Citocinesis (célula animal)

Importancia de la mitosis • • • • •

Mantiene constante el número de cromosomas de la especie Interviene en la transmisión de los caracteres hereditarios Al efectuarse la duplicación de los cromosomas aumenta la cantidad de ADN. Constituye el proceso típico de reproducción de las células somáticas Permite la reproducción de seres unicelulares.

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Reproducción asexual y sexual:

Reproducción Asexual: • •

• • •

•

•

Organismos cuya reproducción es asexual (amoeba, bacterias, y protozoarios) La reproducción asexual se da por el proceso de mitosis, algunos ejemplos son: Fusión binaria: Ocurre cuando se originan 2 células de idéntico tamaño. Es el caso de reproducción asexual que sucede con la amoebas. Fisión múltiple: Ocurre en el protozoario señalado como responsable de producir la malaria o paludismo, los esporocitos (protozoarios) se dividen muchas veces para producir otros protozoarios más pequeños. Gemación: “Proceso sufrido por las levaduras en el cual la célula hija de menor tamaño que su progenitora, permanece pegada a ella tomando la forma de largas cadenas.” (5) Esporulación: “Durante este proceso el núcleo de la célula madre se divide formando esporas, las cuales permanecen dentro de un receptáculo llamado esporangio, hasta que las condiciones ambientales le sean propicias. Algunos hongos y helechos se reproducen así.” (5).

Reproducción Vegetativa: •

Muy utilizada en reproducción de especies vegetales, la reproducción vegetativa consiste en tomar una porción o rama de la planta y sembrarla. Esto se logra mediante procesos mitóticos sucesivos, regenerándose tallos, raíces y hojas, ejemplos: fresas, jocotes y rosas.

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Reproducción Sexual: • •

• •

Se lleva a cabo en los seres vivos más complejos, como lo son las plantas y los animales, Es la reproducción que se realiza con la intervención de células llamadas gametos, es llamada reproducción sexual por que es producida por células sexuales. Estas células cuando son producidas por hembras, les llamamos óvulos o células huevo, y al ser fabricadas por los machos las conocemos como espermatozoides, núcleos espermáticos y otros nombres. Estas células especializadas se unen y forman una estructura embrionaria o cigoto. La formación de células especializadas para la reproducción sexual es posible gracias al proceso de meiosis.

Meiosis •

• • •

•

Es un proceso reduccional, en el cual se observan 2 divisiones celulares consecutivas, pero una sola duplicación de cromosomas, originando el doble de esta manera 4 células haploides. Características de la meiosis: Las células somáticas poseen pares de cromosomas homólogos, y por eso son células diploides. Los gametos son células haploides, solo tienen un miembro de cada par de cromosomas homólogos. Produce variabilidad de especies: en la meiosis, cada par de cromosomas homólogos, antes de emigrar a los polos opuestos se juntan he intercambian sus segmentos de cromosomas. Entrecruzamiento: originando gametos con información variable.

Importancia de la meiosis: •

Permite la reproducción de organismos al combinarse gametos masculinos y femeninos. Permite la variabilidad genética entre los individuos. Produce células sexuales. Hay entrecruzamiento entre cromosomas y consecutivamente de ADN. 30

Reproducción Humana Sistema Reproductor Masculino: Órganos Sexuales Internos: • • • • • • •

Epidídimo: Sirve de cámara de maduración. Conducto Deferente: Conduce los espermatozoides del epidídimo hacia el interior del abdomen. Vesícula Seminales: Produce el líquido seminal. Conductores Eyaculadores: Conducen los espermatozoides a la uretra. Uretra: Conduce la orina y el semen. Glándulas de Cowper: Secretan un líquido que ayuda a neutralizar la acidez de la uretra. Próstata: Glándula que produce el líquido prostático.

Órganos Sexuales Externos •

Pene y Testículos.

Hormonas Sexuales Masculinas Los testículos actúan como glándulas y producen hormonas que cumplen funciones como: • Propiciar el desarrollo de los órganos sexuales. • Mantener el buen estado de los órganos sexuales. • Determinar la aparición de los caracteres sexuales secundarios. • Conservar el deseo sexual. La más importante se llama testosterona. 31

Sistema Reproductor Femenino. Órganos Sexuales Internos: • • • •

Ovarios: Cuerpo que originan los óvulos. Trompas de falopio: Tubos unidos al útero cuya función es recoger el óvulo. Vagina: Tubo elástico muscular que recibe el pene. Útero: órgano hueco, su función es recibir el cigoto.

Órganos Sexuales Externos. • • • • • •

Monte de Venus: Parte superior de la vulva. Labios Mayores: Pliegues de piel gruesos. Labios Menores: Pliegues de piel más delgados. Clítoris: órgano receptor y transformador de los estímulos sexuales. Meato Urinario: Pequeño orificio que da paso a la orina. Glándulas de Bartholin: Glándulas de función no muy conocida.

Hormonas Sexuales Femeninas. • •

Progesterona: Hormona del embarazo. Estrógeno: Desarrollo de órganos sexuales.

Algunos conceptos importantes •

GAMETOGÉNESIS Proceso de formación de gametos. Se divide en: - Espermatogénesis (formación de espermatozoides en los hombres) - Ovogénesis (formación de óvulos en las mujeres)

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•

FECUNDACIÓN Mezcla de los contenidos nucleares de óvulos y espermatozoides. - Cigoto: Constituido por el contenido de las dos células (óvulos y espermatozoides) - Gameto: Es una célula sexual masculina (espermatozoide) o femenina (óvulo).

•

Células haploides (se originan por meiosis N = 23 cromosomas

•

Células diploide (se originan por mitosis) 2N = 46 cromosomas

•

Células somáticas (iguales) Se asocian a la mitosis

•

Células sexuales (células diferenciadas) Se asocian a la meiosis.

ESPERMATOGÉNESIS

OVOGÉNESIS

46 cromosomas

46 cromosomas

Espermatogonias

Ovogonias

Célula que degenera

Espermatocito I (46 cromosomas)

Ovocito I (46 cromosomas) Meiosis

Espermatocito II (23 cromosomas)

Ovocito II (23 cromosomas)

Espermátidas

Ovótida

Corpúsculos polares que degeneran

Meiosis

Óvulo (23 cromosomas)

Espermatozoides (23 cromosomas)

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Equilibrio Humano 1.

HOMEÓSTASIS: Es la tendencia de los organismos a mantener un medio interno estable o en equilibrio.

2. 3.

FACTORES QUE AFECTAN LA HOMEÓSTASIS. EJEMPLOS: a. Dieta inadecuada en carbohidratos- lípidos- proteínas vitaminas- minerales y agua. b. Virus: HERPES GENITAL, SIDA. e. Bacterias: GONORREA Y SÍFILIS. d. Crecimiento anormal de células (CÁNCER). e. Ingestión de sustancias adictivas (ALCOHOL, TABACO). f. La contaminación ambiental.

4.

MECANISMOS QUE REGULAN LA HOMEÓSTASIS: • Respiración • Alimentación • División celular • Defensa contra invasores • Transformaciones químicas • Reguladores de temperatura

5.

SISTEMAS O APARATOS REGULADORES DEL EQUILIBRIO HUMANO: a. Integumentario b. Esquelético c. Digestivo d. Circulatorio e. Respiratorio f. Urinario g. Nervioso h. Endocrino i. Reproductor 34

Componentes estructurales y funciones de algunos Aparatos y Sistemas de los Mamíferos SISTEMA

COMPONENTES

FUNCIONES

Integumentario

piel pelo uñas glándulas sudoríparas

Cubre y protege el cuerpo; las sudoríparas controlan la temperatura corporal; como barrera la piel ayuda a mantener una condición estable

boca esófago estómago intestinos hígado páncreas

Ingiere y digiere alimentos, los absorbe y los envía a la sangre. Mantiene suministros adecuados de moléculas de combustible y constituyentes del organismo.

Circulatorio

corazón vasos sanguíneos sangre linfa estructuras linfáticas

Transporta oxígeno, nutrimentos, hormonas; elimina desechos; defiende contra enfermedades; mantiene equilibrio de agua y sal en tejidos

Respiratorio

nariz laringe tráquea bronquios pulmones otras vías respiratorias

Intercambio de gases entre la sangre y ambiente; mantiene un contenido de oxígeno en la sangre y ayuda a regular el pH; elimina el CO2

riñones vejiga conductos asociados

Excreta desechos metabólicos; elimina exceso de sustancias; regula el volumen de la sangre; y líquidos corporales.

Digestivo

Urinario

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Funciones y fuentes de algunos minerales MINERAL

Algunas fuentes

Algunas Funciones

CALCIO

• Leche y sus derivados

Formación de huesos y dientes

HIERRO

• Carne • Leguminosas • Huevos • Vísceras

Formación de la sangre (glóbulos rojos)

YODO

• Pescado • Mariscos • Algunos Vegetales • Mezclado con el agua

Funcionamiento de la Tiroides

FLUOR

• Algunos vegetales • Mezclado con el agua • Mezclado con la sal de la cocina

Fortalecimiento de los dientes

Funciones y fuentes de algunas vitaminas Algunas fuentes

Vitaminas

Hígado • Mantequilla Frutas amarillas Yema de huevo Hortalizas verdes y amarillas

Algunas Funciones

A

• • • •

B

• Leguminosas • Algunos cereales • Vísceras de animales

B1: Ayuda a hacer un buen uso de hidratos de carbono y mantiene temperatura; B2: Desarrolla y mantiene tejidos; B3: Produce energía; B6: Forma ciertas proteínas; B12: Formación de glóbulos rojos

C

• Guayaba, marañón, mango, papaya, cítricos, piña. • Chile dulce, repollo y lechuga

Protección de encías, arterias y venas. Ayuda a evitar infecciones.

D

• • • • •

Forma huesos y dientes; previene el raquitismo; forma tejido cartilaginoso.

E

• Aceites hechos de cereales • Semillas • Hígado • Pescado • Huevos

Aceite de pescado Mantequilla Hígado Leche Yema de huevo

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Esencial para la salud de los ojos y para una función óptima de la vista en la noche; mantiene la piel saludable.

Favorece el crecimiento normal

Genética La genética es la rama de la Biología que estudia los fenómenos de la herencia.

ALELO

Dos formas de representarse una característica, ej.: color blanco y color rojo de las flores.

GEN

Unidad biológica de información genética que se autoproduce.

GENOMA

Juego completo de genes de un organismo.

HOMOCIGOTA

Cromosomas que poseen dos alelos idénticos, en el loci de cromosomas homólogos, ej.: AA ó aa.

HETEROCIGOTA

Posee dos alelos diferentes en el loci de cromosomas homólogos, ej.: Aa.

RECESIVO

Gen que determina la característica únicamente si hay dos en el individuo, ej.: aa. Es el gen que por sí solo determina todo el carácter, ej.: AA ó Aa.

DOMINANTE

FENOTIPO

Es la apariencia externa del individuo respecto a los caracteres heredados.

GENOTIPO

Es la constitución genética que se expresa en símbolos como AA, Aa ó aa.

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Cruces monohíbridos Ejemplo En los cuilos, de color negro es dominante sobre el blanco, ¿como serán los hijos de cruzar una pareja de cuilos heterocigotas?

Respuesta: FENOTIPO:

75% negros, 25% blancos

N= negro

N P1

G1

X

Nn

N

F1

GENOTIPO:

n= blanco

n

Nn

N

IN

n

I

nI

N

I

NN

I

Nn

I

n

I

Nn

I

nn

I

25% homocigota dominante 50% heterocigota 25% homocigota recesiva

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Grupos Sanguíneos Un ejemplo de alelos múltiples lo constituyen los grupos sanguíneos. En los seres humanos existen cuatro grupos sanguíneos denominados

A, B, O, AB Que se deben a tres alelos

IA., IB., i

Ia Ia GRUPO A IA i Ib Ib GRUPO B Ib i Ia Ib

GRUPO AB

ii

GRUPO O

TIPO SANGUÍNEO

DONA SANGRE A

RECIBE SANGRE DE

A

A - Ab

A-O

B

B - AB

B-O

AB

AB

A - B - AB - O

O

A - B - AB - O

O

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Factor RH Puede ser negativo o positivo. El negativo se representa con RH- y lo determina un gen recesivo y el positivo lo determina uno dominante y se representa RH+ El conocimiento de estos permite: • • •

Evitar accidentes en las transfusiones de sangre. Problemas durante el embarazo (eritroblastosis fetal). El factor Rh es una característica que tiene la sangre en función de la presencia (Rh+) o ausencia (Rh-) de un antígeno en la sangre denominado: antígeno D. Antígeno: Es una sustancia que provoca una reacción inmune.

Herencia Ligada al Sexo El sexo queda determinado en el momento de la fecundación, por los cromosomas sexuales X y Y. Además del sexo, estos cromosomas transmiten otras características y deficiencias ligadas al sexo, conocidas como: herencia ligada al sexo. • Deficiencias transmitidas por el cromosoma X: 1. Daltonismo (confundir los colores). 2. Hemofilia (deficiencia en la coagulación de la sangre). Estas enfermedades se dan más en el hombre que en la mujer.

Dominancia Incompleta «En muchos caracteres, se da el caso de que un par de alelos no domina por completo sobre el otro».

Ejemplo: El rojo y el blanco son colores comunes en las flores. Cuando se hacen cruces de plantas con flores rojas con plantas de flores blancas, en la primera generación se obtiene el 100% de plantas con flores rosadas, lo que indica que el gen para el color rojo no domina totalmente sobre el gen blanco. 40

Mutaciones Son alteraciones en la descendencia, producto de un cambio de la información genética de uno o ambas partes. Las mutaciones pueden ocurrir separadamente en la naturaleza, algunas pueden ocurrir por errores en la replicación del ADN, por radiación o por efectos del ambiente (agentes mutagénicos).

Clasificación de las mutaciones: AGENTES MUTAGÉNICOS

ABIÓTICO

BIÓTICO

VIRUS

BACTERIAS

SUSTANCIAS: Cafeína Cocaína Marihuana

RAYOS X

RAYOS ULTRAVIOLETA

SUSTANCIAS QUÍMICAS

RADIACIONES NUCLEARES

1- Mutaciones Génicas o Puntuales Están ligadas a modificaciones en los propios genes (radiaciones - agentes químicos).

2- Mutaciones Cromosómicas. Los cromosomas se modifican de modo perfectamente visible. Las mutaciones cromosómicas pueden presentarse por: • Delección o pérdida de más de un segmento de cromosoma. • Translocación: intercambio del material genético de un segmento del cromosoma. • Inversión: alteración de la secuencia de los genes de los cromosomas. • Duplicación: hay repetición de una parte del cromosoma.

3- Mutaciones Genómicas Cuando hay un exceso o deficiencia de cromosomas. 41

Enfermedades genéticas y malformaciones congénitas de importancia en nuestro país • Síndrome de Down. • Labio Leporino (paladar hendido). • Diabetes. • Luxación de caderas. • Malformaciones cardíacas.

Síndrome de Down. Causas:

Defectos cromosómicos. Exceso material genético en forma de cromosomas enteros o segmentos de estos. Los genes son normales, pero hay exceso. A esta mutación se le denominará también, trisomía del cromosoma 21.

Diabetes, Espina Bífida, Labio Leporino (fisura del labio o paladar), Dislocación congénita de la cadera (luxación de cadera). Causas:

Trastornos poligénicos Son aquellos en lo cuales un grupo particular de varios genes menores heredados interactúan con factores ambientales adversos ya sea prenatales o postnatales para producir una malformación congénita o alguna enfermedad común de adulto.

Daltonismo Causa:

Mutaciones Génicas o Puntuales. Son conocidos como puntiformes y son las que ocurren a nivel de los genes, las cuales sufren modificaciones físicas o químicas. 42

Biotecnología Es cualquier tecnología que usa organismos vivos o parte de ellos para hacer o modificar productos, para mejorar plantas y animales o para desarrollar organismos de variados usos.

Ingeniería Genética Es el conjunto de técnicas de intervención en el ADN, pues el ADN de células de seres vivos puede ser intervenido, es decir, dividido en ciertas partes para agregarle nucleótidos de otro ADN, que traiga las claves para la producción de ciertas proteínas que se quiere que el animal o la planta produzcan para que se desarrolle cierta característica deseable.

Mutación Inducida Este proceso consiste en inducir modificaciones en el ADN mediante la aplicación de radiación o sustancias químicas.

Fertilización In Vitro Se conoce con este nombre al proceso de fecundación realizado fuera del sistema reproductor, es decir, cuando la reunión de las células de ambos progenitores se lleva a cabo en un medio artificial. Se extrae el óvulo, se mantiene en un medio adecuado para que pueda ser receptivo al espermatozoide, luego se realiza la fecundación y más tarde, se introduce o implanta el cigoto en el útero de la especie animal con la que se está trabajando. Las aplicaciones de la ingeniería genética pueden traer los siguientes beneficios: • Obtención de sustancias mediante el cultivo, para producir medicamentos. • Mejoramiento de características: vigor, crecimiento rápido, color, tamaño, etcétera en plantas y animales. • Hacer posible la fecundación fuera del sistema reproductor. 43

Implicaciones de la Ingeniería Genética El uso de la ingeniería genética no siempre ha sido en beneficio de la humanidad; en ocasiones se ha utilizado con fines militares, para desarrollar microorganismos que producen enfermedades graves y son resistentes a los medicamentos. •

Aplicación: Cómo se utiliza la técnica.

•

Implicación: Repercusiones o consecuencias que puede traer un proceso o un procedimiento.

Otro ejemplo son los residuos de hormonas encontrados en la carne y la leche y que son nocivos para la salud. El conocimiento y manipulación de genes plantea un grave problema: patentizar y registrar el material genético humano con fines comerciales, lo cual tiene implicaciones morales, jurídicas y científicas que puede producir segregación o discriminación a nivel laboral o racial.

44

Evolución CONCEPTO. «La descendencia de los organismos a partir de formas de vidas anteriores.» «Transformaciones progresiva de las especie que por una serie de modificaciones sucesivas alcanzan estados de complejidad mayores»

Adaptación Características estructural o funcional que le da a un organismo o a la población de la cual es miembro, una ventaja en su medio.

Fuerzas elementales de la evolución Existen varias fuentes que pueden introducir cambios en una población:

1- MUTACIÓN • •

Es el cambio en la información de los genes.» «Alteración en la decencia producto de un cambio de la información genética de uno o ambos padres»

2- DESPLAZAMIENTO GENÉTICO AL AZAR Las frecuencias genéticas pueden cambiar debido al azar. Cuanto menos sea el número de individuos en una población mayores serán los cambios en las frecuencias alélicas debido a la deriva genética. El desplazamiento genético al azar produce modificaciones en el patrimonio genético de la población y por consiguiente cambio evolutivo. Es probable que el desplazamiento genético al azar conduce a que disminuye la variabilidad de esa población por que puede conducir a la perdida total de ciertos alelos de su patrimonio operando en un sentido contrario a la fuerza de mutación que produce una nueva fuente de alelos. 45

Generación 30

= Individuos con caracteres A. = Individuos con caracteres B

3- MIGRACIÓN GENÉTICA Es la transferencia de genes por medio de la migración y el entrecruzamiento de las poblaciones. Este fenómeno aumenta la variabilidad genética.

4- SELECCIÓN NATURAL (se explica en origen de las especies, página 49).

Especiación Grupos de seres vivos que se cruzan libremente y producen descendencia fecunda en su ambiente natural y que están aislados reproductivamente de los otros grupos.

46

Generaci

Patrones que determinan la especiación a-) VARAVILIDAD: Dentro de la especie: la existencia de variabilidad genética es necesaria para que exista la evolución. b-) AISLAMIENTO DE UNA POBLACIÓN: Las variaciones hereditarias ocurren al azar por selección natural aquellos seres vivos en los cuales las variaciones hereditarias los han adaptado para sobrevivir y producirse eficientemente, tienden a perpetuarse. Sin embargo para que las nuevas variaciones se establezcan y se constituya un cambio evolutivo, se necesita de aislamiento. c-) COMPETENCIA: A medida que la densidad de la población aumenta también lo hace la competencia por recursos (espacio, alimento, refugio, agua etc.). La competencia puede ser dentro de una población (intra específica) o entre especies diferentes (Inter. específica).

Evidencias del Proceso Evolutivo a- Palentológicas: Rama de la ciencia que estudia los fósiles. b- Embriológicas: La comparación de embriones (morfológicos y lo genético) permite deducir que se proviene de un mismo ancestro. c- Bioquímicas: El parentesco entre seres vivos queda también demostrado con base en las semejanzas y diferencias de su estructura molecular. Todos los seres vivos poseen los mismos mecanismos bioquímicos fundamentales: - Todos poseen ADN. - Todos recurren al ciclo de Krebs para obtener energía. d- Anatómicas: La anatomía de los seres vivos pertenecientes a diferentes especies permite detectar semejanzas y diferencias de gran interés como evidencias de la evolución. 47

ÓRGANOS VESTIGIALES: Ejemplo: El vello en el pecho del hombre.

FORMAS INTERMEDIAS O TRANSITORIAS: Estructuras que reúnen caracteres de los organismos de clases primitivas y evolucionadas. Ejemplo: Ornitorrinco mamífero-ovíparo. ÓRGANOS HOMÓLOGOS: Órganos de origen y estructura semejante aunque desempeñan funciones diferentes. Ejemplo: Brazo Humano, aleta de ballena, ala de murciélago o pata de un perro.

Origen de la Vida a-

HIPÓTESIS DE LA CREACIÓN DIVINA: En la creación de la vida hay intervención de un ser supremo divino.

b-

HIPÓTESIS DE LA EXPERIMENTACIÓN: (Panspermia) Propone que la vida se origino en este planeta a partir de otros lugares del universo (cosmos).

c-

HIPÓTESIS DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA: Propone que los seres vivos pueden producirse en cualquier momento y en cualquier lugar a partir de materia no viviente. Ejemplo: los trapos viejos y sucios originan ratones.

d- ORIGEN QUIMIOSINTÉTICO: Propone que los primeros seres vivientes se originaron por medio de procesos químicos, a partir de materia no viviente (sustancia inanimada). La materia se organizó de lo más simple a lo más complejo.

Origen de las Especies USO Y DESHUSO DE LOS ÓRGANOS (LAMARCK): La teoría de Lamarck se resume como lo siguiente: • •

El medio introduce una necesidad. El ser vivo trata de resolverla. 48

•

Por causa del esfuerzo, la estructura del ser vivo se modifica y por tanto, el cambio de estructura es transmitido por el ser vivo a su descendencia. La genética ha demostrado que los caracteres adquiridos no se heredan.

SELECCIÓN NATURAL (DARWIN Y WALLACE) La teoría de Darwin se puede resumir como lo siguiente: • Los seres vivos de una misma especie no son idénticos entre si, es decir presentan ciertas variaciones. • La falta de espacio vital y la competencia originan la lucha por la existencia. • Los caracteres que hacen que estos seres vivos triunfen, son hereditarios.

MUTACIONISMO (H DE VRIES, BATESON Y MORGAN) De acuerdo con esta posición, el avance evolutivo y la aparición de nuevas especies, se producen cuando una mutación favorable aparece reemplazando a su menos valido predecesor.

TEORÍA SINTÉTICA (DOBZHANSKY) Es una nueva teoría de la evolución que es una síntesis entre la teoría lamarckiana, la darwiniana y otros descubrimientos científicos. Según esta teoría, la selección natural fija y acumula los cambios adaptativos, debido a varios factores tales como: medio, organismo, variaciones accidentales favorables. Por otra parte, esos cambios, contrario a lo que planteaban Lamarck y Darwin, podrían ser importantes mutaciones.

TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTUADO Sugiere que el registro paleontológico refleja la manera en que ocurrió la evolución, con largos periodos donde no se produce cambio en una especie, interrumpidos por breves periodos de rápida especiación producidos por cambios en el ambiente. A esto le sigue un periodo largo de estabilidad. Cambios

Especiación 49

Estabilidad

Reinos Biológicos WHITTAKER

MONERA

FUNGI

PROTISTA

ANIMALIA VEGETAL

Clasificación

Clasificación

Clasificación

Clasificación

Clasificación

Bacterias Algas az-v

eumicetes mixomycetes

algas Protozoarios

vertebrados invertebrados

vasculares no vasculares

Características

MONERA Bacterias: autot o heterot

FUNGI Son heterótrofos

Algas autótrofos.

Se reproducen por esporas

Son los menos evolucionados

Pueden ser unicelulares o pluricelulares

Son Procariotas

Habitan todos los medios (pero prefieren los húmedos)

No poseen vacuolas Carecen de organelas No poseen membranas defin. Son unicelulares Viven en todos los medios

Son Eucariotas No se desplazan Según su alimentación, pueden ser: • Saprófitos • Parásitos Carecen de Clorofila

50

PROTISTA Son unicelulares (no poseen tejidos) Multicelulares: Poseen tejidos. Ambientes: agua dulce, agua salada, regiones húmedas según su alimentación, se pueden clasificar en: Parásitos/saprofitos Autótrofos/heterótrofos Son Eucariotas

Hongos HONGOS EUMICETES Hongos verdaderos

FICOMYCETES: mohos acuáticos, mohos del pan, mildius Algunos son enteramente acuáticos y microscópicos ASCOMICETES: La mayoría son terrestres Ejs: levaduras los hongos carnosos y comestibles y el Penicillium (fuente de la penicilina) BASIDIOMICETES: Poseen un gran impacto económico por las enfermedades que transmite. DEUTEROMICETES: hongos imperfectos

MIXOMICETES: Llamados también imperfectos, son poco conocidos. LÍQUENES: Forman un grupo especial de organismos que se clasifican dentro del reino fungi. Cada liquen es una simbiosis entre un hongo y un alga. El hongo envuelve y da protección al alga y además le cede agua y sales; a su vez, el alga provee al hongo de las sustancias orgánicas que elabora por fotosíntesis.

Protistas PROTISTAS Según su alimentación

ALGAS Azul verdosas

Holozoicos: se alimentan de otros microorganismos Saprofitos: materia en descomposición Parásitos: viven a expensas de otros organismos Autótrofos: Pueden fotosintetizar Monera La mayoría son acuáticas Unicelulares Procariótas Las más primitivas Autótrofas Poseen clorofila 51

Virus Respecto a los virus, no se les considera como seres vivos , sino una transición entre lo vivo y lo no vivo, ya que carecen de toda organización celular, no realizan las funciones vitales, y solo pueden manifestar sus propiedades cuando se encuentran en el interior de células vivas, cuya maquinaria metabólica aprovechan para multiplicarse cientos de veces, sirviendo para ello, como materia prima, los propios materiales de la célula.

Clasificación del Reino Vegetal

Reino Vegetal

Plantas No Vasculares

Clorophyta-Crisophyta

Algas

(Carecen de tejidos conductores, por lo que viven en medios acuáticos o muy húmedos)

Plantas Vasculares

(Poseen tejidos conductores Xilema y Floema)

Rodophyta-Faeophyta

Musgos Bryophyta Hepáticos Antoceos

Psilophyta Licopodiophyta Espenophyta Pterophyta Gimnospermas

Angiospermas

Eumicetes

Reino Fungi

Hongos verdaderos

Mixomycetes

52

Coniferophyta Cycadophyta

Monocotiledona Dicotiledonas

Ficomicetes Asomicetes Basidiomicetes Deuteromicetes

GIMNOSPERMAS:

ANGIOSPERMAS:

Son plantas perennes siempre verdes. Poseen óvulos desnudos (no encerrados en el ovario) y carecen de flores. Poseen flores y fruto, el óvulo se encuentra protegido dentro del fruto, tienen mayor nivel de evolución.

Peces Anfibios Reptiles Aves Mamíferos

Vertebrados

REINO ANIMAL

Poríferos. Ej.: Esponjas Celenterados Ej. Corales, anémonas y medusas Platelmintos Ej. Gusanos planos Nemátodos Ej. Gusanos redondos Anélidos Ej. Lombriz de tierra y sanguijuela Moluscos Ej. Caracoles, almejas, pulpos, ostras y calamares Equinodermos Ej. Erizo y estrella de mar Artrópodos Ej.: Crustáceos, insectos y arácnidos Miriápoda Ej.: Gusano Cien Pies

Invertebrados

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Ecología Conceptos Básicos ESPECIE: grupo de organismos similares que se reproducen entre si y tienen un antecesor común. POBLACIÓN: conjunto de organismos de una misma especie que ocupan una área determinada. COMUNIDAD: conjunto de poblaciones que viven en una área determinada en la que mantienen acercamiento y se reproducen entre sí. ECOSISTEMA: área en la que se traspasa energía, en el momento que, los organismos actúan entre sí, con los no vivientes. Ejemplos: mares, bosque, campo, ciudad. FASE BIÓTICA: la constituyen los factores vivos. FASE ABIÓTICA: lo constituyen los factores no vivos. AUTÓTROFO: organismo que produce su propio alimento. NIVEL TRÓFICO: niveles en los que se ubican los seres vivos según los mecanismos que utilizan para obtener energía: productor, consumidor primario, consumidor secundario y consumidor terciario. CADENA ALIMENTICIA: es el traspaso de energía alimentaria del los autótrofos a los heterótrofos y luego estos a otros por etapas sucesivas de alimentación. OMNÍVORO: Es decir herbívoro y carnívoro (Ej.: El Hombre). EQUILIBRIO AMBIENTAL: pueden originar una explotación sostenida con capacidad de auto recuperación. VULCANISMO: proceso que involucra actividades volcánicas. DIASTROFISMO: proceso que involucra deformaciones en la corteza.

54

Factores de los que depende el tamaño de la población TASA DE NATALIDAD: número de individuos que nacen por unidad de tiempo (%-años) TASA DE MORTALIDAD: número de muertes en una población por unidad de tiempo (%años) TASA DE EMIGRACIÓN: representa el numero de individuos de una población que la abandonan y cambian a otra. TASA DE GRACIÓN: se refiere a la cantidad de individuos que llegan a una población proveniente de otra.

Leyes de la Termodinámica LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: la energía no se destruye solo se transforma, o sea, cuando ésta se transforma no se gana ni se pierde energía, la energía del universo permanece constante. La cantidad de energía útil siempre disminuye cuando la energía se convierte de una forma a otra. La energía se mueve en la biosfera en forma de moléculas de elevada energía, que originalmente son elaboradas y almacenadas por los productores. Estos sirven de alimento a una serie de consumidores. Estas relaciones alimenticias pueden esquematizarse en cadenas alimenticias.

Cadena Alimenticia Es donde la energía pasa de un productor a un consumidor primario (herbívoro), luego a un consumidor secundario (carnívoro) y finalmente a los reductores

Niveles Tróficos El nivel trófico de un organismo se refiere al número de etapas que separan a dicho organismo de la producción primaria. 55

Cadena Alimenticia que incluye a los parásitos Consumidor Carnívoro (hombre) Productor (hierba)

Consumidor Parásito externo (garrapatas)

Consumidor herbívoro (res)

Consumidor herbívoro (res)

Consumidor Parásito Interno (tenia)

Figura Fuente (8)

Cadena Alimenticia que de detritus aeólicos

Granos de polen transportados por el viento desde otro ecosistema

Figura Fuente (8)

Herbívoros (ápteros, ácaros)

Carnívoros (Arácnidos)

56

Reductores (bacterias)

Niveles Tróficos

Fig. Fuente (8)

Ciclos Biogeoquímicos Los organismos vivos requieren de 30 a 40 elementos químicos para su desarrollo normal. Los más importantes son carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo y su disponibilidad depende de los ciclos biogeoquímicos para que estos elementos estén disponibles una y otra vez. 57

Ciclo del Fósforo El agua arrastra minerales del suelo: sulfatos, fósfatos, calcio y magnesio. Plantas toman el fosfato inorgánico y lo convierten en fosfato orgánico. Este es un ciclo incompleto. Los fósfatos son arrastrados hacia el mar y son devueltos a través del consumo de especies marinas o por deposiciones de las aves marinas.

Ciclo del Azufre Compuestos orgánicos son arrastrados al mar. Son convertidos en compuestos gaseosos: sulfuro de hidrógeno (H2S) y dióxido de azufre (SO2) y son lavados por las lluvias. Las bacterias desempeñan un papel importante en el cielo del azufre. Cuando está presente el O2

En ausencia de O2

Los compuestos de azufre (H2S Y SO2) producen sulfatos (SO4-2)

La descomposición de estos compuestos de azufre (H2S y SO2), produce: Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Sulfuro de Dimetilo (CH3SCH3) Esos dos gases llegan a la atmósfera, se Oxidan y se convierten en SO2 Sulfuro de Hidrógeno y Sulfato Regresan al azufre del Ecosistema Terrestre 58

Ciclo del Carbono • • •

Los seres vivos toman O2 y expulsan CO2 Los procesos de combustión y fermentación aportan CO2 a la atmósfera. Las plantas consumen CO2 y aportan O2, con lo que se cierra el ciclo del carbono.

Ciclo del Nitrógeno Nitrógeno atmosférico mediante las tormentas eléctrica fija el nitrógeno; se forma HNO3 (ácido nítrico), este se disuelve en la lluvia y se precipita en la tierra, reacciona con los óxidos metálicos del suelo y se forman nitratos (NO3) 1.

Plantas toman los nitratos

2.

Animales se alimentan de las plantas

3.

Bacterias descomponedoras convierten los animales muertos en aminoácidos.

4.

Bacterias amnificantes transforman los aminoácidos en amoníaco.

5.

Bacterias nitrificantes transforman el amoníaco en NO2 y NO3

6.

Bacterias desnitrificantes los transforman en N.

El Equilibrio Ambiental El planeta tierra es un gran sistema dinámico en equilibrio que puede dividirse en subsistemas, como la biosfera, los biomas y los ecosistemas. Entre estos se llevan a cabo una serie de relaciones energéticas, las cuales se inician con la fotosíntesis. Hay factores que pueden alterar este equilibrio y producir consecuencias en los ecosistemas. 59

Factores que afectan el equilibrio ecológico FACTORES Naturales (naturaleza) Artificiales (hombre) -Vulcanismo -Contaminación -diastrofismo - Deforestación

Algunas fuentes de Contaminación del Medio Ambiente Efecto Invernadero La tierra mantiene una temperatura adecuada, porque existe un efecto invernadero: la energía solar es reflejada en la atmósfera. La contaminación altera el efecto invernadero, hace que la atmósfera retenga un porcentaje superior del calor emitido por la tierra. Este calor podría llegar a difundir parte de los casquetes polares con las consecuencias ecológicas subsiguientes: alteración de ecosistemas, eliminación de especies. Las concentraciones de CO2 alteran el efecto invernadero y producen un aumento en la temperatura del Planeta.

60

Consecuencias del Efecto Invernadero: ➣ Aumenta la temperatura de la Tierra ➣ Desestabiliza los ecosistemas.

Capa de Ozono La luz descompone las moléculas de oxígeno O2 O+O Átomos de oxígeno Los átomos de oxígeno se unen a moléculas de oxígeno

O2 + O O3 ozono Las moléculas de ozono se unen a átomos de oxígeno

O + O3

2O2

oxígeno Este equilibrio es alterado por las sustancias clorofluorcarbonados (CFC) que atacan el ozono.

Consecuencias: •

Llegan a la Tierra las radiaciones ultravioletas ya que esta sustancia (ozono), es la que absorbe la radiación ultravioleta.

61

Lluvia ácida

Consecuencias: ➣ Disuelve y arrastra valiosos nutrientes del suelo ➣ Convierte los compuestos de aluminio en variedades tóxicas

➣ Contamina el agua potable.

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Zonas de vida en Costa Rica Zonas de Vida

Ubicación

Altitud Temp Pres.

Clima

Especies

Bosque desiduo o Bosque tropical seco

Valle del 70 0 Tempisque, 26-28º C desemboca 900 - 1700 Río Tárcoles, hacia Frontera Norte

Estación Arbustos, zacates seca en las partes bajas, prolongada árboles caducifolio, *Animal: Guacamaya, perros, venados, garzas. * Vegetal: cenízaro, cedro.

Sabana y matorral Espinos Nota: quemas sensible

De Cañas: frontera con Nicaragua, alrededor parque Barra Honda, Cordillera Talamanca

Igual que el bosque desiduo

Bosque Manglar

Costas; desembocadura de: Tempisque, Tárcoles, Parrita, Térraba, Sierpe, (Pacífico) Tortuguero, Moín, Puerto Viejo (Atlántico)

Bosque semidesnudo estacional

Cordillera Guanacaste, Tilarán, Valle Central, Santos

Hasta 70 00 msnm 28º

* Animal: semejante al bosque desiduo. * Vegetal: madero negro, jícaro, nance, jaraque.

*Especie Vegetal: Mangle Rojo, salado

Más 1000 23 º C 13 30 a 20 00

63

Dos meses secos

* Orquídeas, guarias, helechos *Árboles: Guanacaste, higuerón, espavel * Animal: conejo, ardilla, jilguero, zarigüella * Actualmente este bosque se ha transformado para cultivo de café, caña, pastoreo

Zonas de Vida

Ubicación

Altitud Temp Pres.

Clima

Especies

Bosque muy húmedo Sempervirente

Ciudad Q. Limón, Valle d e la Estrella, Golfito, Rincón de Osa

Hasta 1000 m. 27-28º C 3000

* Vegetal: Cedro Macho, Amargo, Gavilán, Nazareno, Espavel, Surá * Animal: Oso Hormiguero, Danta, Manigordo, Tepezcuintle, serpiente

Bosque húmedo Sempervirente Montano

En la cima de los volcanes Poás, Barva, Irazú, Turrialba y e n la Cordillera de Talamanca

2400 a 3000 12 y 18º C 1000 a 2000

*Vegetal: Roble, Magnolia, Arrayanes, Musgos y Briofitos *Animal: Quetzal, Mozotillo, Pava Negra, Danta, Pizote, Conejo

Páramo Subalpino

Cordillera de Talamanca Cerro Chirripó

Más de 3000 m. 3º C 1200 a 2000

*Especie Vegetal: Mangle Rojo, salado

Bosque semidesnudo estacional

Cordillera Guanacaste, Tilarán, Valle Central, Santos

Más 1000 23º C 1330 a 2000

64

Dos meses secos

*Vegetal: Ciperáceas, musgo y líquenes. *Animal: Lagartijas, águilas, aves: Azulejo y Come Maíz *Visitado por: Puma, Jaguar, Manigordo y Danta

Áreas Protegidas de Costa Rica* Son áreas donde se pretende conservar los recursos naturales y las comunidades nativas.

Categorías PARQUE NACIONAL: Regiones para la protección y conservación de las bellezas escénicas naturales de la flora y fauna y sitios de importancia histórica cultural y científica. Ej: Barra Honda, Guanacaste, las Baulas, Palo verde, etc.

MONUMENTO NACIONAL: Las regiones, los objetos o las especies vivas de animales o plantas de interés estilístico o valor histórico o científico a los que se da protección absoluta. Ej: Guayabo.

REFUGIO DE VIDA SILVESTRE: Area protegida donde se permite el manejo (manipuleo), de flora y fauna silvestre con planificación y organización. Ej: Caño Negro.

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ZONA PROTECTORA: Bosques que protegen una cuenca hidrográfica importante para alguna población cercana. Ej.: Cerros de Escazú, la selva, las tablas, etc.

RESERVA BIOLÓGICA: Área esencialmente inalterada, constituidas por comunidades biológicas formadas por una o diversas especies animales o vegetales, terrestres y marinas, que por sus características especiales y riesgo de extinción conviene preservar. No son compatibles las actividades recreativas y turísticas. Ej : Guayabo (Nicoya), Pájaros (Golfo de Nicoya), Isla del Caño, entre otras.

RESERVA FORESTAL: Areas relativamente extensas, aisladas y despobladas, inaccesibles o de difícil acceso, en la mayoría de los casos cubierta de bosques. Se protegen de la explotación inadecuada. Ej: S. Volcánica Central, Matina, Río Macho y otras.

RESERVA INDÍGENA Área destinada por el estado a grupos étnicos con el fin de proteger los recursos naturales y las culturas indígenas. Ej: Cabagra, Salitre, Ujarrás y otras.

* Mirenem, Diversidad Biológica en Costa Rica, 1998

66

Anexo

Fig. Fuente (5)

67

Esquema General de la Respiración Glucosa sin O2

con O2 Glucólisis

2 ATP 4 ADP

2 ADP NAD

4 ATP

NDAH Ácido pirúvico

Ácido láctico NAD

NDAH

CO2

NDAH

Ciclo de Krebs

Etanol

CO2

NAD

Fig. Fuente (5)

68

ATP

H2O

Flujo de electrones en los dos sistemas de transporte e-

Aceptor (L, FD)

(NADP + H2)

Ciclo de Calvin

(NADH2)

ATP

e-

Aceptor de energía (Q, PQ)

s

mo

cro

to -Ci

E Clorofila A

Clorofila B 2 H2O 2 H2O - - - - - 2 OH - + 2H +

LUZ Fotosistema I

LUZ Fotosistema II

Fig. Fuente (5)

Representaciones de la fórmula molecular de la glucosa CH2 OH H H

OH

O

O

OH

H OH

H

C

H

H

C

OH

OH

C

H

H

C

OH

H

C

OH

CH2 OH

OH

Fig. Fuente (2) 69

Ejemplos de formas de las Bacterias

Bacilos

Cocos

Espirilos

Fig. Fuente (6) 70

Morfología de una bacteria típica

Fig. Fuente (6)

Esquema de un virus de la gripe

Fig. Fuente (6) 71

Nostoc

Oscillatoria

Ejemplos de Algas Azul Verdosas

Fig. Fuente (6) 72

Esquema de un bacteriófago Cabeza

Cola

Fig. Fuente (6)

Organismos del Reino Protista Trypanosoma

Fig. Fuente (6) 73

Euglena

Fig. Fuente (6)

Ameba

Fig. Fuente (6) 74

Fig. Fuente (6)

75

Paramecio

Voticella

Stentor

Plasmodium

Fig. Fuente (6)

Gregarina Ejemplos de Protistas tipo alga

Fig. Fuente (6) 76

Bibliografía 1

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Oviedo Jiménez Rocibet. Los Reinos Biológicos y Sus Maravillas. Editorial Jiménez & Tanzi. San José; Costa Rica 1999.

7

Rodríguez Chacón Jorge. Biología lOS y 111. Cide U.N.A. Heredia Costa Rica 2001.

8

Sutton B. David. Fundamentos de Ecología Editorial Limusa. México 1997.

77